精品课件数据通信原理.ppt

8/18/20248/18/2024第2章 数据通信原理简介本章内容–通信系统简介通信系统简介 –数据通信相关技术简介数据通信相关技术简介–通信方式实例通信方式实例1 18/18/20248/18/20242 28/18/20248/18/20242.1 基本概念基本概念计算机通信术语计算机通信术语–数据数据(Data)：：传递传递(携带携带)信息的实体信息的实体–信息信息(Information)：：是数据的内容或解释是数据的内容或解释–信号信号(Signal)：：数据的物理量编码数据的物理量编码(通常为电编通常为电编码码)，数据以信号的形式传播数据以信号的形式传播 模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号基带基带(Base band)与宽带与宽带(Broad band)–信道信道(Channel)：：传送信息的线路传送信息的线路(或通路或通路)–比特比特(bit)：：信息量的单位比特率为每秒传输信息量的单位比特率为每秒传输的二进制位个数，用的二进制位个数，用bit / s表示3 38/18/20248/18/2024–误码率：误码率：信道传输可靠性指标，是概率值。

信道传输可靠性指标，是概率值–信息编码：信息编码：将信息用二进制数表示的方法将信息用二进制数表示的方法例如：例如：例如：例如：ASCIIASCII编码、编码、编码、编码、BCDBCD编码等编码等编码等编码等–数据编码：数据编码：将数据用物理量表示的方法将数据用物理量表示的方法例如：字符例如：字符‘A’的的ASCII编码编码(是信息编码的一种是信息编码的一种)为为01000001，其数据编码可能为，其数据编码可能为01000001t4 48/18/20248/18/2024–带宽（带宽（带宽（带宽（BandwidthBandwidth））））带宽带宽带宽带宽是通信信道的宽度，是信道频率上界与是通信信道的宽度，是信道频率上界与是通信信道的宽度，是信道频率上界与是通信信道的宽度，是信道频率上界与下界之间之差，是介质传输能力的度量，在下界之间之差，是介质传输能力的度量，在下界之间之差，是介质传输能力的度量，在下界之间之差，是介质传输能力的度量，在传统的通信工程中通常以赫兹（传统的通信工程中通常以赫兹（传统的通信工程中通常以赫兹（传统的通信工程中通常以赫兹（HzHz））））为单位为单位为单位为单位计量。

计量在计算机网络中，一般使用每秒位数在计算机网络中，一般使用每秒位数在计算机网络中，一般使用每秒位数在计算机网络中，一般使用每秒位数(b/s (b/s 或或或或bps) bps) 作为带宽的计量单位主要单位：作为带宽的计量单位主要单位：作为带宽的计量单位主要单位：作为带宽的计量单位主要单位：Kb/sKb/s，，，，Mb/sMb/s，，，，Gb/sGb/s– –1Kbps=1000bps1Kbps=1000bps– –1Mbps=1000Kbps1Mbps=1000Kbps– –1Gbps=1000Mbps1Gbps=1000Mbps5 58/18/20248/18/2024–时延（时延（Delay））信息从网络的一端传送到另一端所需的时间信息从网络的一端传送到另一端所需的时间信息从网络的一端传送到另一端所需的时间信息从网络的一端传送到另一端所需的时间–传输可靠性传输可靠性传输可靠性传输可靠性数据能正确送达数据能正确送达数据能有序送达数据能有序送达(当采用分组交换时当采用分组交换时)6 68/18/20248/18/2024通信系统简介通信系统简介通信系统三要素：通信系统三要素：信源信源、、信宿信宿和和信道信道噪声噪声信源信源发送器发送器信道信道接收器接收器信宿信宿源系统源系统目的系统目的系统••信息通过数据通信系统传输信息通过数据通信系统传输信息通过数据通信系统传输信息通过数据通信系统传输 把携带信息的数据用物理信号形式通把携带信息的数据用物理信号形式通把携带信息的数据用物理信号形式通把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地。

信息和数据过信道传送到目的地信息和数据过信道传送到目的地信息和数据过信道传送到目的地信息和数据(0,1(0,1比特比特比特比特))一般不能直接在介质上传输一般不能直接在介质上传输一般不能直接在介质上传输一般不能直接在介质上传输传输系统传输系统传输系统传输系统7 78/18/20248/18/20242.2 信道及其主要特征信道及其主要特征数字信道和模拟信道数字信道和模拟信道– –数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道– –模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号–模拟信号：时间上连续，包含无穷多个信号值（幅度连续）模拟信号：时间上连续，包含无穷多个信号值（幅度连续）–数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的信号值（幅度离散）数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的信号值（幅度离散）8 88/18/20248/18/2024数字通信与模拟通信数字通信与模拟通信– –数字通信数字通信在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输– –模拟通信模拟通信在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输数字通信的优点数字通信的优点– –抗噪声（干扰）能力强抗噪声（干扰）能力强– –可以控制差错，提高了传输质量可以控制差错，提高了传输质量– –便于用计算机进行处理便于用计算机进行处理便于用计算机进行处理便于用计算机进行处理– –易于加密、保密性强易于加密、保密性强– –可以传输语音、数据、影像，通用、灵活可以传输语音、数据、影像，通用、灵活– –计算机通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信，计算机通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信，如通过线拨号上网。

如通过线拨号上网9 98/18/20248/18/2024通信方式通信方式—数据流动的方向数据流动的方向单工单工：数据单向传输：数据单向传输（无线电广播）（无线电广播）半双工半双工：数据可以双向交替传输，但不能：数据可以双向交替传输，但不能在同一时刻双向传输在同一时刻双向传输（对讲机）（对讲机）全双工全双工：数据可以双向同时传输：数据可以双向同时传输（）（）–或者具有两条物理上独立的传输线路或者具有两条物理上独立的传输线路–或者具有一条物理线路上的两个信道，分别用或者具有一条物理线路上的两个信道，分别用于不同方向的信号传输于不同方向的信号传输10108/18/20248/18/2024数字数据的传输方式数字数据的传输方式基带传输：不需调制，编码后的数字脉冲基带传输：不需调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送信号直接在信道上传送–例如：以太网（例如：以太网（Ethernet））频带传输：数字信号需调制成音频模拟信频带传输：数字信号需调制成音频模拟信号后再传送，接收方需要解调号后再传送，接收方需要解调–例如：通过模拟信道传输例如：通过模拟信道传输宽带传输：数字信号需调制成频带为几十宽带传输：数字信号需调制成频带为几十MHZ到几百到几百MHZ的模拟信号后再传送，接的模拟信号后再传送，接收方需要解调收方需要解调–例如：闭路电视的信号传输例如：闭路电视的信号传输11118/18/20248/18/2024数字数据的传输方式数字数据的传输方式（续）（续）串行传输和并行传输串行传输和并行传输异步传输和同步传输异步传输和同步传输12128/18/20248/18/20242.3 交换技术交换技术什么是交什么是交换？换？–按某种方式动态地分配传输线路资源按某种方式动态地分配传输线路资源–例如，交换机在用户呼叫时为用户选择一例如，交换机在用户呼叫时为用户选择一条可用的线路进行接续。

用户挂机后则断开该条可用的线路进行接续用户挂机后则断开该线路，该线路又可分配给其它用户线路，该线路又可分配给其它用户最初的交最初的交最初的交最初的交换：换：换：换：人工转接交换人工转接交换人工转接交换人工转接交换为什么要采用交换技术？为什么要采用交换技术？–节省线路投资，提高线路利用率节省线路投资，提高线路利用率实现交换的方法主要有：实现交换的方法主要有：电路交换电路交换、、报文报文交换交换、、分组交换分组交换13138/18/20248/18/2024通信线路中的交换技术BDCAEF14148/18/20248/18/2024电路交换电路交换–交换设备在通信双方找出一条实际的物理线路交换设备在通信双方找出一条实际的物理线路的过程–特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路——称为称为“面向连接的面向连接的”（典型例子：）（典型例子：）（典型例子：）（典型例子：）–过程：建立连接过程：建立连接→→通信通信→→释放连接释放连接–优缺点：优缺点：建立连接的时间长；建立连接的时间长；一旦建立连接就独占线路，线路利用率低；一旦建立连接就独占线路，线路利用率低；无纠错机制；无纠错机制；建立连接后，传输延迟小建立连接后，传输延迟小。

不适用于计算机通信，因为计算机数据具有突发性不适用于计算机通信，因为计算机数据具有突发性的特点，真正传输数据的时间不到的特点，真正传输数据的时间不到10%15158/18/20248/18/2024网络中的电路交换16168/18/20248/18/2024报文交换报文交换–整个报文整个报文(Message)作为一个整体一起发送作为一个整体一起发送–在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地这种数据传输技术称为这种数据传输技术称为存储存储-转发转发–传输之前不需要建立端到端的连接，仅在相邻结点传传输之前不需要建立端到端的连接，仅在相邻结点传输报文时建立结点间的连接输报文时建立结点间的连接——称为称为“无连接的无连接的”（典型例子：电报）（典型例子：电报）（典型例子：电报）（典型例子：电报）– –优缺点：优缺点：优缺点：优缺点：没有建立和拆除连接所需的等待时间；没有建立和拆除连接所需的等待时间；没有建立和拆除连接所需的等待时间；没有建立和拆除连接所需的等待时间；线路利用率高；线路利用率高；线路利用率高；线路利用率高；传输可靠性较高；传输可靠性较高；传输可靠性较高；传输可靠性较高；报文大小不一，造成存储管理复杂；报文大小不一，造成存储管理复杂；报文大小不一，造成存储管理复杂；报文大小不一，造成存储管理复杂；大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高；大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高；大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高；大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高；出错后整个报文全部重发。

出错后整个报文全部重发出错后整个报文全部重发出错后整个报文全部重发17178/18/20248/18/2024分组交换（包交换）分组交换（包交换）–将报文划分为若干个大小相等的分组将报文划分为若干个大小相等的分组(Packet)进行存储转发进行存储转发–数据传输前不需要建立一条端到端的通路数据传输前不需要建立一条端到端的通路——也是也是“无连接的无连接的”–有强大的纠错机制、流量控制和路由选择功能有强大的纠错机制、流量控制和路由选择功能–优缺点：优缺点：优缺点：优缺点：对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组组组组————速度快；速度快；速度快；速度快；转发延时小转发延时小转发延时小转发延时小————适用于交互式通信；适用于交互式通信；适用于交互式通信；适用于交互式通信；某个分组出错可以仅重发出错的分组某个分组出错可以仅重发出错的分组某个分组出错可以仅重发出错的分组某个分组出错可以仅重发出错的分组————效率高；效率高；效率高；效率高；各分组可通过不同路径传输，容错性好。

各分组可通过不同路径传输，容错性好各分组可通过不同路径传输，容错性好各分组可通过不同路径传输，容错性好需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担18188/18/20248/18/202419198/18/20248/18/2024关于比特信息的基本单位信息的基本单位bitbit（比特）：二进制数字，有（比特）：二进制数字，有0 0和和1 1两种取值，分别代表两种取值，分别代表0 0电压和电压和+5V+5V电压，传输电压，传输1 1个个二进制数字其信息量就是二进制数字其信息量就是1bit1bit – –从原子到比特的飞跃已是势不可当、无法逆转从原子到比特的飞跃已是势不可当、无法逆转尼尼葛洛庞帝（葛洛庞帝（NegroponteNegroponte））《《数字化生存数字化生存》》））– –1 1bitbit=1=1位、位、8bits=18bits=1B Byteyte（字节）、（字节）、2 2B Bytes=1ytes=1WWordord（字）（字）=1=1个汉字、个汉字、10241024B Bytes=1ytes=1K KiloiloB Bytes=1ytes=1KBKB（千字节）（千字节）10241024KBKB=1=1MMegaegaB Bytes=1ytes=1MBMB（兆字节）（兆字节）10241024MBMB=1=1GGigaigaB Bytes=1ytes=1GBGB （吉字节）（吉字节）10241024GBGB=1=1T TeraeraB Bytes=1ytes=1TBTB （太字节）（太字节）20208/18/20248/18/2024举例一个ASCII（表示字符的编码）码=8bits早期的PC内存=64KB3.5英寸软盘的容量=1.44MB一张CDROM光盘容量=650MB一张DVD盘容量=4.3GB一个典型视频服务器的容量=1~4TB21218/18/20248/18/2024早期的人工交换早期的人工交换机。

它能为机它能为5050家家用户提供服务用户提供服务 19691969年，可视年，可视 22228/18/20248/18/20242323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。