第一章 数据通信系统概述

1、v数据通信技术数据通信技术是是计算机网络计算机网络实现的基础实现的基础, ,是信息社是信息社会不可缺失的一种高效通信方式，是会不可缺失的一种高效通信方式，是信息技术信息技术的的重要组成。重要组成。 v信息技术信息技术：指的是用来扩展人们信息器官功能、：指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们进行信息处理的一类技术。包括信息的协助人们进行信息处理的一类技术。包括信息的获取获取- -传递传递- -存储加工存储加工- -利用利用等过程。等过程。课程背景课程背景课程背景课程背景基本信息技术包括：基本信息技术包括： 1 1）获取）获取: :感测（获取）与识别技术感测（获取）与识别技术 2 2）传递）传递

2、: :通信技术通信技术 3 3）存储、加工）存储、加工: :计算（加工处理与存储）技术计算（加工处理与存储）技术 4 4）利用）利用: :控制与显示技术控制与显示技术v感测、通信、计算机感测、通信、计算机和和控制控制4 4大技术在信息系统各大技术在信息系统各司其职，相互交叉、相互融合。司其职，相互交叉、相互融合。v通信与数据通信通信与数据通信通俗的讲，数据通信是通俗的讲，数据通信是计算机计算机与与通信通信技术相结合而产技术相结合而产生的一种通信方式和通信业务。生的一种通信方式和通信业务。是继电报、电话业务之后的第三大的通信业务。是继电报、电话业务之后的第三大的通信业务。课程背景课程背景数数 据

3、据 通通 信信 基基 础础 知知 识识网络技术网络技术基础基础局域网技局域网技术与协议术与协议网络互联技网络互联技术与协议术与协议网网 络络 与与 数数 据据 通通 信信 技技 术术教材教材第第1章章 数据通信系统概述数据通信系统概述第第2 2章章 数据通信基础数据通信基础第第3 3章章 数据交换技术数据交换技术第第4 4章章 传输介质及其应用传输介质及其应用第第5 5章章 数据通信设备和网络互连设备数据通信设备和网络互连设备第第6 6章章 网络技术基础网络技术基础第第7 7章章 计算机局域网计算机局域网第第8章章 广域网技术及广域网技术及InternetInternet教材教材第第9 9章章

4、 组网与网络配置组网与网络配置第第1010章章 交换机的配置与管理交换机的配置与管理第第1111章章 路由器的配置与管理路由器的配置与管理第第1212章章 综合业务数据网综合业务数据网ISDNISDN 第第1313章章 帧中继帧中继 第第1414章章 网络安全初步网络安全初步 第第1515章章 网络综合布线系统网络综合布线系统总总 目目 录录1 1 数据通信系统概述数据通信系统概述2 2 数据通信基础数据通信基础3 3 数据交换技术数据交换技术4 4 传输介质及通信设备传输介质及通信设备 5 5 网络技术基础网络技术基础6 6 局域网技术局域网技术 7 7 网络互连网络互连8 8 网络布线与安

5、全网络布线与安全数据通信技术数据通信技术参考书籍参考书籍 1.1. Data and Computer Communications (8th Edition) ，William Stallings，电子工业出版社电子工业出版社 http:/ 2. 2.数据通信数据通信，人民邮电出版社，人民邮电出版社 ； 3.3.数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络，电子工业出版社；，电子工业出版社； 4.4.计算机网络与通信计算机网络与通信，中国电力出版社；，中国电力出版社； 教学要求教学要求n共共2.52.5学分学分(2(2学分课堂教学学分课堂教学0.50.5学分实验学分实验) ) EMail: C

6、1.1 数据通信基本概念：数据通信基本概念： 数据、信息、信号、通信、数据通信数据、信息、信号、通信、数据通信1.2 数据通信系统数据通信系统 ： 基本概念、组成基本概念、组成1.3 协议和标准协议和标准 1.4 数据通信的特点与发展数据通信的特点与发展 1.5 数据通信在自动化领域的应用数据通信在自动化领域的应用第一章第一章 主要内容主要内容信息、数据、信号信息、数据、信号信息：是人对现实世界事物存在方式或运动状态信息：是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识的某种认识; ;数据：数据：信息的表示形式（载体）信息的表示形式（载体），是把事物的某，是把事物的某些属性规范化后的表现形式些属

7、性规范化后的表现形式; ;可以是字母、数字等可以是字母、数字等的组合。的组合。信号：信息的信号：信息的传输形式传输形式，是数据的物理表现。信，是数据的物理表现。信息必须被转化为电磁信号、光信号才能传输。息必须被转化为电磁信号、光信号才能传输。例子例子 信息：是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识。信息：是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识。数据：是把事物的某些属性规范化后的表现形式数据：是把事物的某些属性规范化后的表现形式; ;是是信息的表信息的表示形式示形式。信号：是数据的具体的物理表现。是信号：是数据的具体的物理表现。是信息的传输形式信息的传输形式。t tv v指通过某种

8、系统由指通过某种系统由发送者发送者传递给传递给接收者接收者的的信号传输过程。信号传输过程。通信一致伴随人类的生存和发展，自有人通信一致伴随人类的生存和发展，自有人类活动就产生通信。分为四个发展阶段：类活动就产生通信。分为四个发展阶段：v通信？通信？第一阶段：以语言为主，通过人力、烽火等原始手段第一阶段：以语言为主，通过人力、烽火等原始手段传递信息。传递信息。第二阶段：文字、印刷。（增加了信息传播的手段）第二阶段：文字、印刷。（增加了信息传播的手段） 第三阶段：邮政、电报、电话、广播。（进入电气时第三阶段：邮政、电报、电话、广播。（进入电气时代，扩大信息传播范围）代，扩大信息传播范围）第四阶段：

9、信息时代，通过电子设备、光媒体传递数第四阶段：信息时代，通过电子设备、光媒体传递数据、图像、文本等。据、图像、文本等。 现代通信技术现代通信技术: :借助电子电气设备及光等媒介，在两借助电子电气设备及光等媒介，在两点之间传输信息。点之间传输信息。指通过某种系统由指通过某种系统由发送者发送者传递给传递给接收者接收者的的信号传输过程。信号传输过程。通信一致伴随人类的生存和发展，自有人通信一致伴随人类的生存和发展，自有人类活动就产生通信。分为四个发展阶段。类活动就产生通信。分为四个发展阶段。v通信？通信？数据通信数据通信数据通信是指依照数据通信是指依照通信协议通信协议，在两个设备，在两个设备之间利用

10、之间利用传输媒体传输媒体进行的进行的数据交换数据交换。 数据通信数据处理数据传输数据通信数据处理数据传输可实现计算机与计算机、计算机与终端以可实现计算机与计算机、计算机与终端以及终端与终端之间的数据信息传递。及终端与终端之间的数据信息传递。终端：终端：对互联网而言，对互联网而言，“终端终端” ” 泛指一切能够接入网泛指一切能够接入网络的计算设备，如个人电脑、网络电视、可上网络的计算设备，如个人电脑、网络电视、可上网手机、手机、PDAPDA等。等。 数据通信数据通信数据通信是指依照数据通信是指依照通信协议通信协议，在两个设备，在两个设备之间利用之间利用传输媒体传输媒体进行的进行的数据交换数据交换

11、。 数据通信数据处理数据传输数据通信数据处理数据传输可实现计算机与计算机、计算机与终端以可实现计算机与计算机、计算机与终端以及终端与终端之间的数据信息传递。及终端与终端之间的数据信息传递。v通信过程？通信过程？人与人的交流：人与人的交流：相同语言相同语言共同的语义共同的语义耳朵能听到耳朵能听到足够的音量足够的音量适当的频率适当的频率n设备间的通信：设备间的通信：对对0 0、1 1的表示相同的表示相同接收端口打开接收端口打开信号的能量足够大信号的能量足够大传输数据的频率适当传输数据的频率适当通信过程须考虑的问题通信过程须考虑的问题“0”0”、“1”1”如何表示？如何表示？信号电平大小？信号电平大

12、小？接收方怎样知道已开始发送？接收方怎样知道已开始发送？发送的快慢？发送的快慢？如何识别错误？如何识别错误？多点发送要考虑什么问题？多点发送要考虑什么问题？.1.2 1.2 数据通信系统的组成和模型数据通信系统的组成和模型 一个数据通信系统由一个数据通信系统由7 7部分组成部分组成 数据数据1.1. DTE DCE 传输媒体传输媒体 DCE DTE协议协议协议协议DTE: Data Terminal Equipment,DTE: Data Terminal Equipment,数据终端设备。数据终端设备。DCEDCE：Data Circuit-terminating EquipmentData

13、 Circuit-terminating Equipment，数据，数据电路通信设备。电路通信设备。DTEDTE、DCEDCE区别：区别：DTEDTE是通信端点设备，而是通信端点设备，而DCEDCE是通信控是通信控制设备，是网络中传输和接收制设备，是网络中传输和接收DTEDTE数据的设备。数据的设备。 ModemModem1.2 1.2 数据通信系统的组成和模型数据通信系统的组成和模型 一个数据通信系统由一个数据通信系统由7 7部分组成部分组成 数据数据1.1. DTE DCE 传输媒体传输媒体 DCE DTE协议协议协议协议1.3.1 1.3.1 协议协议协议是指在数据通信时彼此共同遵守的规

14、则的协议是指在数据通信时彼此共同遵守的规则的集合。集合。 （例）（例）1.3 1.3 协议和标准协议和标准不同公司的分层结构不同公司的分层结构SNASNA（System Network ArchitectureSystem Network Architecture）IBMIBM公司（公司（19741974）DNADNA（Digital Network ArchitectureDigital Network Architecture） Digital Digital公司公司BNABNA（Burroughs Network Architecture Burroughs Network Archit

15、ecture ） 宝来机器公司宝来机器公司DSADSA（Distributed Systems Architecture Distributed Systems Architecture ） Honeywell Honeywell公司公司OSI (OSI (Open System InterconnectOpen System Interconnect) ISO ) ISO 组织组织RS-232RS-232协议（协议（电子工业协会电子工业协会EIAEIA提出的异步通信标准提出的异步通信标准） “1 1”：-3-3V V -15V-15V； “0 0”：+3V+3V +15V+15V； 每次传输

16、一个字符，每次传输一个字符，7 7位或位或8 8位；每位电压持续时间相同；位；每位电压持续时间相同； 每个字符前加一起始位（每个字符前加一起始位（0 0），表示传输开始；），表示传输开始； 传送完后加一停止位（传送完后加一停止位（1 1），表示传输结束；），表示传输结束； 物理连线必须在物理连线必须在1515米内。米内。1.3.1 1.3.1 协议协议协议是指在数据通信时彼此共同遵守的规则的协议是指在数据通信时彼此共同遵守的规则的集合。（例）集合。（例） 1.3 1.3 协议和标准协议和标准不同公司的协议结构不同公司的协议结构SNASNA（System Network Architecture

17、System Network Architecture）IBMIBM公司（公司（19741974）DNADNA（Digital Network ArchitectureDigital Network Architecture） Digital Digital公司公司BNABNA（Burroughs Network Architecture Burroughs Network Architecture ） 宝来机器公司宝来机器公司DSADSA（Distributed Systems Architecture Distributed Systems Architecture ） Honeywell

18、 Honeywell公司公司1.3 1.3 协议和标准协议和标准1.3.2 1.3.2 标准与标准化组织标准与标准化组织标准是网络通信发展的基础，如果没有标准标准是网络通信发展的基础，如果没有标准则会使网络互操作能力差，资源浪费，开发则会使网络互操作能力差，资源浪费，开发风险大，开发周期长等。风险大，开发周期长等。OSI (Open System Interconnect) ISO 组织于组织于1982年建立。年建立。在数据通信领域中比较有影响的标准化组织有：在数据通信领域中比较有影响的标准化组织有：（1 1）国际标准化组织）国际标准化组织(The International Standard

19、s (The International Standards Organization, ISO)Organization, ISO)：OSIOSI（2）国际电信联盟）国际电信联盟（The International Telecommunications Union-Telecommunication Standards Sector, ITU-T, formerly the CCITT）：）：VOIP（3）电气与电子工程师协会（）电气与电子工程师协会（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE）2.2.标准化组织标准

20、化组织（3 3）电气与电子工程师协会（）电气与电子工程师协会（IEEEIEEE）世界上最大的专业技术团体，是一个非营利性科技学会。世界上最大的专业技术团体，是一个非营利性科技学会。负责电气及电子工程、计算机及控制技术领域中标准的负责电气及电子工程、计算机及控制技术领域中标准的制定。制定。IEEE设设37个专业分会个专业分会(Society)和和3个联合会个联合会(Council)，覆盖了电力、电子、信息等广泛领域；覆盖了电力、电子、信息等广泛领域；每个专业分会都有自己的刊物每个专业分会都有自己的刊物,有有70多种期刊杂志。该组多种期刊杂志。该组织每年发表的论文著作数量占全世界该领域当年发表量织

21、每年发表的论文著作数量占全世界该领域当年发表量的的30(IEEE Transactions on Automatic Control )。 IEEEIEEE每年也会主办或协办三百多项技术会议。每年也会主办或协办三百多项技术会议。2.2.标准化组织标准化组织（3 3）（）（IEEEIEEE）在）在“自动化专业自动化专业“顶级期刊：顶级期刊：IEEE Transactions on Automatic Control automatica IEEE Transactions on Circuits and Systems IEEE Transactions on Control Systems T

22、echnology IEEE Transactions on Automation Science and Engineering IEEE Transactions on Robotics and Automation （3 3）电气与电子工程师协会（）电气与电子工程师协会（IEEEIEEE）顶级期刊：）顶级期刊：拥有全球近拥有全球近175175个国家三十六万多名会员。个国家三十六万多名会员。学生会员（学生会员（Student Member）准会员（准会员（Associate Member）会员（会员（Member）高级会员（高级会员（Senior Member）会士（会士（Fellow）荣

23、誉会员（荣誉会员（Honor Member）；）； 2.2.标准化组织标准化组织（4）电子工业协会（）电子工业协会（The Electronic Industries Association, EIA）制定电气相关的标准。）制定电气相关的标准。RS232（5）美国国家标准协会（）美国国家标准协会（The American National Standards Institute, ANSI）,是国际化标准组织在美是国际化标准组织在美国的代表。国的代表。 ASCII、FDDI、ANSI C2.2.标准化组织标准化组织1.3.2 1.3.2 标准与标准化组织标准与标准化组织标准是网络通信发展的基础

24、，如果没有标准标准是网络通信发展的基础，如果没有标准则会使网络互操作能力差，资源浪费，开发则会使网络互操作能力差，资源浪费，开发风险大，开发周期长等。风险大，开发周期长等。1.1 数据通信基本概念：数据通信基本概念： 数据、信息、信号、通信、数据通信数据、信息、信号、通信、数据通信1.2 数据通信系统数据通信系统 ： 基本概念、组成基本概念、组成1.3 协议和标准协议和标准 1.4 数据通信的特点与发展数据通信的特点与发展 1.5 数据通信在自动化领域的应用数据通信在自动化领域的应用第一章第一章 主要内容主要内容1.4 1.4 数据通信的特点与发展数据通信的特点与发展数据通信数据通信: :是指

25、依照是指依照通信协议通信协议，在两个设备之间利用，在两个设备之间利用传传输媒体输媒体进行的进行的数据交换数据交换。 数据通信数据处理数据传输数据通信数据处理数据传输可实现计算机与计算机、计算机与终端以及终端与终端可实现计算机与计算机、计算机与终端以及终端与终端之间的数据信息传递。之间的数据信息传递。是继电报、电话业务之后的第三种最大的通信业务。是继电报、电话业务之后的第三种最大的通信业务。 1.4.1 数据通信的特点数据通信的特点通信对象的范围广通信对象的范围广传输内容为二进制数据传输内容为二进制数据通信的可靠性高通信的可靠性高通信的复杂性高通信的复杂性高1.4 1.4 数据通信的特点与发展数据通信的特点与发展1.4.2 数据通信的发展数据通信的发展应用范围和应用规模不断扩大。应用范围和应用规模不断扩大。新的应用业务不断涌现。新的应用业务不断涌现。现代网