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1、计算机网络-数据传输课件计算机网络-数据传输课件数据通信是两个数据通信是两个实实体体间间数据的数据的传输传输和交和交换换。数据。数据传输传输是将源站是将源站的数据的数据编码编码成信号，沿成信号，沿传输传输介介质质传传播至目的站。数据播至目的站。数据传输传输的品的品质质取决于被取决于被传输传输信号的品信号的品质质和和传输传输介介质质的特性。的特性。本章学本章学习习要点要点1.数据通信模型及其关数据通信模型及其关键键成份成份2.数据数据调调制与制与编码编码的概念及常用方法的概念及常用方法3.数字数据数字数据传输传输方式方式4.多路复用技多路复用技术术及常用的数字信号分及常用的数字信号分级级5.传输
2、传输介介质质的特性的特性6.铜环铜环接入技接入技术术（XDSL宽带宽带）数据通信模型简单的通信模型的通信模型模型中关键部分n源：产生要发送的数据的设备。n发送器：对信号进行转换或编码以产生能在特定传输系统中传输的电磁信号。n传输系统：连接源和目的地的传输线或复杂的网络。n接收器：从传输系统接收信号并转换成目的站设备能处理的信号。n目的站:：从接收器输入数据的设备。数据通信关键任务n传输系统利用率n接口n同步n交换管理n差错检测和校正n寻址和路由n恢复n报文格式n安全n网管数据率和数据率和频带频带的关系的关系n频谱：一个信号包含的频率范围n绝对频宽：一个信号的频谱的宽度n有效频带：信号的大部分能
3、量集中的频谱宽度n信号数据率越高，所需有效频带越宽数据数据调调制与制与编码编码几个术语：n数据: 数据是有意义的实体的量化形式，而信息涉及的是这些数据的内容和解释。n信号和信号发送:信号是数据的电磁或电子编码，信号发送是指沿传输介质传播信号的动作。n传输: 指传播和处理信号的数据通信。 模模拟拟和数字数据的模和数字数据的模拟拟和数字信号和数字信号调调制与制与编码编码n调调制是制是载载波信号的某些特性波信号的某些特性根据根据输输入信号而入信号而变变化的化的过过程程n编码编码是将模是将模拟拟数据或数字数数据或数字数据据变换变换成数字信号，以便通成数字信号，以便通过过数字通信介数字通信介质传输质传输
4、出去出去模拟数据的模拟信号调制n幅度幅度调调制是一种制是一种载载波的幅度会随着原始模波的幅度会随着原始模拟拟数据的幅度数据的幅度变变化而化而变变化的技化的技术术n频频率率调调制是一种高制是一种高频载频载波的波的频频率会随着原始率会随着原始模模拟拟信号的幅度信号的幅度变变化而化而变变化的技化的技术术幅度幅度调调制制频频率率调调制制数字数据的模数字数据的模拟拟信号信号调调制制n幅移幅移键键控控()是是用用载载波波频频率的两个高低不率的两个高低不同的振幅来表示两个二同的振幅来表示两个二进进制制值值n频频移移键键控控()是用是用载载波波频频率附近的两个率附近的两个不同不同频频率来表示两个二率来表示两个
5、二进进制制值值n相移相移键键控控()是利用是利用载载波信号的相位移波信号的相位移动动来表示数据来表示数据数字数据的模数字数据的模拟拟信号信号调调制制数字数据的数字信号数字数据的数字信号编码编码n不不归零制零制编码n曼曼彻斯特斯特编码n差差动曼曼彻斯特斯特编码数字信号的数字信号的编码编码模模拟拟数据的数字信号数据的数字信号编码编码n脉脉冲冲代代码码调调制制（PCM）是是以以采采样样定定理理为为基基础础n采采样样定理：定理： 如在如在规则规则的的时间间时间间隔内，以高于两倍隔内，以高于两倍最高有效信号最高有效信号频频率的速率率的速率对对信号信号f（t）进进行采行采样样，那么，那么，这这些采些采样值
6、样值包含包含了原始信号的全部信息了原始信号的全部信息脉冲代脉冲代码调码调制制数字数据数字数据传输传输方式方式n串行串行传输传输与并行与并行传输传输n异步异步传输传输和同步和同步传输传输串行串行传输传输与并行与并行传输传输n单工n半双工n全双工数据流的方向数据流的方向异步异步传输传输和同步和同步传输传输n异步异步传输传输：一次：一次传输传输一个字符，用起始位引一个字符，用起始位引导导，用停止位，用停止位结结束束n面向字符的同步面向字符的同步传输传输：每个数据：每个数据块块以一以一个或多个同步字符作个或多个同步字符作为为开始，以惟一的开始，以惟一的后文字符后文字符结结束束n面向位的同步面向位的同步
7、传输传输（HDLC、SDLC）：）：数据数据块块作作为为位流来位流来处处理理异步异步传输传输和同步和同步传输传输传输传输介介质质n传输传输介介质质特性特性n常用的常用的传输传输介介质质双双绞线绞线同同轴电缆轴电缆光光导纤维导纤维无无线线介介质质n传输损传输损耗耗外部外部损损耗和内部耗和内部损损耗耗信噪比信噪比传输传输介介质质特性特性n物理描述物理描述:说说明明传输传输介介质质的特征。的特征。n传传输输特特性性:包包括括是是使使用用模模拟拟信信号号发发送送还还是是数数字字信信号号发发送送，调调制技制技术术、传输传输容量及容量及传输传输的的频频率范率范围围。n连连通性通性:点到点或者多点点到点或者
8、多点连连接。接。n地地理理范范围围:网网上上各各点点间间的的最最大大距距离离，是是在在建建筑筑物物内内、建建筑筑物之物之间间或或扩扩展到整个城市。展到整个城市。n抗干抗干扰扰性性:防止噪音防止噪音对传输对传输数据影响的能力。数据影响的能力。n相相对对价格价格:以元件、安装和以元件、安装和维护维护的价格的价格为为基基础础。多多路路复复用用n频频分多路复用分多路复用n时时分多路复用分多路复用n统计时统计时分多路复用分多路复用n波分复用波分复用多路复用多路复用频频分多路复用分多路复用n传输传输介介质质的可用的可用带宽带宽分隔分隔成一个成一个频频段段n适用于模适用于模拟拟信号信号n数字数据首先数字数据
9、首先经调经调制解制解调调器器转换转换成模成模拟拟信号信号时时分多路复用分多路复用n传输传输介介质质的可用的可用时间时间分成分成时时隙隙n适用于数字信号适用于数字信号n时时分多路复用分多路复用类类型型隔位隔位扫扫描描隔字符隔字符扫扫描描n数字信号分数字信号分级级时时分多路复用技分多路复用技术术T1多路复用器 统计时统计时分多路复用分多路复用TDM与与STDM的比的比较统计时统计时分多路复用分多路复用波分多路复用波分多路复用(WDM)(WDM)n不同波不同波长长的光的光载载波信号在同一根光波信号在同一根光纤纤中中传输传输n波分多路复用光波分多路复用光纤纤通信系通信系统统单单向系向系统统双向系双向系
10、统统n复用器主要性能指复用器主要性能指标标插入插入损损耗耗串串扰扰衰减衰减n光光纤带宽纤带宽达达210101010Hz铜环铜环接入技接入技术术（XDSL）n数字用数字用户线户线DSL提供用提供用户户方便地用数字形方便地用数字形式接入网式接入网络络n所有的所有的DSL系列系列统统称称XDSLnXDSL技技术术已已标标准化准化不不对对称数字用称数字用户线户线ADSL对对称的高速数字用称的高速数字用户线户线HDSL甚高速数字用甚高速数字用户线户线VDSLADSL体系体系结结构构ADSL“Lite”体系体系结结构构HDSLHDSL体系体系结结构构 宽带宽带接入技接入技术术宽带宽带接入是人接入是人们们向
11、往的一种接入向往的一种接入Internet的方法，也是的方法，也是一些正蓬勃一些正蓬勃发发展的接入技展的接入技术术。根据中国互。根据中国互联联网网络络信息中心信息中心(CNNIC)于于202X年年1月月17日在北京日在北京发发布第布第21次中国互次中国互联联网网络发络发展状况展状况统计报统计报告告显显示，截止示，截止202X年年12月月31日，日，中国国内上网网民中国国内上网网民总总人数达到人数达到亿亿人。其中使用人。其中使用xDSL、CableModem、专线专线等等宽带宽带网民数达到网民数达到亿亿人。人。宽带宽带网接入的网接入的类类型型宽带宽带网及网及宽带宽带接入技接入技术现术现在在发发展
12、得很快，展得很快，宽带宽带网划分网划分为为很多很多类类型：型：长长城城宽带宽带、蓝蓝波万波万维维推广的小区局域网方案推广的小区局域网方案LAN；中中国国电电信信、中中国国网网通通、中中国国铁铁通通推推广广的的数数字字用用户户线线方方案案有有ADSL、HDSL、SDSL、VDSL；广播广播电视电视系系统统推广采用的推广采用的CableModem；中国网通推广的无中国网通推广的无线宽带线宽带接入方式接入方式LMDS。ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line，非非对对称称数数字字用用户户线线)使使用用ADSL技技术术，通通过过一一条条线线，以以比比普普通通MOD
13、EM快快100倍倍的的速速度度浏浏览览互互联联网网，通通过过上网学上网学习习、娱乐娱乐、购购物，享受到先物，享受到先进进的数据服的数据服务务；CableMODEM利用有利用有线电视线电视的同的同轴电缆轴电缆把家庭与把家庭与Internet连连起来。起来。通通过宽带过宽带ADSL接入接入Internet对对于于光光纤纤到到户户（FTTH）接接入入网网，近近年年来来人人们们提提出出了了多多项项过过渡渡性性的的宽宽带带接接入入网网技技术术，其其中中俗俗称称为为“个个人人宽宽带带流流行行风风”的的ADSL是是最最具具前前景景及及竞竞争争力力的的一一种种。非非对对称称数数字字用用户户线线路路ADSL是是
14、一一种种能能够够通通过过普普通通线线来来提提供供宽宽带带数数据据业业务务，进进行行高高速速网网际际网网络络上上网网服服务务的的调调制制/解解调调技技术术，也也是是目目前前极极具具发发展展前前景景的的一一种种接接入入技技术术。ADSL的的关关键键观观念念在在于于其其上上行行与与下下行行的的带带宽宽是是不不对对称称的的。事事实实上上，从从网网络络服服务务提提供供者者（ISP）到到用用户户（俗俗称称下下载载）的的带带宽宽是是比比较较高高的，使用者接收的的，使用者接收的资资料量料量远远比其送出的比其送出的资资料量多。料量多。ADSL接接入入技技术术示示意意如如下下图图所所示示。ADSL方方案案的的最最
15、大大特特点点是是不不需需要要改改造造信信号号传传输输线线路路，完完全全可可以以利利用用普普通通铜铜质质线线作作为为传传输输介介质质，配配上上专专用用的的MODEM即即可可实实现现数数据据高高速速传传输输。它它以以比比普普通通MODEM快快100多多倍倍的的速速度度浏浏览览互互联联网网，通通过过网网进进行行学学习习、娱娱乐乐、购购物物，享享受受到到先先进进的的数数据据服服务务，如如视视频频会会议议、视视频频点点播播、网网上上音音乐乐等等等等。在在ADSL接接入入方方案案中中，每每个个用用户户都都有有单单独独的的一一条条线线路路与与ADSL局局端端相相连连，它它的的结结构构可可以以看看作作是是星星
16、形形结结构构，数数据据传传输输带带宽宽是是由由每每一一个个用用户户独享的。独享的。ADSL的主要特点的主要特点n具具有有很很高高的的传传输输速速率率：ADSL在在普普通通线线上上支支持持的的上上传传速速率率为为640Kbps1Mbps，下下载载速速率率为为1Mbps8Mbps，有效，有效传输传输距离距离为为3km5km。n上上网网和和打打互互不不干干扰扰：ADSL更更为为吸吸引引人人的的地地方方是是可可以以与与普普通通共共存存于于一一条条线线上上。在在拨拨打打的的同同时时进进行行ADSL传传输输而而又又互互不不影影响响。数数据据信信号号并并不不通通过过交交换换设设备备，这这则则意意味味着着使使
17、用用ADSL上上网网不不需需要要交交纳纳费费并并且且不不需需要要拨拨号号，一一直直在在线线，属于属于专线专线上网方式。上网方式。n安安装装使使用用方方便便快快捷捷：ADSL安安装装由由局局端端服服务务商商将将用用户户原原有有的的线线接接入入ADSL局局端端设设备备，在在用用户户端端只只要要将将线线接接上上滤滤波波器器，滤滤波波器器与与ADSL和和Modem之之间间用用一一条条2芯芯线线连连上上，ADSL和和Modem与与计计算算机机网网卡卡之之间间用用一一条条双双绞绞线线连连接接即即可可完完成成硬硬件件安安装装。再再将将TCP/IP协协议议中中的的IP、DNS和网关参数和网关参数项设项设置好，
18、便完成了安装工作。置好，便完成了安装工作。nADSL的的使使用用更更加加简简易易，由由于于ADSL一一直直在在线线而而不不需需要要拨拨号，用号，用户户只需接上只需接上电电源便可。源便可。n提提供供多多种种先先进进服服务务：目目前前的的ADSL线线路路已已经经提提供供了了Internet高高速速宽宽带带接接入入的的服服务务，用用户户只只要要访访问问相相应应的的站站点点便便可可享享受受多多种种宽宽带带的的多多媒媒体体服服务务（例如网上游（例如网上游戏戏）。）。nADSL的的个个人人用用户户还还具具有有一一个个静静态态IP地地址址，ADSL的的局局域域网网用用户户具具有有四四个个静静态态IP地地址址
19、，个个人人用用户户可可用用来来建建立立个个人人主主页页，让让其其他他网网友友一一睹睹自自己己的的风风采采；局局域域网网用用户户可可以以在在中中国国多多媒媒体体公公众众信信息息网网上上架架设设自自己己的的网网站站，提提供供WWW、FTP、E-mail等等服服务务。随随着着ADSL技技术术的的进进一一步步推推广广应应用用，ADSL接接入入还还可可以以提提供供点点对对点点远远程程医医疗疗、远远程程教教学、学、远远程可程可视视会会议议等服等服务务。nADSL通通过过向向终终端端用用户户提提供供512kbps、1Mbps或或2Mbps接接入入速速率率业业务务，效益高，覆盖范效益高，覆盖范围围大，安全性好
20、，速率快，可大，安全性好，速率快，可满满足各足各类类用用户户的要求。的要求。ADSL对对用用户户的要求的要求ADSL的的技技术术是是通通过过对对线线进进行行分分频频，所所以以用用户户必必须须已已经经安安装装了了。线线所所接接入入的的市市话话机机房房必必须须是是ADSL节节点点，而而且且安安装装ADSL的的地地点点与与电电信信局局的的ADSL节节点点之之间间的的距距离离不不得得超超过过35公公里里，以以上上条条件件缺缺一一不不可可。安安装装ADSL的的用用户户线线必必须须是是直直接接连连接接的市的市话线话线路路ADSL设备设备的安装。的安装。ADSL的硬件安装的硬件安装nADSL安安装装包包括括
21、局局端端的的线线路路调调整整和和用用户户端端的的设设备备安安装装。在在局局端端方方面面，由由服服务务商商将将用用户户原原有有的的线线接接入入ADSL局局端端设设备备，只只需需23分分钟钟；用用户户端端的的ADSL安安装装也也非非常常简简易易方方便便，只只要要将将线线连连上上分分离离器器，分分离离器器与与ADSLModem之之间间用用一一条条两两芯芯线线连连上上，再再把把ADSLModem与与计计算算机机的的网网卡卡之之间间用一条双用一条双绞线绞线（RJ45接接头头）连连通即可完成硬件安装。通即可完成硬件安装。nADSL的的终终端端设设备备有有分分离离器器和和ADSLModem两两部部分分。其其
22、中中分分离离器器起起分分频频作作用用，面面板板上上有有“ADSL接接口口”、“外外线线接接口口”和和“接接口口”三三个个接接口口；ANT则则起起到到数数/模模转转换换的的作作用用，面面板板上上有有Line、ATM和和Ethernet三三个个接接口口。外外线线直直接接接接入入分分离离器器的的“外外线线接接口口”，“接接口口”可可接接普普通通机机，用用RJ11接接线线将将“ADSL接接口口”连连接接ANT的的Line口口，然然后后再再从从Ethernet接接口口用用RJ45连连线线（双双绞绞线线）与与计计算算机机内的网卡相内的网卡相连连。ATM接口用于接口用于连连接接ATM设备设备，暂时暂时不需不
23、需连连接。接。ADSLModemnADSLModem和和目目前前拨拨号号的的Modem不不同同，ADSLModem使使用用的的是是10Baset的的以以太太网网接接口口，不不是是RS232的串行口或并行口。的串行口或并行口。nADSL Modem分分为为USB接接口口和和LAN接接口口（RJ-45水水晶晶夹夹）两两种种形形式式，USB接接口口要要装装驱驱动动程程序序，LAN接口形式不需要装接口形式不需要装驱动驱动程序。程序。ADSL提供的局域网接入方法提供的局域网接入方法n将将直直接接通通过过ADSL连连上上网网的的那那台台主主机机设设置置成成代代理理服服务务器器，本本地地局局域域网网上上的的
24、客客户户机机就就可可以以通通过过该该代代理理服服务务器器访访问问外外部部信信息息资资源源，这这种种方方法法的的好好处处是是只只需需要要申申请请一一个个账账号号或或一一个个IP地地址址，本地客本地客户户机可采用保留机可采用保留IP地址；地址；n采采用用专专线线方方式式，为为局局域域网网上上的的每每台台计计算算机机向向局局申申请请1个个IP地地址址，这这种种方方法法的的好好处处是是无无须须设设置置一一台台专专用用的的代代理理服服务务网网关关，缺缺陷陷是是鉴鉴于于目目前前技技术术的的局局限限，局局只只能能提供最多提供最多16个个IP地址地址给给局域网；局域网；n在在ADSL后后面面接接一一个个路路由
25、由器器，向向局局多多申申请请一一段段IP地地址址给给局局域域网网的的计计算算机机，在在局局给给该该段段地地址址设设置置路路由由之之后后即即可可上上网网，这这种种方方法法的的好好处处是是局局域域网网计计算算机机的的数数目目不受限制，但是要多加一台路由器；不受限制，但是要多加一台路由器；n有有一一种种具具有有路路由由、防防火火墙墙功功能能的的ADSLModem可可以以完完成成以以上上3种种方方法法的的任任何何一一种种，而而不不需需要添加任何代理服要添加任何代理服务务器或路由器。器或路由器。n在网吧中往往使用的是第一种在网吧中往往使用的是第一种办办法，法，这这种种办办法既省事又省法既省事又省钱钱，很划算。，很划算。
