《计算机网络》 数据传输

计算机网络教案

武汉大学博士生导师杨晓丽

数据传输

数据通信是两个实体间数据

的传输和交换。数据传输是将源

站的数据编码成信号，沿传输介

质传播至目的站。数据传输的品

质取决于被传输信号的品质和传

输介质的特性。

本章学习要点

1.数据通信模型及其关键成份

2.数据调制与编码的概念及常用方法

3.数字数据传输方式

4.多路复用技术及常用的数字信号分级

5.传输介质的特性

6.铜环接入技术（XDSL宽带）

数据通信模型

源系统目的系统

A

/

传输

源发送器系统］接收器目的站

(a)通信模型

工作站谓制J一^询制

解调器公共电话网解调器服务器

(b)通信系统实例

简单的通信模型

模型中关键部分

■源：产生要发送的数据的设备。

■发送器：对信号进行转换或编码以产生

能在特定传输系统中传输的电磁信号。

■传输系统：连接源和目的地的传输线或

复杂的网络。

■接收器：从传输系统接收信号并转换成

目的站设备能处理的信号。

■目的站：：从接收器输入数据的设备。

数据通信关键任务

■传输系统利用率

■接口

■同步

■交换管理

■差错检测和校正

■寻址和路由

■恢复

■报文格式

■安全

■网管

数据率和频带的关系

i--

■频谱：一个信号包含的频率范围

■绝对频宽：一个信号的频谱的宽度

■有效频带：信号的大部分能量集中的频

谱宽度

■信号数据率越高，所需有效频带越宽

数据调制与编码

几个术语

■数据：数据是有意义的实体的量化形式,

而信息涉及的是这些数据的内容和解释。

■信号和信号发送：信号是数据的电磁或

电子编码，信号发送是指沿传输介质传

播信号的动作。

■传输：指传播和处理信号的数据通信。

模拟倍日用连续变化的电磁波未表示数据

模拟数助

声盲

电话—*-模拟信号

波）

数『数据

一进制模授信制

调制解调器

出jKak；••中（载波频率）

数个信号—用电压脉冲序列.未表示数据

模拟数据

模拟信号一编码解码器数字信号

数,/数抱

直接表示或编码

模拟和数字数据的模拟和数字信号

调制与编码

■调制是载波信号的某些特性

根据输入信号而变化的过程

■编码是将模拟数据或数字数

据变换成数字信号，以便通

过数字通信介质传输出去

模拟数据的模拟信号调制

11------——----------

■幅度调制是一种载波的幅度会随着原始

模拟数据的幅度变化而变化的技术

■频率调制是一种高频载波的频率会随着

原始模拟信号的幅度变化而变化的技术

原始模拟信号

时间〈S)

幅度调制

原始模拟信号

WWWWWWWW载波信号

WW1WWW1调频信号

时间（S）

频率调制

数字数据的模拟信号调制

■幅移键控(ASK)是用载波频率的两个

高俅不同的振幅来表示两个二进制值

■频移键控(FSK)是用载波频率附近的

两个不同频率来表示两个二进制值

■相移键控(PSK)是利用载波信号的相

位移动来表示数据

OOL£O±OOO1O

—/wv^w-----w-

巾高收锥f/

OO11OiOOO1o

"WVWVX/VWVX/WX/

C,)频芦卷^拦1£与去

OOI1O1C<><51<>

wvwvvvwwvvww

9）本口毛多钱茎春公士

数字数据的模拟信号调制

数字数据的数字信号编码

■不归粤制编码

■曼彻斯特编码

■差动曼彻斯特编码

数字信号的编码

模拟数据的数字信号编码

■脉冲代码调制(PCM)是以采样

定理为基础

■采样定理：

如在规则的时间间隔内，以高于两

倍最高有效信号频率的速率对信号

f(t)进行采样，那么，这些采样

值包含了原始信号的全部信息

数一等效二进制数脉冲代位父皮形

Ooono

10001n

20(11(>.|n!

30O11nn

4010<：>in!；

1

5O1OJ1in

1n

60JJ01n1

in

7(1111innn

810OOnil：

।

91001n_।in

1O1()1<>n।

1n1

11IO11n।nn

।।

12110()___ELn।।

1311(>1nnn

141IIOnnn!

151111nnnn

(b)

脉冲代码调制

数字数据传输方式

>---------------------------------

■串行传输与笄行传输

■异步传播和同步传输

串行传输与并行传输

>~~--

■单工

■半双工

■全双工

(a)单工

<b>半双工

<c>全双工

数据流的方向

异步传输和同步传输

■异步传输：一次传输一个字符，用

起始位引导，用停止位结束

■面向字符的同步传输：每个数据块

以一个或多个同步字符作为开始，

以惟一的后文字符结束

■面向位的同步传输（HDLC、

SDLC）：数据块作为位流来处理

起始位字符之间的不确定延迟

停止

位

111111111111111111111

(a)异步传输

一个或多个同步字符

SYNC和其他控制字符结束控制字符

多个数据字符、

(b)同步传输(面向字符)

异步传输和同步传输

传输介质

■传输介质特性

■常用的传输介质

双绞线

同轴电缆

光导纤维

无线介质

■传输损耗

夕卜部损耗和内部损耗

信噪比

传输介质特性

>---------------

■物理描述：说明传输介质的特征。

■传输特性：包括是使用模拟信号发送还是数字信号

发送，调制技术、传输容量及传输的频率范围。

■连通性：点到点或者多点连接。

■地理范围：网上各点间的最大距离，是在建筑物内、

建筑物之间或扩展到整个城市。

■抗干扰性：防止噪音对传输数据影响的能力。

■相对价格：以元件、安装和维护的价格为基础。

多路复用

>--------------------------

■频分多路复用

■时分多路复用

■统计时分多路复用

■波分复用

九个输入端笳个输出端

报文A报文A

报文B报文B

报文C报文C

报文D报文D

报文E报文E

报文F报文F

条线路兀个信道

报文G1报文G

报文H报文H

报文I报文I

多路复用器多路复接器

(1)多路复用器接收九个模拟输入信号

(2)然后通过1条线路上的布个子信道传输

(3)多路复接耨接收多路复用信号，并把每个子信道传

送到其相应的输出端

多路复用

>----频--分多路复用

■传输介质的可用带宽分隔

成一个频段

■适用于模拟信号

■数字数据首先经调制解调

器转换成模拟信号

时分多路复用

■传输介质的可用时间分成时隙

■适用于数字信号

■时分多路复用类型

隔位扫描

隔字符扫描

■数字信号分级

DTE

时分多路复用技术

（即RS422）卿RS422）

火输入信号可以是原始的数字数据或数字化的话音信号。

T1多路复用器

统计时分多路复用

空

I

时间

Ca）时分多路复用】所有的时隙都永久地分配给相应的输入端口

寻址和控制用的附加位

3）统计时分多路复用《固定帧）、时隙只分配给传送的端口

TDM与STDM的比较

1

建

建

建

建

统计时分多路复用

波分多路复用(WDM)

■不同波长的光载波信号在同一根光纤中传输

■波分多路复用光纤通信系统

单向系统

双向系统

■复用器主要性能指标

插入损耗

串扰衰减

■光纤带宽达2乂101°-----3x1010Hz

铜环接入技术(XDSL)

■数字用户线DSL提供用户方便地用

数字形式接入网络

■所有的DSL系列统称XDSL

■XDSL技术已标准化

不对称数字用户线ADSL

对称的高速数字用户线HDSL

甚高速数字用户线VDSL

分路器D$L接入交换机路由器

机也多路复用

ADSL体系结构

务

器

服

Internet/企业网

由

器

路

换机

交

分路器DSL接入

机柜多路电用

ADSL“Lite”体系结构

本地LAN

3对用『El

HDSL体系结构

宽带接入技术

宽带接入是人们向往的一种接入Internet的方

法，也是一些正蓬勃发展的接入技术。根据中国互

联网络信息中心(CNNIC)于2008年工月17日在北

京发布《第21次中国互联网络发展状况统计报告》

显示，截止2007年12月31日，中国国内上网网

民总人数达到2・1亿人。其中使用xDSL、Cable

Modem、专线等宽带网民数达到L63亿人。

宽带网接入的类型

----------------------------------

带网及宽带接入技术现在发展得很快，宽带网划分为很多类型：

长城宽带、蓝波万维推广的小区局域网方案LAN；

中国电信、中国网通、中国铁通推广的数字用户线方案有ADSL、HDSL、

SDSL、VDSL；

广播电视系统推广采用的CableModem；

中国网通推广的无线宽带接入方式LMDSo

ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine,非对称数字用户线）---

使用ADSL技术，通过一条电话线，以比普通MODEM快工00倍的速度浏览

互联网，通过上网学习、娱乐、购物，享受到先进的数据服务；

CableMODEM——利用有线电视的同轴电缆把家庭与Internet连起来。

通过宽带ADSL接入Internet

对于光纤到户（FTTH）接入网，近年来人们提出了多

项过渡性的宽带接入网技术，其中俗称为“个人宽带流行风”

的ADSL是最具前景及竞争力的一种。非对称数字用户线路

ADSL是一种能够通过普通电话线来提供宽带数据业务，进

行高速网际网络上网服务的调制/解调技术，也是目前极具

发展前景的一种接入技术。ADSL的关键观念在于其上行与

下行的带宽是不对称的。事实上，从网络服务提供者（ISP）

到用户（俗称下载）的带宽是比较高的，使用者接收的资料

量远比其送出的资料量多。

ADSL接入技术示意如下图所示。ADSL方案的最大特点是不需要改造

信号传输线路，完全可以利用普通铜质电话线作为传输介质，配上专

用的MODEM即可实现数据高速传输。它以比普通MODEM快100多

桔的速度浏览互联网，通过网进行学习、娱乐、购物，享受到先进的

数据服务，如视频会议、视频点播、网上音乐等等。在ADSL接入方

案中，每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可

以看作是星形结构，数据传输带宽是由每一个用户独享的。

电话线

ADSL的主要特点

丁⑴具有很高的传输速率：ADSL在普通电话线上支

持的上传速率为640Kbps〜1Mbps,下载速率为

lMbps-8Mbps,有效传输距离为3km〜5km。

■⑵上网和打电话互不干扰：ADSL更为吸引人的地方

是可以与普通电话共存于一条电话线上。在拨打电

话的同时进行ADSL传输而又互不影响。数据信号并

不通过电话交换设备，这则意味着使用ADSL上网不

需要交纳电话费并且不需要拨号，一直在线，属于

专线上网方式。

-⑶安装使用方便快捷：ADSL安装由局端服务商将

用户原有的电话线接入ADSL局端设备，在用户端

只要将电话线接上滤波器，滤波器与ADSL和

Modem之间用一条2芯电话线连上，ADSL和

Modem与计算机网卡之间用一条双绞线连接即可

完成硬件安装。再将TCP/IP协议中的IP、DNS和

网关参数项设置好，便完成了安装工作。

-ADSL的使用更加简易，由于ADSL一直在线而不

需要拨号，用户只需接上电源便可。

r⑷提供多种先进服务：目前的ADSL线路已经提供了

Internet高速宽带接入的服务，用户只要访问相应的站点便

可免费享受多种宽带的多媒体服务（例如网上游戏）。

■ADSL的个人用户还具有一个静态IP地址，ADSL的局域网用

户具有四个静态IP地址，个人用户可用来建立个人主页，让

其他网友一睹自己的风采；局域网用户可以在中国多媒体公

众信息网上架设自己的网站，提供WWW、FTP、E-mail等

服务。随着ADSL技术的进一步推广应用，ADSL接入还可以

提供点对点远程医疗、远程教学、远程可视会议等服务。

■ADSL通过向终端用户提供512kbps、1Mbps或2Mbps接入

速率业务，效益高，覆盖范围大，安全性好，速率快，可满

足各类用户的要求。

ADSL对用户的要求

ADSL的技术是通过对电话线进行分频,

所以用户必须已经安装了电话。电话线所

接入的市话机房必须是ADSL节点，而且安

装ADSL的地点与电信局的ADSL节点之间

的距离不得超过3〜5公里，以上条件缺一

不可。安装ADSL的用户电话线必须是直接

连接的市话线路ADSL设备的安装。

ADSL的硬件安装

'RADSL安装包括局端的线路调整和用户端的设备安装。在局端方面，由

服务商将用户原有的电话线接入ADSL局端设备，只需2〜3分钟；用户

端的ADSL安装也非常简易方便，只要将电话线连上分离器，分离器与

ADSLModem之间用一条两芯电话线连上，再把ADSLModem与计算

机的网卡之间用一条双绞线（RJ45接头）连通即可完成硬件安装。