第2章-数据通信基础课件

第二章数据通信基础知识1本章学习要求：教学目的：1、了解数据通信的基本概念及各种通信技术的特点；2、掌握数据交换的几种常用方法-电路交换、-报文交换及分组交换的原理；3、了解各种传输介质的特点和应用场合,了解差错控制技术。2一、基本概念：1、名词解释信息:数据所包含的内容和解释。数据:数据是一种有意义的实体，它包含了事物的内容，例如一个文件中的文字、符号、图形、数码都是数据。信号:信号是数据的载体信源：产生和发送信号的设备。信宿：接收和处理信息的设备。信道:传输信息的通道（模拟信道与数字信道）

第一节数据通信3第一节数据通信2、通信信道的分类物理信道和逻辑信道有线信道和无线信道模拟信道和数字信道专用信道和公共交换信道信宿信源信道43、异步和同步传输

异步传输（AsynchronousTransmission）

指比特被划分成小组独立传送。发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达。异步传输被设计用于低速设备，比如键盘和某些打印机等。5同步传输（SynchronousTransmission）

它不是独立地发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。我们称这些组合为数据帧，或简称为帧。64、数据通信的主要技术指标码元与比特 信号传输时的一个波形单元称为一个码元； 二进制数的一位称为一比特。数据传输速率S（比特率） 单位时间内所传送的二进制代码的有效比特数（bps): 1Mbps=103kbps=106bps信号传输速率B（波特率） 单位时间内所传送的波形单元数(Baud): S=B×log2N

N为一个码元所取的有效离散值的个数，一般取2的方幂。第一节数据通信7信号带宽(模拟信道) 信号的最高频率与最低频率之差，单位是赫兹(Hz)信道带宽

信道允许通过的信号的最高频率与最低频率之差，单位是赫兹(Hz)信道容量 物理信道上能够传输数据的最大能力(数据传输率)单位是bps(理论上的带宽).信道带宽:单位时间传输的数据能力.(数字信道)第一节数据通信8第一节数据通信网络负荷量 单位面积中数据在网络中的分布量，即数据在网络中的分布密度。吞吐量

信道单位时间内传输的总的信息量(bps).误码率Pe

二进制码元在传输中出错的概率：

Pe=Ne/N N为二进制总位数，Ne为出错的位数。9第一节数据通信二、模拟通信和数字通信1、概念模拟通信：以模拟信号形式在信道上传送数据(频带）数字通信：以数字信号形式在信道上传送数据(基带)模拟信号不容易失真、数字信号容易失真10第一节数据通信2、数据通信的过程（1）建立通信线路（2）建立数据传输链路（3）传送通信控制信号和传送数据（4）数据传输结束（5）通知设备结束任务11第一节数据通信3、模拟通信系统：调制器解制器信宿转换器模拟信道模拟信号转换器信源模拟信号12第一节数据通信4、数字通信系统：A/D转换器A/D转换器数字信道模拟信号数字信号数字信号13第一节数据通信三、多路复用技术1、频分多路复用FDM将多个信号调制在不同的载波频率上14第一节数据通信2、时分多路复用TDM将传输时间划分为多个短而不重叠的时隙15第一节数据通信四、通信操作方式1、并行通信接收端发送端16并行通讯一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通讯并行通讯的特点是：各数据位同时传送，传送速度快、效率高有多少数据位就需多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近距离（相距数米）的通讯。17第一节数据通信2、串行通信接收端发送端18串行通讯一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是：数据按位传送，按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米。

19第一节数据通信3、通信的方向a.单工通信:信息只能单向传送为单工(广播,电视,半导体)

b.半双工通信:信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工

(普通的对讲机)c.全双工通信:信息能够同时双向传送则称为全双工(手机或电话)20第二节数据交换技术1、电路交换也叫线路交换，通信双方建立起实际的物理线路连接E7BC1D32F56A421电路交换举例A和B通话经过四个交换机通话在A到B的连接上进行((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA22电路交换举例C和D通话只经过一个本地交换机通话在C到D的连接上进行((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA23电路交换线路交换(circuitswitching)技术即在通信的设备两端,通过一个一个交换设备中线路的连接,实际上建立了一条专用的物理线路,连接拆除之前这两端的设备单独占用该线路进行数据的传输.优点:连接建立之后,数据以固定的速率进行传输,延迟较小,速度快独享信道,几乎没有冲突缺点:建立连接需要花费一定的时间连接建立之后由于是独享信道,即使是空闲的,信道也不能被共享,造成资源的浪费通信量很大时也会阻塞信道24电路交换注:由于计算机的传输具有突发性和间歇性,所以说信道的实际利用率只有1%--10%电路交换事实上是独享信道的带宽,造成大量带宽资源的浪费,所以必须使用另一种交换方式来代替之.25第二节数据交换技术2、报文交换数据报文经过多个结点传送到目的地。

6AFD74BC2135E26报文交换定义:

a.

是一种存储转发技术,它没有在收发两端建立物理信道,而是把要发送的信息作为一个整体,即打包成一个数据包,即经过封装加上源和目的地址,交给交换设备

b.交换设备先接收并暂存该报文,等到有合适的的线路即把该报文转发给下一个交换设备

c.就这样经过一系列交换设备的存储转发,该报文最终被送到目的设备27报文交换优点

a.线路利用率相对线路交换较高,它是共享信道带宽,就是说其它数据也可以使用这个信道

b.当接收端暂不可用时,可由交换设备暂时保存该报文

c.能够建立优先级,就是说在报文拥塞的设备中可以对报文建立优先级,优先级高的先被转发,减少高优先级的报文的延迟.28报文交换d.在报文交换网络中如果通信量很大时,交换机仍然接收报文,不过延迟增加了e.交换设备会复制报文的副本,把每个副本分别转发到多个所需的目的地

f.报文交换网可以进行速率与码型的转换,利用交换设备的暂时存储功能可以起到缓冲作用(高速---交换机---低速);交换设备也可以很容易转换各种编码格式,如从ASCLL---EBCDIC格式29报文交换缺点:

a.如果报文很大,造成延迟的增加,并且延迟随着报文的增大而增长,因此不适合实时性或交互式网络

b.当错误发生时,需重传整个报文,造成时间和资源的浪费.30第二节数据交换技术3、分组交换将报文分割为若干个段，各个段沿不同路线传送到目的地BAD74F56E321C31报文分组交换的原理（一）在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。1111010假定这个报文较长不便于传输32数据数据数据报文分组交换的原理（二）每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组

1分组

2分组

3请注意：现在左边是“前面”33分组交换的原理（三）分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数据首部分组

1数据首部分组

2数据首部分组

334分组交换的原理（四）接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数据首部分组

1数据首部分组

2数据首部分组

3收到的数据35数据数据数据分组交换的原理（五）最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。报文111101036分组交换定义:

a.又称分组报文交换或包交换,也是一种存储转发技术

b.报文交换中报文长度不确定,交换设备的内存按报文的大小计算显然不够经济,如果利用外存,内外存交换数据通信会增加报文的处理时间,分组交换正是为解决这些问题而产生的

c.分组交换是将完整的报文分解成一个个大小相同的段,然后在每段上增加一些源和目的地址,序列号等控制信息和差错控制校验信息,把段按规定格式封装成报文分组,然后一个个分别传送出去.37分组交换—虚电路分类:

1.虚电路(Virtualcircuit)定义:物理信道被划分为多个子信道或逻辑信道,可以利用不同的虚电路,支持不同的用户数据的传输(类似于频分多路复用)

工作过程:a:首先建立虚电路

b:传输数据

c:虚电路的拆除38虚电路虚电路的特点:

a.在数据分组传送之前将建立分组路由表

b.数据将独占逻辑信道,不是独占物理线路c.适合两站点间大量的数据传输

d.如果虚电路的某个结点损坏,虚电路失效

f.有序的到达目的主机39分组交换----数据报数据报:和报文分组交换类似

特点:

a.无须建立链路—释放链路的过程

b.每个数据报都得带有自己的地址信息c.无序的到达目的地

d.当网络某个结点出现故障,不影响数据包的正常传输

e.适合站点间少量数据传输和频繁通信40分组交换和报文交换区别

1.分组交换把报文若干个分组,然后转发出去,灵活性增加了,可以更加灵活充分的利用线路带宽;报文交换较大而显得不够灵活

2.增加了延迟;分组交换可以大大降低了延迟.3.如果报文交换出现差错则须重传整个报文;分组交换某个分组出现错误,只须重传一个分组,节约时间,节省资源41分组交换网的示意图H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1向H5

发送分组H2向H6

发送分组注意分组路径的变化！结点交换机主机42注意分组的存储转发过程H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

发送分组结点交换机主机在结点交换机

A

暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机

C

暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机

E

暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机

H543三种交换的比较P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文ABCDA