【正文】 高等計算機網(wǎng)絡與安全 32/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號 數(shù)字通信的主要優(yōu)點如下： ※ 抗干擾能力強 ：由于在數(shù)字通信中 ， 傳輸?shù)男盘柗仁请x散的 ， 以二進制為例 ， 信號的取值只有兩個 ， 這樣接收端只需判別兩種狀態(tài) 。 信源信 道噪 聲 源加密器編碼器調制器解調器譯碼器解密器信宿同 步LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 26/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號 （ Cont.） ?數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng) ： 數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)的組成模型如下圖所示 。 其中 ， 信道中傳輸 模擬信號 的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng) ， 信道中傳輸 數(shù)字信號 的系統(tǒng)則稱為數(shù)字通信系統(tǒng) 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 18/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號 、頻帶與寬帶傳輸（ Cont.） ?相對一般說的頻帶傳輸而言 ， 比音頻（ 4KHZ） 還要寬的頻帶稱為 寬帶 （ Broad Band） 。 因此 ， 在傳輸距離較近時 ， 計算機網(wǎng)絡通常都采用基帶傳輸方式 。 例如：由計算機或終端等數(shù)字設備直接發(fā)出的二進制信號 ， 其幅度取值只有兩種 ， 即 “1”或 “0”， 分別用高 （ 或低 ） 電平或低 （ 或高 ） 電平表示 ， 其 波形為方波 。 計算機及其外圍設備所產(chǎn)生和交換的信息都是由 二進制代碼 表示的字母 、 數(shù)字或控制符號的組合 。 物理層設計的目的：是為了保證當發(fā)送方發(fā)送的信號為二進制 “ 1” 時 ， 接收方接收到的也是二進制 “ 1” ， 而不是二進制 “ 0” 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 9/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號 ※ 模擬信號 （ Analog Signal） ：是指 在時間或幅度上連續(xù)的信號 ， 因此 ， 通常又稱為 連續(xù)信號 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 14/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號 、頻帶與寬帶傳輸（ Cont.） ?在信道中直接傳送基帶信號的方式 ， 稱為 基帶傳輸 （ Base Band Transmission） 。 顯然 ， 模擬信道不適用于直接傳輸頻帶很寬 、 但能量集中在低頻段的數(shù)字基帶信號 。 ※ 寬帶 （ 寬頻帶 ） 傳輸?shù)木嚯x比基帶傳輸?shù)木嚯x更遠 。 ?若信源產(chǎn)生的是數(shù)字信號 ， 而傳輸使用的也是數(shù)字信道 ， 則稱為 數(shù)字信號的數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng) 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 31/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號 （ Cont.） ※ 編碼 （ Coding） ：是指按照一定的規(guī)律 ， 把量化后的幅度值用 二進制數(shù)字 表示 ， 然后轉換成二值或多值的 數(shù)字信號流 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 34/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號 數(shù)字通信的主要缺點如下： ※ 頻帶利用率不高 ：數(shù)字通信中 ， 數(shù)字信號占用的頻帶寬 ， 例如：以電話系統(tǒng)為例 ， 一路模擬電話通常只占據(jù) 4kHz 帶寬 ， 但一路接近同樣話音質量的數(shù)字電話可能要占據(jù) 2060kHz的帶寬 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 37/103 三 .傳輸介質 有線傳輸介質是指在兩個通信設備之間實現(xiàn)的物理連接部分 ， 它能將信號從一方傳輸?shù)搅硪环?， 有線傳輸介質主要有 雙絞線 、 同軸電纜 和 光纖 ： LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 38/103 三 .傳輸介質 ※ 雙絞線 （ Twisted Pair） ：雙絞線是一種把兩條互相絕緣的銅導線紐絞起來而組成的通信線路 ， 雙絞線的這種結構既可減小流過電流所輻射的能量 ， 也可防止來自其他通信線路上的信號的干涉 。 由于光纖在任何時候都 只能單向傳輸 ， 因此 ，實現(xiàn)雙向通信時光纖必須 成對出現(xiàn) 。 如果兩個站點間相距太遠 ， 由于地球本身會阻礙電磁波的傳輸 ， 因此 ， 需要通過 微波中繼站的串聯(lián)使用 來完成遠程通信服務 。 但是 ， 由于激光 不具有穿透性 ， 對環(huán)境變化比較敏感 ，霧 、 雪和雨等大氣變化都會影響傳輸效果 ， 因此 ， 實際應用中可能需要隨時對激光發(fā)射器和接收器進行調整與維護 。 接 收 設 備發(fā) 送 設 備876543211234 5 6 7 8并 行 到 串行 的 轉 換串 行 到 并行 的 轉 換LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 50/103 四 .數(shù)字數(shù)據(jù)的通信方式 、 半雙工或全雙工通信 ※ 單工通信 （ Simplex Communication） ：單工通信方式只支持數(shù)據(jù)在一個方向上傳輸 ， 又稱為單向通信 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 53/103 四 .數(shù)字數(shù)據(jù)的通信方式 ※ 同步通信 （ Synchronous Communication） ：同步通信方式要求接收端時鐘頻率和發(fā)送端時鐘頻率一致 。 01 001011數(shù) 據(jù)（ a ） 非 歸 零 碼同 步 時 鐘( b ) 曼 徹 斯 特 編 碼( c ) 差 分 曼 徹 斯 特 編 碼LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 57/103 五 .數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼方法 曼徹斯特編碼方法主要具有以下的 優(yōu)點 ： （ 1） 每個比特的中間有一次電平跳變 ， 兩次電平跳變的時間間隔可以是 T/2或 T； （ 2） 利用電平跳變可以產(chǎn)生收發(fā)雙方的同步信號； （ 3） 曼徹斯特編碼是一種 自同步 的編碼方式 ， 即時鐘同步信號就隱藏在數(shù)據(jù)波形中 。 ※ 信號帶寬 ：是指 信號頻譜的寬度 ， 即：信號的 最高頻率分量 與 最低頻率分量 之 差 ， 例如：一個由數(shù)個正弦波疊加成的方波信號 ， 該信號的最低頻率分量為其基頻 ， 假定為：f=2KHz， 其最高頻率分量為其 7次諧波頻率 ， 即為： 7f=7 2=14KHz， 因此 ， 該信號的帶寬為：7f f =142=12KHz。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 65/103 六 .模擬信道的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸速率 、信號帶寬與信道帶寬 ※ 如果 帶寬不同 且 信號帶寬大于信道帶寬 ，同時 ， 集中信號相當多能量的頻率分量不在信道的通帶范圍內 ， 這些信號頻率成分將被濾除 ，信號失真甚至嚴重畸變 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 68/103 六 .模擬信道的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸速率 ※ 奈奎斯特準則 ：二進制數(shù)據(jù)信號的最大數(shù)據(jù)傳輸速率 Rmax與通信信道帶寬 H（ 單位 Hz） 的關系為 Rmax=2H log2V， 其中 V表示不同碼元的個數(shù) 。 負責調制的設備稱為 調制器 （ Modulator） 。 例如：對應二進制 0的載波頻率為 F1， 而對應二進制 1的載波頻率為 F2。 在星座圖中 ， 圖中每個點代表了信道中傳輸?shù)恼逸d波信號不同振幅與相位的組合 。 但是 ， 星座圖中的點越多 ， 也使得噪聲對信號影響也就越大 ， 因此 ， 星座圖中的點不可能無限制增多 。 TDMA的特點是 獨占時隙 ， 而 信道資源共享 ， 每一個子信道使用的 時隙不重疊 。即：若 S和 T是兩個不同的芯片序列 ， 用 S （ 1,1,1,1） =[（ 1） *（ 1） +（ 1） *（ 1） +（ 1） *（ 1） +（ 1） *（ 1） ]/4=+1 S 當有多個終端同時發(fā)送信號時，則信號將會在空中進行疊加 。 在一根光纖上復用 80路或更多路的光載波信號稱為 密集波分復用 DWDM （ Dense Wavelength Division Multiplexing）。其形式上非常像報文交換。 :58:1809:58:18March 8, 2023 ? 1他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。 :58:1809:58Mar238Mar23 ? 1世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。 , March 8, 2023 ? 閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。 2023年 3月 8日星期三 9時 58分 18秒 09:58:188 March 2023 ? 1一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。 :58:1809:58Mar238Mar23 ? 1越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。 :58:1809:58:18March 8, 2023 ? 1意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。 。 分組交換又稱為軟交換，軟交換技術的 優(yōu)點如下 ： LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 101/103 八 .數(shù)據(jù)交換技術（廣域網(wǎng)） （分組交換）技術 ※ 由于通信子網(wǎng)中的通信控制處理機可以存儲分組， 多個分組可以共享通信信道，線路利用率高 ； ※ 通信子網(wǎng)中通信控制處理機具有路選功能， 可以動態(tài)選擇報文分組通過通信子網(wǎng)的最佳路徑 ； LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 102/103 八 .數(shù)據(jù)交換技術（廣域網(wǎng)） （分組交換）技術 ※ 可以 平滑通信量 ，提高系統(tǒng)效率； ※ 分組在通過通信子網(wǎng)中的每個通信控制處理機時，均要進行 差錯檢查與糾錯處理 ，因此可以減少傳輸錯誤，提高系統(tǒng)可靠性； ※ 通過通信控制處理機 可以對不同通信速率的線路進行轉換 ，也 可以對不同的數(shù)據(jù)代碼格式進行變換 。 ※ 電路交換方式的 優(yōu)點 是：通信實時性強，適用于交互式會話類通信； ※ 電路交換方式的 缺點 是：對突發(fā)性通信不適應，系統(tǒng)效率低，系統(tǒng)不具有存儲數(shù)據(jù)的能力，不能平滑交通量。 接收方 如果希望接收 A站點的信息 ，則只需要計算該站點對應的芯片序列和空中信號的點積（ 1,1,1,1） （ +1,+1,+1,+1） =[（ 1） *（ +1） +（ 1） *（ +1） +（ 1） *（ +1） +（ 1） *（ +1） ]/4=1 S 則 每個芯片序列和其自身的點積結果為＋ 1（ 如： S LOGO 高等計算機網(wǎng)絡與安全 87/103 七 .多路復用技術 CDMA技術 碼分多址 CDMA技術也稱 擴頻多址 （ SSMA， Spread Spectrum Multiple Access） 技術 ， 是指 將原信號的頻帶擴寬 ， 再經(jīng)調制后發(fā)送出去； 接收端接收到經(jīng)擴頻的寬帶信號后 ， 作相關處理 ， 再將其 解擴 為原始數(shù)據(jù)信號 。 通過多路復用技術 ， 多個終端能共享一條高速信道 ， 從而達到節(jié)省信道資源的目的 。 ※ QPSK（ 正交相移鍵控 ， Quadrature Phase Shift Keying） 調制技術：對應的星座圖包含振幅與相位的 4種組合 ， 因此每次采樣可發(fā)送長度為 2位的信息 ， 即用 4種組合分別表示 (0,0)、 (0,1)、 (1,0)、