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1、数 据 通 信DATA COMMUNICATIONSDATA COMMUNICATIONS杨献春南京大学计算机科学与技术系 http:/ 2006年2月-2006年6月1引言为什么要 学习数据通信？通信、网络、计算机三者关系通信与网络的重要性课程介绍教学大纲2006年2月-2006年6月2为何学习数据通信？通信与计算机可划分为自成体系的两个学科我们学计算机科学技术的，而非通信专业，为何要学习数据通信？因为了解数据通信是为学习计算机网络打好基础 为什么要学习网络？网络已从早期单纯作为通信系统的一类传输设施演变为当今应用广泛的一种计算系统结论：计算机专业无疑应该学习网络，学好网络需要了解数据通信
2、2006年2月-2006年6月3为何学习数据通信？计算机学科的知识结构成分ITITITIT技术是以微电子学为基础，融合了通信技术、计技术是以微电子学为基础，融合了通信技术、计技术是以微电子学为基础，融合了通信技术、计技术是以微电子学为基础，融合了通信技术、计算机技术、自动化技术、网络技术和智能技术的综算机技术、自动化技术、网络技术和智能技术的综算机技术、自动化技术、网络技术和智能技术的综算机技术、自动化技术、网络技术和智能技术的综合性技术领域。合性技术领域。合性技术领域。合性技术领域。计算机学科的知识结构与计算机学科的知识结构与计算机学科的知识结构与计算机学科的知识结构与ITITITIT领域其
3、它学科是相互交领域其它学科是相互交领域其它学科是相互交领域其它学科是相互交叉、相互渗透的。叉、相互渗透的。叉、相互渗透的。叉、相互渗透的。计算机网络的基础随着随着随着随着InternetInternetInternetInternet的普及与发展，全球进入了的普及与发展，全球进入了的普及与发展，全球进入了的普及与发展，全球进入了信息网络时代。信息网络时代。信息网络时代。信息网络时代。“The network is the computer”“The network is the computer”“The network is the computer”“The network is the
4、computer”，我们面对的，我们面对的，我们面对的，我们面对的计算机是基于网络丰富资源的一个庞大虚拟机器。计算机是基于网络丰富资源的一个庞大虚拟机器。计算机是基于网络丰富资源的一个庞大虚拟机器。计算机是基于网络丰富资源的一个庞大虚拟机器。计算机网络是计算机工作者必修的课程。数据通信计算机网络是计算机工作者必修的课程。数据通信计算机网络是计算机工作者必修的课程。数据通信计算机网络是计算机工作者必修的课程。数据通信则是计算机网络的技术基础。则是计算机网络的技术基础。则是计算机网络的技术基础。则是计算机网络的技术基础。2006年2月-2006年6月4通信 网络 计算机计算机与通信结合诞生了数据通
5、信，并演进为计算机与通信结合诞生了数据通信，并演进为计算机通信计算机通信计算机的发展促进了通信事业的发展计算机的发展促进了通信事业的发展通信的发展扩大了计算机的应用范围通信的发展扩大了计算机的应用范围二者互相促进，密不可分，共同发展二者互相促进，密不可分，共同发展网络技术的运用促进了通信和计算机的进步通信系统从依靠专线传输的束缚中解放出来，使通通信系统从依靠专线传输的束缚中解放出来，使通信更高效更经济信更高效更经济实现了计算机的远程使用、贵重资源共享和多机间实现了计算机的远程使用、贵重资源共享和多机间的交互，拓展了计算机应用的空间和地域的交互，拓展了计算机应用的空间和地域网络技术的应用使通信网
6、成为通信系统最主要形式，网络技术的应用使通信网成为通信系统最主要形式，由传输服务设施转向提供各种信息资源和服务由传输服务设施转向提供各种信息资源和服务在计算机通信网基础上衍生出的计算机网络，代表在计算机通信网基础上衍生出的计算机网络，代表了通信技术网络技术计算机技术三者的完美结合了通信技术网络技术计算机技术三者的完美结合2006年2月-2006年6月5通信 网络 计算机通信和计算机的需求驱动了网络的运用网络技术的飞速发展促使通信和计算机得到更广泛更普及的应用通信、网络、计算机密不可分计算机科学技术专业（包括软件工程、信息工程、计算机科学技术专业（包括软件工程、信息工程、信息系统、自动化等专业）
7、和通信工程专业、网络信息系统、自动化等专业）和通信工程专业、网络工程专业都应学习通信、网络、计算机，工程专业都应学习通信、网络、计算机，侧重不同侧重不同 2006年2月-2006年6月6通信 网络 计算机通信数据通信计算机通信分布式系统分布计算RPCClient/ServerWeb ServiceP2P移动计算普适计算自主计算公用计算电信网、电视网数据通信网计算机通信网计算机网络网格计算2006年2月-2006年6月7思考题弄清四个关系通信与计算机数据通信与计算机通信计算机通信网与计算机网络计算机网络与分布式系统分布计算的新进展分布计算、移动计算、普适计算的特性2006年2月-2006年6月8
8、2006年2月-2006年6月9通信与网络的重要性通信与网络的重要性ITIT业三大定律业三大定律摩尔定律（Gordon Moores Law）Every 18 months,processing power doubles while cost holds constant.每过18个月,微处理器处理能力翻倍而价格不变。吉尔德定律（George Gilders Law）The total bandwidth of communications systems will triple every year for the next twenty-five years.未来25年内，通信系统总带宽
9、每年翻三番。梅特卡夫定律（Bob Metcalfes Law）The usefulness,or utility,of a network equals the square of the number of users.网络的利用价值等于用户数的平方。2006年2月-2006年6月10通信网络在通信网络在IT领域的地位领域的地位 包括微处理器在内的集成电路、通信网络、软件是包括微处理器在内的集成电路、通信网络、软件是ITIT业的三大支柱。业的三大支柱。三大定律中一条涉及微处理器，两条与通信网络有三大定律中一条涉及微处理器，两条与通信网络有关。表明了网络在关。表明了网络在ITIT中的重要地位。
10、中的重要地位。梅特卡夫定律定量描述了单机与联网之间的巨大差梅特卡夫定律定量描述了单机与联网之间的巨大差别和网络的别和网络的重要价值重要价值,反映了数据反映了数据/计算机计算机通信网相通信网相对于其它通信网络的效率差别。对于其它通信网络的效率差别。问题问题1 1：比较电话网、有线电视网和数据通信网的效率。电话网电话网1:11:1，电视网，电视网1:N1:N，数据通信网，数据通信网N N2 2。根据吉尔德定律与摩尔定律得知，通信网络的发展根据吉尔德定律与摩尔定律得知，通信网络的发展大大快于微处理器的发展。大大快于微处理器的发展。问题问题2 2：根据吉尔德定律，假如目前网络最大速率为10G bps，
11、5年后预计最大速率为多少？网络带宽每年增网络带宽每年增4 4倍，倍，5 5年后增至年后增至4 45 5TbpsTbps。2006年2月-2006年6月11问题问题3 3：比较网络带宽与微处理器性能两者的增长速度。2006年2月-2006年6月12课程介绍课程介绍选用美国著名计算机网络教授选用美国著名计算机网络教授William StallingsWilliam Stallings编编著的著的Data and Computer Communications Data and Computer Communications 第七第七版中译本为教材版中译本为教材 作者设计通过剪裁该书章节，用作数据通
12、信基础、作者设计通过剪裁该书章节，用作数据通信基础、通信网络或计算机网络三门课程的教材通信网络或计算机网络三门课程的教材 我们的课程将以该书全部内容为主线，并补充其他一我们的课程将以该书全部内容为主线，并补充其他一些相关内容，以数据通信和计算机网络为课些相关内容，以数据通信和计算机网络为课程名称分两个学期讲授。程名称分两个学期讲授。旨在通过学习数据通信基础知识和计算机网络原旨在通过学习数据通信基础知识和计算机网络原理，使学生了解和掌握计算机之间及人机之间通理，使学生了解和掌握计算机之间及人机之间通信与组网的有关基本概念与技术。信与组网的有关基本概念与技术。2006年2月-2006年6月13数据
13、通信数据通信教学大纲教学大纲课程目的与要求课程目的与要求数据通信涉及计算机学科与通信学科交叉渗透的专门知识数据通信涉及计算机学科与通信学科交叉渗透的专门知识主主要要讲讲述述通通信信的的基基本本原原理理，数数据据通通信信系系统统的的组组成成，数数据据的的传输、交换、接入等技术以及数据通信的应用传输、交换、接入等技术以及数据通信的应用要求学生通过本课程的学习，能够掌握要求学生通过本课程的学习，能够掌握数据通信的基本知识（数据通信的基本知识（概念、方法、技术、标准）基础理论（基础理论（数学工具、算法、模型）实际技能（实际技能（分析、计算、模拟、软件工具使用分析、计算、模拟、软件工具使用）以适应数据通
14、信和通信网络发展的要求，具体达到：以适应数据通信和通信网络发展的要求，具体达到：弄弄清清通通信信模模型型、信信号号与与信信道道的的匹匹配配、信信道道容容量量等等通通信信的的基基本本原理及其分析计算原理及其分析计算掌掌握握数数据据通通信信系系统统组组成成、数数据据传传输输、交交换换、同同步步、差差错错控控制制、数据接入、接口、信道等数据通信的重要专业技术数据接入、接口、信道等数据通信的重要专业技术理理解解数数据据通通信信的的应应用用方方面面的的技技术术手手段段，了了解解数数据据通通信信的的快快速速发展状况。发展状况。2006年2月-2006年6月14数据通信数据通信教学大纲教学大纲课程主题课程主
15、题通信基础概念通信基础概念通信基本数学工具通信基本数学工具信号与信道特性信号与信道特性数据编码及基带数据编码及基带/频带传输频带传输传输质量指标传输质量指标传输媒体传输媒体通信接口通信接口链路差错控制与流量控制链路差错控制与流量控制多路复用多路复用同步同步交换交换用户接入，数据通信的应用和进展用户接入，数据通信的应用和进展媒体、接口、规程和协议的相关标准媒体、接口、规程和协议的相关标准结合传输媒体讨论光纤通信、卫星通信、地面微波及蜂窝系统结合传输媒体讨论光纤通信、卫星通信、地面微波及蜂窝系统结合交换技术简介结合交换技术简介X.25X.25、FRFR、ATMATM、ISDNISDN等传统或宽带数
16、据网等传统或宽带数据网 2006年2月-2006年6月15第第0讲讲 课程介绍课程介绍（1学时）0.1 为何学习数据通信？0.2 教学大纲第第1 1讲讲 数据通信概述数据通信概述（5学时）1.1 通信的演进与热点1.2 通信模型1.3 数据通信1.4 数据通信中的传输系统1.5 数据通信标准第第2 2讲讲 数据传输数据传输（6学时）2.1 概念和术语2.2 模拟和数字数据传输2.3 分贝和信号强度2.4 传输损伤2.5 信道容量第第3 3讲讲 传输媒体传输媒体（4学时）3.1 导向传输媒体3.2 无线传输 3.3 无线传播 3.4 视距传输第第4 4讲讲 信号编码技术信号编码技术（6学时）4.
17、1 数字数据，数字信号4.2 数字数据，模拟信号4.3 模拟数据，数字信号4.4 模拟数据，模拟信号第第5 5讲讲 数字数据通信技术数字数据通信技术（6学时）5.1 异步和同步传输5.2 差错类型5.3 差错检测5.4 差错纠正5.5 线路配置5.6 通信接口第第6 6讲讲 数据链路控制数据链路控制（4学时）6.1 流量控制6.2 差错控制6.3 HDLC数据通信数据通信教学大纲教学大纲 教学内容和学时分配（教学内容和学时分配（1 1）2006年2月-2006年6月16第第7 7讲讲 复用复用（6学时）7.1 频分复用7.2 波分复用7.3 同步时分复用7.4 统计时分复用7.5 Cable
18、Modem7.6 ADSL 7.7 xDSL 第第8 8讲讲 扩频扩频（4学时）8.1 扩频的概念8.2 跳频扩频8.3 直接序列扩频8.4 码分多址第第9 9讲讲 电路交换和分组交换电路交换和分组交换（6学时）9.1 交换式通信网9.2 电路交换网9.3 电路交换的概念9.4 控制信令 9.5 软交换体系结构9.6 分组交换原理9.7 X.259.8 帧中继第第1010讲讲 异步传递方式异步传递方式（5学时）10.1 协议体系结构10.2 ATM逻辑连接10.3 ATM信元10.4 ATM信元传输10.5 ATM服务种类10.6 ATM适配层第第1111讲讲 蜂窝无线通信蜂窝无线通信（5学时
19、）11.1 蜂窝网络的概念11.2 第一代-模拟11.3 第二代-GSM和CDMA11.4 第三代与第四代系统考试考试 2学时学时数据通信数据通信教学大纲教学大纲 教学内容和学时分配（教学内容和学时分配（2 2）2006年2月-2006年6月17学时安排课堂教学 60学时课余实验 12学时联机自学 80学时 修课成绩平时作业平时作业 10%10%实验报告实验报告 10%10%课堂测验课堂测验 20%20%期末考试期末考试 60%60%数据通信数据通信教学大纲教学大纲2006年2月-2006年6月18教学交流教学主页URL：htm本课程教学大纲、讲稿幻灯片皆已放在个人教本课程教学大纲、讲稿幻灯片
20、皆已放在个人教学主页上，可供选课者浏览或下载。但只允许学主页上，可供选课者浏览或下载。但只允许用于本课程学习，不得侵权利用。用于本课程学习，不得侵权利用。教学论坛URL：http:/ W.A.Shay W.A.，数据通信与网络教程数据通信与网络教程数据通信与网络教程数据通信与网络教程，高传善等译，高传善等译，URL:URL:2006年2月-2006年6月20教教 学学 参参 考考 书书 目目陈启美等，现代数据通信教程，南京大学出版社，2000 潘新民，潘新民，计算机通信技术计算机通信技术，电子工业出版社电子工业出版社,2002.,2002.Leon W.Couch II,Leon W.Couc
21、h II,Digital and Analog Communication Systems,Digital and Analog Communication Systems,Fifth EditionFifth Edition,清华大学出版社清华大学出版社,1998.,1998.Behrouz Forouzan,Behrouz Forouzan,Data Communications and NetworkingData Communications and Networking，第第2 2版版，机械工机械工业出版社业出版社,2002.,2002.Ray Horak，通信系统与网络（第2版），
22、徐勇等译，电子工业出版社电子工业出版社,2001.2001.Darren L.Spohn,Darren L.Spohn,Data Network Design,Data Network Design,Second EditionSecond Edition,人民邮电出版社人民邮电出版社,2000.2000.Michael A.Gallo,Michael A.Gallo,Computer Communications and Networking TechnologiesComputer Communications and Networking Technologies，高等教育出版社高等教育出版社,2003.,2003.John G.Proakis,John G.Proakis,Contemporary Communication Systems Using MATLAB,Contemporary Communication Systems Using MATLAB,西西安交通大学出版社安交通大学出版社,2001.,2001.2006年2月-2006年6月21