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1、第二章数据通信基础第二章数据通信基础第1页，共29页，编辑于2022年，星期二2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 n n数据通信是指在计算机之间、计算机与终端以及终端与终端之间传送表示字符、数字、语音、图像的二进制代码0、1比特序列的过程。n n信号（Signal）是数据的电磁波表示形式。按照在传输介质上传输的信号类型，可以分为：按照在传输介质上传输的信号类型，可以分为：n n模拟信号模拟信号n n数字信号两类数字信号两类相应地将数据通信系统分为：相应地将数据通信系统分为：n n模拟通信系统模拟通信系统n n数字通信系统两种。第2页，共29页，编辑于2022年，星期二2.1 数据通信
2、的基本概念数据通信的基本概念2.1.1 数据、信息与信号1信息和数据 n n数据是信息的载体，信息则是数据的具体内容和解释，有具体含义，表示信息的形式可以是数值、文字、图形、声音、图像及动画等。信息涉及数据所表示的内涵，而数据涉及信息的表现形式，它可以是数字、文字、语音、图形或图像等，数据是通信双方交换的具体内容。第3页，共29页，编辑于2022年，星期二2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念2.1.1 数据、信息与信号2信号n n在数据通信中，信息被转换为适合在通信信道上传输的电磁波编码。这种在信道上传输的电磁波编码叫做信号（Signal）。信号是数据在传输过程中的电磁波的表示形式。第
3、4页，共29页，编辑于2022年，星期二2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念2.1.1 数据、信息与信号n n下图分别表示模拟信号和数字信号。下图分别表示模拟信号和数字信号。第5页，共29页，编辑于2022年，星期二2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n2.1.2 数据通信系统 n n信息传输信系统由三个主要部分组成：信源（发送机）、信宿（接收机）和信道。第6页，共29页，编辑于2022年，星期二2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n2.1.2 数据通信系统 n n计算机网络中数据通信图示说明。计算机网络中数据通信图示说明。第7页，共29页，编辑于2022年，星
4、期二2.2 数据通信方式数据通信方式 n n2.2.1 并行传输与串行传输 第8页，共29页，编辑于2022年，星期二2.2 数据通信方式数据通信方式 2.2.2 异步传输与同步传输n n下图为异步传输下图为异步传输第9页，共29页，编辑于2022年，星期二2.2 数据通信方式数据通信方式 2.2.3 数据传输方向 第10页，共29页，编辑于2022年，星期二2.2 数据通信方式数据通信方式 2.2.4 连接方式 n n下图分别为点到点连接方式和多点连接方式下图分别为点到点连接方式和多点连接方式 。计算机计算机调制解调器调制解调器公共电话交换网第11页，共29页，编辑于2022年，星期二2.2
5、 数据通信方式数据通信方式 2.2.5基带传输与频带传输 数据信号的基本传输方式有两种，即：n n基带传输n n频带传输 除此之外，在前两种数据信号基本传输方式的基础上演化而来还有：n n宽带传输n n数字数据传输第12页，共29页，编辑于2022年，星期二2.3 数据编码技术数据编码技术 n n数据通信的数据编码方式分为两类：模拟数据编码与数字数据编码。第13页，共29页，编辑于2022年，星期二2.3 数据编码技术数据编码技术 2.3.1 模拟数据编码方法 第14页，共29页，编辑于2022年，星期二2.3 数据编码技术数据编码技术 2.3.2 数字数据编码方法 0 1 0 1 1 0 0
6、 1 0数字数据（a）NRZ编码NRZ编码的同步时钟（b）曼彻斯特编码（c）差分曼彻斯特编码第15页，共29页，编辑于2022年，星期二2.3 数据编码技术数据编码技术 2.3.3 脉冲编码调制方法 第16页，共29页，编辑于2022年，星期二2.4 多路复用技术多路复用技术 n n当传输介质的带宽超过了传输单个信号所需的带宽，人们就通过当传输介质的带宽超过了传输单个信号所需的带宽，人们就通过在一条介质上同时携带多个传输信号的方法来提高传输系统的利在一条介质上同时携带多个传输信号的方法来提高传输系统的利用率，这就是所谓的多路复用，如下图所示。用率，这就是所谓的多路复用，如下图所示。多路复 用器
7、n个输入。多路复 用器n个输出1条线路，n个信道图2-21多路复用示意图第17页，共29页，编辑于2022年，星期二2.5 数据交换技术数据交换技术 n n一般的交换网络示意图如下图所示，虚线内是通信子网。H1H2H4H3ABEDC图2-15 一般的数据交换网络第18页，共29页，编辑于2022年，星期二2.5 数据交换技术数据交换技术 2.5.1 电路交换 n n电路交换（Circuit Switching）也叫线路交换，是数据通信领域最早使用的交换方式。n n通过电路交换进行通信，就是要通过中间交换节点在两个站点之间建立一条专用的通信线路。n n最普通的电路交换例子是电话通信系统。第19页
8、，共29页，编辑于2022年，星期二2.5 数据交换技术数据交换技术 2.5.2 报文交换和报文分组交换输出输入缓冲存储信 息处 理和转 发图2-17 存储转发原理图第20页，共29页，编辑于2022年，星期二2.6 数据通信的主要性能指标数据通信的主要性能指标 n n数据通信的主要性能指标是衡量数据传输的有效性和可靠性的参数。有效性主数据通信的主要性能指标是衡量数据传输的有效性和可靠性的参数。有效性主要由数据传输速率、信道带宽和传输延迟等指标来衡量；可靠性一般用数据传要由数据传输速率、信道带宽和传输延迟等指标来衡量；可靠性一般用数据传输的误码率指标来衡量。输的误码率指标来衡量。2.6.1 2
9、.6.1 数据传输速率与信道带宽数据传输速率与信道带宽1 1信道带宽信道带宽 n n信道上传输的是电磁波信号，某个信道能够传送电磁波的有效频率范围就是信道上传输的是电磁波信号，某个信道能够传送电磁波的有效频率范围就是该信道的带宽该信道的带宽。2 2数据传输速率与信道最大传输速率数据传输速率与信道最大传输速率 n n数据传输速率是指信道每秒所能传输的二进制比特数数据传输速率是指信道每秒所能传输的二进制比特数 。n n信道的最大传输速率是与信道带宽有直接联系的，即信道带宽越宽，数信道的最大传输速率是与信道带宽有直接联系的，即信道带宽越宽，数据传输速率越高，所以人们可以用据传输速率越高，所以人们可以
10、用“带宽带宽”去取代去取代“速率速率”。第21页，共29页，编辑于2022年，星期二2.6 数据通信的主要性能指标数据通信的主要性能指标 2.6.2 误码率 n n误码率是衡量通信系统在正常工作情况下传输可靠性的指标。误误码率是衡量通信系统在正常工作情况下传输可靠性的指标。误码率是指二进制码元在传输过程中被传错的概率。码率是指二进制码元在传输过程中被传错的概率。2.6.3 影响信道质量的其他因素n n传输延迟是指计算机系统的发送和接收处理之间的时间。传输延迟是指计算机系统的发送和接收处理之间的时间。n n利用率是吞吐量和最大数据传输速率之比。利用率是吞吐量和最大数据传输速率之比。n n延迟不是
11、固定不变的，它的实时变化叫做抖动（延迟不是固定不变的，它的实时变化叫做抖动（JitterJitter）。）。第22页，共29页，编辑于2022年，星期二2.7 传输介质传输介质n n传输介质是指数据通信系统中发送器和接收器之间的物理路径，它是传输数据的物理基础。n n传输介质分为有线和无线两大类。传输介质分为有线和无线两大类。n n有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光缆；无线传有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光缆；无线传输介质是指利用大气和外层空间作为传播电磁波的通输介质是指利用大气和外层空间作为传播电磁波的通路。路。n n现在比较流行的使用方式为：局域网由双绞线连接到桌现在比较流行的使用方
12、式为：局域网由双绞线连接到桌面，光缆作为通信干线，卫星用于跨国界传输。面，光缆作为通信干线，卫星用于跨国界传输。第23页，共29页，编辑于2022年，星期二2.7 传输介质传输介质2.7.1 双绞线 n n双绞线通常有非屏蔽式和屏蔽式两种。双绞线通常有非屏蔽式和屏蔽式两种。下图是非屏蔽双绞线下图是非屏蔽双绞线UTP UTP。灰色保护套双绞线线芯图1-15 非屏蔽双绞线UTP第24页，共29页，编辑于2022年，星期二2.7 传输介质传输介质2.7.2 同轴电缆n n同轴电缆有粗缆和细缆之分，下图所示为细同轴电缆段同轴电缆有粗缆和细缆之分，下图所示为细同轴电缆段 。内 导体透明绝缘体外导体黑色保
13、护套图1-16 细同轴电缆第25页，共29页，编辑于2022年，星期二2.7 传输介质传输介质2.7.3 光纤 包带层防护套填充物光纤及包层远程电源线加强芯图1-19 四芯光缆剖面图第26页，共29页，编辑于2022年，星期二2.7 传输介质传输介质2.7.4 无线传输介质n n无线传输主要包括：无线电波、微波、红外线和激光等，各种无线传输主要包括：无线电波、微波、红外线和激光等，各种无线传输对应的电磁波谱范围如下图所示。无线传输对应的电磁波谱范围如下图所示。第27页，共29页，编辑于2022年，星期二2.7 传输介质传输介质1地面微波通信 图1-21 微波地面中继通信地球表面第28页，共29页，编辑于2022年，星期二2.7 传输介质传输介质2卫星微波通信n n卫星微波通信（简称卫星通信）实际上是使用人造地球卫星作为中继器来转发信号的。第29页，共29页，编辑于2022年，星期二