《网络技术基础》课程讲义 第11页共32页 归零码和不归零码、单极性码和双极性码的特点: 不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始,需要用某种方法使发送器和接收器之间 进行定时或同步:归零码的脉冲较窄,根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系,因而归零码在信 道上占用的频带较宽。 单极性码会积累直流分量,这样就不能使变压器在数据通信设备和所处环境之间提供良好绝缘的 交流耦合,直流分量还会损坏连接点的表面电镀层;双极性码的直流分量大大减少,这对数据传输是 很有利的 计算机内部的数字数据不宜直接送到信道上作信号传输,一般需要先进行编码转换,以保证数据 传输的正确性(同步等)。常用编码方式有: ·不归零(NRz,non- return to zero)编码两个不为零的电压表示1和0(零电平表示无信号) 缺点:接收方无法判断每个比特起始位置 ·曼彻斯特( Manchester)编码 T一个比特的持续时间 比特1先高后低,比特0先低后高 曼彻斯特编码的一个缺点是需要双倍的高电平 带宽。也就是说,信号跳变的频率是NR Z编码的两倍。 低电平 曼彻斯特编码 微分曼彻斯特( Differential Manchester)编码 和曼彻斯特编码一样,在每个比特 时间间隔的中间,信号都会发生跳变 区别在于每个时间间隔的开始处。0 传输开始的T,1比特的持续时间 将使信号在时间间隔的开始处发生跳 变。而1将使信号保持它在前一个时间高电平 值的不同,0将使信号从高电平跳到低 电平,或从低电平跳到高电平。接收端低电平 时间 通过检查每个时间间隔开始处信号有无 跳变来区分0和1 图差分曼彻斯特编码 缺点:每个比特两次跳变,10Mbps 0M波特,编码效率只有50%(常用 LAN中) ·4B/5B编码 以4个比特为一组进行编码,编码位数为5个。(从25=32个可能的编码中取出24=16个来表示0~ F,使每组编码中0的个数不超过3个,1的个数不少于2个) 编码效率达80%(100Mbps→125M波特) 4B/5B用于百兆位以太网,8B/10B用于千兆位以太网 12.2数据通信系统模型 P46 【数据通信】数字计算机或其他数字终端装置之间的通信。 教材P47强调其信源和信宿产生和接收的都是数字信号。 莆田学院计算机教研室2003年2月
《网络技术基础》课程讲义 第 11 页 共 32 页 引言·第一章 计算机网络概论 莆田学院计算机教研室 2003 年 2 月 归零码和不归零码、单极性码和双极性码的特点： 不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始，需要用某种方法使发送器和接收器之间 进行定时或同步；归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系，因而归零码在信 道上占用的频带较宽。 单极性码会积累直流分量，这样就不能使变压器在数据通信设备和所处环境之间提供良好绝缘的 交流耦合，直流分量还会损坏连接点的表面电镀层；双极性码的直流分量大大减少，这对数据传输是 很有利的。 计算机内部的数字数据不宜直接送到信道上作信号传输，一般需要先进行编码转换，以保证数据 传输的正确性（同步等）。常用编码方式有： ·不归零（NRZ，non-return to zero）编码 两个不为零的电压表示 1 和 0（零电平表示无信号） 缺点：接收方无法判断每个比特起始位置 ·曼彻斯特（Manchester）编码 比特 1 先高后低，比特 0 先低后高 曼彻斯特编码的一个缺点是需要双倍的 带宽。也就是说，信号跳变的频率是 N R Z 编码的两倍。 ·微分曼彻斯特（Differential Manchester）编码 和曼彻斯特编码一样，在每个比特 时间间隔的中间，信号都会发生跳变。 区别在于每个时间间隔的开始处。0 将使信号在时间间隔的开始处发生跳 变。而 1 将使信号保持它在前一个时间 间隔尾部的取值。因此，根据信号初始 值的不同，0 将使信号从高电平跳到低 电平，或从低电平跳到高电平。接收端 通过检查每个时间间隔开始处信号有无 跳变来区分 0 和 1 。 缺点：每个比特两次跳变，10Mbps→ 20M 波特，编码效率只有 50%（常用于 LAN 中） ·4B/5B 编码 以 4 个比特为一组进行编码，编码位数为 5 个。（从 2 5=32 个可能的编码中取出 2 4=16 个来表示 0～ F，使每组编码中 0 的个数不超过 3 个，1 的个数不少于 2 个）。 编码效率达 80%（100Mbps→125M 波特）。 4B/5B 用于百兆位以太网，8B/10B 用于千兆位以太网。 1.2.2 数据通信系统模型 P46 【数据通信】数字计算机或其他数字终端装置之间的通信。 教材 P47 强调其信源和信宿产生和接收的都是数字信号
络技术基 程讲义 第12页共32页引言·第一章计算机网络概论 噪声源 信源]→码]≯变换器}◆信道↓反变换器}≯译码器}信宿 数据通信系统模型 数据通信系统的组成: 信源:产生要传输的电信号(这个信号称为基带信号)。 发送设备(编码器+变换器}将信源产生的信号变换为适合于信道传输的信号。最常见的变换方式是 正弦调制。经正弦调制后的信号称为频带信号。 信道:信号传输媒介的总称。信道有两种类型:有线信道(双绞线、光纤等):无线信道(微波、红 外等) 接收设备(反变换器+译码器}将接收到的信号进行反变换,从存在干扰的信号中正确无误地恢复出 原基带信号。 信宿:信息传送的终点 DTE( Data Terminal Equipment,数据终端设备)如连网的微机(信源或信宿) DCE( Data Circuit-terminal Equipment,数据电路端接设备)如 MODEM 数据终端设备 据终端设备 数据通信系统的基本构成 12.3基带传输 所谓“基带传输”,是指信道上传输的是没有经过调制的数字信号。数据通信中,编码器输出的信号 都是数字基带信号。 使用数字信号传输数据时,数字信号几乎要占用了传输电缆所允许的整个频段(0至最高允许频率) 所以同一时间同一电缆中只能传送一种信号(基带信号均为数字脉冲信号,不经调制直接输送)。 基带传输需要解决两个问题 ·基带数字信号的编码 ·收发两端之间的同步问题 基带传输常用编码方法:曼彻斯特编码/差分曼彻斯特编码,后者技术复杂,但抗干扰性强 基带传输在局域网上用得较多,信号频率高,传输速度也大大快于频带传输(通常10~50Mbps) 传输电缆:509同轴电缆或双绞线等 1.24频带传输 基带传输必须使用有线信道,且传输距离有限。发送端时钟 为了进行远距离传输,需要借助调频振荡信号 (载波)来运载。利用调制来传输数字信号的 方式称为"频带传输”(使用模拟信号传输数据 时,往往只占用有限的频谱)。其传输信号可发送端信号 通过“多路复用技术”在同一电缆中形成多个 传输频道,所以同一时间同一电缆可由不同频 道分别传送数据、声音、图形、图像等不同信 号,又称“宽带传输”。 频带传输的优点是可在同一线路或信道上同 时校●●● 0 莆田学院时钟慢鲁 的接收端 收发两端时钟不一致引起的同步问题
《网络技术基础》课程讲义 第 12 页 共 32 页 引言·第一章 计算机网络概论 莆田学院计算机教研室 2003 年 2 月 数据通信系统模型 数据通信系统的组成： 信源：产生要传输的电信号（这个信号称为基带信号）。 发送设备（编码器+变换器）：将信源产生的信号变换为适合于信道传输的信号。最常见的变换方式是 正弦调制。经正弦调制后的信号称为频带信号。 信道：信号传输媒介的总称。信道有两种类型：有线信道（双绞线、光纤等）；无线信道（微波、红 外等）。 接收设备（反变换器+译码器）：将接收到的信号进行反变换，从存在干扰的信号中正确无误地恢复出 原基带信号。 信宿：信息传送的终点。 DTE（Data Terminal Equipment，数据终端设备） 如连网的微机（信源或信宿） DCE（Data Circuit-terminal Equipment，数据电路端接设备） 如 MODEM 数据通信系统的基本构成 1.2.3 基带传输 所谓“基带传输”，是指信道上传输的是没有经过调制的数字信号。数据通信中，编码器输出的信号 都是数字基带信号。 使用数字信号传输数据时，数字信号几乎要占用了传输电缆所允许的整个频段（０至最高允许频率）， 所以同一时间同一电缆中只能传送一种信号（基带信号均为数字脉冲信号，不经调制直接输送）。 基带传输需要解决两个问题： ·基带数字信号的编码 ·收发两端之间的同步问题 基带传输常用编码方法：曼彻斯特编码/差分曼彻斯特编码，后者技术复杂，但抗干扰性强 基带传输在局域网上用得较多,信号频率高,传输速度也大大快于频带传输(通常 10～50Mbps)。 传输电缆：５０Ω同轴电缆或双绞线等 ② 1.2.4 频带传输 基带传输必须使用有线信道,且传输距离有限。 为了进行远距离传输，需要借助调频振荡信号 （载波）来运载。利用调制来传输数字信号的 方式称为“频带传输”（使用模拟信号传输数据 时，往往只占用有限的频谱）。其传输信号可 通过“多路复用技术”在同一电缆中形成多个 传输频道，所以同一时间同一电缆可由不同频 道分别传送数据、声音、图形、图像等不同信 号，又称“宽带传输”。 频带传输的优点是可在同一线路或信道上同
络技术基 程讲义 第13页共32页引言·第一章计算机网络概论 时传送几路数据,使信道利用率提高 传输电缆:759同轴电缆、光缆等 12.5数据同步方式 比特的传送和接收是通过收发双方的定时时钟来控制的。发送端利用它的时钟来决定每个数据位 的起始和结束。在接收端,时钟被用来确定对信号进行采样取值的位置和间隔时间。一般情况下,使 两个独立的时钟精确同步是不太可能的,它们都产生自己的漂移,引起两个连接采样之间的间隔发生 变化。由于接收时钟和发送时钟的差异,接收端可能对代表1位的信号采样两次,从而多产生1位 也可能跳过1位。如图所示,发送端发出的位串0010,因为时钟漂移,结果被接收端错误地认为是 00110或010 解决上述同步问题有两种方法:1、异步传输法,即发送端和接收端独立地运行时钟,但定期进 行同步。2、同步传输法,即接收端时钟完全由发送端时钟控制,即收发双方时钟严格同步。 a、异步传输 异步传输是基于这样的事实:在一定的比特数目内,时钟漂移的程度是有限的。它让接收端的时 钟在某一时间点上跟一个发送端的时钟信号同步,并开始自己的独立走时,在误差积累到采样发生错 误之前,可以保证正确接收到若干位 在异步传输中,数字以字符为单元发送。每 个字符的长度一般为5~8位。在每个字符前设置 1位/1.5位/2位 起始位 1位起始位,在每个字符后设置1~2位停止位 同步仅在每个字符接收期间维持,接收端在每个 新字符的开头都将开始重新进行同步(时钟校 异步传输中,任何两个字符之间的时间间隔可 以是随机的、不同步的(故称“异步”)。异步方式 实现简单,设备低廉,但传输效率低(每个字符须 加2~3位作起止位),适用于低速(每秒10~1500 个字符)的终端或电传打印设备,以及使用 MODEN传送数字数据的拨号电话线路 异步传输字符结构 b、同步传输 使接收端接收的每一位数据信息都与发送端准确保持同步,所以每次发送的数据块长度可以很 大。实现的方法有: ①自同步法在传输的信号中嵌入时钟信息,使接收端能从接收的信号波形中提取时钟信息(如采用 曼彻斯特/差分曼彻斯特编码,每一位中间的波形跳变即为时钟信息) ②外同步法在发送端和接收端之间提供单独的时钟线路,或发送端在发送数据前先发一串同步时钟 脉冲(同步字符串),接收端按这个时钟频率调整采样频率 .26通信方式 按数据传输方向分: 【单工 simplex】数据只能单向传送(如看电视,无法将信息反传给电视台),主要用于数据采集系统 【半双工half- duplex】数据可以双向传送但无法同时传送(如对讲机),一般用于计算机网络非主干线路 【全双工 full-duplex】数据可以同时双向传送(如打电话双方可以同时对讲),主要用于计算机间通信 数据流 囡送设备 数据流 俊送设备 送设备 收设备 通信连接 收设备?连收设备 (a)单工 (b)半双工 莆田学院计算机教研室2003年2月
《网络技术基础》课程讲义 第 13 页 共 32 页 引言·第一章 计算机网络概论 莆田学院计算机教研室 2003 年 2 月 时传送几路数据,使信道利用率提高。 传输电缆：７５Ω同轴电缆、光缆等 1.2.5 数据同步方式 比特的传送和接收是通过收发双方的定时时钟来控制的。发送端利用它的时钟来决定每个数据位 的起始和结束。在接收端，时钟被用来确定对信号进行采样取值的位置和间隔时间。一般情况下，使 两个独立的时钟精确同步是不太可能的，它们都产生自己的漂移，引起两个连接采样之间的间隔发生 变化。由于接收时钟和发送时钟的差异，接收端可能对代表 1 位的信号采样两次，从而多产生 1 位， 也可能跳过 1 位。如图所示，发送端发出的位串 0010，因为时钟漂移，结果被接收端错误地认为是 00110 或 010。 解决上述同步问题有两种方法：1、异步传输法，即发送端和接收端独立地运行时钟，但定期进 行同步。2、同步传输法，即接收端时钟完全由发送端时钟控制，即收发双方时钟严格同步。 a、异步传输 异步传输是基于这样的事实：在一定的比特数目内，时钟漂移的程度是有限的。它让接收端的时 钟在某一时间点上跟一个发送端的时钟信号同步，并开始自己的独立走时，在误差积累到采样发生错 误之前，可以保证正确接收到若干位。 在异步传输中，数字以字符为单元发送。每 个字符的长度一般为 5～8 位。在每个字符前设置 1 位起始位，在每个字符后设置 1～2 位停止位。 同步仅在每个字符接收期间维持，接收端在每个 新字符的开头都将开始重新进行同步（时钟校 准）。 异步传输中，任何两个字符之间的时间间隔可 以是随机的、不同步的（故称“异步”）。异步方式 实现简单，设备低廉，但传输效率低（每个字符须 加 2～3 位作起止位），适用于低速（每秒 10～1500 个字符）的终端或电传打印设备，以及使用 MODEN 传送数字数据的拨号电话线路。 b、同步传输 使接收端接收的每一位数据信息都与发送端准确保持同步，所以每次发送的数据块长度可以很 大。实现的方法有： ①自同步法 在传输的信号中嵌入时钟信息，使接收端能从接收的信号波形中提取时钟信息（如采用 曼彻斯特/差分曼彻斯特编码，每一位中间的波形跳变即为时钟信息） ②外同步法 在发送端和接收端之间提供单独的时钟线路，或发送端在发送数据前先发一串同步时钟 脉冲（同步字符串），接收端按这个时钟频率调整采样频率。 1.2.6 通信方式 按数据传输方向分： 【单工 simplex】数据只能单向传送（如看电视，无法将信息反传给电视台），主要用于数据采集系统 【半双工 half-duplex】数据可以双向传送但无法同时传送(如对讲机),一般用于计算机网络非主干线路 【全双工 full-duplex】数据可以同时双向传送(如打电话双方可以同时对讲)，主要用于计算机间通信