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1、1.3 网络中的数据通信网络中的数据通信学习目标学习目标l掌握数据通信的基本概念；l了解基带传输的基本概念；l了解频带传输的基本概念；l知道调制解调器的工作原理；l知道线路交换与分组交换等数据交换技术；一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念1.信息、数据和信号2.数据传输类型与通信系统3.基带传输4.频带传输5.数据传输速率1.信息、数据和信号信息、数据和信号l通信l信号l模拟信号l数字信号l信息l数据l信号：是数据在传输过程中电信号的表现形式。l按照在传输介质上传输的信号类型有两种：l模拟信号和数字信号l模拟信号：的信号电平是连续变化的；l数字信号：是用两种不同的电平去表示0、1比特序
2、列的电压脉冲信号表示。l按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。模拟信号与数字信号波形(a)(a)v(t)v(t)tt(b)(b)模拟信号模拟信号数字信号数字信号模拟信号与数字信号波形模拟信号与数字信号波形2.数据传输类型与通信系统数据传输类型与通信系统 数据传输类型l模拟通信l数字通信 数据通信系统计算机计算机系统系统计算机计算机系统系统调制解调器调制解调器信道信道调制解调器调制解调器图图2-2 2-2 数据通信系统数据通信系统通信线路通信线路(3)数据通信方式l单工、半双工与全双工通信l按信号传送方向与时间关系分l单工通信 （simplex）l半双工通信
3、 (half-duplex)l全双工通信 (full- duplex)发送接收单向通道单向通道双向通道双向通道双向通道双向通道(a)(a)(b)(b)(c)(c)发送接收接收发送发送接收接收发送单工、半双工与全双工通信单工、半双工与全双工通信3.基带传输基带传输l基带传输的定义l在数据通信中，表示计算机二进制的比特序列的数字数据信号是典型的矩形脉冲信号;l矩形脉冲信号的固有频带称做基本频带,简称为基带,矩形脉冲信号就叫做基带信号;l在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输。通信信道带宽对基带传输的影响E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)E(t)0
4、00000ttttt1 2 3 4 5 6 7 8 9 1001100010(a)(b)(c)(d)(e)0 10 1 20 1 2 3 40 1 2 3 4 5 6 7 8ttttt模拟信号与数字信号波形模拟信号与数字信号波形4.频带传输频带传输l频带传输的定义l利用模拟信道传输数据信号的方法称为频带传输；l调制解调器（modem）是频带传输中最典型的通信设备。外置外置Modem与计算机的连接与计算机的连接电话插座电源插座调制解调器调制解调器电话机计算机图图2-10 2-10 模拟信号与数字信号波形模拟信号与数字信号波形l何谓调制解调器l调制器（modulation）l解调器（demodul
5、ation）l内置与外置Modem的区别l计算机端口（串口、并口、USB口）l如何连接调制解调器l外置调制解调器指示灯含义5.数据传输速率数据传输速率l定义：l数据传输速率在数值上，等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒，记做bps（每秒钟传送二进制的位数）。l常用的数据传输速率单位有：lKbps、Mbps、Gbps与Tb/s，其中：l1Kbps 103bps l1Mbps 106bpsl1Gbps 109bpsl1Tbps 1012bps6.带宽与宽带网带宽与宽带网l带宽:指通信信道 的传输容量.l宽带网:是指具备较高通信速率和较高吞吐量的计算机网络.二、多路复用技术二、多
6、路复用技术多路复用（multiplexing）：在通信系统中能实现多种信号在同一媒体中传输的技术。多路复用的工作原理多路复用的工作原理高速通信线路多路复用器多路复用器三、网络中的数据交换技术三、网络中的数据交换技术 空间分割线路交换空间分割线路交换 线路交换线路交换 时间分割线路交换时间分割线路交换 交换方式交换方式 存储交换存储交换 报文交换报文交换 报文分组交换报文分组交换 数据报数据报 虚电路虚电路 l数据通过通信子网的传输过程可以分为：l线路交换l存储转发交换也称存储交换通信传输子网通信传输子网S1S2S3共享信道共享信道HubSDintelIntel Express10/100 St
7、ackable HubChange hub speedPowerCollisionManaged10BASE-T100BASE-TXStatusBla ck - Wiring spe edClass ISolid - D ownloa dAmber (Mgmt)Bla ck - ActivitySolid - L inkG reen (vt)123456789101112131415161718192021222324ServerLaser printerWorkstationWorkstationWorkstation通信交换技术需要解决的问题通信交换技术需要解决的问题l如何通过通信传输子网
8、实现数据传输l通信传输子网由通信线路和交换结点组成l交换结点的功能l连接通信线路l实现传输过程中数据的存储/转发l数据存储：缓存功能l数据转发：路径选择功能1.1.线路交换方式线路交换方式 l线路交换是面向连接的服务；l两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接；l线路交换在数据传输过程中要经过l建立连接、数据传输、释放连接的三个阶段；l优点：通信实时性强，适用于交互式会话类通信；l缺点：对突发性通信不适应，系统效率低，系统没有存储数据的能力，不能平滑交通量。 线路交换举例线路交换举例AEFCDBaaaaa独占信道独占信道S1S2S3aaaaaa此时此
9、时F不能与不能与D通话通话A与与E通话通话电路交换的特性电路交换的特性l建立端到端的物理连接花费呼叫时间l在保持连接期间双方独占信道l没有冲突l有可能浪费信道资源l直到发出撤除连接申请才会释放被占用的信道资源l信道资源的利用效率较低2.存储转发交换方式存储转发交换方式 l数据通过通信子网传输时可以有报文（message）与报文分组（packet）两种方式；l 报文传输：不管发送数据的长度是多少，都把它当作一个逻辑单元发送；l 报文分组传输：限制一次传输数据的最大长度，如果传输数据超过规定的最大长度，发送结点就将它分成多个报文分组发送。报文交换举例（报文交换举例（1）AEFCDB存储转发存储转发
10、S1S2S3A向向E发送电报发送电报aaaF向向D发送电报发送电报fff报文交换举例（报文交换举例（2）AEFCDB存储转发存储转发S1S2S3aaaA报文到达报文到达S1fffF报文到达报文到达S3报文交换举例（报文交换举例（3）AEFCDB存储转发存储转发S1S2S3aaaA报文到达报文到达S2fffF报文到达报文到达S2报文交换举例（报文交换举例（4）AEFCDB存储转发存储转发S1S2S3aA报文到达报文到达S3aafffF报文到达报文到达S3报文交换举例（报文交换举例（5）AEFCDB存储转发存储转发S1S2S3aA报文到达报文到达EaaaF报文到达报文到达Efff报文交换的特性报文
11、交换的特性 l整块数据逐站存储转发l对报文的长度没有限制，对于大块数据l占用存储空间大l占用信道时间长l延迟较大，不能实现交互式通信3.3.数据报方式数据报方式 l数据报是分组存储转发的一种形式；l在数据报方式中，分组传送之间不需要预先在源主机与目的主机之间建立“线路连接”；l源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传输路径；l每个分组在通信子网中可能是通过不同的传输路径到达目的主机。分组交换举例AEFCDBaaafafa共享信道共享信道S1S2S3aaaaafaaffffffffffA向向E发送数据发送数据F向向D发送数据发送数据affaaffaa分组交换的特性分组交换的特性l分组的长度有上限控制，各自独立传输l占用信道时间短l占用缓存空间小l信道共享l可充分利用信道资源l有可能发生资源（信道和结点）占用冲突l分组交换的优点l比报文交换的延迟小l比电路交换的效率高l适于计算机网络通信l分组交换的缺点l仍然有延迟，不能满足实时多媒体通信的服务质量l需要解决冲突检测、拥塞控制和纠错重发等问题分组交换的特性分组交换的特性