《计算机网络》-数据传输

《计算机网络》_数据传输第一页，共53页。数据通信是两个实体间数据的传输和交换。数据传输是将源站的数据编码成信号，沿传输介质传播至目的站。数据传输的品质取决于被传输信号的品质和传输介质的特性。第二页，共53页。本章学习要点1.

数据通信模型及其关键成份2.

数据调制与编码的概念及常用方法3.

数字数据传输方式4.

多路复用技术及常用的数字信号分级5.

传输介质的特性6.

铜环接入技术（XDSL宽带）第三页，共53页。数据通信模型简单的通信模型第四页，共53页。模型中关键部分源：产生要发送的数据的设备。发送器：对信号进行转换或编码以产生能在特定传输系统中传输的电磁信号。传输系统：连接源和目的地的传输线或复杂的网络。接收器：从传输系统接收信号并转换成目的站设备能处理的信号。目的站:：从接收器输入数据的设备。第五页，共53页。数据通信关键任务传输系统利用率接口同步交换管理差错检测和校正寻址和路由恢复报文格式安全网管第六页，共53页。数据率和频带的关系

频谱：一个信号包含的频率范围绝对频宽：一个信号的频谱的宽度有效频带：信号的大部分能量集中的频谱宽度信号数据率越高，所需有效频带越宽第七页，共53页。数据调制与编码几个术语：数据:数据是有意义的实体的量化形式，而信息涉及的是这些数据的内容和解释。信号和信号发送:信号是数据的电磁或电子编码，信号发送是指沿传输介质传播信号的动作。传输:

指传播和处理信号的数据通信。

第八页，共53页。模拟和数字数据的模拟和数字信号

第九页，共53页。调制与编码调制是载波信号的某些特性根据输入信号而变化的过程编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便通过数字通信介质传输出去

第十页，共53页。模拟数据的模拟信号调制幅度调制是一种载波的幅度会随着原始模拟数据的幅度变化而变化的技术

频率调制是一种高频载波的频率会随着原始模拟信号的幅度变化而变化的技术

第十一页，共53页。幅度调制

第十二页，共53页。频率调制

第十三页，共53页。数字数据的模拟信号调制幅移键控(ＡＳＫ)是用载波频率的两个高低不同的振幅来表示两个二进制值

频移键控(ＦＳＫ)是用载波频率附近的两个不同频率来表示两个二进制值相移键控(ＰＳＫ)是利用载波信号的相位移动来表示数据

第十四页，共53页。数字数据的模拟信号调制

第十五页，共53页。数字数据的数字信号编码不归零制编码曼彻斯特编码差动曼彻斯特编码第十六页，共53页。数字信号的编码

第十七页，共53页。模拟数据的数字信号编码脉冲代码调制（PCM）是以采样定理为基础采样定理：如在规则的时间间隔内，以高于两倍最高有效信号频率的速率对信号f（t）进行采样，那么，这些采样值包含了原始信号的全部信息

第十八页，共53页。脉冲代码调制

第十九页，共53页。数字数据传输方式串行传输与并行传输

异步传输和同步传输

第二十页，共53页。串行传输与并行传输单工半双工全双工第二十一页，共53页。数据流的方向

第二十二页，共53页。异步传输和同步传输异步传输：一次传输一个字符，用起始位引导，用停止位结束面向字符的同步传输：每个数据块以一个或多个同步字符作为开始，以惟一的后文字符结束面向位的同步传输（HDLC、SDLC）：数据块作为位流来处理第二十三页，共53页。异步传输和同步传输

第二十四页，共53页。传输介质传输介质特性常用的传输介质双绞线同轴电缆光导纤维无线介质传输损耗外部损耗和内部损耗信噪比第二十五页，共53页。传输介质特性

物理描述:说明传输介质的特征。传输特性:包括是使用模拟信号发送还是数字信号发送，调制技术、传输容量及传输的频率范围。连通性:点到点或者多点连接。地理范围:网上各点间的最大距离，是在建筑物内、建筑物之间或扩展到整个城市。抗干扰性:防止噪音对传输数据影响的能力。相对价格:以元件、安装和维护的价格为基础。第二十六页，共53页。多路复用频分多路复用

时分多路复用

统计时分多路复用波分复用第二十七页，共53页。多路复用

第二十八页，共53页。频分多路复用传输介质的可用带宽分隔成一个频段适用于模拟信号数字数据首先经调制解调器转换成模拟信号第二十九页，共53页。时分多路复用传输介质的可用时间分成时隙适用于数字信号时分多路复用类型隔位扫描隔字符扫描数字信号分级第三十页，共53页。时分多路复用技术

第三十一页，共53页。T1多路复用器

第三十二页，共53页。统计时分多路复用TDM与STDM的比较第三十三页，共53页。统计时分多路复用

第三十四页，共53页。波分多路复用(WDM)不同波长的光载波信号在同一根光纤中传输波分多路复用光纤通信系统单向系统双向系统复用器主要性能指标插入损耗串扰衰减光纤带宽达2×1010——３×1010Hz第三十五页，共53页。铜环接入技术（XDSL）数字用户线DSL提供用户方便地用数字形式接入网络所有的DSL系列统称XDSLXDSL技术已标准化不对称数字用户线ADSL对称的高速数字用户线HDSL甚高速数字用户线VDSL第三十六页，共53页。ADSL体系结构

第三十七页，共53页。ADSL“Lite”体系结构

第三十八页，共53页。HDSL体系结构第三十九页，共53页。宽带接入技术宽带接入是人们向往的一种接入Internet的方法，也是一些正蓬勃发展的接入技术。根据中国互联网络信息中心(CNNIC)于2008年1月17日在北京发布《第21次中国互联网络发展状况统计报告》显示，截止2007年12月31日，中国国内上网网民总人数达到2.1亿人。其中使用xDSL、CableModem、专线等宽带网民数达到1.63亿人。第四十页，共53页。宽带网接入的类型宽带网及宽带接入技术现在发展得很快，宽带网划分为很多类型：长城宽带、蓝波万维推广的小区局域网方案LAN；中国电信、中国网通、中国铁通推广的数字用户线方案有ADSL、HDSL、SDSL、VDSL；广播电视系统推广采用的CableModem；中国网通推广的无线宽带接入方式LMDS。ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine，非对称数字用户线)——使用ADSL技术，通过一条电话线，以比普通MODEM快100倍的速度浏览互联网，通过上网学习、娱乐、购物，享受到先进的数据服务；CableMODEM——利用有线电视的同轴电缆把家庭与Internet连起来。第四十一页，共53页。通过宽带ADSL接入Internet对于光纤到户（FTTH）接入网，近年来人们提出了多项过渡性的宽带接入网技术，其中俗称为“个人宽带流行风”的ADSL是最具前景及竞争力的一种。非对称数字用户线路ADSL是一种能够通过普通电话线来提供宽带数据业务，进行高速网际网络上网服务的调制/解调技术，也是目前极具发展前景的一种接入技术。ADSL的关键观念在于其上行与下行的带宽是不对称的。事实上，从网络服务提供者（ISP）到用户（俗称下载）的带宽是比较高的，使用者接收的资料量远比其送出的资料量多。

第四十二页，共53页。ADSL接入技术示意如下图所示。ADSL方案的最大特点是不需要改造信号传输线路，完全可以利用普通铜质电话线作为传输介质，配上专用的MODEM即可实现数据高速传输。它以比普通MODEM快100多倍的速度浏览互联网，通过网进行学习、娱乐、购物，享受到先进的数据服务，如视频会议、视频点播、网上音乐等等。在ADSL接入方案中，每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看作是星形结构，数据传输带宽是由每一个用户独享的。第四十三页，共53页。ADSL的主要特点⑴具有很高的传输速率：ADSL在普通电话线上支持的上传速率为640Kbps～1Mbps，下载速率为1Mbps～8Mbps，有效传输距离为3km～5km。⑵上网和打电话互不干扰：ADSL更为吸引人的地方是可以与普通电话共存于一条电话线上。在拨打电话的同时进行ADSL传输而又互不影响。数据信号并不通过电话交换设备，这则意味着使用ADSL上网不需要交纳电话费并且不需要拨号，一直在线，属于专线上网方式。第四十四页，共53页。⑶安装使用方便快捷：ADSL安装由局端服务商将用户原有的电话线接入ADSL局端设备，在用户端只要将电话线接上滤波器，滤波器与ADSL和Modem之间用一条2芯电话线连上，ADSL和Modem与计算机网卡之间用一条双绞线连接即可完成硬件安装。再将TCP/IP协议中的IP、DNS和网关参数项设置好，便完成了安装工作。ADSL的使用更加简易，由于ADSL一直在线而不需要拨号，用户只需接上电源便可。第四十五页，共53页。⑷提供多种先进服务：目前的ADSL线路已经提供了Internet高速宽带接入的服务，用户只要访问相应的站点便可免费享受多种宽带的多媒体服务（例如网上游戏）。ADSL的个人用户还具有一个静态IP地址，ADSL的局域网用户具有四个静态IP地址，个人用户可用来建立个人主页，让其他网友一睹自己的风采；局域网用户可以在中国多媒体公众信息网上架设自己的网站，提供WWW、FTP、E-mail等服务。随着ADSL技术的进一步推广应用，ADSL接入还可以提供点对点远程医疗、远程教学、远程可视会议等服务。ADSL通过向终端用户提供512kbps、1Mbps或2Mbps接入速率业务，效益高，覆盖范围大，安全性好，速率快，可满足各类用户的要求。第四十六页，共53页。ADSL对用户的要求ADSL的技术是通过对电话线进行分频，所以用户必须已经安装了电话。电话线所接入的市话机房必须是ADSL节点，而且安装ADSL的地点与电信局的ADSL节点之间的距离不得超过3～5公里，以上条件缺一不可。安装ADSL的用户电话线必须是直接连接的市话线路ADSL设备的安装。第四十七页，共53页。ADSL的硬件安装ADSL安装包括局端的线路调整和用户端的设备安装。在局端方面，由服务商将用户原有的电话线接入ADSL局端设备，只需2～3分钟；用户端的ADSL安装也非常简易方便，只要将电话线连上分离器，分离器与ADSLModem之间用一条两芯电话线连上，再把ADSLModem与计算机的网卡之间用一条双绞线（RJ45接头）连通即可完成硬件安装。ADSL的终端设备有分离器和ADSLModem两部分。其中分离器起分频作用，面板上有“ADSL接口”、“外线接口”和“电话接口”三个接口；ANT则起到数/模转换的作用，面板上有Line、ATM和Ethernet三个接口。外线直接接入分离器的“外线接口”，“电话接口”可接普通电话机，用RJ11接线将“ADSL接口”连接ANT的Line口，然后再从Ethernet接口用RJ45连线（双绞线）与计算机内的网卡相连。ATM接口用于连接ATM设备，暂时不需连接。第四十八页，共53页。ADSLModemADSLModem和目前电话拨号的Modem不同，ADSLModem使用的是10Baset的以太网接口，不是RS232的串行口或并行口。ADSLModem分为USB接口和LAN接口（RJ-45水晶夹）两种形式，USB接口要装驱动程序，LAN接口形式不需要装驱动程序。第四十九页，共53页。ADSL提供的局域网接入方法将直接通过ADSL连上网的那台主机设置成代理服务器，本地局域网上的客户机就可以通过该代理服务器访问外部信息资源，这种方法的好处是只需要申请一个账号或一个IP地址，本地客户机可采用保留IP地址；采用专线方式，为局域网上的每台计算机向电话局申请1个IP地址，这种方法的好处是无须设置一台专用的代理服务网关，缺陷是鉴于目前技术的局限，电话局只能提供最多16个IP地址给局域网；在ADSL后面接一个路由器，向电话局多申请一段IP地址给局域网的计算机，在电话局给该段地址设置路由之后即可上网，这种方法的好处是局域网计算机的数目不受限制，但是要多加一台路