数据通信的基本概念课件

1计算机网络技术

学习情境一网络通信协议任务3制作网线2任务2.1制作网线任务描述：计算机网络技术是计算机技术与通信技术相结合的产物，计算机之间要通过传输介质才能够实现数据通信。那么计算机之间是如何连接的？使用什么样的传输介质呢？通过下面的学习来实现常用网线的制作。32.1.1数据通信的基本概念1．信息：是客观事物属性和相互联系特性的表征，它反映了客观事物的存在形式和运动状态，是对客观事物存在形式的一种反应。例如我们常说的文字信息、语音信息、图像像信息和数据信息等。2．数据：是数字化的信息。分为模拟数据和数字数据：模拟数据取值是连续的，如语音强度、电压高低、温度等；数字数据取值是离散的，如文本信息和整数值。3．信号：是数据的电、磁、光等形式的编码形式。信号可分为数字信号和模拟信号。模拟信号是指在时间上和幅度取值上都连续变化的信号。数字信号是指在时间上离散的、在幅值上经过量化的信号。如计算机输出的脉冲信号是数字信号，电话机输出的信号就是频率和振幅连续改变的模拟信号。44．信源是指在通信的过程中产生和发送信号的设备或计算机。5．信宿是指在通信的过程中接收和处理信息的设备或计算机。6．信道是指信源和信宿之间的传输线路和传输设备，分为物理信道和逻辑信道。在同一物理信道上可以提供多条逻辑信道，而在每一逻辑信道上只允许一路信号通过。7．信号变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号，如编码器、调制器、译码器或解调器等。8．码元是承载信息的基本信号单位。模拟信号的一个波形单元称为一个码元。若用脉冲信号表示数据的有效值状态，一个单位脉冲就是一个码元。59．信号传输速率B（波特率）：指在有效带宽上单位时间传送的码元数，单位波特（baud）。10．数据传输速率S（比特率）：指单位时间内所传送的二进制代码的有效位数，单位bit/s或bps，另外常用的还有kbps，mbps等。11．带宽是指物理信道的频带宽度，即信道允许的最高频率和最低频率之差，单位为赫兹（Hz）。有效带宽是指单位大小的信号通过信道时，幅度衰减至原信号的0.707倍（）时，最高频率和最低频率之差。通常所说的带宽是指有效带宽。612．信道容量是用来表征一个信道传输数字信号的能力，它以数据传输速率作为指标，即信道所能支持的最大数据传输速率。（1）无噪声时的信道容量公式：C=2Flog2N其中，N为每个码元所能携带的离散值的个数，即二进制数的位数。（2）有噪声时的信道容量公式：C=F·log2(1+S/N)其中各项参数如下：F为信道带宽，单位赫兹（Hz）；S/N为信噪比，单位分贝（dB）；S为信道上所传送信号的平均功率，单位为瓦特（W）；N为信道内部的噪声功率，单位为瓦特（W）。在实际应用中信噪比一般表示为：10lg(S/N)，单位分贝（dB）。713．误码率：二进制码元在数据传输中被传错的概率。它是衡量系统可靠性的指标。它以接收信息中错误位数占总传输位数的比例来衡量。网络中要求误码率低于10-6。14．传输效率是指原始数据量与整个传送数据的比率，数值上等于数据包中数据的长度与整个包长度的比值。15．吞吐量指单位时间内整个网络能够处理的信息总量，单位是B/s或b/s。在单信道总线型网络里，吞吐量＝信道容量×传输效率。这里信道容量指信道上的最大的数据传输率。16．网络负荷量是指单位面积中数据在网络中的分布量，即数据在网络中分布密度。17．信道的传播延迟是指信号在信道中传播，从源端到达目的端所需要的时间。82.1.2数据的传输形式1．数据通信系统的组成数据通信系统是通过数据电路将分布在异地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。9一个完整的数据通信系统一般由以下几部分组成：（1）数据终端设备（DTE）。在数据通信系统中，用于发送和接收数据的设备称为数据终端设备。最常见的数据终端设备就是计算机。（2）通信控制器。该设备主要进行通信状态的连接、监控和拆除等操作，另外它还可接收来自多个数据终端设备的信息，并进行信息格式的转换。如网卡就是通信控制器。（3）通信信道。它是数据在信号变换器之间传输所经过的通道，如电话线路、专用数字通信信道、CATV电缆和光纤等。（4）信号变换器（DCE）。它的功能是把通信控制器提供的数据变换成适合在通信信道进行传输的信号形式，或者把信道中传来的信号变换成可供数据终端设备使用的数据，以保证传输质量，同时也为用户设备提供入网的连接点。最常见用的信号变换器是调制解调器和光纤通信网中的光电转换器。102．数据通信的基本方式通信所使用的信号分为模拟信号和数字信号，所以数据通信的方式也分为模拟数据通信和数字数据通信两种。（1）模拟数据通信模拟数据通信用来传输模拟数据或数字数据对应的模拟信号。例如当前广泛使用的电话系统和电视系统就是典型的模拟数据通信。（2）数字数据通信数字数据通信是利用数字传输技术在数字设备之间传输数字数据或模拟数据对应的数字信号。由于计算机自身使用二进制的数字信号，所以计算机与其外部设备以及计算机局域网、城域网大多数直接采用数字数据进行通信。11数字数据通信具有以下特点：●声音、视频和其他各类数据都可统一为数字信号的形式，并通过数字通信系统进行传输。●数字设备能较容易地通过集成电路来实现，并与计算机直接相结合。目前由于超大规模集成电路技术的迅速发展，数字设备的集成度大大提高而成本却大幅下降，性价比很高。●在数据的传送中以帧为单位，并能通过检错编码和重发数据帧来发现与纠正通信当中的错误，保证了通信的可靠性。●使用加密技术可充分保证通信的安全性。●在远距离数字通信中可利用中继器放大和整形来保证数字信号的完整性。123．数据通信的方向通信线路可由一个或多个信道组成，根据信道中某一时间信息传输的方向，可以分为单工、半双工和全双工三种方式。（1）单工通信信号只能向一个方向传输，任何时候都不能改变信号的传送方向，发送方不能接收，接收方也不能发送。信道的全部带宽都用于由发送方到接收方的数据传送。如听广播和看电视就是单工通信。13（2）半双工通信信号可以双向传送，但必须交替进行，即某一时刻只能向一个方向传输。平时的对讲机就是这种方式。14（3）全双工通信信号可以双向同时传送。要求信道能够提供双向传输的双倍带宽。例如计算机与计算机之间的通信。154．基带传输与频带传输（1）基带传输计算机中二进制比特序列的数字数据信号是典型的矩形脉冲信号。将矩形脉冲信号的固有频带称为基本频带，简称基带。在数字通信信道上，直接传送基带信号（数字信号）的方法就是基带传输。基带传输一般用在较近距离的数据通信中，如在计算机局域网中。（2）频带传输即用占据小范围带宽的模拟信号作为载波来传送数字信号方式，它是一种利用模拟信道传输数字信号的传输方式。162.1.3数据的传输介质传输介质是组成信道的主要部分，信号的传输质量不仅与数据信号和收发特性有关，而且还与传输介质的特性密切相关。传输介质的特性有以下几个：①物理特性：它主要说明传输媒体的特性。②传输特性：它主要说明是使用模拟信号传输还是使用数字信号传输、调制技术、传输的容量和传输的频率范围。③地理范围：在不使用中间设备并将失真控制在允许范围内的情况下，整个网络所能传输的最大距离。④抗干扰性：防止噪声、电磁干扰对传输影响的能力。⑤连通性：使用点到点连接还是多点连接。⑥相对价格：元器件、安装和维护等方面的价格。171．有线传输媒体（1）双绞线双绞线(TwistedPairCable)也称为双扭线，它价格便宜而且安装十分方便，是最常用的传输介质。双绞线是由一对绝缘铜线绞在一起形成的有规则的螺旋形线，采用扭绞结构是为了减小在一根导线流发射的能量对另一根导线的干扰，也有助于减少其他导线中的信号对这根导线的干扰。所以扭绞得越密，抗干扰就越强，性能也越好，但是价格就越高。18双绞线分为非屏蔽双绞线UTP(UnshieldedTwistedPair)和屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)两大类。STP外面有一圈保护层，可大大提高抗干扰能力，但成本较高。UTP外面没有保护层，易受各种电信号的干扰，但成本较低。电话系统中使用的双绞线一般是一对双绞线，而计算机网络中使用的双绞线一般是四对。19双绞线的分类如下：1类线(UTP-1，Catl)：一对线，用于模拟电话线和低速数字传输，这一类电缆没有固定的性能要求，不用于数据传输。在UTP中1类是最低档次。2类线(UTP-2，Cat2)：4对双绞线，用于数字电话用户线、ISDN和T1线路(1．544Mbps)等。3类线(UTP-3，Cat3)：4对双绞线，要求每英尺至少扭绞3次，用于4Mbps令牌环网、10Mbps以太网及ISDN话音线路等，它是大多数电话系统的标准电缆。4类线(UTP-4，Cat4)：4对双绞线，要求每英尺至少扭绞3次，用于语音传输和16Mbps令牌环网和10Mbps大型以太网等。5类线(UTP-5，Cat5)：4对双绞线，要求每英寸至少扭绞3次，用于16Mbps以上令牌环网和100Mbps以太网等，还支持异步传输模式ATM。还有超5类线(Cat5e)和6类线(UTP-6，Cat6)20（2）同轴电缆同轴电缆是由一根空心的外圆柱形的导体围绕着单根内导体构成的。内导体为实芯或多芯硬质铜线电缆，外导体为硬金属或金属网。内外导体之间有绝缘材料隔离，外导体外还有外皮套或屏蔽物。21（3）光导纤维光导纤维（简称光纤）是采用超纯的熔凝石英玻璃拉成的比人头发丝还细的芯线。一般的做法是在给定的频率下以光的出现和消失分别代表两个二进制数字，就像在电路中用通电和不通电来表示二进制数一样。光纤通信就是通过光纤传递光脉冲进行通信的。

22光纤可以分为多模光纤和单模光纤。所谓单模光纤是指直径小到只有单个波长的光纤，此种光纤形成了一种波导管，光线不需经过多次反射而是一直向前传播；而多模光纤是指可以传播多条光线的光纤，因为只要光线到达光纤表面的入射角大于临界角，就产生全反射，因此只要入射角不同，多条光线可以在同一条光纤中传播。23光纤传输具有如下优点：①光纤的传输速率高，能超过千兆位／秒。②光纤传输频带非常宽，因而通信容量大。③光纤的误码率极低，传输衰减小，无中继距离长，特别适合远距离传输。④光纤无串音干扰和辐射，不易被窃听或截取数据，因而安全保密性好。⑤光纤不受雷电和外界电磁波的干扰，适合在电气干扰严重的环境中应用。⑥光纤的体积小，重量轻，成缆后弯曲性能较好。但光纤也有缺点，光纤价格较贵；连接两根光纤时需要专用设备，施工要求精确高，技术难度大，需要专业技术人员操作。另外，由于光的传输是单向的，双向传输需要两根光纤或一根光纤上的两个频段。242．无线传输媒体无线传输是利用空气等作为传输介质实现信号传播。（1）无线电波通信（2）微波通信微波通信的载波频率为2～40GHz。（3）卫星通信卫星通信可以克服地面微波通信距离的限制，三个同步卫星可以覆盖地球上全部通信区域。（4）红外通信和激光通信红外通信及激光通信有很强的方向性，都是沿直线传播的。红外通信和激光通信要把传输的信号分别转换为红外光信号和激光信号后才能自由的在空间沿直线传播，它们难以被窃听、插入数据和干扰，但是它们对雨雾环境比较敏感。25任务完成：双绞线的制作在将网线插入水晶头前，要对8条线排序。根据EIA/TIA接线标准，RJ-45接口制作有两种排序标准：EIA/TIA568B标准和EIA/TIA568A标准。8条线根据颜色从左到右排列顺序如图所示。EIA/TIA568B标准的线序为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕（a）。EIA/TIA568A标准的线序为：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕（b）。26根据双绞线两端线序的不同，有两种不同的连接法：直接连接法和交叉连接法。直接连接法是线缆的两端使用同一种线序。直接连接法通常用于不同类型的设备的相互联接。如计算机连接集线器、计算机连接交换机等。交叉连接法是线缆的两端使用不同的线序。这种排序用于连接同种设备，如两台计算机直接之间相连。我们这里用到的就是交叉双绞线。27制作双绞线通常要用到两种工具：网线钳和测线仪(b)测线仪(a)网线钳28双绞线制作过