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1、第二章 数据通信基础第1页，共60页，编辑于2022年，星期二数据通信基本概念-信息信息（Information）是客观事物属性和相互联系特性的表征，是人们对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识。表示信息的形式可以是数值、文字、图形、声音、图像和动画等，这些媒体都是信息表示的一种形式。第2页，共60页，编辑于2022年，星期二数据通信基本概念-数据数据（Data），一般理解为“信息的数字化形式”或“数字化的信息形式”，具体是指事物的某些属性规范化后的表现形式，它能被识别，也可以被描述。例如十进制数、二进制数、字符、图像等。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
2、二进制数字编码。语音信息、图像信息、文字信息以及从自然界的各个方面直接采集的各种自然属性信息都可以转换为二进制数字编码在计算机网络中存储、处理和传输。第3页，共60页，编辑于2022年，星期二数据通信基本概念-信号信号（Signal），是指携带信息的传输介质。它是数据的具体物理表现，具有确定的物理描述。在通信系统中常常使用的电信号、电磁信号、光信号、载波信号、脉冲信号、调制信号等都是指携带着某种信息的具有不同形式或特性的传输介质。第4页，共60页，编辑于2022年，星期二模拟和数字根据信号参量取值的不同，信号可以分为数字信号和模拟信号，或称为离散信号和连续信号。模拟信号是在一定的数值范围内可以
3、连续取值的信号，是一种连续变化的电信号，如声音信号是一个连续变化的物理量，这种信号可以按照不同频率在各种不同的介质上传输。数字信号是一种离散的脉冲序列，它取几个不连续的物理状态来代表数字，最简单的离散数字是二进制数字0和1，它分别由信号的两个物理状态（如低电平和高电平）来表示。利用数字信号传输的数据，在受到一定限度内的干扰后是可以恢复的。第5页，共60页，编辑于2022年，星期二数据通信基本概念-信道信道指信号由发送设备传输到接收设备的介质或通道，包括通信设备（如集线器、路由器等）和传输介质（如同轴电缆、光纤等）。信道可以按不同的方法来分类，按传输信号类型来分类，可分为模拟信道和数字信道；按信
4、道使用权来分，可分为专用信道和公用信道；按传输介质的类型不同，信道可分为有线信道和无线信道。第6页，共60页，编辑于2022年，星期二数据通信三要素信必须具备三个基本要素，即通信的三要素：信源、通信信道和信宿。信源是信息产生和出现的发源地，既可以是人，也可以是计算机等设备；通信信道是信息传输过程中承载信息的传输媒体；信宿是接收信息的目的地。数据通信系统中，计算机（或终端）设备起着信源和信宿的作用，通信线路和必要的通信转接设备构成了通信信道。第7页，共60页，编辑于2022年，星期二数据通信系统的组成通信系统是实现通信过程的系统，为完成通信任务所需要的一切技术设备和传输介质所构成的总体，就称为通
5、信系统。其基本组成包括信源、变换器与反变换器、信道、信宿、以及噪声源。信源：信息的发出者，它把各种可能的信息（如语言、文字、图形和图像等）转换成原始电信号。变换器与反变换器：为了使信源发出的原始电信号能够在信道上传输，就必须通过某种变换器将原始电信号转换成适合在信道上传输的电信号。例如，利用模拟传输系统传输数字信息就需要调制解调器（Modem）这种变换器，而接收端则进行反变换。信宿：信号的接收者，它将接收到的信号转换成信息。信道：信道是信息传输的通道。噪声源：信道中的噪声以及分散在通信系统其他各处噪声的集中表示，信号在传输过程中受到的干扰就是噪声，噪声过大将影响被传送信号的真实性或正确性。第8
6、页，共60页，编辑于2022年，星期二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称为数据通信过程。每次通信又包含两个子过程：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。数据通信基本过程一般被分为五个操作过程：第一，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，类似于用户拿起电话进行拨号；第二，若对方同意通信，建立数据传输链路，通信双方建立同步联系，使双方设备处于正确的收发状态，类似于对方电话铃响，并拿起电话；第三，传输数据以及必要的通信控制信号，类似于通话双方进行对话；第四，数据传输结束，通信双方通过控制信息确认此次通信结束，类似于对话双方
7、说再见；最后，通知通信控制处理机，通信结束并切断数据连接的物理通道，类似于对话双方挂起电话。第9页，共60页，编辑于2022年，星期二模拟通信系统的质量指标有效性，用有效传输带宽来度量。同样的信息采用不同的调制方式需要不同的频带宽度。带宽越窄，有效性越好。例如，传输一路模拟电话，单边带信号只需要4kHz带宽，而常规调幅或双边带信号则需要8kHz带宽，因此在一定频带内，用单边带信号传输的路数比常规调幅信号多一倍，即可以传输更多的信息，显然单边带系统的有效性比常规调幅系统要好。可靠性，用接收端最终的输出信噪比来度量。信噪比越大，通信质量越高。例如，普通电话要求信噪比在20dB以上，电视图像则要求信
8、噪比在40dB以上，信噪比是由信号功率和传输中引入的噪声功率决定的。第10页，共60页，编辑于2022年，星期二数字通信系统的质量指标-数据传输速率指的是单位时间内传输线上传送的信息量。对于不同的传输方式，数据传输速率的表示方法也不同，有三种表示传输速率的方法：信号速率信号速率是指单位时间内所传信号的二进制位数，单位为位/秒，记作bps（bits per second），用字母S表示。调制速率调制速率是指脉冲数字信号经过调制后的传输速率，或者说是信号在调制过程中每秒钟信号状态变化的次数，以波特（Baud）为单位，通常称为波特率，用字母B表示。调制速率一般用于表示调制解调器之间传输信号的速率。以
9、上两种速率之间有下列关系：S=B*log2N。信息传输速率信息传输速率是指数据通信系统在单位时间内能够传输的用户信息量。信息传输速率一般小于信号速率。数据信号速率指每秒钟能传输的二进制信息位数，单位是位/秒，即bit/s，记为Bps，因此又称为比特率。第11页，共60页，编辑于2022年，星期二数字通信系统的质量指标-误码率衡量数据传输系统在正常工作情况下传输可靠性的指标。它的定义是：二进制位（码元）被传输出错的概率。误码率以接收码元中错误码元数占传输总码元数的比例来计算，在计算机网络中，误码率要求低于10-6。误码率又称为出错率，指二进制数据位传输时出错的概率，是衡量数据通信系统在正常工作情
10、况下的传输可靠性的指标。误码率Pe误传的码元总数/传送的码元总数。第12页，共60页，编辑于2022年，星期二数字通信系统的质量指标-频带宽度与信道容量频带宽度是指信号所拥有的频率范围。信号的大部分能量往往包含在频率较窄的一段频带中，这就是有效带宽。信道容量是指信道的最大数据传输速率，即单位时间内可传送的最大比特数。信道容量的单位为bit/秒。数据传输速率与带宽有着直接的关系。数据信号传输速率越高，其有效的带宽越宽；另一方面，传输系统的带宽越宽，该系统能传送的数据传输速率就越高。单位时间内传输的信息量越大，信道的传输能力就越强，信道容量越大。提高信道传输能力的方法之一，就是提高信道的带宽。第1
11、3页，共60页，编辑于2022年，星期二数字数据的编码数字数据的编码方式有三种：不归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。不归零编码（Non-Return to Zero，NRZ）用两个电平来表示两个二进制数字；NRZ编码规定可用负电平表示逻辑“1”，用正电平表示逻辑“0”，反之亦然。曼彻斯特编码（Manchester）目前应用最广泛的编码方法之一，其特点是每一位二进制信号的中间都有跳变，若从低电平跳变到高电平，就表示数字信号“1”，若从高电平跳变到低电平，就表示数字信号“0”。差分曼彻斯特编码（Difference Manchester）对曼彻斯特编码的改进。其特点是每一位二进制信号的跳变依
12、然提供收发端之间的同步，但每位二进制数据的取值，要根据其开始边界是否发生跳变来决定，若一个比特开始处存在跳变则表示“0”，无跳变则表示“1”。曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码常被广泛地应用于局域网的物理层中，例如曼彻斯特编码被以太网采用，而差分曼彻斯特编码被令牌环网采用。第14页，共60页，编辑于2022年，星期二数字数据的调制传统的电话通信信道是为传输语音信号设计的，用于传输音频300Hz3400Hz的模拟信号，不能直接传输数字数据。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的传输，必须首先将数字信号转换成模拟信号，也就是要对数字数据进行调制。发送端将数字数据信号变换成模拟数据信号的
13、过程称为调制（Modulation），调制设备就称为调制器（Modulator）；接收端将模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为解调（Demodulation），解调设备就称为解调器（Demodulator）。若进行数据通信的发送端和接收端以双工方式进行通信时，就需要同时具备调制和解调功能的设备，称为调制解调器（Modem）。第15页，共60页，编辑于2022年，星期二模拟数据的编码脉冲编码调制PCM（Pulse Code Modulation）是模拟数据数字化的主要方法。由于数字信号传输失真小、误码率低、数据传输速率高，因此在网络中除计算机直接产生的数字信号外，语音、图像信息必须数字化才能
14、经计算机处理。PCM技术在光纤通信、数字通信通信、卫星通信等中均获得了极为广泛的应用。PCM技术的过程主要由采样、量化与编码三个步骤组成，采样是把时间上连续的模拟信号转换成时间上离散的采样信号，量化是把幅度上连接的模拟信号转换成幅度上离散的量化信号，编码是把时间离散且幅度离散的量化信号用一个二进制编码表示。第16页，共60页，编辑于2022年，星期二模拟数据的调制在模拟数据通信系统中，信源的信息经过转换，形成电信号，比如人说话的声音经过电话转变为模拟的电信号，这也是模拟数据的基带信号，模拟的声音数据是加载到模拟的载波信号中进行传输的。模拟数据的基带信号具有比较低的频率，不宜直接在信道中传输，需
15、要对信号进行调制，将信号搬移到适合信道传输的频率范围内，接收端将接收的已调信号再搬回到原来信号的频率范围内，恢复成原来的消息，比如无线电广播。第17页，共60页，编辑于2022年，星期二双绞线两根绝缘导线相互缠绕而成，将一对或多对双绞线放置在一个保护套便成了双绞线电缆。早期电话系统中就是使用二芯制的双绞线，而计算机网络中常用的是4对线（8芯制）按一定规则相互绞在一起的。双绞线的一些特征如下：既可用于传输模拟信号，又可用于传输数字信号。双绞线最适合于较短距离的信息传输，当超过几千米时信号因衰减可能会产生畸变，这时就要使用中继器（Repeater）来放大信号和再生波形。第18页，共60页，编辑于2
16、022年，星期二双绞线（2）非屏蔽双绞线UTP（Unshielded Twisted Pair）和屏蔽双绞线STP（Shielded Twisted Pair）。非屏蔽双绞线价格便宜，传输速度偏低，抗干扰能力较差。屏蔽双绞线抗干扰能力较好，具有更高的传输速度，但价格相对较贵。由于UTP的成本低于STP，所以使用的更广泛。目前广泛应用的有六个不同的等级，级别越高性能越好。双绞线可以分为六类，常见的有3类线、5类线和超5类线，以及最新的6类线。一类线：主要用于电话连接，通常不用于数据传输。二类线：通常用在程控交换机和告警系统。ISDN和T1/E1数据传输也可以采用二类电缆，二类线的最高带宽为1MH
17、z。三类线：又称为声音级电缆，是一类广泛安装的双绞线。三类UTP的阻抗为100欧姆，最高带宽为16MHz，适合于10Mbps双绞线以太网和4Mbps令牌环网的安装，也能运行16Mbps的令牌环网。四类线：最大带宽为20MHz，其它特性与3类UTP完全一样，能更稳定的运行16Mbps令牌环网。五类线：又称为数据级电缆，质量最好。它的带宽为100MHz，能够运行100Mbps以太网和FDDI，5类UTP的阻抗为100欧姆。5类UTP目前已被广泛的应用。超五类双绞线在传送信号时比普通五类双绞线的衰减更小，抗干扰能力更强，在100M网络中，受干扰程度只有普通5类线的1/4，超五类线主要用于千兆位以太网
18、（1000Mbps）。六类线：六类布线系统提供2倍于超五类的带宽，传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。第19页，共60页，编辑于2022年，星期二同轴电缆同轴电缆是由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，内导线和圆柱导体及外界之间用绝缘材料隔开。外导体的作用是屏蔽电磁干扰和辐射，两导体之间用绝缘材料隔离。同轴电缆具有较高的带宽和较好的抗干扰特性。同轴电缆的规格是指电缆粗细程度的度量，按射频级测量单位（RG）来度量，RG越高，铜芯导线越细，RG越低，铜芯导线越粗。同轴电缆：按直径的不同，可分为粗缆和细缆两种：粗缆：传输距离长，性能好但成本高、网络安装、
19、维护困难，一般用于大型局域网的干线，连接时两端需终接器。粗缆与外部收发器相连，收发器与网卡之间用AUI电缆相连，网卡必须有AUI接口（15针D型接口）：每段500米，100个用户，4个中继器可达2500米，收发器之间最小2.5米，收发器电缆最大50米。细缆：与BNC网卡相连，两端装50欧的终端电阻。用T型头，T型头之间最小0.5米。细缆网络每段干线长度最大为185米，每段干线最多接入30个用户。如采用4个中继器连接5个网段，网络最大距离可达925米。细缆安装较容易，造价较低，但日常维护不方便，一旦一个用户出故障，便会影响其他用户的正常工作。第20页，共60页，编辑于2022年，星期二光纤光导纤
20、维是光纤通信的传输媒体，通常是由传导光波的非常透明的石英玻璃拉成纤维细丝线芯，外加抗拉保护层构成的。光纤通信就是利用光导纤维传递光脉冲来进行通信，有光脉冲相当于“1”，没有光脉冲相当于“0”；在发送端有光源，可以采用光电二极管制成光检测器，在检测到光脉冲时可还原出电脉冲，经解码后再处理。光纤的电磁绝缘性能好、信号衰小、频带宽、传输速度快、传输距离大。另外，由于它本身没有电磁辐射，所以它传输的信号不易被窃听，保密性能好。但是它的成本高并且连接技术比较复杂。光缆主要用于要求传输距离较长、布线条件特殊的的数据传输和网络的主干线。第21页，共60页，编辑于2022年，星期二光缆光导纤维是一种传输光束的
21、细微而柔韧的媒质，光导纤维电缆由一捆纤维组成，简称为光缆。光缆是数据传输中最有效的一种传输介质，它有以下几个优点：频带较宽；电磁绝缘性能好，光纤电缆中传输的是光束，由于光束不受外界电磁干扰与影响，而且本身也不向外辐射信号，因此它适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合；衰减较小，在较长距离和范围内信号是一个常数；中继器的间隔较大，因此可以减少整个通道中继器的数目，可降低成本。在普通计算机网络中安装光缆是从用户设备开始的，因为光缆只能单向传输。为了实现双向通信,光缆就必需成对出现，一个用于输入，一个用于输出，光缆两端接光学接口器。第22页，共60页，编辑于2022年，星期二无线电短波通信无线
22、电短波通信主要是靠电离层反射，但是电离层的不稳定会产生衰落现象，且电离层反射将产生幸好失真效应。一般用短波无线电台进行几十至几百比特/秒的低速数据传输。第23页，共60页，编辑于2022年，星期二无线电微波通信无线电微波通信在长途大容量的数据通信中占有重要地位，其频率范围为300MHz300GHz。微波在空间主要是直线传播，由于微波还可以穿透电离层进入宇宙空间，因此它不像短波通信可以经电离层反射传播到地面上很远的地方。又由于地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制且与天线的高度有关，一般只有50km左右，长途通信时必须建立多个中继站，中继站之间以“接力”的方式，把上一站的信号放大然后发往下一站
23、。微波通信有两种主要的方式：即地面微波接力通信和卫星通信。第24页，共60页，编辑于2022年，星期二红外线和激光红外线通信和激光通信就是把通信中需要传输的信号分别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿直线传播，它们比微波通信具有更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行干扰，但红外线和激光对雨雾等环境干扰特别敏感。第25页，共60页，编辑于2022年，星期二数据通信方式数据信息都是以通信的方式进行交换的，其方式有并行传输和串行传输。并行传输方式：是将组成字符的各个位（如8位、16位等）同时传输，每一个数位都有自己的数据传输线。并行传输速度高，一次可传输一个或几个字符，但通信成本较高，一般适用
24、于计算机内部或计算机与外围设备间的短距离数据传输。串行传输方式：是将组成字符的各个位串行地发往通信线路。与并行传输相比，串行传输的速度要慢得多，但是成本也较低，仅需要一个通信信道。串行传输适用于远距离通信，目前计算机网络中普遍采用串行传输方式。第26页，共60页，编辑于2022年，星期二串行数据通信分为单工通信、半双工通信和全双工通信等传输模式。单工通信：指通信信道是单向信道，数据信号仅沿一个方向传输，发送方只能发送不能接收，接收方只能接收而不能发送，任何时候都不能改变信号传送方向，例如无线电广播和电视都属于单工通信。半双工通信：指信号可以沿通信信道两个方向传送，但同一时刻一个信道只允许单方向
25、传送，即两个方向的传输只能交替进行，而不能同时进行。当改变传输方向时，要通过开关装置进行切换。它适合于会话式通信，例如公安系统使用的“对讲机”和军队使用的“步话机”，而在计算机网络系统中适用于终端与终端之间的会话式通信。全双工通信：全双工通信是指数据可以同时沿相反的两个方向作双向传输，又称为双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收数据。例如现代电话通信提供了全双工传送，这种通信方式主要用于计算机与计算机之间的通信。第27页，共60页，编辑于2022年，星期二数据传输模式数据传输可分为基带传输和频带传输。基带传输：计算机和终端接收或发送的信号是数字信号，把这个数字信号直接在通信信道上传输就是
26、基带传输。基带传输一般用于短距离的数据传输，如在局域网中用基带同轴电缆作传输介质的数据传输。就数字信号而言，它是一个离散的方波，“0”代表低电平，“1”代表高电平，这种方波固有的频带称为基带，方波信号称为基带信号，因此，基带实际上就是数字信号所占用的基本频带。基带传输是在信道中直接传输数字信号，且传输媒体的整个带宽都被基带信号占用，双向地传输信息。频带传输：频带传输是指将数字信号变换成一定频率范围内的模拟信号，在某一频带内传送的方式。如采用“多路复用技术”可将多路信号通过调制技术调制到各自不同的载波频率上，在各自的频段范围内进行传输，从而实现在一个信道中同时传播声音、图像和数据多种信息。所谓频
27、带传输是指将数字信号调制成音频信号后再发送和传输，到达接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号。可见，在采用频带传输方式时，要求发送端和接收端都要安装调制器和解调器。第28页，共60页，编辑于2022年，星期二差错控制编码计算机网络中常用的差错控制编码是奇偶校验码和循环冗余码。奇偶校验码是一种最简单的检错码，通过增加冗余位来使得码字中1的个数保持为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）。例如，偶校验：110101000，011011011。在实际使用时，奇偶校验可分为以下三种方式：垂直奇偶校验水平奇偶校验水平垂直奇偶校验循环冗余码又称CRC码（Cyclic Redundancy Code），简称循环码
28、。CRC码检错能力强，且容易实现，是目前最广泛的检错码编码方法之一。第29页，共60页，编辑于2022年，星期二差错控制方法常用的差错控制方法：反馈检测、自动请求重发（ARQ）和前向纠错（FEC）反馈检测方法又称回送校验法。双方在进行数据传输时，接收方将接收到的数据重新发回发送方，由发送方检查是否与原始数据完全相符。如不相符，则发送方发送一个控制信息通知接收方删去出错的数据。并重新发送该数据；如相符，则发送下一个数据。特点：原理简单、实现容易、可靠性强，但开销大，信道利用率低。自动请求重发简称ARQ（Automatic Repeat reQuest），是计算机网络中较常采用的差错控制方法。AR
29、Q的原理是：发送方将要发送的数据附加上一定的冗余检错码一并发送，接收方则根据检错码对数据进行差错检测，如发现差错，则接收方返回请求重发的信息，发送方在收到请求重发的信息后，重新传送数据；如没有发现差错，则发送下一个数据。为保证通信正常进行，还需引入计时器（防止整个数据帧或反馈信息丢失）和帧编号（以防止接收方多次收到同一帧并递交给网络层）。特点：使用检错码（常用的有奇偶校验码和CRC码等）、必须是双向信道、发送方需设置缓冲器。前向纠错简称FEC（Forward Error Correction），其原理是：发送方将要发送的数据附加上一定的冗余纠错码一并发送，接收方则根据纠错码对数据进行差错检测，
30、如发现差错，由接收方进行纠正。特点：使用纠错码（纠错码编码效率低且设备复杂）、单向信道、发送方无需设置缓冲器。第30页，共60页，编辑于2022年，星期二无线通信技术其中最具代表性的有蜂窝移动通信、宽带无线接入，也包括集群通信、卫星通信，以及手机视频业务与技术。蜂窝移动通信从上世纪80年代出现到现在，已经发展到了第三代移动通信技术，目前业界正在研究面向未来第四代移动通信的技术。宽带无线接入也在全球不断升温，近几年来我国的宽带无线用户数增长势头强劲。宽带无线接入研究重点主要包括无线城域网（WMAN）、无线局域网(WLAN)和无线个域网(WPAN)技术。第31页，共60页，编辑于2022年，星期二
31、蜂窝移动通信标准1G（first generation）模拟移动系统，已基本淘汰。2G（second generation）系统，为目前主流应用，以GSM（全球移动通讯系统Global system for Mobile communications）网为代表主要利用TDMA多址模式，同时也推广了窄带CMDA。2G的主流技术，数据速率为9.6kb/s2.5G是基于2G与3G之间的过渡类型，2.5G理论最高数据速率为171.2kb/s。代表为GPRS通用分组无线业务（General Packet Radio Service），是一种基于GSM系统的无线分组交换技术。GPRS上网的峰值速率为115
32、.2Kbit/s，平均上网速率在20-30Kb。第32页，共60页，编辑于2022年，星期二蜂窝移动通信标准（2）3G（third generation）系统，是目前营造宽带CDMA移动通信环境的主流技术。相继推出三个国际性标准：W-CDMA，CDMA-2000和TD-SCDMA，将在全球以三足鼎立之势争夺“3G”市场和未来发展。3G最高可提供2Mbp/s的数据传输速率。CDMA 1X是指CDMA2000的第一阶段（速率高于IS-95 CDMA网络），速率可达到144Kbps，CDMA无线上网最高速率可达153.6Kbps，稳定状态下的速率可在70K-80K左右。3G增强型（E3G）是现有3G
33、技术的增强和演进，是在原有的3G框架内进行，在传统的移动通信网络基础上引入IP网络(如WiMAX系统)的特点，以更好的支持IP多媒体业务。第33页，共60页，编辑于2022年，星期二蜂窝移动通信标准（3）后3G（B3G），是3G之后的移动通信系统，具有更高频谱效率，能够提供更高数据速率、更好的覆盖和更强的业务支撑能力。B3G系统的目标是为高速移动用户提供峰值100Mbps数据速率，为游牧民或固定用户提供峰值1Gbps的数据速率。4G系统以正交多任务分频技术(OFDM)为主流技术，可以达到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以达到每秒高达100Mbps速度传输无线信息，利用这种技术人们可以实现
34、例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等方面的无线通信增殖服务。第34页，共60页，编辑于2022年，星期二宽带无线接入技术主要分为四类无线接入技术，分别是个域网（WPAN:802.15）、局域网WiFi（LAN:802.11）、城域网WiMAX（WMAN:802.16)、广域网（WAN:802.20）。个域网PAN是属于短距离传输的技术与标准，一般指无线覆盖范围在个人活动范围内，通常为十米左右。无线个域网有很多标准无线个域网（WPAN）是对等网络（ad-hoc），以静态或动态的人或物体为中心，可以达到10米或以外，例如蓝牙。WLAN是无线局域网Wireless LocalArea
35、 Network的首字母缩写词，Wi-Fi为IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准(IEEE802.11)。标准IEEE802.11a，其数据传输速率可达到54Mbps，另一标准IEEE802.11b的数据速率可达到11Mbps，标准802.11g传输速度最高为54Mbps。WiMAX是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access)的缩写，以IEEE 802.16的系列宽频无线标准为基础。802.16d是一种固定无线接入技术，802.16e技术目标是一种移动宽带无线接入技术，支持车速移动(120km/h)，可以提供宽带接入（
36、几十Mbit/s），覆盖范围一般在几公里之内。802.16e具备后向兼容802.16d的能力，物理层主要采用OFDM、OFDMA技术。第35页，共60页，编辑于2022年，星期二集群通信技术集群通信是多个用户共用一组无线电信道的专用移动通信系统的技术，群组内用户共享前向信道，支持群组呼叫；它采用PTT（Push-To-Talk）方式，呼叫接续快，被叫不需摘机，适合调度类业务和专用系统。相比过去的模拟集群技术，数字集群通信在系统性能、用户体验等方面有着模拟集群不能比拟的优点：数字集群采用的大区制和蜂窝小区技术频率复用率高；采用数字信令方式、语音编码、调制解调；频谱利用率高、抗无线信道衰落能力强；
37、在覆盖漫游范围、容量、保密性、业务种类（数据、短消息）等方面弥补了模拟集群通信的种种不足。数字集群的基础技术包括：TDMA（GT800）、FDMA/CDMA（GoTa）和FHMA（跳频）等；运营方式分专网和共网两种，专网由某一单位独自建设、维护和使用，共网由运营商负责建设和维护，多个单位通过VPN方式共同使用。共网运营将是数字集群的发展方向。第36页，共60页，编辑于2022年，星期二数据的同步技术实现收发之间的同步技术是数据传输中的关键技术之一，通常使用的同步技术有异步方式和同步方式。异步方式：每传送1个字符（7位或8位）都要在每个字符码前加1个起始位，以表示字符代码的开始，在字符代码和校验
38、码后面加1或2个停止位，表示字符结束。接收方根据起始位和停止位来判断一个新字符的开始。从而起到通信双方的同步作用。异步方式实现比较容易，但每传输一个字符都需要多使用23位，所以适合于低速通信。第37页，共60页，编辑于2022年，星期二数据的同步技术（2）同步方式：是一种传送速率较高的通信方式，它可以成块地传送数据和字符。同步传输方式的信息格式是一组字符或一个二进制位组成的数据块（帧）。对这些数据，不需要附加起始位和停止位，而是在发送一组字符或数据块之前先发送一个同步字符SYN（以01101000表示）或一个同步字节（01111110），用于接收方进行同步检测，从而使收发双方进入同步状态。在同
39、步字符或字节之后，可以连续发送任意多个字符或数据块，发送数据完毕后，再使用同步字符或字节来标识整个发送过程的结束。第38页，共60页，编辑于2022年，星期二数据的同步技术（3）同步方式要求收发双方之间的时钟严格地同步，而使用同步字符或同步字节，只是用于同步接收数据帧，只有保证了接收端接收的每一个比特都与发送端保持一致，接收方才能正确的接收数据，这就要使用位同步的方法。对于位同步，可以使用一个额外的专用信道发送同步时钟保持双方同步，也可以使用编码技术将时钟编码到数据中，接收端接收数据的同时就获取到同步时钟，两种方法相比，后者的效率较高，使用也较广泛。第39页，共60页，编辑于2022年，星期二
40、多路复用技术在数据通信系统或计算机网络中，传输媒体的宽带或容量往往超过传输单一信号的要求，为了提高传输线路的利用率，利用一个信道同时传输多路信号，这就是多路复用技术。多路复用技术可分为：频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用和码分多路复用等。第40页，共60页，编辑于2022年，星期二FDM/TDMFDM（频分多路复用技术）好比一条公路，有好几个车道的运输。在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同(或略宽)的子信道，每个子信道传输一路信号，这就是“频分多路复用”。TDM（时分多路复用技术）好比将本来只专门为一个人提供服务变成
41、分时为多人提供服务，之所以能够“复用”，是因为数据在接收后处理的过程往往远大于数据传输的过程。“时分多路复用”则是将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用。每一时间片由复用的一个信号占用，这样，利用每个信号在时间上的交叉，就可以在一条物理信道上传输多个数字信号。时分多路复用技术不仅局限于传输数字信号，也可同时交叉传输模拟信号。第41页，共60页，编辑于2022年，星期二WDM/DWDM/CDMAWDM（波分复用技术）在一根光纤传输两个光波（通过波长为1310nm和1550nm），主要用于接入网，很少用于长距离传输。DWDM（密集波分复用技术）：能将几种不同波长的光信号组合起
42、来（合波）通过光纤进行传输，又能将光纤中组合传输的光信号分开（分波）送入几个不同通信设备的一种光学技术。目前16波和32波DWDN技术已完全成熟并得到广泛应用，48波和96波也开始商用化，200波系统实验室研究也见诸报道，例如国内10GDWDM宽带光网已进入商业化阶段。码分多路复用（CDMA）：将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。第42页，共60页，编辑于2022年，星期二电路交换类
43、似于电话系统。两台计算机在数据传输期间使用一条实际的物理链路，并在数据传输结束之前，通信双方自始至终占有该条线路。电路交换的过程分为三个阶段：链路建立、数据传输和链路释放电路交换的最大特点是物理链路的独占性，适用于远程批处理文件传递，数据传输可靠、迅速，传输延迟少；但线路的利用率低、建立链路的时间长。电路交换适用于电话通信系统，但不适用于计算机网络数据通信系统。第43页，共60页，编辑于2022年，星期二报文交换在报文交换中，每一个报文由传输的数据和报头组成，报头中有源地址和目标地址。节点根据报头中的目标地址为报文进行路径选择。并且对收发的报文进行相应的处理。报文交换的特点：源节点和目标节点在
44、通信时不需要建立一条专用的通路；与电路交换相比，报文交换没有建立电路和拆除电路所需的等待和时延；电路利用率高，节点间可根据电路情况选择不同的速度传输，能高效地传输数据；要求节点具备足够的报文数据存放能力，一般节点由微机或小型机担当；数据传输的可靠性高，每个节点在存储转发中，都进行差错控制，即检错和纠错；由于采用了对完整报文的存储/转发，节点存储/转发的时延较大，不适用于交互式通信。第44页，共60页，编辑于2022年，星期二分组交换采用“存储-转发”和“分组-组装”的数据传输机制。当发送端有数据要发送时，它把数据分为并形成固定长度的分组，传输给交换设备；交换设备在接受到分组后，如果所需要的输出
45、线路暂不空闲，则将数据分组存储起来，待输出线路空闲时，再将数据分组转发出去。通常采用两种方法来管理传输的分组流：数据报和虚电路。第45页，共60页，编辑于2022年，星期二数据报数据报又称面向无连接的数据传输。在数据传输方式中，被传输的每个独立分组称为“数据报”。每个数据报都有完整的发送端地址和接收端地址。数据报的传输不需要链路的建立和释放，同一用户数据的各个分组在网络中可能会经过不同的路径，具有不同的时间延迟而到达最终结点。所以当所有分组到达接收端后，接收端必须采取措施将这些分组重新进行排序。第46页，共60页，编辑于2022年，星期二虚电路虚电路又称为面向连接的数据传输。工作工程类似于电路
46、交换。在发送分组之前，需要建立一条由发送端到接收端的逻辑连接，即为每个分组预先选定一条由发送端到接收端的传输路径。由于这条传输路径并不是一条物理存在的专用通路，因此称为虚电路。虚电路可以临时连接，称为虚呼叫，也可以是永久性的虚电路。采用虚电路进行数据传输时，一般包括三个过程：虚电路建立、数据传输和虚电路释放。第47页，共60页，编辑于2022年，星期二本章小结本章主要讲解了数据通信的基础知识，包括数据通信基本概念、数据传输方式、同步技术，数据的编码技术、差错控制技术以及数据电路交换、报文交换、报文交换等技术，还介绍了数据传输的各类介质的特征等。第48页，共60页，编辑于2022年，星期二习题一
47、、选择题1最早出现的计算机互联网络是 。A）ARPANet B）Ethernet C）Internet D）Bitnet 2下列网络单元中，属于访问节点的是 。A）通信处理机 B）主计算机 C）路由器 D）线路控制器 3下列设备中，不属于通信子网的是 。A）主机 B）分组交换设备 C）路由器 D）网间连接器 4下面的几种结构中，网中的任何一个节点都至少和其他两个节点相连的是 。A）集中式结构 B）分散式结构 C）分布式结构 D）全互联结构 第49页，共60页，编辑于2022年，星期二5通过电话网所采用的数据交换方式是 。A）电路交换B）报文交换C）数据报业务服务 D）虚电路业务服务 6设线路传
48、输速率为12 800 b/s，为5个用户共用，在异步时分复用（ATDM）下，每个用户的最高速率为 。A）9600 b/s B）8400 b/s C）2560 b/s D）12 800 b/s 7计算机网络的远程通信通常采用的是 。A）基带（数字）传输B）基带（模拟）传输C）频带传输 D）基带传输 8如果以恒定的负电压表示数字数据“0”，用恒定的正电压表示数字数据“1”，在一个码元全部时间内发出或不发出电流，则这种脉冲是 。A）全宽双极码脉冲 B）全宽单极码脉冲 C）归零码脉冲 D）曼彻斯特码 第50页，共60页，编辑于2022年，星期二9OSI配置管理的主要目标是使网络 。A）能及时恢复 B）
49、安全可靠 C）高效率运行 D）适应系统要求 10在OSI七层结构模型中，实现帧同步功能的是 。A）物理层 B）数据链路层 C）网络层 D）传输层 11局域网中的以太网采用的交换技术是 。A）分组交换技术 B）报文交换技术C）电路交换技术 D）分组交换和电路交换结合技术 12通信子网由网络通信控制处理机、和其他通信设备组成。A）主机 B）CCP C）通信线路 D）终端 第51页，共60页，编辑于2022年，星期二13地球同步卫星运行于距地面三万千米的太空中，它可以覆盖地球 以上的地区。A）1/4 B）1/2 C）3/4 D）1/3 14曼彻斯特编码是将 。A）数字数据转换为数字信号 B）模拟数据
50、转换为数字信号C）数字数据转换为模拟信号 D）模拟数据转换为模拟信号 15数据通过通信子网的基本交换方式有线路交换和 两种类型。A）存储转发 B）报文交换 C）分组交换 D）数据报 16物理层协议的时序即是物理层接口的 。A）机械特性 B）规程特性C）电气特性 D）功能特性 第52页，共60页，编辑于2022年，星期二17RS-232-C 串行总线接口规定：+3+18V代表数字“0”，-3-18V代表数字“1”。这个属于物理层接口的 。A）机械特性 B）规程特性 C）电气特性 D）功能特性 18RS-232-C 串行总线接口规定：使用9针或25针的插口。这个属于物理层接口的 。A）机械特性 B