第1章计算机网络概述02数据通信

1、计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）本章学习要求：本章学习要求： 掌握：掌握：数据通信的基本概念数据通信的基本概念 了解：传输介质类型及主要特性了解：传输介质类型及主要特性 了解：无线与卫星通信技术的基本概念了解：无线与卫星通信技术的基本概念 掌握：数据编码的类型和基本方法掌握：数据编码的类型和基本方法 了解：基带传输和频带传输的基本概念了解：基带传输和频带传输的基本概念 掌握：多路复用的分类与特点掌握：多路复用的分类与特点 掌握：差错控制方法掌握：差错控制方法计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概

2、念2.1.1 2.1.1 信息、数据与信号信息、数据与信号 通信目的：交换信息。信息载体可以是数字、文字、语音、通信目的：交换信息。信息载体可以是数字、文字、语音、图形或图像，计算机产生的图形或图像，计算机产生的信息信息是上述媒体组合；是上述媒体组合； 信息信息(Information)(Information)：表达事物的内容或解释：表达事物的内容或解释 数据数据(data)(data)：信息的编码，模拟或数字：信息的编码，模拟或数字 信号信号(signal)(signal)：数据的物理数据的物理表示，电磁波表示，电磁波 数据通信是指在不同计算机之间传送表示各种媒体内容的数据通信是指在不同计

3、算机之间传送表示各种媒体内容的二进制代码二进制代码 传送的实体是由模拟或数字信号表示的传送的实体是由模拟或数字信号表示的0 0、1 1比特序列。比特序列。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念信息编码标准信息编码标准 ASCII ASCII 码被国际标准化组织码被国际标准化组织ISOISO接受，成为国际标接受，成为国际标准准ISO 646ISO 646，又称为国际，又称为国际5 5号码；号码； ASCIIASCII码采用码采用7 7位二进制比特编码，可以表示位二进制比特编码，可以表示128128个个字符；字符； 字符分为图形

4、字符与控制字符两类。图形字符包字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符包括数字、字母、运算符号、商用符号等。括数字、字母、运算符号、商用符号等。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念多媒体网络应用多媒体网络应用 利用数字通信系统实现多媒体信息的传输是通信利用数字通信系统实现多媒体信息的传输是通信技术研究的重要内容之一；技术研究的重要内容之一； 语音、图像等多媒体信息的传输要求数据通信系语音、图像等多媒体信息的传输要求数据通信系统具有高速率与低延时特性，将对数据通信系统统具有高速率与低延时特性，将对数据通信系统提出更高的要求；

5、提出更高的要求； 如每帧图像如每帧图像10241024768768个像素，个像素，256256色，色，3030帧帧/ /秒，秒，则每秒钟需传送则每秒钟需传送 23,592,960 23,592,960 字节。字节。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念信号的概念信号的概念 信号是数据在传输过程中的物理表示形式；信号是数据在传输过程中的物理表示形式； 模拟信号（模拟信号（analog signalanalog signal）：信号电平连续变化；）：信号电平连续变化； 数字信号（数字信号（digital signaldigita

6、l signal）：用）：用两两种不同的种不同的（离散）电平表示（离散）电平表示0 0、1 1比特序列的电压脉冲；比特序列的电压脉冲； 按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。为模拟通信系统与数字通信系统两种。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念模拟信号与数字信号波形模拟信号与数字信号波形tta) 模拟信号b) 数字信号计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 通信三要素：通信三

7、要素： 信源信源：信息的发送者（人，机器等）：信息的发送者（人，机器等） 信宿信宿：信息的接收者（人，机器等）：信息的接收者（人，机器等） 信道信道：传送表示消息的电信号的介质或通路：传送表示消息的电信号的介质或通路 计算机网络的三个基本要素：计算机网络的三个基本要素： 结点、链路和协议结点、链路和协议 网络结点网络结点 从源结点到目的结点，大致有从源结点到目的结点，大致有4 4种：种：端结点、中继结点、交换结点、路由结点端结点、中继结点、交换结点、路由结点计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）1. 端结点数据终端设备数据终端设备DTE为具有一定数据处理能力的发为具有

8、一定数据处理能力的发送、接收设备，如计算机或各种终端设备送、接收设备，如计算机或各种终端设备数据通信设备数据通信设备DCE为通信接口设备，在为通信接口设备，在DTE与通与通信网之间提供信号变换及编码功能，并负责建立、信网之间提供信号变换及编码功能，并负责建立、维护和释放物理连接，如波形变换器、基带传输维护和释放物理连接，如波形变换器、基带传输器、调制解调器等。器、调制解调器等。DCEDCEDTEDTEDCE DTE接口接口通信网DCE DTE接口接口计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2. 中继结点 中继器（中继器（repeater）用于）用于同类同类网络介质之间的

9、网络介质之间的互联，起到信号再生、放大作用。中继有一通一互联，起到信号再生、放大作用。中继有一通一的中继和一通多的中继。的中继和一通多的中继。 中继器的工作原理计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）3. 交换结点 一个通信过程往往会经过多条链路之间的转接才一个通信过程往往会经过多条链路之间的转接才能实现。转接由交换（能实现。转接由交换（switching）结点实现。交换）结点实现。交换结点的功能是将一条链路上送来的数据有选择地转结点的功能是将一条链路上送来的数据有选择地转送到另外的一条链路上。送到另外的一条链路上。 通过交换结点连接的通信 ABCD计算机网络应用技术教

10、程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）4. 路由结点 位于网络之间，起连接网络的功能，属于所连接位于网络之间，起连接网络的功能，属于所连接的网络共有。路由器的网络连接功能主要是它能为的网络共有。路由器的网络连接功能主要是它能为数据选择到达目的结点的路由。因此路由结点被称数据选择到达目的结点的路由。因此路由结点被称为路由器（为路由器（router）。）。用路由结点连接网络R1R1网络E网络B网络C网络D网络AR2R2R3R3计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）通信处理机BA2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念2.1.2 2.1.2 数据传输类型与通信方式

11、数据传输类型与通信方式 网络中两台计算机的通信过程网络中两台计算机的通信过程计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念网络通信系统设计中要解决的几个基本问题：网络通信系统设计中要解决的几个基本问题： 数据传输类型数据传输类型 模拟通信模拟通信、数字通信：取决于信道、数字通信：取决于信道 数据通信方式数据通信方式 串行通信、并行通信串行通信、并行通信 单工通信、半双工或全双工通信单工通信、半双工或全双工通信 同步方式同步方式 同步通信同步通信异步通信异步通信计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数

12、据通信的基本概念数据通信的基本概念1 1）串行通信与并行通信）串行通信与并行通信 串行传输：将各个比特逐个发送，适于距离较远串行传输：将各个比特逐个发送，适于距离较远的情况。的情况。 特点：传输速率低，成本较低，只需一个信道；特点：传输速率低，成本较低，只需一个信道； 并行传输：字符编码的各个比特同时传输并行传输：字符编码的各个比特同时传输 特点：一个比特时间内可传输一个字符，速度较特点：一个比特时间内可传输一个字符，速度较快，每个比特需一个单独信道，成本高，远距离快，每个比特需一个单独信道，成本高，远距离可靠性较低。适于计算机内部的数据传输。可靠性较低。适于计算机内部的数据传输。计算机网络应

13、用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念串行通信与并行通信串行通信与并行通信计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念串行通信与并行通信串行通信与并行通信计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念2 2）单工、半双工与全双工通信）单工、半双工与全双工通信（数据流动方向）（数据流动方向） 单工单工：数据单向传输：数据单向传输（无线电广播）（无线电广播）； 半双工半双工：数据可以双向传输，但不同时，相当：数据可以

14、双向传输，但不同时，相当于可切换方向的单工通信于可切换方向的单工通信（对讲机）；（对讲机）； 全双工全双工：数据可同时双向传输：数据可同时双向传输（电话）（电话） 两个方向的信号共享链路带宽，相当于两个单两个方向的信号共享链路带宽，相当于两个单工的组合工的组合计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念3 3）同步技术）同步技术 同步的概念同步的概念：使接收端与发送端在时间基准上一：使接收端与发送端在时间基准上一致致( (包括开始时间、位边界、重复频率等包括开始时间、位边界、重复频率等) )。 任何两个系统间时钟不可能完全准确同步

15、。随着任何两个系统间时钟不可能完全准确同步。随着时钟漂移的积累，会产生接收方取值位置和时间时钟漂移的积累，会产生接收方取值位置和时间间隔的错位。解决办法，每隔一定时间间隔，发、间隔的错位。解决办法，每隔一定时间间隔，发、收两端校对一下时间。这种方法称为同步。收两端校对一下时间。这种方法称为同步。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念两种同步方法：两种同步方法：位同步位同步字符同步（异步传输）字符同步（异步传输） 位同步位同步 使收发双方的每一位信息都保持一致，同一个时钟使收发双方的每一位信息都保持一致，同一个时钟 外同步法：

16、在发、收双方间提供单独的时钟线路，发送方外同步法：在发、收双方间提供单独的时钟线路，发送方在每个比特周期都向接收方发送一个同步脉冲，这种方法在每个比特周期都向接收方发送一个同步脉冲，这种方法很少用很少用 自同步法：利用特殊编码（如曼彻斯特编码），让数据信自同步法：利用特殊编码（如曼彻斯特编码），让数据信号自己携带时钟信号号自己携带时钟信号计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念字符同步（异步传输）字符同步（异步传输） 通信两端每次以字节为单位传输数据，以字节两通信两端每次以字节为单位传输数据，以字节两端的特殊记号表示字节的开始

17、和结束，实现收发端的特殊记号表示字节的开始和结束，实现收发两端的同步；两端的同步； 不传送时，信道一直处于高电平不传送时，信道一直处于高电平“1 1”的停止态；的停止态； 用一位低电平（用一位低电平（“0 0”状态）表示起始位；状态）表示起始位； 接着传送一个字符；接着传送一个字符； 最后用最后用1 1位或位或2 2位的高电平表示停止位。位的高电平表示停止位。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.2 传输介质传输介质2.2.1 2.2.1 传输介质的主要类型传输介质的主要类型（链路）（链路） 双绞线双绞线 同轴电缆同轴电缆 光纤电缆光纤电缆 无线与卫星通信信道无线

18、与卫星通信信道 Unguided MediaGuided Media计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.2 传输介质传输介质传输介质的特性：传输介质的特性： 物理特性：物理结构的描述；物理特性：物理结构的描述； 传输特性：传送的是数字还是模拟信号，采用何传输特性：传送的是数字还是模拟信号，采用何种调制技术、传输容量和频率范围；种调制技术、传输容量和频率范围； 连通特性：允许点点或多点连接；连通特性：允许点点或多点连接； 地理范围：最大传输距离；地理范围：最大传输距离； 抗干扰性：对噪声、电磁干扰的抑制能力；抗干扰性：对噪声、电磁干扰的抑制能力； 相对价格：器件、

19、安装与维护费用。相对价格：器件、安装与维护费用。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.2 传输介质传输介质2.2.2 2.2.2 双绞线的主要特性双绞线的主要特性 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTPUTP 屏蔽双绞线屏蔽双绞线 STPSTP计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.2 传输介质传输介质2.2.3 2.2.3 同轴电缆的主要特性同轴电缆的主要特性 粗同轴电缆粗同轴电缆 细同轴电缆细同轴电缆计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.2 传输介质传输介质2.2.4 2.2.4 光纤的主要特性光纤的主要特性

20、依靠光波承载信息依靠光波承载信息 高传送高传送速率速率，通信容量大（，通信容量大（10G10G以上）以上） 传输损耗小，适合长距离传输传输损耗小，适合长距离传输100KM100KM 抗雷电和电磁干扰性能好，保密性好抗雷电和电磁干扰性能好，保密性好 轻便轻便高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.2 传输介质传输介质输入脉冲输出脉冲单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.3 无线与卫星通信无线与卫星通信2.3.1 2.3.1 电磁波谱与移动通

21、信电磁波谱与移动通信 无线电波的特性与频率有关无线电波的特性与频率有关低频时，容易越过障碍物，能量衰减快；低频时，容易越过障碍物，能量衰减快；高频时，直线传播，遇到障碍物会反射；高频时，直线传播，遇到障碍物会反射；容易受到环境或电器设备的干扰；容易受到环境或电器设备的干扰；不同介质适合传输不同频率的电磁波。不同介质适合传输不同频率的电磁波。无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012

22、1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移动无线电 计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.3 无线与卫星通信无线与卫星通信2.3.2 2.3.2 无线通信无线通信 视距传播视距传播 电离层反射通信电离层反射通信2.3.3 2.3.3 微波通信微波通信 微波信号没有绕射功能，收发双方只能在可直视微波信号没有绕射功能，收发双方只能在可直视情况下才能正常接收；情况下才能正常接收； 大气对微波信号的吸收与散射影响较大；大气对微波信号的吸收与散射影响较大；计

23、算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.3 无线与卫星通信无线与卫星通信2.3.4 2.3.4 蜂窝无线通信蜂窝无线通信 多址接入方法：多址接入方法：频分多址接入（频分多址接入（FDMAFDMA）时分多址接入（时分多址接入（TDMATDMA）码分多址接入（码分多址接入（CDMACDMA） 计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.3 无线与卫星通信无线与卫星通信2.3.5 2.3.5 卫星通信卫星通信地球同步卫星和低轨卫星地球同步卫星和低轨卫星计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.4 数据编码技术数据编码技术2.

24、4.1 2.4.1 数据编码类型数据编码类型 信息编码：信息编码：将信息用二进制数表示，如将信息用二进制数表示，如ASCIIASCII码，码，形如形如0 0、1 1的位串，便于计算机处理；的位串，便于计算机处理； 数据编码：数据编码：用合适的物理量表示数据，便于分别用合适的物理量表示数据，便于分别在模、数信道上传输，在模、数信道上传输，4 4种组合，常用的有：种组合，常用的有：1 1）数字数据的模拟信号编码）数字数据的模拟信号编码2 2）数字数据的数字信号编码）数字数据的数字信号编码3 3）模拟数据的数字信号编码）模拟数据的数字信号编码计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第

25、三版）模拟的和数字的数据、信号模拟的和数字的数据、信号 模拟数据模拟信号放大器调制器模拟数据数字信号 PCM编码器数字数据模拟信号调制器数字数据数字信号 数字发送器计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.4 数据编码技术数据编码技术2.4.2 2.4.2 数字数据转模拟信号调制数字数据转模拟信号调制 将计算机表示的数字数据转换为模拟量，便于模将计算机表示的数字数据转换为模拟量，便于模拟信道传输，如拟信道传输，如电话网。基本原理：用数字信号对电话网。基本原理：用数字信号对正弦载波的不同参量进行调制。正弦载波的不同参量进行调制。载波载波 u(t) = u(t) = Um

26、 Um cos (cos ( t+t+ ) )计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.4 数据编码技术数据编码技术有三种常用的调制技术：有三种常用的调制技术： 幅移键控幅移键控ASKASK(Amplitude Shift Keying)(Amplitude Shift Keying)，调幅，调幅用载波的两个不同振幅表示用载波的两个不同振幅表示0(0v)0(0v)和和1(+5v)1(+5v) 频移键控频移键控FSK(Frequency Shift Keying)FSK(Frequency Shift Keying)，调频，调频用载波的两个不同频率表示用载波的两个不同频

27、率表示0 0和和1 1 相移键控相移键控PSK(Phase Shift Keying)PSK(Phase Shift Keying)，调相用载，调相用载波的相位变化表示波的相位变化表示0 0和和1 1。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.4 数据编码技术数据编码技术010011100基带信号调幅调频调相计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.4 数据编码技术数据编码技术2.4.3 2.4.3 数字数字数据转数字信号编码数据转数字信号编码 不归零制不归零制( (NRZNRZ，Non-Return to Zero)Non-Return t

28、o Zero) 0 0、1 1用两种电平表示。缺点：同步困难、有直流分量用两种电平表示。缺点：同步困难、有直流分量 曼彻斯特编码曼彻斯特编码( (Manchester code)Manchester code) 在每个码元的中间发生跳变：高在每个码元的中间发生跳变：高 低低1 1，低，低高高0 0 每个码元中间都发生跳变，接收端可将此变化提取出来每个码元中间都发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号，使接收端与发送设备的时钟保持一致作为同步信号，使接收端与发送设备的时钟保持一致 曼彻斯特编码也称为自同步码，无需外同步信号。曼彻斯特编码也称为自同步码，无需外同步信号。 缺点：需双倍带宽（即

29、信号速率是数据速率的缺点：需双倍带宽（即信号速率是数据速率的2 2倍）。倍）。 差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码(Differential (Differential Manchester code)Manchester code) 在码元开始处有跳变在码元开始处有跳变0 0，码元开始处无跳变，码元开始处无跳变1 1计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.4 数据编码技术数据编码技术NRZManchester差分差分Manchester时钟时钟计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.4 数据编码技术数据编码技术2.4.4 2.4.4 模拟

30、数据转数字信号模拟数据转数字信号采样采样 将连续的模拟信号波形用有限个离散的值近似代替将连续的模拟信号波形用有限个离散的值近似代替变变为数字信号。典型应用为数字信号。典型应用PCMPCM。三个步骤：。三个步骤：（1 1）采样）采样对时间坐标的离散化；对时间坐标的离散化；（2 2）量化）量化对每个样本舍入到量化级别，幅度离散化；对每个样本舍入到量化级别，幅度离散化；（3 3）编码）编码对每个舍入后的样本进行编码：二进制码。对每个舍入后的样本进行编码：二进制码。 例：例：-话音信道带宽话音信道带宽4KHz 2 2倍话音最大频率）倍话音最大频率）-量化级数量化级数：256256级级 （8 8位二进制

31、码表示）位二进制码表示）-数据率：数据率：80008000次次/s /s * * 8bit = 64Kb/s 8bit = 64Kb/s （64000bps64000bps）计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.4 数据编码技术数据编码技术011100011011001100原始信号PAM脉冲PCM 脉冲(有量化误差)011 100 011 011 001 100PCM 输出计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.5 基带传输技术基带传输技术2.5.1 2.5.1 基带传输基带传输 计算机二进制数字信号是典型的矩形脉冲，其固计算机二进制

32、数字信号是典型的矩形脉冲，其固有频带称为基带，信号叫做基带信号；有频带称为基带，信号叫做基带信号； 在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输；为基带传输； 发送接收过程：传送的发送接收过程：传送的数据数据需经过编码器变换为需经过编码器变换为能直接传输的基带信号，再由接收端解码器恢复能直接传输的基带信号，再由接收端解码器恢复成与发端相同的矩形脉冲信号；成与发端相同的矩形脉冲信号；计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.5 基带传输技术基带传输技术2.5.2 2.5.2 数据传输速率与带宽数据传输速率与带宽 数据传输

33、速率数据传输速率描述数据传输系统的重要技术指标，数值上等描述数据传输系统的重要技术指标，数值上等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特单位为比特/ /秒，记做秒，记做bpsbps；常用单位：常用单位：KbpsKbps、MbpsMbps、GbpsGbps与与Tb/sTb/s，每个上，每个上级单位与下级单位的关系为：级单位与下级单位的关系为：1 110103 3计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.5 基带传输技术基带传输技术信道速率的极限值（信道容量）信道速率的极限值（信道容量） 奈奎斯特准则：二进制数据信号的最大

34、数据传输奈奎斯特准则：二进制数据信号的最大数据传输速率速率RmaxRmax与通信信道带宽与通信信道带宽B B（单位（单位HzHz）的关系为）的关系为RmaxRmax2 2B B（bpsbps） 香农定理：在有随机热噪声的信道上传输数据信香农定理：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率号时，数据传输速率 Rmax Rmax 与信道带宽与信道带宽 B B，信噪，信噪比比 S/N S/N 的关系为的关系为Rmax = B Rmax = B log log2 2（1+S/N1+S/N）计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.6 频带传输技术频带传输技术2.6.1

35、 2.6.1 频带传输定义频带传输定义 用模拟信道传输数据信号的方法称为频带传输；用模拟信道传输数据信号的方法称为频带传输； 调制解调器（调制解调器（modemmodem）是频带传输中最典型的通信）是频带传输中最典型的通信设备。设备。调制解调器PC 机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号 PC 机计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.6 频带传输技术频带传输技术2.6.2 2.6.2 调制解调器的基本工作原理调制解调器的基本工作原理 发送端将计算机中的数字信号转换成能在电话线发送端将计算机中的数字信号转换成能在电话线上传输的模拟信号；上传输的模

36、拟信号； 接收端将从电话线路上接收到的模拟信号还原成接收端将从电话线路上接收到的模拟信号还原成数字信号。数字信号。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.6 频带传输技术频带传输技术2.6.3 2.6.3 调制解调器的分类与应用调制解调器的分类与应用 外置外置ModemModem与计算机的连接与计算机的连接电话电话插座插座串口串口PhoneLine调制解调器调制解调器RS232电源线电源线计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.7 多路复用技术多路复用技术2.7.1 2.7.1 多路复用技术的分类多路复用技术的分类复用：复用：多个信息源共

37、享一个公共信道。节约成本多个信息源共享一个公共信道。节约成本 频分多路复用频分多路复用FDM FDM 主要用于模拟信号传输主要用于模拟信号传输 光波分多路复用光波分多路复用WDM WDM 光纤传输光纤传输 时分多路复用时分多路复用TDMTDM 主要用于数字信号传输主要用于数字信号传输DEMUX复用器解复用器共享信道共享信道MUX计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.7 多路复用技术多路复用技术2.7.2 2.7.2 频分多路复用频分多路复用FDMFDM 在一条物理信道划分多路逻辑信道；在一条物理信道划分多路逻辑信道； 各逻辑信道的信号使用不同的载波频率；各逻辑信道

38、的信号使用不同的载波频率； 各载波频率互不重叠，一条通信线路就可同时传各载波频率互不重叠，一条通信线路就可同时传输多路信号。输多路信号。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.7 多路复用技术多路复用技术频分多路复用频分多路复用图示图示fCH2CH1CH3原带宽原带宽CH1CH2CH3移频后带宽移频后带宽MUXCH1 CH2 CH3带宽复用带宽复用适用于模拟信号传输适用于模拟信号传输 计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.7 多路复用技术多路复用技术2.7.3 2.7.3 波分多路复用波分多路复用WDMWDM 波分复用即光的频分复用波分

39、复用即光的频分复用采用波长分隔；采用波长分隔； 发送端将不同波长的光信号组合，复用到发送端将不同波长的光信号组合，复用到一根一根光纤上，在光纤上，在接收端解复用，并送入不同的终端。接收端解复用，并送入不同的终端。光谱光谱F2F1F3F1F2F3共享光纤的光谱共享光纤的光谱光纤光纤2光纤光纤3光纤光纤1共享光纤共享光纤 采用无源设备，更可靠采用无源设备，更可靠棱柱棱柱/衍射光栅衍射光栅计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）波分复用波分复用 WDM 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 15

40、56 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s复用器分用器EDFA120 km计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.7 多路复用技术多路复用技术2.7.4 2.7.4 时分多路复用时分多路复用TDMTDM 将物理信道按时间分成时间片将物理信道按时间分成时间片( (时隙时隙) )，轮流分配给各个，轮流分配给各个用用户（信源）；户（信源）； 在其占有的时隙内，用户使用信道的全

41、部带宽。因为时隙在其占有的时隙内，用户使用信道的全部带宽。因为时隙极短，每个用户感觉自己在独享信道。极短，每个用户感觉自己在独享信道。fA2A1A3原始信号原始信号 数字化信号数字化信号D2D1D3MUX复用后数据复用后数据时隙1234D1 D2 D3 D1 D2时间片计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.7 多路复用技术多路复用技术时分多路复用的分类时分多路复用的分类 同步同步TDMTDM：时间片与数据源一一对应，而不管数据源是否：时间片与数据源一一对应，而不管数据源是否有数据发送，接收端根据时间片序号区分各路数据；有数据发送，接收端根据时间片序号区分各路数据；

42、 异步异步TDMTDM：各时间片动态分配给各路信号，又称统计：各时间片动态分配给各路信号，又称统计TDMTDM。ABCD待发数据t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2周期1周期2同步 TDM带宽浪费A1B1C2B2周期1周期2统计TDM计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.8 数据交换方法数据交换方法 数据在通信子网的传输，数据在通信子网的传输，通信双方无法直接进行通信双方无法直接进行点到点的连接，因此需要中间设备（中间结点）的点到点的连接，因此需要中间设备（中间结点）的转接转接交换交换，可以分为：可以分为： 线路交换（线路交换（circuit swit

43、ching)circuit switching) 存储转发交换存储转发交换 报文交换（报文交换（message switching)message switching) 分组交换（分组交换（packet switching)packet switching)计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.8 数据交换方法数据交换方法2.8.1 2.8.1 线路交换方式线路交换方式 是一种是一种面向连接面向连接的服务；的服务； 通信双方通过通信子网进行数据交换前，要在通通信双方通过通信子网进行数据交换前，要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接；信子网中建立一个实际的物理线路

44、连接； 数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释放连接放连接三个阶段三个阶段； 优点：实时性强，适于交互式会话类通信；优点：实时性强，适于交互式会话类通信； 缺点：对突发通信不适应，系统效率低，没有存缺点：对突发通信不适应，系统效率低，没有存储数据的能力，不能平滑交通量。储数据的能力，不能平滑交通量。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.8 数据交换方法数据交换方法2.8.2 2.8.2 存储转发交换方式（存储转发交换方式（Store and forwardStore and forward） 发送的数据与目的地址、源地

45、址、控制信息按一发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）；定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）； 数据单元进入通信子网，先暂存在中间交换结点，数据单元进入通信子网，先暂存在中间交换结点，然后在线路不忙时转发出去；然后在线路不忙时转发出去； 通信子网中的结点是通信控制处理机，它负责完通信子网中的结点是通信控制处理机，它负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能。发功能。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.8 数据交换方法数据交换方法存储转发方式的优点存储转发方式的优

46、点 中间结点可以存储数据，多个数据单元共享通信中间结点可以存储数据，多个数据单元共享通信信道，线路利用率高；信道，线路利用率高； 中间结点具有路选功能，可动态选择最佳路径；中间结点具有路选功能，可动态选择最佳路径； 可以平滑通信量，提高系统效率；可以平滑通信量，提高系统效率； 每个中间结点可进行差错检查与纠错，可以减少每个中间结点可进行差错检查与纠错，可以减少传输错误，提高系统可靠性；传输错误，提高系统可靠性； 可以对不同通信速率的线路进行转换，也可以对可以对不同通信速率的线路进行转换，也可以对不同的数据代码格式进行变换。不同的数据代码格式进行变换。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应

47、用技术教程（第三版）2.8 数据交换方法数据交换方法存储转发的分类存储转发的分类 报文（报文（messagemessage）与报文分组（）与报文分组（packetpacket）两种：）两种： 报文：一个完整的逻辑单元，数据长度不等；报文：一个完整的逻辑单元，数据长度不等； 报文分组：把较长的报文划分成较短的、固定长报文分组：把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段（又分度的数据段（又分数据报数据报和和虚电路虚电路）。）。 较短的分组出错易检错，重发时间较少；较短的分组出错易检错，重发时间较少； 公用数据网采用的是分组交换技术。公用数据网采用的是分组交换技术。计算机网络应用技术教程（第三版）计

48、算机网络应用技术教程（第三版）2.8 数据交换方法数据交换方法报文和报文分组结构报文和报文分组结构数 据数 据数 据报文数据首部首部首部分组 1分组 2分组 3报文号目地址源地址报文首部计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）三种交换的比较三种交换的比较P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报报文文报报文文报报文文A B C D A B C DA B C D报文交换电路交换分组交换t连接连接建立建立数据数据传送传送报文报文P2P1连接连接释放释放计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.8 数据交换方法数据交换方法2.8.3 2.8.3 数据

49、报方式数据报方式（DatagramDatagram） 数据报是分组存储转发的一种形式；数据报是分组存储转发的一种形式； 分组传送时分组传送时不需要预先不需要预先在源主机与目的主机之间在源主机与目的主机之间建立建立“线路连接线路连接”； 源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传输路径；条传输路径； 每个分组在通信子网中可能通过不同的传输路径每个分组在通信子网中可能通过不同的传输路径到达目的主机。到达目的主机。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）数据报的工作原理数据报的工作原理H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网H

50、 H1 1向向H H5 5发送分组发送分组H2H2向向H6H6发送分组发送分组路径可能变化路径可能变化网络随时接受主机发送的分组（即数据报）网络为每个分组独立地选择路由。 计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.8 数据交换方法数据交换方法数据报方式特点数据报方式特点 同一报文的不同分组可经不同路径传输；同一报文的不同分组可经不同路径传输； 同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱序、重复与丢失现象；序、重复与丢失现象； 每个分组在传输过程中都必须带有目的地址与源每个分组在传输过程中都必须带有目的地址与源地址；地址； 数据

51、报方式报文传输延迟较大，适用于突发性通数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文、会话式通信。信，不适用于长报文、会话式通信。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.8 数据交换方法数据交换方法2.8.4 2.8.4 虚电路方式虚电路方式（Virtual CircuitVirtual Circuit） 试图将数据报与线路交换结合起来，充分发挥两试图将数据报与线路交换结合起来，充分发挥两种方法的优点，以达到最佳的数据交换效果；种方法的优点，以达到最佳的数据交换效果； 分组发送前，需要在发送方和接收方建立一条逻分组发送前，需要在发送方和接收方建立一条逻

52、辑连接的虚电路；辑连接的虚电路； 通信过程也分为以下三个阶段：虚电路建立、数通信过程也分为以下三个阶段：虚电路建立、数据传输与虚电路释放阶段。据传输与虚电路释放阶段。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）虚电路的工作原理虚电路的工作原理H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网分组交换网H1 要和要和 H5 通信通信H H1 1 先向先向 H H5 5 发一个特定格式的控制信息分组，要求进发一个特定格式的控制信息分组，要求进行通信，同时寻找一条合适路由。若行通信，同时寻找一条合适路由。若 H H5 5 同意通信就同意通信就发回响应，然后双方就建立了虚电路。发回响应，

53、然后双方就建立了虚电路。虚电路虚电路H1 向向 H5 发送的发送的所有分组都沿此所有分组都沿此虚电路传送。虚电路传送。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.8 数据交换方法数据交换方法虚电路的特点虚电路的特点 每次分组发送前，必须在每次分组发送前，必须在已有的已有的物理链路的发送、物理链路的发送、接收端之间建立一条逻辑连接；接收端之间建立一条逻辑连接； 一次通信的所有分组都通过该虚电路一次通信的所有分组都通过该虚电路顺序顺序传送，传送，分组不必带目、源地址等辅助信息。分组到达目分组不必带目、源地址等辅助信息。分组到达目的结点时不会丢失、重复与乱序；的结点时不会丢失

54、、重复与乱序； 分组通过虚电路上的每个结点时，结点只需要做分组通过虚电路上的每个结点时，结点只需要做差错检测，而不需要做路径选择；差错检测，而不需要做路径选择； 一个结点可以和任何结点建立多条虚电路连接。一个结点可以和任何结点建立多条虚电路连接。计算机网络应用技术教程（第三版）计算机网络应用技术教程（第三版）2.9 差错控制方法差错控制方法2.9.1 2.9.1 差错产生的原因与差错类型差错产生的原因与差错类型 传输差错是通过通信信道后接收的数据与发送数传输差错是通过通信信道后接收的数据与发送数据不一致的现象；据不一致的现象； 差错控制是检查是否出错及如何纠错；差错控制是检查是否出错及如何纠错； 通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声；通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声； 由热噪声引起的差错是随机差错，或随机错；由热噪