chap02 数据通信基础

第2章数据通信基础1模拟信号和数字信号模拟信号数字信号信号幅度连续变化信号不连续，跳变2物理信道和逻辑信道传送信号的通道称为信道。物理信道：是指用来传送信号或数据的物理通路，由传输介质及其附属设备组成。逻辑信道：是在物理信道基础上通过节点设备内部的连接实现信号传输。3码元与码字

码元（码位）：是二进制数字中的每一位的通称。码字：由若干码元序列表示的数据单元代码。例如，二进制数字1000001为一个码字，在ASCII码中表示字母A。4数据通信方式分为：单工通信、半双工通信、全双工通信数据只可按一个固定的方向传送。单工通信数据可以双向传输，但不能同时进行，采用分时间段传输。半双工通信5数据通信方式

全双工通信可同时双向传输数据6数据传输方式分为基带传输、频带传输和宽带传输1．基带传输基带（Baseband）：原始电信号固有的基本频带。基带信号：是未经载波调制的信号。数字基带信号：由0和1组成的数字信号。基带传输：在信道中直接传输基带。基带传输一般用在近距离的数据通信中，如计算机局域网采用基带传输方式。7数据传输方式2．频带传输是利用模拟信道传输数字信号的技术。实现过程：将数字信号调制成模拟信号，再进行传输，当到达接收端时，再把模拟信号解调为原来的数字信号。典型设备有调制解调器。3．宽带传输宽带是指比声频更宽的频带。宽带传输信道容量大，传输距离长。8数据交换技术数据交换（DataSwitching）是指在多个数据终端设备（DTE）之间为任意两个终端设备建立数据通信的过程。数据交换可以分为电路交换、报文交换和分组交换。9数据交换技术1．电路交换两个通信站点之间建立一条物理的固定传输通路，直到通信完毕后再拆除。特点：线路利用率低，但时延小，适合传输实时性高和批量大的数据。10数据交换方式2．报文交换报文是指计算机一次性要发送的数据块。实现原理：发送端将要发送的报文作为一个整体发往本地交换中心存储起来，当本地交换中心的输出口有空时，就将整个报文转发到下一个交换中心，最后由收信端的交换中心将报文传递到接收用户。优点：线路利用率比电路交换高。缺点：报文大小不一，容易造成缓冲区管理复杂，而且出错后整个报文需要重发。11数据交换方式3．分组交换又称为包交换（PacketSwitchingTechnology），它将报文划分为较短的、固定长度的分组，每个分组的前面加上首部，用以指明该分组发往何处。

12数据交换方式分组交换特点：线路利用率高，时延小，目前广域网大都采用分组交换方式。

分组交换两种实现方式：数据报方式和虚电路方式。数据报方式下，每个分组称为一个数据报，各个分组独立到达目的地。虚电路方式下，通信双方在收发数据前，先建立一条逻辑链路，数据按顺序到达目的地。13差错控制1．奇偶校验规则：在发送的数据块后附加1位校验位，该位的取值由原数据块中“l”的个数之和决定，把数据中的“l”的个数凑成偶数称为偶校验，把数据信息中的“1”的个数凑成奇数称为奇校验。例如，传输的数据“1011000”，偶校验时，校验位l，码字是“10110001”；奇校验时，校验位0，变为“10110000”。缺点：校验能力低，它只能检出“l”有奇数个错误，不能确定是几个奇数错误，优点：其设备简单，容易实现。14差错控制2．循环冗余校验（CyclieRedundancyCheck）简称CRC校验码，是一种相当强的检错、纠错码。原理：原信息码为n位的M(x)，约定的生成多项式为k+1位的G(x)，将M(x)左移k位后再除以G(x)得到的余数称为校验位，该校验位拼接在原信息码后面构成循环冗余校验码，一同发送出去。15差错控制例：原信息码M(x)为101011；约定的生成多项式为G(x)=x4+x+1，即10011，共5位（即k=4），故需要将M(x)左移4位，相除，得到余数为0100，最后产生的CRC校验码为1010110100，发送给接收方。16差错控制接收端对接收的CRC校验码用同样的生成多项式相除，若余数为0，则没有错误；若余数不为0，则说明出错。余数不为0时，通过选择恰当的多项式，将余数和出错位置对应起来，找到出错位取反实现纠错。17有线传输介质包括双绞线（TwistedPair，TP）、同轴电缆和光纤。1.双绞线：双绞线和RJ45水晶头连接在一起双绞线的排线顺序分为T568A标准和T568B标准18有线传输介质双绞线连通状态测试方法双绞线测试时常见的故障现象及原因：·某灯不亮，即该灯对应线路不通。·多灯同时亮，即为对应多线短路。·不按顺序亮，即水晶头的排线顺序不对。19有线传输介质根据排线的不同，双绞线分为直通线和交叉线：·直通线：两头都采用568B排线，用于异种设备的链接，如PC机对交换机。·交叉线：一头是568A排线，另一头是568B排线，用于同种设备的链接，如PC对PC。20常用设备间的连接线类型连接设备连接线类型PC-PC交叉线PC-交换机直通线交换机-交换机交叉线交换机-路由器直通线路由器-路由器交叉线宽带猫-PC直通线21有线传输介质按有无屏蔽层，双绞线分为以下几种类型：（1）UTP（UnshieldedTwistedPair）：非屏蔽双绞线。（2）STP（ShieldedTwistedPair）：屏蔽双绞线，外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，防止信息被窃听。FTP是采用铝箔屏蔽的网络线。（a）非屏蔽双绞线（b）屏蔽双绞线（c）双屏蔽双绞线22有线传输介质（3）SFTP:双屏蔽双绞线，即在FTP/STP的基础上，再加一层镀锡铜编织网，可大大减少外界干扰，减少内部信号的衰减。（a）非屏蔽双绞线（b）屏蔽双绞线（c）双屏蔽双绞线23有线传输介质常用的双绞线有五类线、超五类线、六类线、超六类线、七类线、八类线。（1）五类线五类线传输带宽100Mbps，网线外表皮标注的是“CAT5”标识，CAT即Category，代表类别。24有线传输介质（2）超五类线超五类线传输带宽100-1000Mbps，标识CAT5e。图中，24AWG代表导线厚度（以英寸计），约为0.511mm，4pr表示四对导线。注：AWG(AmericanWireGauge)是美制电线标准的简称。25有线传输介质超五类线与五类网线的主要区别：·五类线采用两对铜芯线缆传输数据；超五类线采用四对铜芯线缆传输数据。·五类线的有效传输距离不超过100m，超五类线的通信距离最长可达300m。26有线传输介质（3）六类线六类线传输带宽1000Mbps，外表皮标注“CAT6”，增加了十字骨架的设计，隔离效果更好，应用在千兆网络当中。（4）超六类线超六类线也称6A网线，标注“CAT6e”，可支持万兆网络。27有线传输介质（5）七类线七类线用于万兆以太网，传输速率可达10Gbps。在七类线缆中，每一对线都有一个屏蔽层，四对线合在一起还有一个公共大屏蔽层。28有线传输介质（6）八类线传输速率40Gb/s，但传输距离短，一般用做跳线，用于短距离设备的连接，如数据中心的服务器、交换机等设备的连接。29有线传输介质2．同轴电缆：由外导体、内导体和绝缘层构成。根据直径大小不同，同轴电缆分为：粗同轴电缆（简称粗缆）细同轴电缆（简称细缆）。按特性阻抗数值的不同，同轴电缆分为：（1）50Ω同轴电缆：在数据通信中传输基带信号。（2）75Ω同轴电缆：模拟传输系统（CATV）。30有线传输介质3．光纤利用“光的全反射”原理实现光的传输。光纤由纤芯、包层和保护层构成，纤芯的折射率高，包层的折射率低，从而实现光的全反射。

31有线传输介质3．光纤按传输模式不同，光纤分为多模光纤和单模光纤。·多模光纤：以同时传输多路不同波长的光信号。·单模光纤：只能传输单一波长的一路光信号。光在单模光纤中沿直线传播，无反射，所以传播距离比多模光纤要长。

通常，黄色的光纤线一般是单模光纤，橘红色或者灰色的光纤线一般是多模光纤。32有线传输介质光缆由一定数量的光纤按照一定方式组成缆芯，外层加以钢丝、填充物和护套等几部分构成，另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。

33数据通信主要指标1．数据传输速率数据传输速率通常指单位时间内通信线路传输的比特数（bit），单位为bit/s，常记作b/s（比特每秒），或Kb/s（千比特每秒）、Mb/s（兆比特每秒）、Gb/s（吉比特每秒），也记作bps（bitpersecond）、Kbps、Mbps、Gbps。34数据通信主要指标常说的网络带宽即指数据传输率，如100Mb/s表示每秒传输100M个bit。另外，常用Byte/s或B/s即每秒传输字节数来表示上网速度，如10MB/s表示每秒上传或下载10兆字节。两者关系是1Byte/s＝8bit/s，例如100M的带宽理论上相当于12.5MB/s，即100Mb/s

÷8＝12.5MB/s。

35数据通信主要指标2．误码率指信息传输的错误率，是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。误码