计算机网络技术

1、计算机网络技术,（电子商务级） 信息工程系黄雪峰 二OO四第二学期,本讲主要内容：,数据通信基本概念 数据通信系统主要技术指标 数据编码技术 多路重用技术,本讲目标：,了解模拟传输与数字传输的基本原理 熟悉异步与同步通信的接口标准 掌握常用数据编码及多路复用技术,一、数据通信基本概念,数据通信：指两点或者多点之间以二进制形式进行信息传输与交换的过程。 （一）信息、数据、信号 1、信息（Information）是客观事物属性和相互联系特性的表征，它反映了客观事物的存在形式和运动状态。 2、数据（Data）一般可以理解为“信息的数字化形式”或“数字化的信息形式”。狭义的“数据”通常是指具有一定数字

2、特性的信息，但在计算机网络系统中，数据通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码。,信 号,3、信号（Signal）简单地讲就是携带信息的传输介质。在通信系统中我们常常使用的电信号、电磁信号、光信号、载波信号、脉冲信号、调制信号等术语就是指携带某种信息的具有不同形式或特性的传输介质。 根据信号参量取值不同，信息可分为数字信号和模拟信号。,（二）数据通信系统模型,无论有线通信还是无线通信，为完成通信任务所需要的一切技术设备和传输介质的构成的总体，成为通信系统，其简化了的模型如下：,信 道,1、信道：网络中发送和接收设备间用于传输信号的介质。 物理信道：一条物理传输介质。 逻辑信道

3、：实现信息传送的一条具体的信息通道。 *通常一条物理信道只能作一条逻辑信道实现一个连接（例如电话）。但是采用多路复用技术可实现一条物理信道上同时实现多个逻辑连接。（例有线电视）,带宽和数据传输速率,2、带宽：表示信道传输信号的能力，即可传输信号的最高频率与最低频率之差。信道带宽越大，信道的容量越大，传输速率也越快。 3、数据传输速率：表示信道的传输能力，即每秒传输的比特数，为b/s,kb/s,mb/s等。,数据通信按通信中信号类型分数字通信和模拟通信。 *数字信号经过数模变换后可在模拟信道上传输；模拟信号经模数变换后也可在数字信道上传输。 *数字通信的优点： 抗干扰能力强。 便于加密，实现保密

4、通信 易于实现集成化，减小通信设备体积、功耗。 易于存储、处理、交换等。 缺点：占更宽的频带。,2、数字通信,通信系统实例,3、调制解调 调制（编码）：将数字信号转换成适合于传输的数字或者模拟信号的过程。 解调（解码）：将信道中传输的数字或者模拟信号转换成传输前的数字信号的过程。,4、数据通信系统关键任务,（1）接口规范 （2）同步 （3）传输系统利用率 （4）差错检测和校验,（5）灾难恢复 （6）寻址和路由 （7）网络安全 （8）网络管理,二、数据通信系统主要质量指标,数据通信的主要指标是有效性和可靠性 有效性：是传输一定的信息量所消耗的信道资源（带宽和时间） 可靠性：是指接受信息的准确程度

5、 有效性和可靠性通常是矛盾的，只能根据需要及技术发展水平尽可能取得适当统一。,1、模拟通信系统的质量指标,（1）有效性：有效传输带宽。宽度越窄，有效性越好。 （2）可靠性：接收端最终的输出信噪比（信号功率和传输引入的噪声功率的比值）。信噪比越大，通信质量越高。,2、数字通信系统的质量指标,数字通信的有效性用传输速率衡量，可靠性用差错率（误码率）衡量。 （1）传输速率：单位时间内传送的信息量。 波特率（码元速率）：单位时间内传输的码元数，单位为码元/秒，简记Bd，属于调制速率。 比特率（信息速率）：单位时间内传输的信息量，单位为bit/s(比特/秒)，简记bps，属于信息量单位。,波特率和比特率

6、的区别,波特率是码元信息量单位，说明每秒传输多少码元。 比特率是信息量单位，说明每秒传输多少位信息。 信息传输速率（比特/秒）和码元传输速率（波特）在数量是存在一定的关系。一个二进制码元的信息量为1bit，两者相等。一个码元带有n个bit的信息量，则MB的码元传输速率所对应的信息传输速率为M*n bps。,（2）差错率（误码率）：二进制码元被传输出错的概率。假设传输总的二进制码元为N，被传错的码元数为Ne，误码率为Ps。 Ps= Ne/N 在计算机网络中，误码率要求低于10-6 （3）误比特率Pb=错误比特数/传输的总比特数 *差错率越小，通信的可靠性越高。,三、数据编码技术,数据与信号之间有

7、四种可能的组合来满足数据传输方法的需要。 数字数据数字信号 数字数据模拟信号 模拟数据数字信号 模拟数据模拟信号,（一）、数字数据的数字信号编码,1、数字数据的数字信号传输采用基带传输方式。 2、基带：计算机中矩形肪冲信号的固有频带 。相应的脉冲信号称为数字基带信号。 3、基带传输：直接传输基带信号的传输方式 使用范围：传输距离比较短的场合,4、基带传输种编码方式,（1）不归零制：用高电平（正电压）表示，用低电平（负电压）表示。 缺点： 难以判断一位的结束和另一位的开始 连续传送0或者1，那么在单位时间内将产生累积的支流分量，能使设备连接点产生电腐蚀或者损坏。,（2）曼彻斯特编码：是一种自同步

8、编码方式，包括数据信息和时钟信息。 方法：将每一个码元再分成两个相等的间隔，码元1前一间隔为高电平后一间隔为低电平；码元0前一间隔为低电平，后一间隔为高电平。 优点：接收端易接收同步信号，同时可根据信号判断是否违例（出错）。缺点：所占频带宽度比原始信号增加一倍。应用：以太网,（3）差分曼彻斯特编码： 编码规则是：若码元为1，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样；但若码元为0，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。不论码元是或，在每个码元的正中间时刻，一定要有一次电平的转换。 优缺点：差分曼彻斯特编码需要较复杂的技术，但可以获得较好的抗干扰性能。 应用：令牌环

9、网,（二）数字数据的模拟信号编码,通过调制振幅、频率和相位等载波特性或者这些特性的某种组合，来对数字数据进行编码。最基本的数字数据模拟信号调制方式有以下三种。 （1）幅移键控方式 （2）频移键控方式 （3）相移键控方式,对基带数字信号的几种调制方法,（三）模拟数据的数字信号编码,脉冲编码调制（PCM）是波形编码中最重要的一种方式。现在的数字传输系统大多采用这一体制。,（四）模拟信号的模拟信号调制,模拟电信号通过调幅、调频、调相、加压等方式将信号放大后传输 模拟电信号通过转换成无线电波传输,四、多路复用技术,（一）、频分多路复用（FDM）：即将信道的可用频带（带宽）按频率分割多路信号的方法划分为

10、若干互不交叠的频段，每路信号占据其中一个频段，从而形成许多个子信道；在接收端用适当的滤波器将多路信号分开，分别进行解调和终端处理，这种技术称为频分多路复用。,频分多路复用优缺点,优点：信道利用率高，允许服用的路数多，分路方便，频带宽度越大，可容纳用户数越多。 缺点：设备复杂，需要大量调制解调器等设备，而且需要接收端提供相干载波；由于传输过程中的失真及信号干扰易串音。 典型用途有线电视信号传输，ADSL连接的信号传输。,（二）时分多路复用,时分多路复用（TDM）:是将多路信号按一定的时间间隔相间传送以在一条传输线上实现“同时”传送信号的技术。,TDM原理,FDM与TDM区别,TDM适用于数字信号，FDM适用于模拟信号 TDM在时域上各路信号是分割开的，但在频区域上是是混叠在一起的。 FDM在频域上各路信号是分割开的，但在时域上各路信号是混叠在一起的。 TDM信号形成和分离可通过数字电路实