计算机网络基础微课版 课件 模块3　构筑网络高速公路-数据通信基础

构筑网络高速公路-数据通信基础主讲人：XXX计算机网络基础思维导图课前回顾课前回顾1．计算机网络是计算机技术与通信技术紧密结合的产物。物理层定义了网络设备与传输介质之间的沟通方法，它所关注的内容与传输介质相关，但与看得见摸得着的传输介质和网络设备不是一回事。（1）物理层的协议数据单元是__________，不能直接在介质上传输，需将其__________或__________，变成适合介质传输的__________。课前回顾（2）物理层协议使用__________、__________、__________和__________等4个特性来描述，其中前两个特性从接口的大小、尺寸、引脚数量、功能等层面反映了网络基础设施的标准，后两个特性从发送信号的表示和先后顺序等层面反映了传输信号的物理标准。（3）物理层还考虑了通信设备之间的连接方式，如在广域网中采用__________连接方式，在局域网中采用__________连接方式。课前回顾2．请仔细观察下图，总结信息、数据和信号之间的关系。课前回顾（1）人与人之间交换的是信息，人们通过网络获取信息。（2）信号是传输介质上的电磁波。信号也可以分为模拟信号和数字信号，请指出图下中哪一个描述的是模拟信号？不同信号之间可以相互转化，如大家熟知的调制解调器就是实现数字信号和模拟信号相互转换的物理层设备。0V(t)t0V(t)t课前回顾（3）信息是通过解释数据而产生的，数据是通过信号进行传输的。数据可以分为模拟数据和数字数据，如人们说话的声音是__________，计算机处理的是__________。123分析了数据通信的基本概念、数据编码技术、数据传输技术和多路复用技术等内容对物理层的主要功能、常用标准和常见设备等进行阐述，弄清数据传输的原理和实现方法6个主题数据通信方式、常见传输介质、数据编码技术、信道复用技术、物理层接口标准、宽带接入技术9

学习提示学习目标知识目标本节目标1.了解并行通信与串行通信的特点。2.了解单工、半双工和全双工通信方式的特点。3.掌握异步传输和同步传输的概念。1.通过学习单工、半双工、全双工三种通信方式的特点，明确各自都有其存在的意义与应用价值，引导学生思考人生的价值，无论平凡伟大，都可以活出自己的精彩。2.由计算机内部采用并行传输，在通信线路上使用串行传输的选择依据，引导学生要以辩证的方式看待问题，条件不同则处理结果不同，具体问题具体分析。素质目标能力目标1.能够使用常见的网络仿真工具。课程导入重点本节目标能够使用网络仿真工具验证半双工和全双工通信方式。串行通信较并行通信的优势。难点主题一：数据通信方式学习目标了解并行通信与串行通信的特点；了解单工、半双工和全双工通信方式的特点；掌握异步传输和同步传输的概念。13

并行通信与串行通信并行通信14

发送设备87654321接收设备数据位数据线并行通信是指数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输，即有多个数据位同时在两个设备之间传输优点：速度快，处理简单缺点：费用高，仅适合于近距离和高速率的通信并行通信与串行通信串行通信发送设备接收设备87654321并行到串行转换串行到并行转换脉冲信号概念：数据编码后形成的脉冲信号串行地在一条信道上传输优点：收、发双方只需要一条传输信道，易于实现，成本低；适合长距离，如广域网通信场合缺点：速率低传输介质15

通信双方的交互方向单工(Simplex)通信16

接收端发送端×单向信道单向传输不能反向传输数据信号仅沿一个方向传输，发送方只能发送不能接收，接收方只能接收不能发送单工(Simplex)指的是通信信道是单向信道，任何时候都不能改变信号的传送方向广播电视通信双方的交互方向半双工(HalfSimplex)通信发送端/接收端发送端/接收端接收器信号传输接收器发送器发送器半双工信道可以反向传输，但同一时刻只能单向半双工通信中信号可以沿着两个方向传送，但同一时刻只限于一个方向传输，即两个方向的传输只能交替进行对讲机17

通信双方的交互方向全双工(FullSimplex)通信发送端/接收端发送端/接收端接收器信号传输接收器发送器发送器全双工信道可以同时双向传输指同时可以作双向的通信，通信的一方在发送信息的同时也能接收信息计算机间通信18

异步传输与同步传输同步的概念19

就是接收端要按照发送端发送的每个码元的重复频率及起止时间来接收数据。分为同步传输和异步传输，主要解决串行数据传输中通信双方的码组或字符的同步问题如果收发双方的时钟不同步，即使只有较小的误差，随着时间的增加，误差不断的积累，也会使收发之间失步异步传输与同步传输异步传输（AsynchronousTransmission）20

优点：字符同步实现简单，收发双发的时钟信号不需严格同步所谓异步传输（AsynchronousTransmission）又称起止式传输，即指发送者和接收者之间不需要合作异步传输与同步传输异步传输（AsynchronousTransmission）21

主机B110101011010110110101100110110停止位数据位起始位主机A优点：字符同步实现简单，收发双发的时钟信号不需严格同步缺点：对每一个字符都需要加入“起”、“止”码元，使传输效率变低，图中数据位占8位，控制位2位，其传输效率为8/(8+2)=80%异步传输与同步传输同步传输（SynchronousTransmission）22

同步传输(Synchronous)就是使接收端接收的每一个数据块或一组字符都要和发送端准确地保持同步。在下串数据发送前，为保证数据同步，一般采用一个同步字节“01111110”，并在结束时使用该同步字节。主机B011111101010101101101…1011001101101111110主机A同步字节同步字节数据帧传输效率高，适合较高速率的数据通信系统假定传输的数据位为800位，同步字符占16位，其数据传输效率为800/(800+16)=98.04%，传输效率较高异步传输与同步传输同步传输与异步传输的区别23

异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向比特的传输。异步传输的单位是字符而同步传输的单位是帧。异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同步的机会，而同步传输则是以数据中抽取同步信息。异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。异步传输相对于同步传输效率较低。课堂练习24

1.在同一个信道上的同一时刻，能够进行双向数据传送的通信方式是（

）。A.单工 B.半双工 C.全双工D.上述三种均不是2.同步传输时字符间不需要间隔。（

）构筑网络高速公路-数据通信基础主讲人：XXX计算机网络基础123分析了数据通信的基本概念、数据编码技术、数据传输技术和多路复用技术等内容对物理层的主要功能、常用标准和常见设备等进行阐述，弄清数据传输的原理和实现方法6个主题数据通信方式、常见传输介质、数据编码技术、信道复用技术、物理层接口标准、宽带接入技术26

学习提示学习目标知识目标本节目标1.了解传输介质的特性。2.了解双绞线的分类、特性和网线的连接组件。3.掌握网线的制作标准和应用标准。4.了解光纤通信系统、光纤分类及其特性。传输介质的覆盖范围特性对数据的传输质量有决定性影响，引导学生从客观需求出发，兼顾各方，合理取舍，中庸行事，满足需求是第一要素和最后底线素质目标技能目标能够制作标准网线。能够使用网线正确连接网络设备。课前评估在进行网络通信之前，必须在本地网络上建立一个物理连接。物理连接可以通过有线连接，也可以通过无线连接，如图所示。请尽可能地列举图中所包含的有线连接和无线连接的传输介质。主题二：常见传输介质学习目标了解传输介质的特性；了解双绞线的分类、特性和网线的连接组件；掌握网线的制作标准和应用标准；30

了解光纤通信系统、光纤分类及其特性。传输介质的分类31

传输介质计算机网络中用于连接相互通信的各个计算机的物理媒体有线传输介质，也称导向传输媒体，将信号约束在一个物理导体之内；无线传输介质，也称非导向传输媒体，不能将信号约束在某个空间范围内传输介质的特性32

传输特性对数据的传输质量（快、准、远）有决定性影响，通常是影响传输介质性能的重要指标物理特性传输特性抗干扰特性：噪声会引发信号的变形，数据传输出现差错地理范围相对价格：考虑技术上可行，工程上可能不行双绞线33

双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，典型的双绞线有一对的，有四对的把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，因此得名，并降低信号的干扰实际使用时，双绞线是由多对双绞线一起包在一个绝缘电缆套管里的双绞线是目前局域网中最常用的一种布线材料双绞线概述双绞线34

双绞线的分类双绞线按其是否有屏蔽，可分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)。二者的差异在于屏蔽双绞线在一对双绞线外面有金属筒缠绕双绞线35

双绞线的分类按照TIA和EIA规定的频率划分类别传输速率用途1类线缆最大达20kbps可用于语音通信2类线缆最高4Mbps令牌环网3类线缆最高10Mbps主要应用于语音、10M以太网（10BASE-T）和4Mbps令牌环4类线缆最高16Mbps主要用于基于令牌的局域网、10M以太网（10BASE-T）和100Mbps以太网100BASE-T5类线缆最高100Mbps主要用于100M以太网（100BASE-T）和1000M以太网（1000BASE-T）超5类线缆100Mbps主要用于1000M以太网6类线缆最大可达1000Mbps主要用于100M快速以太网和1000M以太网超6类线缆1000Mbps主要应用1000M以太网中7类线缆可达10Gbps将来使用在万兆以太网大对数电缆：适合语音通信双绞线双绞线的特性36

双绞线既可以传输模拟信号，也可以传输数字信号数据传输速率与信号编码方式、距离有很大关系规定双绞线的最大距离为100m双绞线网线连接组件37

网线的连接组件是水晶头——RJ-45RJ45PatchPanel双绞线网线的制作标准38

有EIA/TIA568A和568B两种网线制作标准两种标准的线序需要牢记工程上通常使用568B标准，一个网络工程项目建议使用同一标准线序12345678EIA/TIA568B白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕EIA/TIA568A白绿绿白橙蓝白蓝橙白棕棕双绞线判断网线的优劣：39

网线上的标识（cat3，cat5）网速网线柔韧性。质地好的网线一般采用纯铜制作，可以任意弯曲，弯曲后会慢慢恢复原形。在铜中添加了其他的金属元素，做出来的导线比较硬，不易弯曲，有凹陷感，弯曲后不易恢复原形在使用中容易产生断线。网线可燃性、抗温性。用剪刀切取网线外皮，用打火机对着外皮燃烧，正品网线的外皮会在焰火的烧烤之下逐步被熔化变形，但外皮不会自己燃烧起来。正品网线采用的外皮材料可以抵抗高达50度左右的高温考验，不会出现类似网线被软化或者变形的现象发生。外皮伸展性。双手用力拉正规网线时，外皮都具有伸展性。如果用力将网线外皮拉断，或者外皮在外力作用下，有裂缝现象的话，就说明该网线的质量有问题。双绞线网线的制作40

双绞线三种网线类型及其作用41

直连线、交叉线和全反线直连线、交叉线一般用于终端、网络设备之间的连接，用于数据通信全反线应用于连接一台工作站到交换机，或者连接路由器的控制端口(ConsolePort)直连线和交叉线连接规则：相同或同性设备相连，使用交叉线，否则使用直连线同轴电缆同轴电缆的结构与应用42

同轴电缆也是一种常用的传输介质。它也像双绞线一样由一对导体组成，但它们是按照“同轴”的形式构成线对电缆铜芯绝缘层屏蔽层（铜网）外绝缘层最里面是由圆形的金属芯线组成的内导体，一般采用铜质材料做成，用来传输信号；在内导体外面包裹一层绝缘材料，外面再套一个通常由编织线组成的空心的圆柱形外导体，可以屏蔽噪声，也可以做信号地线；最外面则是起保护作用的塑料封套同轴电缆相对于双绞线价格贵，但数据传输速率高、带宽较宽、传输距离较长和抗干扰能力较强。传统的以太局域网中采用的就是基带同轴电缆同轴电缆同轴电缆的分类43

广泛使用的同轴电缆有两种：一种是阻抗为50Ω的基带同轴电缆；另一种是阻抗为75Ω的宽带同轴电缆基带同轴电缆主要用于传输数字信号，可作为计算机局域网的传输介质，曾经广泛应用于传统以太网的粗缆和细缆就属于基带同轴电缆，但是同轴电缆支持的数据传输速度只有1OMb/s，无法满足目前局域网的传输速度要求，所以在计算机局域网布线中，已不再使用同轴电缆宽带同轴电缆用于传输模拟信号，用于视频传输，它是有线电视系统CATV中的标准传输电缆光纤光纤之父的故事44

“光纤之父”是华裔物理学家、香港中文大学前校长高锟教授的美称。早在1966年，高锟就在一篇论文中首次提出用玻璃纤维作为光波导用于通讯的理论。这个理论引起了世界通信技术的一次革命。随着第一个光纤系统于1981年成功问世，高锟“光纤之父”美誉传遍世界。2009年，高锟因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”的突破性成就，获得诺贝尔物理学奖。光纤45

光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，用于传输光信号光纤不容易受电磁或无线电频率干扰，所以传输速率较高、带宽较宽、传输距离也较远同时，光纤也比较轻便，容量较大，本身化学性稳定不易腐蚀，能适应恶劣环境入射角折射角包层纤芯光的传播过程全反射原理：当光纤从高折射率的纤芯射向低折射率的包层时，其折射角大于入射角，因此，当入射角足够大时，就会出现全反射光纤主要利用光的全发射原理实现通信的，传输中没有什么损耗光纤46

由于计算机只能接收电信号，光纤连接计算机时需要光电收发器进行光电转换光纤通信是指利用光纤传播光脉冲的通信过程。有光脉冲相当于数字信号1，没有光脉冲相当于数字信号0。光纤只能单向传输，双向传输，需要使用两根光纤LED：定向性差，寿命短，价格低ILD：定向性好，寿命长，价格高光电转换光纤光纤分类47

光纤工作的三个中心波长为0.85mm、1.3mm和1.55mm，带宽很大根据传输点模数的不同，可以分为单模光纤和多模光纤所谓“模”是指以一定角度进入光纤的一束光单模光纤和多模光纤特性比较比较项目单模光纤多模光纤速度快慢距离长短成本高低光源ILDLED光纤光纤特性48

光纤规格表示：纤芯直径/反射包层直径，常见的有：62.5/125mm、50/125mm、8.3/125mm（单模）光纤主要用于长距离数据传输、网络的主干和恶劣环境中光纤光纤的连接组件49

光纤配线架与网络设备之间使用光纤跳线连接常用的光纤插头：SC型与ST型有线传输介质的比较50

无线介质和传输介质的选择无线介质51

传输介质除了同轴电缆、双绞线和光纤外，还有一种手段是根本不使用导线，这就是利用无线介质进行通信。无线网络采用与有线网络同样的工作方法，它们按PC、服务器、工作站、网络操作系统、无线适配器和访问点，通过无线传输介质建立网络。无线通信传输主要有两种手段：

1）无线电波，即短波、超短波或微波。

2）光波，即激光和红外线。课堂练习52

3下列（）使用直通电缆 A通过控制台端口连接路由器时 B连接两台交换机时 C连接主机与交换机时 D一般使用激光作为光源构筑网络高速公路-数据通信基础主讲人：XXX计算机网络基础123分析了数据通信的基本概念、数据编码技术、数据传输技术和多路复用技术等内容对物理层的主要功能、常用标准和常见设备等进行阐述，弄清数据传输的原理和实现方法6个主题数据通信方式、常见传输介质、数据编码技术、信道复用技术、物理层接口标准、宽带接入技术54

学习提示学习目标知识目标本节目标1.了解基带编码和频带编码的概念。掌握不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯、

特编码的特点。3.掌握幅移键控、频移键控、相移键控的特点。通过学习数据传输过程中采用不同的调制方式，理解方法论的内涵，引导学生从不同的角度对待和解决问题素质目标技能目标能够分析实际通信系统的速率指标课前评估波形变换的操作。如图所示，调制是将数字信号转换成能在电话网络上传输的模拟信号的过程，解调执行相反的过程；编码是将数字信号变换成另一种类型的数字信号，解码执行相反过程。请思考计算机网络应用中，宽带接入ADSL技术中使用了波形变换的__________操作，当前局域网中使用了波形变换的__________操作。为了便于讨论，将调制或编码前的数字信号称为基带信号，经过调制后的信号称为频带信号，经过编码操作后的信号仍然称为基带信号。基于这些认识后，可以将调制和编码分别理解为频带调制和基带编码。主题三：数据编码技术学习目标了解基带编码和频带编码的概念；掌握不归零编码、曼切斯特编码、差分曼切斯特编码的特点；掌握幅移键控、频移键控、相移键控的特点。58

物理层的功能59

物理层的PDU为BitsBits为一系列二进制数据，不能直接在介质上传输，需将其调制或编码，变成适合介质传输的信号。数字信号的度量单位码元，与其信号波形中电平的个数相关比特的同步收发双方比特一致的情况，称为比特同步线路的连接点到点和点到多点传输方式单向、双向等信号60

信号是传输介质上的电磁波，是具体的物理状态信号可分为模拟信号（时间的连续函数）和数字信号（时间的离散函数）两类信号有明显的差别，两者之间不存在不可逾越的鸿沟，在一定条件下可以相互转化主机A调制解调器A调制解调器BPSTN主机B完成数字信号与模拟信号的转换完成模拟信号与数字信号的转换数据61

主机A主机B数据信息类型视频音频文本图像……01010101101100101……01010111101000101……01100110101000101……11010101101100100数据（Data）是用于表示客观事物的未经加工的原始素材，是信号所表示的内容可以在物理介质上存储和传输相同的信号表示的数据可能不一样数据分为模拟数据和数字数据信息62

信息是数据的内容和解释，凡经过加工处理或换算得到的数据，即可称为信息

表示信息的形式可以是计算机网络234.78数值、文字、

图形、声音、图像以及动画等，这些表示媒体归根到底都是数据的一种形式。

信息、数据、信号之间的关系63

信号是传输的载体数据是通过信号进行传输的数据中包含信息信息是通过解释数据而产生的M字符集网页经M字符集编码后M字符集网页网站浏览器数据信息信号数据经M字符集解码后信息电信号光信号调制与解调64

实现数字信号和模拟信号相互转换的过程调制：把数字信号变换成模拟信号的过程解调：把模拟信号变换成数字信号的过程演示计算机与计算机之间通过电话网络传输数据数字信号模拟信号PSTNModem（猫）基带信号与基带传输65

把计算机发送的数字信号“0”或“1”用两种不同的电压表示后，直接送到通信线路上传输的信号，称为基带信号。在信道上直接传送数据的基带信号称为基带传输译码器（网卡）发送端接收端编码器（网卡）计算机终端系统计算机终端系统010101010010101010基带信号在总线拓扑结构的局域网中通常使用基带传输技术频带传输66

基带信号经过调制后形成的频分复用模拟信号频带传输是指将数字信号调制为模拟信号后再发送和传输，到达接收端时再把模拟信号解调成原来的数字信号发送端接收端编码器（网卡）计算机终端系统0101010基带信号频带信号基带信号调制解调器A调制解调器B解决了利用电话系统传输数字信号的问题，还可以实现多路复用，提高传输信道利用率信道67

信道：由通信线路及通信设备组成，是信号在通信系统中传输的通道主机AInternet主机B物理信道（高速公路）逻辑信道（各种车道）在一条物理信道上，可以建立多条逻辑信道，而每一条逻辑信道，只允许一路信号通过信道分类：可分为模拟信道和数字信道信道容量：信道所能传输的最大信息量（极限能力）。信道的实际传输速率要远远低于信道容量编码68

原始比特流不能直接在信道上传输的原因（编码的原因）原始信号包含有直流、低频和高频成分，若直接传输，会占用很大的带宽直流成分也会被过滤掉，造成信号失真传输介质固有的衰减和外界干扰的影响解决采用什么样的电平来表示“0”或“1”的问题基带编码69

优点：数据传输速率高缺点：传输距离短，抗噪声能力弱，信道无法多路复用分类：不归零码（NRZ）70

是指编码在发送“0”或“1”时，在一码元的时间内不会返回初始状态(零)方法：用幅度变化来表示数据，用高电平表示“1”，用低电平表示“0”，电压范围取决于所采用的特定物理层标准优点：实现简单缺点：抗噪声能力弱（含有直流分量），需要额外同步时钟，收发双方不能完全同步。0101101010判决门限1.00.50取样时间t不归零码曼彻斯特编码71

用跳变方式来表示数据。方法：将每比特的信号周期T分为前T/2和后T/2，用前T/2传比特的反(原)码，用后T/2传送该比特的原(反)码。在信号波形的中间位置进行跳变。优点：具备自同步能力；抗干扰能力强缺点：数据传输速率只有调制速率的1/2，时钟频率的提高很困难，增加了频带宽度规律：在码元中间位置向下跳变表示“0”，向上跳变表示“1”。上跳变和下跳变没有交替中间跳变，低跳至高表示1差分曼彻斯特编码72

方法：在信号波形的开始位置进行跳变，一个比特开始处存在跳变则表示“0”，无跳变则表示“1”。优点：具备自同步能力；抗干扰能力更强，跳变更容易检测缺点：需要较复杂的编码技术规律：在码元开始位置有跳变表示“0”，无跳变表示“1”。在码元中间位置上调变和下调变交替中间跳变只作同步用起始位置无跳变表示1课堂练习73

画出数据10001101的不归零码（NRZ）、曼彻斯特编码（Manchester）、差分曼彻斯特编码（DifferenceManchester）。频带调制74

传统电话线路是为传输语音信号而设计的，不适合于直接传输基带信号要在模拟信道上传输数字数据，要将模拟信号作为载波运载要传送的数字数据传输距离远，信道利用率高发送端调制解调器A调制解调器BPSTN公共交换电话网络接收端调制：将数字信号转换成模拟信号解调：将模拟信号转换成数字信号ASK幅移键控75

S（t）=Αm·sin(ωt

+φ)表示数字10·sin(ωt

+φ)表示数字000011数字信号幅移键控用幅度0表示数字信号0用幅度Αm表示数字信号1幅移键控使用载波频率的两个不同振幅来表示两个二进制值。幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。用载波幅度Αm表示数字1，用载波幅度0表示数字0，频率和相位都是常量。其数字表达式为：FSK频移键控76

S（t）=Αm·sin(ωt

+φ)表示数字10·sin(ωt

+φ)表示数字0频移键控法是使用载波频率附近的两个不同频率来表示两个二进制值，即通过改变载波信号的角频率来表示数字信号1、0的方法。对于频移键控来说，幅度和相位是常量，频率是变量。用角频率ω1表示数字1，用角频率ω2表示数字0。其数字表达式为：00011数字信号频移键控用频率ω2表示数字信号0用频率ω1表示数字信号1PSK相移键控77

00011数字信号绝对调相φ1=0相位φ2=πφ1=0φ1=0φ2=π相对调相遇1时相位偏移π遇0时不变课堂练习78

画出数据10001101的幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。科学精神79

高锟，华裔物理学家，华文媒体誉之为“光纤之父”、普世誉之为“光纤通讯之父”，曾任香港中文大学校长。2009年，高锟与威拉德·博伊尔、乔治·埃尔伍德·史密斯共享诺贝尔物理学奖。为我国光导纤维人才培养、科学研究和实际应用做出了重要的贡献。科学精神80

科学精神是伴随着近代自然科学的诞生，在继承人类早期历史发展的思想遗产基础上，逐渐发展起来的科学理念和科学传统的积淀，是科学文化深层结构中蕴涵的价值和规范的综合，体现着科学的哲学和文化意蕴。当我们遇到问题时要以实事求是的态度、科学的精神分析问题、解决问题弘扬科学精神，坚定信念，至诚报国构筑网络高速公路-数据通信基础主讲人：XXX计算机网络基础123分析了数据通信的基本概念、数据编码技术、数据传输技术和多路复用技术等内容对物理层的主要功能、常用标准和常见设备等进行阐述，弄清数据传输的原理和实现方法6个主题数据通信方式、常见传输介质、数据编码技术、信道复用技术、物理层接口标准、宽带接入技术82

学习提示学习目标知识目标本节目标1. 了解信道复用技术的作用。2. 理解频分多路复用技术的特点及应用场合。3. 掌握时分多路复用技术的特点及应用场合。4. 了解波分多路复用技术的特点及应用场合。通过光的波分复用技术的学习，结合现代社会分工越来越精细的现状，让学生明白很多事情都不可能一个人单独完成的道理，引导学生发扬“团结就是力量”精神。素质目标技能目标能够安装和使用网络模拟器课前评估

信道是信号在通信系统中传输的通道，由通信线路及通信设备组成。通信工程中用于架设通信线路的费用相当高，人们必须充分利用信道的容量；无论在广域网还是局域网中，实际传输速率要远远低于信道容量。因此，需要提高信道的__________。如何做到这一点呢？我们将通信信道和高速公路类比，如图所示，在一条物理信道上建立多条逻辑信道，而每一条逻辑信道上只允许一路信号通过。主题四：信道复用技术学习目标了解信道复用技术的作用；理解频分多路复用技术的特点及应用场合；掌握时分多路复用技术的特点及应用场合；86

了解波分多路复用技术的特点及应用场合。信道带宽87

由信道的物理特性决定，在一定程度上体现了信息在信道上的传送能力在模拟信道中，信道带宽（Bandwidth，简称带宽）又叫频宽，是指信道所能传送的信号的频率宽度，也就是可传送信号的最高频率与最低频率之差在数字信道中，信道带宽为信道能够达到的最大数据速率常用的带宽单位有b/s，Kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s 1Kb/s=103b/s 1Mb/s=106b/s 1Gb/s=109b/s 1Tb/s=1012b/sb/sB/s10M1.25M1Byte=8bit数据传输速率88

数据传输率是指单位时间内传输的信息量，可用“比特率”和“波特率”来表示比特率:指每秒所传输的二进制位数，单位为位/秒（bitspersecond），记为bps或b/s

波特率:线路上每秒传送的波形个数。波特率又称为波形速率或码元速率，单位为波特，记作Baud波特率与比特率的对应关系:多路复用技术89

产生原因：通信工程中用于通信线路架设的费用相当高，人们需要充分利用信道的容量；无论在广域网还是局域网中，传输介质的容量往往都超过单一信道容量概念：把多个低速信道组合成一个高速信道的技术分类：FDM、TDM、WDM等频分多路复用90

概念：频分多路复用（FDM）就是将具有一定带宽的信道分割为若干个有较小频带的子信道（类似于高速公路被划分为多个车道一样），每个子信道传输一路信号。使用条件：信道的带宽远远大于每个子信道的带宽特点：各子信道相互独立，各子信道上是并行传输的在FDM中，各路信号以不同的载波频率进行调制，各路信号所占用的频带不相互重叠，相邻信号之问有保护频道，以防止多路信号之间的互相干扰。多路复用器（MUX）多路复用器（MUX）子信道1子信道2子信道3子信道4子信道5保护频带信道带宽源1源5f1f2f3f4f5……目标1目标5……时分多路复用91

概念：是将一条物理信道的传输时间分成若干个时间片轮流地给多个信号源使用，每个时间片被复用的一路信号占用使用条件：信道能达到的数据传输速率超过各路信号源所要求的数据传输速率A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7B8C1C2C3C4C5C6C7C8A路信号B路信号C路信号时间片A1B1C1A2B2C2A3B3C3信道带宽时分复用帧……需要注意的是，许多应用是先使用FDM，然后再使用TDM，可以更好地提高信道的利用率时分多路复用92

分类：同步时分多路复用STDM和异步时分多路复用ATDM

应用：适合传输数字信号，如现在数字通信系统中一条E1线路，可以传输30个话路aabcdbcabbccad用户ABCDtttt①②③④#4#3#2#14个时分复用帧同步时分复用：可能造成线路资源的浪费abbccadaabcdbc用户ABCDtttt①②③④#3#2#13个STDM帧统计时分复用：能显著提高信道的利用率波分多路复用93

波分多路复用（WDM）是指在一根光纤上能同时传送多个不同波长的光载波复用技术。主要用于全光纤网组成的通信系统中。光纤1中的光束波长λ1光纤2中的光束波长λ2光栅光栅合成光束共享光纤光纤1波谱波长λ1光纤2波谱波长λ2光纤1波谱波长λ1光纤2波谱波长λ2课堂练习94

1.T1的速率为（）。 A.56Kbps B.96Kbps C.1.544Mbps D.2.048Mbps2.E1速率为（）。 A.56Kbps B.96Kbps C.1.544Mbps D.2.048Mbps3.每秒传输的二进制信息的位数称为数据传输速率。（）4.FDM分割的是传输介质的（），TDM分割的是信道的（）。谢谢！构筑网络高速公路-数据通信基础主讲人：XXX计算机网络基础123分析了数据通信的基本概念、数据编码技术、数据传输技术和多路复用技术等内容对物理层的主要功能、常用标准和常见设备等进行阐述，弄清数据传输的原理和实现方法6个主题数据通信方式、常见传输介质、数据编码技术、信道复用技术、物理层接口标准、宽带接入技术97

学习提示学习目标知识目标本节目标1. 了解RS-232C接口标准。2. 掌握RS-232C接口的4个特性。3. 了解RS-232C接口的应用场合从当前主要物理层接口标准制定组织（以前主要为欧美制定）入手，结合当前中国科技领域的进步，培养爱国情怀，激发学生学习热情。素质目标技能目标能够描述通过RS-232C接口接入Internet的过程课前评估图为广域网数据通信模型。请根据已学知识，指出图中（1）～（5）的名称，并进一步思考计算机A至（2）之间的信道类型是__________，传输的是__________信号。（2）和（3）之间的信道类型是__________，传输的是__________信号。主题五：物理层接口标准学习目标了解RS-232接口标准；掌握RS-232接口的4个特性；了解RS-232接口的应用场合。101

为什么要物理层标准102

物理层功能

提供在物理层传输介质上传送和接收原始比特流的能力分层的要求

根据参考模型的要求，向上对数据链路层屏蔽掉物理传输介质、物理连接组件的差异兼容性要求

只要遵循相同的物理层标准组件（含传输介质）才能提供不同厂家产品之间的互操作性和兼容性，以完成原始比特流的透明传输物理层协议的主要任务103

机械特性

接口部件的尺寸、规格、插针数和插针分布等电气特性

接口部件的信号电平、阻抗、传输速率、编码方式等功能特性接口部件的信号线的划分、意义及用途（数据线、控制线、定时线）规程特性接口部件的各信号线的工作规则和先后顺序RS-232接口标准简介104

EIARS-232接口标准EIA：美国电子工业协会RS：推荐标准232：标识号码C：是标准RS-232以后的第三个修订版本RS-232C：是一个关于DTE和DCE的物理层标准RS-232CDTEDTERS-232接口标准简介105

机械特性决定了网络设备与通信线路在形状上的可连接性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列方式、接口机械固定方式等RS-232C的机械特性106

采用”负逻辑”表示：逻辑“1”的电平为-15～-5V，逻辑“0”的电平为+5～+15V抗干扰能力弱：信号电平可能在+5V～-5V之间，无法判断是“1”还是“0”传输距离短：最大支持15米的通信距离通信速率不高，为离散的几档，记住最低150b/s，后者是前者的2倍RS-232接口标准简介RS-232C的电气特性107

规定了什么电路应当连接到引脚中的哪一根以及该引脚的作用RS-232C中有信号线、数据线、控制线、定时信号线不要求记忆，使用的时候查询即可DTE计算机或终端DCE数据线路端接设备（1）保护地（2）发送数据（3）接收数据（4）请求发送（5）允许发送（6）DCE就绪（7）信号地（8）载波检测（20）DTE就绪（22）振铃提示RS-232接口标准简介RS-232C的功能特性108

如当DTE进行通信时，将引脚20“DTE就绪”为“ON”，同时通过引脚2“发送数据”向DCE传送电话信号DCE检测到载波信号时，将引脚8“载波检测”和引脚6“DCE就绪”都置为“ON”，以便使DTE端知道通信线路已经建立当DTE端发送数据时，将其引脚4“请求发送”置为“ON”。DCE端响应将其引脚5“允许发送”置为“ON”，然后DTE通过引脚2“发送数据”规定了在DTE和DCE之间所发生事件的合法序列DTE计算机或终端DCE数据线路端接设备（1）保护地（2）发送数据（3）接收数据（4）请求发送（5）允许发送（6）DCE就绪（7）信号地（8）载波检测（20）DTE就绪（22）振铃提示RS-232接口标准简介RS-232C的规程特性课堂练习109

RS-232是一种串行通信接口标准。（）物理层的任务是确定与媒体的接口特性，包括：（）、（）、（）和（）。谢谢！构筑网络高速公路-数据通信基础主讲人：XXX计算机网络基础123分析了数据通信的基本概念、数据编码技术、数据传输技术和多路复用技术等内容对物理层的主要功能、常用标准和常见设备等进行阐述，弄清数据传输的原理和实现方法6个主题数据通信方式、常见传输介质、数据编码技术、信道复用技术、物理层接口标准、宽带接入技术112

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