,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,2,章 数据通信基础,计算机网络技术与实训教程,1,第1页,第1页,阐明：,本课件配套教材为：,计算机网络技术与实训,出版社 编著,假如选取本套教材，并需要完整各章课件，请与作者联系。,电话：,E-mail：,通信地址：,2,第2页,第2页,本章主要内容,掌握数据通信系统基本概念,理解数据通信方式,掌握数据互换技术,掌握多路复用技术,掌握差错控制技术,3,第3页,第3页,2.1,数据通信系统,主要内容：,数据通信基本概念,数据通信系统模型,4,第4页,第4页,2.1.1,数据通信基本概念,1,信息,2,数据,3,信号,5,第5页,第5页,1,信息,信息（Information）是客观事物属性和相互联络特性表征，它反应了客观事物存在形式和运动状态。比如事物运动状态、结构、温度、性能等都是信息不同表现形式。信息能够以文字、声音、图形、图像等各种不同形式存在。,6,第6页,第6页,2,数据,信息能够用数字形式来表示，数字化信息称为数据。数据能够分为模拟数据和数字数据两种。模拟数据取值是连续，比如日常生活中人语音强度、电压高下、温度等都是模拟数据。数字数据取值是离散，比如计算机中二进制数据只有“0”、“1”两种状态。现在大多数数据传播都是数字数据传播，本章所提到数据也多指数字数据。,7,第7页,第7页,3,信号,信号就是携带信息传输介质。信号按其参量取值不同，分为模拟信号和数字信号。模拟信号是指在时间上和幅度取值上都连续改变信号，数字信号是指在时间上离散、在幅值上经过量化信号，它普通是由0、1二进制代码组成数字序列。,图,2-1,模拟信号与数字信号,8,第8页,第8页,2.1.2,数据通信系统模型,图,2-2,数据通信系统模型,信息传递是通过通信系统来实现。如图2-2所表示是通信系统基本模型。在通信系统中产生和发送信息一端叫做信源，接受信息一端叫做信宿，信源和信宿之间通信线路称为信道。信息在进入信道时要通过变换器变换为适合信道传播形式，通过信道传播，在进入信宿时要通过反变换器变换为适合信宿接受形式。信号在传播过程中会受到来自外部或信号传播过程本身干扰，噪声源是信道中噪声以及分散在通信系统其它各处噪声集中表示。,9,第9页,第9页,2.1.2,数据通信系统模型,数据通信系统主要技术指标,：,l,数据传播率：又称比特率，它是指每秒钟所传播二进制代码有效位数，单位为比特/每秒（记作,bps）。,l,波特率：它是指每秒钟发送码元数，单位为波特（,baud）。,波特率也称波形速率或码元速率。,l,信道容量：信道所能支持最大数据传播速率。,l,误码率：它是指传播犯错码元数占传播总码元数百分比。,l,吞吐量：单位时间内整个网络能够处理信息总量，单位是字节/秒或位/秒。,l,信道传播延迟：信号在信道中传播，从源端到达目的端需要一定期间，这个时间叫做传播延迟。,10,第10页,第10页,2.2,数据通信方式,主要内容：,并行传播与串行传播,异步传播与同时传播,基带传播与频带传播,数据传播方向,多路复用技术,11,第11页,第11页,2.2.1,并行传播与串行传播,图,2-3,并行通信,并行传播：,如图2-3所表示，它是一次同时将待传送信号经由,n,个通信信道同时发送出去。因此，并行传播需要,n,个传播信道，使待传送信号各位能同时沿着各自信道并行地传播。,12,第12页,第12页,2.2.1,并行传播与串行传播,图,2-4,串行通信,串行传播：,如图2-4所表示，它是指一位一位地传播，从发送端到接受端只需要一个通信信道，经由这条通信信道逐位地将待传送信号每个二进制代码依次发送。,13,第13页,第13页,2.2.2,异步传播与同时传播,图,2-5,异步传播,异步传播：,每个字符（6-8个二进制位）作为一个单元独立传播，字符之间传播间隔任意。为了标志字符开始和结尾，在每个字符开始加一位起始位，结尾加1位、1.5位或2位停止位，构成一个个“字符”。起始位对接受方时钟起置位作用，接受方时钟置位后只要在811位传送时间内准确，就能正确接受一个字符。,14,第14页,第14页,2.2.2,异步传播与同时传播,图,2-6,同时传播,同时传输：,同时传输方式与异步传输方式不同，它不是对每一个字符单独进行同时，而是对一组字符组成数据块进行同时。同时方法不是加一位停止位，而是在数据块前面加特殊模式位组合或同时字符（SYN），而且经过位填充或字符填充技术确保数据块中数据不会与同时字符混同。,15,第15页,第15页,2.2.3,基带传播与频带传播,l,基带传播,：,在数据通信中，人们把矩形脉冲信号叫做基带信号。在数字通信信道上，直接传送基带信号办法称为基带传播。,l,频带传播：人们把利用模拟信道传播数据信号传播方式叫做频带传播。,l,宽带传播：在频带传播中，假如调制成模拟信号频率比音频范围还宽，则称为宽带传播。比如在有线电视网上通过线缆调制解调器进行高速数据通信，则称为宽带传播。,16,第16页,第16页,2.2.4,数据传播方向,按数据传播方向来分，数据传播方式能够分为单工、半双工和全双工三种方式：,l,单工,：,信号只能向一个方向传播，任何时候都不能改变信号传送方向。发送方不能接受，接受方不能发送。比如，无线电广播和电视广播都是单工通信例子。,l,半双工：信号能够双向传送，但必须交替进行，一个时间只能向一个方向传送。比如，航空和航海无线电台以及对讲机都是以这种方式通信。,l,全双工：信号能够双向同时传送，比如当代电话通信就是以这种方式通信。,17,第17页,第17页,2.2.5,多路复用技术,1,频分多路复用,2 时分多路复用,3 波分多路复用,4 码分多路复用,18,第18页,第18页,1,频分多路复用,图,2-7,频分多路复用,当介质有效带宽超出传输信号带宽时，能够把多个信号调制在不同载波频率上，从而在同一介质上实现同时传送多路信号，即将信道可用频带（带宽）按频率分割多路信号方法划分为若干互不交叠频段，每路信号占据其中一个频段，从而形成许多个子信道，如图2-7所表示；在接受端用适当滤波器将多路信号分开，分别进行解调和终端处理，这种技术称为频分多路复用（FDM，Frequency Division Multiplexing）。,图,2-8,频分多路复用系统原理,19,第19页,第19页,2,时分多路复用,图,2-9,TDM,子信道,将传播时间划分为许多个短互不重叠时隙，而将若干个时隙构成时分复用帧，用每个时分复用帧中某一固定序号时隙构成一个子信道，每个子信道所占用带宽相同，每个时分复用帧所占时间也是相同（如图,2-9,所表示），即在同时,TDM,中，各路时隙分派是预先拟定期间且各信号源传播定期是同时。对于,TDM,，,时隙长度越短，则每个时分复用帧中所包括时隙数就越多，所容纳用户数也就越多，其原理如图,2-10,所表示。,图,2-10,TDM,原理,20,第20页,第20页,3,波分多路复用,波分多路复用是指在一根光纤上能同时传送多个波长不同光载波复用技术。经过WDM，可使原来在一根光纤上只能传输一个光载波单一光信道，变为可传输多个不同波长光载波光信道，使得光纤传输能力成倍增加，也能够利用不同波长沿不同方向传输来实现单根光纤双向传输。,另外，还有光频分多路复用（optical frequency division multiplexing，OFDM）、密集波分多路复用（dense wave division multiplexing，DWDM）、光时分多路复用（optical time division multiplexing，OTDM）、光码分多路复用（optical code division multiplexing，OCDM）技术等。,21,第21页,第21页,4,码分多路复用,码分多路复用（code division multiplexing，CDM）是一个用于移动通信系统新技术，CDM利用扩频通信中不同码型扩频码之间相关性，为每个用户分派一个扩频编码，以区分不同用户信号。发送端可用不同扩频编码，分别向不同接受端发送数据；一样，接受端用不同进行解码，就可得到不同发送端送来数据，实现了多址通信。CDM特点是频率和时间资源均为共享。,22,第22页,第22页,2.3,数据互换技术,主要内容：,电路互换,报文互换,分组互换,高速互换技术,23,第23页,第23页,2.3.1,电路互换,使用电路（线路）互换（,Circuit Switching）,方式，就是通过网络中节点在两个站之间建立一条专用通信线路。最普通线路互换例子是电话系统。,线路互换方式通信包括三种状态：,（1）线路建立,（2）数据传送,（3）线路拆除,24,第24页,第24页,2.3.1,电路互换,电路互换特点：,（1）线路互换中每个节点都是电子式或电子机械式互换设备，它不对传播信息进行任何处理；,（2）数据传播开始前必须建立两个工作站之间实际物理连接，然后才干通信；,（3）通道在连接期间是专用，线路利用率较低；,（,4,）除链路上传播延时外，不再有其它延时，在每个结点延时是很小；,（5）整个链路上有一致数据传播速率，连接两端通信节点必须同时工作。,25,第25页,第25页,2.3.2,报文互换,报文互换（,Message Exchanging）,采用“存储-转发”（,Store-and-Forward）,数据以报文（,Message）,方式发出，报文中除包括用户所要传送信息外，尚有源地址和目的地址等信息。报文从源节点发出后，通过一系列中间节点到达目的节点。各中间节点收到报文后，先暂时存储起来，然后分析目的地址、选择路由并排队等待，待需要线路空闲时将它转发到下一个节点，并最后到达目的节点。其中互换节点要有足够大存储空间，用以缓冲收到长报文。互换节点对各个方向上收到报文排队，寻求下一个转发节点，然后转发出去。,26,第26页,第26页,2.3.2,报文互换,报文互换比线路互换有下列长处：,（1）线路效率较高，由于许多报文能够分时共享一条节点到节点通道。,（2）不需要同时使用发送器和接受器来传播数据，网络能够在接受器可用之前，暂时存储这个报文。,（3）在线路互换网上，互换网络仍可接受报文，只是传播延迟会增长。,（4）报文互换系统能够把一个报文发送到多个目的地。,（5）依据报文长短或其它特性能够建立报文优先权，使得一些短、主要报文优先传递。,（6）报文互换网能够进行速度和代码转换。,27,第27页,第27页,2.3.3,分组互换,分组互换（,Packet Switching）,兼有报文互换和线路互换长处。分组互换与报文互换工作方式基本相同，形式上主要差别在于，分组互换网中要限制所传播数据单位长度。分组互换包括数据报和虚电路两种办法。,在数据报中，每个数据包被独立地处理，每个节点依据一个路由选择算法，为每个数据包选择一条路径，使它们目的地相同。,在虚电路中，数据在传送以前，发送和接受双方在网络中建立起一条逻辑上连接，但它并不是像电路互换中那样有一条专用物理通路，该路径上各个节点都有缓冲装置，服从于这条逻辑线路安排，也就是按照逻辑连接方向和接受顺序进行输出排队和转发，这样每个节点就不需要为每个数据包作路径选择判断，就仿佛收发双方有一条专用信道同样。,28,第28页,第28页,三种数据互换技术比较,三种数据互换技术总结下列：,（1）电路互换：在数据传送之前需建立一条物理通路，在线路被释放之前，该通路将始终被一对用户完全占有。,（2）报文互换：报文从发送方传送到接受方采用存储转发方式。,（3）分组互换：此方式与报文互换类似，但报文被分成组传送，并要求了分组最大长度，到达目的地后需重新将分组组装成报文。,29,第29页,第29页,2.3.4,混合互换,混合互换采用动态时分复用技术，将一部分带宽分派给电路互换用，而将另一部分带宽分派给分组互换用。典型,ATM（Asynchronous Transfer Mod