数据通信基础ppt

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2.
模拟数据编码方法 电话通信信道是典型的模拟通信信道，它 是目前世界上覆盖面最广、应用最普遍的一类 通信信道。无论网络与通信技术如何发展，电 话仍然是一种基本的通信手段。传统的电话通 信信道是为传输语音信号设计的，只适用于传 输音频范围为300～3400Hz的模拟信号，无法 直接传输计算机的数字信号。为了利用模拟语 音通信的电话交换网实现计算机的数字数据信 号的传输，必须首先将数字信号转换成模拟信 号。
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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 发送方发来的数据。
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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。
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2.3 数据编码技术 1. 数据编码类型 在计算机中数据是以离散的二进制0、1比 特序列方式表示的。计算机数据在传输过程中 的数据编码类型，主要取决于它采用的通信信 道所支持的数据通信类型。
根据数据通信类型，网络中常用的通信信 道分为两类：模拟通信信道与数字通信信道。 相应的用于数据通信的数据编码方式也分为两 类：模拟数据编码与数字数据编码。
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对于数据通信来说，被传输的二进制代码 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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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。
个字符代码，这种工作方式称为并行通信。
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显然，采用串行通信方式只需要在收发双 方之间建立一条通信信道；采用并行通信方式， 收发双方之间必须建立并行的多条通信信道。 对于远程通信来说，在同样传输速率的情况下， 并行通信在单位时间内所传送的码元数是串行 通信的n倍（此例中n=8）。由于需要建立多个 通信信道，并行通信方式的造价较高；因此在 远程通信中，人们一般采用串行通信方式。
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在计算机中，通常是用8位的二进制代码来 表示一个字符。在数据通信中，人们可以按图
（a）所示的方式，将待传送的每个字符的二进
制代码按由低位到高位的顺序，依次发送。这
种方式称为串行通信。
在数据通信中，人们也可以按图（b）所示
的方式，将表示一个字符的8位二进制代码同时
通过8条并行的通信信道发送出去，每次发送一
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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。 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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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
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。
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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”。
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2.2.4 连接方式 数据通信的连接方法有两种，即点对点连 接方式和多点连接方式。下图所示的是典型的 点对点的连接方式，modem一旦拨号连通之后， 这条线路就被通信双方占用，不会有第三者再 插进来。如果通信双方采用专线连接，还可以 省去用modem拨号的过程。
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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。
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5 数字通信与模拟通信系统
根据信号的不同，数据通信系统可以分为数字通
信系统和模拟通信系统。利用数字信号传递信息的通 信系统叫做数字通信系统，利用模拟信号传递信息的 通信系统叫做模拟通信系统。 数据传输是数据通信系统的基础
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数据传输系统模型
网络中两台计算机的通信过程
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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 然也就可以用于单工或半双工通信。
1 信源和信宿 信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的人
或设备；信宿就是信息的接收端，是接收所传送信息
的人或设备。
2 信道
信道本身也可以是模拟的或数字方式的，用以传
输模拟信号的信道叫做模拟信道，用以传输数字信号
的信道叫做数字信道。
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3 信号变换器 信号变换器的作用是将信源发出的信息变换成适 合在信道上传输的信号。 由于网络中绝大多数信息都是双向传输的，所以
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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。 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。
下直接传输数字信号，具有速率高和误码率底等优点，
在计算机网络通信中被广泛采用。
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2.频带传输
电话交换网是用于传输语音信号的模拟通信 信道，并且是目前覆盖面最广的一种通信方式。 因此，利用模拟通信信道进行数据通信也是最普 遍使用的通信方式之一。为了利用模拟语音通信 的电话交换网实现计算机的数字数据信号的传输， 必须首先将数字信号转换成模拟信号。
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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。
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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。 如下图（a）所示，在单工通信方式中， 信号只能向一个方向传输，任何时候都不能改 变信号的传送方向。只能向一个方向传送的通 信信道，只能用于单工通信方式中。
的二进制代码0、1比特序列的过程。
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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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2.2 通信方式 在设计一个数据通信系统时，还要回答以下三 个问题： 1. 是采用串行通信方式，还是采用并行通信方 式？ 2. 是采用单工通信方式，还是采用半双工或全 双工通信方式？ 3. 是采用同步通信方式，还是采用异步通信方 式？