數(shù)字圖像通信系統(tǒng)2第8章數(shù)字圖像通信系統(tǒng)8.1概述8.2數(shù)字圖像通信原理8.3數(shù)字傳真通信8.4活動(dòng)數(shù)字圖像通信系統(tǒng)38.1概述圖像通信是一種視覺通信，已成為當(dāng)代通信領(lǐng)域主要手段之一。圖像通信傳送和接收的圖像信息可以是靜止的或活動(dòng)的圖像信息可以采用模擬或數(shù)字的形式進(jìn)行傳送，傳送和接收數(shù)字圖像信號(hào)的通信系統(tǒng)就是數(shù)字圖像通信系統(tǒng)48.1.1圖像通信的特點(diǎn)直觀性強(qiáng)

--圖像表示形象直觀，易于理解。數(shù)據(jù)量大

--數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量比語音要大一個(gè)數(shù)量級(jí)，比文本數(shù)據(jù)大兩個(gè)數(shù)量級(jí)。信息確切性好

--與聽覺獲取相比，視覺獲取的信息內(nèi)容更容易確認(rèn)，不易發(fā)生歧義。58.1.2圖像通信的分類按業(yè)務(wù)性質(zhì)分傳真、可視電話、會(huì)議電視、圖文電視、有線電視、高清晰度電視和智能用戶電報(bào)等。按圖像信息內(nèi)容的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分靜止圖像通信活動(dòng)圖像通信按采用的傳輸技術(shù)分模擬圖像通信數(shù)字圖像通信68.1.3數(shù)字圖像通信系統(tǒng)的組成(1/5)圖8-1圖像通信系統(tǒng)基本組成7數(shù)字圖像通信系統(tǒng)的組成（2/5）輸入設(shè)備輸入設(shè)備產(chǎn)生靜止或活動(dòng)的圖像信號(hào)，例如電視攝像機(jī)、錄像機(jī)、掃描儀、傳真掃描頭和電子黑板等都可作為產(chǎn)生圖像的輸入設(shè)備。8數(shù)字圖像通信系統(tǒng)的組成（3/5）編碼器信源編碼器模擬的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)壓縮圖像信號(hào)。信道編碼器將信源編碼器輸出的比特流轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合信道傳輸?shù)男问桨ú铄e(cuò)控制編碼和調(diào)制，以及數(shù)據(jù)打包和傳輸層控制等。9數(shù)字圖像通信系統(tǒng)的組成（4/5）信道提供讓信號(hào)通過的通道，同時(shí)也會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生限制和損害狹義信道為傳輸媒質(zhì)廣義信道還包括相關(guān)的轉(zhuǎn)換器和設(shè)備，因此，電話網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)和因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)是廣義信道。10數(shù)字圖像通信系統(tǒng)的組成（5/5）解碼器

解調(diào)器、解碼器分別是上述編碼器和調(diào)制器的逆過程顯示終端用來顯示被復(fù)原的圖像的設(shè)備，可以是電視熒光屏、液晶顯示屏、打印機(jī)、圖像拷貝機(jī)等118.2數(shù)字圖像通信原理模數(shù)變換圖像壓縮編碼數(shù)字傳輸、寬帶接入與交換等關(guān)鍵技術(shù)128.2.1圖像信號(hào)數(shù)字化(1/4)原始圖像的數(shù)字化包括以下三個(gè)過程空間位置的數(shù)字化幅度值的數(shù)字化編碼13圖像信號(hào)數(shù)字化(2/4)空間位置的數(shù)字化本質(zhì)上就是對(duì)連續(xù)分布的空間位置進(jìn)行抽樣，選取有限個(gè)位置來表示整幅圖像。在二維空間中，包括垂直和水平兩個(gè)位置或方向的數(shù)字化。在垂直位置上進(jìn)行掃描，即用若干等距離的水平掃描行來表示圖像；在水平方向上進(jìn)行抽樣，即按照一定的間隔選取信號(hào)

14圖8-2圖像信息的像素點(diǎn)圖像信號(hào)數(shù)字化(3/4)15圖像信號(hào)數(shù)字化(4/4)幅度的數(shù)字化量化：用有限的幅度值來表示連續(xù)變化的幅度值

“量化”的含義與2.2.1節(jié)所述內(nèi)容相同，這里不再重述。編碼編碼原理與方法與2.2.1節(jié)相同編碼使用的碼字位數(shù)與量化級(jí)數(shù)有關(guān)，量化級(jí)數(shù)多固然可以減小量化誤差，但是編碼時(shí)使用的碼字位數(shù)也多，占用的傳輸帶寬也越大

168.2.2數(shù)字信號(hào)的壓縮與編碼(1/2)為什么要進(jìn)行壓縮壓縮的必要性

數(shù)字圖像包含巨大的信息量，為了有效地存儲(chǔ)和在有限的信道中傳輸圖像信息，有必要對(duì)圖像信息進(jìn)行壓縮壓縮的可能性圖像信息包含有用的信息和無用的多余信息，消除多余信息可以節(jié)約碼字，達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的目的。圖像通信允許圖像編碼存在一定失真

17數(shù)字信號(hào)的壓縮與編碼(2/2)圖像壓縮的原理和方法壓縮編碼：在保證一定的圖像質(zhì)量和滿足要求的前提下，減少原始圖像數(shù)據(jù)量的處理過程兩種基本思路利用圖像固有的統(tǒng)計(jì)特性，從原始圖像中提取有效的信息，盡量去除冗余信息，例如減少相鄰像素之間、相鄰幀之間的冗余信息利用人的視覺特性，力圖發(fā)現(xiàn)人眼是根據(jù)哪些關(guān)鍵特征來識(shí)別圖像，然后根據(jù)這些特征來構(gòu)造圖像模型

18無失真編碼(1/2)壓縮編碼時(shí)不丟失有效信息，編碼后的復(fù)原圖像與編碼前的原始圖像完全相同

兩種典型方法：哈夫曼編碼和算術(shù)編碼

19無失真編碼(2/2)圖8-3哈夫曼編碼方法20限失真編碼圖8-4運(yùn)動(dòng)圖像的預(yù)測(cè)編碼壓縮編碼后可能造成失真，編碼后的復(fù)原圖像與編碼前的原始圖像有差別

預(yù)測(cè)編碼、離散余弦變換218.2.3數(shù)字圖像信號(hào)的編碼標(biāo)準(zhǔn)三大系列：H.26x、JPEG和MPEG三大組織國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組ITU-T:ITUforTelecommunicationStandardizationSector國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO:InternationalOrganizationforStandardization國際電工委員會(huì)IEC:InternationalElectro-technicalCommission22H.261標(biāo)準(zhǔn)第一個(gè)視頻壓縮編碼國際標(biāo)準(zhǔn)，由ITU-T頒布，在ISDN上開展可視電話和會(huì)議電視數(shù)據(jù)速率為每秒64千比特~192千比特(N64kbps)僅支持CIF和QCIF兩種圖像格式圖像數(shù)據(jù)被劃分為四個(gè)層次原始圖像即為圖像層、塊組層、宏塊層、子塊層預(yù)測(cè)編碼與DCT相配合的混合編碼方式23H.263標(biāo)準(zhǔn)（1/2）H.263核心仍然是DPCM/DCT混合編碼，也采用了四層的分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼與H.261標(biāo)準(zhǔn)不同之處是，H.263做了一些修改或擴(kuò)充支持CIF、QCIF和另外三種圖像格式，它們的分辨率分別為QCIF分辨率的一半、4倍和16倍。預(yù)測(cè)編碼估值精度可以達(dá)到半個(gè)像素增加了四種可選項(xiàng)以提高編碼效率采用算術(shù)編碼代替哈夫曼編碼，編碼效率更高。24H.263標(biāo)準(zhǔn)（2/2）

H.263＋進(jìn)一步提高了壓縮編碼性能支持更多的圖像格式類型，允許自定義圖像的尺寸采用更好的編碼方法通過一些技術(shù)增強(qiáng)了圖像信息在易誤碼、易丟包的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的傳輸

。

25JPEG標(biāo)準(zhǔn)主要用于連續(xù)彩色靜止圖像的數(shù)據(jù)壓縮以DCT技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠提供較好的圖像質(zhì)量和較高的壓縮率由ISO和ITU-T于1991年聯(lián)合公布26JPEG2000支持各種類型圖像壓縮，包括二值圖像、多分量圖像、遙感圖像、醫(yī)學(xué)圖像和合成圖像等在表示像素位數(shù)即每像素位低于0.25時(shí)，恢復(fù)出來的圖像具有較好的細(xì)節(jié)質(zhì)量，比原標(biāo)準(zhǔn)具有更好的甚低比特率性能。對(duì)同一碼流能同時(shí)提供有損或無損壓縮。允許用戶自定義感興趣區(qū)域，并對(duì)感興趣區(qū)域的圖像提供更好的編碼質(zhì)量。在通過無線信道傳輸時(shí)碼流具有良好的抗誤碼性能，并采用數(shù)字水印技術(shù)提高圖像安全保護(hù)性能。采用了壓縮率更高的小波變換方法27MJPEG標(biāo)準(zhǔn)JPEG標(biāo)準(zhǔn)也用來對(duì)活動(dòng)圖像進(jìn)行編碼，此時(shí)JPEG把視頻序列中的每一幀當(dāng)作一幅靜止圖像來處理，即所謂MotionJPEG，簡稱為MJPEG目前JPEG被廣泛應(yīng)用在各種應(yīng)用場(chǎng)合，比如一般的圖片、醫(yī)療圖片、衛(wèi)星圖片的保存和傳輸，多媒體應(yīng)用和廣播電視后期制作等

28MPEG標(biāo)準(zhǔn)活動(dòng)圖像及其聲音的數(shù)字編碼標(biāo)準(zhǔn)包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21等多個(gè)版本比其他數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)兼容性好，能夠提供更高的壓縮比率，對(duì)數(shù)據(jù)造成的損失小29MPEG-1用于數(shù)據(jù)傳輸率不超過每秒1.5兆比特的數(shù)字存儲(chǔ)媒體上活動(dòng)圖像及其伴音的編碼編碼方法采用了改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、DCT和量化等技術(shù)支持的典型數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒1.5兆比特，此時(shí)提供的圖像質(zhì)量與家用錄像系統(tǒng)的質(zhì)量相當(dāng)最高編碼速率可達(dá)每秒4兆比特~5兆比特，隨著速率的提高，解碼后的圖像質(zhì)量有所降低應(yīng)用于VCD、MP3和數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)上的視頻傳輸，如視頻點(diǎn)播，它也可被用來在因特網(wǎng)上傳輸音頻30MPEG-2

適用于每秒1.5兆比特～60兆比特，甚至更高數(shù)據(jù)速率的編碼，編碼碼率從每秒3兆比特～100兆比特特別適用于廣播級(jí)的數(shù)字電視的編碼和傳送，被認(rèn)定為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視和高清晰度電視的編碼標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用范圍更廣，包括了MPEG-1的工作范圍區(qū)分不同類型的應(yīng)用，對(duì)不同應(yīng)用下的圖像提供不同級(jí)別的圖像質(zhì)量，即低級(jí)、主級(jí)、高級(jí)和更高級(jí)低級(jí)圖像質(zhì)量與MPEG-1相同主級(jí)圖像質(zhì)量相當(dāng)于演播室圖像質(zhì)量高級(jí)和更高級(jí)圖像質(zhì)量相當(dāng)于高清晰度電視質(zhì)量由于MPEG-2的功能包括了MPEG-3，后來MPEG-3被取消31MPEG-4(1/3)針對(duì)數(shù)字電視、交互式圖形應(yīng)用、交互式多媒體整合和壓縮技術(shù)的需求而制定不只是具體的壓縮算法，它將眾多的多媒體應(yīng)用集成在一個(gè)完整的框架內(nèi)，目的是為多媒體通信及應(yīng)用環(huán)境提供標(biāo)準(zhǔn)的算法和工具，從而建立起一種能被多媒體傳輸、存儲(chǔ)、檢索等應(yīng)用領(lǐng)域普遍采用的統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式32MPEG-4(2/3)“基于對(duì)象編碼”的概念將一幅圖像分成若干在時(shí)間和空間上相互聯(lián)系的視頻、音頻對(duì)象，分別編碼后，再經(jīng)過復(fù)用傳輸?shù)浇邮斩耍缓笤賹?duì)不同的對(duì)象分別解碼，再組合成所需要的視頻和音頻好處便于對(duì)不同的對(duì)象采用不同的編碼方法和表示方法，在壓縮效率與解碼質(zhì)量間得到較好的平衡使得數(shù)據(jù)的接收者不再是被動(dòng)的，具有操縱對(duì)象的能力，可以對(duì)不同的對(duì)象進(jìn)行獨(dú)立的刪除、添加、移動(dòng)等操作。33MPEG-4(3/3)其他特點(diǎn)提供了更高的編碼效率，在相同的比特率下，更好的視覺聽覺質(zhì)量使得在低帶寬的信道上傳送視頻、音頻成為可能。MPEG-4還支持具有不同帶寬、不同存儲(chǔ)容量的傳輸信道和接收端，這使得它適用于許多應(yīng)用場(chǎng)合主要應(yīng)用于因特網(wǎng)視音頻廣播、無線通信、靜止圖像壓縮、電視電話、計(jì)算機(jī)圖形、動(dòng)畫與仿真和電子游戲34MPEG-7

多媒體內(nèi)容描述接口是為了快速、有效地搜索用戶所需要的不同類型的多媒體信息而提出的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各種類型的多媒體信息的標(biāo)準(zhǔn)化描述，將該描述與所描述的內(nèi)容相聯(lián)系，以實(shí)現(xiàn)快速有效地搜索和索引可以獨(dú)立于其他MPEG標(biāo)準(zhǔn)使用，但MPEG-4中所定義的音頻、視頻對(duì)象的描述適用于MPEG-7不僅包含了MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有內(nèi)容的識(shí)別，還包括了更多的數(shù)據(jù)類型，可以是靜止圖像、圖形、音頻、動(dòng)態(tài)視頻以及這些元素的組合。支持非常廣泛的應(yīng)用35MPEG-21

正式名稱是“多媒體框架”，又稱“數(shù)字視聽框架”它是在電子商務(wù)蓬勃發(fā)展的背景下應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)物，是為了解決新市場(chǎng)所面臨的問題如何獲取數(shù)字視頻、音頻以及合成圖形等“數(shù)字商品”如何保護(hù)多媒體內(nèi)容的知識(shí)產(chǎn)權(quán)如何為用戶提供透明的媒體信息服務(wù)如何檢索內(nèi)容;如何保證服務(wù)質(zhì)量等而制定的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)是建立一種高效、透明和互操作的真正跨平臺(tái)的多媒體框架，實(shí)現(xiàn)在各種不同的網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交換，完成內(nèi)容描述、創(chuàng)建、發(fā)布、使用、識(shí)別、收費(fèi)管理、產(chǎn)權(quán)保護(hù)、用戶隱私權(quán)保護(hù)、終端和網(wǎng)絡(luò)資源抽取、事件報(bào)告等功能。36小視頻13：圖像通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程動(dòng)畫從信號(hào)分析預(yù)處理、壓縮編碼、圖像傳輸?shù)浇邮者^程。實(shí)物展示378.2.4數(shù)字圖像的傳輸除了壓縮編碼，數(shù)字圖像通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)還包括用戶的接入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)信息的交換網(wǎng)絡(luò)38數(shù)字圖像的傳輸兩種數(shù)字傳輸方式基帶傳輸直接傳輸數(shù)字化后的圖像信號(hào)實(shí)現(xiàn)簡單，但是傳輸距離有限頻帶傳輸長距離傳輸將基帶信號(hào)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，然后再將調(diào)制后的信號(hào)送上信道傳輸39信道差錯(cuò)編碼常規(guī)的信道差錯(cuò)編碼檢錯(cuò)重發(fā)、前向糾錯(cuò)和混合糾錯(cuò)等多種編碼方式圖像通信系統(tǒng)采用的差錯(cuò)編碼技術(shù)前向糾錯(cuò)編碼增加信源編碼差錯(cuò)控制的能力聯(lián)合設(shè)計(jì)信道編碼與信源編碼以提高圖像信息傳輸?shù)目垢蓴_性能408.3數(shù)字傳真通信8.3.1傳真分類8.3.2傳真通信系統(tǒng)組成及工作原理8.3.3三類傳真機(jī)

418.3.1傳真的分類對(duì)文字、圖表、相片等記錄在紙面上的圖像進(jìn)行掃描、傳輸，并在接收端將圖像重現(xiàn)出來的一種通信方式，也常被稱為“遠(yuǎn)程復(fù)印”多種分類方法分類方法種類按發(fā)送原稿性質(zhì)分相片傳真(黑白、彩色)、真跡傳真按占用電話路數(shù)分單路文件傳真、多路傳真按用途分傳真、相片傳真、報(bào)紙傳真、氣象傳真、彩色傳真、縮微膠卷傳真42單路文件傳真根據(jù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的不同，采用單路文件傳真方式的傳真機(jī)又分為四類，如表8-4所示主要是利用公用交換電話網(wǎng)構(gòu)成傳真通信系統(tǒng)新的傳真通信方式已出現(xiàn)利用分組交換方式數(shù)字傳真機(jī)出現(xiàn)，在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)中，開始廣泛使用數(shù)字傳真機(jī)，提出了傳真機(jī)與個(gè)人計(jì)算機(jī)相結(jié)合的未來發(fā)展方向43表8-4單路文件傳真機(jī)的分類

數(shù)據(jù)壓縮傳輸方式傳輸一頁A4幅面時(shí)間應(yīng)用低速傳真機(jī)（一類機(jī)）無沒有頻帶調(diào)制

約為6分鐘

已不生產(chǎn)中速傳真機(jī)（二類）無幅度—相位調(diào)制

約為3分鐘

作為三類、四類機(jī)的一種功能高速傳真機(jī)（三類機(jī)）哈夫曼編碼，改進(jìn)的READ碼等調(diào)制解調(diào)，電話線路20秒～1分鐘目前主流四類傳真機(jī)改進(jìn)的READ碼數(shù)據(jù)網(wǎng)3～15秒正在迅速發(fā)展448.3.2傳真通信系統(tǒng)組成及工作原理(1/4)

由發(fā)送機(jī)、傳輸信道和接收機(jī)三部分組成，如圖8-5所示發(fā)送機(jī)部分包括掃描裝置、信號(hào)處理和調(diào)制器接收機(jī)部分由解調(diào)器、信號(hào)處理和記錄裝置組成基本組成與前面所介紹的圖像通信系統(tǒng)的組成是一致的，只是根據(jù)傳真業(yè)務(wù)的特性，采用了特殊的輸入設(shè)備（掃描裝置）和輸出設(shè)備（記錄裝置）

45傳真通信系統(tǒng)組成及工作原理(2/4)圖8-5傳真通信系統(tǒng)的組成46傳真通信系統(tǒng)組成及工作原理(3/4)掃描裝置的主要功能是將傳真的原稿分解成像素，并把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)掃描裝置輸出的電信號(hào)在信號(hào)處理電路中進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，以減少傳真信號(hào)的冗余度，節(jié)約傳輸帶寬。這里的信號(hào)處理相當(dāng)于圖8-1中的編碼器部分。解調(diào)器對(duì)接收到信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，經(jīng)信號(hào)處理，還原成與掃描裝置輸出的原始電信號(hào)幾乎相同的信號(hào)，再進(jìn)行記錄記錄裝備的作用是將還原出來的文字或圖像信號(hào)記錄在顯示介質(zhì)上，以重現(xiàn)傳真原稿47傳真通信系統(tǒng)組成及工作原理(4/4)傳輸信道的概念與圖8-1圖像通信系統(tǒng)模型是一致的，可以采用8.2.4節(jié)中介紹的各種傳輸技術(shù)或通信網(wǎng)絡(luò)來提供傳真通信的傳輸信道。通常地，根據(jù)信道中傳輸?shù)男盘?hào)特性，傳真通信系統(tǒng)可以區(qū)分為數(shù)字傳真通信系統(tǒng)和模擬傳真通信系統(tǒng)

488.3.3三類傳真機(jī)(1/8)基本構(gòu)成主要用在公用交換電話網(wǎng)上傳送書信、文件、表格和圖形等圖像，是目前廣泛使用的傳真機(jī)三類傳真機(jī)的基本組成如圖8-6所示49小視頻14:三類傳真機(jī)的傳真過程動(dòng)畫在公用交換電話網(wǎng)上傳送書信、文件、表格和圖形等圖像實(shí)物展示50三類傳真機(jī)(2/8)圖8-6三類傳真機(jī)基本構(gòu)成51三類傳真機(jī)(3/8)掃描單元采用圖像傳感器對(duì)原稿進(jìn)行光電掃描，完成光電變換掃描單元輸出的模擬圖像信號(hào)經(jīng)過視頻處理電路，變換成數(shù)字信號(hào)，然后由編碼器完成圖像數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)控制器是全機(jī)的控制中心，完成國際相關(guān)建議所規(guī)定的三類傳真業(yè)務(wù)的操作程序和傳輸規(guī)程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)傳真機(jī)的多種自動(dòng)控制功能，以及管理、協(xié)調(diào)其他各個(gè)部件的工作網(wǎng)絡(luò)接口是傳真機(jī)與通信外線、電話之間的連接單位52三類傳真機(jī)(4/8)記錄單元在記錄紙上重現(xiàn)傳真原稿記錄控制電路產(chǎn)生記錄單元正常工作所需要的各種信號(hào)，比如移位時(shí)鐘、分段記錄信號(hào)等電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路為傳真機(jī)內(nèi)各種工作電路提供驅(qū)動(dòng)脈沖三類傳真機(jī)還提供了用戶操作傳真機(jī)的操作面板，以及傳真機(jī)自身的電源供給系統(tǒng)，圖中沒有給出這兩部分53三類傳真機(jī)(5/8)通信過程傳真業(yè)務(wù)的整個(gè)通信過程與話音通信過程類似，包括通信建立階段、標(biāo)識(shí)和命令發(fā)送階段、報(bào)文傳送階段、報(bào)文發(fā)送結(jié)束階段和通信釋放階段等五個(gè)階段整個(gè)過程都是在系統(tǒng)控制器的控制下自動(dòng)完成的54壓縮編碼方法兩種編碼方式在一維編碼方案中，采用改進(jìn)的哈夫曼編碼，這種編碼方法對(duì)傳真信息中黑、白兩種像素的持續(xù)長度逐行進(jìn)行編碼，將每條掃描線上的數(shù)據(jù)變換成一串可變長度的碼字，每個(gè)碼字表示一個(gè)全白或全黑的持續(xù)長度，黑白持續(xù)長度交替出現(xiàn)二維編碼方案中，采用MH和改進(jìn)的READ碼的混合編碼方式。這是一種逐條掃描線編碼的方法，即本掃描線上每個(gè)變化的像素的位置，是根據(jù)參考像素的位置來編碼。參考像素可以是本掃描線上的其他像素，也可以位于參考掃描線上，每當(dāng)一條掃描線的編碼結(jié)束后，它就成為下一掃描線的參考掃描線三類傳真機(jī)(6/8)55傳輸要求在公用交換電話網(wǎng)用戶電路或租用專線用戶電路上使用由于三類傳真機(jī)采用的是壓縮編碼和數(shù)字傳輸技術(shù)，所以圖像的傳輸質(zhì)量不可避免地會(huì)受到傳輸電路的誤碼率、傳輸速率、編碼方式和掃描線密度等的影響具有四種傳輸速率（9.6kbps,7.2kbps,4.8kbps和2.4kbps）、兩種掃描線密度（3.85線/毫秒和7.7線/毫秒）和兩種編碼方式如果采用的是模擬通信網(wǎng)進(jìn)行傳真通信，需要采用調(diào)制解調(diào)器將三類傳真機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，才能在模擬信道上傳輸三類傳真機(jī)(7/8)56傳真通信發(fā)展趨勢(shì)在普及三類傳真機(jī)的同時(shí)，ITU-T也在考慮利用公用數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行文件傳真，提出了基于公用數(shù)據(jù)網(wǎng)開展傳真業(yè)務(wù)的四類傳真機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的完整的新建議。與三類傳真機(jī)不同的是，四類傳真機(jī)是“徹底的”數(shù)字傳真機(jī)，作為數(shù)字終端，它使用OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，能夠在包括ISDN在內(nèi)的多種通信網(wǎng)，比如數(shù)據(jù)網(wǎng)、電話網(wǎng)上使用，可以與其他數(shù)字終端設(shè)備互通，具有傳送速度快、分辨力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)

三類傳真機(jī)(8/8)578.4活動(dòng)數(shù)字圖像通信系統(tǒng)8.4.1可視電話8.4.2數(shù)字高清晰度電視系統(tǒng)588.4.1可視電話可視電話是指通話的同時(shí)可以看到對(duì)方的形象，顯示的是活動(dòng)圖像。在實(shí)際應(yīng)用中，有些可視電話顯示的是靜止圖像，聲音和圖像信號(hào)在模擬電話網(wǎng)中被交替?zhèn)魉停磦魉蛨D像時(shí)不能通話。這種顯示靜止圖像的可視電話稱為靜態(tài)圖像可視電話，顯示活動(dòng)圖像的可視電話稱為動(dòng)態(tài)圖像可視電話，又叫電視電話。在本書中，如果沒有特別說明，“可視電話”指的都是動(dòng)態(tài)圖像可視電話。59可視電話系統(tǒng)組成(1/5)IP上的可視電話見第9章ISDN上的可視電話遵循H.320標(biāo)準(zhǔn)系列規(guī)定了綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN上的可視電話系統(tǒng)和終端，不僅包括視頻編碼（采用的是H.261標(biāo)準(zhǔn)）、分頻、信號(hào)和建立連接的系列標(biāo)準(zhǔn)，還包括音頻壓縮算法標(biāo)準(zhǔn)，它對(duì)可視電話的發(fā)展起了重要的推動(dòng)作用

圖8-7是基于H.320可視電話系統(tǒng)示意圖60圖8-7H.320可視電話系統(tǒng)示意圖可視電話系統(tǒng)組成(2/5)61可視電話系統(tǒng)組成(3/5)三種不同的傳輸方案將圖像和聲音復(fù)用在一個(gè)B通道中傳輸，例如圖像使用該B通道64kb/s帶寬中的48kb/s，聲音使用剩余的16kb/s使用兩個(gè)B信道分別傳輸圖像和聲音信號(hào)將兩個(gè)B信道合并為一條128kb/s的信道同時(shí)傳輸圖像和聲音，比如圖像使用112kb/s，聲音使用16kb/s交換通信網(wǎng)也可以采用混合網(wǎng)絡(luò)的形式，在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，通信網(wǎng)采用ISDN的B通道或?qū)Ｓ玫?4kb/s

62可視電話系統(tǒng)組成(4/5)PSTN上的可視電話遵循H.324標(biāo)準(zhǔn)系列H.324標(biāo)準(zhǔn)系列由國際電信聯(lián)盟在1996年制訂，可以實(shí)時(shí)傳輸視頻、音頻和數(shù)據(jù)等信息形式，其中的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)是H.263

圖8-8是基于H.324可視電話系統(tǒng)基本組成框圖63可視電話系統(tǒng)組成(5/5)圖8-8H.324可視電話系統(tǒng)基本組成框圖64可視電話終端(1/3)可視電話系統(tǒng)中的重要部件分類獨(dú)立式的可視電話終端機(jī)頂盒型可視電話終端基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的可視電話終端65可視電話終端(2/3)獨(dú)立式的可視電話終端，又叫桌面式可視電話，它將普通電話機(jī)、數(shù)碼攝像頭、高清晰液晶顯示器和多媒體壓縮處理系統(tǒng)集于一體，可以在PSTN或ISDN上實(shí)現(xiàn)語音和彩色圖像的高速同步傳輸。機(jī)頂盒型可視電話終端在普通電話機(jī)之外，配置了帶有數(shù)字?jǐn)z像頭的外置式電視機(jī)頂盒，機(jī)頂盒內(nèi)置了視頻、音頻等處理芯片和高性能調(diào)制解調(diào)器等。這種終端需要與一臺(tái)電視機(jī)配合使用，可以工作在PSTN和ISDN上66可視電話終端(3/3)基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的可視電話終端是指在計(jì)算機(jī)上安裝攝像頭、圖像處理板、語音輸入和輸出設(shè)備（例如麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器），以及可視電話應(yīng)用軟件后的可視電話終端。目前上市的此類終端主要有符合H.324標(biāo)準(zhǔn)和H.323標(biāo)準(zhǔn)的可視電話系列。符合H.324標(biāo)準(zhǔn)的可視電話工作在PSTN上，通過普通電話線實(shí)現(xiàn)雙方可視電話通信；符合H.323標(biāo)準(zhǔn)可視電話通過因特網(wǎng)和局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)雙方可視電話通信678.4.2數(shù)字高清晰度電視系統(tǒng)數(shù)字高清晰度電視（HDTV），指電視節(jié)目的制作、傳輸和接收等各個(gè)環(huán)節(jié)都是以數(shù)字方式進(jìn)行的電視系統(tǒng)，所以它是全數(shù)字化的電視，清晰度可以達(dá)到傳統(tǒng)電視的一倍以上。

采用兩種掃描方式，既可以是水平方向?yàn)?920個(gè)像素點(diǎn)，垂直方向?yàn)?080個(gè)像素點(diǎn)（表示為1920×1080）的隔行掃描，也可以采用1280×720逐行掃描。顯示方式采用大屏幕和寬高比（例如16:9），在觀看距離為屏幕高度的3倍時(shí)，為觀眾提供接近或相當(dāng)于觀看真實(shí)景物的效果，并相當(dāng)于35毫米電影放映的圖像質(zhì)量

68特點(diǎn)垂直和水平分辨率是現(xiàn)行的模擬電視的兩倍，因此，與模擬電視相比，HDTV顯示畫面的清晰度更高克服了現(xiàn)行電視重影、同頻干擾嚴(yán)重、圖像不穩(wěn)定、圖像清晰度低等缺陷，不存在現(xiàn)行電視的一切圖像損傷16:9的寬高比顯示方式更接近人類自然視域，數(shù)字聲音壓縮技術(shù)又能夠傳輸5.1聲道環(huán)繞聲，突破了現(xiàn)有電視聲音的模擬聲道限制，伴音質(zhì)量相當(dāng)于激光唱片，因此，HDTV實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)感更接近于真實(shí)景物采用了數(shù)字制作、數(shù)字傳輸、數(shù)字存儲(chǔ)和數(shù)字顯示技術(shù)，作為全數(shù)字化電視，它與現(xiàn)行的電視制式不能兼容69系統(tǒng)組成(1/4)系統(tǒng)組成三個(gè)主要的HDTV系列標(biāo)準(zhǔn)來自日本、歐洲和美國HDTV系統(tǒng)組成如圖8-9所示，主要由信源壓縮編碼子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)復(fù)用與傳輸子系統(tǒng)、射頻發(fā)送子系統(tǒng)三個(gè)部分組成。70圖8-9HDTV系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成(2/4)71系統(tǒng)組成(3/4)信源壓縮編碼子系統(tǒng)使用不同的壓縮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)視頻流、音頻流及其輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼。視頻壓縮編碼采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，完成視頻信號(hào)的壓縮編碼和相關(guān)輔助數(shù)據(jù)的處理。音頻壓縮編碼采用DolbyAC-3數(shù)字音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，完成聲音的壓縮編碼及其相關(guān)輔助數(shù)據(jù)的處理。業(yè)務(wù)復(fù)用與傳輸子系統(tǒng)的主要功能是對(duì)壓縮編碼子系統(tǒng)輸出的視頻碼流、音頻碼流和輔助數(shù)據(jù)碼流進(jìn)行分組和標(biāo)識(shí)，并將這些不同的信號(hào)流復(fù)用成單一碼流進(jìn)行傳輸。同時(shí)，在傳輸過程中考慮各種數(shù)字傳輸媒體，例如地面廣播、有線分配、衛(wèi)星分配和數(shù)字存儲(chǔ)媒體的特性和互操作性。復(fù)接和傳輸標(biāo)準(zhǔn)采用MPEG-2的傳輸碼流語法

72系統(tǒng)組成(4/4)射頻發(fā)送子系統(tǒng)包括信道編碼和調(diào)制。信道編碼的目的是通過在傳送的碼流中附加冗余信息，以檢測(cè)或糾正傳送過程產(chǎn)生的差錯(cuò)。調(diào)制部分將要傳輸?shù)臄?shù)字碼流變換成適合相應(yīng)信道特性的射頻信號(hào)，發(fā)送出去。在采用地面廣播傳輸時(shí)，調(diào)制技術(shù)通常采用八進(jìn)制殘留邊帶調(diào)制；當(dāng)使用的是高碼率的有線傳輸時(shí)，通常使用十六進(jìn)制殘留邊帶調(diào)制技術(shù)。

由射頻發(fā)送子系統(tǒng)發(fā)射出來的信號(hào)通過信道到達(dá)用戶端。位于用戶端的接收機(jī)一般由機(jī)頂盒和顯示器組成。機(jī)頂盒負(fù)責(zé)接收和解調(diào)射頻信號(hào)，并完成信道信源解碼。顯示器主要完成高清晰度圖像顯示和聲音播放

73視頻編碼(1/4)在HDTV中，由于采用了高的像素和掃描行數(shù)，亮度信號(hào)占用的頻帶寬度是普通模擬電視的5倍；加上采用分量形式傳輸色度信號(hào)，總的頻帶寬度高達(dá)30MHz。當(dāng)采用1920×1080隔行掃描，亮度分量與色度分量比例為4:2:2格式時(shí)，數(shù)字化后的總數(shù)據(jù)率高達(dá)900Mb/s以上。信息量如此大的信號(hào)必須經(jīng)過壓縮才能夠在通信信道中傳輸。HDTV系統(tǒng)的視頻壓縮編碼的主要功能就是在保證圖像質(zhì)量的前提下，將數(shù)字視頻碼流按30:1到50:1的壓縮比率壓縮到每秒20兆比特~24兆比特左右以內(nèi)。可以說，視頻信號(hào)的壓縮編碼技術(shù)是保證HDTV系統(tǒng)質(zhì)量的核心技術(shù)

HDTV視頻壓縮編碼基本工作原理框圖如圖8-10所示74視頻編碼(2/4)圖8-10HDTV視頻壓縮編碼基本工作原理框圖75視頻編碼(3/4)包括幀間編碼、DCT編碼、自適應(yīng)量化、變字長編碼、緩存器控制和信源前后預(yù)處理等，其中，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、DCT變換系數(shù)的自適應(yīng)量化和緩存器控制是HDTV系統(tǒng)中圖像信號(hào)壓縮編碼三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)。輸入的視頻信號(hào)首先進(jìn)行帶運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)編碼，幀間預(yù)測(cè)編碼方法利用相鄰幀對(duì)應(yīng)像素之間的相關(guān)性來降低圖像信息的冗余度。幀間預(yù)測(cè)編碼的輸出碼流接著進(jìn)行DCT編碼。這里DCT編碼采用的是自適應(yīng)的量化器，由輸出緩存器根據(jù)視頻圖像的統(tǒng)計(jì)特性自動(dòng)控制量化級(jí)數(shù)。量化器輸出的碼流再經(jīng)過變長編碼完成進(jìn)一步的數(shù)據(jù)壓縮。HDTV通常使用的變長編碼為哈夫曼編碼。76視頻編碼(4/4)編碼器輸出的數(shù)據(jù)流以變化的比特率寫入緩存器，緩存器以標(biāo)稱的恒定比特率向外讀出數(shù)據(jù)輸送到傳輸系統(tǒng)。由于寫入和讀出數(shù)據(jù)的速率往往不一致，為了防止由于寫入快讀出慢或者寫入慢讀出快而導(dǎo)致緩存器溢出，需要進(jìn)行緩存器控制。根據(jù)緩存器占有率的高低，反饋控制量化器的量化級(jí)數(shù)，當(dāng)編碼器的瞬時(shí)輸出速率過高，向緩存器寫入數(shù)據(jù)的速度過快時(shí)，就減少量化級(jí)數(shù)減少，增大量化步長以降低編碼輸出的數(shù)據(jù)速率；當(dāng)編碼器的瞬時(shí)輸出速率過低，向緩存器寫入數(shù)據(jù)的速度過慢時(shí)，就增加量化級(jí)數(shù)，減小量化步長以提高編碼數(shù)據(jù)速率，從而通過調(diào)整編碼器的數(shù)據(jù)速率，使得緩存器的寫入數(shù)據(jù)速率與讀出數(shù)據(jù)速率趨于平衡。77本章小結(jié)和知識(shí)點(diǎn)圖像通信的特點(diǎn)圖像通信系統(tǒng)的組成圖像信息的壓縮和編碼圖像信息的傳輸圖像通信標(biāo)準(zhǔn)傳真通信系統(tǒng)可視電話數(shù)字高清電視78本章習(xí)題解題指導(dǎo)主要給出對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，教學(xué)中可以指導(dǎo)學(xué)生在相關(guān)章節(jié)中自己歸納。圖可參看教材。79數(shù)字圖像通信的基本原理是什么？涉及哪些關(guān)鍵技術(shù)？一次數(shù)字圖像通信都要經(jīng)歷圖像信號(hào)的采集、處理、傳送、接收和圖像重建等過程。首先把采集到的模擬圖像信號(hào)數(shù)字化，然后壓縮編碼數(shù)字圖像信號(hào)，最后傳輸壓縮后的數(shù)字圖像信號(hào)。這些過程涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括模數(shù)變換、圖像壓縮編碼、數(shù)字傳輸、寬帶接入與交換等。80為什么離散余弦變換編碼能取得較好的數(shù)據(jù)壓縮效果？

離散余弦變換是一種預(yù)測(cè)編碼，但是它對(duì)預(yù)測(cè)差值并不直接編碼，而是先把它變換到頻率域中，再進(jìn)行編碼。圖像信息經(jīng)過變換處理后，成為頻域矩陣，矩陣元素為非零系數(shù)和零系數(shù)兩種。在實(shí)際傳輸中，只有代表低頻分量的非零系數(shù)才被傳輸，而零系數(shù)則被拋棄，因此，能夠有效地壓縮數(shù)據(jù)。

81為什么說傳真四類機(jī)才是真正的數(shù)字傳真機(jī)？與前面幾類傳真機(jī)相比，只有四類傳真機(jī)才是真正的數(shù)字終端。它使用OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，能夠在包括ISDN在內(nèi)的多種通信網(wǎng)，比如數(shù)據(jù)網(wǎng)、電話網(wǎng)上使用，可以與其他數(shù)字終端設(shè)備互通。現(xiàn)代通信技術(shù)概論83第9章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)9.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述9.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)9.3局域網(wǎng)9.4廣域網(wǎng)9.5因特網(wǎng)849.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用通信設(shè)備和通信線路將地理位置不同、功能獨(dú)立的多臺(tái)計(jì)算機(jī)，以相互共享軟件、硬件和信息資源為目的而有機(jī)地連接起來的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。859.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述2.分類：（1）按照邏輯功能來分（圖10-1）869.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述（2）按照地理覆蓋范圍的大小來分：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和因特網(wǎng)。圖10-2這幾種網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系。879.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述（3）按照歷史演變的過程來分面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(圖10-3)

889.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述小規(guī)模計(jì)算機(jī)－計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)網(wǎng)絡(luò)（圖10-4）899.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)（圖10-5）909.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述基于TCP/IP協(xié)議的因特網(wǎng)（圖10-6）919.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述3.開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI/RM）應(yīng)用層（ApplicationLayer）表示層（PresentationLayer）會(huì)話層（SessionLayer）傳輸層（TransportLayer）網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）鏈路層（DataLinkLayer）物理層（PhysicalLayer）929.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)9.2.1數(shù)據(jù)通信概述1．?dāng)?shù)據(jù)通信的概念數(shù)據(jù)通信就是要在通信的雙方，即信源和信宿之間傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。2.數(shù)據(jù)通信與數(shù)字通信的區(qū)別數(shù)字通信系統(tǒng)中信源通常是語音、圖像等模擬信號(hào)，需要進(jìn)行模擬信號(hào)的取樣、量化、編碼，以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸。而數(shù)據(jù)通信的信源已經(jīng)是數(shù)字信號(hào)，不需要模擬/數(shù)字化過程。939.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)3.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成由實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ抛泳W(wǎng)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的資源子網(wǎng)兩部分組成，參見圖10-1。949.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)9.2.2數(shù)據(jù)交換技術(shù)1.電路交換959.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.報(bào)文交換報(bào)文（Message）指的是計(jì)算機(jī)中一組相對(duì)獨(dú)立的數(shù)據(jù)或文件。一份報(bào)文包括報(bào)頭（含源地址、目的地址以及一些相關(guān)的輔助信息）、正文（用戶信息）和報(bào)尾（報(bào)文結(jié)束標(biāo)志）三個(gè)部分。報(bào)文交換以一個(gè)報(bào)文（長短不一）為傳輸單位，其基本思想是存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)。969.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)3.分組交換分組交換仍采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)的思路，只是把一個(gè)較長的報(bào)文分解成若干個(gè)較短的等長度的報(bào)文來傳輸，稱為分組或分組包，簡稱為包（Packet）。所以分組交換又稱為包交換。979.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)4.數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路的概念虛電路（VC：VirtualCircuit）是一種面向連接的服務(wù)方式。數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)方式是一種面向無連接的服務(wù)方式。989.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)9.2.3數(shù)據(jù)鏈路控制為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸，除了采用差錯(cuò)檢測(cè)等技術(shù)之外，建立數(shù)據(jù)鏈路以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步與流量控制是必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。完成數(shù)據(jù)傳輸控制和管理功能的規(guī)則稱為數(shù)據(jù)鏈路傳輸控制規(guī)程。高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（HDLC：High-LevelDataLinkControl）就是一種經(jīng)典的規(guī)程。999.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)9.2.3數(shù)據(jù)鏈路控制為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸，除了采用差錯(cuò)檢測(cè)等技術(shù)之外，建立數(shù)據(jù)鏈路以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步與流量控制是必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。完成數(shù)據(jù)傳輸控制和管理功能的規(guī)則稱為數(shù)據(jù)鏈路傳輸控制規(guī)程。高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（HDLC：High-LevelDataLinkControl）就是一種經(jīng)典的規(guī)程。1009.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)HDLC主要控制功能包括鏈路管理（建立、維護(hù)和釋放）、幀同步、差錯(cuò)控制、流量控制等內(nèi)容。數(shù)據(jù)鏈路的配置和響應(yīng)方式1019.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)HDLC的幀結(jié)構(gòu)1029.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1039.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)流量控制：發(fā)送窗口滑動(dòng)過程1049.3局域網(wǎng)9.3.1局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)（LAN）是由一組計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備，在一個(gè)有限的地理范圍內(nèi)連接在一起實(shí)現(xiàn)信息交換、文件管理、軟硬件資源共享等功能的計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)。1059.3局域網(wǎng)IEEE于1980年初成立了802委員會(huì)，專門從事局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，并先后發(fā)布了一系列局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。1069.3局域網(wǎng)局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)（1）地理范圍有限；（2）體系結(jié)構(gòu)較簡單；（3）傳輸介質(zhì)可分為有線和無線兩大類；（4）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活1079.3局域網(wǎng)9.3.2局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)1.IEEE802參考模型（體系結(jié)構(gòu)）與ISO/OSI模型比較1089.3局域網(wǎng)局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)圖示表達(dá)方法1099.3局域網(wǎng)2.邏輯鏈路控制子層（LLC）LLC子層實(shí)現(xiàn)OSI/RM中數(shù)據(jù)鏈路層的大多數(shù)功能。處理站點(diǎn)之間幀的交換，實(shí)現(xiàn)源到目的端的無差錯(cuò)的幀傳輸以及流量控制，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供無確認(rèn)無連接的數(shù)據(jù)報(bào)和面向連接的虛電路兩類服務(wù)。1109.3局域網(wǎng)3.媒體訪問控制子層（MAC）MAC子層負(fù)責(zé)處理局域網(wǎng)中各站點(diǎn)對(duì)各類通信媒介的使用問題，完成媒體訪問控制功能，提供適應(yīng)于不同的媒體訪問技術(shù)和可供選擇的媒體訪問控制方式。1119.3局域網(wǎng)

LLC子層與MAC子層幀結(jié)構(gòu)1129.3局域網(wǎng)9.3.3總線以太網(wǎng)與IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)1．IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)描述物理層和MAC子層的實(shí)現(xiàn)方法，是針對(duì)在多種不同物理媒體上以多種傳輸速率，采用帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)總線共享的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：1139.3局域網(wǎng)2.CSMA/CD控制協(xié)議1149.3局域網(wǎng)9.3.4交換式以太網(wǎng)單總線以太網(wǎng)由于采用同一共享介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)帶寬固定不變且總?cè)萘坑邢蓿十?dāng)網(wǎng)絡(luò)終端數(shù)量增加時(shí)，訪問沖突概率增大，數(shù)據(jù)傳輸效率明顯下降。為此，以交換機(jī)為核心建立起來的交換式以太網(wǎng)逐漸獲得推廣應(yīng)用。1159.3局域網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)又稱為交換式集線器或第二層交換機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的幀交換。1169.3局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)（VLAN）：將一個(gè)局域網(wǎng)從邏輯上劃分成若干個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)形成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)段，稱為一個(gè)VLAN，各網(wǎng)段內(nèi)主機(jī)間的通信和廣播僅限于該VLAN內(nèi)，廣播幀不會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到其他網(wǎng)段。1179.3局域網(wǎng)第三層交換機(jī)：當(dāng)局域網(wǎng)需要接入因特網(wǎng)時(shí)，或者當(dāng)不同的VLAN之間也要求進(jìn)行通信時(shí)，就必須使用路由器或者第三層交換機(jī)。1189.3局域網(wǎng)高速以太網(wǎng)：多級(jí)交換機(jī)組成的高速局域網(wǎng)。1199.3局域網(wǎng)9.3.5無線局域網(wǎng)與IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)系列無線局域網(wǎng)最大的優(yōu)勢(shì)是不需要布線，由于組網(wǎng)靈活、成本低、便于移動(dòng)等特點(diǎn)，其應(yīng)用的范圍日益廣泛。1209.3局域網(wǎng)1.IEEE802.11基本標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了物理層和媒體訪問控制層（MAC）的協(xié)議規(guī)范。物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)特征和調(diào)制方法；MAC層定義了支持三種發(fā)送及接收技術(shù)規(guī)范。121小視頻17：wifi工作原理動(dòng)畫Wifi系統(tǒng)如何通過AC+AP+任意智能終端（例如手機(jī)）實(shí)現(xiàn)上下行數(shù)據(jù)傳輸5G設(shè)備實(shí)物展示1229.3局域網(wǎng)CSMA/CA協(xié)議流程1239.3局域網(wǎng)2.IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)系列1249.3局域網(wǎng)1259.4廣域網(wǎng)9.4.1廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的主要功能是信息數(shù)據(jù)的長途傳輸。因此，如何把本地局域網(wǎng)接入廣域網(wǎng)以及如何可靠、高效、遠(yuǎn)距離地傳輸數(shù)據(jù)就成為廣域網(wǎng)的主要技術(shù)。1269.4廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1279.4廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)與OSI/RM低三層之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主要包括LAPB、FrameRelay、HDLC、PPP等。1289.4廣域網(wǎng)9.4.2X.25分組交換網(wǎng)X.25分組交換網(wǎng)是在分組交換技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，最早出現(xiàn)于上世紀(jì)70年代，是以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸為目的的公共數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，用戶接入遵守ITU-TX.25建議書。X.25網(wǎng)目前只用于要求傳輸費(fèi)用少、傳輸速率不高的廣域網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境。1299.4廣域網(wǎng)X.25分組網(wǎng)模型1309.4廣域網(wǎng)9.4.3幀中繼技術(shù)FR幀中繼協(xié)議可以看做是對(duì)X.25協(xié)議的簡化，簡化了X.25協(xié)議中鏈路幀之間頻繁的交互問答過程，省略了X.25協(xié)議的第三層，提高了傳輸效率。所以，幀中繼技術(shù)又稱為快速分組交換技術(shù)。1319.4廣域網(wǎng)典型的幀中繼網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1329.4廣域網(wǎng)9.4.4數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN：DigitalDataNetwork）是利用數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸網(wǎng)。能夠?yàn)橛脩籼峁┯谰没虬胗谰眯缘母鞣N速率的高質(zhì)量的專用數(shù)字傳輸信道。既可用于計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)之間的連接，也可用于傳真、話音、圖像等數(shù)字化信息的傳輸。1339.4廣域網(wǎng)DDN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)134小視頻18：廣域網(wǎng)設(shè)備的實(shí)物集合X.25、幀中繼、DDN、ATM交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備展示1359.4廣域網(wǎng)9.4.5異步傳遞模式網(wǎng)ATM1.ATM概述ATM是一種基于信元的交換和復(fù)用技術(shù)，綜合兼具了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)。ITU-T于1992年推薦ATM作為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)BISDN統(tǒng)一的信息傳遞模式。1369.4廣域網(wǎng)2.ATM基本原理在ATM中，各種信息的傳輸、復(fù)用和交換都以53個(gè)字節(jié)的信元為基本單位。信元體可以是任何類型的信息。這種短小而固定的信元傳輸模式可以降低網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲，同時(shí)便于用硬件電路處理。信元交換可從任意入線到所需的任意出線的任意邏輯信道上去。1379.4廣域網(wǎng)ATM信元結(jié)構(gòu)1389.4廣域網(wǎng)ATM虛通路和虛信道1399.4廣域網(wǎng)ATM信元交換過程1409.4廣域網(wǎng)ATM參考模型1419.4廣域網(wǎng)典型的ATM網(wǎng)絡(luò)模型1429.4廣域網(wǎng)IPOA協(xié)議：IPOA（IPOverATM）是把ATM網(wǎng)當(dāng)作局域網(wǎng)，稱為ATM-LAN，在其上傳輸IP分組包的一種協(xié)議。IPOA協(xié)議棧層次1439.4廣域網(wǎng)

TCP/IP數(shù)據(jù)幀適配過程：IP分組適配為ATM的有效載荷采用的是AAL5協(xié)議幀的D類服務(wù)1449.5因特網(wǎng)

9.5.1概述因特網(wǎng)把全世界大大小小的局域網(wǎng)主機(jī)，基于一些共同的協(xié)議