计算机培训第2章网络数据通信基础

计算机网络与应用•—第二章■□■

第2章网络数据通信基础

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内容概览

数据通信的基本概念

数据传输系统质量指标

传输介质

差错控制与校验

多路复用技术

数据交换技术

终端设备

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2.1数据通信的基本概念

•通信基本概念

•数据通信系统

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2.1.1通信基本概念

•数据通信

•数据通信的工作方式

•数据传输方式

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1.数据通信

•数据通信是人一机或机一机通信，计算机直接参

与通信是数据通信的重要特征；

•数据传输的准确性和可靠性要求高；

•传输速率高，要求接续和传输响应时间快；

•通信持续时间差异大。

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2.数据通信的工作方式

•单工：两地间只能在一个指定的方向上进行传输,

一个数据站固定作为数据源，而另一个固定作为

数据宿。

•半双工：两地间可以在两个方向上进行传输，但

两个方向的传输不能同时进行。

•全双工：两地间可以在两个方向上同时进行传输。

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3.数据传输方式

•并行传输与串行传输

•异步传输与同步传输

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1.并行传输与串行传输

­并行传输：数据以成组的方式，在多条并行信道

上同时进行传输。

•串行传输：数据流以串行方式，在一条信道上传

输。

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2.异步传输与同步传输

•异步传输：实现简单，收发双方的时钟信号不需

要严格同步。

•同步传输：数据的发送一般以组（或称帧）为单位，

一组数据包含多个字符收发之间的码组或帧同步,

是通过传输特定的传输控制字符或同步序列来完

成的，传输效率较高。

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2.1.2数据通信系统

•数据通信系统：通过数据电路将分布在远地的数

据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传

输、交换、存储和处理的系统。

•组成：

数据终端设备

数据电路

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1.数据终端设备（DTE）：用于发送和接收数据

的设备。

2.数据电路终接设备（DCE）：用来连接

DTE与数据通信网络的设备。该设备为用

户设备提供入网的连接点。

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数据通信系统的基本构成

★☆☆

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2.2数据传输系统质量指标

•传输速率

•信道容量

・传输质量

•频带利用率

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2.2.1传输速率

•传输速率，简称传信率，通常记为R。它表示单

位时间内，系统传输（或信源发出）的信息量，即

二进制码元数。在二进制通信系统中，信息传输

速率R（比特/秒）等于信号速率。

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2.2.2信道容量

•信道容量是一个极限参数。

•无噪声理想信道信道容量与信道的带宽的关系如

下（称为奈奎斯特公式或无噪信道传输能力公

式）：C=2Hlog2N

•对有噪声的实际信道，其关系如下（香农公式）：

C=Hlog2（1+S//V）

S/N为接收端的信噪比。

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223传输质量

•衰减：是指信号电能经过传输系统传输后，系统

输出的电功率小于输出端的电功率。

•噪声：是通信系统中存在的独立于有用信号，并

且叠加在有用信号之上的有用部分，它对系统中

的信号传输与处理起扰乱作用，但又不能完全控

制。

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•串音干扰：是由于电磁耦合所引起的线对之间信

号的相互串扰。

•畸变：规则畸变、不规则畸变。规则畸变包含两

个分量：偏畸变、特性畸变。主要因信道特性、

群延时失真引起。

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224频带利用率

•通信系统占用的频带愈宽，传输信息的能力应该

愈大。在通常情况下，可以认为二者成比例，用

单位频带内的符号速率描述系统的传输效率。

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•双绞线

•同轴电缆

•光纤

•无线介质

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2.3.1双绞线

•非屏蔽双绞线(UTP：UnshieldedTwisted

Pair)：它为一般用途，在1MHz下抗阻值是100

欧姆。

•屏蔽双绞线(STP：ShieldedTwistedPair)：

可以防止电磁的干扰，在1MHz下阻抗值是100

欧姆，有较高的传输速率，100米内可达到

155MbpSo

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最常用的双绞线类

3类UTP电缆

4类UTP电缆

5类/超5类UTP电缆

6类UTP电缆

7类线

铝箔屏蔽的双绞线FTP

独立屏蔽双绞线STP

绞线电缆STP（旧M1A型）

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2.3.2同轴电缆

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•粗缆同轴电缆

•细缆同轴电缆

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2.3.4无线介质

•无线传输介质是利用可以穿越外太空的大气电磁

波来传输信号的。由于无线信号不需要物理的媒

体，它可以克服线缆限制引起的不便，解决某些

布线有困难的区域联网问题。

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2.4差错控制与校验

•差错控制技术

•检错码

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2.4.1差错控制技术

•差错产生的原因及其特点

•差错控制的基本方式：

反馈纠错

前向纠错

混合纠错

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2.4.2检错码

•奇偶校验：在每个字节的尾部都加上一个校验位，

构成一个带有校验位的码组，使得码组中的“0”

的个数成为偶数（称为偶校验）或使得码组中“1”

的个数成为奇数（称为奇校验），并把整个码组

一起发送出去，一个数据段以字节为单位加上校

验码后连续传输。

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•循环冗余校验(CyclicRedundancyCheck,

CRC)：此方法将整个数据块看成一个连续的二

进制数据，从代数的角度看成是一个报文码多项

式。除以另一个称为“生成多项式”的多项式。

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2.4.3纠错码

•汉明码是一种可以纠正一位错的高效率线性分码

组：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。

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2.5多路复用技术

•多路复用技术：是把多个低速信道组合成一个高

速信道的技术。

1.通信工程中用于通信线路架设的费用相当高，人

们需要充分利用通信线路的容量。

2.无论在广域网还是在局域网中，传输截止的传输

容量往往都超过了单一信道传输的信道。

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•频分多路复用(FDM,FrequencyDivision

Multiplexing)

•时分多路复用(TDM,TimeDivision

Multiplexing)

•波分多路复用(WDM,WavelengthDivision

Multiplexing)

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2.5.1频分多路复用

I：」「

吨心

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252波分多路复用

0_______1550run

—I1———1550nm

20Gb/s

EDFA1552nm2

-----------1%------

8X2.5Gb/s1553nm

3^^1553nm38X2.5Gb/s

1310iun■0分

M{1—1310iun

4^^^£554run用用

器1554iun______4

器12M----------E—

^5_^^1555nm

1555rur5

1556run

七1556IUTI丁］匕

1557nm

1557run7

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2.5.3时分多路复用

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2.6数据交换技术

•电路交换

•报文交换

•分组交换

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2.6.1电路交换

•呼叫建立时间长

­存在呼损

•站与站双方的收发速度、编码方法、信息格式、

传输控制等要一致才能完成通信

•信号和数据的传输时延短且时延固定不变，适用

于实时大批量连续的数据和信号传输

信道的利用率低

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262报文交换

•传输效率高

•线路效率较高

•不需要同时使用发送器和接收器来传输数据

•当通信量变得很大时，但是仍然可以接收报文

•报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地

•能够建立报文的优先权

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•它不具有实时和交互性的通信要求，而且要求节

点具备足够的报文数据存储能力。

•每个节点都要把报文完整地接收、存储、检错、

纠错、转发，会产生节点延迟。

•报文交换对报文长度没有限制，不利于实时交互

通信

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2・6..3分组交换

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•数据报方式：以报文分组作为存储转发的单位，

分组在各交换节点之间传送比较灵活，交换节点