[其它]第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(編輯修改稿)
2025-02-15 09:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，取出模擬信號的值。以模擬信號的瞬時(shí)電平值作為樣本，表示模擬數(shù)據(jù)在某一區(qū)間隨時(shí)間變化的值。采樣頻率 f≥2B， B為信號的最高有效頻率，即相鄰兩次采樣之間的時(shí)間間隔應(yīng)等于或高于兩倍的最高有效頻率。n （ 2）量化：分級處理。量化之前，估計(jì)模擬信號可能的幅值范圍，把這個(gè)幅值范圍劃分為若干寬度相等的小區(qū)域，如可分為 8級、16級或更多的量化級。每個(gè)級別的幅值定義為該范圍的上限或下限或均值。然后把每次取樣的信號幅值對應(yīng)到相應(yīng)的級別里，以級別代號代替本次取樣的幅值，使連續(xù)的模擬信號變成隨時(shí)間變化的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。n （ 3）編碼：把相應(yīng)的量化級別用一定位數(shù)的二進(jìn)制碼表示，如果有 N個(gè)量化級，則需要 log2N位二進(jìn)制碼（如 8級用 3位， 16級用 4位）。然后把編碼以脈沖的形式送到信道上進(jìn)行傳輸。還原的過程剛好相反，只要發(fā)送端和接收端雙方有共同的量化級別和共同的取樣周期，就可以將信號還原為模擬信號。 多路復(fù)用技術(shù)n 為有效利用傳輸通信線路，可以同時(shí)把多個(gè)信號送往傳輸介質(zhì)，以提高傳輸效率，即將多路信號復(fù)用在一條物理線路上。這種技術(shù)稱為多路復(fù)用技術(shù)，如圖所示。 多路復(fù)用技術(shù)n 1．頻分多路復(fù)用（ FDM） 多路復(fù)用技術(shù)n 2．時(shí)分多路復(fù)用（ TDM） 多路復(fù)用技術(shù)n 3．波分多路復(fù)用（ WDM） 多路復(fù)用技術(shù)n 4．碼分多路復(fù)用（ CDMA）n 碼分多路復(fù)用技術(shù)根據(jù)不同的編碼來區(qū)分各路原始信號，通過和各種多址技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生了各種接入技術(shù)。碼分多路復(fù)用技術(shù)是一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)。筆記本電腦和掌上電腦等移動(dòng)終端的連網(wǎng)通信將會大量使用碼分多路復(fù)用技術(shù)。 知識拓展：同步技術(shù)n 同步是指在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)送端與接收端采用串行通信時(shí)，通信雙方交換數(shù)據(jù)時(shí)需要有高度的協(xié)同動(dòng)作，彼此間傳輸數(shù)據(jù)的速率、每個(gè)比特的持續(xù)時(shí)間和間隔都必須相同。 n 通常使用的同步技術(shù)有異步傳輸和同步傳輸兩種 知識拓展：同步技術(shù)n 1．同步傳輸n 同步傳輸（ Synchronous Transmission）又稱同步通信，采用位同步（即按位同步）技術(shù)，以固定的時(shí)鐘頻率串行發(fā)送數(shù)字信號。通信雙方必須建立準(zhǔn)確的同步系統(tǒng)，并在其控制下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。n 同步傳輸?shù)膬煞N方式如下所示。n （ 1）外同步：發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)前先向接收端發(fā)送一串用于同步的時(shí)鐘脈沖，接收端收到同步信號后，對其進(jìn)行頻率鎖定，然后以同步頻率為準(zhǔn)接收數(shù)據(jù)。n （ 2）自同步：發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將時(shí)鐘脈沖作為同步信號包含在數(shù)據(jù)流中同時(shí)傳送給接收端，接收端從數(shù)據(jù)流中辨別同步信號，再據(jù)此接收數(shù)據(jù)。自同步傳輸中，接收端是從接收到的信號波形中獲得同步信號，因而稱為自同步。 知識拓展：同步技術(shù)n 2．異步傳輸n 異步傳輸（ Asynchronous Transmission）又稱異步通信，采用 “群 ”同步技術(shù)。這種技術(shù)根據(jù)一定的規(guī)則，將數(shù)據(jù)分成不同的群，每一個(gè)群的大小不確定，即每個(gè)群包含的數(shù)據(jù)量也不確定。這種技術(shù)是在位同步基礎(chǔ)上進(jìn)行的同步，要求發(fā)送端與接收端在一個(gè)群內(nèi)必須保持同步。發(fā)送端在數(shù)據(jù)前面加上起始位，在數(shù)據(jù)后面加上停止位，接收端通過識別起始位和停止位來接收數(shù)據(jù)。n 異步傳輸方式中，通信雙方各自使用獨(dú)立的定位時(shí)鐘。兩個(gè)字符之間的時(shí)間間隔是不固定的，而在一個(gè)字符內(nèi)各位的時(shí)間間隔是固定的。每傳送 1個(gè)字符（ 7位或 8位），都要在每個(gè)字符碼前加 1個(gè)起始位，表示字符代碼的開始；在字符代碼和校驗(yàn)碼后面加 1或 2個(gè)停止位，表示字符結(jié)束。接收方根據(jù)起始位和停止位判斷一個(gè)新字符的開始，以保持通信雙方的同步。 知識拓展：同步技術(shù)n 3．同步傳輸與異步傳輸?shù)膮^(qū)別n （ 1）異步傳輸是面向字符的傳輸，而同步傳輸是面向比特的傳輸。n （ 2）異步傳輸?shù)膯挝皇亲址?，同步傳輸?shù)膯挝皇菐?。n （ 3）異步傳輸通過字符起始位和停止位抓住再同步的機(jī)會，同步傳輸從數(shù)據(jù)中抽取同步信息。n （ 4）異步傳輸對時(shí)序的要求較低，同步傳輸往往通過特定的時(shí)鐘線路協(xié)調(diào)時(shí)序。n （ 5）異步傳輸相對于同步傳輸效率較低。 任務(wù) 4：理解數(shù)據(jù)交換技術(shù) n 一個(gè)擁有眾多用戶的通信網(wǎng)不可能采用兩兩之間連接的全互聯(lián)方式，而只能把這些用戶的線路都引到同一地點(diǎn)，然后利用交換設(shè)備進(jìn)行連接。在大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)往往要經(jīng)過多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)才能從源地址到達(dá)目的地址。傳輸信號如何通過中間節(jié)點(diǎn)或交換設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)是數(shù)據(jù)交換技術(shù)要解決的問題。數(shù)據(jù)通信中常用的交換方式有電路交換和存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換等。本任務(wù)主要學(xué)習(xí)電路交換、存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換和高速交換技術(shù)。 電路交換n 又稱線路交換，是一種直接的交換方式n 線路交換必須經(jīng)過線路建立、數(shù)據(jù)傳輸和線路拆除 3個(gè)階段。n （ 1）線路建立：通過源節(jié)點(diǎn)請求完成交換網(wǎng)中相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的連接，建立一條由源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)傳輸通道。n （ 2）數(shù)據(jù)傳輸：傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，也可以模擬數(shù)據(jù)。n （ 3）線路拆除：完成數(shù)據(jù)傳輸后，源節(jié)點(diǎn)發(fā)出釋放請求信息，請求終止通信；目的節(jié)點(diǎn)接受釋放請求并發(fā)回釋放應(yīng)答信息；各節(jié)點(diǎn)拆除該線路的對應(yīng)連接，釋放由該線路占用的節(jié)點(diǎn)和信道資源，結(jié)束連接。 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換n 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換是指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)先將途經(jīng)的數(shù)據(jù)按傳輸單元接收并存儲下來，然后選擇一條適當(dāng)?shù)木€路轉(zhuǎn)發(fā)出去。根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)單元的不同，存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換又可分為以下兩類。n 1．報(bào)文交換（ Message Switching）n 在報(bào)文交換中，信息的發(fā)送以報(bào)文為單位。報(bào)文由報(bào)頭和要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組成，報(bào)頭中有源地址和目標(biāo)地址。發(fā)送信息時(shí)，通信雙方不需要事先建立專用的物理通路，只需把目的地址附在報(bào)文上，并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的臨近節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)收到報(bào)文后，先把它存儲起來，等到有合適的輸出線路時(shí)，再將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直至到達(dá)目的地。 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換n 2．分組交換（ Packet Switching）n 分組交換不是以 “整個(gè)報(bào)文 ”為單位進(jìn)行交換傳輸，而是以更短的標(biāo)準(zhǔn)的分組（ Packet）為單位進(jìn)行交換傳輸。n 分組交換將需要傳送的整塊數(shù)據(jù)（報(bào)文）分割為一定長度的數(shù)據(jù)段，在每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面加上目的地址、發(fā)送地址、分組大小等固定格式的控制信息，形成被稱為 “包 ”的報(bào)文分組。n 分組交換中，分組的傳輸有兩種方式：數(shù)據(jù)報(bào)方式和虛電路方式。 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換n （ 1）數(shù)據(jù)報(bào)方式n 交換網(wǎng)把進(jìn)網(wǎng)的每個(gè)分組作為一個(gè)稱為數(shù)據(jù)報(bào)（ Data gram）的基本傳輸單位進(jìn)行單獨(dú)處理，而不管它是屬于哪個(gè)報(bào)文的分組。n 數(shù)據(jù)報(bào)分組交換的特點(diǎn)：n 每一個(gè)分組在傳輸過程中都必須帶有源節(jié)點(diǎn)地址和目的節(jié)點(diǎn)地址，同一報(bào)文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網(wǎng)；同一報(bào)文的不同分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)可能出現(xiàn)亂序、重復(fù)或丟失現(xiàn)象；數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸延時(shí)較大，不適用于長報(bào)文、會話式通信。數(shù)據(jù)報(bào)方式的工作原理如圖所示。 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換n （ 2）虛電
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