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1、1天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室第第2章章 数据通信基础学问数据通信基础学问本章教学目标：本章教学目标：（1）驾驭数据通信中的基本概念。）驾驭数据通信中的基本概念。（2）驾驭数据的传输方式。）驾驭数据的传输方式。（3）驾驭数据交换。）驾驭数据交换。（4）理解多路复用技术。）理解多路复用技术。（5）理解差错限制技术。）理解差错限制技术。（6）了解数据传输设备。）了解数据传输设备。授课时间:其次周2天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技
2、术教研室2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念数数据据通通信信是是依依据据通通信信协协议议，利利用用数数据据传传输输技技术术在在两两个个功功能能单单元元之之间间传传递递数数据据信信息息的的技技术术。用用于于实实现现计计算算机机与与计计算算机机、计计算算机机与与终终端端、终终端端与与终终端端之之间间的的数数据据信信息传递。息传递。2.1.1 数据和数据通信数据和数据通信2.1.2 码元码元2.1.3 信息传输速率信息传输速率2.1.4 信道容量、带宽与误码率信道容量、带宽与误码率3天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用
3、技术教研室2.1.1 数据和数据通信数据和数据通信通常数据定义为能够由计算机处理的数字、字母和符通常数据定义为能够由计算机处理的数字、字母和符号等具有确定意义的实体。数据依据分类可分为两类，号等具有确定意义的实体。数据依据分类可分为两类，模拟数据与数字数据。模拟数据与数字数据。数据通信是指远程设备之间收发数据。尽管远程通信数据通信是指远程设备之间收发数据。尽管远程通信一词有更广泛的含义，但是人们还是常常把它与数据一词有更广泛的含义，但是人们还是常常把它与数据通信交替运用。通信交替运用。与数据通信相关的另一个术语是远程处理（简写为与数据通信相关的另一个术语是远程处理（简写为TP）。远程处理比数据
4、通信的含义更加广泛，它意味）。远程处理比数据通信的含义更加广泛，它意味着利用数据通信来进行数据处理。着利用数据通信来进行数据处理。4天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2.1.2 码元码元码码元元是是对对于于网网络络中中传传送送的的二二进进制制数数字字中中每每一一位位的的通通称称，也常称作也常称作“位位”或或bit。例如。例如1010101，共有，共有7个位。个位。5天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2.1.3 信息传输速率信
5、息传输速率信信息息传传输输速速率率是是指指通通信信线线路路上上传传输输信信息息的的速速度度。有有两两种表示方法，即信号速率和调制速率。种表示方法，即信号速率和调制速率。信信号号速速率率S：指指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数，以每秒多少比特数来计算，即位数，以每秒多少比特数来计算，即bps。调调制制速速率率B：是是脉脉冲冲信信号号经经过过调调制制后后的的传传输输速速率率，以以波波特特（BAUD）为为单单位位，通通常常用用于于表表示示调调制制器器之之间间传传输输信号的速率。信号的速率。信号速率信号速率S与调制速率与调制速率B有如下关系：有如下关系：S=Bl
6、og2N。其其中中N为为一一个个脉脉冲冲信信号号所所表表示示的的有有效效状状态态。在在二二进进制制中中脉脉冲冲只只有有0或或1两两种种状状态态，即即N=2，也也就就是是说说，信信号号速速率率S与调制速率与调制速率B是一样的。是一样的。6天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2.1.4 信道容量、带宽与误码率信道容量、带宽与误码率信道：传输信息的必经之路称为信道：传输信息的必经之路称为“信道信道”。在计算机中有所谓物。在计算机中有所谓物理信道和逻辑信道之分。物理信道是指用来传送信号或数据的物理信道和逻辑信道之分。物
7、理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，网络中两个节点之间的物理通路称为通信链路，物理信理通路，网络中两个节点之间的物理通路称为通信链路，物理信道由传输介质及有关设备组成。道由传输介质及有关设备组成。逻辑信道也是一种通路，但在信号收、发点之间并不存在一条物逻辑信道也是一种通路，但在信号收、发点之间并不存在一条物理上的传输介质、而是在物理信道基础上，由节点内部的边来实理上的传输介质、而是在物理信道基础上，由节点内部的边来实现。通常把逻辑信道称为现。通常把逻辑信道称为“连接连接”。信道容量：指信道能传输信息的最大实力，一般以单位时间内最信道容量：指信道能传输信息的最大实力，一般以单位时间内最大可传
8、送信息的位数表示。事实上，信道容量应大于传输速率，大可传送信息的位数表示。事实上，信道容量应大于传输速率，否则高的传输速率得不到充分利用。否则高的传输速率得不到充分利用。带宽：即是信息传输率，以带宽：即是信息传输率，以“字节字节/秒秒”为单位。为单位。误码率：指信息传输的错误率，是衡量系统牢靠性的指标。它以误码率：指信息传输的错误率，是衡量系统牢靠性的指标。它以接收信息中比特数占总传输比特数的比例来度量，通常应低于接收信息中比特数占总传输比特数的比例来度量，通常应低于10-6。7天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教
9、研室2.2 数据的传输方式数据的传输方式数据传输的方式有串行传输和并行传输；单向传输和数据传输的方式有串行传输和并行传输；单向传输和双向传输；同步和异步传输。双向传输；同步和异步传输。8天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2.2.1 串行传输和并行传输串行传输和并行传输1.串串行行通通信信:计计算算机机中中的的一一个个字字节节由由一一个个8位位二二进进制制代代码码来来表表示示。将将准准备备传传输输的的每每个个字字节节的的二二进进制制代代码码依依据据由由低低到到高高位位的的依依次次，依依次次发发送送。这这种种数数
10、据据传传输输方方式式称称为串行传输。为串行传输。2.并并行行传传输输:指指同同时时传传输输一一组组比比特特，每每个个比比特特用用一一个个线线路通道。路通道。9天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2.2.2 单向传输和双向传输单向传输和双向传输依据传输方向与时间的不同，其可以分为三种传输方依据传输方向与时间的不同，其可以分为三种传输方式：式：1.单工传输单工传输2.半双工传输半双工传输3.全双工传输全双工传输10天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计
11、算机应用技术教研室2.2.3 同步与异步传输同步与异步传输1.同步问题的重要性同步问题的重要性2.异步传输与同步传输异步传输与同步传输11天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2.3 数据交换数据交换2.3.1 电路交换电路交换1.电路交换的三个过程电路交换的三个过程2.电路交换的主要特点电路交换的主要特点2.3.2 报文交换报文交换1.报文交换原理报文交换原理2.报文交换的优点报文交换的优点2.3.3 分组交换分组交换12天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用
12、技术教研室计算机应用技术教研室2.4 多路复用技术多路复用技术多路复用技术是计算机网络中的一个基本概念，它是多路复用技术是计算机网络中的一个基本概念，它是把多个低速信道组合成一个高速信道的技术。这种技把多个低速信道组合成一个高速信道的技术。这种技术由多路复用器和多路安排器两个设备来实现。术由多路复用器和多路安排器两个设备来实现。2.4.1 频分多路复用（频分多路复用（FDM）2.4.2 波分多路复用（波分多路复用（WDM）2.4.2 波分多路复用（波分多路复用（WDM）13天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2
13、.5 差错限制技术差错限制技术计算机网络要求高速并且无差错地传递数据信息，但计算机网络要求高速并且无差错地传递数据信息，但这只是一种比较志向的考虑。因为网络主要由一个个这只是一种比较志向的考虑。因为网络主要由一个个实体构成，而这些实体从制造到装配等一系列的过程实体构成，而这些实体从制造到装配等一系列的过程是很困难的，在这个困难的过程中无法保证各个部分是很困难的，在这个困难的过程中无法保证各个部分都达到志向的理论值；再加上网络运行所受到的各种都达到志向的理论值；再加上网络运行所受到的各种影响，任何一个通信系统都不能做到完备无缺。面对影响，任何一个通信系统都不能做到完备无缺。面对这种实际状况，惟一
14、解决问题的方法就是发觉并订正这种实际状况，惟一解决问题的方法就是发觉并订正传输中的差错。传输中的差错。14天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2.5.1 差错限制技术差错限制技术差差错错限限制制就就是是指指在在数数据据通通信信过过程程中中，发发觉觉、检检测测错错误误，对对错错误误进进行行订订正正，从从而而把把差差错错限限制制在在数数据据传传输输所所允允许许的尽可能小的范围内。的尽可能小的范围内。1.差错产生的缘由及其特点差错产生的缘由及其特点2.差错限制的基本方式差错限制的基本方式15天空教室网上课堂天空教室网
15、上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2.5.2 检错码检错码1.奇偶校验奇偶校验2.循环冗余校验循环冗余校验16天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2.5.3 纠错码纠错码汉明码（也叫海明码）是一种可以订正一位错的高效率线性分码汉明码（也叫海明码）是一种可以订正一位错的高效率线性分码组。其基本思想是：将待传信息码元分成很多长度为组。其基本思想是：将待传信息码元分成很多长度为k的组，其的组，其后附加后附加r个用于监督的冗余码元（也称校验位），构成长为个用于
16、监督的冗余码元（也称校验位），构成长为n=k+r位的分组码。位的分组码。分组码中每个校验位和某几个特定的信息位构成偶检验关系。用分组码中每个校验位和某几个特定的信息位构成偶检验关系。用r个监督关系式产生的个监督关系式产生的r个校正因子来区分无错和在码字中的个校正因子来区分无错和在码字中的n个不个不同位置的一位错。同位置的一位错。汉明码是一种具有纠错功能的纠错码，它能将无效码字复原成距汉明码是一种具有纠错功能的纠错码，它能将无效码字复原成距离它最近的有效码字，但不是百分之百正确。两个码字的对应位离它最近的有效码字，但不是百分之百正确。两个码字的对应位取值不同的位数称为这两个码字的汉明距离。一个有
17、效编码集中，取值不同的位数称为这两个码字的汉明距离。一个有效编码集中，随意两个码字的汉明距离的最小值称为该编码集的汉明距离。假随意两个码字的汉明距离的最小值称为该编码集的汉明距离。假如要订正如要订正d个错误，则编码集的汉明距离至少应为个错误，则编码集的汉明距离至少应为2d+1。17天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2.6 数据传输设备数据传输设备2.6.1 传输模型传输模型2.6.2 传输硬件设备传输硬件设备18天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研
18、室计算机应用技术教研室2.6.1 传输模型传输模型数据的传输主要包含以下五个部分：数据的传输主要包含以下五个部分：（1）数据源（）数据源（Data Source）。）。（2）发送器（）发送器（Transmitter）。）。（3）通信信道（）通信信道（Communication Channel）。）。（4）接收器（）接收器（Receiver）。）。（5）数据槽（）数据槽（Data Sink）。）。19天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室如图如图2-1所示为数据传输的模型。其中各部分含义如下：所示为数据传输的模型。
19、其中各部分含义如下：数据通信设备（数据通信设备（DCE：Data Communication Equipment）：）：“发送发送器器”与与“接收器接收器”。通过通信通道建立通信双方的实体网络连接。通过通信通道建立通信双方的实体网络连接。数据终端设备（数据终端设备（DTE：Data Terminal Equipment）：）：“数据源数据源”与与“数据槽数据槽”。依据数据传输时依据数据传输时DTE之间的同步形式，数据传输又可以分为同步传之间的同步形式，数据传输又可以分为同步传输和异步传输；依据通信线路的复用手段，又可以分为频分多路复输和异步传输；依据通信线路的复用手段，又可以分为频分多路复用用
20、FDM和时分多路复用和时分多路复用TDM等。等。图图2-120天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2.6.2 传输硬件设备传输硬件设备1.调制解调器调制解调器2.通信适配器通信适配器21天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室2.7 实训实训【项目【项目1】非屏蔽双绞线的制作。】非屏蔽双绞线的制作。实训目的实训目的 实训设备和条件实训设备和条件 实训内容和步骤实训内容和步骤【项目【项目2】找寻计算机】找寻计算机MAC地址。地址。实训
21、目的实训目的 实训设备和条件实训设备和条件 实训内容和步骤实训内容和步骤 22天空教室网上课堂天空教室网上课堂温州科技职业学院计算机系温州科技职业学院计算机系计算机应用技术教研室计算机应用技术教研室小结小结本章主要介绍了数据通信的基本原理，读者通过本章本章主要介绍了数据通信的基本原理，读者通过本章的学习，应了解以下内容：的学习，应了解以下内容：（1）数据通信中的基本概念。）数据通信中的基本概念。（2）三种重要的传输介质：双绞线、同轴电缆和光纤）三种重要的传输介质：双绞线、同轴电缆和光纤的构成和特性。的构成和特性。（3）同步传输与异步传输的特点。）同步传输与异步传输的特点。（4）频分与时分多路复用的原理及应用。）频分与时分多路复用的原理及应用。（5）调制解调器和通信适配器的工作原理。）调制解调器和通信适配器的工作原理。