数据通信系统模型
第4讲数据通信和编码技术
带宽
对于模拟信号而言，带宽又称为频宽，以赫兹（Hz） 为单位。
对于数字信号而言，带宽是指单位时间内链路能够经 过旳数据量。
为了与模拟信道旳带宽进行区别，数字信道旳带宽一 般直接用波特率或符号率来描述。
时延(delay 或 latency)
信号从源端发送到宿端所需要旳时间 发送时延 传播时延 处理时延
数据通信和编码技术
1 数据通信概述 2 数据传播方式 3 传播介质 4 数据编码技术
1 数据通信概述
数据通信系统基本概念 数据通信系统旳模型 数据通信系统旳技术指标
1.1 数据通信系统基本概念
数据（Data）——数据通信中传播旳二进制代码，是传播 信息旳载体
信息（Information）——数据旳内容和解释 信号(Signal)——数据在传播过程中旳电磁波表达形式
模拟旳和数字旳数据、信号
模拟数据 模拟数据 数字数据 数字数据
放大器 整形器
PCM 编码器
调制器
数字 发送器
模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号
1.1 数据通信系统基本概念
数据通信：在两点或多点之间以二进制形式进行信息互换 信源：一次通信中发送信息旳一端 信宿：一次通信中接受信息旳一端 信道：信源和信宿之间旳通信线路
公里
抗干扰能力 较强
介于双绞线和 光纤旳成本之 间
在6至8公里
光 缆
直径细、质地柔 软旳能传导光波 旳介质
用在点到 点链路上
距离内可不使 用中继器实现 高速率数据传
不受电磁干扰 或噪声旳影响
播
较贵
2.2 无线传播介质
电磁波，根据其频谱可分为无线电波、微波、 红外线和激光等
简述通信系统的一般模型__概述及解释说明
简述通信系统的一般模型概述及解释说明1. 引言1.1 概述通信系统是现代社会中不可或缺的一部分，它在人们之间传递信息、交流思想起到了至关重要的作用。
随着科技的发展，各种通信系统得以建立和完善，从最初的传统有线电话到如今的移动通信网络，都为人们提供了全球范围内快速、可靠、安全的信息传输与沟通手段。
本文将简要介绍通信系统的一般模型，并对其组件、功能和工作原理进行解释说明。
同时，本文还将深入探讨通信系统中的关键要点，以便读者更好地理解和运用相关知识。
1.2 文章结构本文主要分为六个部分：引言、通信系统的一般模型、通信系统的要点一、通信系统的要点二、通信系统的要点三和结论。
在引言部分，我们将对整篇文章进行概述，并阐明文章目标与结构。
接下来，在通信系统的一般模型部分，我们将具体描述其定义、背景、组件和功能以及工作原理。
在接下来的三个部分中，我们将详细解释每个要点，并提供相关实例和说明。
最后，在结论部分，我们将对整篇文章进行总结并提出一些展望。
1.3 目的本文的主要目的是向读者介绍通信系统的一般模型，并解释其组成部分和工作原理。
通过详细说明每个关键要点，我们希望读者能够全面了解通信系统并理解其在现代社会中的重要性。
同时，通过阅读本文，读者还可以更好地应用和运用通信系统相关知识。
最终，我们期望本文能为读者提供一个全面、清晰且易于理解的概述，并为他们进一步学习和研究通信系统打下基础。
2. 通信系统的一般模型2.1 定义和背景：通信系统是指通过传送、交换和处理信息来完成信息传递的一组设备和技术的集合。
它可以实现人与人之间、人与机器之间以及机器与机器之间的信息传递。
通信系统在现代社会中扮演着非常重要的角色，广泛应用于电信、互联网、无线通信等领域。
2.2 组件和功能：通信系统由多个组件组成，每个组件都有特定的功能，协同工作以实现信息传递。
主要的组件包括发送端、接收端、传输介质和信号处理设备。
发送端将待传输的信息转化为适合在传输介质上进行传播的信号，并通过传输介质将信号发送给接收端。
osi模型物理层功能
osi模型物理层功能OSI模型是一个具有七层的网络体系结构模型，每一层都有相应的功能和任务。
物理层是OSI模型的第一层，它负责在物理介质上传输比特流。
本文将详细介绍OSI模型物理层的功能。
一、物理层的概述物理层是OSI模型的基础，它直接与通信设备的物理层面进行交互。
物理层的主要任务是将比特流转化为电信号或光信号，并在网络中传输这些信号。
物理层通过传输媒介来实现信息的传输，如双绞线、同轴电缆、光纤等。
二、物理层的功能1. 数据编码与解码：物理层将传输的数据进行编码，将比特流转化为电信号或光信号，以便在传输媒介上进行传输。
同时，在接收端，物理层也负责对收到的信号进行解码，将其转化为比特流。
2. 传输介质的选择与接口规范：物理层选择合适的传输介质，并规定相关的接口标准。
这些接口标准确保不同设备间的互操作性，使得不同厂商的设备可以在同一网络中进行通信。
3. 数据传输的时序控制：物理层负责控制数据传输过程中的时序，以确保信号的正确接收。
它控制数据的发送速率，保证发送端和接收端的速率匹配，并调整传输速率以适应传输媒介的特性。
4. 基本的传输错误检测与纠正：物理层需要进行基本的错误检测与纠正，以确保数据的可靠传输。
它通过检测比特流中的错误，并进行必要的纠正，防止传输中出现丢失、替换或损坏的数据。
5. 物理拓扑的定义：物理层定义网络的物理拓扑结构，包括网络中节点的连接方式和布局形式。
不同的物理拓扑结构对数据传输的性能、可靠性和扩展性都有不同的影响。
6. 传输媒介的管理：物理层负责管理传输媒介的分配和使用。
它需要设置传输媒介的参数，如带宽、速率和距离等，以确保数据的传输和接收正常进行。
7. 链路建立与拆除：物理层负责建立和拆除通信链路，即在发送和接收端之间建立起可靠的连接。
链路的建立和拆除需要一系列的握手和协商过程，以确保通信的可靠性和正确性。
三、物理层的重要性物理层是整个网络体系结构中最底层的一层，它直接面对网络中的物理设备和传输媒介。
OSI网络通信模型
OSI七层模型介绍OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型，他是一个定义的非常好的协议规范。
OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。
下面我简单的介绍一下这7层及其功能。
OSI的7层从上到下分别是7 应用层6 表示层5 会话层4 传输层3 网络层2 数据链路层1 物理层其中高层，既7、6、5、4层定义了应用程序的功能，下面3层，既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。
下面我给大家介绍一下这7层的功能：（1）应用层：与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。
例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。
但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。
示例：telnet，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。
（2）表示层：这一层的主要功能是定义数据格式及加密。
例如，FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。
如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。
如果选择ASII 格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。
在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。
示例：加密，ASII等。
（3）会话层：他定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向小时的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。
示例：RPC，SQL 等。
（4）传输层：这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。
示例：TCP，UDP，SPX。
（5）网络层：这层对端到端的包传输进行定义，他定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。
为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。
数据通信-OSI参考模型教案
《数据通信技术》课堂教学教案
数据解封
3.OSI 七层协议的功能
物理层：
物理层建立在物理通信介质的基础上，作为系统和通信介质的接口，用来实现数据链路实体间透明的比特（bit，01二进制数）流传输，只有该层为真实物理通信，其它各层为虚拟通信。
物理层实际上是设备之间的物理接口，物理层传输协议主要用于控制传输媒体。
简单来说物理层确定物理设备接口，提供点－点的比特流传输的物理链路。
数据链路层：
数据链路层为网络层相邻实体间提供传送数据的功能和过程；提供数据流链路控制；检测和校正物理链路的差错。
物理层不考虑位流传输的结构，而数据链路层主要职责是控制相邻系统之间的物理链路，传送数据以帧为单位，规定字符编码、信息格式，约定接收和发送过程，在一帧数据开头和结尾附加特殊二进制编码作为帧界识别符，以及发送端处理接收端送回的确认帧，保证数据帧传输和接收的正确性，以及发送和接收速度的匹配，流量控制等。
简言之数据链路层利用差错处理技术，提供高可靠传输的数据链路。
网络层：
网络层控制分组传送操作，即路由选择，拥塞控制、网络互连等功能，根据传输层的要求来选择服务质量，向传输层报告未恢复的差错。
网络层传输的信息以报文分组为单位，它将来自源的报文转换成包文，并经路径选择算法确定路径送往目的地。
网络层协议。
数据通信系统模型
• 2.2.2 异步传输与同步传输 • 数字通信中必须解决的一个重要问题，就是要求
通信的收发双方在时间基准上保持一致。
• 即接收方必须知道它所接收的数据每一位的开始 时间与持续时间，这样才能正确地接收发送方发来 的数据。
• 1.异步传输方式
• 异步传输的工作原理是：每个字节作为一个单 元独立传输，字节之间的传输间隔任意。
• ASCII码采用7位二进制比特编码，可以表示 128个字符。字符分为图形字符与控制字符两类。
• 二进制编码按高位到低位（b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0）的顺序排列，而b7位一般用于字符的校验。 那么，英文单词NETWORK（大写）的ASCII码编码的 二进制比特序列（不考虑校验位）应该是“1001110 1000101 1010100 1010111 1001111 1010010 1001011”。如果要从主机A将这样的二进制比特序 列准确地传送到主机B，并且主机A、B都使用ASCII 编码，那么主机B就可以将接收的二进制比特序列解 释为“NETWORK”。
•
如图（b）所示，在半双工通信方式中，信号
可以双向传送，但必须是交替进行，一个时间只能
向一个方向传送。可以双向传送信号，但必须交替
进行的通信信道，只能用于半双工通信方式中。
•
如图（c）所示，在全双工通信方式中，信号
可以同时双向传送。只有可以双向同时传送信号的
通信信道，才能实现全双工通信，自然也就可以用
• 2.同步传输
• 同步传输方式不是对每个字节单独进行同步，而 是对一组字符组成的数据块进行同步。
• 2.2.3 数据传输方向
• 数据通信按照信号传送方向与时间的关系，可以 分为三种： 单工通信、半双工通信、全双工通信。
数字通信系统的模型
数字通信体系的模子数字通信体系的分类•数字通信体系可进一步细分为数字频带传输通信体系.数字基带传输通信体系.模仿旌旗灯号数字化传输通信体系.1. 数字频带传输通信体系数字通信的根本特点是,它的新闻或旌旗灯号具有“离散”或“数字”的特点,从而使数字通信具有很多特别的问题.例如前边提到的第二种变换,在模仿通信中强调变换的线性特点,即强调已调参量与代表新闻的基带旌旗灯号之间的比例特点;而在数字通信中,则强调已调参量与代表新闻的数字旌旗灯号之间的一一对应关系.别的,数字通信中还消失以下凸起问题：第一,数字旌旗灯号传输时,信道噪声或干扰所造成的错误,原则上是可以掌握的.这是经由过程所谓的错误掌握编码来实现的.于是,就须要在发送端增长一个编码器,而在吸收端响应须要一个解码器.第二,当须要实现保密通信时,可对数字基带旌旗灯号进行工资“捣乱”（加密）,此时在收端就必须进行解密.第三,因为数字通信传输的是一个接一个按必定节奏传送的数字旌旗灯号,因而吸收端必须有一个与发端雷同的节奏,不然,就会因收发步伐不一致而造成凌乱.别的,为了表述新闻内容,基带旌旗灯号都是按新闻特点进行编组的,于是,在收发之间一组组的编码的纪律也必须一致,不然吸收时新闻的真正内容将无法恢复.在数字通信中,称节奏一致为“位同步”或“码元同步”,而称编组一致为“群同步”或“帧同步”,故数字通信中还必须有“同步”这个重要问题.综上所述,点对点的数字通信体系模子一般可用图 1-3 所示.须要解释的是,图中调制器 / 解调器.加密器 / 解密器.编码器 / 译码器等环节,在具体通信体系中是否全体采取,这要取决于具体设计前提和请求.但在一个体系中,假如发端有调制 / 加密 / 编码,则收端必须有解调 / 解密 / 译码.平日把有调制器 / 解调器的数字通信体系称为数字频带传输通信体系.2. 数字基带传输通信体系与频带传输体系相对应,我们把没有调制器 / 解调器的数字通信体系称为数字基带传输通信体系,如图 1-4 所示.图中基带旌旗灯号形成器可能包含编码器.加密器以及波形变换等,吸收滤波器亦可能包含译码器.解密器等.3. 模仿旌旗灯号数字化传输通信体系上面阐述的数字通信体系中,信源输出的旌旗灯号均为数字基带旌旗灯号,现实上,在日常生涯中大部分旌旗灯号（如语音旌旗灯号）为持续变更的模仿旌旗灯号.那么要实现模仿旌旗灯号在数字体系中的传输,则必须在发端将模仿旌旗灯号数字化,即进行A/D 转换;在吸收端需进行相反的转换,即 D/A 转换.实现模仿旌旗灯号数字化传输的体系如图 1-5 所示.数字通信体系的优缺点•一.数字通信体系的长处1.抗干扰才能强因为在数字通信中,传输的旌旗灯号幅度是离散的,以二进制为例,旌旗灯号的取值只有两个,如许吸收端只需判别两种状况.旌旗灯号在传输进程中受到噪声的干扰,必定会使波形掉真,吸收端对其进行抽样判决,以分辩是两种状况中的哪一个.只要噪声的大小缺少以影响判决的精确性,就能精确吸收（再生）.而在模仿通信中,传输的旌旗灯号幅度是持续变更的,一旦叠加上噪声,即使噪声很小,也很难清除它.数字通信抗噪声机能好,还表示在微波中继通信时,它可以清除噪声积聚.这是因为数字旌旗灯号在每次再生后,只要不产生错码,它仍然像信源中发出的旌旗灯号一样,没有噪声叠加在上面.是以中继站再多,数字通信仍具有优越的通信质量.而模仿通信中继时,只能增长旌旗灯号能量（对旌旗灯号放大）,而不克不及清除噪声.2.错误可控数字旌旗灯号在传输进程中消失的错误（错误）,可经由过程纠错编码技巧来掌握,以进步传输的靠得住性.3.易加密数字旌旗灯号与模仿旌旗灯号比拟,它轻易加密息争密.是以,数字通信保密性好.4.易于与现代技巧相联合因为盘算机技巧.数字存贮技巧.数字交流技巧以及数字处理技巧等现代技巧飞速成长,很多装备.终端接口均是数字旌旗灯号,是以极易与数字通信体系相衔接.二.数字通信体系的缺点1. 频带运用率不高体系的频带运用率,可用体系许可最大传输带宽（信道的带宽）与每路旌旗灯号的有效带宽之比来数字通信中,数字旌旗灯号占用的频带宽,以德律风为例,一路模仿德律风平日只占领 4kHz 带宽,但一路接近同样话音质量的数字德律风可能要占领 20 ～60kHz 的带宽.是以,假如体系传输带宽必定的话,模仿德律风的频带运用率要凌驾数字德律风的 5 ～ 15 倍.2.体系装备比较庞杂数字通信中,要精确地恢复旌旗灯号,吸收端须要严厉的同步体系,以保持收端和发端严厉的节奏一致.编组一致.是以,数字通信体系及装备一般都比较庞杂,体积较大.不过,跟着新的宽带传输信道（如光导纤维）的采取.窄带调制技巧和超大范围集成电路的成长,数字通信的这些缺点已经弱化.跟着微电子技巧和盘算机技巧的缓慢成长和广泛运用,数字通信在往后的通信方法中势必慢慢代替模仿通信而占主导地位.数字通信体系的各部分感化• 1.信源:把原始信息变换成原始电旌旗灯号.2.信源编码：①实现模仿旌旗灯号的数字化传输即完成A/D变更.②进步旌旗灯号传输的有效性.即在包管必定传输质量的情形下,用竟可能少的数字脉冲来暗示信源产生的信息.信源编码也称作频带紧缩编码或数据紧缩编码.3.信道编码：①信源编码的目标：信道编码重要解决数字通信的靠得住性问题.②信道编码的道理：对传输的信息码元按必定的规矩参加一些冗余码（监视码）,形成新的码字,吸收端按照商定好的纪律进行检错甚至纠错.③信道编码又称为错误掌握编码.抗干扰编码.纠错编码 .4.数字调制①数字调制技巧的概念：把数字基带旌旗灯号的频谱搬移到高频处,形成合适在信道中传输的频带旌旗灯号.②数字调制的重要感化：进步旌旗灯号在信道上传输的效力,达到旌旗灯号远距离传输的目标.③根本的数字调制方法：振幅键控ASK.频移键控FSK.相移键控PSK.5.同步①同步的概念：指通信体系的收.发两边具有同一的时光尺度,使它们的工作“步伐一致”.②同步的感化：对于数字通信时是至关重要的.假如同步消失误差或掉去同步,通信进程中就会消失大量的误码,导致全部通信体系掉效.6.信道：信道是旌旗灯号传输序言的总称,传输信道的类型有无线信道（如电缆.光纤）和有线信道（如自由空间）两种.7.噪声源：通信体系中各类装备以及信道中所固有的,为了剖析便利,把噪声源视为遍地噪声的分散表示而抽象参加到信道.起首对模仿旌旗灯号进行采样（NYQUIST定理,抽样频率大于等于模仿旌旗灯号最高频率2倍）,然后依据采样到的旌旗灯号的幅度（比地契位V）对应一个二进制值（比方0V对应00,1V对应01,2V对应10,只是理论,现实按工程须要或者相干协定）,这个进程即为量化,然后输出如许的2进制BIT流,即数字旌旗灯号.（1）频分多路复用：用户在同样的时光占用不合的频率带宽（2）时分多路复用：所有效户在不合的时光占用同样的频带宽度,分为时分复用和统计时分复用两种.（3）波分复用：光的频分复用,用于光纤通信（4）码分复用：CDMA码分多址.多路复用是指两个或多个用户共享公用信道的一种机制.经由过程多路复用技巧,多个终端能共享一条高速信道,从而达到节俭信道资本的目标,多路复用有频分多路复用（FDMA）,时分多路复用（TDMA）,码分多路复用（CDMA）几种.频分多路复用（FDMA）频分制是将传输频带分成N部分,每一个部分均可作为一个自力的传输信道运用.,如图所示.如许在一对传输线路上可有N对话路信息传送,而每一对话路所占用的只是个中的一个频段.频分制通信又称载波通信,它是模仿通信的重要手腕.时分多路复用（TDMA）时分制是把一个传输通道进行时光朋分以传送若干话路的信息,如图所示.把N个话路装备接到一条公共的通道上,按必定的次序轮流的给各个装备分派一段运用通道的时光.当轮到某个装备时,这个装备与通道接通,履行操纵.与此同时,其它装备与通道的接洽均被割断.待指定的运用时光距离一到,则经由过程时分多路转换开关把通道联接到下一个要衔接的装备上去.时分制通信也称时光朋分通信,它是数字德律风多路通信的重要办法,因而PCM通信常称为时分多路通信.码分多路复用（CDMA）CDMA技巧不是一项新技巧,作为一种多址计划它已经成功地运用于卫星通信和蜂窝德律风范畴,并且显示出很多优于其他技巧的特色.但是,因为卫星通信和移动通信中带宽的限制,所以CDMA技巧尚未充分施展长处.光纤通信具有丰硕的带宽,可以或许很好地填补这个缺点.近年来,OCDMA已经成为一项备受注视标热门技巧.OCDMA技巧在道理上与电码分复用技巧类似.OCDMA通信体系给每个用户分派一个独一的光正交码的码字作为该用户的地址码.在发送端,对要传输的数据该地址码进行光正交编码,然后实现信道复用;在吸收端,用与发端雷同的地址码进行光正交解码.32|评论(8)microwave communication界说：运用波长为1～0.1m(频率为0.3～3GHz)的电磁波进行的通信.包含地面微波接力通信.对流层散射通信.卫星通信.空间通信及工作于微波频段的移动通信.无障碍时就可以运用微波传送.运用微波进行通信具有容量大.质量好并可传至很远的距离,是以是国度通信网的一种重要通信手腕,也广泛实用于各类专用通信网.采取中继方法的直接原因: 对于地面上的远距离微波通信,采取中继方法的直接原因有两个：起首是因为微波波长短,接近于光波,是直线传播具有视距传播特点,而地球概况是个曲面,是以若在通信两地直接通信,当通信距离超出必定命值时,电磁波传播将受到地面的阻拦,为了延伸通信距离,须要在通信两地之间设立若干中继站,进行电磁波转接.其次是因为微波传播有损耗,跟着通信距离的增长旌旗灯号衰减,有须要采取中继方法对旌旗灯号逐段吸收.放大后发送给下一段,延伸通信距离.(Geostationary Satellite),它的长处是运用者只要瞄准人造卫星就可进行沟通而不必再追踪卫星的轨迹.地球同步卫星是工资发射的一种卫星,它相对于地球静止于赤道上空．从地面上看,卫星保持不动,故也称静止卫星;从地球之外看,卫星与地球配合迁移转变,角速度与地球自转角速度雷同,故称地球同步卫星．运转周期24小时地球同步卫星距赤道的高度约为 36000千米,线速度的大小约为3.1公里每秒．卫星通信的特色是：通信范围大;只要在卫星发射的电波所笼罩的范围内,从任何两点之间都可进行通信;不轻易受陆地灾祸的影响（靠得住性高）;只要设置地球站电路即可开通（开通电路敏捷）;同时可在多处吸收,能经济地实现广播.多址通信（多址特色）;电路设置异常灵巧,可随时疏散过于分散的话务量;同一信道可用于不合偏向或不合区间（多址联接）.是运用光波在光导纤维中传输信息的通信方法.因为激光具有高偏向性.高相干性.高单色性等明显长处,光纤通信中的光波重要是激光,所以又叫做激光-光纤通信.光纤通信的道理是：在发送端起首要把传送的信息(如话音)变成电旌旗灯号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电旌旗灯号的幅度(频率)变更而变更,并经由过程光纤发送出去;在吸收端,检测器收到光旌旗灯号后把它变换成电旌旗灯号,经解调后恢回复复兴信息.单工通信数据信息在通信线上始终向一个偏向传输.数据信息永久从发送端传输到吸收端.列如,广播电视就是单工传输方法,收音机电视机只能分离接收来自电台电视台的旌旗灯号,不克不及进行相反偏向的信息传输.2）半双工通信数据信息可以双向传输,但必须瓜代进行,同一时刻一个信道只许可单向传送.半双工通信请求A B端都有发送装配和接收装配,若想转变信息的传输偏向,有开关K1 K2进行切换,再随意率性时刻包管A端发送装配与B端接收装配A端接收装配与B端发送装配介入信道.半双工通信因为通信中要濒反的更换信道的偏向,所以效力交底.如对讲机通信就是典范的半双工通信方法,在一方讲话的时刻另一方不克不及讲话,但经由过程开切换可以切换可以转变童话方法.全双工通信同时进行二个偏向的通信,既二个信道,可同时进行双向的数据传输.它相当于把二个相反偏向的单工通信方法组合起来.全双工通信效力高,掌握轻易,士与盘算机间的通信,通俗德律风是一种典范的全双工通信.界说：散布在不合地点的多个用户通信装备.传输装备.交流装备用通信线路互相衔接,在响应通信软件支撑下所构成的传递信息的体系.通信网是一种运用交流装备,传输装备,将地理上疏散用户终端装备互连起来实现通信和信息交流的体系.通信最根本的情势是在点与点之间树立通信体系,但这不克不及称为通信网,只有将很多的通信体系(传输体系)经由过程交流体系按必定拓扑构造组合在一路才干称之为通信.也就是说,有了交流体系才干使某一地区内随意率性两个终端用户互相接续,才干构成通信网.通信网由用户终端装备,交流装备和传输装备构成.交流装备间的传输装备称为中继线路(简称中继线),用户终端装备至交流装备的传输装备称为用户路线(简称用户线).通信网：在分处异地的用户之间传递信息的体系.属于电磁体系的也称电信网.它通信网是由互相依存.互相制约的很多要素所构成的一个有机整体,以完成划定的功效.通信网的功效就是要顺运用户呼叫的须要,以用户知足的程度沟通网中随意率性两个或多个用户之间的信息.离散信源: 指发出在时光和幅度上都是离散散布的离散新闻的信源,如文字.数字.数据等符号都是离散新闻.持续信源指发出在时光和幅度上都是持续散布的持续新闻（模仿新闻）的信源.离散旌旗灯号可分两类:1抽样旌旗灯号2数字旌旗灯号抽样旌旗灯号的特色是时光离散...幅值持续数字旌旗灯号的特色是时光..幅值均离散抽样旌旗灯号等于离散旌旗灯号吗？不克不及笼统的这么说,因为抽样旌旗灯号是离散旌旗灯号中的一种什么样的离散旌旗灯号才算抽样旌旗灯号?相符抽样旌旗灯号特色的离散旌旗灯号数字旌旗灯号和离散旌旗灯号有什么差别呢？数字旌旗灯号是离散旌旗灯号中的一种模仿旌旗灯号是指信息参数在给定范围内表示为持续的旌旗灯号. 或在一段持续的时光距离内,其代表信息的特点量可以在随意率性刹时呈现为随意率性数值的旌旗灯号.模仿旌旗灯号与数字旌旗灯号之间的互相转换模仿旌旗灯号和数字旌旗灯号之间可以互相转换：模仿旌旗灯号一般经由过程PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)办法量化为数字旌旗灯号,即让模仿旌旗灯号的不合幅度分离对应不合的二进制值,例如采取8位编码可将模仿旌旗灯号量化为2^8=256个量级,实用中常采纳24位或30位编码;数字旌旗灯号一般经由过程对载波进行移相(Phase Shift)的办法转换为模仿旌旗灯号. 盘算机.盘算机局域网与城域网中均运用二进制数字旌旗灯号,今朝在盘算机广域网中现实传送的则既有二进制数字旌旗灯号,也有由数字旌旗灯号转换而得的模仿旌旗灯号.但是更具运用成长远景的是数字旌旗灯号.光纤是光导纤维的简写,是一种运用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射道理而达成的光传导对象.前喷鼻港中文大学校长高锟和George A. Hockham起首提出光纤可以用于通信传输的假想,高锟是以获得2009年诺贝尔物理学奖一种传输光能的波导介质,一般由纤芯和包层构成.丝）和塑料呵护套管及塑料外皮构成,光缆内没有金.银.铜铝等金的线缆.界说1：以光纤为传输元件的缆(有时含有若干电线),一般都含有增强元件及须要的护套.运用学科：界说2：一种由单根光纤.多根光纤或光纤束加上外护套制成,知足光学特点.机械特点和情形机能指标请求的缆构造实体.运用学科：通信科技（一级学科）;光纤传输与接入（二级学科）信体系是用以完成信息传输进程的技巧体系的总称.现代通信体系重要借助电磁波在自由空间的传播或在导引媒体中的传输机理来实现,前者称为无线通信体系,后者称为有线通信体系.通信网是一种运用交流装备,传输装备,将地理上疏散用户终端装备互连起来实现通信和信息交流的体系.通信最根本的情势是在点与点之间树立通信体系,但这不克不及称为通信网,只有将很多的通信体系(传输体系)经由过程交流体系按必定拓扑构造组合在一路才干称之为通信.也就是说,有了交流体系才干使某一地区内随意率性两个终端用户互相接续,才干构成通信网.通信网由用户终端装备,交流装备和传输装备构成.交流装备间的传输装备称为中继线路(简称中继线),用户终端装备至交流装备的传输装备称为用户路线(简称用户线).。
通信系统建模与仿真课程设计
通信系统建模与仿真课程设计1. 课程设计概述本课程设计旨在通过实际操作，让学生掌握通信系统建模与仿真方法，并能够利用计算机软件进行仿真。
本课程设计主要分为三个部分，分别为理论学习、仿真实验和实验报告撰写。
在理论学习部分，学生将学习通信系统建模的理论知识；在仿真实验部分，学生将通过计算机仿真软件进行实际操作，并仿真分析通信系统性能；在实验报告撰写部分，学生将撰写本次实验的报告，总结实验结果并给出改进方案。
2. 理论学习2.1 通信系统建模基础通信系统建模是通信系统设计的重要部分，其主要目的是建立一个数学模型，描述通信系统的各个组成部分间的关系。
通信系统建模可以大致分为系统的传输模型和噪声模型两部分。
系统的传输模型主要描述信道传输特性，如频率响应、时域响应等；噪声模型则描述了环境、电路和信号本身所引起的噪声影响。
2.2 通信系统仿真方法通信系统仿真是通过计算机对通信系统进行模拟，分析系统性能和验证系统的可行性。
通信系统仿真可以大致分为系统仿真和信号仿真两部分。
系统仿真主要是对通信系统整体进行仿真，分析系统的性能指标，如误码率、信噪比等。
信号仿真则是针对某个信号的特定特性进行仿真，如频谱、时域波形等。
3. 仿真实验3.1 实验内容本次仿真实验的主要内容是使用MATLAB软件对QPSK调制通信系统进行建模和仿真。
实验步骤如下：1.建立信道模型：使用MATLAB建立通信系统中各个模块的数学模型，包括信源、信道、调制器、解调器等模块。
2.信号发送：生成QPSK调制下的随机数据信号，通过调制器进行调制并发送。
3.信号接收：接收信号并通过解调器进行解调。
4.误码率分析：分析误码率、信噪比等性能指标，调整系统参数使其达到最优性能。
3.2 实验要求1.使用MATLAB软件完成实验。
2.通过改变系统参数，分析系统各项性能指标。
3.完成实验报告，并附上实验结果分析和总结。
4. 实验报告实验报告应该包括以下内容：1.实验目的：交代本次实验的目的。
tcpip协议四层模型
tcpip协议四层模型TCP/IP协议四层模型是一种常用的网络通信协议模型，它是互联网通信的基础。
该模型是由网络界所熟知且广泛采用的四层参考模型，包括应用层、传输层、网络层和数据链路层。
以下是对每一层模型的简要介绍：1. 应用层：应用层是TCP/IP协议模型的顶层，它提供了网络应用程序与网络之间的接口。
应用层协议包括HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）等，它们负责实现应用程序与网络之间的通信。
应用层协议是TCP/IP协议栈中最高层的协议，在数据传输时会将数据拆分为小块并进行分组。
2. 传输层：传输层负责将数据从源地址传送到目标地址，提供端到端的可靠通信。
主要有两种协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。
TCP是一种面向连接的协议，提供可靠的数据传输，通过确认、重传、流量控制和拥塞控制等机制来保证数据的可靠性。
UDP则是一种无连接的协议，数据传输速度快，但不保证可靠性。
3. 网络层：网络层主要负责处理数据包的路由和转发。
它的核心是IP（Internet Protocol，互联网协议）协议，它定义了在网络中如何寻址、传递和分配数据包。
网络层还包含了一些其他的协议，如ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制消息协议）用于在网络中传递错误消息。
4. 数据链路层：数据链路层负责将数据传输到物理层，并负责管理物理介质（如以太网、Wi-Fi等）。
它将IP层的数据包封装为适合在物理链路上传输的帧，以及在发送和接收之间执行错误检测和纠正。
TCP/IP协议四层模型的优势在于它提供了一个灵活、可扩展且相对简单的网络通信模型。
该模型的每一层都有自己的功能和责任，工作协同以实现数据的有效传输。
总结起来，TCP/IP协议四层模型是互联网通信的基础，它提供了一种灵活且可靠的网络通信模型。
应用层提供了各种网络应用程序的接口，传输层负责传送数据并保证可靠性，网络层处理数据包的路由和转发，数据链路层负责物理链路上的数据传输。
第一章绪论什么是通信系统？画出数据通信系统的一般模型图，并简要...
第一章绪论1.什么是通信系统？画出数据通信系统的一般模型图，并简要介绍。
（1）通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒介的总和（2）信源→发送设备→传输系统→接收设备→信宿↑噪声源源系统→→→传输系统→→→目的系统（3）信源：把各种消息转换为原始电信号信宿：把电信号还原成消息发送设备：匹配信源与传输媒介：调制接收设备：完成发送设备的反变换：解调信道：信号传输媒介噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声2.试分析数字通信和模拟通信的优缺点。
（1）模拟通信系统：以模拟信号为传输对象的传输方式称为模拟传输，以模拟信号来传达消息的通信方式称为模拟通信，传输模拟信号的通信系统称为模拟传输系统。
缺点：抗干扰能力差保密性差不能适应计算机通信的需求（2）数字通信系统：以数字信号为传输对象的传输方式称为数字传输，以数字信号来传达消息的通信方式称为数字通信，传输数字信号的通信系统称为模拟数字系统。
优越性：抗干扰能力强{数字信号可多次再生，自动检错、纠错}具有良好的灵活性和通用性便于加密数字通信设备易于大规模集成什么是消息？什么是信息？什么是信息技术（Information technology，IT）？基本概念：1.1948年，晶体管的发明与香农定理的提出激起了数字通信系统的发展2.按照信号特征分类，通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。
第二章 练习题1. 信息的概念a) 信息和消息的区别是什么？解：消息具有两个特点：一是能被通信双方所理解，二是可以相互传递信息是指包含在消息中对通信者有意义的那部分内容消息是信息的载体b) 信息量的定义和单位是什么？解：一条消息包含信息的多少称为信息量定义：当底数分别为2，e 和10时，单位为比特，奈特和哈特莱c)设某信源产生a 、b 、c 、d 四个符号，若各符号的出现相互独立，且其出现概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8，试求该信源的平均信息量。
解：H =−12log 212−14log 214−18log 218−18log 218=2.5(b)d) 一个离散信号源每毫秒发出4种符号中的一个，各相互独立符号出现的概率分别为0.4、0.3、0.2、0.1，求该信号源的平均信息量与信息速率。
CBTC数据通信系统性能分析模型及应用研究
张 岩交 通 大 学 轨 道 交 通 控 制 与 安 全 国家 重 点 实 验 室 ，北 京 １０００４４）
摘 要 ：数 据 通 信 系 统 ＤＣＳ（Ｄａｔａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）是 影 响 ＣＢＴＣ系 统 的 控 制 精 度 、效 率 和 安 全 性 的 主 要 因 素 ，其 通 信 性 能 的仿 真 、验 证 对 于 ＣＢＴＣ系 统 的研 发 和 改进 有 重 要 意 义 。本 文 介 绍 利 用 ＯＰＮＥＴ模 拟 自主 研 发 的 安 全 通 信 协 议 和 构 建 ＤＣＳ性 能 仿 真 研 究 平 台 的 方 法 ，给 出 安 全 通 信 协 议 有 限状 态 机 模 型 和 可 配 置 的 通 信 子 系 统 节 点 通 用 模 型 ，研 究 平 台 可 用 于 分 析 安 全 协 议 在 整 个 通 信 网 络 上 的 总 体 性 能 。 给 出 利 用 节 点 模 型 建 立 整 个 ＤＣＳ通 信 网 络 的 算 例 和 网络 性 能 的仿 真结 果 ，实 验 结 果 表 明 ，通 信 周 期 不 完 全 同 步 可 以 减 小 报 文 时 延 ，网络 出 现 故 障后 ，改 变 生 成 树 根 节 点 位 置 使 最 大 报 文 时 延 增 加 近 ３４ 。 关 键 词 ：基 于 通 信 的列 车 控 制 系 统 ；数据 通 信 系 统 ；安 全 通 信 协 议 ；ＯＰＮＥＴ；通 用 模 型 中 图分 类 号 ：ＴＰ３９３；Ｕ２８３ 文 献 标 志 码 ：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—８３６０．２０ｌ１．０５．０ｌ１
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＤＣＳ ｉｓ ｔｈｅ ｍ ａｊｏｒ ｆａｃｔｏｒ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ—ｐｒｏｆｉｃｉｅｎｃｙ， ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ＣＢＴＣ ｓｙｓｔｅｍ ．Ｓｏ，ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ＤＣＳ ｗｉｔｈ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｍ ｅｔｈｏｄｓ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｄｅｖｅｌ— ｏｐｍ ｅｎｔ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ＣＢＴＣ ｓｙｓｔｅｍ ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ ｏｕｒｓｅｌｖｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｔｕｐ ｏｆ ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｏｆ ＤＣＳ ｕｓｉｎｇ ＯＰ— ＮＥＴ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ Ｆｉｎｉｔｅ Ｓｔａｔｅ Ｍ ａｃｈｉｎｅ（ＦＳＭ ）ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ａｎｄ ｔｈｅ Ｃｏｎｆｉｇｕ— ｒａｂｌｅ Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｎｏｄｅ Ｍ ｏｄｅｌ（ＣＧＮＭ ）ｏｆ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ ｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｓｔｕｄ— ｙｉｎｇ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｗｉｔｈ ｔｈｉｓ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏ１．Ｔｈｅ ｅｘａｍ ｐｌｅｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｎｏｄｅ ｍｏｄｅｌ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｔｈｅ ＤＣＳ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｉｎ— ｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｍ ｐｅｒｆｅｃｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅｓ ｃａｎ ｄｅ— ｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｐａｃｋｅｔ ｄｅｌａｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍ ａｘｉｍ ｕｍ ｄｅｌａｙ ｒａｉｓｅｓ ｂｙ ａｂｏｕｔ ３４ ｗｈｅｎ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｒｏｏｔ ｎｏｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐａｎ— ｎｉｎｇ ｔｒｅｅ ｕｐｏｎ ｏｃｃｕｒｒｉｎｇ ｏｆ ｎｅｔｗ ｏｒｋ ｆａｕｌｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ—ｂａｓｅｄ ｔｒａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ （ＣＢＴＣ ｓｙｓｔｅｍ ）；ｄａｔａ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ （ＤＣＳ）；ｓｅ— ｃｕｒｉｔｙ ｃｏｍ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ＯＰＮＥＴ ；ｇｅｎｅｒｉｃ ｍｏｄｅｌ
OSI模型
OSI模型●定义：OSI模型，即开放式通信系统互联参考模型。
是国际标准化组织(ISO)提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架，简称OSI。
它有三个基本的功能：提供给开发者一个必须的、通用的概念以便开发完善、可以用来解释连接不同系统的框架。
●影响：OSI是一个定义良好的协议规范集，并有许多可选部分完成类似的任务。
它定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系以及各层所包括的可能的任务。
是作为一个框架来协调和组织各层所提供的服务。
但是OSI参考模型并没有提供一个可以实现的方法，而是描述了一些概念，用来协调进程间通信标准的制定。
即OSI参考模型并不是一个标准，而是一个在制定标准时所使用的概念性框架。
事实上的标准是TCP/IP参考模型●七个层次：1、划分原则ISO为了更好的使网络应用更为普及，就推出了OSI参考模型。
其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。
这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。
提供各种网络服务功能的计算机网络系统是非常复杂的。
根据分而治之的原则，ISO将整个通信功能划分为七个层次，划分原则是：（1）网路中各结点都有相同的层次；（2）不同结点的同等层具有相同的功能；（3）同一结点内相邻层之间通过接口通信；（4）每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；（5）不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
2、七个层次内容第7层应用层：OSI中的最高层。
为特定类型的网络应用提供了访问OSI环境的手段。
应用层确定进程之间通信的性质，以满足用户的需要。
应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作，而且还要作为应用进程的用户代理，来完成一些为进行信息交换所必需的功能。
它包括：文件传送访问和管理FTAM、虚拟终端VT、事务处理TP、远程数据库访问RDA、制造报文规范MMS、目录服务DS等协议；第6层表示层：主要用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式。
为上层用户解决用户信息的语法问题。
1通信系统的基本模型
中频 MF
3~30MHz
10~102m
高频 HF
30~300MHz 1~10m
甚高频 VHF
300M~3GHz 3~30GHz 30~300GHz 107~108GHz
10~100cm
特高频 UHF
1~10cm
超高频 SHF
1~10mm
3×10-5~3 × 104cm
极高频 EHF 紫外可见光红外
传输媒质
单工通信
❖ 单工通信，是指消息只能单方向传输的工作 方式。如广播、电视、遥控等。
发端
信道
收端
半双工通信
❖ 所谓半双工通信，是指通信双向都能收发消息，但 不能同时进行收发的工作方式。如使用同一载频工 作的无线电对讲机。
发端
信道
发端
收端
收端
全双工通信
❖ 所谓全双工通信，是指通信双向可同时进行 收发消息的工作方式。如普通电话。
1.3 通信系统
1.3.1 通信系统的基本模型
通信系统简化模型
信息源
传输系统
受信者
噪声
一般模型
信息源
发送 设备(发送端)信道 噪声源接收 设备
信宿
(接收端)
❖ 信息源:作用是把各种可能消息转换成原始电信号 ❖ 发送设备:对原始信号变换成能在信道中传输。 ❖ 信道:信号传输的通道。 ❖ 接收设备:它从接收信号中恢复出原始电信号。 ❖ 信宿/受信者:将复原的原始信号转换成的消息。 ❖ 噪声源:通信系统其它各处噪声的集中表示。
（2）可靠性:误码率和误信率
误码率Pe，是指错误接收的码元数在传送总码元数中 所占的比例，或者更确切地说，误码率即是码元在 传输系统中被传错的概率。 传错的码元数目 Pe 传输的总码元数目
数字通信系统的模型
数字通信系统的模型∙数字通信系统的分类∙数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。
1. 数字频带传输通信系统数字通信的基本特征是，它的消息或信号具有“离散”或“数字”的特性，从而使数字通信具有许多特殊的问题。
例如前边提到的第二种变换，在模拟通信中强调变换的线性特性，即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性；而在数字通信中，则强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系。
另外，数字通信中还存在以下突出问题：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。
这是通过所谓的差错控制编码来实现的。
于是，就需要在发送端增加一个编码器，而在接收端相应需要一个解码器。
第二，当需要实现保密通信时，可对数字基带信号进行人为“扰乱”（加密），此时在收端就必须进行解密。
第三，由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号，因而接收端必须有一个与发端相同的节拍，否则，就会因收发步调不一致而造成混乱。
另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息特征进行编组的，于是，在收发之间一组组的编码的规律也必须一致，否则接收时消息的真正内容将无法恢复。
在数字通信中，称节拍一致为“位同步”或“码元同步”，而称编组一致为“群同步”或“帧同步”，故数字通信中还必须有“同步”这个重要问题。
综上所述，点对点的数字通信系统模型一般可用图 1-3 所示。
需要说明的是，图中调制器 / 解调器、加密器 / 解密器、编码器 / 译码器等环节，在具体通信系统中是否全部采用，这要取决于具体设计条件和要求。
但在一个系统中，如果发端有调制 / 加密 / 编码，则收端必须有解调 / 解密 / 译码。
通常把有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统。
2. 数字基带传输通信系统与频带传输系统相对应，我们把没有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，如图 1-4 所示。
辅以实例讲述数据通信系统模型的基本工作过程
辅以实例讲述数据通信系统模型的基本工作过程1. 回顾TCP/IP模型什么是数据网络（Data Network）？简单地说，数据网络就是一个由各种设备搭建起来的一张网，常见的设备有：路由器、交换机、防火墙、负载均衡器、IDS/IPS、VPN服务器等等。
数据网络最基本的功能就是实现不同节点之间的数据互通，也就是数据通信。
TCP/IP模型是当今IP网络的基础（也被称为DoD模型，上图我贴出的并不是标准的TCP/IP模型，为了方便下文的阐述，这里给出的是一个TCP/IP模型与OSI模型的对等模型），它将整个数据通信的任务划分成不同的功能层次（Layer）,每一个层次有其所定义的功能，以及对应的协议。
打个比方，对于一家公司而言，一笔业务需要各个部门相互协同工作才能完成，部门与部门之间既相互独立，但是又需要相互配合，可以借用这种思路来理解TCP/IP参考模型。
分层参考模型的设计是非常经典的理念：(1)层次化的模型设计将网络的通信过程划分为更小、更简单的部件，因此有助于各个部件的独立开发、设计和故障排除；(2)层与层之间相互独立，又互相依赖，每一层都有该层的功能、以及定义的协议标准。
层层之间相互配合，共同完成数据通信的过程；(3)通过组件的标准化，允许多个供应商进行开发；(4)通过定义在模型的每一层实现什么功能，鼓励产业的标准化；(5)允许各种类型的网络硬件和软件相互通信。
上面这张图显示的就是每个层次对应的代表性协议。
2. 理解数据通信过程根据上图所示的网络拓扑（Topology），我们来分析一下PC访问Server的WEB服务的详细通信过程。
在阐述过程中，我们聚焦的重点是利用TCP/IP参考模型理解数据通信过程，因此可能会忽略部分技术细节，例如DNS、TCP三次握手等，这些技术细节这里暂不做讨论。
现在你要换一种视野来看待这个“世界”了，想象一下上图所示的终端以及路由器都是一个个的“TCP/IP通信模型”，事实上，整个过程在宏观层面体现如下：我们一步一步的来分析：1.PC的用户在WEB浏览器中访问Server的WEB服务（这里我们暂且不去关注HTTP交互、DNS交互等细节，重点看通信过程），PC的这次操作将触发HTTP应用为用户构造一个应用数据（如下图所示）。
一．单项选择题1.数据通信的系统模型由______B____三部分组成.A.数据
一．单项选择题1.数据通信的系统模型由______B____三部分组成.A.数据、通信设备和计算机B.计算机、数据通信网和数据宿C.发送设备、同轴电缆和接收设备D.计算机、连接电缆和网络设备2．微型计算机的内存是以字节(byte)为存储单元的,每个单元有唯一的编码,称___D_____.A.机内代码B.指令C.ASCII码D.地址3.现代信息技术是建立在计算机技术和____C____基础上的。
A.设备技术B.信息基础C.微电子技术D.电路制造技术4.现代信息技术的存储技术要主要可分为_____C________、移动存储、网络存储三类.A.闪存卡存储B.移动硬盘存储C.直接连接存储D.微电子技术存储5.办公自动化的第一要素是_____D______.A.办公机构B.基本软件C.办公信息D.办公人员6.视频点播的英文简称_______B_____.A.VDDB.VODC.VCDD.VGD7. 计算机病毒的防治要从_____B_____三方面来进行.A.预防、杀毒、解毒B.预防、监测、清除C.防火墙、安全岛、杀毒D.以上答案均错8.下列四种操作系统,以“及时响应外部事件”为主要目标的是__C__________,A.批处理操作系统B.分时操作系C.实时操作系统D.网络操作系统9.标准VGA的分辨率为_______C_____.A.800*600B.640*480C.1024*768D.400*20010.Windows操作系统区别于Unix操作系统的特点之一是____A_______.A.提供图形用户界面B.提供字符用户界面C.可口性更好D.文件系统采用多级目录结构11.我们常用的PC机内的一切信息全部采用________B____数制.A.十进制B.二进制C.RISCD.ASCII码12.调制解调器的主要作用是_______C_________.A.将模拟信号转换成数字信号B. 将数字信号转换成模拟信号C.将数字信号和模拟信号互相转换D.将串行信号转换成并行信号13.ISDN是______C___的英文缩写A.非对称数字用户线路B.电缆调制解调器C.综合业务数字网络 C.蜂窝电话系统和公用电话系统14.所谓多媒体是将文字、图片、声音、图象和计算机程序溶合在一起而形成的信息传播媒体，因为信息量的庞大，所以关键技术是_______B_______________.A.多媒体数据的综合处理B. 多媒体数据的压缩和解压缩技术C. 多媒体数据的播放D. 多媒体数据的存储15. HTML是一种______A_____.A.超文本标注语言B.传输协议C.应用软件D.以上都是二．多项选择题1．用以下___BCD_____表示一个彩色像素,不能得到一张真彩色图象A.256色B.16色C.16位D.24位2．下列属于防火墙主要构件的是____AB__________.A.包过滤路由器B.应用层网关C.电路层网关D.地址转换器3．硬盘与软盘相比，硬盘具有__BC___的特点。
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计算机网络实用教程
数据通信最引人注目的发展是在19世纪中 期。美国人Samuel F.B. Morse完成了电报系 统的设计，他设计了用一系列点、划的组合表 示字符方法，即莫尔斯（Morse）电报码，并 在1844 年通过电线从华盛顿向巴尔的摩发送 了第一条报文。
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1866年，通过美国、法国之间贯穿大西洋 的电缆，电报将世界上的不同国家连接起来。 莫尔斯电报的重要性在于它提出了一个完整的 数据通信方法，即包括数据通信设备与数据编 码的完整的方法。莫尔斯电报系统的某些术语， 如传号(marker)、空号(space)，至今仍在使 用。
计算机网 称之为“数据”（data）；数据是信息的载体。 数据涉及对事物的表示形式，信息涉及对数据 所表示内容的解释。数据通信的任务就是要传 输二进制代码比特序列，而不需要解释代码所 表示的内容。在数据通信中，人们习惯将被传 输的二进制代码的0、1称为码元。
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莫尔斯电报码只适用于电报操作员手工发 报，而不适用于机器的编码与解码。1870年， 法国人Emile Baudot发明了适用于机器编码、 解码的博多（Baudot）码。由于博多码采用5 位信息码元（即5位0、1比特序列），只能产 生32种可能的组合，因此在用来表示26个字母、 10个十进制数字、标点符号与空格时是远远不 够的。为了弥补这个缺陷，博多码不得不增加 两个转义字符。尽管博多码并不完善，但是博 多码及其修订版在数据通信中几乎使用了半个 世纪。
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随着计算机技术的发展，多媒体 （multimedia）技术得到了广泛的应用。媒体 （media）在计算机领域中有两种含义：一是指用 以存储信息的实体，例如磁盘、光盘、磁带与半 导体存储器；二是指信息的载体，例如数字、文 字、语音、图形与图像。多媒体技术中的媒体是 指后者。多媒体计算机技术就是要研究计算机交 互式综合处理多种媒体信息（文本、图形、图像 与语音）。利用数字通信系统来实现多媒体信息 的传输，是通信技术研究的重要内容之一。
信号是数据在传输过程中的电信号的表示形 式。电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变 化的电信号称为模拟信号（analog signal）。
计算机所产生的电信号是用两种不同的电平 去表示0、1比特序列的电压脉冲信号，这种电信 号称为数字信号（digital signal）。
按照在传输介质上传输的信号类型，可以相 应地将通信系统分为模拟通信系统与数字通信系 统两种。
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与文本、图形信息传输相比较，语音、图像 信息传输的特点是：要求数据通信系统具有高速 率与低延时的特性。以图像信息传输为例，如果 每帧图像由1024×768个点阵组成，图像颜色有 256种，每个点阵用1字节二进制数表示，每秒钟 传送30帧图像，那么每秒钟需要传送23592960字 节。如果传送数字化的语音信号，每秒钟对语音 信号进行22050 次取样，每次取样值用1字节表示， 那么单声道每秒钟需要传送22050字节；双声道立 体声每秒钟需要传送44100字节。
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2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 数据、信息与信号 通信的目的是交换信息（information），
信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图 像。计算机产生的信息一般是字母、数字、符号 的组合。为了传送这些信息，首先要将每一个字 母、数字或符号用二进制代码表示。数据通信是 指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号 的二进制代码0、1比特序列的过程。
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目前应用最广泛的是美国信息交换标准编 码ASCII码（American Standard Code for Information Interchange）。ASCII 码本来 是一个信息交换编码的国家标准，后来被国际 标准化组织接受，成为国际标准ISO 646，又 称为国际5号码。因此，它被用于计算机内码， 也是数据通信中的编码标准。
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多媒体技术在网络中的应用，将对数据通信 系统提出更高的要求。
对于计算机系统来说，它关心的是信息用什 么样的编码体制表示出来。例如，如何用ASCII码 表示字母、数字与符号，如何用双字节去表示汉 字，如何表示图形、图像与语音。
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对于数据通信技术来说，它要研究的是如何 将表示各类信息的二进制比特序列通过传输介质， 在不同计算机之间进行传送的问题。
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第2章 数据通信基础
数据通信技术是网络技术发 展的基础。学习本章的内容将会 对最基本的数据通信技术、广域 网中数据传输原理与实现方法的 理解有很大帮助。
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主要内容 2.1 数据通信的基本概念 2.2 数据通信方式 2.3 多路复用技术 2.4 数据交换技术 2.5 数据通信的主要性能指标 2.6 传输媒体 2.7 总结与习题
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2.1.2 数据通信系统
信息的传递是通过通信系统来实现的，通信系统的 基本模型共有五个基本组件，即发送设备、接受设备、 发送机、信道和接收机。其中，把除去两端设备的部分 叫做信息传输系统。信息传输通信系统由三个主要部分 组成信源（发送机）、信宿（接收机）和信道。
ASCII码采用7位二进制比特编码，可以表 示128个字符。字符分为图形字符与控制字符 两类。
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二进制编码按高位到低位（b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0）的顺序排列，而b7位一般用于字符 的校验。那么，英文单词NETWORK（大写）的 ASCII码编码的二进制比特序列（不考虑校验 位）应该是“1001110 1000101 1010100 1010111 1001111 1010010 1001011”。如果要 从主机A将这样的二进制比特序列准确地传送 到主机B，并且主机A、B都使用ASCII编码，那 么主机B就可以将接收的二进制比特序列解释 为“NETWORK”。