1、1,9908035 邹全勇 9808030 肖志辉 9908065 徐光 9908058 严景 9908055 李禹 9908079 吕鹏 9908046 欧阳图 9908095 陈斌斌 9908019 肖鹏 9908037 吴鹏 9908042 肖南 9908033 沈坚 9908088 孙熙 9908078 赵礴,9908102 杨璐 9908089 杨长喜 9908077 孙宏涛 9908049 山峻 9908064 杨婵君 9908041 徐丹 9908013 郑冉 9901197 邓林 9908031 王刚021J39 丘秋 021J36 陈慧超 021J37 崔阳 021J40 宋
2、？非,已经选课的同学名单,2,掌握数据通信的基本概念 熟练掌握数据编码技术 熟练掌握常用拓扑和媒体 了解物理层协议的基本功能,数据通信与物理层,阅读：1.5 1.6 2.1 2.4,第四讲 数据通信概述,3,一.通信系统的模型,通信电信,QoS,正确快速、安全可靠性和经济有效性等方面。,通常指远距离的信息传送。,两个相距两地的人借助于电话系统进行通信。,源,发送器,接收器,目标,源系统,目标系统,4,一.通信系统的模型 1.模型中的关键元素,通信源通信宿传输系统,发送器接收器,接收来自接收器的入境数据,产生要传输数据的设备,将信息进行交换和编码的设备,一条传输线路或一个复杂网络。,接受来自传输
3、系统的信号并将其转换成目的设备能处理的形式。,5,一.通信系统的模型 2.直接数据通信,源,发送器,接收器,目标,Text,(1)输入信息 m (2)输入数据 g(t) (3)传输信号 s(t),(4)接收信号 r(t) (5)输出数据 g (t) (6)输出信息 m,数据通信发生在两个通过某种点点传输媒体直接连接的设备之上。,传输媒体,(1) (2) (3) (4) (5) (6),6,一.通信系统的模型 3.包含子网的数据通信,7,一.通信系统的模型 3.包含子网的数据通信电路交换,远距离计算机通过公共电话交换机连接,目标modem将模拟信号恢复成数字信号；,源modem在将数字信号传输到
4、电话线上之前先将其转换成模拟信号；,PSTN,8,一.通信系统的模型 3.包含子网的数据通信包交换和帧中继,通信是共享的 专为传输数据设计,LAN,LAN,9,一.通信系统的模型 3.包含子网的数据通信ATM,11.11.11.11,22.22.22.22,10,一.通信系统的模型 3.包含子网的数据通信综合业务数字网,ISDN,ISDN是专为在数字线路上传输音频、视频和数据而设计的,NTE,基本速率：2B+D (144kbps) 主速率： 23B+D (1.544Mbps),NTE,NTE,NTE,11,一.通信系统的模型 3.包含子网的数据通信租用线路,租用线路,租用公共电路连接不同站点
5、通信信道是专用的,LAN,LAN,LAN,12,一.通信系统的模型 3.包含子网的数据通信LAN,Hub,Router,Server,地理区域有限 统一管理 数据速率高,Hub,Hub,13,二.信号、数据与传输,数据 信号传输,信令或传信号(signaling),通过信号的传播和处理而进行数据通信。,涉及事物的形式，定义为携带有意义的实体。,信号是数据的电子或电磁编码。,例如语音或ASCII。,沿着适当媒体传播信号的动作。,14,二.信号、数据与传输 1.数据,模拟数据,数字数据,指在某个时间间隔内具有连续值的数据。,例如语音和图像是连续变化的。,Morse代码 ASCII,每个字符用七位表
6、示。共有128(27)个字符；控制字符用一些固定模式表示。,指具有离散的值。,例如文本或数据。,15,ASCII字 符 集,控制字符,图形字符,16,二.信号、数据与传输 2.信号,连续信号,离散信号,由连续可变的电压表示。,由一串特定的电压表示。,时间,时间,振幅,振幅,17,二.信号、数据与传输 2.信号,模拟信号,数字信号,时间,时间,振幅,振幅,lim s(t) = s(a) t a for all of a,lim s(t) = s(a) t a for some of a,18,二.信号、数据与传输 2.信号,周期信号,s(t+T)=s(t) t+ 常量T是信号的周期,T 1/f,
7、T 1/f,时间,T：周期 f：频率,振幅,振幅,19,二.信号、数据与传输 2.信号周期信号的三个重要特征,振幅(amplitude)周期/频率(periodic/frequency)相位(Phase),相位涉及到多个波形，代表计时开始时一个波形的相对状态。,振幅表示信号的强度或者波形的高度。,周期代表波形完成一次循环所需的时间。 频率代表单位时间内能完成的周期数，即循环次数。,20,电压+,-,周期,振幅,时间,900,2700,A,B,C,相位,1800,振幅 周期/频率 相位,21,二.信号、数据与传输 2.信号信号的强度,信号的衰耗,信号的增益,信号的能量经传输系统后，若输出电功率小
8、于输入电功率，就说信号在传输系统中遭到衰耗。,信号的能量经传输系统后，若输出电功率大于输入电功率，就说信号在传输系统中得到增益。,22,二.信号、数据与传输 2.信号信号的强度,分贝,例如，具有10mW功率的信号加在传输系统上，而在某距离点上测得的功率为5mW ，则这段线路上的衰耗为D = 10log10(5/10) = 10*(-0.3) = -3(db),用来度量电路中不同点上功率的相对大小。D = 10log10(p1/p2),在传输途径的不同地点加入放大器以增加信号的强度,23,二.信号、数据与传输 3.数据传输,引导性的媒体(有线媒体)点点非引导性媒体（无线媒体）,电波被引导在一条物
9、理路径上传输。,电磁波的传输不需引导。,多于两个设备共享媒体。,只有两个设备共享该媒体。,多点传送,24,二.信号、数据与传输 3.数据传输,点 - 点,多点传送,发送器/ 接收器,发送器/ 接收器,25,二.信号、数据与传输 3.数据传输,模拟信号表示数据,Telephone,Modem,Analog signal,Analog signal （调制在载波频率）,Analog data （声波）,Digital data （二进制电压脉冲）,26,二.信号、数据与传输 3.数据传输,数字信号表示数据,CODEC,Digital signal,Digital signal,Analog dat
10、a,Digital data,Digital transmitter,27,二.信号、数据与传输 3.数据传输传输系统分类,模拟传输,指媒体上传输的是模拟信号。,是一种不考虑其内容的模拟信号传输方式。 采用放大器。,数字传输,指媒体传输的是数字信号。,它涉及信号的内容。 采用中继器。,28,二.信号、数据与传输 3.数据传输传输系统分类,信号与模拟数据占据相同的频谱模拟数据被编码到不同的频谱,用modem对数字 数据编码，产生模 拟信号。,用codec对模拟数 据编码，产生一 数字位流。,两个电压级代表两个二进制编码产生具有特定性质的信号,模拟信号 数字信号,模拟数据数字数据,29,一.传输减
11、损 1.衰减,信号衰减,P1 watts,P2 watts,db loss,衰减 10log10(p2/p1) dB强度 10log10(p1/p2) dB,信号幅度的降低就称为信号衰减。,30,一.传输减损 2.延迟失真,延迟失真噪声噪声的危害噪声的度量,信号波形的畸变称为失真。,噪声是实际通信系统中客观存在的干扰源。,信号变形失真、信号强度衰减,信噪比(signal-to-noise ratio)RS/N = 10log10(S/N),其中：S为平均信号功率；N为噪声功率；,31,传输的数据 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1,接收的数据 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1,噪声,
12、信号+噪声,Bit error,Bit error,32,一.传输减损 3.信道容量,数据速率(data rate)带宽(bandwidth),被传信号所占频带的宽度。 以每秒多少个周期表示或赫兹Hz。,指数据通信的速率，以每秒多少个二进制位表示(bps)。,传输媒体的带宽有限 数字信号具有无限带宽 媒体的选择取决于投资成本和被传信号的质量,33,一.传输减损 3.信道容量,数据传输速率与带宽,传输前的信号 比特率：2 Kbps,不同带宽传输后的信号,带宽: 500Hz,带宽: 2.5 KHz,带宽: 4 KHz,34,一.传输减损 3.信道容量,比特率与波特率 比特率波特率,表示数据的传输速
13、率，定义为单位时间内传送的比特数，单位为比特/秒(bit/s)或简写为bps。,表示信号速率，一般称为调制速率。定义为单位时间内所传输的波形个数。单位为波特(baud)。,设一个波形的持继时间为T，则波特率Dbaud = 1/T,35,一.传输减损 3.信道容量,(b)用一个波形代表二个代码,3 2 1 0 -1 -2 -3,00,11,11,10,01,00,(a)用一个波形代表一个代码,假设一个信号波形有L个电平，如果信号波形的持续时间为T，则单位时间内传送的比特数为:Rbit = log2 L/T = Dbaud log2 L,36,一.传输减损 3.信道容量,信道容量模拟信道的信道容量
14、,指给定条件下信道上的数据传输率，单位为bps。,在信号平均功率有限的白噪声(指通信系统内部本身产生的噪声)信道中，信道的极限数据传输率(即信道容量)为C = Wlog2 (1+S/N),S/N为平均信噪比； S表示信号功率；N表示噪声功率； W为信道带宽；C为信道容量；,香侬(Shannon)定律,37,一.传输减损 3.信道容量,例1：考虑语音信道带宽为3100赫兹，信噪比为30分贝。,30 = 10 log10 (S/N) S/N = 1000C = Wlog2 (1+S/N) = 3100 *log2(1+1000)= 30894bps,求：该信道的容量？,已知：W3100Hz， RS/N =30dB,38,一.传输减损 3.信道容量,数字信道的信道容量,离散无噪声的数字信道信道容量为：C = 2Wlog2 L,W为信道的带宽(Hz) L为代码采用的进制数,奈斯特(Nyquist)准则,平稳、对称、无记忆的二进制信道的数字模型。,发送,接收,39,思考题,1.6 1.7 1.8 1.13 1.15 1.17 1.23 2.33 2.34,
