传输介质、信道.ppt

计算机网络 第三章 通信子网 计算机网络通信基本原理 计算机网互联的硬件设备 网络拓扑结构与分类 网络的传输介质 网络互联设备产品 3.1 通信基本原理 计算机网络的两大基本功能： 数据通信 数据处理。 名词：数据通信 数据通信就是依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息。 数据通信与传统电话电报比较 实现的计算机之间或计算机与人之间的通信，需要定义严格的通信协议或标准。 数据传输的准确性和可靠性高。误码率要求小于10－8，而语音和电视系统只有10－2。 传输速率高,通信持续时间差异较大。 数据通信具有灵活的接口功能以满足各式各样的计算机和终端 间的相互通信。例如：通信速率、编码格式、同步方式和通信规程等。 通信子网组成 在大多数广域网中，通信子网由两个不同部件组成：传输线和交换单元。 交换单元：一种特殊的计算机，用于连接两个或更多条传输线。（常被称为分组交换结点、中介系统、数据开关交换、路由器等。） 相关术语：传输介质、信道 传输介质是用来连接两个或多个网络结点的物理电路。 信道是建立在传输介质之上的，包括传输介质和设备，还有逻辑信道的含义。 在同一条物理传输介质上可以建立多条通信信道。 3.1.1 数据通信的基本概念 信息：数据的内容和解释。 数据：信息的表现形式。 信道：信号传输的通道。 信息和数据 信息是事物运动的状态与方式，是物质的一种属性。信息的载体可以是多媒体，包括语音、音乐、图形图像、文字和数据等。 被传输的二进制代码称为数据。 信道 信道即指通信中传递信息的通道。 信道分类 按传输介质分类 按传输信号类型分类 按使用方式分类 按传输介质分类 有线信道：有形的电路作为传输介质。如：双绞线、同轴电缆、光纤信道等。 无线信道：以电磁波在空间传输方式传送信息的信道。如微波、红外线、卫星信道等等。 按传输信号类型 模拟信道：传输模拟信号的信道。 数字信道：传输数字信号的信道。 按使用方式分类 专用信道：连接用户设备之间的固定电路，可以由用户自己架设或向电信部门租用。采用专用连接有两种：点对点连接、多点连接。一般用于短距离与传输量比较大的网络情况。 公共交换信道：通过交换机转换，为大量用户提供服务的信道。例如公共电话交换网。 信道带宽和信道容量（容易混淆） 信道带宽：信道的发送和接受两端传输比特信号的最大速率称为信道的带宽。单位为赫兹Hz。 信道容量：单位时间内信道上所传输的最大比特数。单位为每秒比特数b/s（bps）。 信道带宽与信道容量之间的关系满足香农定理。 香农定理 香农定理指出了信道带宽和信道容量之间的关系 C=Wlog2（1+S/N）（bps） C是信道容量 W是信道带宽 S是信号功率 N是噪声功率 3.1.2 数据信号表示方式 信号：经过编码后的数据。 计算机数据在传输过程中的数据编码类型主要取决于它采用的通信信道所支持的数据通信类型。 数据编码技术 模拟数据编码：振幅键控ASK，移频键控FSK，移项键控PSK。 数字数据编码：非归零码NRZ，曼彻斯特编码，差分曼彻斯特编码。 模拟数据编码方法 调制（modulation）：将发送端数字数据信号变换成模拟数据信号的过程。产品：调制器。 解调（demodulation）：将接收端模拟数据信号变换成数字数据信号的过程。设备：解调器。 同时具有调制和解调功能的设备成为调制解调器（Modem） 常见模拟数据编码方法比较 振幅键控ASK：用载波信号的振幅表示数字信号。实现容易，技术简单，抗干扰能力差。 移频键控FSK：通过改变载波信号角频率的方法表示数字信号。实现容易，技术简单，抗干扰能力强，最常用。 移相键控PSK：改变载波信号的相位值表示数字信号，分绝对调相、相对调相。抗干扰能力强，但是现技术复杂。 数字数据编码方法 宽带传输：在数据通信技术中，利用模拟通信信道，通过调制解调器传输模拟数据信号的方法称为宽带传输。 基带传输：利用数字通信信道直接传输数字信号的方法称为基带传输。 非归零码NRZ 用负电平表示逻辑0，用正电平表示逻辑1。 缺点： 收发双方不能同步。 必须在发送NRZ码的同时，用另一个信道同时传送同步时钟信号。 曼彻斯特编码 目前广泛使用的一种编码。 每一比特的周期T分为前T/2与后T/2两部分。 前T/2传送该比特的反码，后T/2传送该比特的原码。 曼彻斯特编码 优点：在每一个比特的中间有一次电平的跳变，可以提取这个跳变作为收发双方的同步信号。 不含直流分量。 缺点：编码效率较低。（50％） 差分曼彻斯特编码 与曼彻斯特编码的区别在于：每比特的中间跳变仅做同步之用。 每比特的值，根据其开始边界是否发生跳变来决定。每一比特的开始处出现电平跳变表示“0”，不发生跳变表示“1”。 几种编码图实例 A/D和D/A转换编