回顾：计算机网络概述(编辑修改稿)

回顾：计算机网络概述(编辑修改稿)内容摘要：

 5个基群形成超群， 5个超群 (CCITT标准 )或 10个超群 (Bell系统 )共传构成主群。 图 214 频分多路共传 CH2 CH1 CH3 原带宽 CH1 CH2 CH3 移频后带宽 MUX CH1 CH2 CH3 带宽复用 f 原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道 ， 每个用户占用一个频率通道。 频率通道之间留有防护频带。 适用于模拟信号传输 时分多路复用 TDM 原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个通道（时隙） ，每个用户占用一个通道传输数据。 A2 A1 A3 原始信号 D2 D1 D3 数字化信号 MUX 复用后数据 时隙 1 2 3 4 D3 D2 D1 适用于数字信号传输 时间片 模拟数据的数字信号编码 奈奎斯特定理（采样定理）： 如果连续变化的模拟信号最高频率为 F， 若以2F的采样频率对其采样，则采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。 语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换成数字信号。 这需要经过三个步骤： 1）采样 —— 按一定间隔对语音信号进行采样 2）量化 —— 对每个样本舍入到量化级别上 3）编码 —— 对每个舍入后的样本进行编码 模拟话音 采样时钟 PAM 信号 PCM 信号 采样电路 量化和编码 数字化声音 话音信道带宽 4KHz 采样时钟频率： 8KHz ( 2倍话音最大频率 ) 量化级数： 256级 (8位二进制码表示 ) 数据率： 8000次 /s*8bit = 64Kb/s ∴ 每路 PCM信号的速率 = 64000bps 编码后的信号称为 PCM（ Pulse Coded Modulation） 信号（脉码调制信号） PCM转换过程举例 3 4 3 3 1 4 011 100 011 011 001 100 原始信号 PAM脉冲 PCM 脉冲 （有量化误差） 011100011011001100 PCM 输出  每次采样经量化编码产生一个 7bit的数据 ， 24条音频通道的一次采样数据放进一个赖中 ， 帧的长度为 193bit，每条逻辑通道占 8bit(7bit数据 ， 1bit控制信号 )， 第193bit用于帧同步。  T1载体每秒传送 8000个这样的帧，故要求物理通道的信道容量大于 193 8000b／ s＝ ／ s。 例如， Bell系统的 T1载体，如 图 2—15所示，它将 24个音频通道一起多路传输。 按 Nyquist定理，频带宽为 4kHz的音频通道，只要每秒采样 8000次 (每 125μ s采一次 )就能捕捉其全部信息。  模拟信号的频带一般较窄，适合在宽频带线路上采用频分多路传输。  数字信号的频带很宽， 不宜采用频分多路共传，但数字脉冲信号的持续时间极短，适于时分多路共传。 图 215 Bell系统的 T1载体 通信通道  现今用于计算机通信通道的有电话系统、总线通信、无线通信、卫星通信、光纤通信等。  电话系统  无线通信  卫星通信  光纤通信 电话系统  电话系统是世界上最普及的通信系统，利用电话系统可实现计算机之间的通信。  目前电话系统主要使用音频线路，用音频线路传送数字信号时，要使用 Modem。  电话系统的数据传输速率低，线路出错率高，通常用于远程、低速率的场合。 无线通信  第一个使用无线电作为计算机通信通道的是夏威夷大学的 ALOHA网。  无线通信通常用于不便铺设通信线路的情况，如山区、沙漠、岛屿、机动站等。 卫星通信  按开卜勒第三定理 ， 卫星轨道长度与轨道长半径的 3／ 2次幂成正比。 当卫星高度为 35800km时 ， 它的周期为 24h， 与地球自转同步。 从地面站看 ， 这种卫星是固定在天空不动的 ， 所以地面站的天线也可固定。  同步通信卫星的出现是通信技术的一大飞跃 ， 它打破了通信的地理界限 ， 具有许多与地面点对点通信不同的性质 ：  ① 信号延迟。  尽管信号以光速传播 ， 但从一个地面站到卫星 ， 经转播再到另一个地面站 ， 其距离约 72020km， 会使信号从发送到接收产生约 ， 这种延迟几乎与地面站之间的距离无关。  ② 数据传输速率高。  高速租用线的数据速率为 56kb／ s， 中速电话通道为 ／ s， 低速电话通道为 ～／ s， 而卫星通信速率则高达 50Mb／ s。  ③ 广播性与反馈性。 光纤通信  光纤 (Optic Fiber)通信的优点是：  ①容量大。  一般电缆只能传送 16路电话，同轴电缆可传送上千路电话，微波可传送几干路，而光纤由于频带宽约 1014 Hz， 理论上可传送 1010路电话。  ② 损耗低。  光纤的传输损耗已下降到每公里 2—5dB， 还在继续下降。  ③ 中继距离长。  同轴电缆中继距离为几公里 ， 微波通信为几十公里 ， 而单模光纤已进行过 102km无中继传输试验。  ④ 保密性好 ,抗干扰能力强。  在电磁干扰严重的环境特别易显示出其优越性。  ⑤ 成本低 、 体积小 、 重量轻。  另外 ， 在特殊场合 ， 还可考虑利用电力线作为数据通信通道。 数据通信方式  单工 、 半双工 、 双工方式  异步 、 同步串行发送 单工、半双工、双工方式  无论使用何种通信设备 ， 都有一个信息传送的方向问题。  最常见的有以下 3种情况 ， 如 图 2—16所示 : 图 216 通信方式  (1)单工 (One— way)方式  (2)半双工 HDX(Halfduplex)方式  (3)全双工 FDX(Full— duplex)方式 (1)单工 (One— way)方式  单方向传送信息的方式，如计算机与打印机之间的通信，但监视信号可反方向传送。  在计算机系统中，主机与某些外部设备 (如打印机、绘图仪等 )之间可采用单工方式通信。 (2)半双工 HDX(Halfduplex)方式  又称任一向 (Either—way)传送。 在主信道上可双向传送信息 ， 但在任一时刻只允许其中一个方向传送。  半双工方式在改变信息传送方向时 ， 需要等待一定的时间 ， 称之为系统周转时间。  系统周转时间＝反应时间十线路周转时间  式中，反应时间是指通信设备为了判别信息传送是否结束所花费的时间；  线路周转时间是指通信设备准备反向传送所占用的时间。  半双工方式常用于终端与计算机或计算机与计算机之间的通信。 (3)全双工 FDX(Full— duplex)方式  通道可用全部容量同时在两个方向上传送信息，这种方式一般采用 4线设备。  全双工的系统周转时间等于反应时间，略去了线路周转时间，因而提高了效率。 异步、同步串行发送  (1)异步串行发送  (2)同步串行发送 (1)异步串行发送  异步串行发送的格式如 图 2— 17所示。  异步串行发送协议又称为起 — 止式协议，其主要优点是每个发送字符都自含同步信息，缺点是增加了起始、停止位的开销。 图 217 异步串行发送 (2)同步串行发送  同步串行发送的格式如 图 2—18所示。  它不是以一个字节作为发送单位 ， 而是以一组字节 (通常称之为 “ 帧 ” )作为发送单位 ， 在一组字节前后各加一个特殊字节的信号作为同步用信号。  同步串行发送协议一般分为两大类：面向字符型和面向比特型，其例将在第三章中予以介绍。 图 218 同步串行发送 回顾： 二、信道的最大传输速率 1. 尼奎斯特定理 Rb=2Hlog2V (bps) (其中： V为电平的级数， H为带宽） （ 1）有限带宽无噪声的环境下信道的最大速率与带宽的关系。 （ 2）在接收方采样信号最好的频率为 2H。 说明：信号的传输速率随编码级数的增加而增加 2. 仙农定理 Rb=Hlog2(1+S/N) (bps) 其中： S/N为信噪比 ， H为带宽 有限带宽有噪声的环境下信道的最大速率与带宽的关系。 说明无论采样频率多高，编码的级数分多少级，信。