数字通信基础
计算机网络 第二章 数据通信基础 1
复习：1.我们要访问某个网站，必须打开浏览器，在地址栏中输入相关信息，这是由哪个层的哪个协议规定的？2.OSI模型中，为传输层提供直接或间接服务的有哪几个层？3.一个主机与一个中继系统能否称为一对对等实体？4.只有两个端系统的通信系统中数据的封装与拆封过程如何？增加一个或多个中继系统之后呢？5.每个中继系统都需要对数据进行拆封之后再封装，这句话如何理解？6.会话层中设置的同步控制用于完成什么功能？7.一次传输连接可以对应多个会话连接，这句话如何理解？反过来，一次会话连接也能对应多次传输连接，如何理解？1.http协议2.网络层直接为传输层提供服务，数据链路层和物理层间接为传输层提供服务3.不能，两者从网络体系结构上包含的层是不同的，完成的功能也完全不同4.数据在发送端由上到下进行封装，在接收端由下到上进行拆封；每个中继系统都会完成数据的自下而上的拆封和自上而下的封装5.中继系统中总是由一个端口接收数据，从物理接口接收开始向上逐层拆封，向外转发时则由上向下逐层封装，到物理接口发送6.当传输连接的意外中断引起会话过程的意外中断之后，只要新的传输连接建立起来，会话过程即可由断点之前最近的同步点处继续进行下去7.一次传输连接建立起来之后，完成一个会话连接后可以不断掉传输连接而继续进行下一次会话连接；从时间顺序上，多个会话连接必须是前后按顺序进行。
一个会话连接可以因为传输连接的中断而建立在多个传输连接的基础上来完成，也可以将一次会话内容分解到多个并行的传输连接中完成。
第二章数据通信基础数据通信基本知识传输媒体信号调制技术复用技术差错控制技术拥塞控制技术2.1 数据通信基本知识2.1.1 通信系统模型2.1.2 通信方式数据通信中，按信号在传输介质中的传输方向，可分三种方式：单工、半双工、全双工。
如图所示2.1.3 数字通信和模拟通信数字通信：传输系统的物理链路上传输的是数字信号（数字信号是指离散的电信号，直接用两种不同的电压表示二进制的0和1，又称基带信号）模拟通信：传输系统的物理链路上传输的是模拟信号（模拟信号是指连续的载波信号）要表示路口红灯的变化过程，要使用什么信号？要表示24小时天气温度的变化过程，要使用什么信号呢？信号传输过程的失真由于物理链路存在电阻、电感和电抗，导致信号经过物理链路时会衰减，衰减程度与物理链路的长度成正比，衰减后的信号会产生失真，失真是指组成信号的不同频率的波形的不同程度的衰减所造成的信号形状发生变化，而不仅仅是指信号幅度等比例降低。
数字通信基础知识大全讲解
数字通信基本知识点1 非均匀量化器由压缩器和均匀量化器组成2 某数字传输系统的信息速率为64Kibt/s.若采用十六进制码元信号传输,则码元速率为16KB.3 解决均匀量化小信号(S/D)dB太小的缺点的最好方法是采用非均匀量化.4 未过载时,均匀量化误差的最大值|e|为△/25 标志信号的插样周期为250µs6 PCM30/32路系统路脉冲的频率为8000HZ7 PCM30/32系统的一个同步帧的时间为250µs8 PCM30/32路基群每秒传8000帧,每帧包括32个路时隙,每个路时隙包括8bit,则系统总的数码率为2048kbit9 非均匀量化与均匀量化信噪比的关系为(S/D)dB非均匀=(S/D)dB均匀+[Q]dB10 数字信号的复接要解决两大问题,即同步和复接11 PCM三次群的数码率34.368Mbit/s能够复用的话路数为480路12 升余弦均衡的缺点是实现困难,优点是无码间干扰13 多路信号互不干扰的沿同一条信道传输称为信道复用14514 13折线压缩特性曲线第6段的斜率是115 利用PCM信道传输数据信号通常称为数字数据传输16 数字通信系统的主要缺点是占用频带宽17 某数字通信系统的传信率为9600bit/s若采用八进制码元进行传输,则码元速率为3200B18 数字通信系统优点之一是能够消除噪声的沿途积累19 语声信号采用非均匀量化的目的是为了提高小信号的量化信噪比20 语声信号的概率密度函数服从指数分布21 均匀量化量若量化间隔为△,则量化噪声的平均功率为△2/1222 抽样时,若抽样速率不满足抽样定理,则会产生折叠噪声23 模拟信号与数字信号的区别是根据幅度是否离散24 我国PCM30/32路系统使用的是A律25 使用A律13折线压缩特性对抽样后脉冲进行编码时,段内码由4位二进制组成26 复接抖动是由于扣除复接时的插入脉冲而产生的27 PCM30/32路系统传输一个复帧所需的时间是2ms28 眼图的张开度越大,码间干扰越小14529 PCM32/32路系统的帧的帧结构中,TS16是隙用来传输信令信号30 PCM30/32路系统中一次群的帧长为256bit31 孔径效应就是由于脉冲的脉宽不够窄产生的32 发端低通滤波器的主要作用是限制活音信号的频带33 SDH网同步采用主从同步方式34 压缩性曲线的斜度与量化信噪比改善量的关系是斜率越大改善量越大35 PCM通信中收端定时系统的时钟是从信码码流中提取的36 CCITT规定第27话路的信令网码是在F12帧,TS16时隙后4位37 误失步的平均时间间隔T误与前方保护计数m的关系是T误≈Ts/(PeL)m38 HDB3码不含时钟分量39 AMI码的直流成分为没有40 SDH目前普遍采用的数字复接实现方法为按字复接41 量化级数N与码元位数L的关系是N=2的L次幂42 采用均匀量化时,当编码位数增加1位时,量化信噪比提高6B43 在非均匀量化中,通常采用的压缩特性有A律和µ律14544 PCM30/32系统中路脉冲的重复频率为8KHZ45 PCM30/32系统中复帧脉冲的重复频率为0.5KHZ46 非线性编码时,段落码由3位二进制码构成47 同步系统中采用前方保护的目的是防止假失步48 PCM30/32系统中的帧同步码型为001101149 PCM30/32路帧结构中,话路时隙为TS1-TS15,TS17-TS3150 SDH的帧周期为125µs51 PCM二次群的数码率为8448kbit/s52 将信码变换为适应于信道传输码型的过程称为线路编码53 PDH目前普遍采用的数字复接的实现方法为按位复接54 补偿孔径效应失真的措施是解码后加入均衡电路55 衡量数字信道的主要质量指标是数码率和误码率56 折叠噪声是由发端低通特性不良造成的57 量化值取其量化间隔的中间值可使量化级数最小58 HDB3码的误码增殖比ε=1.6,说明该码存在误码增殖14559 帧同步系统的前方保护计数越大.系统的稳定性越好60 STM-16一帧的字节数为9×270×1661 由于PAM信号是时间离散,幅度连续的信号,故它属于模拟信号62 易于加密是数字通信系统的优点63 某数字传输系统的信息速率为4800bit/s.若采用十六进制码元进行传输,则码元速率为1200B(N-R/log2M)64 对频带为(0-fm)Hz的话音信号,其抽样速率fs必须满足Fs≥2Fm65 量化分为均匀量化和非均匀量化66 均匀量化信噪比的公式是(S/D)dB=20log3N+20logXe.其中码位增加一位时,量化信噪比增加6dB67 非均匀量化信噪比与均匀量化信噪比的关系为(S/D)非均匀=(S/D)均匀+Q68 在PCM30/32系统中位脉冲的重复频率为256KHz69 PCM发端,收端时系统的主要区别在于发端采用主振时钟,而收端则采用定时提取70 同步系统中采用后方保护的目的是防止伪同步71 反映数字通信系统可靠性的主要指标是误码率72 收端低通的作用是恢复或重建73 CCITT规定话音信号的抽样频率为fs=8000Hz，这样就留出了8000-6000=1200 Hz作为滤波器的防卫145带74 量化分为均匀量化和非均匀量化75 信噪比改善量和压缩特性曲线的有关，曲线越大，斜率越大76 满足抽样定理时抽样频率为fs≥2fm；带通型信号的抽样频率为2fm/n+1≤fs≤2f0/n，即fs=2（f0+ fm）/2n+177 帧同步码插入方式有两种分散插入和集中插入78 国际上有两大系列准同步数字体系，即PCM24路系列和PCM30/32路系列79扩大数字通信容量，形成二次以上的高次群的方法有两种，PCM复用和数字复用80 数字复接的实现主要有两种方法：按字复接和按位复接；数字复接解决两个问题：同步和复接81 数字复接的方法实际也就是数字复接同步的方法，有同步复接和异步复接82 SDH网的基本网络单元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）和数字交叉连接设备（SDXC）本文由huanghaiyangt贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。
数字通信基础知识
1 接 收 设 备 发 送 设 备 接 收 设 备 …
(a)
(b)
1.1.3 通信方式
3. 按通信网络形式分
(a) 两点间直通方式 (b) 分支方式 (c) 交换方式
终端A (a) 终端B 终端 A 终端 B 终端 C 终端 A 终端 B (b) 图1-3 终端 C … 终端 N (c) 终端 N 交换设备
1.3 通信技术发展概况
年到20世纪80 （2）近代通信阶段。从1948年到20世纪80年代光纤通信 ）近代通信阶段。 1948年到20世纪80年代光纤通信 系统等投入使用共30多年，主要是通信统计理论、 30多年 系统等投入使用共30多年，主要是通信统计理论、数字 传输理论及技术、 彩色电视、 卫星通信等方面的发展, 传输理论及技术 、 彩色电视 、 卫星通信等方面的发展 , 此阶段模拟通信用于普通产品，数字通信用于高端产品。 此阶段模拟通信用于普通产品，数字通信用于高端产品。 世纪80年代商用通信卫星、 （3）现代通信阶段。20世纪80年代商用通信卫星、程控 ）现代通信阶段。20世纪80年代商用通信卫星 数字交换机、光纤通信系统等陆续投入使用至今共20 20多 数字交换机、光纤通信系统等陆续投入使用至今共20多 主要是卫星通信、 光纤通信、 移动通信、 年 , 主要是卫星通信 、 光纤通信 、 移动通信 、 多媒体通 信等方面的发展，数字通信进入寻常百姓家庭。 信等方面的发展，数字通信进入寻常百姓家庭。 3. 通信技术发展史上的重大事件 通信技术发展史上的重大事件 现把从1838年到20世纪80 1838年到20世纪80年代通信发展上的重大事 现把从1838年到20世纪80年代通信发展上的重大事 件列于表1 从中可清楚地看到通信的发展过程。 件列于表1-2，从中可清楚地看到通信的发展过程。 1Biblioteka 3.2 通信技术的现状和发展趋势
数字通信基础与应用
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第2章 格式化与基带调制
二. 格式化模拟信息
混叠失真的一个例子：信号的波形/频率发生变化。
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数字通信基础与应用
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二. 格式化模拟信息
第2章 格式化与基带调制
消除混叠的方法：
（1）提高采用率，无失真，但采样的数据量增大。
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数字通信－基础与应用
(2－1)
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数字通信基础与应用
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第2章 格式化和基带调制
一. 消息、字符和码元 消息一般由字符序列组成； 字符通常被转化成二进制比特流； 比特流在传输前组成M＝2K进制的码元； 码元被变化成特定的信号波形进行传输。
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数字通信基础与应用
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第2章 格式化与基带调制
带通抽样定理的证明(续) 如取满足（1）式的最小值，有
fS = 2fH/N = 2(B + MB/N)，则 (N-1)fS = 2fH – fS 因为 fS >= 2B，所以 (N-1)fS < = 2fH - 2B 从而有 (N-1)fS＋B < 2fH – B，即满足（2）式。
2
消息 、 字符 、 码元 和 波形
示例
第2章 格式化与基带调制
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数字通信基础与应用
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第2章 格式化与基带调制
二. 格式化模拟信息
1.低通采样定理 若采用间隔TS小于等于1/(2fM)，则频谱不超过fM赫兹的带
限信号可由其等间隔的采样值惟一确定。 采用频率fS＝2fM称为奈奎斯特频率。
数据通信基础
数据通信基础一．基础概念1．信号（signal）信息（information）是事物现象及其属性标识的集合，它是对不确定性的消除。
数据（data）是携带信息的载体。
信号（signal）是数据的物理表现，如电气或电磁。
根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可以分为两大类：（1）模拟信号：连续信号，代表消息的参数的取值是连续的。
（2）数字信号：离散信号，代表消息的参数的取值是离散的。
2．频率（frequency）物理学中的频率是单位时间内完成振动的次数，是描述振动物体往复运动频繁程度的量。
信号通信中的频率往往是描述周期性循环信号在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量。
频率常用符号f或v表示，单位为赫兹（秒-1）。
常用单位换算：1kHz=1000Hz，1MHz=1000kHz，1GHz=1000MHz。
人耳听觉的频率范围约为20~20000Hz，超声波不为人耳所觉察；人的视觉停留大概是1/24秒，故影视帧率一般为24~30fps；中国电源是50Hz的正弦交流电，即一秒钟内做了50次周期性变化；GSM（全球移动通信系统）系统包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM1900：1900MHz等几个频段；WiFi（802.11b/g）和蓝牙（bluetooth）的工作频段为2.4GHz。
3．信号带宽（Signal Bandwidth）信号带宽即信号频谱的宽度，它是指信号中包含的频率范围，取值为信号的最高频率与最低频率之差。
例如对绞铜线为传统的模拟电话提供300～3400Hz的频带，即电话信号带宽为3400-300=3100Hz。
4．数据通信系统（Data Communication System）数据通信系统实现信息的传递，一个完整的数据通信系统可划分为三大组成部分：（1）信源（源系统：发送端、发送方）（2）信道（传输系统：传输网络）（3）信宿（目的系统：接收端、接收方）5．信道带宽（Channel Bandwidth）信道是指通信系统中传输信号的通道，信道包括通信线路和传输设备。
数字通信基础管理制度
数字通信基础管理制度一、总则为提高数字通信基础设施的管理水平，加强对数字通信基础设施管理的规范化和制度化建设，制定本管理制度。
二、管理范围本管理制度适用于公司内所有数字通信基础设施的管理工作。
三、管理目标1. 加强数字通信基础设施管理，提高设施的运行稳定性和安全性；2. 规范数字通信基础设施管理行为，提高管理效率；3. 提高数字通信基础设施管理水平，保障公司业务的正常运行。
四、管理职责1. 公司领导层公司领导层应当高度重视数字通信基础设施管理工作，制定相关管理政策和方针，并对管理工作进行监督和指导。
2. 运维人员运维人员应当认真履行数字通信基础设施的管理职责，保障设施的正常运行和安全稳定。
3. 安全管理人员安全管理人员应当负责数字通信基础设施的安全管理工作，及时发现和解决安全隐患。
4. 监督检查部门监督检查部门应当对数字通信基础设施的管理工作进行监督检查，及时发现问题并提出改进意见。
五、管理制度1. 设备管理（1）对数字通信基础设施的设备进行分类管理，确保设备的良好状态；（2）建立设备台账，定期对设备进行检查和维护。
2. 系统管理（1）建立完善的系统管理规程，确保系统的正常运行；（2）及时对系统进行升级和维护，保障系统的安全性。
3. 数据管理（1）建立有效的数据备份和恢复机制，确保数据的安全性；（2）对敏感数据进行加密处理，提高数据的保密性。
4. 安全管理（1）建立健全的安全管理制度，确保数字通信基础设施的安全性；（2）加强安全培训，提高员工的安全意识。
5. 紧急应急处理（1）建立紧急应急预案，确保在紧急情况下能够及时、有效地处置；（2）进行定期的紧急应急演练，提高员工的处理能力。
六、管理流程1. 设备管理流程（1）设备采购：由设备管理部门提出设备采购计划，经领导批准后进行采购；（2）设备安装：安装人员按照安装要求对设备进行安装；（3）设备检查：定期对设备进行检查，及时发现问题并处理。
2. 系统管理流程（1）系统升级：系统管理员定期对系统进行升级和维护；（2）系统监控：定期对系统进行监控，及时发现问题并处理。
第二章数据通信技术基础
（2）并行数据传输
并行传输指可以同时传输
一组比特，每个比特使用单独
一条线路（导线）。这些线路
通常被捆扎在一条电缆里。并
行传输非常普遍，特别是应用
于两个短距离和设备之间。
11
2.3 数据通信方式-பைடு நூலகம்步与同步
2
2.1 数据通信的基本概念
4、信道
在数据通信系统中，信道是传输信号的通道。 逻辑上，信道一般都是用来表示向某一个方向 传送信息的“介质”。一般来说，一条通信线路至 少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于 接收的信道。 信道可分为适合传送模拟信号的模拟信道和适 合传送数字信号的数字信道。
3
2.1 数据通信的基本概念
半双工通信由要频繁调换信道方向，故效率低，但可节省 传输线路。
19
2.3 数据通信方式-传输方向
3．全双工通信（双向同时通信 ） 全双工通信是指能同时做双向通信。如图所示。这种方
式适用于普通电话、手机以及计算机——计算机间高速数据 通信。
全双工与半双工比较,全双工通信效率高，控制简单，但 是结构较复杂，成本较高。
例如，一般不发字符时线路保持“1”状态，当发送一个 字符代码时，字符前面要加一个起始信号，极性为“0”，即 空号极性，预告字符的信息代码即将开始。在数据位和校验 位结束后面要加一个终止符号，极性为“1”，即传号极性， 表示该字符已结束。
异步方式实现起来简单容易，每个字符都为该字符的位同步
提供了时间基准，对线路和收发器要求较低。缺点是通信开销较
(2)如果不是二进制码元，必须折合成二进制来计算。 传输延迟 数据从信源（源计算机）到信宿（目的计算机）所花 费的时间。
数据通信的基础知识
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●通信系统模型
通信的三个要素：信源、信宿和信道 任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：
信源 编码 调制 信道 解调 解码 信宿
噪声
编码器：数据适合传输的信号——便于识别、纠错 调制器：信号适合传输的形式——按频率、幅度、相位 解码器：传输信号原始数据 解调器：接收波形数字信号序列
第二章 数据通信的基础知识
本章重点 基本概念 信道 传输媒体 编码
多路复用 ●数据交换技术 ●差错控制
●
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2.1 基本概念
●一些术语
数据(Data)：传递（携带）信息的实体（描述物体的数字 、字母或符号），信息(Information)则是数据的内容或解 释。 --模拟(Analog)数据是指在某个区间内连续变化的值。
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比特率(Bit Rate)：数据传输速率 (bps，b/s)是 单位时间内所传送的二进制位的个数，单位为bps 或b/s 。
码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元
码字: 码元的有意义的序列称为码字。
码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
信号
t
同步脉冲
如用modem通过拨号线路传输数字信号。
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2.3传输模式(通信方式)
按照通信中字节使用的信道数，数据通信方式可 分为串行通信和并行通信。 1．并行传输方式 采用并行传输方式，可以一次传输多位数据。相应 地，从发送端到接收端的信道需要若干根传输线。 例如，计算机的并行口常用于连接打印机，每次并 行输出8位数据，如图所示。 2．串行传输方式 串行传输是一位一位地传送的，从发送端到接收端 只要一根传输线即可如图所示。 2013/7/22 page 26
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i
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f
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g 1100111
h 1101000
返回
*E1/T1制式主要技术参数
G.711建议对PCM基群规定的主要技术参数如下表
参数
30/32路制式-E1 24路制式-T1
话音频率（kHz） 抽样率（kHz） 编码位数 量化层次 压缩律 单路编码率（kbit/s） 帧长（μs） 时隙（帧） 话路（帧） 复用码流速（kbit/s）
n每125us为一个时间片，每时间片分为32个通道
。
（此时采样周期T=1/f=1/8000=125x106s=125us）
n通道0用于同步，通道16用于信令，其他30个通道用于传 输30个PCM话音数据。
nE1速率 = (32x8bit)/125us = 2.048 Mb/s
返回
同步时分复用-TDM
0
0110000
1
0110001
2
0110010
3
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4
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5
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7
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p
!
0100001
“ 0100010
# 0100011
$ 0100100
% 0100101
& 0100110
‘
0100111
返回
1、数字通信技术
信源
信源编码 信道编码 差错控制
调制器
信道
噪声源
解调器
信道解码 信源解码
收信者
数字通信系统
数字通信——在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输 模拟通信——在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输
返回
数字通信的优点
n抗噪声（干扰）能力强 n可以控制差错，提高了传输质量 n便于用计算机进行处理 n易于加密、保密性强 n可以传输语音、数据、影像，通用、灵活
每路PCM信号的速率 = 64kbit/s
返回
*采样定理
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： u采样：按一定间隔对语音信号进行采样 u量化：对每个样本舍入到量化级别上 u编码：对每个舍入后的样本进行编码 编码后的信号称为PCM信号(脉冲编码调制, Pulse Coded Modulation)
(
0101000
)
0101001
*
0101010
+ 0101011
,
0101100
.
0101101
-
0101110
/
0101111返回 Nhomakorabea(b) PCM—话音信号数字化
语音信号
PAM脉冲
3.2
3.9 2.8
3.4
4.2
1.2
PCM 脉冲
3
4
3
3
4
（有量化误差）
1
011 100 011 011 001 100
数字通信基础
2020年7月15日星期三
二、数字通信基础
1、数字通信技术 2、通信系统的性能指标
返回
本节内容与要求
通信技术基础——主要介绍数据通信的概念、调制解 调技术、传输编码、传输方式、差错控制、传输控制 协议、多路复用、数据交换、虚电路概念等。 要求——本节内容是计算机网络通信的基础，能够理 解网络通讯的基本原理。
PCM 输出 011 100 011 011 001 100
返回
PCM信号速率64kbit/s
采样时钟
fs=8kHz
PCM 信号
模拟话音
f<4kHz
采样电路
量化和编码
数字化 声音
u话音信道带宽<4kHz (防混叠低通滤波器限带) u采样时钟频率f：8kHz (> 2倍话音最大频率)
（此时采样周期T=1/f=1/8000=125x10-6s=125us） u量化级数：256级 (每个抽样值用8位二进制码表示) u数据率：（8x103次/s）*8bit = 64x103bit/s
如果模拟信号的最高频率为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。
返回
E1-帧格式（PCM信号的传输 ）
时间片125 ms = 32 时隙 = 2.048 Mbps
012
16
31
帧同步
用户话路 信令
用户话路
30 路话音数据(PCM数据) + 2 路控制
E1——线路也可以用于计算机通信
计算机通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信， 如通过电话线拨号上网。
返回
（1）信源编码
信源编码——将信息或信号接一定的规则进行数字化 的过程。
l对于本身具有离散的特点的信息，如文字、符号等可 以用一组一定长度的二进制代码来表示，称其为信息 码。
l对于连续信号如话音、图像等，其数字编码与解码过 程，实际上就是模数转换（A/D）和数模转换（D/A ）
返回
(a) ASCII码—文字、符号数字化
A 1000001
B 1000010
C 1000011
D 1000100
E 1000101
F 1000110
G 1000111
H 1001000
I
1001001
J
1001010
K 1001011
L
1001100
M 1001101
N 1001110
O 1001111
D1 D2 D3 D1 D2
复用后的数据流
时隙
返回
PCM信号的帧传输
帧(Frame)——数据链路中的传输单位，包含数据和控制信 息的数据块。
返回
*PCM信号传输—E1/T1制式
nT1-标准 (北美、日本)——24时隙的帧结构 nE1-标准 (欧洲、中国、南美)——30／32时隙的帧结构
nE1(一次群)标准 n对E1进一步复用，还可构成E2、E3、E4和E5。 nE5可承载7680个话路，数据率约为565Mbit/s
原理——把时间分割成小的时间片（帧），每个时间片分为 若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。
由于每路数据总是使用每个时间片的固定时隙，所以这种时 分复用也称为同步时分复用（Synchronous—TDM)
A1
D1
时间片1
时间片2
A2
D2
A3
D3
原始信号 数字化信号
MUX
复用 器
1 2 3 1 2 时隙号