现代通信技术课件_四_数据通信

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1、第四章 数据通信本章内容： 数据通信概述 数据链路传输控制 规程 数据传输 数据交换技术 数据通信网本章重点： 数据通信概念 数据传输技术 数据交换技术数据通信概述 数据通信是依照一定的通信协议，利用 数据传输技术在两个终端之间传递数据 信息的一种通信方式和通信业务。它可 实现计算机和计算机、计算机和终端以 及终端与终端之间的数据信息传递。是 继电报、电话业务之后的第三种最大的 通信业务。 数据 是信息的实体，是把事件的属性规范后 的表现形式，它能被描述，也可以被描 述。数据可以分为模拟数据和数字数据 。 声音、视频、图像、温度、整数信号 信号是数据的电磁编码，信号中包含了所要传 递的数据。信

2、号一般以时间为自变量，以表示 消息（或数据）的某个参量（振幅、频率或相 位）为因变量。信号按其自变量时间的取值是 否连续，可分为连续信号和离散信号；按其因 变量的取值是否连续，又可分为模拟信号和数 字信号 信号 傅立叶已经证明：任何信号（不管是模 拟信号还是数字信号）都是由各种不同 频率的谐波组成的，任何信号都有相应 的带宽，而且任何信道在传输信号时都 会对信号产生衰减。 信号 信号中的大部分能量都集中在一个相 对较窄的频带范围之内，因此我们将信 号大部分能量集中的那段频带称为有效 带宽，简称带宽。任何信号都有带宽。 一般来说，信号的带宽越大，利用这种 信号传送数据的速率就越高，要求传输 介质

3、的带宽也越大。 声音信号 声音信号的频谱大致在20 Hz2000 kHz的 范围（低于20 Hz的信号为次声波，高于 2000 KHz的信号为超声波 )，但用一个窄 得多的带宽就能产生可接受话音的重现 。 话音信号的标准频谱为300 Hz3400 Hz， 其带宽为3 kHz。电视信号的频谱为04 MHz，因此其带宽为4 MHz。问题 数据通信和语音通信有什么不同？数据通信 数据通信不同于电报、电话通信，它所 实现的主要是“(通过终端)-机(计算机)”通 信与“机-机”通信，但也包括“人(通过智能 终端)-人”通信。 数据通信的特点 1、实现的是计算机之间或者人与计算机 之间的通信，需要定义严格

4、的通信协议 数据传输的准确性和可靠性高 误码率要求比语音、电视系统小得多 传输速率高 通信持续时间差异较大 数据通信具有灵活的接口功能。交换机连接交换机级联 交换机级联就是交换机与交换机之间通 过交换端口进行扩展，这样一方面解决 了单一交换机端口数不足的问题，另一 方面也解决离机房较远距离的客户端和 网络设备的连接。建议最多部署三级交 换机，那就是核心交换机-二级交换机-三 级交换机。 交换机级联三者区别 集线器的内部只有一根通信线路，所以 带宽平分，交换机上连的PC在通信时会 在通信的双方之间建立起一条虚拟的链 路。不会被其他PC间的通信所影响，所 以每个口都能独享带宽 。单从组建局域 网来

5、说，交换机的速度最快，其次是路 由器，最后是HUB。而价格是路由器最贵 ，然后是交换机和HUB。 三者区别 集线器，它的作用可以简单的理解为将 一些机器连接起来组成一个局域网。而 交换机（又名交换式集线器）作用与集 线器大体相同。但是两者在性能上有区 别：集线器采用的式共享带宽的工作方 式，而交换机是独享带宽。路由器与以 上两者有明显区别，它的作用在于连接 不同的网段并且找到网络中数据传输最 合适的路径 讨论 某宿舍有一个八孔路由器，10个人要上 网 ，怎么组网？需要哪些设备？总线型的终端器 总线结构是指各工作站和 服务器均挂在一条总线上 ，各工作站地位平等，没 有中心节点控制，其传递 方向是

6、从发送信息的节点 开始向两端扩散，各节点 在接受信息时，均进行地 址检查，相符则接受信息 。在总线两端安装终端器 ，防止信号反射和噪声。4.2 数据传输 1、并行传输和串行传输 2、异步传输和同步传输 3、基带传输和频带传输1 并行传输和串行传输并 行 传 输00110111 00110101 00100010 00110011 采用串行传输： 00110111 00110101 00100010 00110011 采用并行传输 0 0 0 00 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 串 行 传 输并行传输 并行传输 局域网 距离近，至少有8 位数据同时传输 。计算机内部的 数据多是并行

7、传 输 计算机总线结构串行传输 距离较远的情况 ，每次由源到目 的传输的数据只 有一位，如图(b) 。成本因素，远 距离通信一般采 用串行传输技术 串行通信 RS-232-C是美国电子工业协会EIA（ Electronic Industry Association）制定的一种 串行物理接口标准 ，一般用于20m以内的 通信。 RS-485总线,在要求通信距离为几十米到 上千米时，广泛采用RS-485 串行总线 COM口 COM口即串行通讯端口。 微机上的com口通常是9针 ，也有25针的接口 。一般 主板外部只有一个COM口 ，机箱后面和并口一起的 那个九孔输出端（梯形） ，就是COM1口，C

8、OM2口 一般要从主板上插针引出 。并口是最长的那个梯形 口。RS232接口COM接口COM口的接口标 准规范和总线标 准规范是RS-232 ，有时候也叫做 RS-232口。USB接口 USB(Universal Serial Bus)(通用串行总线)接口 USB逐步成为PC机的标准 接口。USB接口，用一个4针插 头作为标准插头两边长 的是电源线，中间短的 是数据线 常见的USB接口公头 母头 公头就是凸出来的接头一方 母头就是凹进去准备被接的一方 相应的接口也叫公口和母口并行接口 并行接口，简称并口， 是采用并行通信协议的 扩展接口。并口的数据 传输率比串口快8倍， 标准并口的数据传输率

9、为1Mbps，以前常用来 连接打印机、扫描仪等 。现在打印机已经开始 采用USB口。串行和并行传输速度 并行数据传输是以计算机的字长，通常是8位 、16位、32位为传输单位 。在相同频率下,并口 传输的效率是串口的几倍。但随着传输频率的 提高，并行传输线中信号线与信号线之间的串 扰越加明显，所以这也制约了并行通讯传输频 率的提高（达到100MHz已经是很难了）。而串 行通信则不然，信号线只有一根（或两根）， 没有串扰（或不明显），所以传输频率可以进 一步提高，足够可以将传输速度超过并行通讯 。 单工、双工与半双工串行数据通信的方向性结构有三种，即 单工、半双工和全双工。 单工数据传输只支持数据

10、在一个方向上 传输 半双工数据传输允许数据在两个 方向上传输(注：在某一时刻，只允许数据 在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向 的单工通信) 全双工数据通信允许数据同时在两个方 向上传输，全双工通信是两个单工通信 方式的结合，它要求发送设备和接收设 备都有独立的接收和发送能力。 2同步传输和异步传输 必须严格保证发送端和接 收端动作同步！ 异步传输 同步传输 内容包括：码元开始时间 和出现频率异步传输和同步传输 数据通信的一个基本要求是接收方必须 知道它所接收的每一位的开始时间和持 续时间。满足上述要求的办法有两类： 异步传输和同步传输。 同步与异步传输同步传输 同步传输方式不是对每个字符

11、单独进行 同步，而是对一组字符组成的数据块进 行同步。 曼彻斯特编码异步传输 每个字节作为一个单元独立传输，字节 之间的传输间隔任意。为了标志字节的 开始和结尾，在每个字符的开始加一位 起始位，结尾加1位或2位停止位，构成 一个个的“字符”。这里的“字符”指异步传 输的数据单元，不同于“字节”，一般略大 于一个字节。 异步传输同步传输和异步传输区别 1、异步传输的单位是字符而同步传输的 单位是桢。 2、异步传输对时序的要求较低，同步传 输往往通过特定的时钟线路协调时序。 3、异步传输相对同步传输，效率较低。 4、异步传输通过字符起止的开始和停止 码抓住再同步的机会，而同步传输则是 以数据中抽取

12、同步信息。3、基带传输和频带传输 基带信号由计算机或终端等数字设备直接发 出的二进制数字信号形式称为方波，即 “1”或“0”，人们把方 波固有的频带称为基 带 ，方波电信号称为基带信号。计算机 内部总线上传输的就是基带信号 。基带传输 在数据通信中，计算机内部并行总 线上的信号都是基带信号 ，基带传输的 数据经过编码器变换变为直接传输的基 带信号，例如曼彻斯特编码或差分曼彻 斯特编码信号；基带传输是一种最基本 的数据传输方式。 基带传输举个简单的例字：在有线信道中,直接 用电传打字机进行通信时传输的信号就是 基带信号。而传送数据时，以原封不动 的 形式，把基带信号送入线路，称为基带传 输。基带

13、传输不需要调制解调器，设备化 费小，适合短距离的数据输，比如一个企 业、工厂，就可以采用这种方式将大量 终 端连接到主计算机。 频带传输 频带传输就是先将基带信号变换（调制 ）成便于在模拟信道中传输的、具有较高频 率范围的信号（称为频带信号），再将这种 频带信号在模拟信道中传输。计算机网络的 远距离通信通常采用的是频带传输。基带信号与频带信号的转换是由调制解 调技术完成的。 为了利用廉价的公共电话交换网实现 计算机之间的远程通信，必须将发送端的 数字信号变换成能够在公共电话网上传输 的音频信号，经传输后再在接收端将音频 信号逆变换成对应的数字信号。 5数字调制技术 如何在传输语音信号的信道上，

14、传输数 字信号？ 采用调制技术！ ASK、FSK、PSK、DPSK4.3 数据链路传输控制规程 数据在链路的传输过 程当中会有什么问题 ？ 遇到这些问题我们如 何解决？电路交换电路交换的原理是：在数据传输时， 源节点和目的节点之间有一条利用中间 节点构成的专用物理链路，此线路将一 直保持到数据传输结束。若是这两个节 点之间的通信量很大，则可同时建立多 条连接。 电路交换 这种传输自然是相互的。数据经过节点时 几乎没有延迟和阻塞，除非线路有意外或节点 出现故障。数据传输完成后，由通信的某一方 发出拆除电路请求，对方作出相应释放链路。电路交换的有点在于数据传输可靠、迅速，且 保持原有序列。但是，一

15、旦通信双方占有一条 通道后，即使不传送数据，其他用户也不能使 用，造成资源浪费。电路交换适于数据传输要求质量高，批量 大的情况。典型的是电话通信网络。 1电路交换的特点 面向连接：呼叫建立、信息传递和连接释放 在连接建立过程中，有一定的连接建立时延。 实现实时信息传送，传输时延小(呼叫建立时延)。 数字程控电话交换采用同步时分交换 通信信道独享，线路的利用率低。 采用串行传输方式，任何故障均可能引起中断。 信息“透明”传输(不存储、不分析、不处理)，对信 息传输不采用控制机制，可靠性不高(透明传输)， 存在着严重的呼损。 网络互连困难：不同速率、协议、代码的终端互 通难。报文交换 为解决电路交换占用通道的缺陷，报文 交换产生。其原理是：数据以报文为单 位传输，长度不限且可变。数据传送过 程采用存储转发的方式。发送方在发 送一个报文时把目的地址附加在报文上 ，途径的节点根据报文上的地址信息， 将报文转发到下一个节点，接力式的完 成整个传送过程。 2分组交换分组交换 将数据信息分割成若干个数据段，加上 分组头，以“存储-转发”的方式传送，到 达收信端，再把数据