数据通信与计算机网络第一章概论

通信的含义通信的最早含义:由一方向另一方传递消息。传统的理解:通信就是信息的传输与交换。

现代通信方式：光纤通信、微波通信、卫星通信等。第7页，共46页，2023年，2月20日，星期五通信发展概况1848年，Morse发明有线电报

1876年，Bell发明有线电话

1896年，发明无线电报20世纪初，电视发明20世纪中期，半导体晶体管发明，引发半导体革命。计算机发明模拟通信20世纪后期

有线通信：大规模程控交换公共电话网络、有线电视、光纤通信

无线通信：数字微波、数字卫星通信、短波数字通信、对流层散射通信、流星余迹散射通信、公共移动通信系统（GSM、CDMA）

传输信息种类：话音、电报、图象、文字、文件、多媒体

通信终端形式：固定、移动数字通信古代通信方式：飞鸽传书，烽火台，信使，等等。第8页，共46页，2023年，2月20日，星期五Internet迅猛扩大，技术日新月异；综合业务数字网络（ISDN）技术进入实用；宽带数据传输交换技术（ATM、SDH）；宽带移动数据通信；多媒体终端技术；全球定位技术及系统准确实用…..军事信息网络和信息系统的建立（数据通信改变了战争模式，进入信息化战争）无线战术通信网络（将作战武器、战士与指挥系统紧密联系起来）20世纪末～21世纪初：数据通信

第9页，共46页，2023年，2月20日，星期五

数据通信现状特点数据通信设备与数据处理设备（计算机）之间越来越相似数据通信、话音通信、图像通信系统越来越相似单计算机、集群计算机、计算机局域网、城域网、广域网采用的技术越来越相近第10页，共46页，2023年，2月20日，星期五向综合的公共网络系统发展多媒体通信实现个人通信，移动通信网络高速数据传输话音、数据、图象的综合数字业务通信保密、抗干扰、抗摧毁（军事需求）数据通信发展趋势第11页，共46页，2023年，2月20日，星期五国际电信联盟（ITU）提出的

全球通信理想

任何人在任何地方、任何环境，可以通过通信系统得到任何内容的信息联络。第12页，共46页，2023年，2月20日，星期五1.1通信系统模型信息源发信机传输媒体噪声源收信机受信者发送端接收端输入数据d或信号d(t)发送信号

s(t)噪声N(t)接收信号

r(t)输出数据d`或信号d`(t)图1-1通信系统模型发信机：将信息源产生的基带信号变换成适合在信道中传输的信号(调制/编码）。传输媒体：传输信号的物理媒质（有线/无线）。噪声源：干扰传输媒体中传输的信号，从而引起畸变。收信机：完成发信机的反变换，即解调、译码和解码等。受信者：传输信息的目的地。信息源：产生原始输入信号，或基带信号。第13页，共46页，2023年，2月20日，星期五1.2模拟通信、数字通信和数据通信1.2.1模拟通信和数字通信通信所传输的消息有多种形式：符号、文字、数据、话音、图形、图像等。

连续消息（模拟消息）：消息的状态随时间连续变化，如强弱连续变化的语音；

离散消息（数字消息）：消息的状态是可数或离散的，如符号、文字和数据。

不同类型的消息对应不同的信号形式。第14页，共46页，2023年，2月20日，星期五模拟信号：信号的波形可以表示为时间的连续函数。幅度的取值是连续的，即状态随时间连续变化或不可数。图1-2模拟信号“模拟”的含义：用电参量（如电压、电流）的变化来模拟信号源发送的信息。如电话信号就是话音声波的电模拟，利用的是送话器的声/电变化功能。第15页，共46页，2023年，2月20日，星期五数字信号：信号的幅度不随时间做连续的变化，只能取有限个离散值。图1-3数字信号第16页，共46页，2023年，2月20日，星期五分析：(a)两者的区别是根据幅度取值上是否离散而定的。(b)模拟信号数字信号模/数第17页，共46页，2023年，2月20日，星期五模拟通信系统和数字通信系统（1）模拟通信系统：以模拟信号形式进行通信图1-4模拟通信系统模型信息源调制器传输媒质噪声源解调器受信者（发信机）（收信机）第18页，共46页，2023年，2月20日，星期五各部分的作用：信息源：输出的是模拟信号。调制器：对信号进行各种变换，使其适合于传输媒体的特性。解调器：对已调信号进行反变换，恢复原始信号。第19页，共46页，2023年，2月20日，星期五说明：

在某些场合，未经调制的模拟信号也可以直接在信道上传输，这种原始信号称为基带信号，所以:模拟通信系统基带模拟通信系统调制模拟通信系统第20页，共46页，2023年，2月20日，星期五模拟通信的特点：（a）传输信号的频谱比较窄，因此信道的利用率较高。（b）模拟通信抗干扰能力弱，保密性差，设备不易大规模集成等。第21页，共46页，2023年，2月20日，星期五（2）数字通信系统：以数字信号形式进行通信图1-5数字通信系统模型信息源信源编码器信道编码器调制器噪声源受信者信源译码器信道译码器解调器传输媒质第22页，共46页，2023年，2月20日，星期五各部分的作用：信息源：产生原始信号（模拟/数字信号）。信源编/译码器：模拟信号数字信号信道编/译码器：完成自动检错或纠错功能；提高通信可靠性。传输媒质：传输信号的通道。（如电话线、光纤）调制器：将数字信号转换成适合传输媒介的信号。取样、量化、编码第23页，共46页，2023年，2月20日，星期五分析：（a）若信源输出的是数字信号时，则信源编、译码器可以去掉，这样就构成了数据通信系统。（b）传输语音信息时，即使有少量误码，也不影响通信质量，一般不加信道编、译码器。（c）若采用基带传输方式，就不需要调制、解调器。（d）在对保密性要求比较高的通信系统中，可在信源编码与信道编码之间加入加密器，同时在接收端加入解密器。第24页，共46页，2023年，2月20日，星期五数字通信的特点：（a）抗干扰能力强，无噪声积累；（b）便于加密处理；（c）设备易于集成化；（d）主要缺点是所占用的频带较宽，信道利用率较低。第25页，共46页，2023年，2月20日，星期五1.2.2数据通信

定义：依照通信协议，利用数据传输与交换技术，在两个功能单元之间完成数据信息的有效传递与交换，是计算机与数字通信相结合的一种新型通信方式和业务。数据通信主要是“人（通过终端）—机（计算机）”通信或“机—机”通信。数据终端直接产生的是数字信号，可以看作是数字通信的特例。第26页，共46页，2023年，2月20日，星期五1.3

数据通信研究的内容数据通信包括三方面的内容：数据传输和数据交换以及数据传输前后的数据处理。数据传输指的是建立一个数据传输通道将数据信号在其中传输，它是数据通信的基础。数据处理的目的是为了使数据更有效、可靠地传输，它包括数据集中、数据转换、差错控制等。第27页，共46页，2023年，2月20日，星期五1.4数据通信系统1.4.1数据通信系统的概念将终端设备与计算机经由模拟或数字传输系统连接起来，并以收集、传输、分配和处理数据为目的的系统。第28页，共46页，2023年，2月20日，星期五1.4.2数据通信系统的组成……通信控制器计算机通信网终端调制解调器集中器专用线路终端设备子系统数据传输子系统数据处理子系统图1-6数据通信系统的组成第29页，共46页，2023年，2月20日，星期五终端设备子系统（DTE）数据终端设备—包括数据输入设备和输出设备传输控制设备—差错控制、终端的接续控制、传输顺序控制和切断控制等。（键盘终端、显示器、打印机等）（集中器：设置在远程终端较密集处的一种传输控制设备）第30页，共46页，2023年，2月20日，星期五数据传输子系统传输信道—提供传输通路，如：电话线路、同轴电缆、双绞线、光缆、无线短波链路、微波链路、卫星链路。数据电路终接设备（DCE）—对来自DTE的数据信号进行变换，使适合信道传输。专用线路通信网模拟信道：DCE是调制解调器数字信道：DCE是接口适配器第31页，共46页，2023年，2月20日，星期五数据处理子系统计算机—数据处理通信控制器—用于管理与数据终端设备相连接的所有通信线路，其作用与传输控制器相同。第32页，共46页，2023年，2月20日，星期五……通信控制器计算机通信网终端调制解调器集中器专用线路终端设备子系统数据传输子系统数据处理子系统图1-6数据通信系统的组成第33页，共46页，2023年，2月20日，星期五1.4.3数据通信系统的分类按数据传输子系统及终端设备子系统在逻辑上是否与数据处理子系统相连接，分：脱机系统联机系统按数据处理子系统对数据的处理形式不同，分：联机实时系统远程批处理系统分时处理系统第34页，共46页，2023年，2月20日，星期五……通信控制器计算机通信网终端调制解调器集中器专用线路终端设备子系统数据传输子系统数据处理子系统图1-6数据通信系统的组成第35页，共46页，2023年，2月20日，星期五

数据通信网是由一些处于不同地理位置的数据传输设备、数据交换设备和通信线路等所构成的系统，它的作用是使网上任两结点之间进行正确、快速地传送数据和交换数据。1.5数据通信网第36页，共46页，2023年，2月20日，星期五数据通信网HHHHTT交换节点（通信控制处理机）计算机图1.7数据通信网通信子网资源子网第37页，共46页，2023年，2月20日，星期五数据通信网的分类数据通信网按网络拓扑按传输技术交换网广播网电路交换存储-转发交换星形树形总线形环形网形空分交换时分交换报文交换分组交换分组无线电网总线局域网卫星网环形局域网第38页，共46页，2023年，2月20日，星期五(a)星形(b)树形(c)总线形(d)环形(e)网络形(属非约束拓扑)图1.8数据通信网拓扑结构的基本形式第39页，共46页，2023年，2月20日，星期五建立网络拓扑时应考虑的三个主要目标：（1）尽可能提高可靠性，保证所有数据准确接收。（2）为发送端与接收端之间的数据传输选择一条最佳路径。（3）为终端用户提供最短的响应时间和最大的吞吐量。第40页，共46页，2023年，2月20日，星期五数据通信网按网络拓扑按传输技术交换网广播网电路交换存储-转发交换星形树形总线形环形网形空分交换时分交换报文交换分组交换分组无线电网总线局域网卫星网环形局域网数据通信网的分类第41页，共46页，2023年，2月20日，星期五…(a)分组无线电网(b)卫星网(c)总线局域网(d)环形局域网图1.9广播网络卫星第42页，共46页，2023年，2