第三章計算機通信基礎第三章

計算機是20世紀人類最偉大、最卓越的發明之一，由計算機技術和通信技術相結合而產生的計算機網絡使計算機的功能得到了加強、范圍得到了擴展。計算機應用不再停留在單機工作，而要求計算機之間能夠快捷、便利、穩定和安全地進行信息交換和資源共享。“本章要點”是計算機網絡的基礎知識，通過本章的學習，讀者可以對計算機網絡有一個宏觀的了解。本章將介紹大量有關網絡的基本概念，是一些很重要的技術術語（行話），理解并掌握它們將為后繼內容的學習打下堅實的基礎。本章導讀計算機是20世紀人類最偉大、最卓越的發明之一，由計算主要內容

數據通信的基本概念數據傳輸方式、形式和數據傳輸速率數據編碼多路復用技術數據交換技術

※差錯控制技術注：※號表示重要的、要考核的補充內容。以后同。主要內容注：※號表示重要的、要考核的補充內容。以后同。信息——數據——信號——

通信的目的是交換信息，信息的載體可以是數字、文字、語音、圖形或圖像，計算機產生的信息一般是字母、數字、語音、圖形或圖像的組合。為了傳送這些信息，首先要將字母、數字、語音、圖形或圖像用二進制代碼的數據來表示。為了傳輸二進制代碼的數據，必須將它們用模擬或數字信號編碼的方式表示。

信息基本概念信息——數據——信號——通信的目的是交換信息，信息的載體數據通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數字、符號的二進制代碼(0、1比特序列)的模擬或數字信號的過程。數據與信息的主要區別在于：數據是用二進制比特序列表示的文本、數字、語音、圖形、圖像與視頻；信息是對數據的二進制比特序列所表示意義的解釋。

數據基本概念數據通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數字、符號的二進—信號信號是數據在傳輸過程中電信號的表示形式。

—模擬信號和數字信號

模擬信號（analogsignal）的信號電平是連續變化的，在兩個峰值之間來回振蕩，連續變化的信號。

數字信號（digitalsignal）是用兩種不同的電平去表示0、1比特序列的電壓脈沖信號，數字信號總是在兩個確定的值之間來回變換。—按照在傳輸介質上傳輸的信號類型，通信系統分為模擬通信系統與數字通信系統兩種。信號基本概念—信號信號是數據在傳輸過程中電信號的表示形式。—2.1數據通信基本概念數據信號信號值信號值tt（a）模擬信號（b）數字信號相關概念：

數據、信息、信號

101100102.1數據通信基本概念數據信號信號值信號值tt（a）模擬信通信系統的組成通信是指信息的傳輸，通信具有三個基本要素

信源：信息的發送者信宿：信息的接收者載體：信息的傳輸媒體{信源變換器信道反變換器信宿干擾源信息informationinformation信息變換器：將信源發出的信息變換成適合在信道上傳輸的信號。

反變換器：提供與變換器相反的功能，將從信道上接收的電（或光）信號變換成信宿可以接收的信息。通信系統的組成通信是指信息的傳輸，通信具有三個基本要素信源信道（channel）

表示向某一個方向傳送信息的媒體即信道。一條通信線路往往至少包含一條發送信道和一條接收信道。信道是線路的邏輯部件。有線信道：由有線傳輸介質構成的信道無線信道：由無線傳輸介質構成的信道模擬信道：傳送模擬信號的信道數字信道：傳送數字信號的信道計算機網絡主干線已基本是數字信道，大量用戶線則基本上還是模擬信道。相關概念：

信道、線路、鏈路、通路信道（channel）相關概念：—信道的分類有線信道：一對導線構成一條有線信道。無線信道：發送方（信源）使用高頻發射機和定向天線發射信號，接收方（信宿）通過接收天線和接收機接收信號。

模擬信道：傳送模擬信號的信道數字信道：傳送數字信號的信道—信道的分類有線信道：一對導線構成一條有線信道。通信線路噪聲源簡單的數據通信系統模型數據終端數據終端信號變換器信號變換器數據通信模型（DTE）（DCE）（DCE）（DTE）通信線路噪聲源簡單的數據通信系統模型數據終端數據終端信

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿返回P26數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(數據傳輸類型傳輸信號數字信號模擬信號表示方式數字數據信號模擬數據信號傳輸方式頻帶傳輸基帶傳輸數據傳輸類型傳輸信號數字信號模擬信號表示方式數字數據信號模擬

數據在通信線路上傳輸是有方向的。根據數據在線路上的傳輸方向及其與時間的關系，串行數據通信有單工通信、半雙工通信和全雙工通信三種通信方式。單工通信：在通信線路上，數據只可按一個固定的方向傳送而不能進行相反方向傳送的通信方式。半雙工通信：又稱為雙向分時通信。數據可以雙向傳輸，但不能同時進行，在任一時刻只允許在一個方向上傳輸主信息的通信方式。在不工作時，雙方均處于接收狀態。全雙工通信：可同時雙向傳輸數據的通信方式。數據通信方式數據在通信線路上傳輸是有方向的。根據數據在發送設備接收設備數據流(a)單工通信發送設備數據流(b)半雙工通信接收設備發送設備接收設備數據流發送設備(c)全雙工通信接收設備接收設備發送設備數據流數據流應答發送設備接收設備數據流(a)單工通信發送設備數據流(b)半雙題目：按數據通信方式廣播屬于（）A半雙工通信B單雙工通信C全雙工通信按數據通信方式遙控通信屬于（）A單雙工通信B半雙工通信C全雙工通信按數據通信方式電話通信屬于（）A單雙工通信B半雙工通信C全雙工通信題目：按數據通信方式廣播屬于（）三種通信方式的比較

單工方式功能單一，只適應于某些專用場合；全雙工方式效率高，但以增加一條傳輸通道為代價；若增加的是物理線路，對遠距離通信開銷太大，若在一條線路上采用多路復用技術，則必須有相應的設備；半雙工方式在軟件控制下雙方切換，影響效率，但系統成本低，在實際的異步通信中多用。三種通信方式的比較單工方式功能單一，只適應于某些專用場2.2數據傳輸

數據傳輸方式

并行傳輸與串行傳輸異步傳輸與同步傳輸數據傳輸形式

基帶傳輸頻帶傳輸寬帶傳輸數據傳輸速率比特率bps（帶寬Mbps）波特率（碼元傳輸速率）2.2數據傳輸并行傳輸與串行傳輸數據傳輸形式并行傳輸與串行傳輸

發

送

設

備接收設備01101001接收設備發送設備011010010110100101101001計算機內部采用并行傳輸計算機網絡中采串行傳輸數據傳輸方式并行傳輸與串行傳輸0011010010110100101串行傳輸串行傳輸--利用一條線路，逐個傳送比特位的傳輸方式。發送方必須先確認發送字節的高位還是低位。接收方接收時以同樣的順序進行接收。但是由于信號的干擾存在，數據傳輸的過程當中可能會導致一些數據遭到破壞，需要重新發送這些數據，要求發送方的數據中一定要包含數據順序信息。所以采用串行傳輸，數據一定要加入起始和結束標識符，即解決數據傳送過程中的同步問題。一般采用同步傳輸方式和異步傳輸方式兩種方法。串行傳輸串行傳輸--利用一條線路，逐個傳送比特位的傳輸方式。并行傳輸并行傳輸---同時可以傳輸多個比特，構成一個字符的幾位二進制位在相應位數的并行信道上進行傳輸。每個比特使用一條獨立的線路。如要傳送一個字節數據，需要使用8個信道來進行并行傳輸。這樣的方式使發送和接收方不需要進行字符同步，即在放送方的數據中不需要增加開始和結束標識符。并行傳輸并行傳輸---同時可以傳輸多個比特，構成一個字符的串行、并行傳輸方式比較并行傳輸不適合長距離通信，因為使用多條導線，長距離通信使得線路昂貴；長距離通信需要一定強度和較粗的導線來減少信號衰減，因此多條導線也不實際。例如：主機和打印機、顯示器、硬盤等外圍設備的連接。串行傳輸使用的線路少，因此價格低，長距離傳輸更加可靠。由于每次只能發送一個比特，所以速度較慢。串行、并行傳輸方式比較并行傳輸不適合長距離通信，因為使用多條同步技術同步：在串行通信中，通信雙方的收發數據必須一致，才能使接收方準確地區分和接收發送方發送的每一位數據，保證接收的數據和發送的相同，這就是同步。串行通信系統能否可靠而有效地工作，在很大程度上依賴于是否能很好實現同步。數據傳輸方式數據通信與電話通信主要不同是無人直接介入，有關收發同步、方式選擇、信號識別、差錯檢測與糾正、流量控制等，都需要用事先約定的規程來自行控制。同步技術同步：在串行通信中，通信雙方的收發異步傳輸異步傳輸(asynchronous)異步傳輸的工作原理是：每個字符作為一個單元獨立傳輸，字符之間的傳輸間隔任意。為了標志字符的開始和結尾，在每個字符的開始加一位起始位，結尾加1位或2位停止位，構成一個個的“字符”。這里的“字符”指異步傳輸的數據單元如下圖所示：異步傳輸異步傳輸(asynchronous)異步傳輸的工

010000010起始位校驗位停止位字符1字符2字符3字符4字符間隔異步傳輸七位信息位字符信息數據傳輸方式0100同步傳輸同步傳輸同步傳輸方式不是對每個字符單獨進行同步，而是對一組字符組成的數據塊進行同步。同步的方法不是加一位停止位，而是在數據塊前面加特殊模式的位組合(如01111110)或同步字符(SYN)，并且通過位填充或字符填充技術保證數據塊中的數據不會與同步字符混淆同步傳輸同步傳輸同步傳輸方式不是對每個字符單獨進行同步，而同步傳輸數據傳輸方式同步傳輸數據傳輸方式

異步傳輸不需要在發送端和接收端之間傳輸時鐘信號，而是靠它的起始位和停止位來確定的。因此實現簡單，控制容易，如果出現錯誤，只需重發一個字符即可；但傳輸效率較低，開銷大。適于低速率場合（如RS-232C串口）。同步傳輸傳輸效率高，開銷小，但收發雙方需建立同步時鐘，實現和控制比較復雜；在傳輸的數據中有一位出錯，就必須重新傳輸整個數據塊。同步傳輸方式適合于高速場合。兩種同步技術的比較異步傳輸不需要在發送端和接收端之間傳輸時鐘信號，而是靠它

基帶信號——由計算機或終端等數字設備直接發出的二進制數字信號形式稱為方波，即“1”或“0”，分別用高電平或低電平表示，人們把方波固有的頻帶稱為基帶。方波電信號稱為基帶信號。

基帶傳輸——在線路中直接傳送數字信號的電脈沖。基帶信號不加調制而直接在通信線路中進行傳輸，它將占用線路的全部帶寬。返回數據傳輸形式基帶傳輸基帶信號——由計算機或終端等數字設備直接發出的二進

基帶信號絕大部分是數字信號。基帶傳輸占用傳輸媒體的整個帶寬，可以利用時分多路復用（TDM）技術提高傳輸信道的利用率。基帶信號一網段傳輸距離超過2km時，需加接中繼器將信號放大后才能延伸，在LAN中具體應用時還與采用的傳輸介質有關。計算機網絡內主要采用基帶傳輸，局域網（LAN）一般都采用基帶傳輸。基帶信號絕大部分是數字信號。基帶傳輸占用傳輸頻帶傳輸

將基帶信號調制成模擬信號來傳輸即頻帶傳輸。頻帶傳輸不僅解決了數字信號可用電話線路（模擬信道）傳輸，而且可以采用頻分多路復用（FDM）技術提高傳輸信道利用率，實現寬帶傳輸。寬帶傳輸

將信道分成多個子信道，分別傳送音頻、視頻和數字信號，它是一種將傳輸介質（如75Ω同軸電纜）的頻帶寬度交替使用的信息傳輸方式（300～400MHz），稱為寬帶傳輸。數據傳輸形式頻帶傳輸與寬帶傳輸頻帶傳輸將基帶信號調制成模擬信號來傳輸即頻帶傳輸。寬數據傳輸速率

比特率：即單位時間內所傳送的二進制碼元的有效位數，單位為比特、秒（b/s）對于二進制系統，比特率=波特率。

帶寬：指數字信號在線路上的傳輸速率，單位為Mbps。習慣上常用它表示網絡的數據傳輸速度。

波特率：指脈沖信號經調制后的傳輸速率，它指單位時間內傳輸的碼元數目，單位為Band（碼元數/秒）。通常表示調制器之間傳輸信號的速率。數據傳輸速率比特率：即單位時間內所傳送的二進制碼元的有2.3數據編碼

從編碼后的信號形式分：

模擬數據編碼：適合于模擬信道傳輸數字數據編碼：適合于數字信道傳輸

計算機或終端產生的數據信號一般不能直接在網上傳輸，需經過編碼。編碼一般由信源網卡完成。2.3數據編碼從編碼后的信號形式分：模擬模擬數據編碼

將數字信號在模擬信道上傳輸前，需用數字信號調制載波成模擬信號才能在模擬信道上實現頻帶傳輸。

基本的調制方法有：調幅（AM）、調頻（FM）和調相（PM）（見P6圖1－4）。

模擬數據編碼AM方式:利用數字信號的值對載波的幅度進行控制,使載波的幅度隨數字信號的值而改變。當數字信號為“1”時，傳輸載波；為“0”時，不傳輸載波。

AF方式：利用載波的頻率變化來傳輸數字信息，使載波的頻率隨數字信號的值而改變。即兩種不同載波頻率分別表示“0”或“1”。

PM方式：載波的相位隨數字信號改變而改變。

AM方式:利用數字信號的值對載波的幅度進行控應用：AM實現技術簡單，但抗干擾能力差，很少采用；FM實現技術簡單，且抗干擾能力較強，廣泛用于載波頻率不高的場合；PM抗干擾能力強，但實現技術較復雜。實用中一般采用APK復合多級調制。目的：使基帶信號變換為頻帶信號，便于在模擬信道上進行遠距離傳輸；同時便于信道多路復用。應用：數字數據編碼

數字信號的信源編碼問題就是要解決數字數據的數字信號二進制位的“0”、“1”值與二進制位識別兩個問題。可以由多種不同的形式的電脈沖信號的波形來表示。普遍用兩種不同的電平來分別表示二進制數字“1”和“0”，每位二進制符號和一個碼元相對應。因此，表示二進制數字的碼元的形式不同，便產生不同的編碼方法。常用的方法有：不歸零碼、曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼、CMI碼。數字數據編碼

NRZ編碼：直接利用二進制數據信號（低電平表示二進制0，高電平表1），傳輸時需要附加外同步信號線。

10110010

外時鐘同步信號二進制數據

NRZ編碼NRZ編碼：直接利用二進制數據信號（低電平表示二進制0，高

曼徹斯特編碼每個二進制位（碼元）的中間都有電壓跳變。用電壓的正跳變（先正后負）表示“1”，電壓的負跳變（先負后正）表示“0”。由于跳變都發生在每一個碼元的中間位置（半個周期），接收端可以方便地利用它作為同步時鐘，因此這種曼徹斯特編碼又稱為“自同步曼徹斯特編碼”。目前最廣泛應用的以太局域網，在數據傳輸時就采用這種數字編碼方式。

每個二進制位（碼元）的中間都有電壓跳變。用電壓下跳下跳

在曼徹斯特編碼的基礎上，用每一位的起始處有無跳變來表示“0”和“1”，若有跳變則為“0”，無跳變則為“1”，常用于令牌環網。而每一位中間的跳變只用來作為同步的時鐘信號，所以它也是一中自同步編碼。要注意的一個知識點是：使用曼碼和差分曼碼時，每傳輸1bit的信息，就要求線路上有2次電平狀態變化（2波特），因此要實現100Mb/s的傳輸速率，就需要有200Mhz的帶寬，即編碼效率只有50%。

差分曼徹斯特編碼在曼徹斯特編碼的基礎上，用每一位的起始處有無跳

信號反轉碼。“1”碼（信號）交替地用正、負脈沖表示，而“0”碼則用固定相位的一個周期方波表示。

CMI碼二進制碼1110010CMI碼信號反轉碼。“1”碼（信號）交替地用正、負脈沖2.4多路復用技術多路復用：利用一條物理線路同時傳輸多路信息的過程。這是共享信道的應用。多路復用技術能把多個信源信號組合在一條物理線路上傳輸，使多個計算機或終端設備共享信道資源，在遠距離傳輸時可大大節省電纜的安裝和維護費用，提高信道的利用率。在廣域網中常常采用多路復用技術.基本概念2.4多路復用技術多路復用：利用一條物理線路同時多路復用的類型頻分多路復用時分多路復用波分多路復用碼分多路復用多路復用固定時分多路復用統計時分多路復用多路復用的類型頻分多路復用多路復用固定時分多路復用

多路復用技術包括復用、傳輸和分離三個過程。實現多路復用功能的設備叫多路復用器。復用器成對使用。n個輸入多路復用原理圖。。。多路復用器。。。多路復用器n個輸出1條線路n個信道多路復用技術包括復用、傳輸和分離三n個輸入多路復用原理圖

頻分多路復用：就是將具有一定帶寬的信道分割為若干個有不同頻帶的子信道，每個子信道供一個用戶使用。這樣在線路中就可同時傳送多個不同頻率的模擬信號（如下圖所示）。

頻分多路復用(FDM)頻分多路復用：頻分多路復用(FDM)我們考慮一下中波無線電廣播的例子，這是一條利用空間無線電波傳輸信號的物理通信線路。中波廣播頻率的帶寬是從535kHz到1605kHz。這個通信信道上又按照不同的頻率劃分成為若干個子信道，每個子信道的帶寬是9kHz，每個子信道供給廣播電臺的一個頻道使用。例如天津廣播電臺交通頻道的中心頻率是567kHz，生活頻道的中心頻率是1386kHz。各個廣播電臺在這些子信道上同時進行信號傳輸而互不干擾，這就是一個由頻率進行劃分的多路復用技術的具體例子。FDM應用現狀FDM應用現狀FDM應用現狀FDM在無線電廣播和電視領域中應用較多，用戶ADSL使用雙絞線聯網時，劃分3個頻段：0～4kHz傳送語音，20～50kHz用于計算機上傳數據，150～500kHz或140～1100kHz用于下載。我們所用的收音機就是一個頻分多路復用接收器，而廣播電臺則是頻分多路復用發射器。FDM應用現狀

時分多路復用：通信時把通信時間劃分成為若干個時間片，每個時間片占用信道的時間都很短。這些時間片分配給各路信號，每一路信號使用一個時間片。在這個時間片內，該路信號占用信道的全部帶寬,而不像FDM那樣,同一時間同時發送多路信號。這樣,利用每個信號在時間上的交叉,就可以在一條物理信道上傳輸多個數字信號。這種交叉可以是位一級的,也可以是由字節組成的塊或更大的信息組進行交叉。

時分多路復用（TDM）時分多路復用：通信時把通信時間劃分成為若干個時間片，

Dd4$Cc3#Bb2@Aa1!子信道Ⅰ的時隙

傳輸周期T信源Ⅰ：ABCD信源Ⅱ：abcd信源Ⅲ：1234信源Ⅳ：!@#$定長幀bitDd4$Cc3#

時分多路復用又可分為固定時分多路復用和統計時分多路復用，或叫同步時分多路復用(STDM)和異步時分多路復用(ATDM)。

時分復用技術的特點是時隙事先規劃分配好且固定不變，所以有時也叫同步時分復用。其優點是時隙分配固定，便于調節控制，適于數字信息的傳輸；缺點是當某信號源沒有數據傳輸時，它所對應的信道會出現空閑，而其他繁忙的信道無法占用這個空閑的信道，因此會降低線路的利用率。時分多路復用又可分為固定時分多路復用和統計時分多路復同步時分多路復用技術（STDM）這種技術按照信號的路數劃分時間片，每一路信號具有相同大小的時間片。時間片輪流分配給每路信號，該路信號在時間片使用完畢以后要停止通信，并把物理信道讓給下一路信號使用。當其他各路信號把分配到的時間片都使用完以后，該路信號再次取得時間片進行數據傳輸。這種方法叫做同步時分多路復用技術。同步時分多路復用技術優點是控制簡單，實現起來容易。缺點是如果某路信號沒有足夠多的數據，不能有效地使用它的時間片，則造成資源的浪費；而有大量數據要發送的信道又由于沒有足夠多的時間片可利用，所以要拖很長一段的時間，降低了設備的利用效率。同步時分多路復用技術（STDM）這種技術按照信號的異步時分多路復用技術（ATDM）

為了提高設備的利用效率，可以設想使有大量數據要發送的用戶占有較多的時間片，數據量小的用戶少占用時間片，沒有數據的用戶就不再分配時間片。這時，為了區分哪一個時間片是哪一個用戶的，必須在時間片上加上用戶的標識。由于一個用戶的數據并不按照固定的時間間隔發送，所以稱為“異步”。這種方法叫做異步時分多路復用技術，也叫做統計時分多路復用技術（STDM，StatisticTime-DivisionMultiplexing）。這種方法提高了設備利用率，但是技術復雜性也比較高，所以這種方法主要應用于高速遠程通信過程中，例如，異步傳輸模式ATM。異步時分多路復用技術（ATDM）

為了提高設備的利用碼分多路復用（CDMA）FDM的特點是信道\獨占，而時間資源共享，每一子信道使用的頻帶互不重疊；TDM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.為了很好的利用FDM與TDM的有點將兩種技術結合在一起叫做——碼分多路復用（CDMA）.CDMA的特點是所有子信道在同一時間可以使用整個信道進行數據傳輸，它在信道與時間資源上均為共享，因此，信道的效率高，系統的容量大.CDMA碼分多路技術完全適合現代移動通信網所要求的大容量、高質量、綜合業務、軟切換等，正受到越來越多的運營商和用戶的青睞。

碼分多路復用（CDMA）FDM的特點是信道\獨占，而時間資源

波分多路復用：是指在一根光纖上能同時傳送多個波長不同的光載波的復用技術。

主要用于全光纖網的通信系統中。由于在光纖通道上傳輸的是光波，光波在光纖上的傳輸速度是固定的，所以光波的波長和頻率有固定的換算關系。在一條光纖通道上，按照光波的波長不同劃分成為若干個子信道，每個子信道傳輸一路信號就叫做波分多路復用技術。在實際使用中，不同波長的光由不同方向發射進入光纖之中，在接收端再根據不同波長的光的折射角度不同，再分解成為不同路的光信號由各個接收端分別接收。波分多路復用（WDM）波分多路復用：是指在一根光纖上能同時傳送多個波長不同2.5數據交換技術

右圖中,主機H1~H5通過交換網通信,結點A~E是交換機.

依交換機的功能和數據傳輸方式的不同,交換形式分為三種:

電路交換報文交換分組交換

ABCDEH1H2H3H4H5H6

本地回路(用戶鏈路)主干線(共享鏈路)WebServerEmailServerT1H5廣域網2.5數據交換技術右圖中,主機H1~H5通連接建立數據傳輸連接釋放電路交換

假定H1和H5通信。通信過程分三個階段:(1)建立物理連接---主叫T1發出請求,交換結點沿途接通一條物理線路(假令為A--C--B—E),接收T5發出應答信號,通信線路建立;(2)數據傳輸---雙方沿A-C-B-E線路傳輸數據，經過各結點時不存儲停留;(3)拆除電路---通信結束,由某方請求拆線,收方應答釋放.

電路交換技術的優缺點：數據傳輸可靠、迅速，通信實時性強。缺點是在有的環境下，電路空閑時的信道容量被浪費，而且數據傳輸階段的時間不長的話，電路建立和拆除所用的時間也得不償失，系統不具有存儲數據的能力不具備差錯控制的能力，無法發現與糾正傳輸過程中發生的數據差錯。宜用于長時間連續可靠傳送大量數據（如公共交換電話網PSTN）.ACBEtT1

T5ABCDET1

主干線(共享鏈路)T5廣域網連接建立數據傳輸連接釋放電路交換電路交換技術的優缺點：A報文報文報文

tA

報文:是網絡中一次傳輸的信息塊，可以是一個程序、一個文件等；目的地址附加在報文首部；報文交換:結點把要發送的信息組織成一個數據包——報文，該報文中含有目標結點的地址，完整的報文在網絡中一站一站地向前傳送。每一個結點接收整個報文，檢查目標結點地址，然后根據網絡中的交通情況在適當的時候轉發到下一個結點。經過多次的存儲轉發，最后到達目標。交換結點對各個方向上收到的報文排隊，對找下一個轉結點，然后再轉發出去，這些都帶來了排隊等待延遲。報文交換適用于數字信號，計算機通信就采用報文交換。

報文交換（見右圖）

H1XXEH5ABCDEH1H5廣域網本地回路(用戶鏈路)報文報文報文tA報優缺點:報文交換線路利用率高，發送時不要求接收器同時工作，且可以將一個報文發送到多個目的地，網絡通信量較大時可以選擇不同路由傳送，普遍用于電子信箱;報文交換延遲大，不能用于實時與交互式通信及聲音連接。電子郵件系統（E-mail）適合采用報文交換方式。優缺點:報文交換線路利用率高，發送3分組交換

ABCDE

分組是指將報文劃分成一個個等長數據段,將收發地址加在段首,構成一個個分組；交換機內創建有轉發表，用來存儲轉發；有兩種傳輸方式：

數據報方式：每一分組（數據報）在網絡中可獨立選擇路由；分組傳輸不需要預先在源主機與目的主機之間建立“線路連接”。虛電路方式：是一種類似于電路交換、面向連接的存儲轉發方式，每一個分組使用同一條路徑傳輸。它之所以是“虛”的,是因為這條電路不是專用的.也就是說它并不象電路交換那樣有一條專用通路.分組在每個節點上仍然需要緩沖.并在線路上進行排隊等待輸出。

H1H5報文分組結點存儲轉發分組獨立路由按序重組3分組交換ABCDE分組是指將報文劃分成一個

優點:是高效、靈活、迅速、可靠。宜用于多段鏈路之間點到點數據傳輸;缺點：分組處理開銷大,在寬帶高速交換網中很難滿足實時性要求很強的業務需求.分組交換是在網絡中使用最廣泛的一種數據交換技術。優點:是高效、靈活、迅速、可靠。三種交換技術的比較及應用場合

三種交換技術的比較及應用場合小結三種技術的主要特點:1)電路交換:在數據傳送之前必須先設置一條專用的通路.在線路放之前,該通路將由一對用戶獨占.對于突發式的通信電路交換效率不高.2)報文交換:報文從源點傳送到目的地采用存儲轉發的方式,在傳送報文時,同時只占用一段通道.在交換節點中需要緩沖存儲,報文需要排隊.因此,報文交換不能滿足實時通信的要求.3)分組交換:交換方式和報文交換方式類似,但報文被分成分組傳送,并規定了最大的分組長度.在數據報分組交換中,目的地需要重新組裝報文.在虛電路分組交換中,在數據傳送之前必須通過虛呼叫設置一條虛電路.分組交換技術是在數據網絡中最廣泛使用的一種交換技術.小結三種技術的主要特點:教學目標：了解差錯控制的基本概念掌握差錯控制編碼的基本原理了解常用的差錯控制方法※2.6差錯控制技術教學目標：※2.6差錯控制技術教學內容：

差錯控制概述差錯控制是指在數據通信過程中能發現或糾正差錯，將差錯限制在盡可能小的允許范圍內。差錯控制編碼差錯檢測是通過差錯控制編碼來實現的。常用的差錯控制編碼有奇偶校驗碼和循環冗余校驗碼（CRC）。差錯控制方法差錯糾正是通過差錯控制方法來實現的，常用的有反饋檢測、自動請求重發（ARQ）和前向糾錯（FEC）三種。

※2.6差錯控制技術教學內容：※2.6差錯控制技術重點/難點：

差錯的概念與差錯控制編碼原理※2.6差錯控制技術重點/難點：※2.6差錯控制技術差錯：就是在通信接收端收到的數據與發送端實際發出的數據不一致（誤碼、丟失）的現象。衡量差錯對傳輸質量影響程度的指標是誤碼率。

Pe＝差錯產生的原因：

信號介質傳輸衰減、信道頻率特性不理想形成的碼間串擾和系統中各種噪聲引起的波形失真，最終導致數據誤碼；數據通信雙方收發速率不匹配導致接收緩存溢出而造成的數據丟失。差錯控制基本概念發生差錯的碼元數傳輸的總碼元數差錯：就是在通信接收端收到的數據與發送端實際發出的數據不一致

糾錯措施：

流量控制：為防止收方因接收緩存溢出導致數據丟失而采用的措施。基本思路是：由收方控制發方的數據流量。主要技術是：滑動窗口與自動請求重發（ARQ）。信道編碼：為了保證通信系統的碼元傳輸質量，降低誤碼率，對數據附加具有檢錯與糾錯能力的冗余編碼（CRC碼）。糾錯措施：

滑動窗口流量控制

實質：發送與接收數據幀數被大小動態變化的緩沖區窗口控制，確保接收緩存不溢出.

01234567012345670

01234567012345670

01234567012345670

例如：設發送序號用3bit來編碼；又設發送窗口WT＝5，在收到收方ACK確認幀之前，發送方最多可以發送出5個數據幀。發送滑動窗口WT工作過程如下圖所示：（a）初始狀態，可發送0～4號幀（發送完后，等待收方確認幀）（b）收到0號幀確認幀，WT向前滑動一個號，可發送1～5號幀（c）又收到3號幀的累積確認，向前滑動3個號，可發送4～7及0號幀WT滑動窗口流量控制0123

實際操作：

發端每發送一個新的數據幀的同時將該幀存入一個先進先出隊列；隊列長度達到窗口大小時，停止數據發送；只有在收到對應于隊首幀的確認時，才將隊首幀清除，以便在出差錯時重傳。注意：

窗口大小設置要適當.因為：一幀出錯，重傳幀數可能很多；窗口越大，序號開銷也越大；然而窗口太小，信道利用率又太低。一般情況下,陸地鏈路只用3bit編號,衛星鏈路時延大，用7bit編號也已足夠.實際操作：注意：

常用的差錯控制編碼原理：發送方對準備傳輸的數據進行抗干擾編碼，即按某種算法附加上一定的冗余位，構成一個碼字后再發送。接收方收到數據后進行校驗，即檢查信息位和附加的冗余位之間的關系，以檢查傳輸過程中是否有差錯發生。差錯控制編碼分檢錯碼和糾錯碼兩種，檢錯碼是能自動發現差錯的編碼，糾錯碼是不僅能發現差錯而且能自動糾正差錯的編碼。

編碼方法：常用的差錯控制編碼是奇偶校驗碼和循環冗余碼。常用的差錯控制編碼（1）奇偶校驗碼(VRC)是一種最簡單的檢錯碼。

原理：通過增加冗余位來使得碼字中“1”的個數保持為奇數（奇校驗）或偶數（偶校驗）。例如，

偶校驗：110101001，011011011

多用于計算機內部數據校驗。（1）奇偶校驗碼(VRC)奇偶校驗的特點：

面向bit編碼檢錯；檢錯能力低，只能檢測出奇數個碼錯和一部分偶數個碼錯，且不能定位；這種檢錯法所用設備簡單，容易實現(可以用硬件和軟件方法實現)。多用于短距離傳輸(如計算機內部)校驗。奇偶校驗的特點：校驗碼

由于器件質量不可靠，遠距離傳送帶來的干擾或受來自電源，空間磁場影響等因素，使得信息在存取、傳送和計算過程中難免會發生諸如"1"誤變為"0"的錯誤，計算機一旦出錯，要能及時檢測并糾正錯誤，其中一種方法是對數據信息擴充，加入新的代碼，它與原數據信息一起編碼后具有發現錯誤的能力，能起這種作用的編碼叫"校驗碼"校驗碼

由于器件質量不可靠，遠距離傳送帶來的干擾或受來自電源

（2）循環冗余校驗碼（CRC碼）

循環冗余碼又稱CRC碼，簡稱循環碼。CRC碼檢錯能力強，且容易實現，是目前最廣泛的檢錯碼編碼方法之一。在計算機網絡中，CRC被廣泛采用。

CRC是一種檢錯碼，其編碼過程涉及多項式知識。多項式和比特串有一定的對應關系，例如，比特串10010101110可被解釋成

X10+X7+X5+X3+X2+X1

它是由要傳送的k位信息后附加一個r位的校驗序列構成，并以該循環碼（碼字）進行發送和傳輸。

（2）循環冗余校驗碼（CRC碼）(1)CRC碼

串行傳送的信息M(X)是一串k位二進制序列，在它被發送的同時，被一個事先選擇的"生成多項式(G(x))"相除，"生成多項式"長r+1位，相除后得到r位余數就是校驗位，將校驗位接到原k位有效信息后面即形成CRC碼。CRC碼到達接收方時，接收方的設備一方面接收CRC碼，一方面用同樣的生成多項式相除，如果正好除盡，表示無差錯，接收方去掉CRC碼后面r位校驗，收下k位有效信息；(1)CRC碼

串行傳送的信息M(X)是一串k位二進制序列，CRC碼

當不能除盡時，說明有信息的狀態位發生了轉變，即出錯了。一般要求重新傳送一次或立即糾錯。

CRC碼

當不能除盡時，說明有信息的狀態位發生了轉變，即出錯(2)CRC碼計算

傳送信息時生成CRC碼以及接收時對CRC碼校驗都要與“生成多項式”相除，這里二進位運算時不考慮進位和借位。取商的原則是當部分余數首位為1時商取1，反之商取0。當被除數逐位除完時，最后余數的位數比除數少一位。該余數就是校驗位。它拼接在有效信息后面組成CRC碼。(2)CRC碼計算

傳送信息時生成CRC碼以及接收時對CRC

(3)生成多項式

CRC碼是M(X)除以某一個預先選定的多項式后產生的，所以這個多項式叫生成多項式，它應能滿足當任何一位發生傳送錯誤時都能使余數不為0，這樣能有利準確的糾錯。(3)生成多項式

CRC碼是M(X)除以某一個預先選定的多CRC編、譯碼實例若待傳輸的信息序列為1001001，生成多項式為G(x)＝x3+x2+1（1101），求CRC碼的檢驗序列碼，并驗證收到的碼字1001001111的正確性。

CRC編、譯碼實例編碼：信息序列1001001對應的碼多項式為K(x)＝x6+x3+1xr.K(x)＝x9+x6+x3，對應的代碼為1001001000(相當于信息碼左移3位)生成多項式G(x)＝x3+x2+1對應的代碼為1101（"生成多項式"長r+1）r=3編碼：信息序列1001001對應的碼多項式為K(x)＝x6+100100100011011101

10001101

10101101

11111101

10001101

10101101

11111110111001001000110111編碼結果：得到檢驗序列111。因此傳輸的代碼序列為1001001111,(校驗位接到原k位有效信息后面即形成CRC碼)CRC碼多項式為T(x)。譯碼：如收到的代碼為1001001111，則用其除以生成多項式對應的代碼1101，得余數為0(自己驗證)。說明信息在傳輸過程中沒錯，將最后的r位校驗位碼“111”去掉，就得到信息碼1001001。編碼結果：得到檢驗序列111。因此傳輸的代碼序列為10010譯碼并糾錯：若收到的T’(x)代碼為1001001101，按原過程計算，將其除以生成多項式對應的代碼1101，得余數為10(如下頁)。這就說明傳輸有差錯，差錯e(x)=x，其代碼為10。將其糾正1001001101+10=1001001111譯碼并糾錯：若收到的T’(x)代碼為1001001101，按100100110111011101

10001101

10101101

11111101

10101101

11111101

0101111011運算演示：1001001101110111

CRC碼的特點CRC碼是面向數據幀編碼檢錯；理論證明，循環冗余檢驗碼能夠檢驗出：全部奇數個錯、全部偶數位錯和全部小于、等于冗余位數的突發性錯誤；CRC碼的特點

差錯控制工作方式

本節討論接收端檢測差錯后如何糾正差錯的問題。針對兩種不同情況，有兩種糾錯方案。通過抗干擾編碼，實現檢錯并定位糾錯(如CRC碼)；接收端只能檢測到差錯，不能糾錯(如由于應答幀丟失等)，可進一步采用請求重發（automaticrepeatrequest，ARQ）方式糾錯。常用的差錯控制方法有反饋檢測、自動請求重發（ARQ）和前向糾錯（FEC）。差錯控制工作方式本節討論接收端檢測差錯后如何(1)反饋檢測

反饋檢測方法又稱回送校驗法。雙方在進行數據傳輸時，接收方將接收到的數據重新發回發送方，由發送方檢查是否與原始數據完全相符。如不相符，則發送方發送一個控制信息通知接收方刪去出錯的數據。并重新發送該數據；如相符，則發送下一個數據。其原理如下圖所示：差錯控制方法(1)反饋檢測差錯控制方法特點：原理簡單、實現容易、可靠性強，但開銷大，信道利用率低。

發送方發送下一數據特點：原理簡單、實現容易、可靠性強，但開銷大，信道利發送方發

(2)自動請求重傳法(ARQ法)反饋信道前向信道檢錯碼編碼器信源發送器接收器檢錯碼譯碼器信宿噪聲源

ARQ方法原理圖重發控制反饋控制(2)自動請求重傳法(ARQ法)反饋信道前向信道檢自動請求重發簡稱ARQ，是計算機網絡中較常采用的差錯控制方法。ARQ的原理是：發送方將要發送的數據附加上一定的冗余檢錯碼一并發送，接收方則根據檢錯碼對數據進行差錯檢測，如發現差錯，則接收方返回請求重發的信息，發送方在收到請求重發的信息后，重新傳送數據；如沒有發現差錯，則發送下一個數據，如下圖所示。自動請求重發簡稱ARQ，是計算機網為保證通信正常進行，還需引入計時器（防止整個數據幀或反饋信息丟失）和幀編號（以防止接收方多次收到同一幀并遞交給網絡層）。

特點：使用檢錯碼（常用的有奇偶校驗碼和CRC碼等）、必須是雙向信道、發送方需設置緩沖器。

發送方發送下一數據為保證通信正常進行，還需引入計時

(3)前向糾錯技術（FEC）前向信道糾錯碼編碼器信源發送器接收器糾錯碼譯碼器信宿噪聲源FEC方法原理圖(3)前向糾錯技術（FEC）前向信道糾錯碼編碼器信源發送原理：發送方將要發送的數據附加上一定的冗余糾錯碼一并發送，接收方則根據糾錯碼對數據進行差錯檢測，如發現差錯，由接收方進行糾正，如下圖所示。特點：使用糾錯碼（糾錯碼編碼效率低且設備復雜）、單向信道、發送方無需設置緩沖器。原理：發送方將要發送的數據附加上一定的冗余糾錯碼一并特點：使

幾種差錯控制方法的特點ARQ方法：容易實現，設備簡單，但要有反饋信道，信道質量差時反饋次數增多，影響傳輸效率和信息的連續性。FEC方法：優點是發送時不需存儲，不要反饋信道，缺點是譯碼設備復雜，糾錯碼與信道干擾情況相關，不大適合于計算機通信。幾種差錯控制方法的特點

差錯控制方法的選用當差錯較少或無反饋系統時,采用FEC控制，即采用有糾錯功能編碼；當差錯較多、糾錯不徹底，且設備又充裕時，用反饋糾錯控制；對停止等待流量控制協議來說,只能采用停止等待ARQ；對滑動窗口流量控制協議來說，可以采用返回N幀ARQ或選擇重發ARQ。差錯控制方法的選用當差錯較少或無反饋系統時,采海明碼海明碼是奇偶校驗的一種擴充。它采用多位校驗碼的方式，在這些校驗位中的每一位都對不同的信息數據位進行奇偶校驗，通過合理地安排每個校驗位對原始數據進行校驗位組合，可以達到發現錯誤，糾正錯誤的目的。假設數據位有m位，如何設定校驗位k的長度才能滿足糾正一位錯誤的要求呢?我們這里做一個簡單的推導。如果能夠滿足：2^k–1>=m+k(m+k為編碼后的總長度)，在理論上k個校驗碼就可以判斷是哪一位(包括信息碼和校驗碼)出現問題。海明碼海明碼是奇偶校驗的一種擴充。它采用多位校驗碼的方式，在編碼步驟

(1)根據信息位數，確定校驗位數，2^r>=k+r+1，其中，k為信息位數，r為校驗位數。求出滿足不等式的最小r，即為校驗位數。

(2)計算機校驗位公式。表1-3校驗位公式表

表1-3其實可以當成一個公式來套用，如有已經編碼的數據110010010111。我們只需把這些數據填充到校驗公式，即可得到信息位與校驗位。填充的方法是這樣的，首先看數據的最低位(即右邊第1位)，最低位為1，把1填充在公式表的r0位置，接著取出數據的次低位數據(即右邊第2位)，把它填充到r1位置，把右邊第3位數填充到I1位置。依此類推，我們可以得到表1-4。編碼步驟3計算機通信基礎3解析課件

第三章計算機通信基礎第三章

計算機是20世紀人類最偉大、最卓越的發明之一，由計算機技術和通信技術相結合而產生的計算機網絡使計算機的功能得到了加強、范圍得到了擴展。計算機應用不再停留在單機工作，而要求計算機之間能夠快捷、便利、穩定和安全地進行信息交換和資源共享。“本章要點”是計算機網絡的基礎知識，通過本章的學習，讀者可以對計算機網絡有一個宏觀的了解。本章將介紹大量有關網絡的基本概念，是一些很重要的技術術語（行話），理解并掌握它們將為后繼內容的學習打下堅實的基礎。本章導讀計算機是20世紀人類最偉大、最卓越的發明之一，由計算主要內容

數據通信的基本概念數據傳輸方式、形式和數據傳輸速率數據編碼多路復用技術數據交換技術

※差錯控制技術注：※號表示重要的、要考核的補充內容。以后同。主要內容注：※號表示重要的、要考核的補充內容。以后同。信息——數據——信號——

通信的目的是交換信息，信息的載體可以是數字、文字、語音、圖形或圖像，計算機產生的信息一般是字母、數字、語音、圖形或圖像的組合。為了傳送這些信息，首先要將字母、數字、語音、圖形或圖像用二進制代碼的數據來表示。為了傳輸二進制代碼的數據，必須將它們用模擬或數字信號編碼的方式表示。

信息基本概念信息——數據——信號——通信的目的是交換信息，信息的載體數據通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數字、符號的二進制代碼(0、1比特序列)的模擬或數字信號的過程。數據與信息的主要區別在于：數據是用二進制比特序列表示的文本、數字、語音、圖形、圖像與視頻；信息是對數據的二進制比特序列所表示意義的解釋。

數據基本概念數據通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數字、符號的二進—信號信號是數據在傳輸過程中電信號的表示形式。

—模擬信號和數字信號

模擬信號（analogsignal）的信號電平是連續變化的，在兩個峰值之間來回振蕩，連續變化的信號。

數字信號（digitalsignal）是用兩種不同的電平去表示0、1比特序列的電壓脈沖信號，數字信號總是在兩個確定的值之間來回變換。—按照在傳輸介質上傳輸的信號類型，通信系統分為模擬通信系統與數字通信系統兩種。信號基本概念—信號信號是數據在傳輸過程中電信號的表示形式。—2.1數據通信基本概念數據信號信號值信號值tt（a）模擬信號（b）數字信號相關概念：

數據、信息、信號

101100102.1數據通信基本概念數據信號信號值信號值tt（a）模擬信通信系統的組成通信是指信息的傳輸，通信具有三個基本要素

信源：信息的發送者信宿：信息的接收者載體：信息的傳輸媒體{信源變換器信道反變換器信宿干擾源信息informationinformation信息變換器：將信源發出的信息變換成適合在信道上傳輸的信號。

反變換器：提供與變換器相反的功能，將從信道上接收的電（或光）信號變換成信宿可以接收的信息。通信系統的組成通信是指信息的傳輸，通信具有三個基本要素信源信道（channel）

表示向某一個方向傳送信息的媒體即信道。一條通信線路往往至少包含一條發送信道和一條接收信道。信道是線路的邏輯部件。有線信道：由有線傳輸介質構成的信道無線信道：由無線傳輸介質構成的信道模擬信道：傳送模擬信號的信道數字信道：傳送數字信號的信道計算機網絡主干線已基本是數字信道，大量用戶線則基本上還是模擬信道。相關概念：

信道、線路、鏈路、通路信道（channel）相關概念：—信道的分類有線信道：一對導線構成一條有線信道。無線信道：發送方（信源）使用高頻發射機和定向天線發射信號，接收方（信宿）通過接收天線和接收機接收信號。

模擬信道：傳送模擬信號的信道數字信道：傳送數字信號的信道—信道的分類有線信道：一對導線構成一條有線信道。通信線路噪聲源簡單的數據通信系統模型數據終端數據終端信號變換器信號變換器數據通信模型（DTE）（DCE）（DCE）（DTE）通信線路噪聲源簡單的數據通信系統模型數據終端數據終端信

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿

數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(c)模擬信道信源調制器解調器信宿(b)數字信道信源編碼器解碼器信宿返回P26數字通信和模擬通信(a)數字信道信源編碼器解碼器信宿(數據傳輸類型傳輸信號數字信號模擬信號表示方式數字數據信號模擬數據信號傳輸方式頻帶傳輸基帶傳輸數據傳輸類型傳輸信號數字信號模擬信號表示方式數字數據信號模擬

數據在通信線路上傳輸是有方向的。根據數據在線路上的傳輸方向及其與時間的關系，串行數據通信有單工通信、半雙工通信和全雙工通信三種通信方式。單工通信：在通信線路上，數據只可按一個固定的方向傳送而不能進行相反方向傳送的通信方式。半雙工通信：又稱為雙向分時通信。數據可以雙向傳輸，但不能同時進行，在任一時刻只允許在一個方向上傳輸主信息的通信方式。在不工作時，雙方均處于接收狀態。全雙工通信：可同時雙向傳輸數據的通信方式。數據通信方式數據在通信線路上傳輸是有方向的。根據數據在發送設備接收設備數據流(a)單工通信發送設備數據流(b)半雙工通信接收設備發送設備接收設備數據流發送設備(c)全雙工通信接收設備接收設備發送設備數據流數據流應答發送設備接收設備數據流(a)單工通信發送設備數據流(b)半雙題目：按數據通信方式廣播屬于（）A半雙工通信B單雙工通信C全雙工通信按數據通信方式遙控通信屬于（）A單雙工通信B半雙工通信C全雙工通信按數據通信方式電話通信屬于（）A單雙工通信B半雙工通信C全雙工通信題目：按數據通信方式廣播屬于（）三種通信方式的比較

單工方式功能單一，只適應于某些專用場合；全雙工方式效率高，但以增加一條傳輸通道為代價；若增加的是物理線路，對遠距離通信開銷太大，若在一條線路上采用多路復用技術，則必須有相應的設備；半雙工方式在軟件控制下雙方切換，影響效率，但系統成本低，在實際的異步通信中多用。三種通信方式的比較單工方式功能單一，只適應于某些專用場2.2數據傳輸

數據傳輸方式

并行傳輸與串行傳輸異步傳輸與同步傳輸數據傳輸形式

基帶傳輸頻帶傳輸寬帶傳輸數據傳輸速率比特率bps（帶寬Mbps）波特率（碼元傳輸速率）2.2數據傳輸并行傳輸與串行傳輸數據傳輸形式并行傳輸與串行傳輸

發

送

設

備接收設備01101001接收設備發送設備011010010110100101101001計算機內部采用并行傳輸計算機網絡中采串行傳輸數據傳輸方式并行傳輸與串行傳輸0011010010110100101串行傳輸串行傳輸--利用一條線路，逐個傳送比特位的傳輸方式。發送方必須先確認發送字節的高位還是低位。接收方接收時以同樣的順序進行接收。但是由于信號的干擾存在，數據傳輸的過程當中可能會導致一些數據遭到破壞，需要重新發送這些數據，要求發送方的數據中一定要包含數據順序信息。所以采用串行傳輸，數據一定要加入起始和結束標識符，即解決數據傳送過程中的同步問題。一般采用同步傳輸方式和異步傳輸方式兩種方法。串行傳輸串行傳輸--利用一條線路，逐個傳送比特位的傳輸方式。并行傳輸并行傳輸---同時可以傳輸多個比特，構成一個字符的幾位二進制位在相應位數的并行信道上進行傳輸。每個比特使用一條獨立的線路。如要傳送一個字節數據，需要使用8個信道來進行并行傳輸。這樣的方式使發送和接收方不需要進行字符同步，即在放送方的數據中不需要增加開始和結束標識符。并行傳輸并行傳輸---同時可以傳輸多個比特，構成一個字符的串行、并行傳輸方式比較并行傳輸不適合長距離通信，因為使用多條導線，長距離通信使得線路昂貴；長距離通信需要一定強度和較粗的導線來減少信號衰減，因此多條導線也不實際。例如：主機和打印機、顯示器、硬盤等外圍設備的連接。串行傳輸使用的線路少，因此價格低，長距離傳輸更加可靠。由于每次只能發送一個比特，所以速度較慢。串行、并行傳輸方式比較并行傳輸不適合長距離通信，因為使用多條同步技術同步：在串行通信中，通信雙方的收發數據必須一致，才能使接收方準確地區分和接收發送方發送的每一位數據，保證接收的數據和發送的相同，這就是同步。串行通信系統能否可靠而有效地工作，在很大程度上依賴于是否能很好實現同步。數據傳輸方式數據通信與電話通信主要不同是無人直接介入，有關收發同步、方式選擇、信號識別、差錯檢測與糾正、流量控制等，都需要用事先約定的規程來自行控制。同步技術同步：在串行通信中，通信雙方的收發異步傳輸異步傳輸(asynchronous)異步傳輸的工作原理是：每個字符作為一個單元獨立傳輸，字符之間的傳輸間隔任意。為了標志字符的開始和結尾，在每個字符的開始加一位起始位，結尾加1位或2位停止位，構成一個個的“字符”。這里的“字符”指異步傳輸的數據單元如下圖所示：異步傳輸異步傳輸(asynchronous)異步傳輸的工

010000010起始位校驗位停止位字符1字符2字符3字符4字符間隔異步傳輸七位信息位字符信息數據傳輸方式0100同步傳輸同步傳輸同步傳輸方式不是對每個字符單獨進行同步，而是對一組字符組成的數據塊進行同步。同步的方法不是加一位停止位，而是在數據塊前面加特殊模式的位組合(如01111110)或同步字符(SYN)，并且通過位填充或字符填充技術保證數據塊中的數據不會與同步字符混淆同步傳輸同步傳輸同步傳輸方式不是對每個字符單獨進行同步，而同步傳輸數據傳輸方式同步傳輸數據傳輸方式

異步傳輸不需要在發送端和接收端之間傳輸時鐘信號，而是靠它的起始位和停止位來確定的。因此實現簡單，控制容易，如果出現錯誤，只需重發一個字符即可；但傳輸效率較低，開銷大。適于低速率場合（如RS-232C串口）。同步傳輸傳輸效率高，開銷小，但收發雙方需建立同步時鐘，實現和控制比較復雜；在傳輸的數據中有一位出錯，就必須重新傳輸整個數據塊。同步傳輸方式適合于高速場合。兩種同步技術的比較異步傳輸不需要在發送端和接收端之間傳輸時鐘信號，而是靠它

基帶信號——由計算機或終端等數字設備直接發出的二進制數字信號形式稱為方波，即“1”或“0”，分別用高電平或低電平表示，人們把方波固有的頻帶稱為基帶。方波電信號稱為基帶信號。

基帶傳輸——在線路中直接傳送數字信號的電脈沖。基帶信號不加調制而直接在通信線路中進行傳輸，它將占用線路的全部帶寬。返回數據傳輸形式基帶傳輸基帶信號——由計算機或終端等數字設備直接發出的二進

基帶信號絕大部分是數字信號。基帶傳輸占用傳輸媒體的整個帶寬，可以利用時分多路復用（TDM）技術提高傳輸信道的利用率。基帶信號一網段傳輸距離超過2km