01_计算机网络与应用_第二章信息管理与信息系统专业

1、第二章第二章 数据通信基础数据通信基础 北京理工大学珠海学院计算机学院北京理工大学珠海学院计算机学院 文晓浩文晓浩 第二章第二章 数据通信基础数据通信基础 数据调制与编码数据调制与编码1 多路复用技术多路复用技术2 异步与同步通信异步与同步通信3 数据传输介质数据传输介质4 差错控制与校验差错控制与校验5 信息交换技术信息交换技术6 2.1概述概述 通信通信(Communication)(Communication)的目的是的目的是单双向传递单双向传递 信息信息。 数据通信数据通信是指在是指在两点或多点之间两点或多点之间以以二进制二进制形形 式进行信息传输与交换的过程。式进行信息传输与交换的过

2、程。 本章将讲述网络数据通信的一般工作原理，本章将讲述网络数据通信的一般工作原理， 包括数据通信的基本概念、数据调制与编码、包括数据通信的基本概念、数据调制与编码、 多路复用、异步与同步通信、数据传输介质多路复用、异步与同步通信、数据传输介质 和差错控制校验等。和差错控制校验等。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 信息信息(Information)(Information)是客观事物属性和相互联是客观事物属性和相互联 系特性的表征，它反映了客观事物的存在形系特性的表征，它反映了客观事物的存在形 式和运动状态。式和运动状态。 数据数据(Data)(Data)一般可以理解为一般可以理

3、解为“信息的数字化信息的数字化 形式形式”或或“数字化的信息形式数字化的信息形式”。 信号信号(Signal)(Signal)简单地讲就是携带信息的传输介简单地讲就是携带信息的传输介 质。质。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 狭义的狭义的“数据数据”是指具有一定是指具有一定数字特性数字特性的信的信 息，如统计数据、气象数据、测量数据及计息，如统计数据、气象数据、测量数据及计 算机中区别于程序的计算数据等。算机中区别于程序的计算数据等。 在计算机网络系统中，数据通常被在计算机网络系统中，数据通常被广义的广义的理理 解为在网络中存储、处理和传输的解为在网络中存储、处理和传输的二进制

4、数二进制数 字编码字编码。话音信息、图像信息、文字信息以。话音信息、图像信息、文字信息以 及从自然界直接采集的各种自然属性信息均及从自然界直接采集的各种自然属性信息均 可转换为二进制数字编码在计算机网络系统可转换为二进制数字编码在计算机网络系统 中存储、处理和传输。网络中的数据通信、中存储、处理和传输。网络中的数据通信、 数据处理和数据库等通常就是指这种广义的数据处理和数据库等通常就是指这种广义的 数据。数据。 数据数据 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 在通信系统中我们常常使用的电信号、电磁信号、在通信系统中我们常常使用的电信号、电磁信号、 光信号、载波信号、脉冲信号、调制信号

5、等术语光信号、载波信号、脉冲信号、调制信号等术语 就是指携带某种信息的具有不同形式或特性的传就是指携带某种信息的具有不同形式或特性的传 输介质。输介质。 信号的信号的频谱宽度频谱宽度就称为该信号的就称为该信号的带宽带宽。 根据信号参量取值的不同，信号可分为根据信号参量取值的不同，信号可分为数字信号数字信号 和和模拟信号模拟信号，或称为，或称为离散信号离散信号和和连续信号连续信号。 例如计算机输出的脉冲信号是数字信号，普通电例如计算机输出的脉冲信号是数字信号，普通电 话机输出的信号就是频率和振幅连续改变的模拟话机输出的信号就是频率和振幅连续改变的模拟 信号。信号。 信号信号 2.1.1数据通信的

6、基本概念数据通信的基本概念 数字信号数字信号指幅度的取值是离散的，指幅度的取值是离散的， 幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就 是一种数字信号。数字信号特点是一种数字信号。数字信号特点抗干扰能力强、抗干扰能力强、 无噪声积累。无噪声积累。 模拟信号模拟信号，其信号波形在时间上也是连续的，因，其信号波形在时间上也是连续的，因 此它又是连续信号。模拟信号按一定的时间间隔此它又是连续信号。模拟信号按一定的时间间隔T T 抽样后的抽样信号。电话、传真、电视信号都是抽样后的抽样信号。电话、传真、电视信号都是 模拟信号。模拟信号。 模拟信号的主要缺点是它总是

7、受到噪声的影响。模拟信号的主要缺点是它总是受到噪声的影响。 信号被多次复制，或进行长距离传输之后，这些信号被多次复制，或进行长距离传输之后，这些 随机噪声的影响可能会变得十分显著。随机噪声的影响可能会变得十分显著。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 数字信号数字信号和和模拟信号模拟信号 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 数据通信系统的模型数据通信系统的模型 按介质的不同通信可分为两大类：一类称为按介质的不同通信可分为两大类：一类称为 有线通信有线通信，另一类称为，另一类称为无线通信无线通信。 有线通信是用导线作为传输介质的通信方式，有线通信是用导线作为传输介质的通信

8、方式， 这里的导线可以是架空明线、各种电缆以及光纤。这里的导线可以是架空明线、各种电缆以及光纤。 无线通信则是利用无线电波在自由空间的传输无线通信则是利用无线电波在自由空间的传输 来传递信息。来传递信息。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 数据通信系统的模型数据通信系统的模型 按介质的不同通信可分为两大类：一类称为按介质的不同通信可分为两大类：一类称为 有线通信有线通信，另一类称为，另一类称为无线通信无线通信。 有线通信是用导线作为传输介质的通信方式，有线通信是用导线作为传输介质的通信方式， 这里的导线可以是架空明线、各种电缆以及光纤。这里的导线可以是架空明线、各种电缆以及光纤。

9、 无线通信则是利用无线电波在自由空间的传输无线通信则是利用无线电波在自由空间的传输 来传递信息。来传递信息。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 为完成通信任务所需要的一切为完成通信任务所需要的一切 技术设备和传输介质所构成的总体，称为技术设备和传输介质所构成的总体，称为 通信系统。一个简化了的通信系统模型如图所示。通信系统。一个简化了的通信系统模型如图所示。 图中，信源是信息的发出者，它把各种可能的信息转图中，信源是信息的发出者，它把各种可能的信息转 换成原始信号，为了使其能适合在信道上传输，就要换成原始信号，为了使其能适合在信道上传输，就要 通过某种变换器将原始信号转换成需要的

10、信号。通过某种变换器将原始信号转换成需要的信号。 图2.1-1 通信系统模 型 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 数据通信系统的通信方式数据通信系统的通信方式 从通信的双方信息交互的方式来看，可以有从通信的双方信息交互的方式来看，可以有 以下三种基本方式：以下三种基本方式： (1)(1)单向通信单向通信 又称又称单工通信单工通信，即只能有一个方向的通信，即只能有一个方向的通信， 而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播 以及电视广播就属于这种类型。以及电视广播就属于这种类型。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 (2)(2)

11、双向交替通信双向交替通信 又称又称半双工通信半双工通信，即通信的双方都可以发送，即通信的双方都可以发送 信息，但不能双方同时发送信息，但不能双方同时发送( (或同时接收或同时接收) )，这种通，这种通 信方式往往是一方发送另一方接收。信方式往往是一方发送另一方接收。 (3)(3)双向同时通信双向同时通信 又称又称全双工通信全双工通信，即通信双方可以同时发送，即通信双方可以同时发送 和接收信息。和接收信息。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 数字通信的主要数字通信的主要优点优点： 抗干扰能力强。抗干扰能力强。 便于加密，有利于实现保密通信。便于加密，有利于实现保密通信。 易于实现集

12、成化，使通信设备的体积小，功耗易于实现集成化，使通信设备的体积小，功耗 低。低。 数字信号便于存储、处理、交换，便于和计算数字信号便于存储、处理、交换，便于和计算 机连接，也便于用计算机进行管理。机连接，也便于用计算机进行管理。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 数字通信的主要数字通信的主要优点优点： 抗干扰能力强。抗干扰能力强。 便于加密，有利于实现保密通信。便于加密，有利于实现保密通信。 易于实现集成化，使通信设备的体积小，功耗易于实现集成化，使通信设备的体积小，功耗 低。低。 数字信号便于存储、处理、交换，便于和计算数字信号便于存储、处理、交换，便于和计算 机连接，也便于用

13、计算机进行管理。机连接，也便于用计算机进行管理。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 数据通信系统的任务数据通信系统的任务： (1)(1)接口规范接口规范： 为了通信，设备接口必须和传输系统相兼容，为了通信，设备接口必须和传输系统相兼容， 使产生的信号特性使产生的信号特性( (如信号波形和强度如信号波形和强度) )能适应传输能适应传输 系统传输，并且能够在接收端对数据进行解释。系统传输，并且能够在接收端对数据进行解释。 (2)(2)同步同步： 接收端要按发送端发送的每个码元波形的重接收端要按发送端发送的每个码元波形的重 复频率和起止时间来接收数据，并且要校对自己复频率和起止时间来接

14、收数据，并且要校对自己 的时钟以便与发送端的发送取得一致，实现同步的时钟以便与发送端的发送取得一致，实现同步 接收。接收。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 (3)(3)传输系统利用率传输系统利用率： 传输设施通常是由很多的通信设备共享的，传输设施通常是由很多的通信设备共享的， 要有效地利用这些设施，必须采用相应的介质访要有效地利用这些设施，必须采用相应的介质访 问控制协议来合理有效地为各个站点分配传输介问控制协议来合理有效地为各个站点分配传输介 质的带宽；要协调传输服务的要求，以免系统过质的带宽；要协调传输服务的要求，以免系统过 载，如各种局域网物理层技术规范及拥塞控制技载，如

15、各种局域网物理层技术规范及拥塞控制技 术等。术等。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 (4)(4)差错检测和校验差错检测和校验： 对通信过程中产生的传输差错进行检测和校对通信过程中产生的传输差错进行检测和校 正，在发送端对数字信号以一定的编码规则附加正，在发送端对数字信号以一定的编码规则附加 一些校验码元进行抗干扰编码，在接收端利用该一些校验码元进行抗干扰编码，在接收端利用该 规则进行相应的译码，译码的结果有可能发现差规则进行相应的译码，译码的结果有可能发现差 错并能够纠正差错，最好还有流量控制的功能，错并能够纠正差错，最好还有流量控制的功能， 以防止接收器来不及接收信号。以防止

16、接收器来不及接收信号。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 (5)(5)灾难恢复灾难恢复： 不同于差错检测和校验，它发生在系统因某不同于差错检测和校验，它发生在系统因某 种原因种原因( (包括自然灾害包括自然灾害) )被破坏或中断，需要对系统被破坏或中断，需要对系统 进行恢复时。进行恢复时。 (6)(6)寻址和路由寻址和路由： 决定信号到达的目的地的最佳路径。决定信号到达的目的地的最佳路径。 2.1.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 (7)(7)网络安全网络安全： 保证经过加密的数据正确、完整、不被泄漏保证经过加密的数据正确、完整、不被泄漏 地从发送端传输到接收端。地从发送端

17、传输到接收端。 (8)(8)网络管理网络管理： 对复杂的通信系统设备进行配置、故障、性对复杂的通信系统设备进行配置、故障、性 能、安全、计费等管理。能、安全、计费等管理。 2.1.2数据通信系统的主要数据通信系统的主要 质量指标质量指标 1 1模拟通信系统的质量指标模拟通信系统的质量指标 (1)(1)有效性有效性 模拟通信系统的有效性是用模拟通信系统的有效性是用有效传输带宽有效传输带宽来度来度 量。同样的信息采用不同的调制方式，则需要不量。同样的信息采用不同的调制方式，则需要不 同的频带宽度。频带宽度越窄，有效性越好。同的频带宽度。频带宽度越窄，有效性越好。 2.1.2数据通信系统的主要数据通

18、信系统的主要 质量指标质量指标 (2)(2)可靠性可靠性 模拟通信系统的可靠性是用接收端最终的输出模拟通信系统的可靠性是用接收端最终的输出 信噪比来度量。信噪比越大，通信质量越高。信噪比来度量。信噪比越大，通信质量越高。 信噪比，即信噪比，即SNRSNR（Signal to Noise RatioSignal to Noise Ratio）；狭）；狭 义来讲是指放大器的输出信号的电压与同时输出义来讲是指放大器的输出信号的电压与同时输出 的噪声电压的比，常常用分贝数表示，设备的信的噪声电压的比，常常用分贝数表示，设备的信 噪比越高表明它产生的杂音越少。一般来说，信噪比越高表明它产生的杂音越少。一

19、般来说，信 噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，声音回噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，声音回 放的音质量越高，否则相反。放的音质量越高，否则相反。 2.1.2数据通信系统的主要数据通信系统的主要 质量指标质量指标 2 2数字通信系统的质量指标数字通信系统的质量指标 数字通信系统的有效性用传输速率来衡量，可数字通信系统的有效性用传输速率来衡量，可 靠性用差错率靠性用差错率( (误码率误码率) )来衡量。来衡量。 (1)(1)传输速率传输速率 数据传输速率指的是数据传输速率指的是单位时间内传送的信息量单位时间内传送的信息量， 有多种表示方法。有多种表示方法。 数字信号由码元组成，码元携带一定的

20、信息数字信号由码元组成，码元携带一定的信息 量。量。 2.1.2数据通信系统的主要数据通信系统的主要 质量指标质量指标 定义：单位时间传输的码元数为定义：单位时间传输的码元数为码元速率码元速率 R Rs s， 单位为单位为码元秒码元秒，又称为，又称为波特波特(Baud)(Baud)，简记为，简记为BdBd， 码元速率也称传码率，它是一种调制速率。码元速率也称传码率，它是一种调制速率。 定义：单位时间传输的信息量为定义：单位时间传输的信息量为信息速率信息速率R Rb b，单，单 位为位为bitbits(s(比特秒比特秒) )或或bpsbps，所以信息速率又称，所以信息速率又称 比特率。比特率。

21、波特和比特是两个不同的概念，波特是码元传波特和比特是两个不同的概念，波特是码元传 输速率的单位，它说明每秒传输多少个码元。比输速率的单位，它说明每秒传输多少个码元。比 特是信息量的单位。一个二进制码元的信息量为特是信息量的单位。一个二进制码元的信息量为1 1 bitbit，一个，一个MM进制码元的信息量为进制码元的信息量为loglog2 2M bitM bit。 2.1.2数据通信系统的主要数据通信系统的主要 质量指标质量指标 (2)(2)差错率差错率 差错率即误码率，是衡量数据通信系统在正差错率即误码率，是衡量数据通信系统在正 常工作情况下传输可靠性的指标，它的定义是：常工作情况下传输可靠性

22、的指标，它的定义是： 二进制码元被传输出错的概率。二进制码元被传输出错的概率。 被传错的码元数为被传错的码元数为NeNe，传输的二进制码元总，传输的二进制码元总 数为数为N N，则误码率为，则误码率为Ps =Ps =错误码元数传输的总错误码元数传输的总 码元数码元数=Ne=NeN N；有时将误码率称为误符号率。；有时将误码率称为误符号率。 定义误比特率定义误比特率PbPb为：为：Pb=Pb=错误比特数错误比特数/ /传输的总比传输的总比 特数；误比特率又称为误信率。特数；误比特率又称为误信率。 差错率越小，通信的可靠性越高差错率越小，通信的可靠性越高。 2.2数据调制与编码数据调制与编码 模拟

23、信号和数字信号在通过某一介质传输时模拟信号和数字信号在通过某一介质传输时 需进行需进行调制和编码调制和编码。 调制是载波信号的某些特性根据输入信号而调制是载波信号的某些特性根据输入信号而 变化的过程，包括幅度、频率和相位的变化，它变化的过程，包括幅度、频率和相位的变化，它 其实就是进行波形变换，说得更严格些，是进行其实就是进行波形变换，说得更严格些，是进行 频谱变换，将基带数字信号的频谱变换成适合于频谱变换，将基带数字信号的频谱变换成适合于 在模拟信道中传输的频谱。无论是模拟数据还是在模拟信道中传输的频谱。无论是模拟数据还是 数字数据，原始输入数据经过调制就作为模拟信数字数据，原始输入数据经过

24、调制就作为模拟信 号通过介质发送出去，并将在接收端进行解调，号通过介质发送出去，并将在接收端进行解调， 再变换成原来的形式。再变换成原来的形式。 2.3多路复用技术多路复用技术 在远程数据通信或计算机网络系统中，传输在远程数据通信或计算机网络系统中，传输 信道的信道的传输容量传输容量往往往往大于大于一路一路信号传输单一信息信号传输单一信息 的需求的需求，所以为了有效地利用通信线路，提高信，所以为了有效地利用通信线路，提高信 道利用率，人们研究和发展了通信链路的信道共道利用率，人们研究和发展了通信链路的信道共 享和多路复用享和多路复用(Multiplexing)(Multiplexing)技术。

25、技术。 多路复用器连接许多低速线路，并将它们各多路复用器连接许多低速线路，并将它们各 自所需的传输容量组合在一起后，仅由一条速度自所需的传输容量组合在一起后，仅由一条速度 较高的线路传输所有信息。其优点是：较高的线路传输所有信息。其优点是：节省电缆节省电缆 的安装和维护，降低通信系统费用，提高工作效的安装和维护，降低通信系统费用，提高工作效 率。率。 2.3多路复用技术多路复用技术 1 .1 .频分多路复用频分多路复用 当介质的有效带宽超过被传输的信号带宽时，当介质的有效带宽超过被传输的信号带宽时， 可以把多个信号调制在不同的可以把多个信号调制在不同的载波频率载波频率上，从而上，从而 在同一介

26、质上实现在同一介质上实现同时传送多路信号同时传送多路信号，即将信道，即将信道 的可用频带的可用频带( (带宽带宽) )按频率分割多路信号的方法划分按频率分割多路信号的方法划分 为若干互不交叠的频段，每路信号占据其中一个为若干互不交叠的频段，每路信号占据其中一个 频段，从而形成许多个子信道；在接收端用适当频段，从而形成许多个子信道；在接收端用适当 的滤波器将多路信号分开，分别进行解调和终端的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处理，这种技术称为频分多路复用(FDM(FDM， Frequency Division Multiplexing)Frequency D

27、ivision Multiplexing)。 2.3多路复用技术多路复用技术 频分复用原理频分复用原理 在物理信道的可用带宽超过单个原在物理信道的可用带宽超过单个原 始信号（如原理图中的始信号（如原理图中的CH1CH1、CH2CH2 和和CH3CH3这这3 3路信号）所需带宽情况路信号）所需带宽情况 下，可将该物理信道的总带宽分割下，可将该物理信道的总带宽分割 成若干个与传输单个信号带宽相同成若干个与传输单个信号带宽相同 （或略宽）的子信道；然后在每个（或略宽）的子信道；然后在每个 子信道上传输一路信号，以实现在子信道上传输一路信号，以实现在 同一信道中同时传输多路信号。多同一信道中同时传输多

28、路信号。多 路原始信号在频分复用前，先要通路原始信号在频分复用前，先要通 过频谱搬移技术将各路信号的频谱过频谱搬移技术将各路信号的频谱 搬移到物理信道频谱的不同段上，搬移到物理信道频谱的不同段上， 使各信号的带宽不相互重叠（搬移使各信号的带宽不相互重叠（搬移 后的信号如图中的中间后的信号如图中的中间3 3路信号波路信号波 形）；然后用不同的频率调制每一形）；然后用不同的频率调制每一 个信号，每个信号都在以它的载波个信号，每个信号都在以它的载波 频率为中心，一定带宽的通道上进频率为中心，一定带宽的通道上进 行传输。为了防止互相干扰，需要行传输。为了防止互相干扰，需要 使用抗干扰保护措施带来隔离每

29、一使用抗干扰保护措施带来隔离每一 个通道。个通道。 2.3多路复用技术多路复用技术 频分复用的优点频分复用的优点 1. 1. 容易实现，技术成熟。容易实现，技术成熟。 2. 2. 信道复用率高，分路方便，因此频分多路复用信道复用率高，分路方便，因此频分多路复用 是模拟通信中常采用的一种复用方式，特别是在是模拟通信中常采用的一种复用方式，特别是在 有线和微波通信系统中应用十分广泛。有线和微波通信系统中应用十分广泛。 2.3多路复用技术多路复用技术 频分复用的问题：频分复用的问题： 1.1.保护频带占用了一定的信道带宽，从而降低了保护频带占用了一定的信道带宽，从而降低了 FDMFDM的效率；的效率

30、； 2.2.信道的非线性失真改变了它的实际频率特性，信道的非线性失真改变了它的实际频率特性， 易造成串音和互调噪声干扰；易造成串音和互调噪声干扰； 3.3.所需设备随输入路数增加而增多，不易小型化；所需设备随输入路数增加而增多，不易小型化； 4.FDM4.FDM不提供差错控制技术，不便于性能监测。不提供差错控制技术，不便于性能监测。 2.3多路复用技术多路复用技术 2.2.时分多路复用时分多路复用 时分多路复用时分多路复用(TDM(TDM，Time Division Time Division Multiplexing)Multiplexing)是将多路信号是将多路信号按一定的时间间隔按一定的

31、时间间隔相相 间传送以在一条传输线上实现间传送以在一条传输线上实现“同时同时”传送多路传送多路 信号。基本的信号。基本的TDMTDM是同步时分多路复用技术，如是同步时分多路复用技术，如 果采用较复杂的措施以改善同步时分复用的性能，果采用较复杂的措施以改善同步时分复用的性能， 就成为统计时分多路复用就成为统计时分多路复用(STDM(STDM， Statistical Statistical Time Division Multiplexing)Time Division Multiplexing)或异步时分多路复或异步时分多路复 用用(ATDM(ATDM，Asynchronous TDM)Asy

32、nchronous TDM)。 2.3多路复用技术多路复用技术 * *3.3.码分多路复用码分多路复用 码分多路复用码分多路复用CDMCDM又称又称码分多址码分多址（Code Code Division Multiple Access,Division Multiple Access,CDMACDMA）,CDM,CDM与与 FDMFDM（频分多路复用）和（频分多路复用）和TDMTDM（时分多路复用）（时分多路复用） 不同不同, ,它既共享信道的频率它既共享信道的频率, ,也共享时间也共享时间, ,是一种真是一种真 正的动态复用技术。正的动态复用技术。 2.4异步与同步通信异步与同步通信 同步同

33、步 就是接收端按发送端发送的每个码元的起止时间就是接收端按发送端发送的每个码元的起止时间 及重复频率来接收数据，并且要校准自己的时钟及重复频率来接收数据，并且要校准自己的时钟 以便与发送端的发送取得一致，实现同步接收。以便与发送端的发送取得一致，实现同步接收。 数据传输的同步方式一般分为数据传输的同步方式一般分为位同步位同步、字符同步字符同步。 字符同步通常是识别每一个字符或一帧数据的开字符同步通常是识别每一个字符或一帧数据的开 始和结束；位同步则识别每一位的开始和结束。始和结束；位同步则识别每一位的开始和结束。 2.4异步与同步通信异步与同步通信 在异步通信中，发送端可以在在异步通信中，发送

34、端可以在任意时刻任意时刻发送字符，发送字符， 字符之间的间隔时间可以任意变化。该方法是将字符之间的间隔时间可以任意变化。该方法是将 字符看作一个独立的传送单元，在每个字符的前字符看作一个独立的传送单元，在每个字符的前 后各加入后各加入1 13 3位信息作为字符的开始和结束标志位信息作为字符的开始和结束标志 位，以便在每一个字符开始时接收端和发送端同位，以便在每一个字符开始时接收端和发送端同 步一次，从而在一串比特流中可以把每个字符识步一次，从而在一串比特流中可以把每个字符识 别出来。异步传输的特点是简单，缺点是起始位别出来。异步传输的特点是简单，缺点是起始位 和终止位实际上不传送信息，开销较大

35、。和终止位实际上不传送信息，开销较大。 2.4异步与同步通信异步与同步通信 “ “串行通信串行通信”和和“并行通信并行通信” 通常情况下，并行通信用于通常情况下，并行通信用于距离较近距离较近的情况，串的情况，串 行通信用于行通信用于距离较远距离较远的情况。的情况。 在并行数据传输中，至少有在并行数据传输中，至少有8 8个数据位同时从个数据位同时从 一个设备传送到另一个设备，发送设备将一个设备传送到另一个设备，发送设备将8 8个数据个数据 位通过位通过8 8条数据线传送给接收设备。接收设备在收条数据线传送给接收设备。接收设备在收 到这些数据后，不需经过任何改变就可以直接使到这些数据后，不需经过任

36、何改变就可以直接使 用。计算机内部的总线数据传送通常都是以并行用。计算机内部的总线数据传送通常都是以并行 方式进行传输的。方式进行传输的。 2.4异步与同步通信异步与同步通信 在串行数据传输中，在串行数据传输中， 每次由源地传到目每次由源地传到目 的地的数据的地的数据只有一只有一 位位，与同时传输好，与同时传输好 几位数据的并行传几位数据的并行传 输相比，串行数据输相比，串行数据 传输的传输速度要传输的传输速度要 比并行传输慢，但比并行传输慢，但 在实际应用中往往在实际应用中往往 选择串行数据传输，选择串行数据传输， 这是因为实现串行这是因为实现串行 数据传输的硬件具数据传输的硬件具 有经济性

37、和实用性。有经济性和实用性。 2.5数据传输介质数据传输介质 传输介质传输介质 是通信网络中连接计算机的具体物理设备和数是通信网络中连接计算机的具体物理设备和数 据传输物理通路。据传输物理通路。 计算机网络中常使用双绞线、同轴电缆、光纤计算机网络中常使用双绞线、同轴电缆、光纤 等有线传输介质。另外，也经常利用无线电短波、等有线传输介质。另外，也经常利用无线电短波、 地面微波、卫星通信、红外线通信、激光通信等无地面微波、卫星通信、红外线通信、激光通信等无 线传输介质。线传输介质。 传输介质的特性包括物理描述、传输特性、信传输介质的特性包括物理描述、传输特性、信 号发送形式、调制技术、传输带宽容量

38、、频率范围、号发送形式、调制技术、传输带宽容量、频率范围、 连通性、抗干扰性、性能价格比、连接距离、地理连通性、抗干扰性、性能价格比、连接距离、地理 范围等。范围等。 2.6差错控制和校验差错控制和校验 差错控制编码就是对网络中传输的数字信号进行抗差错控制编码就是对网络中传输的数字信号进行抗 干扰编码，目的是为了提高数字通信系统的容错性干扰编码，目的是为了提高数字通信系统的容错性 和可靠性，它在发送端被传输的信息码元序列中，和可靠性，它在发送端被传输的信息码元序列中， 以一定的编码规则附加一些校验码元，接收端利用以一定的编码规则附加一些校验码元，接收端利用 该规则进行相应的译码，译码的结果有可

39、能发现差该规则进行相应的译码，译码的结果有可能发现差 错或纠正差错。错或纠正差错。 在差错控制码中，在差错控制码中，检错码检错码是指能自动发现出现差是指能自动发现出现差 错的编码，错的编码，纠错码纠错码是指不仅能发现差错而且能够自是指不仅能发现差错而且能够自 动纠正差错的编码。动纠正差错的编码。 2.6差错控制和校验差错控制和校验 以传输以传输3 3位二进制码组为例来说明检测纠错的基本原理。位二进制码组为例来说明检测纠错的基本原理。 3 3位二进制码元共有位二进制码元共有8 8种组合：种组合：000000，001001，010010，011011，100100， 101101，110110，1

40、11111。假如这。假如这8 8种码组都用于传递信息，在传输过程种码组都用于传递信息，在传输过程 中若发生一个误码，则一种码组就会错误地变成另一种码组，但接中若发生一个误码，则一种码组就会错误地变成另一种码组，但接 收端却不能发现错误，因为任何一个码组都是许用码组。但是，如收端却不能发现错误，因为任何一个码组都是许用码组。但是，如 果只选取其中果只选取其中000000，011011，101101，110110作为许用码组来传递消息，作为许用码组来传递消息， 则相当于只传递则相当于只传递0000，0l0l，1010，ll ll这这4 4种消息，而第种消息，而第3 3位是附加的，位是附加的， 其作

41、用是保证码组中其作用是保证码组中1 1码的个数为偶数。除上述码的个数为偶数。除上述4 4种许用码组以外种许用码组以外 的另外的另外4 4种码组不满足这种校验关系，称为禁用码组。在接收时一种码组不满足这种校验关系，称为禁用码组。在接收时一 旦发现这些禁用码组，就表明传输过程中发生了错误。用这种简单旦发现这些禁用码组，就表明传输过程中发生了错误。用这种简单 的校验关系可以发现的校验关系可以发现1 1或或3 3个错误，但不能纠正。如果进一步将许个错误，但不能纠正。如果进一步将许 用码组限制为用码组限制为2 2种：种：000000和和111111，那么就可以发现所有，那么就可以发现所有2 2个以下的错

42、个以下的错 误。如用来纠错，则可纠正误。如用来纠错，则可纠正1 1位错误。可见，码组之间的差别与码位错误。可见，码组之间的差别与码 组的差错控制能力有着至关重要的关系。组的差错控制能力有着至关重要的关系。 2.7信息交换技术信息交换技术 数据在通信线路上传输的最简单的形式是在两个用数据在通信线路上传输的最简单的形式是在两个用 某种类型的传输介质直接连接的设备之间进行的通某种类型的传输介质直接连接的设备之间进行的通 信。但是直接连接两个设备常常是不现实的，一般信。但是直接连接两个设备常常是不现实的，一般 通过有中间节点的网络把数据从源地发送到目的地，通过有中间节点的网络把数据从源地发送到目的地，

43、 以实现通信。这些中间节点并不关心数据内容，目以实现通信。这些中间节点并不关心数据内容，目 的是提供一个交换设备。用这个交换设备把数据从的是提供一个交换设备。用这个交换设备把数据从 一个节点传到另一个节点，直至到达目的地。一个节点传到另一个节点，直至到达目的地。 通常使用的数据交换技术有三种：通常使用的数据交换技术有三种：线路交换、报线路交换、报 文交换、分组交换。文交换、分组交换。 2.7信息交换技术信息交换技术 使用线路使用线路( (电路电路) )交换交换(Circuit Switching)(Circuit Switching)方式，就是方式，就是 通过网络中的节点在两个站之间建立一条专

44、用的通通过网络中的节点在两个站之间建立一条专用的通 信线路。最普通的线路交换例子是电话系统信线路。最普通的线路交换例子是电话系统 2.7信息交换技术信息交换技术 线路交换方式的通信包括三种状态：线路交换方式的通信包括三种状态： (1)(1)线路建立线路建立：在传输任何数据之前，都必须建立：在传输任何数据之前，都必须建立 端到端端到端( (站到站站到站) )的线路。的线路。 (2)(2)数据传送数据传送：所传输的数据可以是数字的也可以：所传输的数据可以是数字的也可以 是模拟的。是模拟的。 (3)(3)线路拆除线路拆除：在某个数据传送周期结束以后，就：在某个数据传送周期结束以后，就 要结束连接，通

45、常由两个站中的一个来完成这个动要结束连接，通常由两个站中的一个来完成这个动 作。作。 2.7信息交换技术信息交换技术 报文交换报文交换(Message Switching)(Message Switching)不需要不需要在两个站之在两个站之 间建立一条专用通路。如果一个站想要发送一个报间建立一条专用通路。如果一个站想要发送一个报 文文( (信息的一个逻辑单位信息的一个逻辑单位) )，只需要把一个，只需要把一个目的地址目的地址附附 加在报文上，然后把报文通过网络从节点到节点地加在报文上，然后把报文通过网络从节点到节点地 进行传送。在每个节点中，接收整个报文，进行传送。在每个节点中，接收整个报文

46、，暂存暂存这这 个报文，然后发送到下一个节点。个报文，然后发送到下一个节点。 2.7信息交换技术信息交换技术 2.7信息交换技术信息交换技术 这种方法比线路交换有以下优点：这种方法比线路交换有以下优点： (1)(1)线路线路效率较高效率较高，因为许多报文可以分时共享一条，因为许多报文可以分时共享一条 节点到节点的通道。节点到节点的通道。 (2)(2)不需要不需要同时使用同时使用发送器发送器和和接收器接收器来传输数据，网来传输数据，网 络可以在接收器可用之前，暂时存储这个报文。络可以在接收器可用之前，暂时存储这个报文。 (3)(3)在线路交换网上，当通信量变得很大时，就不能在线路交换网上，当通信量变得很大时，就不能 接受某些呼叫。而在报文交换网上，却仍然可以接接受某些呼叫。