模块三：主题3数据编码技术 - 中职计算机类《计算机网络基础（微课版)》（人邮教育出版社）配套课件

构筑网络高速公路-数据通信基础 主讲人：XXX 计算机网络基础 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 1 1 2 3 分析了数据通信的基本概念、数据编码技术、数据传输技术和多路复用技术等内容 对物理层的主要功能、常用标准和常见设备等进行阐述，弄清数据传输的原理和实现方法 6个主题 数据通信方式、常见传输介质、数据编码技术、信道复用技术、物理层接口标准、 宽带接入技术 2 学习提示 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 2 学习目标 知识目标 本节目标 1. 了解基带编码和频带编码的概念。 掌握不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯、 特编码的特点。 3. 掌握幅移键控、频移键控、相移键控的特点。 通过学习数据传输过程中采用不同的调制方式，理解方法论的内涵，引导学生从不同的角度对待和解决问题 素质目标 技能目标 能够分析实际通信系统的速率指标 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 3 课前评估 波形变换的操作。如图所示，调制是将数字信号转换成能在电话网络上传输的模拟信号的过程，解调执行相反的过程；编码是将数字信号变换成另一种类型的数字信号，解码执行相反过程。请思考计算机网络应用中，宽带接入ADSL技术中使用了波形变换的__________操作，当前局域网中使用了波形变换的__________操作。为了便于讨论，将调制或编码前的数字信号称为基带信号，经过调制后的信号称为频带信号，经过编码操作后的信号仍然称为基带信号。基于这些认识后，可以将调制和编码分别理解为频带调制和基带编码。 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 4 主题三：数据编码技术 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 5 学习目标 了解基带编码和频带编码的概念； 掌握不归零编码、曼切斯特编码、差分曼切斯特编码的特点； 掌握幅移键控、频移键控、相移键控的特点。 6 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 6 物理层的功能 7 物理层的PDU为Bits Bits为一系列二进制数据，不能直接在介质上传输，需将其调制或编码，变成适合介质传输的信号。数字信号的度量单位码元，与其信号波形中电平的个数相关 比特的同步 收发双方比特一致的情况，称为比特同步 线路的连接 点到点和点到多点 传输方式 单向、双向等 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 7 信 号 8 信号是传输介质上的电磁波，是具体的物理状态 信号可分为模拟信号（时间的连续函数）和数字信号（时间的离散函数） 两类信号有明显的差别，两者之间不存在不可逾越的鸿沟，在一定条件下可以相互转化 主机A 调制解调器A 调制解调器B PSTN 主机B 完成数字信号与模拟信号的转换 完成模拟信号与数字信号的转换 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 8 数 据 9 主机A 主机B 数据 信息类型 视频 音频 文本 图像 ……01010101101100101 ……01010111101000101 ……01100110101000101 ……11010101101100100 数据（Data）是用于表示客观事物的未经加工的原始素材，是信号所表示的内容 可以在物理介质上存储和传输 相同的信号表示的数据可能不一样 数据分为模拟数据和数字数据 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 9 信 息 10 信息是数据的内容和解释，凡经过加工处理或换算得到的数据，即可称为信息 表示信息的形式可以是 计算机网络 234.78 数值、 文字、 图形、 声音、 图像 以及动画 等，这些表示媒体归根到底都是数据的一种形式。 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 10 信息、数据、信号之间的关系 11 信号是传输的载体 数据是通过信号进行传输的 数据中包含信息 信息是通过解释数据而产生的 M字符集 网页 经M字符集编码后 M字符集 网页 网站 浏览器 数据 信息 信号 数据 经M字符集解码后 信息 电信号 光信号 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 11 调制与解调 12 实现数字信号和模拟信号相互转换的过程 调制：把数字信号变换成模拟信号的过程 解调：把模拟信号变换成数字信号的过程 演示计算机与计算机之间通过电话网络传输数据 数字信号 模拟信号 PSTN Modem（猫） 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 12 基带信号与基带传输 13 把计算机发送的数字信号“0”或“1”用两种不同的电压表示后，直接送到通信线路上传输的信号，称为基带信号。 在信道上直接传送数据的基带信号称为基带传输 译码器（网卡） 发送端 接收端 编码器（网卡） 计算机终端系统 计算机终端系统 010101010 010101010 基带信号 在总线拓扑结构的局域网中通常使用基带传输技术 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 13 频带传输 14 基带信号经过调制后形成的频分复用模拟信号 频带传输是指将数字信号调制为模拟信号后再发送和传输，到达接收端时再把模拟信号解调成原来的数字信号 发送端 接收端 编码器（网卡） 计算机终端系统 0101010 基带信号 频带信号 基带信号 调制解调器A 调制解调器B 解决了利用电话系统传输数字信号的问题，还可以实现多路复用，提高传输信道利用率 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 14 信 道 15 信道：由通信线路及通信设备组成，是信号在通信系统中传输的通道 主机A Internet 主机B 物理信道 （高速公路） 逻辑信道 （各种车道） 在一条物理信道上，可以建立多条逻辑信道，而每一条逻辑信道，只允许一路信号通过 信道分类：可分为模拟信道和数字信道 信道容量：信道所能传输的最大信息量（极限能力）。信道的实际传输速率要远远低于信道容量 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 15 编 码 16 原始比特流不能直接在信道上传输的原因（编码的原因） 原始信号包含有直流、低频和高频成分，若直接传输，会占用很大的带宽 直流成分也会被过滤掉，造成信号失真 传输介质固有的衰减和外界干扰的影响 解决采用什么样的电平来表示“0”或“1”的问题 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 16 基带编码 17 优点：数据传输速率高 缺点：传输距离短，抗噪声能力弱，信道无法多路复用 分类： 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 17 不归零码（NRZ） 18 是指编码在发送“0”或“1”时，在一码元的时间内不会返回初始状态(零) 方法：用幅度变化来表示数据，用高电平表示“1”，用低电平表示“0”，电压范围取决于所采用的特定物理层标准 优点：实现简单 缺点：抗噪声能力弱（含有直流分量），需要额外同步时钟，收发双方不能完全同步。 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 判决门限 1.0 0.5 0 取样时间 t 不归零码 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 18 曼彻斯特编码 19 用跳变方式来表示数据。 方法：将每比特的信号周期T分为前T/2和后T/2，用前T/2传比特的反(原)码，用后T/2传送该比特的原(反)码。在信号波形的中间位置进行跳变。 优点：具备自同步能力；抗干扰能力强 缺点：数据传输速率 只有调制速率 的1/2 ，时钟频率的提高很困难，增加了频带宽度 规律：在码元中间位置向下跳变表示“0”，向上跳变表示“1”。上跳变和下跳变没有交替 中间跳变，低跳至高表示1 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 19 差分曼彻斯特编码 20 方法：在信号波形的开始位置进行跳变，一个比特开始处存在跳变则表示“0”，无跳变则表示“1” 。 优点：具备自同步能力；抗干扰能力更强，跳变更容易检测 缺点：需要较复杂的编码技术 规律：在码元开始位置有跳变表示“0”，无跳变表示“1”。在码元中间位置上调变和下调变交替 中间跳变只作同步用 起始位置无跳变表示1 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 20 课堂练习 21 画出数据10001101的不归零码（NRZ）、曼彻斯特编码（Manchester）、差分曼彻斯特编码（Difference Manchester）。 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 21 频带调制 22 传统电话线路是为传输语音信号而设计的，不适合于直接传输基带信号 要在模拟信道上传输数字数据，要将模拟信号作为载波运载要传送的数字数据 传输距离远，信道利用率高 发送端 调制解调器A 调制解调器B PSTN 公共交换电话网络 接收端 调制：将数字信号转换成模拟信号 解调：将模拟信号转换成数字信号 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 22 ASK幅移键控 23 S（t）= Αm ·sin(ωt +φ) 表示数字1 0·sin(ωt +φ) 表示数字0 0 0 0 1 1 数字信号 幅移键控 用幅度0表示数字信号0 用幅度Αm表示数字信号1 幅移键控使用载波频率的两个不同振幅来表示两个二进制值。幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。 用载波幅度Αm表示数字1，用载波幅度0表示数字0，频率和相位都是常量。其数字表达式为： 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 23 FSK频移键控 24 S（t）= Αm ·sin(ωt +φ) 表示数字1 0·sin(ωt +φ) 表示数字0 频移键控法是使用载波频率附近的两个不同频率来表示两个二进制值，即通过改变载波信号的角频率来表示数字信号1、0的方法。 对于频移键控来说，幅度和相位是常量，频率是变量。用角频率ω1表示数字1，用角频率ω2表示数字0。其数字表达式为： 0 0 0 1 1 数字信号 频移键控 用频率ω2表示数字信号0 用频率ω1表示数字信号1 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 24 PSK相移键控 25 0 0 0 1 1 数字信号 绝对调相 φ1=0 相位 φ2=π φ1=0 φ1=0 φ2=π 相对调相 遇1时相位偏移π 遇0时不变 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 25 课堂练习 26 画出数据10001101的幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 26 科学精神 27 高锟，华裔物理学家，华文媒体誉之为“光纤之父”、普世誉之为“光纤通讯之父”，曾任香港中文大学校长。2009年，高锟与威拉德·博伊尔、乔治·埃尔伍德·史密斯共享诺贝尔物理学奖。为我国光导纤维人才培养、科学研究和实际应用做出了重要的贡献。 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 27 科学精神 28 科学精神是伴随着近代自然科学的诞生，在继承人类早期历史发展的思想遗产基础上，逐渐发展起来的科学理念和科学传统的积淀，是科学文化深层结构中蕴涵的价值和规范的综合，体现着科学的哲学和文化意蕴。 当我们遇到问题时要以实事求是的态度、科学的精神分析问题、解决问题 弘扬科学精神，坚定信念，至诚报国 感谢您下载平台上提供的PPT作品，为了您和以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法律责任！将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！ ibaotu.com 28 信息 描述信息的数据 天气很热！ 气温35℃ 一种表示数据的信号 0 0 1 0 0 0 1 1 35 $$