数据通信课件第四章(同步技术)

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小结
换和利用公用数据网进行数据交换。
数据通信
1．实现数据交换的网络主要有两种：利用公用电话网进行数据交 2．数据的交换方式有如下几种技术：电路交换、报文交换、分组 交换及帧方式。
3．电路交换方式是属于电路资源预分配。数据通信需经历呼叫建
立、数据传输和呼叫拆除3个阶段。 4．报文交换和分组交换原理都是存储—转发交换方式，报文交换 是以报文为单位进行存储—转发；而分组交换，是以分组为单位进行 存储—转发。两者均采用统计时分复用，以提高线路的利用率。 5．分组长度的选取与延迟时间、交换机费用、信道传输质量及正 确传输数据信息的信道利用率等因素有关。一般分组长度选为128字 节（不包括分组头），不超过256字节，分组头长度为3～10字节。
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3.2 同步技术含义
数据通信 （4）在数据通信中为了提高信息交换，传递等处理速率并 不是以一个码元为单位进行的，而是以一组码元为单位进行 的，我们称其为帧。这样在发送端要对信息进行分组处理， 即对信息进行封装和打包处理。其基本原理就是在划分的分 组头和尾加入控制字符予以区别。在接收端将这这些分组区 分出来，去掉在发端附加的字符，恢复出原始信息形式。称 实现这一过程为群同步或者帧同步，又称帧同步。 帧同步的目的：将接收码元正确分组。 帧同步的方法：需要在发送信号中周期地插入一个同步码元， 标识出分组位置。 在这里我们可以看出不论是载波同步，位同步，还是帧同步， 其基础都是同步。因为不论是载波中的振荡频率，还是位同 步中的抽样脉冲的频率归根到底都要由时钟产生。所以在同 步中要产生一个高稳定性性能的时钟是关键。
数据通信
第4章 同步技术
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1、通信速率 （1）码元速率（调制速率） 单位时间内所传输码元的个数，传码率用表示，单位为（波特），即 若用T表示码元的周期，则码元速率在数值上为码元周期的倒数： （1-1） （2）信息速率（数据传信速率） 单位时间内传输的信息量，信息速率用表示，单位为（比特）。,其中 为信源熵。对于进制，各码元等概时有。 （3）数据传输速率 数据传输速率没有信息速率和码元速率那么严格的定义，它表示单位 时间传输的数据量。数据量的单位可以是比特、字符、码组等；时间 的单位可以是秒、分钟或者小时。 （4）频带利用率 频带利用率是指单位频带内传输速率： 或 （1-2） 其中B为系统带宽，单位为。 2
3.2 同步技术含义
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数据通信 （3）在数字通信中在接收端解调出的信号是以电压形式表示的。 要真正地准确地恢复出数字信号还须要采用抽样脉冲进行对 电压形式的信号进行抽样取值。即需要一个这样的抽样信号： 第一：抽样信号的频率与发送端的码元速率相同，第二：接 收端在最佳抽样时刻（波形幅度最大值对准的时刻），对接 收码元进行抽样判决。我们将实现这样的抽样信号过程称其 为位同步。 码元同步：又称时钟同步或时钟恢复。对于二进制信号，又称 位同步。 目的：得知每个接收码元准确的起止时刻，以便决定积分和判 决时刻。 方法：从接收信号中获取同步信息，由其产生一时钟脉冲序列， 使后者和接收码元起止时刻保持正确关系。或插入辅助同步 信息。
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2 数据传输方式
1、基带传输与频率传输 2、并行传输与串行传输 3、异步传输与同步传输 4、单工、半双工与双工传输
数据通信
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3.1 同步技术
数据通信
同步技术是整个通信系统有序、可靠、准确的工作技 术支撑，因此同步的性能好坏直接影响到整个通信系统的性 能好坏。而根据通信系统的不同和实现功能不同同步可以分
为位同步、载波同步、帧同步、网同步四种。下面以整个通
信系统模型为研究对象，对通信系统中上述四种同步进行系 统地分析和阐述。
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3.1 同步技术
通信系统示意图
M1(t) 信息分组 数字调制分组 复用器
数据通信
加入分组标志
乘以载波信号 信道
加入分组标志
乘以载波信号
M0(t)
信息分组
数字调制分组
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3.1 同步技术
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2 数据传输方式
数据通信
基带传输的传输距离一般在几公里到十几公里范围之内，所以常
用于短距离的数据传输系统中，局域网中的数据传输方式就属于
基带传输，如10Base-T以太网中，计算机终端的数据经网卡进行 码型变换，变成差分曼彻斯特编码后直接在双绞线上传输。 （2）频带传输：频带传输是在数据传输之前首先经过调制器，将 基带信号变换为频带信号，然后再信道中传输，收端将接收到的 频带信号经过解调器恢复为基带信号。一个典型的实例是无线数 据传输，基带信号并不利于直接用天线辐射出去，所以要将其调 制到一个高频载波上传输，其原理就和我们是使用移动电话通信 一样。 此外在数据通信中，当利用模拟电话信道传输数据时，我们必须 使用调制解调器，因为话音信道不能直接传输计算机产生的数据 信号。和基带传输相比，频率传输的传输距离更远。
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3.2 同步技术含义
3.3 同步的分类
数据通信 第一种分类：按照同步的功能区可以分为四种类型：网同步， 载波同步，位同步，帧同步。 第二种分类：按照传输同步方式的不同区分外同步和自同步。 外同步时只有发送端专门发送同步信息，接收端把这个专门 的同步信息检测出来作为同步信息。自同步是指发送端不专 门发送同步信息而是由接收端设法接收的信号中提取出同步 信息。
3.1 通信系统示意图
解 复 用器
信息分组 数字调制分组 去分组
数据通信
m1(t)
乘以相关载波
乘以CP

判别标志
接收端
乘以相关载波
乘以CP
判别标志
信息分组
数字调制分组
去分组
m0(t)
这里信源可以是模拟信号经过数字化后的数据信息，也可以是 原始的数字数据。是最后接收到信号形式。
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数据通信 从上述示意图可见要实现整个通信系统的数据有序、可靠， 准确的工作需要采取一些必要的措施： （1）发端为了节省通信资源和提高线路利用率要对各路信号 采取复用技术，即利用一条线路对多路信号同时传输。但是 在复用之前应对各路信号的速率进行调整后加入一些特殊符 号予以区别各路信号。这样可以使得在接收端区别和分离各 路信号。这便是网同步。 当然网同步有两种传输方式同步传输方式和异步传输方式。同步 传输方式是对各路信号的速率进行调整使其一致，方法是加 入或减去一些符号从而使得各路信号在复用之后周期的出现。 例如SDH便就是利用这种方法。异步传输方式是指各路in好不 必周期地出现，几路信号的速率可以不相同，信息不必周期 地出现，它是通过加入一些特殊字符来区分各路信号的。例 如ATM就是采用这种方法。不论是同步传输方式还是异步传输 方式都是为了信息正确的区分和接收，都属于网同步的两种 传输方式。
1 数据通信系统的主要性能指标
数据通信
2 数据传输方式
数据通信
数据传输是数据通信的一个重要组成，前面已经提及数 据通信中是将数据编码成二进制或者多进制数字信号的形式 在信道中传输，但根据数据信号的传输模式和工作方式的不
同可以细分为以下几种传输形式。
1、基带传输与频率传输
（1）基带传输：数据通信系统中DTE直接产生的信号都是 基带信号，所谓基带信号是指信号的最低频率从0或者0附近 开始，最高频率与最低频率之比远远大于1的信号。基带传 输就是将DTE经过码型变换、电平转换等必要处理后直接在 信道上传输，其标志性的特点是不需要调制解调处理，也即 传输过程中信号的频谱结构没有发生变化。这种数据传输方 式和电话机把话音信号转换成电信号直接将其在电话线上传 输到电话交换机的原理一样。
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3.2 同步技术含义
数据通信 （2）在通信中除了在短距离通信采用基带传输外一般在长 距离通信都要此阿勇频带传输，即不论是模拟通信还是数字 通信都要在发送端进行调制。这样在接收端就要采用解调措 施，除了幅度调制可以采用非相干解调外，大部分都要采用 相干解调。而要进行相干解调就需要相干载波，即需要一个 与载波信号完全同频同相的信号，称其为同步载波，接收端 实现这一同步载波的过程称其为载波同步。 载波同步的目的：在接收设备产生一个和接收信号的载波同频、 同相的本地振荡，用于相干解调。 载波同步的实行的方法： 接收信号中有载频分量时：需要调整其相位。 接收信号中无载频分量时：需从信号中提取载波，或插入辅助 同步信息。
9．帧方式是分组交换技术的发展，它是在数据链路层上，使用简
化的方式传送和交换数据单元的一种方式。
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小结
数据通信
6．分组交换中分组的传输方式有两种：DG方式和VC方式。DG属 于面向无连接的服务，此方式只有数据传输阶段。VC方式属于面向 连接方式，此方式有呼叫建立、数据传输和呼叫拆除3个阶段。
7．路由选择算法有很多种，用得较多的有静态的固定路由算法以
及动态的自适应路由算法。 8．为了保证网络内数据流量的平滑均匀，提高网络的吞吐能力和 可靠性，减小分组平均时延，防止阻塞和死锁现象的发生，分组网 采用了窗口方式的流量控制。