《计算机网络技术基础 》教案4 数据通信基础（一）数据通信系统

课题数据通信基础（一）——数据通信系统

课时2课时(90min)

知识技能目标：

（1）理解数据通信系统中的基本概念

（2）掌握数据通信系统模型的基本组成

（3）掌握数据通信系统的主要技术指标

教学目标

思政育人目标：

能够意识到数据通信的应用价值，感受数据通信的实用性与便捷性，培养学生善于

思考、深度思考的习惯，帮助学生树立创新意识，提高关键能力，为我国数据通信事业

的发展贡献自身的力量。

教学重点：数据通信系统中的基本概念及组成

教学重难点

教学难点：数据通信系统的主要技术指标的计算方法

教学方法问答法、讨论法、讲授法

教学用具电脑、投即仪、多媒体课件、教材、APP

第1节课：考勤（2min）一问题导入（3min）一传授新知（32min）—>^^§动（6min）

T惭修正（2min）

教学设计

第2节课：问题导入（5min）T专授新知（30min）一课堂互动（5min）一课堂小结（3

min）一•（转•布置（2min）

教学过程主要教学内容及步骤设计意图

第一节课

■【教师】使用进行签到培养学牛的绢

考勤APP

织纪律性，掌握学

(2min)

■【学生】按照老师要求签到生的出勤情况

■【教师】引入新课

在当今信息社会中，通信是人们获取、传递和交换信息的重

要手段.随着大规模集成电路技术、激光技术、空间技术等新型通过问题导入

问题导入的方法，引导学生

技术的不断发展以及计算机技术的广泛应用，现代道信中出现了

（3min）主动思考，激发学

如数字通信、卫星通信、光纤通信等具有代表性的新领域。而在

生的学习兴趣

这些新领域中，数字通信尤为重要，它是现代通信系统的基础。

本节我们将简单介绍数字通信的基本概念和系统模型。

思考：我们是如何获得信息的？

r-

■【学生】聆听、观看、思考、讨论

■【教师】通过学生的回答引入要讲的知识

■【教师】结合教材讲解信息的概念

一、数据通信的基本概念

1.信息

定义:信息昂对客顼事物的运动状态和存在形式的反映，可以

是客观事物的形态、大小、结构、性能等描述，也可以是客观事物

与外部之间的联系。

载体：是数字、文字、语音、图形和图像等。计算机及其外围

设备产生和交换的信息都是由二进制代码表示的字母、数字或控制

符号的组合。

■【学生】聆听、思考、记忆

小【教师】提出问题，课堂互动

1.关于信息，以下说法不正确的是（）

A.信息要依附于载体而存在。通过教师的讲

解和演示，帮助学

B.两个人进行交谈或讨论也是在相互传递信息。

传授新知生了解数据通信

C.传递和获得信息的途径可以有很多种。

（32min）的基本概念和数

D.同一条信息对所有人都有价值。据通信系统的组

2.对于信息特征的下列理解中，错误的是（）成

A.刻在甲骨上的文字说明信息具有载体依附性

B.天气预报、军事情报等信息会因时间的推移失去原有的价

值，说明信息具有时效性

C.信息不会随着时间的推移而变化

D.不同载体上的信息有可能是相同的

♦【学生】聆听,思考、回答问题

■【教师】结合教材讲解数据

2.数据

数据是传递信息的实体，是信息的一种表现形式。在计算机网

络中，数据分为模拟数据和数字数据两种。

模拟数据：用于描述连续变化量的辘，如声音、温度等；

数字数据：描述不连续变化量的数据，如文本信息、整数等.

【学生】聆听、思考、记忆

■【教师】结合教材讲解信号

3.信号

定义：信号是携带信息的介质，是数据的一种电磁编码.信号

一般以时间为自变量，以表示信息（或数据）的某个参量（振幅、

频率或相位）为因变量。

类型：信号拄其因变量的取值昂否连续可分为模拟信号和数字

信号.

模拟信号：高旨信号的因变量完全随连续消息的变化而变化的

举例：电视图像信号、语音信号、温度压力传感器的输出信号

以及许多遥感遥测信号。

数字信号：是指表示消息的因变量是离散的，其自变量时间的

取值也是离散的信号。

类型：计算机数据信号、数字电话信号和数字电视信号等。

4.模拟信号与数字信号的转化

模拟信号可以通过采样、量化、编码等步骤变成数字信号，而

数字信号也可以通过解码、平滑等步骤变换为模拟信号。

■【学生】聆听、思考、记忆

+【教师】提出问题，课堂互动

思考：信息、数据、信号三者之间的关系。

信息、数据和信号三者的关系是：信息一般用数据来表示，

而数据通常需要转变为信号进行传输。

＞【学生】聆听,思考、回答问题

■【教师】要求学生使用APP扫描二维码播放“数据通信系

统的组成“视频，并讲解新知

二、数据通信系统模型

1.数据通信系统的组成

信息的传递是通过数据通信系统来实现的，一个完整的数据通

信系统一般由信源、信号变换器、通信信道、信宿等构成。

(1)信源和信宿

信源：信息的产生和发送端，是发出待传送信息的人或设备。

信宿：信息的接收端，是接收所传送信息的人或设备。

大部分信源和信宿设备都是计算机或其他数据终端设备。

(2)通信信道

通信信道：传送信号的通路，由传输线路和传输设备组成。

信道类型是由所传输的信号决定的：

模拟信道：用来传输模拟信号的信道

数字信道：用来传输数字信号的信道

(3)信号变换器

作用：将信源发出的数据变换成适合在信道上传输的信号，

或将信道上传来的信号变换成可供信宿接收的数据.

发送端的信号变换器可以是编码器或调制器，接收端的信号

变换器相对应的就是译码器或解调器。

(4)噪声

信号在传输过程中受到的干扰称为噪声。噪声可能来自外部,

也可能由信号传输过程本身产生。

■【学生】聆听、思考、记忆

通过练习题巩

■【教师】提出问即，要求学生讨论并回答问题

固所学知识，加深

在信息传输的过程中，减少噪声干扰的方法有哪些？对知识点的理解

r-

■【学生】思考、讨论、回答问即

评价修正■【教师】点评学生的回答，并总结、巩固知识点通过形成性检

测进行强化矫正

(2min)■【学生】聆听、思考、记忆

第二节课

■【教师】引入新课

通过问题导入

思考：为了满足自身需求，在选购计算机时，我们往往会关

问题导入的方法，引导学生

注计算机配件的各种指标，请同学们回忆一下计算机硬件的性能

(5min)主动思考，激发学

指标包括哪些？应当如何根据自身需求选择合适的计算机？

生的学习兴趣

■【学生】聆听、思考、回答问题

■【教师】要求学生使用APP扫描二维码播放“数据通信系

统的主要技术指标”视频，并讲解新知

一、数据通信系统的主要技术指标

描述数据通信系统数据传输速率的大小和解质量的好坏，往

往需要运用信道带宽、比特率、波特率、信道容量和误码率等技术

指标。

1.信道带宽

信道带宽是指信道中传输的信号在不失真的情况下所占用的

频率范围，即传输信号的最高频率与最低频率之差。

公式：W=f2-fl结合教材讲解

传授新知模拟信道的带宽W=f2-fl其中fl是信道能够通过的最低频帮助学生掌握数

(30min)率，f2是信道能够通过的最高频率.据通信系统的主

举例：若某通信线路可以不失真地传送2MHz~10MHz的信要技术指标

号，则该通信线路的信道带宽为8MHz。

2.波特率

定义：波特率又称作波形速率或调制速率。它是指数据传输过

程中,在线路上每秒钟传送的波形个数.其单位是波特，记作baud.

公式:设一个波形的持续周期为T，则波特率B可按下式计算：

B=l/T(baud)

｝【教师】提出问题，课堂互动

思考：从速度、传送量两个方面对比波特率9600与波特率

19200的不同。

＞【学生】聆听、思考、回答问题

3.比特率

比特率又称数据传输速率，是指数字信号的传输速率，用每秒

钟所传输的二进制代码的有效位数表示，单位为比特/秒(记作b/s

或bps)。

比特率S可按下式计算：S=Blog2N(bps)

式中B是波特率，N是一个波形代表的有效状态数。

*【教师】提出问题，课堂互动

思考：

L波特率与比特率有何关系.

2.设一个波形的持续周期为T=5,波形代表的有效状态数为

8,求此时的比特率。

)【学生】聆听、思考、回答问题

4.信道容量

信道容量一般是指物理信道能够传输信息的最大能力，它的大

小由信道的带宽、可使用的时间、传输速率以及信道质量(即信号

功率与干扰功率之比)等因素决定。

无噪声情况下信道容量计算公式：

C=2\Vlog2M

C信道容量，W信道带宽，M是电频个数

例题I：一人无噪声3000Hz信道，如果采用8电平传输，则

该信道可允许的最大数据传输速率是多少？

解：M-8,W-3(X)()Hz.

则信道容量，即该信道可允许的最大数据传输速率

C=2Wlog2M=l8kbit/s

5.误码率

误码率，也称出错率，是衡量数据通信系统在正常工作情况下

传输可靠性的重要指标。误码率等于传输出错的码元数占传输总码

元数的比例。在计算机网络中一般要求数字信号误袒率低于10-6.

公式：误码率=错误码元数传输总码元数

例题.一万位数据中出现一位差错，误码率为多少？

6.信道的时延

信号在传输过程中，所产生的延时，叫做信道时延，也叫信道

延迟。网络中的时延由以下几个不同部分组成：

(1)发送时延(传输时延)

传输时延是指结点在发送数据时使数据块从结点进入到传输

媒体所需的时间，即一个站点从开始发送数据帧到数据帧发送完毕

(或者是接收站点接收一个数据帧的全部时间)所需要的全部时间。

计算公式：传输时延=数据帧长度发送速率

(2)传播时延

播时延是指电磁信号或光信号在传输介质中传播一定的距离

所花费的时间，即从发送端发送数据开始，到接收端收到数据(或

者从接收端发送确认帧，到发送端收到确认帧)，总共经历的时间。

传播延迟与信源和信宿间的距离有关，也与具体的通信信道中

的信号传播速度有关。

公式：传播时延=传输信道长度，传输介质中信号的传播速率

＞【教师】提出问题，课堂互动

计算：

收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播

速率为2*108m/s°试计算以下两种情况的传输时延和传播时延：

(1)数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s。

(2)数据长度为103bit,数据发送速率为IGb/s。

从以上计算结果可以得出什么结论？

♦【学生】聆听、思考、回答问题

7.信噪比

在信道中，信号功率与噪声功率的比值称为信噪比。如果用S

表示信号功率，用N表示噪声功率，则信噪比应被表示为S/N.

在实际传输中，更多地使用10IglO(S/N)来表示信噪比，单

位是分贝(dB)。

计算公式：信噪比(SNR)=10log10(S/N)(dB)

A【教师】提出问题，课堂互动

计算：

假定要用3kHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据(无差

错传输)，试问这个信道具有多高的信噪比.这个结果说明什么问

题？

对于S；N等于10的信道，则称其信噪比为10dB;同样的

道理，如果信道的S/N等于100,则称其信噪比为20dB;以此类

推。一般来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，因此信

噪比应该越高越好。

＞【学生】聆听、思考、回答问题

■【学生】聆听、思考、记忆

■[教师】提供练习题，并找与N生进行讲解

1J赧摩让传输朝弹位igbps,其含义是：).

A.数据鼠谁送多少公里B.雌魏传送缪米

C勃传送多少个二D.旗姬移”徵蝴通过练习题巩

2J喉网辐点传输10bit期第要1x10-8s,财刻蝴散固所学知识，加深

据传输麟是().对知识点的理解，

课堂互动

通过讲解能够帮

(5min)A.10MbpsB.lGbp)S

助学生强化知识

C.100MbpsD.lOGt)ps

点

3.1解输系统中专错的().

A.

C.四D.速度

■C学生】思考、讨论、完成纳;习、讲解