数据通信基础教案

1、计算机网络技术与应用教案课题数据通信基础课次3-5授课时间授课时数6授课方法讲解、练习授课班级教具校园网、多媒体、智能手机教学目标知识目标：1、掌握数据通信的基本概念；2、掌握数据通信的技术指标；3、掌握数据通信的通信方式；4、熟悉数据的传输方式；5、掌握电路交换和分组交换；6、掌握曼彻斯特编码和微分曼彻斯特编码；7、掌握奇偶校验方法；8、掌握CRC校验方法。能力目标：1、能够绘制微分曼彻斯特编码；2、能够计算CRC校验。素质目标：学生按照组建的学习团队学习、实验、交流，分配角色，培养团队合作能力。教学重点微分曼彻斯特编码、CRC校验教学难点CRC校验教学内容教师活动1、什么是计算机网络？网络

2、有哪些功能？2、什么是对等网？有什么特点？2.1数据通信的基本概念一、信息和数据1.信息信息是对客观事物的反映,可以是对物质的形态、大小、结构、性能等全部或部分特性的描述，也可表示物质与外部的联系。信息有各种存在形式。一、复习提问二、新授教学教师讲解幻灯片展示数据信息可以用数字的形式来表示，数字化的信息称为数据。数据可以分成两类：模拟数据和数字数据。二、信道和信道容量1信道信道是传送信号的一条通道，可以分为物理信道和逻辑信道。物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，由传输及其附属设备组成。逻辑信道也是指传输信息的一条通路，但在信号的收、发节点之间并不一定存在与之对应的物理传输介质，而是在物理

3、信道基础上，由节点设备内部的连接来实现。信道的分类信道按使用权限可分为专业信道和共用信道。信道按传输介质可分为有线信道、无线信道和卫星信道。信道按传输信号的种类可分为模拟信道和数字信道。学生阅读分组讨论信道容量信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用数据传输率来表示。即单位时间内传送的比特数越大，则信息的传输能力也就越大，表示信道容量大。C=Blog(1+S/N)2B为信道带宽，S为接受端信号的平均功率，N为信道内噪声平均功率，C为信道容量。三、码元和码字在数字传输中，有时把一个数字脉冲称为一个码元，是构成信息编码的最小单位。计算机网络传送中的每一位二进制数字称为“码元”或“码位”，例如二进

4、制数字10000001是由7个码元组成的序列,通常称为“码字”。四、数据通信系统主要技术指标比特率：比特率是一种数字信号的传输速率，它表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位（bit）数，单位用比特每秒（bps）或千比特每秒（Kbps）表示。2波特率：波特率是一种调制速率，也称波形速率。在数据传输过程中，线路上每秒钟传送的波形个数就是波特率，其单位为波特（baud）。误码率：误码率指信息传输的错误率，也称误码率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标。Pe=Ne/N吞吐量：吞吐量是单位时间内整个网络能够处理的信息总量，单位是字节/秒或位/秒。在单信道总线型网络中，吞吐量=信道容量

5、X传输效率。通道的传播延迟：信号在信道中传播，从信源端到达信宿端需要一定的时间，这个时间叫做传播延迟（或时延）。五、带宽与数据传输率1信道带宽信道带宽是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为信道上可传送信号的最高频率减去最低频率之差。带宽越大，所能达到的传输速率就越大，所以通道的带宽是衡量传输系统的一个重要指标。数据传输率数据传输率是指单位时间信道内传输的信息量，即比特率，单位为比特/秒。一般来说，数据传输率的高低由传输每一位数据所占时间决定，如果每一位所占时间越小，则速率越高。S=Blogn2B为波特率，N为调制电平数三、巩固练习1、熟记以下概念:通信容量比特率带宽误码率吞吐量四、课堂小结2

6、、对于个ASCII码来说，个二进制位叫（）。五、布置作业教学内容2、对于取连续值的数据是），取离散值的是（）教师活动、复习提问2.2数据传输方式数据通信系统模型二、新授教学1、什么是数据？什么是信息?1、数据通信系统的一般结构模型，它是由数据终端设备（DTE）、数据线路端接设备（DCE）和通信线路等组成。计算机网络的组成模型2、通信系统模型通信系统组成三要素：信源、信宿和信道信源简单的数据通信系统模型二、数据线路的通信方式根据数据信息在传输线上的传送方向，数据通信方式有：单工通信、半双工通信、双工通信。单工通信：在通信线路上，数据只可按一个固定的方向传送而不能进行相反方向传送的通信方式。例如广

7、播、遥控通信。半双工通信：数据可以双向传输，但不能同时进行，在任时刻只允许在一个方向上传输主信息的通信方式。全双工通信：可同时双向传输数据的通信方式。(C)全双工通信信息传输方向不同的三种通信方式2.2.3数据传输方式数据传输方式依其数据在传输线原样不变地传输还是调制变样后再传输，可分为基带传输、频带传输和宽带传输等方式。1基带传输：在基带信道中直接传输这种基带信号的传输方式。2频带传输：在信道中传输频带信号的传输方式。3宽带传输：宽带是指比音频带宽更宽的频带，它包括大部分电磁波频谱。利用宽带进行的传输称为宽带传输。*调制技术1、调制：发送端根据数据内容命令调制器(modulator)改变载波

8、的物理特性使其能够携带信息。“调制”常通过改变载波的“振幅、频率、相位”三种物理特性来完成。控制载波振幅的技术称为“振幅调制”技术；控制载波频率的技术则为“频率调制”技术；控制载波相位的技术便是“相位调制”技术。2、振幅调制技术控制载波振幅的调制技术为“振幅调制”(AmplitudeModulation,AM)技术，数字振幅调制技术称为振幅键控(AmplitudeSlliftKeying,ASK）调制技术，它以振幅较弱的信号状态代表0,以振幅较强的信号状态代表l（p31图2-23）。3、频率调制技术控制载波频率的调制技术为“频率调制”（FrequencyModulation,FM）技术，数字频

9、率调制技术称为“频移键控”（FrequencyshiftKeying，FsK）调制技术，匕以频率较低的信号状态代表0以频率较高的信号状态代表l（见p31图2-24）。4、相位调制技术控制载波相位的调制技术为“相位调制”（PhaseModulation,PM）技术，调制相位调制技术则称为“相移键控”（PhaseShiftKeying,PSK）调变技术，它以信号相位状态的改变代表1,以信号相位状态不变代表O（见p32图2-25）5、正交幅度调制技术QAM是种结合ASK与PSK的综合型调制技术，冋时控制载波的“振幅强度”与“相位偏移量”，让同一个载波信号得以呈现出更多的逻辑状态。1、说出下列符号代表

10、什么含义PMFMAMDCEDTE三、巩固练习四、课堂小结五、布置作业教学内容教师活动1、数据线路的通信方式有（）、（）、（）。2、数据传输方式可分为（）（）（）等。2.3数据交换技术一、数据交换的概念数据交换是指在任意拓扑结构的通信网络中，通过网络节点的某种转换方式实现任意两个或多个系统之间的连接。数据交换是多节点网络中实现数据传输的有效手段。通常使用四种交换技术：电路交换、报文交换、分组交换、信元一、复习提问二、新授教学交换。二、电路交换电路交换（也称线路交换），在电路交换方式中，通过网络节点（交换设备）在工作站之间建立专用的通信通道，即在两个工作站之间建立实际的物理连接。一旦通信线路建立，

11、这对端点就独占该条物理通道，直至通信线路被取消。电路交换的主要优点是实时性好，由于信道专用，通信速率较高；缺点是线路利用率低，不能连接不同类型的线路组成链路，通信的双方必须同时工作。电路交换必定是面向连接的，电话系统就是这种方式。电路交换的三个阶段：（1）电路建立阶段（2）数据传输阶段（3）拆除电路阶段三、报文交换报文是一个带有目的端信息和控制信息的数据包。报文交换采取的是“存储一转发（Store-and-Forward）方式，不需要在通信的两个节点之间建立专用的物理线路。报文交换的主要缺点是网络的延时较长且变化比较大，因而不宜用于实时通信或交互式的应用场合。在20世纪40年代，电报通信也采用

12、了基于存储转发原理的报文交换（messageswitching）。报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在，报文交换已经很少有人使用了。报文交换过程：发方把待传送的正文信息再加上相应的控制信息形成一份份报文；再以报文为单位送到各节点；交换节点在接收报文后进行缓存和必要的处理；待指定输出端线路和下一节点空闲时，再将报文转发出去，直到目的节点；目的节点将收到的各份报文中的正文信息交付给收端DTE。报文交换方式是以报文为单位交换信息。每个报文包括三部分：报头、报文正文和报尾。报头通常由报文编号、发送端地址、接收端地址及报文起始、数据起始和结束标志等控制信息组成。报尾通常包括差错控制信息等。四、

13、分组交换分组交换也称包交换，它是报文交换的一种改进，也属于存储-转发交换方式，但它不是以报文为单位，而是以长度受到限制的报文分组（Packet）为单位进行传输交换的。分组也叫做信息包，分组交换有时也称为包交换。分组在网络中传输，还可以分为两种不同的方式：数据报和虚电路。数据报传输是一种面向无连接的传输方式；虚电路传输是一种面向连接的传输方式。分组交换的优点：高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。灵活以分组为传送单位和查找路由。迅速必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽可靠生存性五、完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的信元交换技术（ATM，Asynchrono

14、usTransferMode，异步传输模式）ATM是一种面向连接的交换技术，它采用小的固定长度的信息交换单元（一个53Byte的信元），话音、视频和数据都可由信元的信息域传输。它综合吸取了分组交换高效率和电路交换高速率的优点，针对分组交换速率低的弱点，利用电路交换完全与协议处理几乎无关的特点，通过高性能的硬件设备来提高处理速度，以实现高速化。ATM是一种广域网主干线的较好选择。1、电路交换有哪些特点？2、分组交换分为（）（）两种。3、什么是ATM？三、巩固练习四、课堂小结五、布置作业3、什么是ATM?四、课堂小结五、布置作业教学内容教师活动1、什么是误码率？一、复习提问2、数据父换方式有（）（

15、）（）（）等几种。2.4差错检验与校正一、数据传输中出现差错有多种原因，一般分成内部因素和外部二、新授教学因素。内部因素有噪音脉冲、脉动噪音、衰减、延迟失真等。外部因素有电磁干扰、太阳噪音、工业噪音等。为了确保无差错地传输，必须具有检错和纠错的功能。常用的校验方式有奇偶校验和循环几余码校验。二奇偶校验奇偶校验是一种校验代码传输正确性的方法。根据被传输的一组一进制代码的数位中T”的个数是奇数或偶数来进行校验。米用奇数的称为奇校验，反之，称为偶校验。米用何种校验是事先规定好的。通常专门设置一个奇偶校验位，用它使这组代码中T”的个数为奇数或偶数。若用奇校验，则当接收端收到这组代码时，校验T”的个数是

16、否为奇数，从而确定传输代码的正确性。米用奇偶校验时，若其中两位冋时发生错误，则会发生没有检测出错误的情况。校验方法奇校验：就是让原有数据序列中(包括你要加上的一位)1的个数为奇数1000110(0)你必须添0这样原来有3个1已经是奇数了所以你添上0之后1的个数还是奇数个。偶校验：就是让原有数据序列中(包括你要加上的一位)1的个数为偶数1000110(1)你就必须加1了这样原来有3个1要想1的个数为偶数就只能添1了。三、循环冗余码校验(CRC)。循环冗余码(CyclicRedundancyCode，CRC)，又称为多项式码。CRC的工作方法是在发送端产生一个冗余码，附加在信息位后面一起发送到接收端，接收端收到的信