数据通信原理概述课件

数据通信数据通信1概述通信的概念计算机通信的发展数据通信的关键问题数据通信的体系结构1概述通信的概念通信的概念通信（Communication）是把消息从一地有效地传递到另一地，即消息传递的全过程。通信的概念通信（Communication）是把消息从一地有

通信-----将含有信息的消息有效而可靠地由一地传输到另一地（其它地方）的过程。目的：传输含有信息的消息信息：人们待知的消息。消息：用以表达信息的某种物理形式。信号：寄载消息的某种物理形式。

对通信的要求：

可靠---尽可能准确无误！有效---尽可能多而快！传输信息以语言.图像.数据为媒体,通过电(光)信

号将信息由一方传输到另一方。通信-----将含有信息的消息有效而可靠地由一地传输到另一

定义1---实现这一变换过程的所有设备和

机构的总体称通信系统。

定义2---完成信息的传输和处理的一些基

本单元的集合称通信系统。信息源受信者发送设备信道接收设备噪声源各模块（单元设备、电路）功能？定义1---实现这一变换过程的所有设备和

按信号特征分----模拟、数字通信按调制与否分----基带、频带传输系统按传输媒质分----无线、有线通信按信号复用方式分---FDM、TDM、CDM…按消息物理特征分---电报、电话、图象、数据等通信…按信号特征分----模拟、数字通信数据通信原理概述课件通信的分类（归纳；了解即可）数字通信模拟通信有线通信无线通信1）按信号分2）按传输媒质分3)按工作频率分长波通信中波通信短波通信微波通信光波通信通信的分类（归纳；了解即可）数字通信有线通信1）按信号分2已派生出来电报电话：可视电话数传TV雷达专用通信公用通信固定通信移动通信4)按通信业务分5)按用途分6）按通信者是

否运动分7）按一些特定

实现技术分码分多址通信频分多址通信时分多址通信扩频通信已派生出来电报专用通信固定通信4)按通信业务分5)按用途电话的产生与发展三大电信运营商1854年WesternUnion公司成立，1877年成立美国之音电话公司1876年贝尔电话公司成立，1925年贝尔实验室成立1900年美国AT&T公司成立电话的产生与发展三大电信运营商电话的产生与发展1910年，AT&T、贝尔实验室、WesternElectric从运营公司分离。1996年AT&T重组：通信业务集团（CommunicationServicesGroup）朗讯科技（LucentTechnologies）咨询公司（GlobalInformationSolutions）电话的产生与发展1910年，AT&T、贝尔实验室、Weste电话交换方式的发展1880-1910：人工交换（ManualSwitch）乔治·贝尔发明世界上第一部电话机已经100多年；最早的电话交换使用人工转接方式，接线话务员使用塞绳（link）把要通话的两端物理上连接起来；容量小、交换效率低，但它是一次远程电信号通信的跨跃。1910-1970：机电交换（ElectromechanicalSwitching）1910-1960：步进制系统（Step-by-Step）1940-1975：纵横制交换机（空分制），即Crossbar-System1960-现在：电子交换（ElectronicSwitching）模拟交换(AnalogSwitching)数字交换(DigitalSwitching)电话交换方式的发展1880-1910：人工交换（Manual贝尔系统解体前的交换体系贝尔系统解体前的交换体系贝尔系统解体后的交换体系贝尔系统解体后的交换体系我国长话网络的交换体系结构我国长话网络的交换体系结构国际电话网交换体系国际电话网交换体系计算机通信技术的发展1864年美国Rand公司提出存储转发的概念，电路交换向分组交换过渡。快速分组交换技术——帧中继、ATMB-ISDN——综合化、高速化计算机通信技术的发展1864年美国Rand公司提出存储转发的计算机网络的发展1969年美国国防部ARPANET1976年X.25标准1989年ATM交换1993年国家信息基础结构（NII）行动计划：信息高速公路1994年全球信息基础结构（GII）1996年下一代因特网计划（NGI）计算机网络的发展1969年美国国防部ARPANET传统的电话网络的交换系统不适合计算机的数据传输计算机的数据传输具有间歇性计算机通信具有突发性电路交换在建立通路之前的呼叫时间太长传统的电话网络的交换系统不适合计算机的数据传输计算机的数据传分组交换技术与虚电路分组交换技术与虚电路面向21世纪的计算机通信宽带综合业务数字网(B-ISDN)计算机无线通信面向21世纪的计算机通信宽带综合业务数字网(B-ISDN)数字通信涉及的主要技术(1)信道与噪声涉及的基本问题有信道的概念、常用信道的特性及对所传信道的影响，克服不良信道特性的办法等。数字通信涉及的主要技术(1)信道与噪声数字通信涉及的主要技术(2)数字终端技术包括发端、收端对信号进行处理过程中所涉及到的技术。模拟信号数字化问题中的信源编码/译码；数据压缩处理，语音压缩编码技术；多路复用、数字复接技术等。数字通信涉及的主要技术(2)数字终端技术数字通信涉及的主要技术(3)数字基带传输技术信号传输码型码间串扰问题实现无码间串扰传输的理想条件及减少码间串扰的部分响应系统和均衡技术。数字通信涉及的主要技术(3)数字基带传输技术数字通信涉及的主要技术(4)数字频带传输技术数字频带传输技术主要是指数字通信系统的核心技术之一——数字调制/解调技术，是将输入的数字信号（基带数字信号）变换为适合于信道传输的频带信号。数字通信涉及的主要技术(4)数字频带传输技术数字通信涉及的主要技术(5)数字同步技术同步就是使系统的收发两端在时间上保持步调一致。同步的主要内容有载波同步、位同步、帧同步以及网同步。数字通信涉及的主要技术(5)数字同步技术数字通信涉及的主要技术(6)差错控制编码技术差错控制编码/译码，属信道编码之范畴。信道编码技术主要研究检错、纠错码概念及基本实现方法。数字通信涉及的主要技术(6)差错控制编码技术数字通信涉及的主要技术(7)信道共享技术公共信道应同时为多对用户提供数据传输服务，不能被某一对用户独占，这是提高线路利用率的有效方法。数字通信涉及的主要技术(7)信道共享技术数字通信涉及的主要技术(8)数据交换技术数据交换又叫数据转接。这与电话系统的交换局一样，因为任意一对用户都是用公共的网络，转接是必然的，转接技术直接影响了通信质量和线路利用率。它与信道共享问题密切相关。数字通信涉及的主要技术(8)数据交换技术数字通信涉及的主要技术(9)流量控制流量是计算机通信过程在网络中的通信量。在网络中通信链路的容量、交换结点的缓冲区和处理机等都是网络资源。在某一段时间里，如果对网络资源的需求超过了网络所能提供的，则产生了拥塞，解决网络拥塞的办法是流量控制。数字通信涉及的主要技术(9)流量控制数字通信涉及的主要技术(10)寻址与路由选择在互联网中，两台计算机可能位于不同的子网上，此时的寻址问题最为复杂。要确定哪两个子网上的哪两台计算机通信，还要确定这两台计算机上的哪两个进程通信。在单个子网上就不必寻网址了。寻址是计算机通信中最基本的问题。在网络中两台计算机通信时，它们之间可能经过许多转接点和链路，也可能经过许多通信子网，有许多路由，如何选择其中一条，这就是路由选择要解决的问题。数字通信涉及的主要技术(10)寻址与路由选择数据通信的层次结构交换系统高层接口进程与寻址交换层路径选择流量控制信道共享与交换网络寻址传输系统帧控与链路管理链路管理帧序检测与控制帧流量控制接入与传输误码检测与控制数据透明传输同步信号变换与编码数据通信的层次结构交换系统高层接口进程与寻址交换层路径选择流数据通信系统的质量指标信息传输速率信息传输速率(或称信息速率、比特率)指单位时间内所传送的信息量，单位是比特/秒(b/s，或bps)。码元速率码元速率又称为调制速率，或波特率，是指单位时间内所传递的码元数目，单位是波特(Baud)。数据通信系统的质量指标信息传输速率误码率误码率是指码元在传输系统出差错的概率。常用的误码率可表示为：误码率频带利用率频带利用率是描述数据传输速率和带宽之间关系的一个指标，也是衡量数据通信系统有效性的指标。它是单位时间内所能传输的信息速率，可表示为频带利用率制订数据通信标准的机构ISOInternationalStandardOrganizationITUInternationalTelecommunicationUnionIEEEInstituteofElectricalandElectronicsEngineersEIAElectronicsIndustriesAssociationIABInternetArchitectureBoard制订数据通信标准的机构ISO三、通信的主要性能指标三、通信的主要性能指标数据通信原理概述课件1.通信的有效性1.通信的有效性信息及其度量通信的任务----传递信息衡量标准：有效性：给定信道内传输信息内容的多少信息:消息中有意义的内容信息量:度量信息内容多少的量纲信息含义举例：

“今年冬天比去年冷”

“今年冬天和去年夏天一样热”后句话的信息量＞前句话的∵可能性越小，信息量越大！∴用概率描述（概率↓信息量↑，P=0时信息量为∞）….信息及其度量通信的任务----传递信息有效性：给定信道模拟通信有效性以每秒内传送信息量的大小衡量。以被传信号的有效频带衡量。以特定信道能容纳的信号路数衡量。模拟通信有效性以每秒内传送信息量的大小衡量。数字通信有效性

码元传输速率（数码率，传码率）RB：

---单位时间内传送的码元个数。单位：波特（Baut）

信息传输速率（传信率）

Rb

：

---单位时间内传送的信息量。单位：b/s（bps：比特/秒，二进制）

多进制信号传输速率

多进制每码元信息量＞1bit设数码率RB、信息速率Rb，码元有N种可能的符号则：例如：4进制，每码元2bit信息

1200baud时，信息速率=2400b/s数字通信有效性码元传输速率（数码率，传码率）RB：

2.通信的可靠性2.通信的可靠性模拟通信可靠性

均方误差：

输出信噪比（接收端解调器输出信噪比）

均方误差值↓，系统性能越好！r0=解调器输出有用信号功率解调器输出噪声平均功率r0↑，系统性能越好！模拟通信可靠性均方误差：均方误差值↓，系统性能越好！r0可靠性：错误率（需使用统计和概率）

误比特率（误信率）

误码率（误符号率）

数字通信可靠性注：传输、调制、接收方式若不同，则有不同的误码率和误信率，详见5，6章！可靠性：错误率（需使用统计和概率）误比特率（误信率）数据通信数据通信1概述通信的概念计算机通信的发展数据通信的关键问题数据通信的体系结构1概述通信的概念通信的概念通信（Communication）是把消息从一地有效地传递到另一地，即消息传递的全过程。通信的概念通信（Communication）是把消息从一地有

通信-----将含有信息的消息有效而可靠地由一地传输到另一地（其它地方）的过程。目的：传输含有信息的消息信息：人们待知的消息。消息：用以表达信息的某种物理形式。信号：寄载消息的某种物理形式。

对通信的要求：

可靠---尽可能准确无误！有效---尽可能多而快！传输信息以语言.图像.数据为媒体,通过电(光)信

号将信息由一方传输到另一方。通信-----将含有信息的消息有效而可靠地由一地传输到另一

定义1---实现这一变换过程的所有设备和

机构的总体称通信系统。

定义2---完成信息的传输和处理的一些基

本单元的集合称通信系统。信息源受信者发送设备信道接收设备噪声源各模块（单元设备、电路）功能？定义1---实现这一变换过程的所有设备和

按信号特征分----模拟、数字通信按调制与否分----基带、频带传输系统按传输媒质分----无线、有线通信按信号复用方式分---FDM、TDM、CDM…按消息物理特征分---电报、电话、图象、数据等通信…按信号特征分----模拟、数字通信数据通信原理概述课件通信的分类（归纳；了解即可）数字通信模拟通信有线通信无线通信1）按信号分2）按传输媒质分3)按工作频率分长波通信中波通信短波通信微波通信光波通信通信的分类（归纳；了解即可）数字通信有线通信1）按信号分2已派生出来电报电话：可视电话数传TV雷达专用通信公用通信固定通信移动通信4)按通信业务分5)按用途分6）按通信者是

否运动分7）按一些特定

实现技术分码分多址通信频分多址通信时分多址通信扩频通信已派生出来电报专用通信固定通信4)按通信业务分5)按用途电话的产生与发展三大电信运营商1854年WesternUnion公司成立，1877年成立美国之音电话公司1876年贝尔电话公司成立，1925年贝尔实验室成立1900年美国AT&T公司成立电话的产生与发展三大电信运营商电话的产生与发展1910年，AT&T、贝尔实验室、WesternElectric从运营公司分离。1996年AT&T重组：通信业务集团（CommunicationServicesGroup）朗讯科技（LucentTechnologies）咨询公司（GlobalInformationSolutions）电话的产生与发展1910年，AT&T、贝尔实验室、Weste电话交换方式的发展1880-1910：人工交换（ManualSwitch）乔治·贝尔发明世界上第一部电话机已经100多年；最早的电话交换使用人工转接方式，接线话务员使用塞绳（link）把要通话的两端物理上连接起来；容量小、交换效率低，但它是一次远程电信号通信的跨跃。1910-1970：机电交换（ElectromechanicalSwitching）1910-1960：步进制系统（Step-by-Step）1940-1975：纵横制交换机（空分制），即Crossbar-System1960-现在：电子交换（ElectronicSwitching）模拟交换(AnalogSwitching)数字交换(DigitalSwitching)电话交换方式的发展1880-1910：人工交换（Manual贝尔系统解体前的交换体系贝尔系统解体前的交换体系贝尔系统解体后的交换体系贝尔系统解体后的交换体系我国长话网络的交换体系结构我国长话网络的交换体系结构国际电话网交换体系国际电话网交换体系计算机通信技术的发展1864年美国Rand公司提出存储转发的概念，电路交换向分组交换过渡。快速分组交换技术——帧中继、ATMB-ISDN——综合化、高速化计算机通信技术的发展1864年美国Rand公司提出存储转发的计算机网络的发展1969年美国国防部ARPANET1976年X.25标准1989年ATM交换1993年国家信息基础结构（NII）行动计划：信息高速公路1994年全球信息基础结构（GII）1996年下一代因特网计划（NGI）计算机网络的发展1969年美国国防部ARPANET传统的电话网络的交换系统不适合计算机的数据传输计算机的数据传输具有间歇性计算机通信具有突发性电路交换在建立通路之前的呼叫时间太长传统的电话网络的交换系统不适合计算机的数据传输计算机的数据传分组交换技术与虚电路分组交换技术与虚电路面向21世纪的计算机通信宽带综合业务数字网(B-ISDN)计算机无线通信面向21世纪的计算机通信宽带综合业务数字网(B-ISDN)数字通信涉及的主要技术(1)信道与噪声涉及的基本问题有信道的概念、常用信道的特性及对所传信道的影响，克服不良信道特性的办法等。数字通信涉及的主要技术(1)信道与噪声数字通信涉及的主要技术(2)数字终端技术包括发端、收端对信号进行处理过程中所涉及到的技术。模拟信号数字化问题中的信源编码/译码；数据压缩处理，语音压缩编码技术；多路复用、数字复接技术等。数字通信涉及的主要技术(2)数字终端技术数字通信涉及的主要技术(3)数字基带传输技术信号传输码型码间串扰问题实现无码间串扰传输的理想条件及减少码间串扰的部分响应系统和均衡技术。数字通信涉及的主要技术(3)数字基带传输技术数字通信涉及的主要技术(4)数字频带传输技术数字频带传输技术主要是指数字通信系统的核心技术之一——数字调制/解调技术，是将输入的数字信号（基带数字信号）变换为适合于信道传输的频带信号。数字通信涉及的主要技术(4)数字频带传输技术数字通信涉及的主要技术(5)数字同步技术同步就是使系统的收发两端在时间上保持步调一致。同步的主要内容有载波同步、位同步、帧同步以及网同步。数字通信涉及的主要技术(5)数字同步技术数字通信涉及的主要技术(6)差错控制编码技术差错控制编码/译码，属信道编码之范畴。信道编码技术主要研究检错、纠错码概念及基本实现方法。数字通信涉及的主要技术(6)差错控制编码技术数字通信涉及的主要技术(7)信道共享技术公共信道应同时为多对用户提供数据传输服务，不能被某一对用户独占，这是提高线路利用率的有效方法。数字通信涉及的主要技术(7)信道共享技术数字通信涉及的主要技术(8)数据交换技术数据交换又叫数据转接。这与电话系统的交换局一样，因为任意一对用户都是用公共的网络，转接是必然的，转接技术直接影响了通信质量和线路利用率。它与信道共享问题密切相关。数字通信涉及的主要技术(8)数据交换技术数字通信涉及的主要技术(9)流量控制流量是计算机通信过程在网络中的通信量。在网络中通信链路的容量、交换结点的缓冲区和处理机等都是网络资源。在某一段时间里，如果对网络资源的需求超过了网络所能提供的，则产生了拥塞，解决网络拥塞的办法是流量控制。数字通信涉及的主要技术(9)流量控制数字通信涉及的主要技术(10)寻址与路由选择在互联网中，两台计算机可能位于不同的子网上，此时的寻址问题最为复杂。要确定哪两个子网上的哪两台计算机通信，还要确定这两台计算机上的哪两个进程通信。在单个子网上就不必寻网址了。寻址是计算机通信中最基本的问题。在网络中两台计算机通信时，它们之间可能经过许多转接点和链路，也可能经过许多通信子网，有许多路由，如何选择其中一条，这就是路由选择要解决的问题。数字通信涉及的主要技术(10)寻址与路由选择数据通信的层次结构交换系统高层接口进程与寻址交换层路径选择流量控制信道共享与交换网络寻址传输系统帧控与链路管理链路管理帧序检测与控制帧流量控制接入与传输误码检测与控制数据透明传输同步信号变换与编码数据通信的层次结构交换系统高层接口进程与寻址交换层路径选择流数据通信系统的质量指标信息传输速率信息传输速率(或称信息速率、比特率)指单位时间内所传送的信息量，单位是比特/秒(b/s，或bps)。码元速率码元速率又称为调制速率，或波特率，是指单位时间内所传递的码元数目，单位是波特(Baud)。数据通信系统的质量指标信息传输速率误码率误码率是指码元在传输系统出差错的概率。常用的误码率可表示为：误码率频带利用率频带利用率是描述数据传输速率和带宽之间关系的一个指标，也是衡量数据通信系统有效性的指标。它是单位时间内所能传输的信息速率，可表示为频带利用率制订数据通信标准的机构ISOInternationalStandardOrganizationITUInternationalTelecommunicationUnionIEEEInstituteofElectricalandElectronicsEngineersEIAElectronicsIndustriesAssocia