【正文】 帶寬是否相同 ， 如果 信號頻譜與信道通帶交錯 ， 且 只有部分頻率分量通過 ， 則信號將會 失真 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)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(nèi) ， 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(luò)與安全 64/103 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 信號帶寬小于信道帶寬 ，同時 ， 信號的所有頻率分量均包含在信道的通帶范圍內(nèi) ， 則信號能不損失頻率成分地通過 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 63/103 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 ※ 如果信號與信道 帶寬相同 且 頻率范圍一致 ， 信號能不損失頻率成分地通過信道 。 例如：一個信道允許的通帶為 15KHz， 其帶寬為 ， 由于 2KHz 14KHz15KHz，因此 ， 上面這個方波信號的所有頻率成分當然能從該信道通過 ， 如果不考慮衰減 、 時延以及噪聲等因素 ，通過此信道的該信號會毫不失真 。 ※ 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。 數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進制比特數(shù) ， 單位為 比特 /秒 ， 記為 bps或 b/s， 常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有： Kbps、 Mbps、 Gbps與 Tbps， 其中： 1Kbps = 1 103 bps； 1Mbps = 1 106 bps； 1Gbps = 1 109 bps； 1Tbps = 1 1012 bps。 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(luò)與安全 59/103 五 .數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼方法 差分曼徹斯特編碼的 主要優(yōu)點 為： 比曼切斯特編碼的電平跳變次數(shù)要少 ， 因此 ，更適合與傳輸高速的信息 ， 被廣泛用于寬帶高速網(wǎng)中 。 因此 ， 發(fā)送曼徹斯特編碼信號時無需另發(fā)同步信號 。 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(luò)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 。 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(luò)與安全 56/103 五 .數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼方法 ※ 曼徹斯特 （ Manchester） 編碼 ：曼徹斯特編碼又稱 裂相碼 、 雙向碼 ， 是一種用電平跳變來表示 1或 0的編碼方法 ， 其 編碼原理如下 圖所示 ， 每比特的周期 T分為前 T/2與后T/2兩部分 ， 前 T/2傳送該比特的反碼 ， 后 T/2傳送該比特的原碼 ， 其中：低電平表示 0， 高電平表示 1 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 54/103 五 .數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼方法 在基帶傳輸中 ， 需要對數(shù)字信號進行編碼來表示數(shù)據(jù) ， 其中 ， 數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼方式主要有 非歸零碼 NRZ、 曼徹斯特 （ Manchester） 編碼 、 和 差分曼徹斯特 （ Difference Manchester）編碼 ： LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 55/103 五 .數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼方法 ※ 非歸零碼 NRZ（ Non Return Zero） ： NRZ碼的編碼原理如下圖所示 ， 其中：以 低電平表示 0， 高電平表示 1。 ※ 異步通信 （ Asynchronous Communication） ：異步通信時不要求接收端時鐘和發(fā)送端時鐘同步 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)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 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 52/103 四 .數(shù)字數(shù)據(jù)的通信方式 串行通信的數(shù)據(jù)是 逐位傳送 的 ， 發(fā)送方發(fā)送的每一位都具有固定的時間間隔 ，這就要求接收方也要按照發(fā)送方同樣的時間間隔來接收每一位 。 例如： 現(xiàn)代電話通信系統(tǒng) PSTN中采用的就是全雙工通信方式 。 ※ 半雙工通信 （ Half Duplex Communication） ：半雙工通信方式允許數(shù)據(jù)在兩個方向上傳輸 ， 但在同一時刻 ， 只允許數(shù)據(jù)在一個方向上傳輸 ， 因此 ， 半雙工通信實際上是一種可切換方向的單工通信 ， 這種方式一般用于計算機網(wǎng)絡(luò)的非主干線路中 。 接 收 設(shè) 備發(fā) 送 設(shè) 備876543211234 5 6 7 8并 行 到 串行 的 轉(zhuǎn) 換串 行 到 并行 的 轉(zhuǎn) 換LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)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(luò)與安全 49/103 四 .數(shù)字數(shù)據(jù)的通信方式 ※ 串行通信 （ Serial Communication） ：在串行通信方式中一次只傳送一位二進制的數(shù)據(jù) ， 因此 ， 從發(fā)送端到接收端只需要一根傳輸線 。 并行方式主要用于近距離通信 ， 例如：在計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信通常是以并行方式進行的 。 按照數(shù)據(jù)在線路上的傳輸方向 ， 則其通信方式又可分為 單工通信 、 半雙工通信與全雙工通信 。 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(yīng)用中可能需要隨時對激光發(fā)射器和接收器進行調(diào)整與維護 。 由于紅外線的波長較短 （ 750nm至 1mm之間 ） ， 因此 ， 對障礙物的衍射能力差 ， 只適合應(yīng)用在需要短距離 （ 最多 12米范圍內(nèi) ）無線通訊的場合 ， 進行點對點的直線數(shù)據(jù)傳輸 ， 紅外傳輸?shù)膫鬏斔俾首羁炜蛇_ 16Mbps。 衛(wèi)星微波具有廣播性質(zhì) ， 但因為傳輸距離較遠 ， 因此 ，有 1/4秒的傳輸延遲 。衛(wèi)星在空中起著微波中繼站的作用 ， 用于把地球站發(fā)上來的電磁波放大后再返送回另一地球站 。 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(wù) 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 43/103 三 .傳輸介質(zhì) ※ 地面微波 ：微波的頻率范圍為 300MHz300GHz， 在這個范圍內(nèi) ， 它在空中主要沿直線傳播 ， 可經(jīng)電離反射到很遠的地方 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 42/103 三 .傳輸介質(zhì) 無線傳輸介質(zhì)是指在兩個通信設(shè)備之間不使用任何物理連接 ， 而是通過空間傳輸?shù)囊环N技術(shù) 。 按光在光纖中的傳輸模式 ， 光纖可分為 單模光纖 （ Single Mode Fiber） 和 多模光纖 （ Multi Mode Fiber） 兩種 。 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) 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 40/103 三 .傳輸介質(zhì) ※ 光纖 （ Optical Fiber） ：在通信系統(tǒng)中 ， 目前最為普遍使用的是 石英系光纖 ， 一般由纖芯（ 光的通路 ） 、 包層 （ 多層反射玻璃 ， 將光線反射到纖芯 ） 、 以及保護層組成 。 按特性阻抗值不同 ， 同軸電纜主要包括 75歐姆寬帶同軸電纜 和 50歐姆基帶同軸電纜 兩種 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 39/103 三 .傳輸介質(zhì) ※ 同軸電纜 （ Coaxial Cable） ：同軸電纜是一種由一對同軸導(dǎo)線所組成的通信線路 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 37/103 三 .傳輸介質(zhì) 有線傳輸介質(zhì)是指在兩個通信設(shè)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(zhì)主要有 雙絞線 、 同軸電纜 和 光纖 ： LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 38/103 三 .傳輸介質(zhì) ※ 雙絞線 （ Twisted Pair） ：雙絞線是一種把兩條互相絕緣的銅導(dǎo)線紐絞起來而組成的通信線路 ， 雙絞線的這種結(jié)構(gòu)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 。每一種傳輸介質(zhì)都有自己不同的特性 ， 包括帶寬 、 延遲 、 造價等 。 不過 ， 隨著 新的寬帶傳輸信道 （ 如光纖 ） 的采用 、 以及窄帶調(diào)制技術(shù)與超大規(guī)模集成電路的發(fā)展 ， 數(shù)字通信的這些缺點目前已經(jīng)弱化 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 35/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號 ※ 系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜 ：在數(shù)字通信中 ，為了準確地恢復(fù)信號 ， 接收端需要嚴格的同步系統(tǒng) ， 以保持接收端和發(fā)送端之間具有嚴格的節(jié)拍一致 、 編組一致 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)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(zhì)量的數(shù)字電話可能要占據(jù) 2060kHz的帶寬 。 因此 ， 數(shù)字通信的保密性好 。 ※ 差錯可控 ：數(shù)字信號在傳輸過程中出現(xiàn)的錯誤 （ 差錯 ） ， 可通過糾錯編碼技術(shù)來控制 ，以提高傳輸?shù)目煽啃?。 由此可知 ，在基帶傳輸中 ， 需要對數(shù)字信號進行編碼來表示數(shù)據(jù) 。 LOGO 高等計算機網(wǎng)絡(luò)與安全 31/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號 （ Cont.） ※ 編碼 （ Coding）