一、數據通信的構成原理、交換方式及適用范圍
1.數據通信的構成原理
DTE是數據終端。數據終端有分組型終端(PT)和非分組型終端(NPT)兩大類。分組型終端有計算機、數字傳真機、智能用戶電報終端(TeLetex)、用戶分組裝拆設備(PAD)、用戶分組交換機、專用電話交換機(PABX)、可視圖文接入設備(VAP)、局域網(LAN)等各種專用終端設備;非分組型終端有個人計算機終端、可視圖文終端、用戶電報終端等各種專用終端。
數據電路由傳輸信道和數據電路終端設備(DCE)組成，如果傳輸信道為模擬信道，DCE通常就是調制解調器(MODEM)，它的作用是進行模擬信號和數字信號的轉換;如果傳輸信道為數字信道，DCE的作用是實現信號碼型與電平的轉換，以及線路接續控制等。傳輸信道除有模擬和數字的區分外，還有有線信道與無線信道、專用線路與交換網線路之分。交換網線路要通過呼叫過程建立連接，通信結束后再拆除;專線連接由于是固定連接就無需上述的呼叫建立與拆線過程。計算機系統中的通信控制器用于管理與數據終端相連接的所有通信線路。中央處理器用來處理由數據終端設備輸入的數據。
2.數據通信的交換方式
通常數據通信有三種交換方式:
(1)電路交換
電路交換是指兩臺計算機或終端在相互通信時，使用同一條實際的物理鏈路，通信中自始至終使用該鏈路進行信息傳輸，且不允許其它計算機或終端同時共亨該電路。
(2)報文交換
報文交換是將用戶的報文存儲在交換機的存儲器中(內存或外存)，當所需輸出電路空閑時，再將該報文發往需接收的交換機或終端。這種存儲轉發的方式可以提高中繼線和電路的利用率。
(3)分組交換
分組交換是將用戶發來的整份報文分割成若于個定長的數據塊(稱為分組或打包)，將這些分組以存儲_轉發的方式在網內傳輸。第一個分組信息都連有接收地址和發送地址的標識。在分組交換網中，不同用戶的分組數據均采用動態復用的技術傳送，即網絡具有路由選擇，同一條路由可以有不同用戶的分組在傳送，所以線路利用率較高。
3.各種交換方式的適用范圍
(1)電路交換方式通常應用于公用電話網、公用電報網及電路交換的公用數據網(CSPDN)等通信網絡中。前兩種電路交換方式系傳統方式;后一種方式與公用電話網基本相似，但它是用四線或二線方式連接用戶，適用于較高速率的數據交換。正由于它是專用的公用數據網，其接通率、工作速率、用戶線距離、線路均衡條件等均優于公用電話網。其優點是實時性強、延遲很小、交換成本較低;其缺點是線路利用率低。電路交換適用于一次接續后，長報文的通信。
(2)報文交換方式適用于實現不同速率、不同協議、不同代碼終端的終端間或一點對多點的同文為單位進行存儲轉發的數據通信。由于這種方式，網絡傳輸時延大，并且占用了大量的內存與外存空間，因而不適用于要求系統安全性高、網絡時延較小的數據通信。
(3)分組交換是在存儲轉發方式的基礎上發展起來的，但它兼有電路交換及報文交換的優點。它適用于對話式的計算機通信，如數據庫檢索、圖文信息存取、電子郵件傳遞和計算機間通信等各方面，傳輸質量高、成本較低，并可在不同速率終端間通信。其缺點是不適宜于實時性要求高、信息量很大的業務使用。
二、數據通信的分類
1.有線數據通信
(1) 數字數據網(DDN)
數字數據網由用戶環路、DDN節點、數字信道和網絡控制管理中心組成，其網絡組成結構如框圖2所示。DDN是利用光纖或數字微波、衛星等數字信道和數字交叉復用設備組成的數字數據傳輸網。也可以說DDN是把數據通信技術、數字通信技術、光遷通信技術以及數字交叉連接技術結合在一起的數字通信網絡。數字信道應包括用戶到網絡的連接線路，即用戶環路的傳輸也應該是數字的，但實際上也有普通電纜和雙絞線，但傳輸質量不如前。DDN的主要特點是:
①傳輸質量高、誤碼率低:傳輸信道的誤碼率要求小。
②信道利用率高。
③要求全網的時鐘系統保持同步，才能保證DDN電路的傳輸質量。
④DDN的租用專線業務的速率可分為2.4-19.2kbit/s， N×64kbit/s(N=1-32);用戶入網速率最高不超過2Mbit/s。
⑤DDN時延較小。
(2)分組交換網
分組交換網(PSPDN)是以CCITT X.25建議為基礎的，所以又稱為X.25網。它是采用存儲_轉發方式，將用戶送來的報文分成具用一定長度的數據段，并在每個數據段上加上控制信息，構成一個帶有地址的分組組合群體，在網上傳輸。分組交換網最突出的優點是在一條電路上同時可開放多條虛通路，為多個用戶同時使用，網絡具有動態路由選擇功能和先進的誤碼檢錯功能，但網絡性能較差。
(3) 幀中繼網
幀中繼網絡通常由幀中繼存取設備、幀中繼交換設備和公共幀中繼服務網3部分組成，如框圖3所示。幀中繼網是從分組交換技術發展起來的。幀中繼技術是把不同長度的用戶數據組均包封在較大的幀中繼幀內，加上尋址和控制信息后在網上傳輸。其功能特點為: ①使用統計復用技術，按需分配帶寬，向用戶提供共亨的的網絡資源，每一條線路和網絡端口都可由多個終點按信息流共亨，大大提高了網絡資源的利用率。
②采用虛電路技術，只有當用戶準備好數據時，才把所需的帶寬分配給指定的虛電路，而且帶寬在網絡里是按照分組動態分配，因而適合于突發性業務的使用。
③幀中繼只使用了物理層和鏈路層的一部分來執行其交換功能，利用用戶信息和控制信息分離的D信道連接來實施以幀為單位的信息傳送，簡化了中間節點的處理。幀中繼采用了可靠的ISDN D信道的鏈路層(LAPD)協議，將流量控制、糾錯等功能留給智能終端去完成，從而大大簡化了處理過程，提高了效率。當然，幀中繼傳輸線路質量要求很高，其誤碼率應小于10的負8次方。
④幀中繼通常的幀長度比分組交換長，達到1024-4096字節/幀，因而其吞吐量非常高，其所提供的速率為2048Mbit/s。用戶速率一般為9.6、4.4、19.2、N×64kbist/s(N=1-31)，以及2Mbit/s。
⑤)幀中繼沒有采用存儲轉發功能，因而具有與快速分組交換相同的一些優點。其時延小于15ms。
2.無線數據通信
無線數據通信也稱移動數據通信，它是在有線數據通信的基礎上發展起來的。有線數據通信依賴于有線傳輸，因此只適合于固定終端與計算機或計算機之間的通信。而移動數據通信是通過無線電波的傳播來傳送數據的，因而有可能實現移動狀態下的移動通信。狹義地說，移動數據通信就是計算機間或計算機與人之間的無線通信。它通過與有線數據網互聯，把有線數據網路的應用擴展到移動和便攜用戶。
三. 通信網絡常用傳輸介質的構成和特性
傳輸媒體是通信網絡中發送方和接收方之間的物理通路,計算機網絡中采用的傳輸媒體可分為有線和元線兩大類。雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的三種有線傳輸媒體;無線電通信、微波通信、紅外通信以及激光通信的信息載體都屬于無線傳輸媒體。
傳輸媒體的特性對網絡數據通信質量有很大影響,這些特性是:
(1)物理特性。說明傳輸媒體的特征。
(2)傳輸特性。包括信號形式、調制技術、傳輸速率及頻帶寬度等內容。
(3)連通性。采用點到點連接還是多點連接。
(4)地理范圍。網上各點間的最大距離。
(5)抗干擾性。防止噪音、電磁干擾對數據傳輸影響的能力。
(6)相對價格。以元件、安裝和維護的價格為基礎。
下面分別介紹幾種常用的傳輸媒體的特性。
1.雙絞線
由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導線組成,線對扭在一起可以減少相互間的輻射電磁干擾。雙絞線是最常用的傳輸媒體,早就用于電話通信中的模擬信號傳輸,也可用于數字信號的傳輸。
(1)物理特性。雙絞線芯一般是銅質的,能提供良好的傳導率。
(2)傳輸特性。雙絞線既可以用于傳輸模擬信號,也可以用于傳輸數字信號。
雙絞線上也可直接傳送數字信號,使用T1線路的總數據傳輸速率可達1.544Mbpso達到更高數據傳輸率也是可能的,但與距離有關。
雙絞線也可用于局域網,如10BASE一T和100BASE-T總線,可分別提供10Mbps和100Mbps的數據傳輸速率。通常將多對雙絞線封裝于一個絕緣套里組成雙絞線電纜,局域網中常用的3類雙絞線和5類雙絞線電纜均由4對雙絞線組成,其中3類雙絞線通常用于10BASE-T總線局域網,5類雙絞線通常用于100BASE-T總線局域網。
(3)連通性。雙絞線普遍用于點到點的連接,也可以用于多點的連接。作為多點媒體使用時,雙絞線比同軸電纜的價格低,但性能較差,而且只能支持很少幾個站。
(4)地理范圍。雙絞線可以很容易地在15公里或更大范圍內提供數據傳輸。局域網的雙絞線主要用于一個建筑物內或幾個建筑物間的通信,在10016ps速率下傳輸距離可達1公里。但10Mbps和100Mbps傳輸速率的1OBASE-T和100BASE-T總線傳輸距離均不超過100米。
(5)抗干擾性。在低頻傳輸時,雙絞線的抗干擾性相當于或高于同軸電纜,但在超過10~100ldfZ時,同軸電纜就比雙絞線明顯優越。
2.同軸電纜
同軸電纜也像雙絞線一樣由一對導體組成,但它們是按"同軸"形式構成線對。最里層是內芯,向外依次為絕緣層、屏蔽層,最外則是起保護作用的塑料外套,內芯和屏蔽層構成一對導體。同軸電纜分為基帶同軸電纜(阻抗500)和寬帶同軸電纜(阻抗750)。基帶同軸電纜又可分為粗纜和細纜兩種,都用于直接傳輸數字信號;寬帶同軸電纜用于頻分多路復用的模擬信號傳輸,也可用于不使用頻分多路復用的高速數字信號和模擬信號傳輸。閉路電視所使用的CATV電纜就是寬帶同軸電纜。
(1)物理特性。單根同軸電纜的直徑約為1.02~2.54cm,可在較寬的頻率范圍內工作。
(2)傳輸特性。基帶同軸電纜僅用于數字傳輸,并使用曼徹斯特編碼,數據傳輸速率最高可達1OMbps。寬帶同軸電纜既可用于模擬信號傳輸又可用于數字信號傳輸,對于模擬信號,帶寬可達300~450陽也。一般,在CATV電纜上,每個電視通道分配6陽也帶寬,每個廣播通道需要的帶寬要窄得多,因此在同軸電纜上使用頻分多路復用技術可以支持大量的視、音頻通道。
(3)連通性。同軸電纜適用于點到點和多點連接。基帶500電纜每段可支持幾百臺設備,在大系統中還可以用轉接器將各段連接起來;寬帶750電纜可以支持數千臺設備,但在高數據傳輸率下(50Mbp@)使用寬帶電纜時,設備數目限制在20~30臺。
(4)地理范圍。傳輸距離取決于傳輸的信號形式和傳輸的速率,典型基帶電纜的最大距離限制在幾公里,在同樣數據速率條件下,粗纜的傳輸距離較細纜的長。寬帶電纜的傳輸距離可達幾十公里。
(5)抗干擾性。同軸電纜的抗干擾性能比雙絞線強。
3.光纖
光纖是光導纖維的簡稱,它由能傳導光波的石英玻璃纖維外加保護層構成。相對于金屬導線來說具有重量輕、線徑細的特點。用光纖傳輸電信號時,在發送端先要將其轉換成光信號,而在接收端又要由光檢測器還原成電信號。
(1)物理特性。在計算機網絡中均采用兩根光纖(一來一去)組成傳輸系統。按波長范圍(近紅外范圍內)可分為三種:0.85IAIn波長區(0.8~0.91im)、1.3lim波長區(1.25~1.351Am)和1.551im波長區(1.53~1.5811m)。不同的波長范圍光纖損耗特性也不同,其中0.85IAIn波長區為多模光纖通信方式,1.5§IAm波長區為單模光纖通信方式,1.31im波長區有多模和單模兩種方式。
(2)傳輸特性。光纖通過內部的全反射來傳輸一束經過編碼的光信號,內部的全反射可以在任何折射指數高于包層媒體折射指數的透明媒體中進行。實際上光纖作為頻率范圍從1014~1015險的波導管,這一范圍覆蓋了可見光譜和部分紅外光譜。光纖的數據傳輸率可達Gbps級,傳輸距離達數十公里。目前,一條光纖線路上只能傳輸一個載波,隨著技術進一步發展,會出現實用的多路復用光纖。
(3)連通性。光纖普遍用于點到點的鏈路。總線拓撲結構的實驗性多點系統已經建成,但是價格還太貴。原則上講,由于光纖功率損失小、衰減少的特性以及有較大的帶寬潛力,因此一段光纖能夠支持的分接頭數比雙絞線或同軸電纜多得多。
(4)地理范圍。從目前的技術來看,可以在6~8公里的距離內不用中繼器傳輸,因此光纖適合于在幾個建筑物之間通過點到點的鏈路連接局域網絡。
(5)抗干擾性。光纖具有不受電磁干擾或噪聲影響的獨有特征,適宜在長距離內保持高數據傳輸率,而且能夠提供很好的安全性。
由于光纖通信具有損耗低、頻帶寬、數據傳輸率高、抗電磁干擾強等特點,對高速率、距離較遠的局域網也是很適用的。目前采用一種波分技術,可以在一條光纖上復用多路傳輸,每路使用不同的波長,這種波分復用技術WDM (Wavelength Division Multiplexing)是一種新的數據傳輸系統。
4.無線傳輸媒體
無線傳輸媒體通過空間傳輸,不需要架設或鋪埋電纜或光纖,目前常用的技術有:無線電波、微波、紅外線和激光。便攜式計算機的出現,以及在軍事、野外等特殊場合下移動式通信聯網的需要,促進了數字化元線移動通信的發展,現在已開始出現無線局域網產品。
微波通信的載波頻率為2GHz~40GHz范圍。因為頻率很高,可同時傳送大量信息,如一個帶寬為2陽fz的頻段可容納500條話音線路,用來傳輸數字數據,速率可達數Mbps。微波通信的工作頻率很高,與通常的無線電波不一樣,是沿直線傳播的。由于地球表面是曲面,微波在地面的傳播距離有限。直接傳播的距離與天線的高度有關,天線越高傳播距離越遠,超過一定距離后就要用中繼站來接力。紅外通信和激光通信也像微波通信一樣,有很強的方向性,都是沿直線傳播的。這三種技術都需要在發送方和接收方之間有一條視線(Lineof Sight)通路,故它們統稱為視線媒體。所不同的是,紅外通信和激光通信把要傳輸的信號分別轉換為紅外光信號和激光信號直接在空間傳播。這三種視線媒體由于都不需要鋪設電纜,對于連接不同建筑物內的局域網特別有用。這三種技術對環境氣候較為敏感,例如雨、霧和雷電。相對來說,微波對一般雨和霧的敏感度較低。
衛星通信是微波通信中的特殊形式,衛星通信利用地球同步衛星做中繼來轉發微波信號。衛星通信可以克服地面微波通信距離的限制,一個同步衛星可以覆蓋地球的1/3以上表面,三個這樣的衛星就可以覆蓋地球上全部通信區域,這樣,地球上的各個地面站之間都可互相通信。由于衛星信道頻帶寬,也可采用頻分多路復用技術分為若干子信道,有些用于由地面站向衛星發送(稱為上行信道),有些用于由衛星向地面轉發(稱為下行信道)。衛星通信的優點是容量大,傳輸距離遠;缺點是傳播延遲時間長,對于數萬公里高度的衛星來說,以200m/μs或5μs/Km的信號傳播速度來計算,從發送站通過衛星轉發到接收站的傳播延遲時間約要花數百毫秒(ms),這相對于地面電纜的傳播延遲時間來說,兩者要相差幾個數量級。
5.傳輸媒體的選擇
傳輸媒體的選擇取決于以下諸因素:網絡拓撲的結構、實際需要的通信容量、可靠性要求、能承受的價格范圍。
雙絞線的顯著特點是價格便宜,但與同軸電纜相比,其帶寬受到限制。對于單個建筑物內的低通信容量局域網來說,雙絞線的性能價格比可能是最好的。
同軸電纜的價格要比雙絞線貴一些,對于大多數的局域網來說,需要連接較多設備而且通信容量相當大時可以選擇同軸電纜。
光纖作為傳輸媒體,與同軸電纜和雙絞線相比具有一系列優點:頻帶寬、速率高、體積小、重量輕、衰減小、能電磁隔離、誤碼率低等,因此,在國際和國內長話傳輸中的地位日益提高,并已廣泛用于高速數據通信網。隨著光纖通信技術的發展和成本的降低,光纖作為局域網的傳輸媒體也得到了普遍采用,光纖分布數據接口FDDI就是一例。
目前,便攜式計算機已經有了很大的發展和普及,由于可隨身攜帶,對可移動的無線網的需求將日益增加0元線數字網類似于蜂窩電話網,人們隨時隨地可將計算機接入網絡,發送和接收數據。移動無線數字網的發展前景將是十分美好的。
四.數據通訊基本概念
●數據(Data):傳遞(攜帶)信息的實體。
●信息(Information):是數據的內容或解釋。
●信號(Signal):數據的物理量編碼(通常為電編碼)，數據以信號的形式傳播。
●模擬信號與數字信號
●基帶(Base band)與寬帶(Broad band)
●信道(Channel):傳送信息的線路(或通路)
●比特(bit):信息量的單位。比特率為每秒傳輸的二進制位個數。
●碼元(Code Cell):時間軸上的一個信號編碼單元
●同步脈沖:用于碼元的同步定時，識別碼元的開始。同步脈沖也可位于碼元的中部，一個碼元也可有多個同步脈沖相對應。
●波特(Baud):碼元傳輸的速率單位。波特率為每秒傳送的碼元數(即信號傳送速率)。
1 Baud = log2M (bit/s)
其中M是信號的編碼級數。也可以寫成:Rbit = Rbaud log2M
上式中:Rbit-比特率，Rbaud-波特率。
一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特。
例如，M=16，波特率為9600時，數據傳輸率為38.4kbit/s
●誤碼率:信道傳輸可靠性指標，是概率值
信息編碼:將信息用二進制數表示的方法。
數據編碼:將數據用物理量表示的方法。
例如:字符‘A’的ASCII編碼(是信息編碼的一種)為01000001
●帶寬:帶寬是通信信道的寬度，是信道頻率上界與下界之間之差，是介質傳輸能力的度量，在傳統的通信工程中通常以赫茲(Hz)為單位計量。
在計算機網絡中，一般使用每秒位數(b/s 或bps) 作為帶寬的計量單位。主要單位:Kb/s，Mb/s，Gb/s，一個以太局域網理論上每秒可以傳輸1千萬比特，它的帶寬相應為10Mb/s。
●時延
△信息從網絡的一端傳送到另一端所需的時間
△時延之和=處理時延+排隊時延 +發送時延+傳播時延
△處理時延=分組首部和錯誤校驗等處理(微秒)
△排隊時延=數據在中間結點等待轉發的延遲時間
△發送時延=數據位數/信道帶寬
△傳播時延=d/s(毫秒)d:距離 s:傳播速度≈光速
●時延帶寬乘積:某一鏈路所能容納的比特數。
時延帶寬乘積=帶寬×傳播時延。例如，某鏈路的時延帶寬乘積為100萬比特，這意味著第一個比特到達目的端時，源端已發送了100萬比特。
●往返時延 (Round-Trip Time ，RTT)
從信源發送數據開始，到信源收到信宿確認所經歷的時間RTT≈2×傳播時延，傳輸可靠性兩個含義:
1、數據能正確送達
2、數據能有序送達(當采用分組交換時)
信息通信系統傳輸
1、信道及其主要特征:數字信道和模擬信道
●數字信道:以數字脈沖形式(離散信號)傳輸數據的信道。
●模擬信道:以連續模擬信號形式傳輸數據的信道。
模擬信號和數字信號
●模擬信號:時間上連續，包含無窮多個信號值
●數字信號:時間上離散，僅包含有限數目的信號值
周期信號和非周期信號
●周期信號:信號由不斷重復的固定模式組成(如正弦波)
●非周期信號:信號沒有固定的模式和波形循環(如語音的音波信號)。
2、數字數據的傳輸方式
●基帶傳輸:不需調制，編碼后的數字脈沖信號直接在信道上傳送。例如:以太網
●寬帶傳輸:數字信號需調制成頻帶模擬信號后再傳送，接收方需要解調。例如:通過電話模擬信道傳輸。例如:閉路電視的信號傳輸。
3、數據同步方式:目的是使接收端與發送端在時間基準上一致 (包括開始時間、位邊界、重復頻率等)。
有三種同步方法:位同步、字符同步、幀同步。
●位同步:目的是使接收端接收的每一位信息都與發送端保持同步，有下面兩種方式:
△外同步——發送端發送數據時同時發送同步時鐘信號，接收方用同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。
△自同步——通過特殊編碼(如曼徹斯特編碼)，這些數據編碼信號包含了同步信號，接收方從中提取同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。
●字符同步:以字符為邊界實現字符的同步接收，也稱為起止式或異步制。每個字符的傳輸需要:1個起始位、5～8個數據位、1，1.5，2個停止位。
●字符同步的性能評估:
△頻率的漂移不會積累，每個字符開始時都會重新同步。
△每兩個字符之間的間隔時間不固定。
△增加了輔助位，所以效率低。例如，采用1個起始位、 8個數據位、 2個停止位時，其效率為8/11<72%。
●幀同步:識別一個幀的起始和結束。
△幀(Frame)數據鏈路中的傳輸單位——包含數據和控制信息的數據塊。
△面向字符的——以同步字符(SYN，16H)來標識一個幀的開始，適用于數據為字符類型的幀。
△面向比特的——以特殊位序列(7EH，即01111110)來標識一個幀的開始，適用于任意數據類型的幀。
4、信道最大數據傳輸率
●奈奎斯公式:用于理想低通信道
C = 2W×log2 M
C = 數據傳輸率，單位bit/s
W = 帶寬，單位Hz
M = 信號編碼級數
奈奎斯公式為估算已知帶寬信道的最高數據傳輸速率提供了依據。
●非理想信道
實際的信道上存在損耗、延遲、噪聲。損耗引起信號強度減弱，導致信噪比S/N降低。延遲會使接收端的信號產生畸變。噪聲會破壞信號，產生誤碼。持續時間0.01s的干擾會破壞約560個比特(56Kbit/s) △香農公式:有限帶寬高斯噪聲干擾信道
C = W log2 (1+S/N) S/N: 信噪比
例:信道帶寬W=3.1KHz，S/N=2000，則
C = 3100*log2(1+2000) ≈ 34Kbit/s
即該信道上的最大數據傳輸率不會大于34Kbit/s
●奈奎斯公式和香農公式的比較
△C = 2W log2M
數據傳輸率C隨信號編碼級數增加而增加。
△C = W log2(1+S/N)
無論采樣頻率多高，信號編碼分多少級，此公式給出了信道能達到的最高傳輸速率。
原因:噪聲的存在將使編碼級數不可能無限增加。
5、數據編碼
●編碼與調制的區別
△用數字信號承載數字或模擬數據——編碼
△用模擬信號承載數字或模擬數據——調制
●數字數據的數字信號編碼:把數字數據轉換成某種數字脈沖信號常見的有兩類:不歸零碼和曼徹斯特編碼。
△不歸零碼(NRZ，Non-Return to Zero)二進制數字0、1分別用兩種電平來表示，常常用-5V表示1，+5V表示0。缺點:存在直流分量，傳輸中不能使用變壓器;不具備自同步機制，傳輸時必須使用外同步。
△曼徹斯特編碼(Manchester Code)用電壓的變化表示0和1，規定在每個碼元的中間發生跳變:高→低的跳變代表0，低→高的跳變代表1。
每個碼元中間都要發生跳變，接收端可將此變化提取出來作為同步信號。這種編碼也稱為自同步碼(Self-Synchronizing Code)。缺點:需要雙倍的傳輸帶寬(即信號速率是數據速率的2倍)。
△差分曼徹斯特編碼(Differential ～)每個碼元的中間仍要發生跳變，用碼元開始處有無跳變來表示0和1 ，有跳變代表0，無跳變代表1。
●數字數據的調制編碼，三種常用的調制技術:
△幅移鍵控ASK (Amplitude Shift Keying)
△頻移鍵控FSK (Frequency Shift Keying)
△相移鍵控PSK (Phase Shift Keying)
基本原理:用數字信號對載波的不同參量進行調制。
載波 S(t) = Acos(ωt+ψ)
S(t)的參量包括: 幅度A、頻率ω、初相位ψ，調制就是要使A、ω或ψ隨數字基帶信號的變化而變化。
△ASK:用載波的兩個不同振幅表示0和1。
△FSK:用載波的兩個不同頻率表示0和1。
△PSK:用載波的起始相位的變化表示0 和1。
●模擬數據的數字信號編碼
采樣定理:如果模擬信號的最高頻率為F，若以2F的采樣頻率對其采樣，則采樣得到的離散信號序列就能完整地恢復出原始信號。
要轉換的模擬數據主要是電話語音信號，語音信號要在數字線路上傳輸，必須將語音信號轉換成數字信號。這需要經過三個步驟:
△采樣:按一定間隔對語音信號進行采樣
△量化:對每個樣本舍入到量化級別上
△編碼:對每個舍入后的樣本進行編碼
編碼后的信號稱為PCM信號
6、多路復用技術
復用:多個信息源共享一個公共信道。為何要復用?——提高線路利用率。
適用場合:當信道的傳輸能力大于每個信源的平均傳輸需求時。
復用類型
△頻分復用FDM (Frequency Division Multiplexing)
△波分復用WDM (Wave Division Multiplexing)
△時分復用TDM (Time Division Multiplexing)
●頻分復用原理:整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道，每路信號占用一個頻率通道進行傳輸。頻率通道之間留有防護頻帶以防相互干擾。
●波分復用——光的頻分復用。原理:整個波長頻帶被劃分為若干個波長范圍，每路信號占用一個波長范圍來進行傳輸。
●時分復用原理:把時間分割成小的時間片，每個時間片分為若干個時隙，每路數據占用一個時隙進行傳輸。由于每路數據總是使用每個時間片的固定時隙，所以這種時分復用也稱為同步時分復用。
時分復用的典型例子:PCM信號的傳輸，把多個話路的PCM話音數據用TDM的方法裝成幀(幀中還包括了幀同步信息和信令信息)，每幀在一個時間片內發送，每個時隙承載一路PCM信號。
●統計(異步)TDM——STDM
TDM的缺點:某用戶無數據發送，其他用戶也不能占用該時隙，將會造成帶寬浪費。
改進:用戶不固定占用某個時隙，有空時隙就將數據放入。
7、差錯控制
與語音、圖像傳輸不同，計算機通信要求極低的差錯率。產生差錯的原因:
△信號衰減和熱噪聲
△信道的電氣特性引起信號幅度、頻率、相位的畸變;
△信號反射，串擾;
△沖擊噪聲，閃電、大功率電機的啟停等。
差錯控制的基本方法是:接收方進行差錯檢測，并向發送方應答，告知是否正確接收。差錯檢測主要有兩種方法:
●奇偶校驗(Parity Checking)
在原始數據字節的最高位增加一個奇偶校驗位，使結果中1的個數為奇數(奇校驗)或偶數(偶校驗)。例如1100010增加偶校驗位后為11100010，若接收方收到的字節奇偶校驗結果不正確，就可以知道傳輸中發生了錯誤。此方法只能用于面向字符的通信協議中，只能檢測出奇數個比特位錯。
●循環冗余校驗 (CRC, Cyclic Redundancy Check)
差錯檢測原理:將傳輸的位串看成系數為0或1的多項式。收發雙方約定一個生成多項式G(x)，發送方在幀的末尾加上校驗和，使帶校驗和的幀的多項式能被G(x)整除。接收方收到后，用G(x)除多項式，若有余數，則傳輸有錯。校驗和是16位或32位的位串，CRC校驗的關鍵是如何計算校驗和。
●差錯控制技術
△自動請求重傳Automatic Repeat Request (ARQ)
△停等 ARQ
△Go-back-N ARQ
△選擇重傳 ARQ
