网络课第3讲精品文稿.ppt

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1、网络课第3讲第1页，本讲稿共61页 3.1 概概 述述 计计算算机机网网络络是是计计算算机机技技术术与与现现代代通通信信技技术术相相结结合合的的产物产物。从从功功能能结结构构上上计计算算机机网网络络可可看看成成是是一一个个两两层层结结构构的的系系统统。外外层层是是由由主主计计算算机机、I/O设设备备、各各种种软软件件资资源源和和数数据据资资源源构构成成的的资资源源子子网网，它它负负责责全全网网的的数数据据处处理理，并并向向网网络络用用户户提提供供各各种种共共享享的的网网络络资资源源和和相相应应的的网网络络服服务务；而而内内层层则则是是由由通通信信控控制制处处理理机机和和高高速速通通信信线线路路

2、等等组组成成的的通通信信子子网网，它它负负责责全全网网的的数数据据传传输输、交交换换、加加工工和变换等通信处理工作。和变换等通信处理工作。第2页，本讲稿共61页两层结构的计算机网络示意图两层结构的计算机网络示意图 NCNCNCNCNCHHHHHHH第3页，本讲稿共61页开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型OSI国国际际标标准准化化组组织织（ISO）经经过过研研究究，于于1984年年公公布布了了一一种种统统一一标标准准，进进一一步步将将通通信信子子网网内内的的有有关关活活动动内内容容细细分分为为三三层层，将将资资源源子子网网内内的的有有关关活活动动内内容容细细分分为为四四层层，总总共共有有七

3、七层层，叫叫做做七七层层网网络络系系统统结结构构参参考考模模型型，又又叫叫“开放系统互连开放系统互连”模型模型，有人称它为，有人称它为“洋葱头洋葱头”模型。模型。第4页，本讲稿共61页ISO的的OSI参考参考模型模型（七层七层）应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层 应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层 应用层协议应用层协议表示层协议表示层协议会话层协议会话层协议传输层协议传输层协议网络层协议网络层协议链路层协议链路层协议物理层协议物理层协议主机主机B B主机主机A A第5页，本讲稿共

4、61页网络层次是人为规定网络层次是人为规定在在通通常常情情况况下下，这这种种网网络络层层次次是是不不可可见见的的，它它们们是是人人们们对对网网络络软软件件功功能能的的分分工工和和对对各各相相邻邻两两层层之之间间的的接接口规定口规定。规规定定在在每每一一层层内内都都要要完完成成规规定定的的功功能能，称称为为该该层层内内的的协协议议，七七个个层层次次就就要要分分别别有有七七种种协协议议；在在层层与与层层之之间间的的过过度度，叫叫做做接接口口，在在接接口口处处，规规定定下下层层要要为为上上层层服服务务，故故层层与与层层之之间间要要规规定定有有具具体体的的服服务务内内容容，叫叫接接口口服服务务，所以七

5、个层次又要有七种接口服务。所以七个层次又要有七种接口服务。第6页，本讲稿共61页 数据通信系统数据通信系统 1 下图为通过电话网实现计算机联网的下图为通过电话网实现计算机联网的数据数据通信系统通信系统模型（亦即计算机网络模型）模型（亦即计算机网络模型）ModemModem正文正文公用电话网公用电话网正文正文数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号源系统源系统传输系统传输系统目的系统目的系统输入信息输入信息输入数据输入数据发送信号发送信号接收信号接收信号输出数据输出数据输出信息输出信息信源信源发送器发送器信道信道接收器接收器信宿信宿ATLATLA/DD/A第7页，本讲稿共61页模拟数据模拟数据(信号

6、信号)数字数据数字数据(信号信号)是指数据的是指数据的信号表现形式信号表现形式.取决于信源和信宿、传输媒体取决于信源和信宿、传输媒体的要求。的要求。学习计算机网络时，一定要搞清楚在学习计算机网络时，一定要搞清楚在某处的信号是数字的还是模拟的。某处的信号是数字的还是模拟的。2 信号形式的信号形式的转换转换模拟数据模拟数据模拟信号模拟信号模拟数据模拟数据数字信号数字信号数字数据数字数据模拟信号模拟信号数字数据数字数据数字信号数字信号 放大器放大器调制器调制器 PCM编码器编码器调制器调制器 数字数字发送器发送器用于最早的电话系统用于最早的电话系统 适应于使用数字传输和交换设备适应于使用数字传输和交

7、换设备.用于只适合于传送模拟信号的传输媒体用于只适合于传送模拟信号的传输媒体 转换设备简单转换设备简单.上图中，除第一种形式外，其它都属于数据上图中，除第一种形式外，其它都属于数据通信系统。它传输以通信系统。它传输以(二进制二进制)数字信息为主。数字信息为主。第8页，本讲稿共61页模拟数据与数字数据的传输形式模拟数据与数字数据的传输形式 这这种种传传输输的的典典型型例例子子是是话话音音信信号号在在普普通通电电话话系系统统中中传传输输。一一般般人人的的语语音音频频率率范范围围是是3003400Hz，为为了了进进行行传传输输，在在线线路路上上给给它它分分配配一一定定的的带带宽宽，国国际际标标准准取

8、取4KHz为为一一个个标标准准话话路路所所占占用用的的频频带带宽宽度度。在在这这个个传传输输过过程程中中：语语音音信信号号以以3003400Hz频频率率输输入入，发发送送方方的的电电话话机机把把这这个个语语音音信信号号转转变变成成模模拟拟信信号号，经经过过一一个个频频分分多多路路复复用用器器进进行行变变化化，使使得得线线路路上上可可以以同同时时传传输输多多路路模模拟拟信信号号，当当到到达达接接收收端端以以后后再再经经过过一一个个解解频频的的过过程程把把它它恢恢复复到到原原来来的的频频率范围的模拟信号，再由接收方电话机把模拟信号转换成声音信号。率范围的模拟信号，再由接收方电话机把模拟信号转换成声

9、音信号。1模拟数据在模拟信道上传输模拟数据在模拟信道上传输 第9页，本讲稿共61页2数字数据在模拟信道上传输数字数据在模拟信道上传输 计计算算机机和和终终端端设设备备都都是是数数字字设设备备，它它们们只只能能接接收收和和发发送送数数字字数数据据，而而电电话话系系统统只只能能传传输输模模拟拟信信号号，所所以以这这个个数数字字数数据据要要进进入入到到模模拟拟信信道道以以前前要要有有一一个个变变换换器器进进行行数数字字信信号号到到模模拟拟信信号号的的转转换换，以以便便它它能能在在模模拟拟信信道道上上传传输输，这这样样的的一一个个变变换换过过程程叫叫调调制制（注注意意：这这个个调调制制过过程程并并不不

10、改改变变数数据据的的内内容容，仅仅是是把把数数据据的的表表示示形形式式进进行行了了改改变变）。这这个个变变换换器器又又叫叫做做调调制制器器。当当调调制制后后的的模模拟拟信信号号传传到到接接收收端端以以后后，在在接接收收端端也也有有一一个个变变换换器器再再把把这这个个信信号号反反变变回回数数字字信信号号，这这样样的的一一个个变变换换过过程程叫叫解解调调。这这个个变变换换器器又又叫叫解解调调器器。由由于于计计算算机机和和终终端端设设备备之之间间的的数数据据通通信信一一般般是是双双向向的的，因因此此在在数数据据通通信信的的双双方方既既有有用用于于发发送送信信号号的的调调制制器器又又有有用用于于接接收

11、收信信号号的的解解调调器器，把把这这两两个个设设备备合合在在一一起起，就就形形成成通通常常所所说说的的调调制制解解调调器器（Modem）。调调制制解解调调器器就就是是使使用用一一条条标标准准话话路路（3.1kHz的标准话路带宽）提供全双工的数字信道。的标准话路带宽）提供全双工的数字信道。第10页，本讲稿共61页调制解调器最基本的调制方法有以下三种调制解调器最基本的调制方法有以下三种 （三种传输数据的波形示意图如下）：（三种传输数据的波形示意图如下）：（1）调调幅幅（AM）即即载载波波的的振振幅幅随随基基带带数数字字信信号号而而变变化化。例例如如，0对应于无载波输出，而对应于无载波输出，而1对应

12、于有载波输出。对应于有载波输出。（2）调调频频（FM）即即载载波波的的频频率率随随基基带带数数字字信信号号而而变变化化。例例如如，0对应于频率对应于频率f1，而，而1对应于频率对应于频率f2。（3）调调相相（PM）即即载载波波的的初初始始相相位位随随基基带带数数字字信信号号而而变变化化。例例如如，0对对应于相位应于相位0度，而度，而1对应于对应于180度。度。第11页，本讲稿共61页3模拟数据在数字信道上传输模拟数据在数字信道上传输 用用数数字字信信道道传传输输模模拟拟数数据据时时，需需要要对对模模拟拟数数据据进进行行脉脉冲冲编编码码调调制制（PCM）。PCM最最初初设设计计的的目目的的是是为

13、为了了能能使使电电话话局局之之间间的的一一条条中中继继线线不不只只传传送送一一路路电电话话而而是是可可以以同同时时传传送送几几十十路路电电话话所所设设计计的的。PCM是是将将模模拟拟电电话话信信号号转转变变为为数数字字信信号号，首首先先要要对对电电话话信信号号进进行行取取样样。根根据据取取样样定定理理，只只要要取取样样频频率率不不低低于于电电话话信信号号最最高高频频率率的的2倍倍，就就可可以以从从取取样样的的脉脉冲冲信信号号中中无无失失真真地地恢恢复复出出原原来来的的电电话话信信号号。标标准准的的电电话话信信号号的的最最高高频频率率为为3.4KHz，为为方方便便起起见见，取取最最高高频频率率为

14、为4KHz，那那么么取取样样频频率率就就是是8KHz，相相当当于于取取样样周周期期为为125s，即即每每秒秒钟钟采采样样8000次次。下下一一步步是是进进行行编编码码，在在我我国国使使用用的的PCM体体制制中中，电电话话信信号号是是采采用用8bit编编码码，也也就就是是说说，将将取取样样后后的的模模拟拟电电话话信信号号量量化化为为256个个不不同同等等级中的一个。级中的一个。第12页，本讲稿共61页4数字数据在数字信道上传输数字数据在数字信道上传输 这这种种方方式式最最典典型型的的例例子子是是在在两两个个装装有有Windows 98操操作作系系统统的的计计算算机机上上，利利用用Windows

15、98中中自自带带的的“直直接接电电缆缆连连接接”功功能能把把两两个个计计算算机机通通过过串串行行口口或或并并行行口口直直接接相相连连。在在这这种种情情况况下下通通信信的的双双方方发发出出的的数数据据和和接接收收的的数数据据以以及及在在信道上所传输的全部都是数字信号。信道上所传输的全部都是数字信号。对对于于数数字字数数据据在在数数字字信信道道上上传传输输来来说说，最最普普遍遍而而且且最最容容易易的的办办法法是是用用两两个个不不同同的的电电压压电电平平来来表表示示两两个个二二进进制制数数字字。例例如如，无无电电压压（也也就就是是无无电电流流）常常用用来来表表示示0，而而恒恒定定的的正正电电压压用用

16、来来表表示示1。另另外外，使使用用负负电电压压（低低）表表示示0，使使用用正正电电压压（高高）表表示示1也也是是很很普普遍遍的的。后后一一种种技技术术称称为为不归零制不归零制NRZ（NonReturn to Zero）。）。第13页，本讲稿共61页 使使用用这这种种不不归归零零制制NRZ信信号号的的最最大大问问题题就就是是难难以以确确定定一一位位的的结结束束和和另另一一位位的的开开始始，并并且且当当出出现现一一长长串串连连续续的的1或或连连续续的的0时时，在在接接收收端端无无法法从从收收到到的的比比特特流流中中提提取取位位同同步步信信号号。曼曼彻彻斯斯特特编编码码则则可可解解决决这这一一问问题

17、题。它它的的编编码码方方法法是是将将每每个个码码元元再再分分成成两两个个相相等等的的间间隔隔，码码元元1是是由由高高至至低低电电平平转转换换，即即其其前前半半个个码码元元的的电电平平为为高高电电平平，后后半半个个码码元元的的电电平平为为低低电电平平。码码元元0则则正正好好相相反反，从从低低电电平平到到高高电电平平的的变变换换，即即其其前前半半个个码码元元的的电电平平为为低低电电平平，后后半半个个码码元元的的电电平平为为高高电电平平。这这种种编编码码的的好好处处是是可可以以保保证证在在每每一一个个码码元元的的正正中中间间出出现现一一次次电电平平的的转转换换，即即这这个个位位中中间间跳跳变变提提供

18、供了了时时钟钟定定时时，这这对对接接收收端端提提取取同同步步信信号号是是非非常常有有利利的的。但但是是从从曼曼彻彻斯斯特特编编码码的的波波形形图图不不难难看看出出其其缺缺点点，就就是是它它所所占占的的频频带带宽度比原始的基带信号增加了一倍。宽度比原始的基带信号增加了一倍。第14页，本讲稿共61页 曼曼彻彻斯斯特特编编码码还还有有一一个个变变种种叫叫做做差差分分曼曼彻彻斯斯特特编编码码，这这种种差差分分曼曼彻彻斯斯特特编编码码与与上上面面讲讲的的曼曼彻彻斯斯特特编编码码有有着着共共同同的的特特点点，即即在在每每一一个个码码元元的的正正中中间间有有一一次次电电平平的的变变换换，这这种种编编码码在在

19、表表示示码码元元1时时，其其前前半半个个码码元元的的电电平平与与上上一一个个码码元元的的后后半半个个码码元元的的电电平平一一样样（见见图图中中的的实实心心箭箭头头）；但但若若码码元元为为0，则则其其前前半半个个码码元元的的电电平平与与上上一一个个码码元元的的后后半半个个码码元元的的电电平平相相反反（见见图图中中的的空空心心箭箭头头），即即用用每每位位开开始始时时有有无无电电平平的的跳跳变变来来表表示示0或或1的的编编码码。不不论论码码元元是是1或或0，在在每每个个码码元元的的正正中中间间的的时时刻刻，一一定定要要有有一一次次电电平平的的转转换换。差差分分曼曼彻彻斯斯特编码需要较复杂的技术，但特

20、编码需要较复杂的技术，但可以获得较好的抗干扰性能可以获得较好的抗干扰性能。第15页，本讲稿共61页 3.2 数据通信中的基本概念数据通信中的基本概念1信息、数据、信号及其编码信息、数据、信号及其编码计计 算算 机机 网网 络络 传传 输输 的的 二二 进进 制制 代代 码码 称称 为为 数数 据据（Data），它它 是是 传传 递递 信信 息息（Information）的的载载体体，包包括括数数字字、文文字字、语语言言、图图形形、图图像像等等。数数据据与与信信息息的的区区别别在在于于数数据据仅仅涉涉及及事事物物的的表表示示形形式式，而而信信息息则则涉涉及及到到这这些些数数据据的的内内容容和和解

21、解释释。信信息息是是一一种种有有意意义义的的数数据据，相反，数据又是信息的一种量化物理符号。相反，数据又是信息的一种量化物理符号。目目前前世世界界上上表表示示数数据据的的编编码码，即即计计算算机机中中的的二二进进制制代代码码主主要要有有ASCII和和EBCDIC码等，用得最多的是码等，用得最多的是ASCII。对对于于数数据据通通信信来来说说，它它关关心心的的是是数数据据的的表表示示方方式式和和传传输输方方式式。通通常常，数数据据可可用用数数字字信信号号和和模模拟拟信信号号两两种种方方式式表表示示，而而信信号号是是数数据据在在传传输输过过程程中中的的电电磁磁波波表表示示形形式式。数数据据可可分分

22、为为模模拟拟数数据据和和数数字字数数据据两两类类。模模拟拟数数据据是是指指在在某某个个区区间间连连续续变变化化的的物物理理量量，例例如如声声音音的的大大小小和和温温度度的的变变化化等等。数数字字数数据据是是指指离离散散的的不不连连续续的的量量，例例如如文文本本信信息息和整数。和整数。第16页，本讲稿共61页2.信信 道道传传输输信信息息的的通通道道称称为为“信信道道”。一一般般来来说说，一一条条通通信信线线路路至至少少包包含含两两条条信信道道，一一条条用用于于发发送送的的信信道道和和一一条条用用于于接接收收的的信信道道。在在计计算算机机网网络络中中，有有所所谓谓物物理理信信道道和和逻逻辑辑信信

23、道道之之分分。“物物理理信信道道”是是指指用用来来传传送送信信号号或或数数据据的的物物理理通通路路，它它由由传传输输介介质质及及有有关关通通信信设设备备组组成成。“逻逻辑辑信信道道”也也是是网网络络上上一一种种通通路路。在在信信号号的的发发送送与与接接收收之之间间不不仅仅存存在在一一条条物物理理上上的的传传输输介介质质，而而且且在在物物理理信信道道的的基基础础上，还存在一条可以通过结点内部的连接来实现的逻辑信道。上，还存在一条可以通过结点内部的连接来实现的逻辑信道。根根据据传传输输介介质质是是否否有有形形，物物理理信信道道可可以以分分为为有有线线信信道道和和无无线线信信道道。有有线线信信道道包

24、包括括电电话话线线、双双绞绞线线、同同轴轴电电缆缆、光光纤纤等等各各种种有有形形线线路路传传递递信信息息的的形形式式；无无线线信信道道包包括括无无线线电电、微微波波、卫卫星星通通信信、红红外外线线和和激激光光信信道道等以电磁波形式在空间传播信息的方式。等以电磁波形式在空间传播信息的方式。第17页，本讲稿共61页按按照照信信道道中中传传输输不不同同类类型型的的数数据据信信号号来来划划分分，物物理理信信道道又又可可以以分分为为模模拟拟信信道道和和数数字字信信道道。模模拟拟信信道道传传输输模模拟拟信信号号，而而数数字字信信道道直直接接传传输输二二进进制制数数字字脉脉冲冲信信号号。如如果果要要在在模模

25、拟拟信信道道上上传传输输计计算算机机直直接接输输出出的的二二进进制制数数字字脉脉冲冲信信号号，就就需需要要在在信信道道两两边边分分别别安安装装调调制制解解调调器器，用用数数字字脉脉冲冲信信号号对模拟信号进行调制和解调。对模拟信号进行调制和解调。按按照照信信道道的的使使用用方方式式来来划划分分，又又可可以以把把信信道道分分为为专专用用信信道道和和公公共共交交换换信信道道。专专用用信信道道是是一一种种连连接接用用户户之之间间设设备备的的固固定定“专专线线”，用用户户之之间间的的通通信信，通通过过公公共共交交换换机机之之间间的的线线路路转转接接，公公共共电电话话交交换换网网就就属属于于公公共交换信道

26、。共交换信道。从复用技术上划分，还可把信道分为从复用技术上划分，还可把信道分为频分信道和时分信道频分信道和时分信道。第18页，本讲稿共61页3.信道容量信道容量 信道容量是指信道能传输信息的最大能力，一般用单位时信道容量是指信道能传输信息的最大能力，一般用单位时间内最大可传送的比特数来表示。信道容量由信道的带宽、可间内最大可传送的比特数来表示。信道容量由信道的带宽、可使用的时间以及信道质量（即信号功率与干扰功率之比）决定。使用的时间以及信道质量（即信号功率与干扰功率之比）决定。实际应用中的传输速率要小于信道容量。实际应用中的传输速率要小于信道容量。4.码元和码字码元和码字所谓所谓“码元码元”，

27、或称为，或称为“码位码位”，是对计算机网络传送的二进，是对计算机网络传送的二进制数字中的每一位的通称。而由若干个码元序列表示的数据单元制数字中的每一位的通称。而由若干个码元序列表示的数据单元代码通常称为代码通常称为“码字码字”。例如，二进制数字。例如，二进制数字1000001是由是由7个码个码元组成的序列，可以视为一个码字。在元组成的序列，可以视为一个码字。在7位位ASCII码中，这个码字表码中，这个码字表示字母示字母A。第19页，本讲稿共61页5全双工和半双工全双工和半双工n数据通信的线路工作模式分为单工、半双工和全双工三种。数据通信的线路工作模式分为单工、半双工和全双工三种。n一个数据通信

28、系统中，如果一个数据通信系统中，如果能够同时发送和接收信息，则叫做全双工能够同时发送和接收信息，则叫做全双工（FDX）系统。若发送和接收需要先后错开而不能同时进行，则叫做半双工（）系统。若发送和接收需要先后错开而不能同时进行，则叫做半双工（HDX）系统。对通信设备来说，是工作于全双工方式还是半双工方式，则要）系统。对通信设备来说，是工作于全双工方式还是半双工方式，则要根据具体条件而定。根据具体条件而定。n从通常的通信线路来说，还有两线制和四线制的区别。所谓两线制，是指在两个从通常的通信线路来说，还有两线制和四线制的区别。所谓两线制，是指在两个通信调制解调器之间有两条物理连接线互相连接，两线制通

29、常工作于半双工方式，只通信调制解调器之间有两条物理连接线互相连接，两线制通常工作于半双工方式，只是在低速时可工作于全双工方式。是在低速时可工作于全双工方式。n所谓四线制是指在两个调制解调器之间有四条物理连接线，其中两条用于发送信所谓四线制是指在两个调制解调器之间有四条物理连接线，其中两条用于发送信号，两条用于接收信号，故可以实现全双工操作，现在，两线制和号，两条用于接收信号，故可以实现全双工操作，现在，两线制和四线制四线制已成为半双已成为半双工和工和全双工全双工的代名词了。的代名词了。第20页，本讲稿共61页四线制传送四线制传送 调制解调器调制解调器 调制解调器调制解调器到计算机到计算机到终端

30、到终端（传送服务）（传送服务）第21页，本讲稿共61页6.同步问题同步问题n同同步步问问题题是是数数据据通通信信系系统统中中的的一一个个重重要要问问题题，数数据据发发送送出出去去之之后后，在接收端能否正确地接收下来，关键就是解决同步问题。在接收端能否正确地接收下来，关键就是解决同步问题。n同同步步问问题题有有两两类类。一一类类是是位位同同步步，指指在在接接收收端端需需要要知知道道每每一一位位是是从从什什么么时时候候开开始始的的，从从而而能能在在一一连连串串的的位位流流中中把把每每一一位位都都分分辨辨出出来来；另另一一类类就就是是字字符符同同步步，即即在在接接收收端端需需要要知知道道什什么么地地

31、方方是是一一个个字字符符的的开开始始位位，从从而而能能从从一一连连串串的的位位流流中中将将每每个个字字符符按按规规定定的的编编码码格格式式分分离离出出来来，然然后后再再经经过过解码，得到所需要的字符。常用的处理方式有同步和异步两种。解码，得到所需要的字符。常用的处理方式有同步和异步两种。n采采用用起起止止式式异异步步方方式式，可可使使每每个个字字符符本本身身都都带带有有所所需需的的开开始始和和停停止止的的同同步步信信息息，所所以以在在这这样样的的系系统统中中，可可以以随随时时发发送送字字符符，使使用用十十分分方方便便。采采用用同同步步方方式式传传送送，在在所所传传送送的的字字符符与与字字符符之

32、之间间，不不再再留留有有空空隔隔，也也不不用用停停顿顿，可可以以连连续续不不停停地地发发送送，所所以以速速度度较较快快。这种方式适用于大批量的数据传送的情况。这种方式适用于大批量的数据传送的情况。第22页，本讲稿共61页用起止方式传送一个用起止方式传送一个ASCII字符编码字符编码R（1010010）的情况）的情况如图如图3.5所示所示空号（逻辑空号（逻辑1）10100101传号（逻辑传号（逻辑0）停止位停止位起始位起始位R数据代码位数据代码位偶校验位偶校验位图图3.5起止式操作起止式操作第23页，本讲稿共61页异步串行通信的帧格式异步串行通信的帧格式异异步步串串行行通通信信的的帧帧格格式式规

33、规定定在在传传送送字字符符的的首首末末分分别别设设置置1位位起起始始位位和和1位位或或1.5位位或或2位位停停止止位位，它它们们分分别别表表示示字字符符的的开开始始和和结结束束。起起始始位位是是低低电电平平（数数字字“0”状状态态），停停止止位位为为高高电电平平（数数字字“1”状状态态）。数数据据字字符符的的长长度度可可以以是是从从5位位到到8位位。一一般般5位位字字符符的的停停止止位位是是1.5位位，8位位字字符符的的停停止止位位是是2位位。数数据据字字符符中中包包括括1位位校校验验位位，可可以以是是奇奇校校验验或或偶偶校校验验。不不传传输输字字符符时时，传传输输线线一一直直处处于于停停止止

34、位位状状态态，即即高高电电平平。待待发发送送字字符符结结束束，发发送送端端又又使使传传输输线线处处于于高高电电平平状状态态，直直到到发发送送下下一个字符为止。一个字符为止。第24页，本讲稿共61页同步传送操作同步传送操作 第第1数数据据块块第第2数数据据块块SYN字符字符字符字符字符字符SYNSYN字符字符字符字符字符字符12n12m图图3.6同步传送操作同步传送操作SYN 第25页，本讲稿共61页以太网的帧结构以太网的帧结构第26页，本讲稿共61页7.信道多路复用技术信道多路复用技术n信道多路复用技术是使用宽带介质支持在同一时间、同一信道多路复用技术是使用宽带介质支持在同一时间、同一链路上发

35、送多个不同信息流的数据通道技术。在同一信链路上发送多个不同信息流的数据通道技术。在同一信道上同时传输多路不同信号而互不干扰，可提高通信线道上同时传输多路不同信号而互不干扰，可提高通信线路的利用率。常用的多路复用技术有：路的利用率。常用的多路复用技术有：n频分多路复用频分多路复用技术技术(FDM)、n时分多路复用时分多路复用技术技术(TDM)，n在计算机网络的信道中还广泛使用在计算机网络的信道中还广泛使用n统计时分复用统计时分复用(STDM)、n密集波分复用密集波分复用(DWDM)n码分多址码分多址(CDMA)技术技术.第27页，本讲稿共61页频频分分多多路路复复用用FDM利利用用了了传传输输介

36、介质质的的可可用用带带宽宽超超过过给给定定信信号号所所需需的的带带宽宽这这一一优优点点。频频分分多多路路复复用用技技术术FDM是是将将可可用用的的总总带带宽宽分分割割成成若若干干子子信信道道（各各子子信信道道间间略略留留一一个个宽宽度度），每每个个子子信信道道上上被被分分配配给给不不同同的的频频率率传传输输信信号号。又又把把每每个个要要传传输输的的信信号号以以不不同同的的载载波波频频率率进进行行调调制制，而而且且各各个个载载波波频频率率是是完完全全独独立立的的，即即信信号号的的带带宽宽不不会会相相互互重重叠叠，然然后后在在传传输输介介质的若干子信道上进行传输，这样在传输介质上就可以同时传输许多

37、路信号。质的若干子信道上进行传输，这样在传输介质上就可以同时传输许多路信号。1频分多路复用（频分多路复用（FDM）第28页，本讲稿共61页n时分多路复用技术时分多路复用技术TDM将一条物理信道按时间分成若干时间片轮流给多个信号源使用，每一个时间片由复将一条物理信道按时间分成若干时间片轮流给多个信号源使用，每一个时间片由复用的一个信号源占用。专门用于一个信号源的时间片序列被称为是一条通道时间片的一个周期（每个信用的一个信号源占用。专门用于一个信号源的时间片序列被称为是一条通道时间片的一个周期（每个信号源一个），称之为一帧。如果时间片固定，则是同步号源一个），称之为一帧。如果时间片固定，则是同步T

38、DM；如果动态地分配传输媒体的时间片，则是异步；如果动态地分配传输媒体的时间片，则是异步TDM。n时分多路复用时分多路复用TDM利用每个信号在时间上交叉，可以在一个传输通路上传输多个数字信号，利用每个信号在时间上交叉，可以在一个传输通路上传输多个数字信号，这种交叉可以是位一级的，也可以是由字节组成的块或更大量的信息。这种交叉可以是位一级的，也可以是由字节组成的块或更大量的信息。n时分多路复用时分多路复用TDM不局限于传输数字信号，模拟信号也可以同时交叉传输。另外，对于模拟信号，时分多路复不局限于传输数字信号，模拟信号也可以同时交叉传输。另外，对于模拟信号，时分多路复用用TDM和频分多路复用和频

39、分多路复用FDM结合起来使用也是可能的。一个传输系统可以频分许多条通道，每条通道再用结合起来使用也是可能的。一个传输系统可以频分许多条通道，每条通道再用时分多路复用来细分。时分多路复用来细分。2时分多路复用（时分多路复用（TDM）第29页，本讲稿共61页3.统计时分复用统计时分复用nFDMFDM和和TDMTDM在技术上比较成熟。频分复用标准在技术上比较成熟。频分复用标准FDMFDM用于防止用于防止通信频率冲突。通信频率冲突。TDM TDM 则更有利于数字信号的传输，但缺点是不则更有利于数字信号的传输，但缺点是不灵活，当用户暂停使用某信道或时隙时，造成资源的浪费。灵活，当用户暂停使用某信道或时隙

40、时，造成资源的浪费。n统计时分复用是集中扫描用户缓存，有则将数据放入统计时分复用是集中扫描用户缓存，有则将数据放入STDMSTDM帧帧中，并在该时隙加上一控制域（地址信息），按需动态中，并在该时隙加上一控制域（地址信息），按需动态分配时隙，从而提高了线路利用率。分配时隙，从而提高了线路利用率。第30页，本讲稿共61页4.4.波分复用波分复用 即光波的频分复用即光波的频分复用.指在同一根光纤上同时传送多个波长不同的光载波指在同一根光纤上同时传送多个波长不同的光载波,光载波间隔仅光载波间隔仅0.8 或或1.6nm,这样这样,第二代波分复用系统第二代波分复用系统(DWDM)已做到在一根光纤上复用已做

41、到在一根光纤上复用80160个光载波信号个光载波信号,每个波道的数据传输速率高达每个波道的数据传输速率高达10Mbps.在工程上在工程上,一根光缆中可捆扎一根光缆中可捆扎100根以上的光纤根以上的光纤,得到的总得到的总数据率达数据率达4Tbps。波分复用（波分复用（WDM）：用于光缆传输的网络，不同的信号被携载在）：用于光缆传输的网络，不同的信号被携载在光的不同波长上。光的不同波长上。光纤光纤1光纤光纤2光纤光纤1光纤光纤2120kmEDFA 波分复用原理波分复用原理：右图中：右图中,光纤光纤1和光纤和光纤1、光纤、光纤2和光纤和光纤2的波谱范围相同，光纤的波谱范围相同，光纤1和光纤和光纤2的

42、波谱范围不同且不重叠，共享光的波谱范围不同且不重叠，共享光纤的波谱范围是光纤纤的波谱范围是光纤1 与与2 的总和。的总和。光载波信号被数字信号调幅传输一段距光载波信号被数字信号调幅传输一段距离后就会衰减离后就会衰减,一般用掺铒光纤放大器一般用掺铒光纤放大器(EDFA)放大放大,两光纤放大器之间的线路长度两光纤放大器之间的线路长度可达可达120km。光柵光柵光柵光柵共享光纤共享光纤第31页，本讲稿共61页5.5.码分多址码分多址n CDMA广泛用于民用的移动通信，特别是在无线局域网中。广泛用于民用的移动通信，特别是在无线局域网中。nCDMA基本原理：将每一个比特时间再划分为基本原理：将每一个比特

43、时间再划分为m个间隔，个间隔，(称码片称码片chip,m=2n)；CDMA为一个站分配一个唯一的为一个站分配一个唯一的mbit码片序列，指定码片序列，指定信息信息”0”和和”1”的的m位二进制代码位二进制代码(互为反码互为反码)。n如：如：8bit码片系列分配给码片系列分配给S站的码片系列：站的码片系列：0-11100100，1-00011011。n利用全球定位系统利用全球定位系统(GPS)可方便地解决多站同时通信的问题，可方便地解决多站同时通信的问题，CDMA可提高通信的话音质量和数据传输的可靠性，增大通信系统的容量，降可提高通信的话音质量和数据传输的可靠性，增大通信系统的容量，降低手机的平

44、均发射功率，已广泛用于无线通信中。低手机的平均发射功率，已广泛用于无线通信中。第32页，本讲稿共61页 3.3 数据通信系统的几项技术指标数据通信系统的几项技术指标 在在数数据据通通信信系系统统中中，为为了了描描述述数数据据传传输输速速率率的的大大小小和和传传输输质质量量的的好好坏坏，往往往往需需要要运运用用所所谓谓比比特特率率、波波特特率率和和出出错率等技术指标。错率等技术指标。1.比特率比特率S比比特特率率是是一一种种数数字字信信号号传传输输速速率率，它它表表示示单单位位时时间间内内所所传传送送的的二二进进制制代代码码的的有有效效位位（bit）数数，单单位位采采用用每每秒秒比比特特数数（b

45、/s）或或每每秒秒千千比比特特数数（Kb/s）、每每秒秒兆兆比特数（比特数（Mb/s）表示）表示。第33页，本讲稿共61页2.波特率波特率B波波特特率率是是一一种种调调制制速速率率，也也称称波波形形速速率率。它它是是针针对对模模拟拟信信号号传传输输过过程程中中，从从调调制制解解调调器器输输出出的的调调制制信信号号，每每秒秒钟钟载载波波调调制制状状态态改改变变的的次次数数。或或者者说说，在在数数据据传传输输过过程程中中，线线路路上上每每秒秒钟钟传传送送的的波波形形个个数数就是波特率，其单位为波特（就是波特率，其单位为波特（baud）。）。3出错率出错率出出错错率率是是指指信信息息在在传传输输中中

46、的的错错误误率率，也也称称为为“误误码码率率”。它它是是数数据据通通信信系系统统在在正正常常工工作作状状况况下下，表表达达传传输输可可靠靠性性的的指指标标。如如果果传传输输的的信信息息以以码码元元为为单单位位，则则在在计计算算机机网网络络通通信信系系统统中中，要要求求误误码码率率低低于于10-810-10。第34页，本讲稿共61页波特率和比特率的区别与联系波特率和比特率的区别与联系 模拟信道模拟信道第35页，本讲稿共61页4.带宽与数据传输速率带宽与数据传输速率n在模拟信道中在模拟信道中，人们一般采用，人们一般采用“带宽带宽”表示表示信道信道传输信息的能力传输信息的能力，即传，即传送信息信号的

47、高频率与低频率之差，送信息信号的高频率与低频率之差，单位为单位为Hz、KHz、MHz或或GHz。例。例如电话信道的带宽为如电话信道的带宽为300Hz3400Hz。n在数字信道中在数字信道中，人们通常用，人们通常用“数据传输速率数据传输速率”（比特率）（比特率）表示表示信道传输信息信道传输信息的能力，即每秒传输的比特数，单位为的能力，即每秒传输的比特数，单位为b/s、Kb/s、Mb/s或或Gb/s。例。例如调制解调器的传输速率为如调制解调器的传输速率为14.4Kb/s、28.8Kb/s或或56Kb/s等。等。n由于带宽与数据传输速率这两个术语都是用来度量网络传输能力的，所由于带宽与数据传输速率这

48、两个术语都是用来度量网络传输能力的，所以，在一些论述计算机网络的中文外文书籍中，两者经常混用。但是，以，在一些论述计算机网络的中文外文书籍中，两者经常混用。但是，从技术角度来讲，从技术角度来讲，这是两个完全不同的概念，希望读者注意加以区别。这是两个完全不同的概念，希望读者注意加以区别。第36页，本讲稿共61页3.4数据的三种传输类型数据的三种传输类型 共有三种类型：基带传输、频带传输和宽带传输。共有三种类型：基带传输、频带传输和宽带传输。3.4.1基带传输基带传输在在数数据据通通信信中中，表表示示计计算算机机传传输输的的二二进进制制数数字字信信号号是是典典型型的的矩矩形形电电脉脉冲冲。由由于于

49、这这种种未未经经调调制制的的电电脉脉冲冲信信号号所所占占据据的的频频带带通通常常从从直直流流和和低低频频开开始始，因因而而人人们们把把这这种种矩矩形形电电脉脉冲冲信信号号的的固固有有频频率率称称为为“基基带带”，也也即即电电脉脉冲冲信信号固有的基本频带，相应的信号称为号固有的基本频带，相应的信号称为“数字基带信号数字基带信号”。第37页，本讲稿共61页3.4.2 频带传输频带传输n对对于于远远距距离离通通信信来来说说，目目前前经经常常使使用用的的仍仍然然是是普普遍遍的的电电话话线线，因因为为它它是是当当今今世世界界上上覆覆盖盖范范围围最最广广、应应用用最最普普遍遍的的一一类类通通信信信信道道。

50、而而且且，无无论论计计算算机机网网络络技技术术和和通通信信技技术术如如何何发发展展，电电话话通通信信信信道道仍仍然然是是现现在与将来使用的一种基本的网络通信手段。在与将来使用的一种基本的网络通信手段。n众众所所周周知知，传传统统的的电电话话通通信信信信道道是是为为了了传传输输语语音音信信号号而而设设计计的的，它它只只适适用用于于传传输输音音频频范范围围（300Hz3400Hz）的的模模拟拟信信号号，不不适适用用于于直直接接传传输输计计算算机机的的数数字字基基带带信信号号。为为了了利利用用电电话话交交换换网网实实现现计计算算机机之之间间的的数数字字信信号号传传输输，必必须须将将数数字字信信号号转