计算机网络 吴功宜 编著PPT课件

第2章数据通信基础知识 本章教学目标 1 掌握数据通信中的基本概念 2 掌握数据的传输方式 3 掌握数据交换 4 理解多路复用技术 5 理解差错控制技术 6 了解数据传输设备 授课时间 第二周 2 1数据通信的基本概念 数据通信是依据通信协议 利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息的技术 用于实现计算机与计算机 计算机与终端 终端与终端之间的数据信息传递 2 1 1数据和数据通信2 1 2码元2 1 3信息传输速率2 1 4信道容量 带宽与误码率 2 1 1数据和数据通信通常数据定义为能够由计算机处理的数字 字母和符号等具有一定意义的实体 数据根据分类可分为两类 模拟数据与数字数据 数据通信是指远程设备之间收发数据 尽管远程通信一词有更广泛的含义 但是人们还是经常把它与数据通信交替使用 与数据通信相关的另一个术语是远程处理 简写为TP 远程处理比数据通信的含义更加广泛 它意味着利用数据通信来进行数据处理 2 1 2码元码元是对于网络中传送的二进制数字中每一位的通称 也常称作 位 或bit 例如1010101 共有7个位 2 1 3信息传输速率信息传输速率是指通信线路上传输信息的速度 有两种表示方法 即信号速率和调制速率 信号速率S 指单位时间内所传送的二进制代码的有效位数 以每秒多少比特数来计算 即bps 调制速率B 是脉冲信号经过调制后的传输速率 以波特 BAUD 为单位 通常用于表示调制器之间传输信号的速率 信号速率S与调制速率B有如下关系 S B log2N 其中N为一个脉冲信号所表示的有效状态 在二进制中脉冲只有0或1两种状态 即N 2 也就是说 信号速率S与调制速率B是一致的 2 1 4信道容量 带宽与误码率信道 传输信息的必经之路称为 信道 在计算机中有所谓物理信道和逻辑信道之分 物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路 网络中两个节点之间的物理通路称为通信链路 物理信道由传输介质及有关设备组成 逻辑信道也是一种通路 但在信号收 发点之间并不存在一条物理上的传输介质 而是在物理信道基础上 由节点内部的边来实现 通常把逻辑信道称为 连接 信道容量 指信道能传输信息的最大能力 一般以单位时间内最大可传送信息的位数表示 实际上 信道容量应大于传输速率 否则高的传输速率得不到充分利用 带宽 即是信息传输率 以 字节 秒 为单位 误码率 指信息传输的错误率 是衡量系统可靠性的指标 它以接收信息中比特数占总传输比特数的比例来度量 通常应低于10 6 2 2数据的传输方式 数据传输的方式有串行传输和并行传输 单向传输和双向传输 同步和异步传输 2 2 1串行传输和并行传输 1 串行通信 计算机中的一个字节由一个8位二进制代码来表示 将准备传输的每个字节的二进制代码按照由低到高位的顺序 依次发送 这种数据传输方式称为串行传输 2 并行传输 指同时传输一组比特 每个比特用一个线路通道 2 2 2单向传输和双向传输 根据传输方向与时间的不同 其可以分为三种传输方式 1 单工传输2 半双工传输3 全双工传输 2 2 3同步与异步传输 1 同步问题的重要性2 异步传输与同步传输 2 3数据交换 2 3 1电路交换1 电路交换的三个过程2 电路交换的主要特点2 3 2报文交换1 报文交换原理2 报文交换的优点2 3 3分组交换 2 4多路复用技术 多路复用技术是计算机网络中的一个基本概念 它是把多个低速信道组合成一个高速信道的技术 这种技术由多路复用器和多路分配器两个设备来实现 2 4 1频分多路复用 FDM 2 4 2波分多路复用 WDM 2 4 2波分多路复用 WDM 2 5差错控制技术 计算机网络要求高速并且无差错地传递数据信息 但这只是一种比较理想的考虑 因为网络主要由一个个实体构成 而这些实体从制造到装配等一系列的过程是很复杂的 在这个复杂的过程中无法保证各个部分都达到理想的理论值 再加上网络运行所受到的各种影响 任何一个通信系统都不能做到完美无缺 面对这种实际情况 惟一解决问题的办法就是发现并纠正传输中的差错 2 5 1差错控制技术 差错控制就是指在数据通信过程中 发现 检测错误 对错误进行纠正 从而把差错限制在数据传输所允许的尽可能小的范围内 1 差错产生的原因及其特点2 差错控制的基本方式 2 5 2检错码 1 奇偶校验2 循环冗余校验 2 5 3纠错码 汉明码 也叫海明码 是一种可以纠正一位错的高效率线性分码组 其基本思想是 将待传信息码元分成许多长度为k的组 其后附加r个用于监督的冗余码元 也称校验位 构成长为n k r位的分组码 分组码中每个校验位和某几个特定的信息位构成偶检验关系 用r个监督关系式产生的r个校正因子来区分无错和在码字中的n个不同位置的一位错 汉明码是一种具有纠错功能的纠错码 它能将无效码字恢复成距离它最近的有效码字 但不是百分之百正确 两个码字的对应位取值不同的位数称为这两个码字的汉明距离 一个有效编码集中 任意两个码字的汉明距离的最小值称为该编码集的汉明距离 如果要纠正d个错误 则编码集的汉明距离至少应为2d 1 2 6数据传输设备 2 6 1传输模型2 6 2传输硬件设备 2 6 1传输模型 数据的传输主要包含以下五个部分 1 数据源 DataSource 2 发送器 Transmitter 3 通信信道 CommunicationChannel 4 接收器 Receiver 5 数据槽 DataSink 如图2 1所示为数据传输的模型 其中各部分含义如下 数据通信设备 DCE DataCommunicationEquipment 发送器 与 接收器 通过通信通道建立通信双方的实体网络连接 数据终端设备 DTE DataTerminalEquipment 数据源 与 数据槽 根据数据传输时DTE之间的同步形式 数据传输又可以分为同步传输和异步传输 根据通信线路的复用手段 又可以分为频分多路复用FDM和时分多路复用TDM等 图2 1 2 6 2传输硬件设备 1 调制解调器2 通信适配器 2 7实训 项目1 非屏蔽双绞线的制作 实训目的实训设备和条件实训内容和步骤 项目2 寻找计算机MAC地址 实训目的实训设备和条件实训内容和步骤 小结 本章主要介绍了数据通信的基本原理 读者通过本章的学习 应了解以下内容