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第7章 网络通信技术
教学要求：通过本章的学习，要求学生掌握数据通信 的基本原理及传输技术、数据交换技术以及ATM交换技 术，重点掌握信息传输的差错控制技术。
7.1 数据通信 7.2 数据传输技术 7.3 数据交换技术 7.4 ATM交换技术 7.5 差错控制
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7.1 数据通信
7.1.1 数据通信的基本概念 (1)通信 将信息从一个地方传送到另一个地方的过程 称为通信。用以实现通信过程的系统称为通信 系统。 通信系统的三要素：由信源、传输媒体、信 宿三个部份组成，如图7-1所示。
图7-8 实际的全宽单极码脉冲示意图 (2)全宽双极码脉冲 全宽双极码脉冲是用恒定的负电压表示“0”，用恒定的正 电压表示“1”，两种信号波形也是在一码元全部时间内发出或 不发出电信号表示。如图7-9所示。
(2)频带传输
将基带信号经调制变换后进行传输的过程称为频带传输。
如：远程拨号网络，收发双方都通过Modem将信号进行调制或解调，信号是以 模拟信号在公用电话线上进行传输的。
(3)宽带传输
早期的宽带是指比音频带宽（14.4Kb）更宽的频带，信号用宽带进行的传输称为 宽带传输，这样的系统称宽带传输系统。在现代网络通信系统中，宽带是指 100Mpbs以上带宽的频带。
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信源
通信媒体
信宿
图7-1 通信过程的三要素示意图
(2)通信系统的基本构成
通信系统的构成是在图7-1的基础上增加信号转换器而成。 如图7-2所示。
信源
信号转换器
通信媒体
信号反转器
信宿
图7-2 通信系统结构图
3
7.1.2 数据通信过程 数据从信源端发出到数据接信宿端接收的整个过程 称为通信过程。 数据通信过程通常分为5个基本阶段： (1)建立通信链路； (2)建立数据传输链路； (3)传输数据及控制信号； (4)数据传输结束； (5)通信结束，断开通信线路。
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图7-7 全宽单极码脉冲方波示意图
图7-7是一个理想的方波示意图，在实际传输过程中，其波 形如图7-8所示：
在图7-8中，取样时间在每一码元时间的中间，判决门为半 幅度电平。当接收电平值在0～0.5之间就认定为“0”码，电 平值≥0.5时就认定为“1”码。
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7.1.3 模拟通信系统和数字通信系统
在通信过程中，采用离散的电信号表示的数据称为数字数据， 而采用连续电波表示数据称为模拟数据。
1.模拟通信系统
在数据通信系统中，两台数据终端设备之间的传输信号为模 拟信号的通信系统称为模拟通信系统。
典型的模拟通信系统是以电话线为传输介质的通信系统，如 图7-3所示:
发送端
非电/电转 换器
调制器器
解调器器
图7-3 摸拟通信系统结构图
电/非电转 换器
接收端
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2.数字通信系统
数字通信系统是数据通信系统中处于数据终端设备（DTC） 之间的信号为数字信号的通信系统。
数字通信系统的通信模型有四种：其一是收发双方都是数字 信号，在这种情况下不需要转换就可直接进行传输，如图7-4a。 其二是收发双方都是模拟信号，发送方要进行A/D（即模/数） 转换，而接收方要进行D/A（即数/模）转换,如图7-4b。第三 种情况是，发送方是模拟信号而接收方是数字信号，只需在发 送方进行（A/D）转换即可,如图7-4c。第四种情况是，发送方 是数字信号，而接收方是模拟信号，发送方不用转换而直接发 送，但在接收方要进行（D/A）转换,如图7-4d。
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7.2 数据传输技术
7.2.1 基带传输与频带传输
(1)基带传输
基带是指调制前原始信号所占用的频带，它是原始信号所固有的基本频带，在信 道中直接传送基带信号称为基带传输（未经调制的原始信号称为基带信号）。进行 基带传输的系统称为基带传输系统。局域网中的通信大都采用的是基带传输，但也 可采用频带传输。
(3)全双工通信：两个端点可以同时进行收发信息。如电 话机、实时聊天等。
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7.1.6 数据传输方式
(1)并行数据传输：速度快，可同时传8位、 16位或24位，但成本高，只适应于短距离传输。
(2)串行数据传输：只能一位一位地传输，速 度慢，但成本低，普遍用于网络远距离通信。
并行数据传输一般只应用于计算机内部及其 外围设备（如打印机、移动磁盘）的连接，串 行数据传输一般应用于计算机与计算机之间的 远程连接。
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信源
数字信号
通信媒体
信宿
数字通信信道
数字信号
信源
A/D转换
图7-4a 收发双方都是数字信号
通信媒体
D/A转换
信宿
模拟信号
信号转换器
数字通信信道
信号转换器
模拟信号
Leabharlann Baidu
信源
模拟信号
图7-4b 收发双方都是模拟信号
A/D转换
通信媒体
信宿
信号转换器
数字通信信道
信源
图7-4c 发送方是模拟信号而接收方是数字信号
图7-6b 每台计算机各用一台MODEM上网
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7.1.5 线路通信方式
无论是早期的无线电通信方式还是现代的网络通信方式， 都有单工通信方式、半双工通信方式和全双工通信方式三 种。
(1)单工通信： 传输的信息始终是只有一个方向的通信 方式。如广播、会议通知等。
(2)半双工通信：通信双方都可收发信息，但同一时刻只 能有一方传输信息，当一方在传输信息时，另一方只能接 收信息。如对讲机、基带以太网络的信息交换等。
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7.2.2 数据编码 1.数字数据的数字信号编码 数字数据的数字信号编码就是将二进制数字数据用 两个电平来表示，形成矩形脉冲电信号。 (1)全宽单极码脉冲 全宽单极码脉冲是用电压或电流的有和无来表示数 据的，无电信号表示数码0，有电信号表示数码1。 所谓单极码，其脉冲信号是单极的，即只有正脉冲 信号，而无负脉冲信号。如图7-7所示。
图7-5b 通过Modem连接方式 8
(2)分支式连接 分支式连接是一条通信线路（通常使用的是电话线）连接两个以上终端结 点进行通信的方式。第一种连接方式是通过集中器与多台主机相连，如图76a所示。第二种情况是通过MODEM与多台主机相连，如图7-6b所示。
图7-6a 若干台计算机共用一条通信电缆上网
通信媒体
D/A转换
信宿
数字信号
数字通信信道
信号转换器
数字信号 模拟信号
图7-4d 发送方是数字信号而接收方是模拟信号
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7.1.4 通信线路连接方式 (1) 点对点的连接 点对点的连接分为两种：其一是两台计算机直接相连，如图 7-5a所示。其二是通过MODEM连接，如图7-5b所示。
图7-5a 直接连接方式
教学要求：通过本章的学习，要求学生掌握数据通信 的基本原理及传输技术、数据交换技术以及ATM交换技 术，重点掌握信息传输的差错控制技术。
7.1 数据通信 7.2 数据传输技术 7.3 数据交换技术 7.4 ATM交换技术 7.5 差错控制
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7.1 数据通信
7.1.1 数据通信的基本概念 (1)通信 将信息从一个地方传送到另一个地方的过程 称为通信。用以实现通信过程的系统称为通信 系统。 通信系统的三要素：由信源、传输媒体、信 宿三个部份组成，如图7-1所示。
图7-8 实际的全宽单极码脉冲示意图 (2)全宽双极码脉冲 全宽双极码脉冲是用恒定的负电压表示“0”，用恒定的正 电压表示“1”，两种信号波形也是在一码元全部时间内发出或 不发出电信号表示。如图7-9所示。
(2)频带传输
将基带信号经调制变换后进行传输的过程称为频带传输。
如：远程拨号网络，收发双方都通过Modem将信号进行调制或解调，信号是以 模拟信号在公用电话线上进行传输的。
(3)宽带传输
早期的宽带是指比音频带宽（14.4Kb）更宽的频带，信号用宽带进行的传输称为 宽带传输，这样的系统称宽带传输系统。在现代网络通信系统中，宽带是指 100Mpbs以上带宽的频带。
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信源
通信媒体
信宿
图7-1 通信过程的三要素示意图
(2)通信系统的基本构成
通信系统的构成是在图7-1的基础上增加信号转换器而成。 如图7-2所示。
信源
信号转换器
通信媒体
信号反转器
信宿
图7-2 通信系统结构图
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7.1.2 数据通信过程 数据从信源端发出到数据接信宿端接收的整个过程 称为通信过程。 数据通信过程通常分为5个基本阶段： (1)建立通信链路； (2)建立数据传输链路； (3)传输数据及控制信号； (4)数据传输结束； (5)通信结束，断开通信线路。
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图7-7 全宽单极码脉冲方波示意图
图7-7是一个理想的方波示意图，在实际传输过程中，其波 形如图7-8所示：
在图7-8中，取样时间在每一码元时间的中间，判决门为半 幅度电平。当接收电平值在0～0.5之间就认定为“0”码，电 平值≥0.5时就认定为“1”码。
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7.1.3 模拟通信系统和数字通信系统
在通信过程中，采用离散的电信号表示的数据称为数字数据， 而采用连续电波表示数据称为模拟数据。
1.模拟通信系统
在数据通信系统中，两台数据终端设备之间的传输信号为模 拟信号的通信系统称为模拟通信系统。
典型的模拟通信系统是以电话线为传输介质的通信系统，如 图7-3所示:
发送端
非电/电转 换器
调制器器
解调器器
图7-3 摸拟通信系统结构图
电/非电转 换器
接收端
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2.数字通信系统
数字通信系统是数据通信系统中处于数据终端设备（DTC） 之间的信号为数字信号的通信系统。
数字通信系统的通信模型有四种：其一是收发双方都是数字 信号，在这种情况下不需要转换就可直接进行传输，如图7-4a。 其二是收发双方都是模拟信号，发送方要进行A/D（即模/数） 转换，而接收方要进行D/A（即数/模）转换,如图7-4b。第三 种情况是，发送方是模拟信号而接收方是数字信号，只需在发 送方进行（A/D）转换即可,如图7-4c。第四种情况是，发送方 是数字信号，而接收方是模拟信号，发送方不用转换而直接发 送，但在接收方要进行（D/A）转换,如图7-4d。
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7.2 数据传输技术
7.2.1 基带传输与频带传输
(1)基带传输
基带是指调制前原始信号所占用的频带，它是原始信号所固有的基本频带，在信 道中直接传送基带信号称为基带传输（未经调制的原始信号称为基带信号）。进行 基带传输的系统称为基带传输系统。局域网中的通信大都采用的是基带传输，但也 可采用频带传输。
(3)全双工通信：两个端点可以同时进行收发信息。如电 话机、实时聊天等。
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7.1.6 数据传输方式
(1)并行数据传输：速度快，可同时传8位、 16位或24位，但成本高，只适应于短距离传输。
(2)串行数据传输：只能一位一位地传输，速 度慢，但成本低，普遍用于网络远距离通信。
并行数据传输一般只应用于计算机内部及其 外围设备（如打印机、移动磁盘）的连接，串 行数据传输一般应用于计算机与计算机之间的 远程连接。
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信源
数字信号
通信媒体
信宿
数字通信信道
数字信号
信源
A/D转换
图7-4a 收发双方都是数字信号
通信媒体
D/A转换
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模拟信号
信号转换器
数字通信信道
信号转换器
模拟信号
Leabharlann Baidu
信源
模拟信号
图7-4b 收发双方都是模拟信号
A/D转换
通信媒体
信宿
信号转换器
数字通信信道
信源
图7-4c 发送方是模拟信号而接收方是数字信号
图7-6b 每台计算机各用一台MODEM上网
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7.1.5 线路通信方式
无论是早期的无线电通信方式还是现代的网络通信方式， 都有单工通信方式、半双工通信方式和全双工通信方式三 种。
(1)单工通信： 传输的信息始终是只有一个方向的通信 方式。如广播、会议通知等。
(2)半双工通信：通信双方都可收发信息，但同一时刻只 能有一方传输信息，当一方在传输信息时，另一方只能接 收信息。如对讲机、基带以太网络的信息交换等。
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7.2.2 数据编码 1.数字数据的数字信号编码 数字数据的数字信号编码就是将二进制数字数据用 两个电平来表示，形成矩形脉冲电信号。 (1)全宽单极码脉冲 全宽单极码脉冲是用电压或电流的有和无来表示数 据的，无电信号表示数码0，有电信号表示数码1。 所谓单极码，其脉冲信号是单极的，即只有正脉冲 信号，而无负脉冲信号。如图7-7所示。
图7-5b 通过Modem连接方式 8
(2)分支式连接 分支式连接是一条通信线路（通常使用的是电话线）连接两个以上终端结 点进行通信的方式。第一种连接方式是通过集中器与多台主机相连，如图76a所示。第二种情况是通过MODEM与多台主机相连，如图7-6b所示。
图7-6a 若干台计算机共用一条通信电缆上网
通信媒体
D/A转换
信宿
数字信号
数字通信信道
信号转换器
数字信号 模拟信号
图7-4d 发送方是数字信号而接收方是模拟信号
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7.1.4 通信线路连接方式 (1) 点对点的连接 点对点的连接分为两种：其一是两台计算机直接相连，如图 7-5a所示。其二是通过MODEM连接，如图7-5b所示。
图7-5a 直接连接方式