《计算机网络教学课件 PPT 作者 张玉英 梁光华 第2章 数据通信技术基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络教学课件 PPT 作者 张玉英 梁光华 第2章 数据通信技术基础（224页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、计算机网络,2.1 数据通信的基本概念 2.1.1 基本术语的解释 2.1.2 数据通信系统 2.1.3 数据通信中的主要技术指标 2.1.4 数据通信方式,第2章 数据通信技术基础,2.2 数据通信技术 2.2.1 串行通信 2.2.2 并行通信 2.2.3数据传输的同步技术 2.3 数据的通信方式 2.3.1 基带传输 2.3.2 宽带传输 2.4数据编码技术,2.4.1调制与解调 2.4.2数字数据的模拟信号编码 2.4.3数字数据的数字信号编码 2.4.4模拟数据的数字信号编码 2.4.5 模拟数据的模拟信号编码 2.5 多路复用技术 2.5.1频分多路复用 2.5.2时分多路复用,2
2、.5.3 波分多路复用 2.5.4 码分多路复用 2.6 数据交换技术 2.6.1电路交换 2.6.2 报文交换 2.6.3 分组交换 2.6.4 各种数据交换技术的性能比较 2.7 SONET/ SDH光网络 2.7.1 SONET和SDH,2.1 数据通信的基本概念 在计算机网络的数据通信中，信息、数据、信号和信道是四个最基本的概念。正确理解这四个概念，对于理解在网络中数据通信的原理是非常重要和必要的。,2.1.1 基本术语的解释 1.数据 数据（data）是对客观事物的符号表示，是用于表示客观事物的未经加工的原始素材，如图形符号、数字、字母等。数据可分为模拟数据和数字数据。模拟数据是在某
3、区间内连续变化的值；数字数据是离散的值。,但在计算机网络系统中，数据通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码，即一系列表示数字“0”或“1”的电脉冲（又称“码元”）。 数据的单位有如下几种： 位b（bit）：一个0或1。 字节B（Byte）：8个码元。 1KB=1024B； 1MB=1024KB；1GB=1024MB。,2.信息 信息（Information）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。,3.信号 信号（Signal）-是数据的电子或电磁编
4、码。信号可分为模拟信号和数字信号。模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波；数字信号则是一系列离散的电脉冲。可选择适当的参量来表示要传输的数据。,模拟信号（Analog Signal）又称频带信号，它的信号电平是连续变化的，如图2-1(a)所示；而数字信号（Digital Signal）又称基带信号，它是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示，如图2-1(b)所示。,图2-1 模拟与数字信号,模拟信号与数字信号可以混合应用，使用模/数转换装置可以将模拟信号变换成数字信号, 数字信号也可相互转化为模拟信号。模拟数据在模拟信道上传输，数字数据在模拟信道上传输如图2-2所示。,图
5、2-2数字数据在模拟信道上传输,4.信道 信道(information channels)是信号在通信系统中传输的通道，是信号从发射端传输到接收端所经过的传输介质。一条传输媒介上可以有多条信道（多路复用），如图2-3所示。广义的信道定义除了包括传输介质，还包括传输信号的相关设备。,图2-3 多条信道,在计算机网络中有物理信道和逻辑信道之分。物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，网络中两个结点之间的物理通路称为通信链路。物理信道由传输介质及有关设备组成。逻辑信道是指通过统计复用的方式，按需分配信道带宽，只有用户有数据要传送时才为之生成一个分组，并复用到信道中，从而形成逻辑子信道。下面是物理信
6、道常用的四种分类方法。, 按传输介质的不同可分为: 有线信道: 有线信道是以导线为传输介质，信号沿导线进行传输，信号的能量集中在导线附近，因此传输效率高，但是部署不够灵活。这一类信道使用的传输介质包括用电线传输电信号的架空明线、电话线、双绞线、对称电缆和同轴电缆等等，还有传输经过调制的光脉冲信号的光导纤维。, 无线信道：电磁波在空间传播称之为无线信道，它包括无线电、微波、红外线和卫星通信信道等。微波信道、红外和激光信道都具有很强的方向性。卫星信道的优点是容量大、距离远，但一次性投资大、传播延迟时间长。,在无线信道中当电磁波的频率低于2MHz,传播路径为地波传播，即电磁波沿地表传播，当电磁波的频
7、率低于2M30MHz,传播路径为天波传播 ，当电磁波的频率大于30MHz,传播路径为视距传播。, 按传输信号的不同可分为: 数字信道：就是以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道，即将由不同电压表示的数字信号1或0直接送到线路上去传输。数字信号在时间上是离散的，在幅值上是经过量化的，它一般是由二进制代码 0、1 组成的数字序列，如计算机中传送的就是典型的数字信号。, 模拟信道：模拟信道是以连续模拟信号形式传输数据的信道。模拟信号在时间上和幅度取值上都是连续的，其电平随时间边境连续变化。例如，语音、是典型的模拟信号，还有如温度、压力、流量等也是模拟信号。 另外，在“信号”概念中还有“信源”和“信
8、宿”两个相关概述。“信源”是指通信过程中产生和发送信息的设备或计算机；“信宿”是指通信过程中接收和处理信息的设备或计算机，而前面介绍的“信道”总地来说就是“信源”和“信宿”之间的通信线路。,5.数据处理 数据处理（Date Processing）是把数据加工处理成为所需要的信息的过程。数据处理通常是数据的计算机处理，如将一组原始数据输入计算机以一定的数学模型计算所需的结果。,6.信息处理 信息处理（Information Processing）也是把数据加工处理成为所需要的信息的过程，不过信息处理的含义比数据处理广泛得多。信息处理对数据加工处理包括进行数据的错误检索、排序、合并、比较、计算、修
9、改格式等处理功能，以得到所需要的信息。,7.数据通信 简单他说，数据通信（Data Communication）就是以传送数据为业务的通信，即特指传递数据类消息的通信方式。它只涉及机器之间的“纯数据“通信，而不涉及到数据的类型、含义、表示和应用等方面。,8.数据通信网 数据通信网（Data Communication Network）就是数据通信系统的网络形态。它是广域计算机通信网或计算机网络的基础通信设施的代名词，例如，以太网、公用数据网、ISDN、ATM网等，它们都可以称为数据通信网，其主要作用是为各种信息网络提供“通信子网“资源。,9. 码元和码字 在计算机网络中传送的每一位二进制数被称
10、为“码元”或“码位”，由7个码元组成的二进制序列被称为“码字” 例如：二进数“1000001”就是一个码字，在7位的ASII的数据通信中，这个码字就代表ASII码“A”,2.1.2 数据通信系统 1.数据通信系统组成 数据通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。比较典型的数据通信系统主要由数据终端设备、数据电路、计算机系统三部分组成，如图2-4所示。,图2-4 数据通信系统组成, 数据终端设备 在数据通信系统中，用于发送和接收数据的设备称为数据终端设备（DataTerminalEquipment 简称DTE）。DTE可以是大、
11、中、小型计算机、PC机，也可以是一台只接收数据的打印机，所以说DTE属于用户范畴，其种类繁多，功能差别较大。, 数据电路终接设备 用来连接DTE与数据通信网络的设备称为数据电路终接设备（Distributed Computing Environment; or Data Communication Equipment简称DCE），其功能就是完成数据信号的变换。因为传输信道可能是模拟的，也可能是数字的，DTE发出的数据信号不适合信道传输，所以要由DCE把数据信号变成适合信道传输的信号。, 数据电路和数据链路 数据电路指的是在线路或信道上加信号变换设备之后形成的二进制比特流通路，它由传输信道及其两
12、端的数据电路终接设备（DCE）组成，如图2-5所示。,图2-5 两个DTE通过DCE进行通信,数据链路是在数据电路已建立的基础上，通过发送方和接收方之间交换“握手”信号，使双方确认后方可开始传输数据的两个或两个以上的终端装置与互连线路的组合体。所谓“握手”信号是指通信双方建立同步联系、使双方设备处于正确收发状态、通信双方相互核对地址等。 可见数据链路包括物理链路和实现链路协议的硬件和软件。只有建立了数据链路之后，双方DTE才可真正有效的进行数据传输。,特别注意，在数据通信网中，它仅仅操作于相邻的两个结点之间，因此从一个DTE到另一个DTE之间的连接可以操作多段数据链路。 2.数据通信系统的模型
13、 两个PC机经过普通电话机的连线，再经过公用电话网进行通信。 如图2-6所示，一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统(或发送端)、传输系统(或传输网络)和目的系统(或接收端)。,图2-6 数据通信系统的模型, 源系统 源系统就是发送信号的一端，它包括以下两个必需部分。 源站：产生要传输的数据的计算机或服务器等设备。 发送器：对要传送的数据进行编码的设备，如调制解调器等。常见的网卡中也包括收发器组件和功能。 传输系统 这是网络通信的信号通道，如双绞线通道、同轴电缆通道、光纤通道或者无线电波通道等。当然还包括线路上的交换机和路由器等设备。, 目的系统 目的系统就是接收发送端所发送的信号的一端，
14、它包括以下两个必需的部分。 目的站：从接收器获取从发送端发送的信息的计算机或服务器等。 接收器：接收从发送端发来的信息，并把它们转换为能被目的站设备识别和处理的信息。它也可以是调制解调器之类的设备，不过此时它的功能当然就不再是调制，而是解调了。常见的网卡中也包括接收器组件的功能。,3. 数据通信的基本过程 数据从发送端出发到数据被接收端接收的整个过程。每次通信又包含两个子过程即数据传输和通信控制。 通信控制是为了保证数据传输而进行的各种辅助操作（例如同步控制、差错检测等）。 4. 数据通信过程的5个阶段： 建立通信线路，用户将要通信的对方地址告诉通信控制处理机。, 若对方同意，则建立数据传输链
15、路，双方建立同步联系，处于正确的收发状态。 传输数据及必要的通信控制信号。 传输结束，双方通过控制信息确认结束。 切断数据连接的物理通道。,2.1.3数据通信中的主要技术指标 数据通信系统的技术指标主要从数据传输的质量和数量来体现。质量指信息传输的可靠性，一般用误码率来衡量。而数量指标包括两方面：一是信道的传输能力，用信道容量来衡量；另一方面指信道上传输信息的速度，相应的指标是数据传输速率。,1. 数据传输速率 数据传输率是指单位时间内传输的信息量，可用“比特率”和“波特率”来表示。 比特率 比特率又称为信息速率，反映一个数据通信系统每秒所传输的二进制位数，单位是每秒比特(位/秒)，以b/s或
16、bps表示。 数据传输速率的计算公式如下:,数据传输速率的计算公式如下: S=1/Tlog2N（b/s） （2-1） 式中: T为一个数字脉冲信号的宽度（全宽码）或重复周期（归零码），单位为秒； N为一个码元所取的离散值个数，通常N=2K（K为二进制信息的位数）。当N=2时，数据传输速率的公式就可简化为：S=1/T，表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。, 波特率 波特率指数据通信系统中，线路上每秒传送的波形个数。波特率又称为波形速率或码元速率，单位为波特，记作Baud。若每个码元所含的信息量为1比特，则波特率等于比特率。计算公式： B=1/T（Baud） （2-2） 式中:T为信号码元的宽度，单位为秒。 由以上两公式可以得出：S=Blog2N（b/s），或B=S/log2N（Baud）,在计算机中，一个符号的含义为高低电平，分别代表逻辑“1”和逻辑“0”，所以每个符号所含的信息量刚好为1比特，因此在计算机通信中，常将“比特率”称为“波特率”，即： 1波特（B）= 1比
