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1、第1章 计算机网络的基本概念现在学习的是第1页，共85页现在学习的是第2页，共85页 自我介绍自我介绍姓 名：潘春伟联系方式：13589043756 本人主要对计算机控制技术、嵌入式“INTERNET”和射频识别技术有一定研究及兴趣，希望与同学门交流学习、共同提高。现在学习的是第3页，共85页几点说明z本课程的目的y适应智能建筑信息技术快速发展的要求y掌握基本的计算机局域网基本原理、组网硬件原理y了解现有成熟的网络产品y综合布线相关标准y网络安全与管理z要求y因网络发展较快，内容以课件为准y关于作业、考勤y考查课没有补考。y教材：智能建筑计算机网络/段培永,齐保良编著 人民交通出版社,2002
2、 ISBN：7114042043 现在学习的是第4页，共85页第一章 计算机网络的基本概念 1.1 1.1 计算机网络的定义计算机网络的定义计算机网络是利用计算机网络是利用通信线路通信线路和和通信设备通信设备，将分散在不同地点，并具有独立功能的多台将分散在不同地点，并具有独立功能的多台计算机计算机系统互相连接起来，按照系统互相连接起来，按照网络协议网络协议进进行数据通信，实现行数据通信，实现资源共享资源共享的计算机系统的计算机系统的集合的集合。现在学习的是第5页，共85页简单例子：局域网硬件系统（10Base-T）现在学习的是第6页，共85页计计算算机机网网络络是是计计算算机机技技术术和和通通
3、信信技技术术有有机机结结合合的的产产物物，它它涉涉及及到到通通信信与与计计算算机机两两个个领领域域。计计算算机机网网络络是是利利用用通通信信线线路路和和通通信信设设备备，将将分分散散在在不不同同地地点点，并并具具有有独独立立功功能能的的多多台台计计算算机机系系统统互互相相连连接接起起来来，按按照照网网络络协协议议进进行行数数据据通通信信，实实现现资资源源共享的计算机系统的集合。共享的计算机系统的集合。计算机网络是计算机网络是2020世纪最重要的科技成果之一，它对人类社世纪最重要的科技成果之一，它对人类社会的进步做出了重大贡献。现在，计算机网络已经成为人类社会的进步做出了重大贡献。现在，计算机网
4、络已经成为人类社会生活中不可缺少的组成部分。会生活中不可缺少的组成部分。现在学习的是第7页，共85页1.2 计算机网络功能计算机网络功能资源共享和通信。资源共享和通信。1.2.1 1.2.1 资源共享功能资源共享功能计算机网络资源主要包括以下几种：计算机网络资源主要包括以下几种：数据数据 通常是保存在数据库、磁带、磁盘和光盘中的原始数据。通常是保存在数据库、磁带、磁盘和光盘中的原始数据。信信息息 信信息息是是一一种种等等同同于于能能量量、物物质质的的战战略略资资源源，是是网网络络中中最最重重要要的的财富之一。信息来源于对数据的处理。财富之一。信息来源于对数据的处理。软软件件 计计算算机机网网络
5、络中中，包包括括大大量量共共享享应应用用软软件件，允允许许网网上上的的多多个个用用户户同同时时使使用用，可节省大量的软件投资。可节省大量的软件投资。硬硬件件 硬硬件件共共享享是是网网络络用用户户对对网网络络系系统统中中的的各各种种硬硬件件资资源源的的共共享享，如如主主计计算算机机、网络打印机、磁盘阵列、扫描仪、绘图仪、通信线路和设备等。网络打印机、磁盘阵列、扫描仪、绘图仪、通信线路和设备等。现在学习的是第8页，共85页1.2.2 通信功能计计算算机机网网络络可可为为用用户户提提供供强强有有力力的的通通信信手手段段。我我们们建建设设计计算算机机网网络络的的主主要要目目的的就就是是让让分分布布在在
6、不不同同地地理理位位置置的的计计算算机机用用户户之间能够相互通信、交流信息。之间能够相互通信、交流信息。计计算算机机网网络络可可以以传传输输数数据据、声声音音、图图形形和和图图像像等等多多媒媒体体信信息息。利利用用网网络络的的通通信信功功能能可可以以发发送送电电子子邮邮件件、检检索索情情报报、举举行行电电视会议、进行远程教学、远程医疗等。视会议、进行远程教学、远程医疗等。现在学习的是第9页，共85页1.2.3 其它功能 提高可靠性提高可靠性连连网网后后的的计计算算机机可可以以互互为为备备份份，具具有有冗冗余余功功能能。当当某某台台计计算算机机发发生生故故障障时时，另另一一台台计计算算机机可可代
7、代替替它它工工作作，并并且且由由于于数数据据和和信信息息资资源源存存放放于于不不同同地地点点，因因此可防止因故障而无法访问或因灾害造成数据破坏。此可防止因故障而无法访问或因灾害造成数据破坏。均衡负荷均衡负荷在在网网络络操操作作系系统统的的调调度度和和管管理理下下，网网络络中中的的多多台台计计算算机机可可协协同同工工作作来来解解决决复复杂而大型的任务。杂而大型的任务。多媒体化多媒体化由由于于局局域域网网传传输输速速度度和和计计算算机机处处理理速速度度的的迅迅速速提提高高，计计算算机机网网络络多多媒媒体体的的应应用用越越来越丰富。如数据库的多媒体化、来越丰富。如数据库的多媒体化、WebWeb的多媒
8、体化、电子商务的多媒体化等。的多媒体化、电子商务的多媒体化等。现在学习的是第10页，共85页1.31.3.1按网络覆盖的地理范围分：局城网、城域网和广域网z局域网是将小区内的各种数据通信设备互连在一起的通信网络。一般用于有限范围（几米到几公里）内计算机之间的数据和信息的传递。z城域网网络系统，通常覆盖一个地区或一个城市，其地理范围从几公里到几十公里。z广域网使用远程线路将地理位置不同的两个或多个局域网互连起来的网络。他的覆盖范围通常可以在几十公里、几百公里，甚至于整个地球。INTERNET是最大的广域网。随着计算机网络技术大发展，局域网的延伸距离越来越大，所采用的技术越来越复杂，局域网、广域网
9、和城域网在很多时候已很难划分。现在学习的是第11页，共85页广域网的特点x范围大x建设和维护属于不同的组织x内部数据速率低现在学习的是第12页，共85页1.3.2按通信传输介质分类z有有线线网网：是是采采用用如如双双绞绞线线、同同轴轴电电缆缆、光光纤纤等等物物理理介介质质来传输数据的网络。来传输数据的网络。z无线网：是采用无线电波为传输介质来传输数据的网络。无线网：是采用无线电波为传输介质来传输数据的网络。现在学习的是第13页，共85页1.3.3按网络的拓扑结构分类计计算算机机科科学学家家通通过过采采用用从从图图论论演演变变而而来来的的“拓拓扑扑”(TOPOLGY)的的方方法法，抛抛开开网网络
10、络中中的的具具体体设设备备，把把象象工工作作站站、服服务务器器等等网网络络单单元元抽抽象象为为“点点”，把把网网络络中中的的电电缆缆等等通通信信媒媒体体抽抽象象为为“线线”，这这样样从从拓拓扑扑学学的的观观点点看看计计算算机机和和网网络络系系统统，就就形形成成了了点点和和线线组组成成的的几几何何图图形形，从从而而抽抽象象出出了了网网络络系系统统的的具具体体结结构构。我我们们称称这这种种采采用用拓拓扑扑学方法抽象出的网络结构为计算机网络的拓扑结构。学方法抽象出的网络结构为计算机网络的拓扑结构。z逻逻辑辑拓拓扑扑：指指示示各各组组成成部部分分的的逻逻辑辑关关系系，即即信信息息如如何何流流动动。物物
11、理理拓扑：指示各组成部分的物理关系，即连接方式。拓扑：指示各组成部分的物理关系，即连接方式。z根根据据不不同同拓拓扑扑结结构构，可可以以把把网网络络分分为为：星星型型网网络络、总总线线型型网网络络、环型网络、树型网络、网状型网络和混合型网络。环型网络、树型网络、网状型网络和混合型网络。现在学习的是第14页，共85页表1-1给出了这几种网络拓扑结构的特性及其网络分类现在学习的是第15页，共85页常用网络拓扑结构及其网络分类常用网络拓扑结构及其网络分类 表表1-1网络拓扑结构网络分类主要特点典型应用星型星型网络优点：路径短，易管理，传输效率高，易扩展缺点：中央节点应具有很高的可靠性和冗余度以太网交
12、换机与集线器，ATM交换机与集中器总线型总线型网络优点：可靠性较高，费用低，易扩展缺点：管理维护困难，传输效率低10Base-210Base-5环型环型网络优点：电缆长度短，适应性好，可靠性高缺点：不便于扩充，管理维护困难IBM令牌环FDDI树型树型网络优点：易扩展，网络层次清晰缺点：根节点的可靠性要求高以太网交换机与集线器级连网状网状网优点：高可靠性缺点：费用高，结构复杂，管理维护困难大型网络，例如CHINANET等环星型混合网络优点：易扩展，可靠性高缺点：安装维护较困难交换式FDDI，FDDI集中器现在学习的是第16页，共85页1.3.4按网络协议分类z以太网z令牌环网zATM网zX.25
13、网等1.3.5 按网络操作系统分类zNetware网zUnix网zWindows NT网等现在学习的是第17页，共85页1.3.6按通信传播方式划分点对点传播方式网点对点传播方式网 点点对对点点传传播播方方式式网网是是以以点点对对点点的的连连接接方方式式，把把各各个个计计算算机机连连接接起起来来的的。这这种种传传播播方方式式的的网网主主要要用用于于局局域域网网中中。其其主主要要结结构构有有：星星形形、树树形形、环环形、网形。形、网形。广播式传播结构网广播式传播结构网 广广播播式式传传播播结结构构网网是是用用一一个个共共同同的的传传播播媒媒体体把把各各个个计计算算机机连连接接起起来来。在在传传播
14、播信信息息时时，任任何何一一个个站站点点都都可可以以发发送送数数据据，传传到到每每台台机机器器上上，被被其其它它所所有有站站点点接接受受。而而这这些些机机器器根根据据数数据据包包中中的的目目的的地地址址进进行行判判断断，如如果果是是发发给给自自己己的的则则接接受受，否否则则，丢丢弃弃它它。如如以以同同轴轴电电缆缆连连接接起起来来的的总总线线形形网网；以微波、卫星方式传播的广播式网。以微波、卫星方式传播的广播式网。现在学习的是第18页，共85页1.4 网络组成1.4.1网络的组成:硬件与软件（1）计算机系统）计算机系统（巨型机、服务器、工作站和客户机）（巨型机、服务器、工作站和客户机）（2）通信
15、线路和通信设备）通信线路和通信设备 是连接计算机系统的桥梁，是数据的传输通道。是连接计算机系统的桥梁，是数据的传输通道。负负责责控控制制数数据据的的发发出出、传传送送、接接受受或或转转发发，包包括括信信号号转转换换、路路径径选选择择、编编码码与与解解码码、差差错错校校验验、通通信信控控制制管管理理等等，以以便便完完成成信息交换。信息交换。现在学习的是第19页，共85页典型局域网-高速办公室网络现在学习的是第20页，共85页计算机与部分通信设备计算机与部分通信设备现在学习的是第21页，共85页 网络协议网络协议.协议是指通信双方必须共同遵守的约定和通信规则。协议是指通信双方必须共同遵守的约定和通
16、信规则。用什么样的格式表达、组织和传输数据，如何校验和纠正信息用什么样的格式表达、组织和传输数据，如何校验和纠正信息传输的错误，以及传输信息的时序组织与控制机制等。协议的传输的错误，以及传输信息的时序组织与控制机制等。协议的实现是由软件和硬件分别或配合完成的，有的部分由连网设备实现是由软件和硬件分别或配合完成的，有的部分由连网设备来承担。来承担。网网络络软软件件.一一种种在在网网络络环环境境下下使使用用和和运运行行或或者者控控制制和和管管理理网网络络工工作作的的计计算算机机软软件件。根根据据软软件件的的功功能能，网网络络软软件件可可分分为为网网络络系系统统软软件件和和网网络络应应用用软软件件两
17、两类类。网网络络系系统统软软件件。网网络络系系统统软软件件是是控控制制和和管管理理网网络络运运行行，提提供供网网络络通通信信、分分配配和和管管理理共共享享资资源源的的网网络络软软件件，它它包包括括网网络络操操作作系系统统、网网络络协协议议软软件件、通通信信控控制制软软件件和和管管理理软软件件等等。网网络络应应用用软软件件。网网络络应应用用软软件件是是指指为为某某一一个个应应用用目目的的而而开开发发的的网网络络软软件件，如如远远程程教教学学软软件件、电电子子图图书书馆馆软软件件、Internet信信息息服服务务软软件件等等。网网络络应应用用软软件件为为用用户户提提供供访访问问网网络络的的手手段段
18、及及网网络络服服务务，资源共享和信息的传输。资源共享和信息的传输。现在学习的是第22页，共85页1.5 计算机网络传输介质1.5.1 传输介质的分类有线传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤等无线传输介质：无线电波、微波、红外线、激光等现在学习的是第23页，共85页1.5.2双绞线双双绞绞线线（TP,Twisted Pair wire）是是由由两两根根具具有有绝绝缘缘保保护护层层的的铜铜导导线线组组成成的的。把把两两根根绝绝缘缘的的铜铜导导线线按按一一定定密密度度互互相相绞绞在在一一起起，可可降降低低信信号号干干扰扰的的程程度度，每每一一根根导导线线在在传传输输中中辐辐射射出出来来的的电电波波会会被
19、被另另一一根根线线上上发发出出的的电电波波抵抵消消。双双绞绞线线一一般般由由两两根根绝绝缘缘铜铜导导线线相相互互缠缠绕绕而而成成。如如果果把把一一对对或或多多对对双双绞绞线线放放在在一一个个绝绝缘缘套套管管中中便便成成了了双双绞绞线线电电缆缆，与与其其它它传传输输介介质质相相比比，双双绞绞线线在在传传输输距距离离、带带宽宽和和数数据据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。现在学习的是第24页，共85页1.5.2双绞线现在学习的是第25页，共85页非非屏屏蔽蔽双双绞绞线线(UTP：Unshilded Twisted Pair)和和屏屏蔽蔽双双
20、绞绞线线(STP：Shielded Twisted Pair)。双双绞绞线线有有1类类、2类类、3类类、4类类、5类类、超超5类类、6类类和和7类类。7类类是是屏屏蔽蔽双双绞绞线线，计计算算机机网网络络应应首首选选5类类、超超5类类或或6类类双双绞绞线线。对对于于双双绞绞线线，作作为为用用户户所所关关心心的的是是衰衰减减、近近端端串串扰扰、阻阻抗抗特性、分布电容、直流电阻特性、分布电容、直流电阻等。等。现在学习的是第26页，共85页双绞线性能参数 衰衰减减 衰衰减减是是沿沿链链路路的的信信号号损损失失度度量量。衰衰减减随随频频率率而而变变化化。所所以应测量在应用范围内的全部频率上的衰减。以应测
21、量在应用范围内的全部频率上的衰减。近近端端串串扰扰:串串扰扰是是高高速速信信号号在在双双绞绞线线上上传传输输时时，由由于于分分布布互互感感和和电电容容的的存存在在，在在邻邻近近传传输输线线中中感感应应的的信信号号。串串扰扰分分近近端端串串扰扰（NEXT）和远端串扰（和远端串扰（FEXT）。）。近近端端串串扰扰是是指指在在一一条条双双绞绞电电缆缆链链路路中中，某某侧侧的的发发送送线线对对向向同同侧侧其其它它线线对对通通过过电电磁磁感感应应造造成成的的信信号号藕藕合合，NEXT值值是是对对这种藕合程度的度量，它对信号的接收产生不良的影响。这种藕合程度的度量，它对信号的接收产生不良的影响。实验证明，
22、只有在实验证明，只有在4040m m内测量得到的内测量得到的NEXTNEXT才是较真实才是较真实的。现在学习的是第27页，共85页 直直流流电电阻阻:直直流流环环路路电电阻阻会会消消耗耗一一部部分分信信号号能能量量并并转转变变成成热热量量，它它是是指指一一对对导导线线电电阻阻的的和和，ISO11801规规定定不不得得大大于于19.2。每每对对间间的的差差异异不不能能太太大大（小小于于0.1），否否则则表表示示接接触触不不良良，必必须须检检查查连接点。连接点。特性阻抗特性阻抗:与环路直流电阻不同，特性阻抗包括电阻和频率与环路直流电阻不同，特性阻抗包括电阻和频率11OOMHz的电感抗及电容抗，它与
23、一对电线之间的距离及绝的电感抗及电容抗，它与一对电线之间的距离及绝缘体的电气性能有关。各种电缆有不同的特性阻抗，对双绞线电缘体的电气性能有关。各种电缆有不同的特性阻抗，对双绞线电缆而言，则有缆而言，则有100、120及及150几种。几种。现在学习的是第28页，共85页非屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间非屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间;重量轻、易弯曲、易安装重量轻、易弯曲、易安装;将串扰减至最小或加以消除将串扰减至最小或加以消除;具有阻燃性具有阻燃性;具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。非屏蔽双绞线电缆的优点现在学习的是第29页，共85页1.
24、5.3同轴电缆由由一一根根空空心心的的外外圆圆柱柱导导体体及及其其所所包包围围的的单单根根内内导导线线所所组组成成。柱柱体体铜铜导导线线用用绝绝缘缘材材料料隔隔开开，其其频频率率特特性性比比双双绞绞线线好好，能能进进行行较较高高速速率率的的数数据据传传输输。由由于于它它的的屏屏蔽蔽性性能能好好，抗抗干干扰扰能能力力强强，通通常常多多用用于于基基带带传传输。输。在同轴电缆网络中，一般可分为三类在同轴电缆网络中，一般可分为三类:主干网主干网;次主干网次主干网;线缆。线缆。现在学习的是第30页，共85页同同轴轴电电缆缆不不可可绞绞接接，各各部部分分是是通通过过低低损损耗耗的的7575连连接接器来连接
25、的。器来连接的。y 同同轴轴电电缆缆可可分分为为两两种种基基本本类类型型，基基带带同同轴轴电电缆缆和和宽宽带带同同轴轴电电缆缆。目目前前基基带带常常用用的的电电缆缆，其其屏屏蔽蔽线线是是用用铜铜线线做做成成的的网网状状的的，特特征征阻阻抗抗为为50，如如RG-8、RG-58等等;宽宽带带常常用用的的电电缆缆，其其屏屏蔽蔽层层通通常常是是用用铝铝冲压成的，特征阻抗为冲压成的，特征阻抗为75，如如RG-59等。等。y 粗粗同同轴轴电电缆缆与与细细同同轴轴电电缆缆是是指指同同轴轴电电缆缆的的直直径径大大小小。粗粗缆缆适适用用于于比比较较大大型型的的局局域域网网络络，传传输输距距离离长长、可可靠靠性性
26、高高。由由于于安安装装时时不不需需要要切切断断电电缆缆，因因此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置。现在学习的是第31页，共85页同轴电缆是由中心导体、绝缘材料层、网状织物构成的屏蔽层以及外部隔离材料层组成,其结构如图1所示现在学习的是第32页，共85页接口的安装方法 细细缆缆 将将细细缆缆切切断断，两两头头装装上上BNC头头，然然后后接接在在T型连接器两端。型连接器两端。粗粗缆缆 粗粗缆缆一一般般采采用用一一种种类类似似夹夹板板的的端端头头（Tap）上上的的引引导导针针穿穿透透电电缆缆的的绝绝缘缘层层，直直接接与与导导体体相相连连。电缆两端头要有终结器来
27、降低信号的反射作用。电缆两端头要有终结器来降低信号的反射作用。现在学习的是第33页，共85页现在学习的是第34页，共85页1.5.4光缆z光导纤维是一种传输光束的细而柔韧的介质。z光纤:光导纤维z 由直径大约为0.1mm的细玻璃丝构成。z 透明、纤细，虽比头发丝还细，却具有把光封闭在其中z 并沿轴向进行传播的导波结构z结构：由折射较高的纤芯和折射率较低的包层组成，通常为了z 保护光纤，包层外还往往覆盖一层塑料，称为涂覆层z规格：纤芯的芯径一般为50或62.5m，包层直径一般为z 125m。光导纤维电缆由一捆纤维组成，简称为光缆。光缆：一捆光导纤维组成光缆现在学习的是第35页，共85页现在学习的
28、是第36页，共85页1.5.4 光缆光缆z传传输输原原理理：是是利利用用激激光光二二极极管管把把电电脉脉冲冲变变为为光光脉脉冲冲信信号号在在纤纤芯芯中传输。中传输。z光纤的分类：光纤的分类：按照传输模式可分为按照传输模式可分为单模光纤单模光纤与与多模光纤多模光纤。单单模模光光纤纤只只提提供供一一条条光光路路，加加工工复复杂杂，对对接接头头要要求求高高，但但具具有更大的通信容量和更远的传输距离。有更大的通信容量和更远的传输距离。多多模模光光纤纤使使用用多多条条光光路路传传输输同同一一信信号号，传传输输距距离离比比单单模模光光纤纤近近，但但制制造造工工艺艺简简单单，对对接接头头的的要要求求不不高高
29、，因因此此大大量量用用于于局局域域网中。网中。现在学习的是第37页，共85页纤心直径减小到一种波长（3-10um），可进一步改进光纤的性能，在这种情况下，所有发射的光都沿直线传播，这种光纤称为单模光纤以突变型折射率光纤作为传输媒介时，发光管以小于临界角发射的所有光都在光缆包层界面进行反射，并通过多次内部反射沿纤心传播现在学习的是第38页，共85页z传输特点：传输特点：z频带宽、容量大；频带宽、容量大；z损耗低、中继距离长；损耗低、中继距离长；z尺寸小、重量轻；尺寸小、重量轻；z抗干扰、防窃听；抗干扰、防窃听；z无火花、资源丰富。无火花、资源丰富。z性能：性能：z光学和传输性能、光学和传输性能、
30、z机械性能、机械性能、z环环境境性性能能。传输特点与相关性能现在学习的是第39页，共85页光光缆缆的的类类型型由由模模材材料料（玻玻璃璃或或塑塑料料纤纤维维）及及芯芯和和外外层层尺尺寸寸决决定定，芯芯尺尺寸寸大大小小决决定定光光的的传传输输质质量量。常常用的光缆有如下几种用的光缆有如下几种:8.3m芯芯/125m外层，单模外层，单模;9.5m芯芯/125m外层，多模外层，多模;50m芯芯/125m外层，多模外层，多模;lOOlOOm m芯芯/14/14O Om m外层，多模。外层，多模。现在学习的是第40页，共85页z计算机网络中的无线传输主要指计算机网络中的无线传输主要指微波微波和和卫星通讯
31、卫星通讯。z微波通信微波通信z微微波波的的频频率率范范围围在在300300MHZMHZ300GHZ300GHZ之之间间,通通常常用用于于有有线线通通信信不不能能覆覆盖盖的的地地域域，例例如如跨跨越越荒荒凉凉或或难难以以施施工工的的地地段段等等。由由于于微微波波直直线线传传播播，因因此此可可在在高高塔塔或或高高山山上上设设立立微微波波收收发发站站，进进行行微微波波接接力力通通信信。微微波波通通信信通通常常用用的的频频率率为为2 2、4 4、6 6和和6.86.8GHZGHZ。微微波波通通信信的的优优点点是是通通信信容容量量大大，传传输输质质量量高高，适适用用于于山山川川、河流等，投资小，见效快。
32、河流等，投资小，见效快。z卫星通信卫星通信z卫卫星通信是利用地球同步星通信是利用地球同步卫卫星作星作为为中中继继站的通信系站的通信系统统。地面系。地面系统统通常采用定通常采用定向抛物天向抛物天线线。卫卫星通信的星通信的优优点是通信距离点是通信距离远远，覆盖范，覆盖范围围广，通行容量大，特广，通行容量大，特别别适用于全球通信、适用于全球通信、电视电视广播和地理广播和地理环环境境恶恶劣的地区等。劣的地区等。1.5.5 无线传输介质现在学习的是第41页，共85页 1.6 数据通信技术基础：数据通信的概念z模拟数据：某个区间产生连续的值。如声音、视频、传感模拟数据：某个区间产生连续的值。如声音、视频、
33、传感器测量的温度、压力的值（用电流或电压表示）；是时间器测量的温度、压力的值（用电流或电压表示）；是时间的函数，并占据有限的频段。的函数，并占据有限的频段。z数字数据：用恒定的值表示二进制的数字数据：用恒定的值表示二进制的1或或0。以离散的形式。以离散的形式出现。出现。z模拟信号：用连续变化的电信号来表示数据。模拟信号：用连续变化的电信号来表示数据。z数字信号：用电压脉冲序列来表示数据数字信号：用电压脉冲序列来表示数据现在学习的是第42页，共85页1.6.1 信道与信道最大传输速率信道与信道最大传输速率1.6.1 信道与信道最大传输速率信道与信道最大传输速率 通信信道通信信道 在通信系统中，各
34、种信号都要通过信道才能从一端点传至另一端点，广义地在通信系统中，各种信号都要通过信道才能从一端点传至另一端点，广义地可以将信道理解为电信号的传输媒介，它是可以将信道理解为电信号的传输媒介，它是传输信号的路径传输信号的路径。信道中的设备包括。信道中的设备包括传输媒体和有关设备。因为在数据传输过程中不可避免地受到干扰，所以信号的传输媒体和有关设备。因为在数据传输过程中不可避免地受到干扰，所以信号的传输质量除传送的信号和发送接收装置外，通信线路直接影响其传输效果。传输质量除传送的信号和发送接收装置外，通信线路直接影响其传输效果。分类：分类：按传播媒体的传输方式：按传播媒体的传输方式：分为有线信道和无
35、线信道分为有线信道和无线信道以信息多路复用：以信息多路复用：分为频率分割信道分为频率分割信道(频分信道频分信道)和时间分割信道和时间分割信道 (时分信道时分信道)，按信道传输的信息：按信道传输的信息：分为模拟信道和数字信道等分为模拟信道和数字信道等。现在学习的是第43页，共85页1.6.1信道与信道最大传输速率 信道带宽信道带宽信信道道上上传传输输的的是是电电磁磁波波信信号号，某某个个信信道道能能够够传传送送电电磁磁波波的的有有效效频频率率范范围围就就是是该该信信道道的的带带宽宽。即即带带宽宽等等于于所所能能传传输输电电磁磁波波的的最最大大有有效效频频率率减去最小有效频率所得的值。减去最小有效
36、频率所得的值。数据传输速率数据传输速率信信道道每每秒秒所所能能传传输输的的二二进进制制比比特特数数，记记作作bps(比比特特每每秒秒)。常常见见单单位位还还有有Kbps、Mbps、Gbps等等，lKbps1024bps，lMbps=l024Kbps,lGbp=l024Mbps。信道最大传输速率信道最大传输速率(又叫信道容量又叫信道容量)信信道道的的传传输输能能力力是是有有一一定定限限制制的的，某某个个信信道道传传输输数数据据的的速速率率有有一一个个上上限限，叫叫做做信信道道的的最最大大传传输输速速率率。无无论论采采用用何何种种编编码码技技术术，传传输输数数据据的的速速率率都都不不可可能超过这个
37、上限。能超过这个上限。现在学习的是第44页，共85页1.6.1信道与信道最大传输速率：信道容量定理香农在香农在20世纪世纪40年代初奠定了通信的数字理论年代初奠定了通信的数字理论基础。他的基础。他的“信道容量定理信道容量定理”指出，可以找到这样一种技术，指出，可以找到这样一种技术，当数据传输速率小于或等于某个最大传输速率当数据传输速率小于或等于某个最大传输速率(信道容量信道容量)时，时，通过它可以以任意小的错误概率传送信息。相反，如果大于通过它可以以任意小的错误概率传送信息。相反，如果大于这个上限，则不论采用什么编码技术，错误概率都将无法忍这个上限，则不论采用什么编码技术，错误概率都将无法忍受
38、。如果用受。如果用C表示信道容量表示信道容量(最大传输速率最大传输速率)，那么，那么，CBlog2(l+S/N)式中，式中，B代表信道的带宽；代表信道的带宽；S是信号能量；是信号能量；N是是噪声能量；噪声能量；S/N是信噪比，用来描述信道的质量，噪声小的系统是信噪比，用来描述信道的质量，噪声小的系统信噪比大，反之则小。信噪比大，反之则小。即：某个信道的传输速率是有一个上限的，叫即：某个信道的传输速率是有一个上限的，叫做信道的做信道的最大传输速率最大传输速率，无论采用什么编码技术，都不可，无论采用什么编码技术，都不可能超过这个上限。能超过这个上限。现在学习的是第45页，共85页1.6.2基带传输
39、、频带传输与宽带传输 基带传输基带传输:基带传输基带传输的系统称为基带传输系统。例如：电视信号的基本频的系统称为基带传输系统。例如：电视信号的基本频带为带为0至至6M赫，数字信号的基本频带为零至若干赫，数字信号的基本频带为零至若干M赫。赫。基带信号分基带模拟信号和基带数字信号两种，信号的种类是由基带信号分基带模拟信号和基带数字信号两种，信号的种类是由信源决定的。信源决定的。计算机网络系统是以计算机为主体的数据通信系统，信源是计算计算机网络系统是以计算机为主体的数据通信系统，信源是计算机或数字终端，由信源发出而产生的基带信号都是数字信号，所以机或数字终端，由信源发出而产生的基带信号都是数字信号，
40、所以计算机网络系统中所指的基带传输是特指对计算机网络系统中所指的基带传输是特指对基带数字信号基带数字信号的传输的传输。现在学习的是第46页，共85页1.6.2 基带传输、基带传输、频带传输频带传输与宽带传输与宽带传输 频带传输频带传输 频频带带传传输输就就是是把把基基带带数数字字信信号号经经调调制制变变换换，使使调调制制后后的的信信号号是是能能在在公公共共电电话话线线上上传传输输的的模模拟拟信信号号（音音频频信信号号），将将模模拟拟信信号号在在模模拟拟传传输输媒媒体体中中传传送送到到接接收收端端后后，再再将将信信号号还还原原成成原原来来信信号号的的传传输输。频频带带传传输输实实际际上上是是一一
41、种种模模拟拟传传输。计算机网络系统的远程通信通常都为频带传输。输。计算机网络系统的远程通信通常都为频带传输。宽带传输宽带传输 宽宽带带是是指指比比音音频频带带更更宽宽的的频频带带，它它包包括括大大部部分分电电磁磁波波频频谱谱。利利用用宽宽带带进进行行的的传传输输称称为为宽宽带带传传输输，这这样样的的系系统统称称为为宽宽带带传传输输系系统统。宽宽带带传传输输系系统统属属于于模模拟拟信信号号传传输输系系统统，其其能能够够在在同同一一信信道道上上进进行行数数字字信信息息和和模模拟拟信信息息服服务务，宽宽带带传输系统可以容纳全部广播，并可进行高速数据传输。传输系统可以容纳全部广播，并可进行高速数据传输
42、。现在学习的是第47页，共85页局域网中，传输方式分基带传输和宽带传输。它们的区别在于：局域网中，传输方式分基带传输和宽带传输。它们的区别在于：基带传输的主要是数字信号，宽带传输的是模拟信号。基带传输的主要是数字信号，宽带传输的是模拟信号。一个宽带信道还可以被划分为多个逻辑基带信道。宽带传输能把一个宽带信道还可以被划分为多个逻辑基带信道。宽带传输能把声音、图象和数据等信息综和到一个物理信道上进行传输，宽带传输声音、图象和数据等信息综和到一个物理信道上进行传输，宽带传输采用的是频带传输技术，但频带传输不一定是宽带传输。采用的是频带传输技术，但频带传输不一定是宽带传输。现在学习的是第48页，共85
43、页1.6.3数据(数字数据、模拟数据)编码数据编码是实现数据通信最基本的一项工作。数据编码是实现数据通信最基本的一项工作。数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码 数数字字数数据据的的数数字字信信号号编编码码就就是是将将二二进进制制数数字字数数据据用用两两个个电电平平来来表表示示，形形成成矩矩形形脉脉冲冲电电信信号号。由由矩矩形形脉脉冲冲电电信信号号组组成成的的数数字字数数据据包包括括单极、双极性全宽码脉冲，单极、双极性归零脉冲单极、双极性全宽码脉冲，单极、双极性归零脉冲。现在学习的是第49页，共85页1.6.3数据(数字数据、模拟数据)编码z 全宽单极码脉冲全宽单极码脉冲z全全宽宽单单极
44、极码码脉脉冲冲是是以以无无电电压压（无无电电流流）表表示示0，用用正正电电压压表表示示1、两两种种信信号号波波形形是是在在一一码码元元全全部部时时间间内内发发出出或或不不发发出出电电流流。如如图图1-2所所示示，取取样样时时间间在在每每一一码码元元时时间间的的中中间间，判判决决门门限限为为半半幅幅度度电电平平。当当接接收收信信号号的的值值在在0与与0.5之间就判为之间就判为“0”码，当接收信号的值在码，当接收信号的值在0.5与与1之间就判为之间就判为“1”码。码。z图图1-2 全宽单极码脉冲全宽单极码脉冲 现在学习的是第50页，共85页1.6.3数据(数字数据、模拟数据)编码z 全宽双极码脉冲
45、全宽双极码脉冲z全全宽宽双双极极码码脉脉冲冲是是以以负负电电压压表表示示0，用用正正电电压压表表示示1，两两种种信信号号波波形形也也是是在在一码元全部时间内发出或不发出电流，如图一码元全部时间内发出或不发出电流，如图1-3所示。所示。z取取样样时时间间在在每每一一码码元元时时间间的的中中间间，判判决决门门限限为为零零电电平平，当当接接收收信信号号的的值值在在0与与-1之间就判为之间就判为“0”码，当接收信号的值在码，当接收信号的值在0与与1之间就判为之间就判为“1”码。码。现在学习的是第51页，共85页1.6.3数据(数字数据、模拟数据)编码z 归零码脉冲归零码脉冲z全全宽宽码码的的信信号号波
46、波形形是是在在一一码码元元全全部部时时间间内内发发出出或或不不发发出出电电流流，每每一一位位码码占占全全部部码码元元宽宽度度，如如果果重重复复发发送送连连续续同同值值码码，相相邻邻码码元元的的信信号号波波形形没没有有变变换换，即即电电流流的的状状态态不不发发生生变变换换，从从而而造造成成码码元元之之间间没没有有间间隙隙，不不易易区区分分识识别别。归归零零码码就就是是一一码码元元的的信信号号波波形形不不占占码码元元的的全全部部时时间间，即即在在一一码码元元时时间间内内发发出出电电流流的的时时间间短短于于一一码码元元的的时时间间宽宽度度，发发出出的的是是窄窄脉脉冲冲。所所以以不不论论码码元元需需要
47、要发发出出电电流流还还是是不不需需要要发发出出电电流流，码码元元波波形形都都“归归零零”，因因此此称称这这种种信信号号编码为归零码。对应图编码为归零码。对应图1-2和图和图1-3的归零码，如图的归零码，如图1-4所示所示。现在学习的是第52页，共85页z曼切斯特码z曼切斯特码的特点是把一码元一分为二，当在前半个码元时间里，电压为高电平，在一码元的时间中间发生电压跳变，使后半个码元时间的电压为零电平，此时接收信号的值就判为“1”；当码元前半个码元时间的电压为零电平，在一码元的时间中间发生电压跳变，使后半个码元时间的电压为高电平，此时接收信号的值就判为“0”，如图1-5（b）所示。z差分曼切斯特码
48、：差分曼切斯特码的特点是其取值由每位开始的边界是否存在跳变而定，一位的开始边界有跳变代表“0”，没有跳变代表“1”。如图1-5（c）所示。现在学习的是第53页，共85页z 数字数据的模拟信号编码数字数据的模拟信号编码z计计算算机机网网络络的的远远程程通通信信通通常常采采用用频频带带传传输输。频频带带传传输输的的基基础础是是载载波波，它它是是频频率率恒恒定定的的连连续续模模拟拟信信号号。因因此此，必必须须利利用用调调制制技技术术，把把由由计计算算机机或或计计算算机机外外部部设设备备发发出出的的基基带带脉脉冲冲信信号号调调制制成成适适合合远远距距离离线线路路传输的模拟信号。对数字数据的模拟信号进行
49、调制有三种基本方法。传输的模拟信号。对数字数据的模拟信号进行调制有三种基本方法。z 移幅键控法移幅键控法ASKz移移幅幅键键控控是是把把频频率率和和相相位位定定为为常常量量，振振幅幅定定义义为为变变量量，每每个个振振幅幅值值代代表表一一种信息位，二进制中是指两个符号的振幅调制，如图所示。种信息位，二进制中是指两个符号的振幅调制，如图所示。现在学习的是第54页，共85页 数字数据的模拟信号编码数字数据的模拟信号编码z 移频键控法移频键控法FSKz移移频频键键控控是是把把振振幅幅和和相相位位定定义义为为常常数数，而而用用频频率率的的变变化化代代表表数数字字脉脉冲冲的两种信息位，如下图所示。的两种信
50、息位，如下图所示。现在学习的是第55页，共85页z 移相键控法移相键控法PSKz移移相相键键控控是是把把振振幅幅和和频频率率定定义义为为常常数数，而而用用所所选选用用的的正正弦弦波波的的起起始始相相位位不不同来表示信息位，如图同来表示信息位，如图1-8所示。所示。z z从从理理论论上上讲讲，移移相相键键控控方方式式有有较较强强的的抗抗干干扰扰能能力力，也也就就是是说说，在在同同样样误误码码率率情情况况下下，它它要要求求的的信信号号噪噪声声比比最最小小，是是目目前前采采用用最最多多的的一一种调制方式种调制方式。现在学习的是第56页，共85页 模拟数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码最最典典型