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计算机网络
Computer Networks
数据通信基础(二)
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内容提要
调制解调器
物理层接口
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调制解调器
调制解调器结合了数据通信和计算机技
术,用于数据通信的一个重要设备,在
网络连接和远程访问方面也起着重要作

调制解调器主要用于在模拟线路上传输
数字信息
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调制解调器
Modem计算机 Modem 计算机
PSTN
数字信号 模拟信号 数字信号
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调制解调器的构成
CPU 存

器 接口
调制解调器
接口
到计算机
连接电话线
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调制解调器的作用
信号转换
同步
提高数据在传输中抗干扰能力
实现信道的多路复用(调制)
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调制解调器的功能
差错控制功能
V.42协议( CCITT)
MNP1— 4协议( Microcom)
数据压缩功能
V.42bis,最大压缩率 4:1
MNP5,MNP7,MNP9,其中 MNP5使用最
广,其压缩率为 2:1
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调制解调器的分类
按调制方式
频移键控( FSK)
相移键控( PSK)
相位幅度调制( APSK)
智能调制解调器
按传输速率
高速
中速
低速
按与计算机连接的方式
内置
外置
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调制解调器的选择
了解常用的国际标准和工业标准
调制解调器的速率及接口标准
调制解调器的工作方式
调制解调器的附属功能
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56k调制解调器技术
V.32bis 14.4k
V.34 28.8k
V.34bis 33.6k
V.90 56k
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56k调制解调器技术
D/A
A/D D/A
A/D
电话网络
V.34 modem V.34 modem
下行数据流
上行数据流
噪声
噪声
模拟模拟
数字
数字
最大的噪声来源于模数转换的量化噪声,信道容量极限值约 35kbps
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56k调制解调器技术
DAC
ADC
电话网络
V.90 modem
下行数据流
上行数据流
噪声
工作在非对称方式,上行速率遵循 v.34的 33.6kbps标准,下行速率可达到 56kbps
模拟
数字
数字
ISP
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内容提要
调制解调器
物理层接口
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物理层接口
通信方式
单工、半双工、全双工
传输方式
串行、并行、同步、异步
标准接口
RS-232-C,RS-449,USB
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按数据代码传输的顺序分为,串行传输和
并行传输
按数据传输的同步方式分为同步传输和
异步传输
按数据传输的流向和时间关系分为,单工、
半双工和双工传输
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串行通信:数据流以串行方式在一条信道上
传输,该方法实现简单,采用较多,缺点是,为解
决收、发方码组或字符同步,需要外加同步
措施
并行通信:将数据以成组方式在两条以上的
并行信道上同时传输,并行传输不需要另外的
措施就可实现收发双方的字符同步,缺点是,需
要传输信道多、设备复杂、成本高,故较少
采用。
值得注意的是:串行和并行的概念是指组成
一个字符的各码元是依顺序逐位传输还是并
行地传输。至于数据字符还是逐个依次发送。
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W o r k s t a t i o n I B M C o m p a t i b l e
Workstation IBM Compatible
串行通信
并行通信
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异步传输
信息是以字符为单位传送的;
每个字符由发送方异步产生,有随机性;
字符一般采用 5,6,7或 8位二进制编码;
需要辅助位,每个字符可能需要用 10位或 11
位才能传送,例如:
起始位,1位;
字符编码,7位;
奇偶校验位,1位;
终止位,1 ~ 2位。
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异步传输
0 1 0 1 0 11 00 1
起始位 字符编码 奇偶校验 终止位优点:
字符同步实现简单,收发双方的时钟信号不需要精确的
同步。
缺点:
–传输效率低;
–主要用于字符终端与计算机之间的通信。
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同步传输
1)面向字符的同步
信息是以帧为单位传送的;
传输开始时,以同步字符 SYN(0010110)使收发双方同步;
特点:
可以不间断地传输信息,传输效率较高;
字符间减少了辅助信息;
传输的信息中不能有同步字符出现,透明性较差。
SYN 数 据 帧 SYN
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同步传输
2)面向位的同步
信息以二进制位流为单位传送;
传输过程中收发双方以位为单位同步;
传输的开始和结束由特定的八位二进制位
(01111110)标志同步。
特点:
传输效率高;
透明性好。
标志 二进制位流 标志
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物理层接口( DTE-DCE)
DTE DTE
DCE DCE
网络
数据终端
设备
数据终端
设备
数据电路
端设备
数据电路
端设备
DTE,数据终端设备 — 指用户端产生要传送或接收位流的设备。
如 PC
DCE,数据电路端设备 — 在数据传输的两端负责通信的设备。
如调制解调器
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EIA RS-232-C
EIA RS-232-C
1960年美国电子工业协会 EIA提出 RS-232,1963年提出
RS-232-A,1965年提出 RS-232-B,1969年提出 RS-232-C。
用于 DTE/DCE之间的接口。
机械特性
25芯连接器,DTE为插头,DCE为插座。
电气特性
采用非平衡型电气特性,采用负逻辑,低于 -3V为,1”,
高于 +3V为, 0”,最大 20Kbps,最长 15m。 不能直接与
TTL电路连接,需使用 MC1488,MC1489进行电平转换。
非平衡传输( unbalanced transmission),所有电路共
享一个公用的地线。
平衡传输( balanced transmission),每个主要电路需
要两根线,没有公用的地线。
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EIA RS-232-C
功能特性
定义了 21条线,许多子集,基本与 CCITT V.24兼容。
规程特性
对不同的功能子集,有不同的规程。
RS-232-C 有 14种不同的接口类型,适合于:单工,半双
工,全双工,同步,异步
RS-232-C的不足与改进
不足:
传输性能低,距离短,速率低。
改进:
重新设计,X.21;
以 RS-232-C为基础改进,1977年提出 RS-449。
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EIA RS-232-C
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EIA RS-232-C
RS-232 连接器
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EIA RS-449
EIA RS-449 是为替代 RS-232-C而提出的物理层标准接口。实
际上是一体化的三个标准 RS-449/422-A/423-A
主要改进:
改善了性能,加长了接口电缆距离,加大了数据传输率;
增加了新的接口功能,例如,回送检查;
解决了机械接口问题。
机械特性
37芯或 9芯连接器。
电气特性
与 RS-232-C相连,采用非平衡型电气特性 RS-423-A,
20Kbps以下
其他情况,采用平衡型电气特性 RS-422-A, 20Kbps ~
2Mbps
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EIA RS-449
功能特性
定义了 30条功能线。
规程特性
基本上以 RS-232-C为基础。
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USB( 通用串行总路线)
USB1.0主要用于低速外设上,它提供低
速 1.5Mbps和全速 12Mbps两种
USB2.0兼容所有 USB1.0的外部设备,
数据速率达到 480Mbps,更多的设备可
以经由 USB连接到计算机,如数字视频
设备、快速存储设备、高速刻录机等。
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USB( 通用串行总路线)
USB的特点:
速度快
? USB2.0数据传输速率高达 480Mbps
连接简单快捷
? 可以进行热插拔,无须关机或打开机箱
无须外接电源
? USB提供内置电源,能向低压设备提供 5V的电源,系
统不用另配交流电源供外设使用
扩充能力强
? USB支持多设备连接,减少了 PC机 I/O口数量,使用设
备插架技术最多可扩充 127个外设
良好的兼容性
? USB接口具有良好的向下兼容性
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USB( 通用串行总路线)
电气特性
USB总线的的物理介质由一根 4线的电缆组
成,其中两条用于提供设备工作所需的电源,
另外两条用于传输数据,信号线的特性阻抗
为 90?
信号利用差模方式送入信号线
USB线缆最长可达几米
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USB( 通用串行总路线)
机械特性
每个连接器有四个引脚,具有屏蔽的外壳、规定的坚固性和
易于插拔的特性
连接器分为 A系列和 B系列两种