计算机网络与数据通信+-+第2章+数据通信基础知识(lds).ppt

第1、2章数据通信基础知识，本章内容通道传输介质数据编码多路传输技术数据交换技术错误控制和错误检测，2，2.1基本概念，数据和计算机通信术语数据(Data):传递(携带)信息的实体。信息：数据的内容或说明。信号(Signal):数据的物理体积编码(通常是电气编码)，数据以信号形式在介质中传播。模拟信号、数字信号基带、宽带基带传输是指从计算机或数据通信终端产生的0或1数字脉冲信号在通信电缆中的原样传输。大多数LAN使用基带传输。直接使用数字信号传输数据时，数字信号几乎占据了整个波段。频带越宽，传输线路的电容电感等对传输信号波形衰减的影响就越大。基带传输距离通常不超过2km，如果超过，则必须通过称为中继器的设备放大信号，以延长传输距离。宽带传输是传输介质在信息传输中可以支持大频带，通常为300 MHz到400 MHz。在系统设计中，该频带被划分为多个子频带，通过在一个通道中同时传播声音、图像和数据的多个信息，可以将系统用于各种用途。3，数据、信息、信息是人类对现实世界的存在方式或运动状态的任何认识；数据是事件特定属性的规范化表示。信号是数据的具体物理表示。4，数据通信的基本概念，眼睛六角形的凉爽白色，信息，数据，信号，示例，5，数据通信的基本概念，信息：人类对雪花和马的识别数据：字符，二进制，十进制信号：电压，光，十进制信号位元：二进位位元。比特率是每秒传输的比特数(即数据传输速率)。代码单元：时间轴中的信号编码单位。7，同步脉冲：元同步定时，标识符元启动时间同步脉冲也可以位于代码元素中间多个同步脉冲可以与一个代码元素匹配，t，代码元素1，代码元素2，代码元素3，代码元素4，代码元素，9，Potter(波特):代码元素传输的速度单位。波特率是每秒传输的代码元素数(即信号波特率)。比特率、波特率和信号编码系列之间的关系如下：Rbit=Rbaudlog2M顶部：M信号的编码系列、Rbit-比特率、Rbaud-波特率一个信号可以保留多个二进制位，因此在固定信息波特率下，比特率通常大于波特率。也就是说，可以在一个代码元素中传输多个位。例如：M=2(波特率为9600)、M=16(数据波特率为9600 b/秒)、38.4 kb/秒、10、比特率：信道传输可靠性指示器是概率值。传输中的错误代码/发送的代码总数信息编码：以二进制表示信息的方法。例如：ASCII编码、BCD编码等数据编码：以物理量表示数据的方法。例如，字符“a”的ASCII编码可能是01000001，数据编码可能是11，带宽(Bandwidth，BW)信道传输功能的度量。在传统通信工程中，bw-fmax-fmin单位包括：hertz (Hz)，10030500700900，频率，基本单位：b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s。例如，传统以太网理论上每秒可以传输1千万位，带宽为10Mb/s。在理解带宽这个概念之前，我们先看一下带宽=时钟频率x总线位数/8的公式。在这个公式中，可以看到带宽和时钟频率、总线位数有很密切的关系。不仅显示器、内存和带宽的概念，而且一张卡上也有更多带宽的概念，这都可以说是带宽无处不在。那么带宽是什么呢？带宽的含义是什么？简言之，带宽是传输速率，即每秒传输的最大字节数(MB/S)，即每秒处理的兆字节数和高带宽意味着系统的高吞吐量。为了更直观地了解带宽、位宽、时钟频率之间的关系，可以确定的是，如果一个人加工零件，例如，如果一个人干燥，则单独加工速度相同，则比两个人加工的速度要小得多。带宽等于加工部件的总数，位宽等于工人的数量。时钟工作频率等于处理单个部件的速度。位元宽度越大，汇流排频宽越大，优点也越明显。13，Delay:将信息从网络一端传递到另一端所需的时间。延迟=处理延迟延迟传输延迟传输延迟处理延迟=数据处理和错误验证所需的时间等待延迟=在中间节点等待数据传输的延迟时间传输延迟=数据比特数/通道带宽传播延迟=d/sd:距离，s:介质中的信号传播速率( 8779；0.7c)，14，由于延迟，每个阶段跃点发生的延迟可分为4种，处理延迟：验证错误输出链路等待延迟：在输出链路上发送时等待的程度取决于路由器的拥塞程度15，发送延迟：R=链路带宽(b/s)L=数据包长度，16，延迟带宽乘积：一个通道可以容纳的比特数。延迟带宽乘积=带宽传播延迟例如，一个通道的延迟带宽乘积为100万位。也就是说，当第一个位到达目标时，源端发送了100万位。管道体积=延迟带宽乘积，17，往返延迟(Round-TripTime，RTT):从发送器的数据传输到发送器的接收端确认之间的时间RTT-2传播延迟传输可靠性的两个含义：数据可以正确传送(如果使用包交换)数据通信的一般概念，通信的三个因素，即源、新宿、通道中的任何一个都不完美，都会干扰传输的信号，这称为“噪声”。外部：闪电、串扰、电气设备内部：介质特性(衰减、延迟-频率相关)、19、信息不能作为实际信号通过通道直接传输到目标信息和数据(二进制)，而通过数据通信系统的传输过程传输信息。数据适于传输的数字信号同步、识别、纠错调制：数字信号适于传输的格式频率、振幅、相位解调：接收波形数字信号解码：数字信号原始数据，20、2。数据通信系统的配置、数据传输系统传输线有线媒体、无线媒体传输设备调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等网络访问设备也称为数据通信设备(DCE)数据处理系统(计算机、终端等)，源系统(源发射机): 逻辑连接拨号互连确认断开互连断开逻辑连接互连确认中断物理连接确认断开确认，*注意，并非所有数据通信都需要所有五个步骤。，22，2.2通道及其主要特征，1。数字通道和模拟通道数字通道：以数字脉冲形式(离散信号)传输数据的通道。ADSL、ISDN、DDN、ATM、LAN模拟通道：将数据传输到连续模拟信号的通道，主要用于计算机网络中的数据传输。CATV、无线电广播、拨号线路、23、模拟和数字信号模拟信号时间上连续、数字信号时间上离散，包括无限信号值，仅包括有限数量的信号值。最常见的是二进制信号、t、a)模拟信号、b)数字信号、24、周期信号和非周期信号周期信号由重复固定模式(例如正弦波)非周期信号组成，没有固定模式和波形循环(例如语音的声波信号)。周期信号、非周期信号、25、数字通信模拟通信数字信道中的模拟信息或数字信息的传输模拟信息或数字信息的传输数字通信的优点防止噪声(干扰)能力可以控制卓越的错误，提高传输质量可以使用计算机轻松处理加密、保密语音、数据、图像传输、通用、灵活的计算机通信是最后的手段，例如通过电话线连接internet，26，2。通道的最大数据传输速率，Nyquist公式：用于无噪声理想低通信的Nyquist公式为估计已知带宽通道的最大数据传输速率提供了依据。例如，语音级线路的带宽约为3.1kHz，根据自下而上式计算的通道的最大数据速率为m最大数据速率26200 b/s 4121400 b/s 818600 b/s 1624800 b/s 3231000 b/s、27、非理想通道的最大数据速率，如右图所示丢失会导致信号强度减弱，从而降低信噪比S/N。延迟会扭曲接收端的信号。噪音破坏信号并生成错误代码。例如：如果数据传输速率为56kb/s，则持续时间0.01s的干扰将破坏约560个比特。28，Shannon公式：用于噪声干扰信道的示例：信道带宽W=3.1kHz，S/N=2000，c=3100log2 (1 2000) 877kb/s，该信道上的最大数据速率为34kb，信噪比的单位也以分贝(dB)表示。S/NdB=10log10S/N，S/NdB=30dB S/N=1000。29，Nyquist公式与Shannon公式的比较，C=2Wlog2M理想通道(是否存在这样的通道？)随着信号编码系列的增加，数据传输速率增加。C=Wlog2(1 S/N)用于有噪音的通道(实际通道总是有噪音！)不管信号编码系列的增加，此公式都提供了噪声信道可以达到的最大数据传输速率。原因：噪波存在时，编码系列不能无限增加。30，3。通信网络中站点连接方法，31，4。数据传输方法，单/双通信单/双向传输单操作：数据单向传输(例如广播)半双工：数据可以双向交替传输，但不能在同一时刻双向传输(例如对讲机)全双工：数据可以双向同时传输(例如电话)，32，发射器，发射器/接收器，发射器/接收器，发射器/接收器，单工作方式：半双工方式：astation例如：以太网(LAN)频带传输：如果数字信号被音频(336020Hz-20KHz)模拟信号调制后发送，则收件人必须解调。例如：通过电话网络传输数据宽带：为了将信号从数十MHZ调制为数百MHZ的模拟信号，然后进行传输，接收器必须解调。例如：闭路电视信号传输、34、数据同步的目的是使接收方和发送方按时间进行匹配。同步脉冲频率数据开始和结束的时间块边界数据通信中，同步三层：位位同步字符字符同步帧(帧)帧，位同步：使接收方接收的每个信息与发送方保持同步的两种同步方法：外部同步发射器在发送数据之前发送同步脉冲信号，接收方使用接收的同步信号锁定自己的时钟脉冲频率自同步通过曼彻斯特编码等特殊编码将同步信号包含在数据编码信号中，并且接收方从数据编码信号中提取同步信号，锁定自时钟脉冲频率。36，在曼彻斯特编码中，在每个位中间跳跃变化，位中间跳跃是时钟信号和数据信号两者；从高到低的意思是“1”，从低到高的意思是“0”。另一个是差分曼彻斯特码，每个中间的跳跃只提供时钟计时，每个开始时是否有“0”或“1”的跳跃，跳跃变成“0”，跳跃不会变成“1”。37，字符同步：查找正确的字符边界。通常是开始和结束(异步)。在此方法中，在每个字符的传输中，1个开始位、5到8个数据位、1、1.5或2个停止位使用这种同步方法的通信也称为“异步通信”。开始和结束的优缺点：频率的漂移不是累积的，在每个字符开始时重新同步。两个字符之间的间隔时间不固定。添加了辅助位，传输效率低。例如，使用1个开始位、8个数据位、2个停止位时，传输效率标识8/1173%、38、帧同步：一个帧的开始和结束。帧(Frame):数据链路的传输单元数据块面向字符包含数据和控制信息，以同步字符(SYN，16H)标识一帧的开始，以数据为字符类型的帧导向以特殊位序列(7EH，即01110)标识一帧的开始。所有数据类型的帧，7EH、7EH、39、2.3传输介质，磁介质高带宽，低成本，高延迟(时间)用于通信，金属导体双绞线，同轴电缆(粗糙、细)光纤无线介质无线电，微波，卫星，卫星unshieldedtwistedstedpair非屏蔽双绞线UTP (unhielededwistepair) 3种UTP:经常用于传输语音5类UTP:数据100Mbps可传输超5类UTP:支持更高的数据速率，42，物理(b)Category5UTP。扭曲、43、物理层传输介质、扭曲-pair、44、平行线噪声干扰、45、扭曲-pair噪声干扰、46、扭曲-pair摘要，通常在一条线内有多个对双绞线：非屏蔽双绞线(UTP)成本低，易于安装，容易受到外部或附近双绞线的影响