第2章数据通信基础

第2章数据通信基础数据通信基本原理2.1数据通信介质2.2数据传输及交换技术2.3数据通信的其他关键技术2.4探究一：1、什么是数据、信息和信号。举例说明三者之间的关系？2、什么是数据通信？数据通信有什么特点？3、一个数据通信系统包含哪些组成部分？请画出一个通信系统模型。21数据通信基本原理一、数据通信基本概念信号和信道信号是数据的表现形式。包括模拟信号和数字信号模拟信号是连续变化的信号。数字信号是离散不连续的信号。信道是信号的传输通路。可分为模拟信道和数字信道模拟信道：传输模拟信号的信道，单位：带宽（Bandwidth）用H（赫兹）表示数字信道：传输数字信号的信道，单位：容量（最大传输速率）用bps表示二、数据通信的特点1、数据通信系统模型数据通信系统模型输入信息传输系统输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器源系统传输系统输出信息调制解调器PC公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号输入汉字显示汉字数据通信系统目的系统PC三、数据通信的定义定义：如果一个通信系统传输的信息是数据，则这种通信为数据通信。数据通信依照一定的协议，利用数据传输技术在两个终端之间传递数据信息。实现这种通信的系统是数据通信系统。以计算机为主体构成的网络通信系统技术数据通信系统五、数据通信的一般过程计算机网络中两台计算机的通信过程四、数据通信的特点1、总是由传输系统将信源和信宿连接起来2、数据通信传递的信息均为二进制数据形式。3、数据通信总是与远程信息处理相联系。六、数据通信系统一个数据通信系统可分为3个组成部分。1 源系统源点，发送器2 目的系统接收器，终点3 传输系统传输信道，噪声源探究二：1、什么是DTE和DCE？它们是做什么用的？2、名词解释：数据传输速率、误码率、信道容量、信道带宽3、计算机网络采用的传输介质有哪些？DTE和DCEDTE（DateTerminalEquiinatingEquiODEM，连接DTE设备的通信设备。一般广域网常用DCE设备有：CSU/DSU，广域网交换机，MODEMDTE,DCE的之间的区别：DCE一方提供时钟，DTE不提供时钟，但它依靠DCE提供的时钟工作，比如ODEM之间。数据传输通常是经过DTE-DCE,再经过DCE-DTE的路径。其实对于标准的串行端口，通常从外观就能判断是DTE还是DCE，DTE是针头（俗称公头），DCE是孔头（俗称母头），这样两种接口才能接在一起。214 主要技术指标：信号速率,调制速率。5信道延迟对数据通信系统中的信号传输，主要从数据传输的数量和质量两个方面来进行综合评价。1、信道的传输能力，用信道容量C来衡量。2、信道上传输信息的速度，用数据传输速度s来表示3、通信质量是指信息传输的可靠性，一般用误码率Pe来衡量。信道带宽信道包括模拟信道和数字信道。1、模拟信道，带宽按照公式W=f2-f1计算2、数字信道的带宽为信道能够达到的最大数据速率，两者可通过香农定理互相转换。221 有线传输介质1双绞线22数据通信介质2同轴电缆3光纤222 无线传输介质 无线电通信、微波通信、红外通信以及激光通信的信息载体都属于无线传输介质。探究三：1、什么是基带传输、频带传输和宽带传输？2、什么是单工、半双工、全双工通信？3、什么是信道复用技术？有那些信道复用技术？4、试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。信号的传输方式基带传输由计算机或终端产生的数字信号，频谱都是从零开始的，这种未经调制的信号所占用的频率范围叫基本频带（这个频带从直流起可高到数百千赫，甚至若干兆赫），简称基带（baseband）。这种数字信号就称基带信号。另外就是传输介质，局域网中一般都采用基带同轴电缆作传输介质。频带传输：在计算机的远程通信中，是不能直接传输原始的电脉冲信号的（也就是基带信号了）。因此就需要利用频带传输，就是用基带脉冲对载波波形的某些参量进行控制，使这些参量随基带脉冲变化，这就是调制。经过调制的信号称为已调信号。已调信号通过线路传输到接收端，然后经过解调恢复为原始基带脉冲。频带传输不仅克服了目前许多长途线路不能直接传输基带信号的缺点，而且能实现多路复用的目的，从而提高了通信线路的利用率。不过频带传输在发送端和接收端都要设置调制解调器。宽带传输所谓宽带，就是指比音频（4H）带宽还要宽的频带，，简单一点就是包括了大部分电磁波频谱的频带。使用这种宽频带进行传输的系统就称为宽带传输系统，它可以容纳所有的广播，并且还可以进行高速率的数据传输。对于局域网而言，宽带这个术语专门用于使用传输模拟信号的同轴电缆，可见宽带传输系统是模拟信号传输系统，它允许在同一信道上进行数字信息和模拟信息服务。基带和宽带的区别还在于数据传输速率不同。基带数据传输速率为0～10Mb／s，更典型的是1Mb／s～／s，通常用于传输数字信息。宽带是传输模拟信号，数据传输速率范围为0～400Mb／s，而通常使用的传输速率是5Mb／s～10Mb／s，而且一个宽带信道可以被划分为多个逻辑基带信道。这样就能把声音、图像和数据信息的传输综合在一个物理信道中进行，拨号上网一般是用的基带传输。总之，宽带传输一定是采用频带传输技术的，但频带传输不一定就是宽带传输。231 数据传输技术1并行传输与串行传输23数据传输及交换技术2 异步传输与同步传输（1）、异步传输发送字符时发送端在每个字符的首尾分别加上一个起始位和2个停止位，以表示字符的开始和结束，一次只能收发一个字符。有数据需要发送的终端设备可以在任何时刻向信道发送信号，而不管接收方是否知道它已开始发送操作，且由于各字符的发送时间间隔是任意的，因此各字符之间是异步的，故称之为异步传输。（2）、同步传输在同步方式中，发送端连续发送一串字符（或数据块）一个字符紧接在另一个字符之后，只在每个数据块的前后各附加一个字节的同步字符SYN，接收端仅靠该字符来识别所要接收的数据。同步传输是一个接收与发送速度保持一致的过程，也就是接收端根据发送端所发送的信号频率和起止时间来接收信号,接收端校准自己的接收时间和重复频率,以求同发送端信号相一致的过程。

要点提示：同步传输适合于大的数据块的传输，这种方法开销小、效率高，缺点是控制复杂，如果传送过程中出现错误需要重传整个数据段。（3）异步传输与同步传输比较4数据传输方向三种通信方式的比较232 数据交换技术帧中继、异步传输模式ATM电路交换存储交换报文交换分组交换数据交换方法232 数据交换技术1电路交换特点：有通话的建立过程，通话建立以后源与目的间有一条专用的通路存在。连接建立阶段数据传输阶段连接释放阶段电路交换优点：1、没有冲突2、实时性强3、有序传输4、通信时延小缺点：1、建立连接时间长2、线路独占3、灵活性差要注意：当电路建立以后，除源节点和目的节点，电路上任何节点都采取“直通式”接受数据和发送数据，即不存在存储转发所耗费的时间。2 报文交换特点：无呼叫建立和专用通路，存储—转发式的发送技术。报文交换优点：1、无需建立连接2、动态分配线路3、提高线路可靠性4、提高线路利用率缺点：1、数据进入交换节点后，要经历存储、转发这一过程从而引起转发延迟2、对报文没有大小限制，要求各个网络节点有较大的缓存空间

3 分组交换特点：无呼叫建立和专用通路，存储—转发式的发送技术，将数据分成有大小限制的分组后发送。分组交换优点：1、无建立时延2、线路利用率高3、简化了存储管理4、可靠性高缺点：1、存在时延2、需要额外的信息量。如每个小数据块都要加上源目地址等信息。3、出现失序情况3．帧中继交换技术帧中继是一种减少数据处理时间的技术，即一个节点在接收到一个数据帧的首部后就立即开始转发，帧是此种方式中的传输单位，它是可变长度的分组。采用帧中继技术传送时可以使用更简单的通信协议。4．异步传输模式ATM又称信元交换，建立在电路交换和分组交换技术基础上，可以传送综合数字业务，采用异步时分复用方式，在此方式中传送的信元相当于一个分组，长度固定为53B，其中5B为信元头，可标志不同的信道和优先级，48B为传送的数据，只要有空闲的时间片，可在任何时刻传送信元。两种典型的分组交换技术的比较数据交换技术的比较：1．在数据传输过程中，接收和发送共享同一信道的通信方式是。Ａ）单工Ｂ）半双工Ｃ）全双工Ｄ）自动2．下列关于电路交换说法中正确的是：A）线路利用率低

B）电路交换中的结点对传输的信号不做任何处理C）信道的通信速低D）通信双方不必同时工作。3．（）不是衡量信道传输性能好坏的技术指标。A）带宽B）数据传输率C）信道容量D）通信介质4．（）是信息传输的物理信道。A信道B介质Ｃ编码Ｄ数据和虚电路两种A永久虚电路B数据报C呼叫虚电路D包交换6．3H可作为（）单位。A吞吐量 B信道带宽C信道容量D数据传速率判断题1．频带传输一定要经过调制与解调制的过程才可完成信号传输。2．比特率的单位是波特，它是衡量数据传输速度的单位。3．数据通信中同步传输比异步传输速度快。4．基带传输比频带传输的距离远。242 信道复用 信道复用是指，多个信息源共享一个公共信道。信道复用的目的是提高线路利用率。信道复用适用于信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求的情形。1、频分复用2、波分复用3、时分复用

信道复用技术复用multipleing是通信技术中的基本概念。A1A2B1B2C1C2A1A2B1B2C1C2共享信道a使用单独的信道b使用共享信道复用分用频分复用FDM

FrequencyDivisionMultipleing用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。频率时间频带1频带2频带3

频带n时分复用TDM

TimeDivisionMultipleing时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是TDM帧的长度）。TDM信号也称为等时isochronous信号。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。时分复用频率时间BCDBCDBCDBCDAAAATDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧周期性出现时分复用可能会造成

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