機車網絡控制

復習通信的基本概念通信系統數據通信的基本概念傳輸方式

信息、信息量信號通信系統模型：模擬、數字通信系統的主要性能指標：模擬、數字基本概念數據通信系統組成數據傳輸代碼并行傳輸與串行傳輸；異步傳輸與同步傳輸單工、半雙工和全雙工傳輸；基帶、頻帶和寬帶傳輸△△**數據編碼與傳輸(一）

數字數據的數字信號編碼△第一節數據編碼技術數字數據的模擬信號編碼

模擬數據的數字信號編碼

有線傳輸介質＊第三節數據傳輸介質無線傳輸介質

同步技術第四節同步技術與交換技術交換技術第一節

數據編碼與調制技術

家庭用戶很多采用電話撥號上網，電話線（模擬信道）中傳輸的是模擬信號，而計算機中的信號是數字信號，怎樣能使數字信號通過模擬信道進行傳輸？我們現在使用的數字電話是怎樣傳輸模擬音頻信號的？？數據傳輸是實現數據通信的基礎，源站的數據通過調制或編碼變成信號，沿傳輸介質傳播到目的地。調制后的模擬信號編碼后的數字信號在通信網的發展初期，所有的通信信道都是模擬信道。但由于數字技術的高速發展，數字信道可提供更高的通信服務質量，因此，過去建造的模擬信道正在被數字信道所代替。現在計算機通信所使用的通信信道在主干線路上已基本是數字信道。通信信道分為模擬信道和數字信道，傳輸數據分為模擬數據和數字數據。①什么是模擬數據？②什么是數字數據？編碼類型有以下4種：

1．數字數據的編碼（數字數據的數字信號編碼）利用數字通信信道直接傳輸數字數據信號的方法稱作數字信號的基帶傳輸，而數字數據在傳輸之前，需要進行數字編碼。對于傳輸數字信號來說，最普通且最容易的方法是用兩個不同的電壓值來表示兩個二進制值。1．數字數據的編碼非歸零碼（Non-ReturntoZero，NRZ）曼徹斯特編碼（Manchester）差分曼徹斯特編碼（DifferenceManchester）

1．數字數據的編碼（1）非歸零編碼用負電平表示邏輯“0”，正電平表示邏輯“1”（2）曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼是目前應用最廣泛的編碼方法之一，每一位二進制信號的中間都有跳變，從低電平跳變到高電平，表示數字信號“0”；從高電平跳變到低電平，表示數字信號“1”。（書上錯了）（3）差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進。與曼徹斯特編碼不同的是，每位二進制數據的取值根據其開始邊界是否發生跳變決定。若一個比特開始處“有跳變”，則表示“0”；若一個比特開始處“無跳變”，則表示“1”。2．數字數據的調制（數字數據的模擬信號編碼）撥號上網：為了利用模擬語音通信的電話交換網實現計算機的數字數據的傳輸，必須首先將數字信號轉換成模擬信號，也就是要對數字數據進行調制。發送端將數字數據信號變換成模擬數據信號的過程稱為調制（Modulation），調制設備就稱為調制器（Modulator）；接收端將模擬數據信號還原成數字數據信號的過程稱為解調（Demodulation），解調設備就稱為解調器（Demodulator）。若進行數據通信的發送端和接收端以雙工方式進行通信時，就需要同時具備調制和解調功能的設備，稱為調制解調器（Modem）。2．數字數據的調制幅移鍵控法(幅度調制)用調制信號的振幅變化來表示二進制數：如用A1表示1，用A2表示0，而載波信號的參數f和φ恒定。頻移鍵控法(頻率調制)用調制信號的頻率變化來表示二進制數的：例如用f1高頻率表示1，用f2表示0,載波信號的A和φ不變。相移鍵控法(相位調制)用調制信號的相位變化來表示二進制數：例如用0°相位表示0，用180°相位表示1,而載波信號的A和f不變。

2．數字數據的調制

3．模擬數據的編碼（模擬數字的數字信號編碼）脈沖編碼調制（PulseCodeModulation，PCM）技術把模擬信號數字化的3個步驟如下：采樣：以采樣頻率把模擬信號的值采出。量化：采用一定的量化級，使連續模擬信號變為時間軸上的離散值。編碼：將離散值變成一定位數的二進制碼。比如在圖2-9中采用8個量化級，每個采樣值用3位二進制數表示。3．模擬數據的編碼脈沖編碼調制（PulseCodeModulation，PCM）3步驟采樣

量化編碼

固定電話和移動電話采用的傳輸介質分別是什么？常見的傳輸介質有哪些？它們通常應用于哪些場合？？常用的傳輸介質第三節

數據傳輸介質1雙絞線

雙絞線是由一對或多對絕緣銅導線組成，為了減少信號傳輸中串擾及電磁干擾（EMI）影響的程度，通常將這些線按一定的密度互相纏繞在一起。可分為非屏蔽雙絞線UTP（UnshieldedTwistedPair）和屏蔽雙絞線STP（ShieldedTwistedPair）。UTP易彎曲、易安裝，具有阻燃性，布線靈活。STP價格高，安裝困難，需連結器，抗干擾性好。按性能可分九個不同的等級，級別越高性能越好。

UTP和STP雙絞線

優點：是模擬和數字數據通信最普通的傳輸媒體，主要應用范圍是電話系統中的模擬話音傳輸，最適合于較短距離的信息傳輸；價格便宜，安裝容易，使用廣泛。缺點：對電磁干擾比較敏感，不適合傳輸高速數據。當超過幾千米時信號因衰減可能會產生畸變，這時就要使用中繼器（Repeater）來放大信號和再生波形。2同軸電纜同軸電纜是由繞同一軸線的兩個導體所組成，即內導體（銅芯導線）和外導體(屏蔽層)，外導體的作用是屏蔽電磁干擾和輻射，兩導體之間用絕緣材料隔離。同軸電纜具有較高的帶寬和極好的抗干擾特性。同軸電纜的規格是指電纜粗細程度的度量，按射頻級測量單位（RG）來度量，RG越高，銅芯導線越細，RG越低，銅芯導線越粗。同軸電纜又分為基帶同軸電纜（阻抗50）和寬帶同軸電纜（阻抗為75）。基帶同軸電纜用于數字傳輸，寬帶同軸電纜用于模擬傳輸。CATV電纜就是寬帶同軸電纜。在局域網中多使用基帶同軸電纜，基帶同軸電纜又分為粗同軸電纜和細同軸電纜。與雙絞線比較，同軸電纜可支持極寬的頻寬和具備極好的噪音抑制特性，故可同時傳輸數據、話音及影像。常用同軸電纜的型號和應用如下：阻抗為50歐姆的粗纜RG-8或RG-11，用于粗纜以太網；阻抗為50歐姆的細纜RG-58A/U或C/U，用于細纜以太網；阻抗為75歐姆的電纜RG-59，用于有線電視CATV。

電纜類型網絡類型電纜電阻/端接器(?)RG-810Base5以太網50RG-1110Base5以太網50RG-58A/U10Base2以太網50RG-59/UARCnet網，有線電視網75RG-62A/UARCnet網933光導纖維根據使用的光源和傳輸模式，光纖可分為多模光纖和單模光纖。多模光纖：采用發光二極管產生可見光作為光源。纖芯的直徑較粗，光纖中可能有許多種沿不同途徑同時傳播的模式單模光纖：采用注入式激光二極管作為光源，芯線直徑一般為幾個光波的波長，當激光束進人玻璃芯中的角度差別很小時，能以單一的模式無反射地沿軸向直線傳播。單模光纖的傳輸率較高，信號衰減小，傳輸距離長，但比多模光纖更難制造，價格更高發送端采用發光二極管LED或半導體激光器作為光源，它們在電脈沖的作用下產生光脈沖，光脈沖通過玻璃芯從而傳遞信息。在接收端利用光電二極管作為光檢測器，還原出電脈沖。光纜的優點是信號的損耗小、頻帶寬、傳輸率高，從l00Mbps到l000Mbps，甚至更高，且不受外界電磁干擾。另外，由于它本身沒有電磁輻射，所以它傳輸的信號不易被竊聽，保密性能好。但是它的成本高并且連接技術比較復雜。光纜主要用于長距離的數據傳輸和網絡的主干線。4.無線電傳輸

根據距離的遠近和對通信速率的要求，可以選用不同的有線介質，但是，若通信線路要通過一些高山、島嶼或河流時，鋪設線路就非常困難，而且成本非常高，這時候就可以考慮使用無線電波在自由空間的傳播實現多種通信。4.無線電傳輸無線電波主要應用于無線電廣播、電視廣播及通信領域。ITU-R已將無線電波的頻率劃分為若干波段，即低頻（LF）、中頻（MF）、高頻（HF）、甚高頻（VHF）、特高頻（SHF）、超高頻（UHF）和極高頻（EHF）。低頻的范圍約30kHz～300kHz，中頻的范圍約300kHz～3MHz，依次類推。微波的頻率范圍為300MHz～300GHz（特高頻以上），但主要是使用2～40GHz的頻率范圍。微波在空間主要是直線傳播。微波通信有兩種主要的方式：地面微波接力通信衛星通信地球地面站之間的直視線路微波傳送塔（1）地面微波接力在物理線路昂貴或地理條件不允許的情況下適用；通過地球表面的大氣傳播，易受到建筑物或天氣的影響；但受外界干擾比較小，傳輸質量較高。微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信信道的容量很大。建設投資少，見效快。隱蔽性和保密性較差。地球地面站地面站優點：通信距離遠，在電波覆蓋范圍內，任何一處都可以通信，且通信費用與通信距離無關。受陸地災害影響小，可靠性高；易于實現廣播通信和多址通信；缺點：通信費用高，延時較大；10GHZ以上雨衰較大；易受太陽噪聲的干擾；衛星通信是微波通信的一種方式，其使用的波段和微波通信一樣，目前用得較多的是4/6GHz頻段，只不過它是依靠地球同步衛星作為中繼站來轉發微波信號。（2）衛星通信（3）常用傳輸媒體的比較同步就是要接收方按照發送方發送的每個碼元/比特起止時刻和速率來接收數據，否則，收發之間會產生誤差，即使是很小的誤差，隨著時間增加的逐步累積，也會造成傳輸的數據出錯。在通信時，接收端要校準自己的時間和重復頻率，以便和發送端保持一致，這一過程稱為“同步過程”。并行傳輸中同步問題的解決方法為增加幾條交互信號線。在串行通信中，為了節省信道或者適應現有的信道，通常不能另外加入控制信號線。這樣就無法在硬件上保證同步了，只能通過嚴密的通信協議來保證同步。第四節

同步技術與交換技術一、同步技術1．同步傳輸通常，同步方式的信息格式是一組字符或一個二進制位組成的數據塊（也稱為幀）。對這些數據，不需要附加起始位或停止位，而是在發送一組字符或數據塊之前先發送一個同步字符SYN（以01101000表示）或一個同步字節（01111110），用于接收方進行同步檢測，從而使收發雙方進入同步狀態。在同步字符或字節之后，可以連續發送任意多個字符或數據塊，發送數據完畢后，再使用同步字符或字節來標識整個發送過程的結束。2．異步傳輸異步傳輸的每個字符都獨立傳輸（字符/次），傳輸時，在每個字符前加上起始位，在它的后面加上結束位，以這種方式來確定一個字節的開始和結束；雙方以約定的速率傳送字符，接收時：接收方以接收到的起始位確認接收開始。異步傳輸通過約定傳輸速率來實現位同步，通過起始位和結束位來實現字符同步，通過特殊字符來保證幀同步。二、

數據交換技術

我們從一個城市到另一個城市，如果沒有直達車的話，通常只能采取中途換乘的方式。在多個通信系統中，數據從源節點到達目的節點也很難實現收發兩端直接相連傳送，通常要通過多個節點轉發才能到達。那么，怎么實現數據的交換與轉發？有哪些數據交換方式？？二、數據交換技術當信源和信宿間沒有線路直接相連時，信源發出的數據先到達與之相連的中間節點，再從該中間節點傳到下一個中間節點，直至到信宿，這個過程稱為交換。交換系統的基本功能是提供用戶通信接口之間的連接。在不同的交換方式中，其連接可以是物理的，也可以是邏輯的。物理連接，是指用戶通信過程中，不論用戶有無信息傳送，交換網絡始終按預先分配的方法保持其專用的接續通路；邏輯連接則只有在用戶有信息傳送時，才按需分配提供接續通路。因此，邏輯連接也稱之為虛連接(VirtualConnection)。1電路交換也稱為線路交換，是一種直接的交換方式，為一對需要進行通信的節點之間提供一條臨時的專用通道。這條通道既可以是物理通道又可以是邏輯通道。它是由節點內部電路對節點間傳輸路徑經過適當選擇、連接而完成的，是一條由多個節點和多條節點間傳輸路徑組成的鏈路。電路交換通信的3個階段建立電路數據傳輸電路拆除＊電路交換原理實現電路交換的核心設備是電路交換機，它由交換電路部分和控制電路部分構成。△交換電路部分：實現主、被叫用戶的連接，其核心是交換網，可以采用空分交換方式和時分交換方式。△控制電路部分：根據主叫用戶的選線信號控制交換電路完成接續。按具體實現的控制電路，分為布線邏輯控制（簡稱布控）和存儲程序控制（簡稱程控）。布控為硬件控制交換機的動作，而程控是用軟件來控制交換機的動作。優點：傳輸延遲小，唯一的延遲是物理信號的傳播延遲：一旦建立物理連接，便不再需要交換開銷；一旦線路建立，便不會發生沖突。獨享物理線路缺點：建立物理線路所需的時間長：這個過程常常需要10秒甚至更長的時間（呼叫市內電話、國內長途和國際長途，需要的時間是不同的）；電路交換的信道利用率低；適用于實時大批量連續的數據傳輸。2報文交換（1）報文交換概念報文交換的基本思想是“存儲一轉發”，即當用戶的報文到達交換機時，先將報文存儲在交換機的存儲器中，當所需要的輸出電路有空閑時，再將該報文發向接收交換機或用戶終端。在報文交換方式中，信息是以報文為單位接收、存儲和轉發。一份報文應包括3個部分。①報頭或標題：包括收/發信站地址和其他輔助控制信息等。②報文正文：傳輸用戶信息。③報尾：表示報文的結束標志。2報文交換（2）報文交換原理

（3）報文交換的特點報文交換系統可以把一個報文發送到多個目的地。可以建立報文的優先權，優先級高的報文在節點可優先轉發。報文大小不一，因此存儲管理較為復雜。大報文造成存儲轉發的延時過長，對存儲容量要求較高。出錯后整個報文必須全部重發。報文交換只適用于傳輸數字信號。3分組交換屬于“存儲/轉發”交換，它不像報文交換以報文為單位進行交換、傳輸，而是以更短的、標準的“報文分組”為單位進行交換傳輸。假如A站有一份比較長的報文要發送給C站。則它首先將報文按規定長度劃分成若干分組，每個分組附加上地址及糾錯等其他信息，然后將這些分組順序發送到交換網的節點C。分組交換又分為