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1、数据通信与通信网络基础章节授课说明:教学周次第一周授课方式理论讲授（3课时）授课内容数据通信的基本概念数据通信方式数据通信方式通信网简介一3.1数据通信的基本概念3.2数据通信方式3.3传输介质3.4通信网简介3.1 数据通信的基本概念数据通信是指在计算机之间，计算机与终端之间以及终端与终端之间传送表示字符，字，语音，图像的二进制代码0、1比特序列的过程。3.1.1 数据、信息与信号1 .信息与数据信息（Information）可以是语音、图像、文字等各种形式，是人们要通过通信系统传递的内容；信息总是与一定的形式相联系，这种形式实体就是数据。可以说，数据是传递信息的实体，而信息是数据的内容或解
2、释。数据又分为模拟数据和数字数据，模拟数据的取值是连续的；数字数据的取值只在有限个离散的点上取值。数字数据比较容易存储、处理和传输，模拟数据经过处理也很容易变成数字数据。数字数据传输也有它的缺点，比如系统庞大、设备复杂，所以在某些需要简化设备的情况下，模拟数据传输还会被采用2.信号如图3-1中，发送机的功能是将人或机器产生的信息转码、电磁编码或光编码9这种在信道上传输的电(b)加）1换为适合在通信信道上传输的电编/光编码叫做信号。图3-1模拟信号与数字信号波形信号可以是模拟信号或数字信号。分为模拟通信系统与数字通信系统两种。3.1. 2数据通信系统按照在传输介质上传输的信号类型,可以将通信系统
3、通信系统的作用是传递信息。图3-1所示的是通信系统的基本模型。其中，我们把除去两端设备的部分叫做信息传输系统。信息 接收机。传输系统由三个主要部分组数据怖机、统道和数字通信系统通信系统数字电话通信系统模拉通信系统图3-2通信系统基本模型1 .信源和信宿信源就是信息的发送端，是发出待传信息的人或设备；信宿就是信息的接收端，是接收所传信息的人或设备。大部分信源和信宿都是计算机或其他数据终端设备(DataTerminalEquipment,DTE)2 .信道在数据通信系统中，信道是传送信号的通路。信道本身也可以是模拟的或数字方式的。根据信号的不同，通信系统可以分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信
4、系统主要分为图3-3通信系统分类图3 .信号变换器信号变换的作用是将信源发出的信息变成适合在信道上传输的信号。源和信道，信号变对应不同的信换器有不同的组成和变换功能。4 .噪声源个通信系统客观上是不可地存在着噪声干扰的，而这些干扰分布在数据传输的各个部分。为分析或研究问题方便，通常把他们等效为一个作用于信道上的噪声源。5 .数据通信、数字通信与模拟通信要在业务类型上，数据通信系统主要提供数据服务，传送的主要是数据信息，即离散的二进制数字信号序列，也就是以数字信息为数据通信系统可以说是通信系统的子集。它们的区别主主；而通信系统的服务类型除数据之外，还包括语音(如电台广播)、视频(如电视网)等。数
5、据通信系统的发送机、接收机和信道的功能都与通信系统一致。有时数据通信系统的概念会有延伸，如通过模拟电话信道传输计算机输出的数字信号，有时也归入数据通信的讨论范围。广义上讲，除去利用模拟信号传输模拟数据的通信方式，其他通信系统都可以看作数据通信匕*、八攵发送设备匹二系统的研究范畴户习接收机严彳接收设备发发送设备送机、X图3-4数据传输系统模型3.2数据通信方式321并行传输方式与串行传输方式数据传输有并行与串行两种方式。在计算机中，通常是用8位的二进制代码来表示一个字符。在数据通信中，人们可以按图3-5(a)所示的方式，将待传送的每个字符的二进制代码按由低位到高位的顺序依次发送，这种工作方式称为
6、“串行传输”。在数据通信中，人们也可以按图苓砰3-5(b)所示的方式，将表示一个字符的h8位二进制代码通过8条并行的通信信道同时去，每次发送二个字符代代码，一这种工作方式称为上并行传输条，反M(5图3-5串行通信与并行通信显然，采用串行传输方式只需要在收发双方之间建立一条通信信道；采用并行通信方式，收发双方之间必须建立并行的多条通信信道。对于远程通信来说，在同样传输速率的情况下，并行通信在单位时间内所传送的码元数是串行通信的n倍（在这个例子中n=8）。由于需要建立多个通信信道，并行通信方式造价较高。因此，在远程通信中，人们一般采用串行通信方式。322异步传输方式与同步传输方式的每一位的开始时间
7、和持续时间，这样才能正确地接收发送方发来的数据。数据通信的一个基本要求是接收方必须知道它所接收满足上述要求的办法有两种：异步传输方式和同步传输方式。1.异步传输方式工作原理是：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1位、1.5位或2位停止位,字的开始和结尾，在每个字符的开始力一位起始位，结尾加构成伞会的；字符”6：数据数据数据,数据校验停止停止位2位3位4位5位6位位位般略大不符1字符3宁符4任意间隔任意间隔任意间隔图3-6异步传输方式异步传输方式的特点是：o每个字符代码前后的起始和停止位标识字符的开始和结束起始和停止位兼作线路两端o的同步时钟，不再需要额外时钟同步字符
8、之间间隔任意；0速率较低，适合于误码率高及对数据速率要求低的线路。2.礴传输方式同步传输方式不是对每个字符单独进行同步，而是对一组字符组成的数据块进行同步。同步的方法不是加一位停止位，而是在数据块前面加特殊模式的位组合（如01111110）或同步字符（SYN）,并且通过位填充或字符填充技术保证数据块中的数据不会与同步字符混淆。上述同步传输技术叫做字符同步，如图3-7所刀，为了保证数据的正确传输，这种传输方式同步宇贫Ce改茎个）可砸长鹰的宁W歌a块在每一位还要进行位同步。11位同步的方式有两种：内同涉和外同步01111110IMI步位式（：一牛或多个可变佟度的位数4块图3-7同步传输方式内同步指
9、某些编码技术内含时钟信号。外同步指由通信线路设备提供同步时钟信号，该同步信号与数据编码一同传输，以保证线路两端数据传输同步。总之，同步传输方式由字符同步和位同步共同构成。它的优点是开销少、效率高，适合以较高的速率传输数据；缺点是整个数据块一旦有一位错传，就必须重传整个数据块的内容。323数据传输方向如图3-8(C)所示，在全数据通信按照信号传送方向与时间的关系，可以分为三种：单信、半双工通信和全双工通信。如图3-8(a)所示，在单工通信方式中，信号只能向一个方向传输，任何时候都不能改变信号的传送方向。只能向一个方向传送的通信信道，只能用于单工通信方式中。如图3-8(b)所示，在半双工通信方式中
10、，信号可以双向传送，但必须交替进行，一个时间只能向一个方向传送。可以双向传送信号，但必须交替进行的通信信道，只能用于半双工通信方式中。双工通信方式中，信号可以同时双向传送。可以双向同时传送信号的通信信才能实现全双工诵信,自然也就可以用于单工或半双工诵信。通信QF服务器XX十图3-8单工、半双工与全双工通信324连接方式数据通信的连接方式有两种，即点到点连接方式和多点连接方式。图3-9所示的是典型的点到点的连接方式，Modem一旦拨号连通之后，这条线路就被通信双方占用，不会有第三者再插进来7如果通信双方采用专线连接，还可以省去4叶创乂Modem1*?拨号的过程。+空H幺.A*1!上理If叮uia
11、j_tlt4童H址化8(-JJii1图3-9点到点连接方式如图3-10所示，各个通信终端共用一条通信主线路的通信方式叫做多点连接。这种方式的优点是节省线路，缺点是需要解决多个终端同时通信时产生的线路争用问题计算机调制糊器图3-10多点连接325基带传输与频带传输1 .基带传输把矩形脉冲信号的固有频带称做基本频带（简称为基带）送基带信号的。在数字通信信道上，直接传方法称为基带传输。在发送端基带传输的信源数据经过编码器变换，变为直接传输的基带信号，在接收端由解码港恢复成与发送端相同的数据。基带传输是一种最基本的数据传输方式。基带传输在基本不改变数字数据信号波形的情况下直接传输数字信号，具有速率高和
12、误码率低等优点，在计算机网络通信中被广泛采用。2 .频带传输为了利用模拟语音通信的电话交换网实现计算机的数字数据信号的传输，字信号转必须首先将数换成模拟信号。将利用模拟信道传输数据信号的方法称为频带传输。在频带传输中，调制解调器是最典将计型的通信设备。调制解调器的作用是：当它作为数据的发送端时耳机中的数字信号将电话线上的模拟信转换成能在电话线上传输的模拟信号；当它作为数据的接收端时，号转换成能在计算机中识别的数字信号。频带传输的优点是可以利用现有的大量模拟信道通信，价格便宜，是速率容易实现。它的缺点低，误码率高。它是传输数据的物理基同轴电缆和光缆；无线传 通常笼统地称做无线传3 .3传输介质传
13、输介质是指数据传输系统中发送器和接收器之间的物理路径，础。传输介质分为有线和无线两大类。有线传输介质包括双绞线、输介质严格地分为无线电、微波、卫星、移动通信等各种通信介质，输介质。现在比较流行的使用方式为：局域网由双绞线连接到桌面，光缆作为通信干线,卫星用于跨国界传输。4 .3.1双绞线1mm这样做的目的主要是减少双绞线是最廉价且使用面最广的导向传输媒体。它是由两根彼此绝缘的铜线组成，这两根线按照规则的螺旋状绞合在一起，每根铜线的直径大约为的粗细和长短而不同，一般来说,线的直径越大，传输距离越短，传输速率越高。传输速率根据线电磁干扰，提高传输质量。双绞线可以用于模拟信号传输或数字信号传输,计算
14、机局域网中经常使用的双绞线分为两类:0 屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair , STF);0/)）绘:出了屏蔽双图3-11双绞线的结构示意图332同轴电缆同轴电缆由同轴的内外两个导体组成，内导体是一根金属线，外导体（也称外屏蔽区）是一根圆柱形的套管，一般是细金属线编织成的网状结构，内外导体之间有绝缘层，如图3-12所示。另外，同轴电缆的两端需要有终结器（用50迪或和*6的龟阻连接内外导体）中间形头、筒形连接器等器件。/）00n保护房I=1呆广）/（b）图3-12同轴电缆的结构示意图.33.3光缆T”-I.u熨歹卜hrmu一夕irwf邸w/二将多条光纤组成二束,就可以构成一条光一一好、应用前途最广泛的厂种0光纤的结构如图3-、013所4 1图3-13光纤结构与原理示意图334f衣卜无线传输介质产K卜wgriKTII无线传输介质包括：j无线电、微波、卫星、移动通信给L各种无线传输介质对应的电，I磁波谱范围如图。/可启光膜外线yuu）11仃If/mir/If/|卅：icIf/If?乳、wi:Itn一JC纨电tAVO兀绒电1Ml-:电辄痢逍IJMi-nrVISHFI订11：Iiir图3-14各通信类型使用的电磁波谱范围3.4通
