数据通信模型
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）。
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。
第1章_网络管理员考试
六、数据编码与调制 模拟数据的数字编码技术
PCM：将模拟数据编码为数字信号最常见的方 法是脉冲编码调制。 采样原理：如果模拟信号的最高频率为F，若 以2F的采样频率对其采样，则采样得到的离散 信号序列就能完整地恢复出原始信号。 编码步骤：
• 采样：按一定间隔对语音信号进行采样。 • 量化：对每个样本舍入到量化级别上。 • 编码：对每个舍入后的样本进行编码。
七、多路复用技术
多路复用
频分多路复用：适用于无线电广播、CATV、ADSL。利用传输介 质中不同的载波频率来同时运载多个信号的多路复用技术 时分多路复用：应用于T1/E1数字载波、ONET/SDH。利用介质 能达到的位传输率超过传输数字数据所需的数据传输率的优点， 利用每个信号在时间上交叉，从而传输多个数据信号的多路复用 技术 波分多路复用：是频分多路复用的一个变种。主用用于光纤。 码分多路复用：应用于移动通信、3G。 空分多路复用
七、多路复用技术
常见的数字传输系统
T1载波：在北美和日本广泛使用。具有24路语音信号， 每路8bit，周期125µs，每个周期有1bit同步位。
• 一个周期：8bit/路×24路+1bit=193bit • 传输速率：193bit÷125µs=1.544Mbps
E1载波：在北美和日本以外的国家中使用（欧洲标 准）。
网络体系结构是计算机之间相互通信的层次， 以及各层中的协议和层次之间接口的集合。
分层原理
一个层次完成一项相对独立的功能，在层次之 间设置了通信接口。
网络协议
协议由语法、语义和时序组成。
二、OSI参考模型 OSI共分七层。
三、TCP/IP协议 1969年,随ARPANET出现。 TCP/IP是事实上的工业标准。
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。
计算机网络应用 数据通信系统基本模型
计算机网络应用数据通信系统基本模型数据通信系统是通信系统中的一部分。
计算机网络中，数据通信系统是把数据源计算机所产生的数据迅速、可靠、准确地传输到信宿（目的）计算机或专用外设。
一般可以将数据通信系统分为数据终端设备，通信控制器，通信信道，数据通信设备，如图2-4所示。
数据终端设备计算机系统图2-4 数据通信模型1．数据终端设备数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE）是指在数据通信系统中，用于发送数据和接收数据的设备。
它属于用户范畴，可以是大型计算机、中型计算机、小型计算机，也可以是只接受数据的设备，如打印机等。
数据终端设备种类繁多，且功能差别较大。
数据终端通过数据电路连接计算机系统。
其类型有多种，包括简单终端、智能终端、同步终端、异步终端、本地终端、远程终端等。
在不同领域可以有不同的理解，如在计算机和计算机的通信系统中，终端可以认为是一种输入/输出的工具；在数据通信网络中，计算机和终端都称为网络的数据终端设备。
2．通信控制器由于数据通信是计算机与计算机或计算机与终端间的通信，为了有效、可靠地进行通信，通信双方必须按一定的规程进行，如收发双方的同步、差错控制、传输链路的建立、维待和拆除及数据流量控制等，这一功能就是由网络中的通信控制器来完成的。
在通信控制器中实现上述功能不像传统电话通信那样靠硬件来实现，在计算机网络的数据通信中，通信控制器是通过一种称之为“协议”的软件来实现的。
不同的网络，在通信控制器中可能会有不同的协议软件。
3．数据通信设备数据通信设备（Data Communication Equipment，DCE）是用来连接DTE与数据通信网络的设备，该设备为用户设备提供入网的连接点。
DCE的功能就是完成数据信号的变换。
因为，传输信道可能是模拟的，也可能是数字的，DTE发出的数据信号不适合信道传输，所以要把数据信号变成适合信道传输的信号。
在一个实际的数据通信系统中，通信双方的计算机通过调制解调器连接到电话线路上，其结构如图2-5所示。
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).。
通信系统模型
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数据电路终端设备DCE的作用
对于模拟信道：DCE的作用是将DTE送 来的数据信号变换为模拟信号再送往 信道，或者反过来，将信道送来的模 拟信号变换成数据信号再送到DTE。 对于数字信道：DCE的作用是实现信号 码型与电平的转换、信道特性的均衡、 收发时钟的形成与供给，以及线路接 续控制等。
路由选择 当传输系统是不只一条路径的网络时需要确定路由
恢复 信息交换过程中因通信系统某处出现故障而致使传 输中断，需要从中断处恢复工作，或者把系统被涉 及部分恢复到数据交换开始之前的状态
报文格式化 数据交换双方必须就传输的数据格式达成一致协议 交换代码转换、压缩、加密
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通信主要任务
安全措施 发送方希望确保只有它期望的接收者接收到数据 接收方希望保证收到的数据来自正确的发送方，且 数据在传输过程中未被改变
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模拟通信系统模型
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数字通信系统模型
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数据通信系统
数据通信是指依据通信协议，利用数据传输技术(模 拟传输或数字传输)在两个功能单元之间传递信息。 数据通信离不开计算机技术，从某种意义上说，数 据通信可以看成是数字通信的特例。 研究数据通信系统包括两方面内容：
• 一方面研究信道的组成、连接、控制及其使用；
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数据电路终端设备DCE
数据电路终端设备DCE (Data Circuit-Terminating Equipment)： 连接数据终端设备与传输信道，将原始数据信 号转换成特殊的电信号使其适合于在信道上进 行传输的设备。它提供信号的变换和编码，建 立、保持和释放线路连接等功能。
数据通信模型
数据通信模型
**（1）客户-服务器模型：**<br>
客户-服务器（Client/Server）模型是最常用的数据通信模型，它结合了两个通信参与者：客户端和服务器端。
客户端向服务器端发送请求，服务器端处理请求并通过连接发送响应。
这种模型通常用于Web应用，其中客户端发送HTTP请求，服务器端处理请求并返回HTML文件。
<br><br>
**（2）P2P模型：**<br>
P2P（Peer-to-Peer）模型是一种没有中央处理机的模型，用户或计算机节点之间彼此连接，每个节点直接与其他节点进行通信，并且每个节点都具有客户机和服务器机能，是实现资源共享的理想模式。
P2P模型是一种独特的多对多通信模型，它包含多个用户节点和多个网络节点，这些节点之间有三种可能的关系，即用户节点之间的关系、用户节点与网络节点之间的关系和网络节点之间的关系。
<br><br>
**（3）群组通信模型：**<br>
群组通信模型是一种在组外支持组内成员相互发送消息的特殊数据通信模型。
群组成员可以通过一个信息服务器发送和接收消息，这种模型有助于形成一个特定群体。
这种模型的优势在于可以让多个用户在任何时候都可以参与到一个共享空间中，并且可以在这个空间中共享信息，从而形成一个协作创新的群体。
数字通信系统模型介绍
有效性
效率
信号
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数字通信系统模型介绍
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一、数字通信系统模型
信
信
信
码源 码道
源
编
编
调
解
信
信
信
信道
码道 码源
制
调
解
解
宿
同步
噪声源
同步
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实例：蜂窝移动通信系统
作为常见数字通信系统———蜂窝移动通 信系统的终端， 手机通信的双方就是信源和 信宿了，信源编码由语音编码起来实现，信道 编码是进行差错控制，实际中采用卷积码与交 织编码相结合的方式，常见的调制采用GMSK 调制，同步信号是由手机的CPU提供的，手机 的信道是自由空间，噪声来自于各种噪声和干 扰。
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二、通信系统各模块简介
（1）信源:把原始信息变换成原始电信号。
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（2）信源编码：
①实现模拟信号的数字化传输，即完成A/D变化。
②提高信号传输的效率，即在保证一定传输质 量的情况下，用尽可能少的数字脉冲来表示信 源产生的信息。信源编码也称作频带压缩编码 或数据压缩编码。
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（3）信道编码：
①信源编码的目的： 信道编码主要解决数 字通信的可靠性问题。
②信道编码的原理：对传输的信息码元按一定 的规则加入一些冗余码（监督码），形成新的码字，
接收端按照约定好的规律进行检错甚至纠错。
③信道编码：或称为差错控制编码、抗干扰 编码、纠错编码 。
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基带信号的 频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频 带信号。
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（6）信道：
信道是信号传输媒介的总称，传输信 道的类型有有线信道（如电缆、光纤） 和无线信道（如自由空间）。
物理层（1）接口特性、数据通信模型、奈氏准则、香农定理
物理层（1）接⼝特性、数据通信模型、奈⽒准则、⾹农定理⼀、物理层接⼝特性 物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据⽐特流，⽽不是具体的传输媒体。
物理层主要任务是确定与传输数据有关的特性（定义标准）。
物理层定义的标准： 1）机械特性：定义物理连接的特性，规定物理连接时所采⽤的规格、接⼝形状、引脚数⽬、引脚数量和排列情况。
2）电⽓特性：定义传输⼆进制位时，线路上信号的电压范围、传输速率和距离限制等。
3）功能特性：指某条线路上的电平表⽰何种意义，接⼝部件的信号线的⽤途。
（描述⼀个物理层接⼝引脚处于⾼电平时的含义） 4）规程特性：定义各条物理线路的⼯作规程和时序关系。
⼆、数据通信系统模型 数据通信系统的基本组成⼀般包括发送端、接收端以及收发两端之间的信道三个部分。
如图： 信息源是信息或信息序列的产⽣源，它泛指⼀切发信者，可以是⼈也可以是机器设备，能够产⽣诸如声⾳、数据、⽂字、图像、代码等电信号，信息源发出信息的形式可以是连续的，也可以是离散的。
发送设备把信息源发出的信息变换成便于传输的形式，使之适应于信道传输特性的要求并送⼊信道的各种设备。
信道是指传输信号的通道。
根据传输媒介的不同，可分为有线信道（电缆、光纤等）和⽆线信道（微波、卫星），只经信道经码⽽不经调制就直接送到电缆去传输的数字信号称为数字基带信号，经调制后的信号称为频带信号。
信道噪声，可能是进⼊信道的各种外部噪声，也可能是通信系统中各种电路、器件或设备⾃⾝产⽣的内部噪声。
接收设备接收从信道传输过来的信息，并转换成信息宿便于接收的形式，功能与发送设备的功能刚好相反。
信息宿是接收发送端信息的对象，它泛指⼀切信息接收者。
按照信道中所传输信号的不同形式，通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统，如图是数字通信系统模型： 信源编码的主要功能是把语⾳、⽂字、图像等模拟信号转换成数字信号，即模/数（A/D）转换。
信道编码是将数字信号转换成与调制⽅式和传输信道匹配的形式，降低传输误码率，提⾼传输的可靠性。
计算机网络OSI七层模型与TCPIP协议栈的关系
计算机网络OSI七层模型与TCPIP协议栈的关系计算机网络OSI七层模型与TCP/IP协议栈的关系计算机网络是当今信息交流的重要基础，而OSI七层模型和TCP/IP 协议栈则是网络通信的两个重要概念。
它们分别是不同的网络通信体系结构，在网络通信中扮演着不可忽视的角色。
本文将讨论计算机网络OSI七层模型与TCP/IP协议栈的关系。
一、OSI七层模型简介OSI（Open Systems Interconnection）七层模型是国际标准化组织（ISO）提出的网络通信标准模型，简称为OSI模型。
该模型将网络通信分为七个不同的层次，每一层都有其特定的功能和协议。
这七个层次分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每一层都负责网络通信的不同方面，以实现数据的可靠传输和交流。
二、TCP/IP协议栈简介TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）协议栈是由美国国防部高级研究计划局（ARPA）研发的网络通信协议体系，是互联网通信的基础。
TCP/IP协议栈包括四个层次，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。
每一层都有其特定的功能和协议，以实现数据的传输和处理。
三、OSI七层模型与TCP/IP协议栈的关系OSI七层模型和TCP/IP协议栈是两种不同的网络通信体系结构，但它们之间存在着一定的关系。
具体如下：1. 对应关系OSI七层模型的第一层物理层和第二层数据链路层合起来，对应于TCP/IP协议栈的网络接口层。
这一层负责处理物理传输以及数据在物理链路上的传输。
OSI七层模型的第三层网络层对应于TCP/IP协议栈的网络层。
网络层负责处理数据的路径选择和转发，实现不同网络之间的通信。
OSI七层模型的第四层传输层对应于TCP/IP协议栈的传输层。
传输层负责数据的分段和重组，以及可靠的端到端传输。
OSI七层模型的上三层（会话层、表示层和应用层）对应于TCP/IP 协议栈的应用层。
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。
数字通信系统模型介绍-文档资料
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（3）信道编码：
①信源编码的目的： 信道编码主要解决数 字通信的可靠性问题。
②信道编码的原理：对传输的信息码元按一定 的规则加入一些冗余码（监督码），形成新的码字，
接收端按照约定好的规律进行检错甚至纠错。
③信道编码：或称为差错控制编码、抗干扰 编码、纠错编码 。
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三、通信系统各模块功能小结
主要组 信源编码 信道编码 调制 成
解调 信道解码 信源解码
功能 A/D变换、 可靠性 提高传输 恢复基带 去冗余 D/A变换
有效性
效率
信号
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（4）数字调制
①数字调制技术的概念：把数字基带信号的 频谱搬移到高频处形成适合在信道中传输的频 带信号。
②数字调制的主要作用：提高信号在信道 上传输的效率，达到信号远距离传输的目的。
③基本的数字调制方式：振幅键控 ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。
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（5）同步
①同步的概念：指通信系统的收、发双方具有 统一的时间标准，使它们的工作“步调一致”。
数字通信系统模型介绍
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一、数字通信系统模型
信 源
信 源 编 码
信 道 编 码
调
解
信道
制
调
信 道 解 码
信 源
信
解 码
宿
同步
噪声源
同步
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实例：蜂窝移动通信系统
作为常见数字通信系统———蜂窝移动通 信系统的终端， 手机通信的双方就是信源和 信宿了，信源编码由语音编码起来实现，信道 编码是进行差错控制，实际中采用卷积码与交 织编码相结合的方式，常见的调制采用GMSK 调制，同步信号是由手机的CPU提供的，手 机的信道是自由空间，噪声来自于各种噪声和 干扰。
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通信方式由简单到复杂、由单一到多用户和大信息
由终端主机间通信发展为对等通信，再到客户服务器之间通 信（包括浏览器与Web服务器之间的通信）
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当今通信热点举例
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表述更详细的通信模型
信 源
g(t)
发送器
s(t)
信 道
r(t)
接收器
g’(t)
信 宿
n(t) 同步 噪声源 同步
通信模型示意图
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通信模型解述
通信的基本目的是由信源向信宿传送消息
信 源
发送器
信 道
接收器
信 宿
同步
噪声源
同步
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信源
顾名思义，指信息产生的源头，可以是人或设备。其 发出的信息也可以是多种多样的，如语音、文字、图像、 数据等。这些信息可以是离散的，也可以是连续的。
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通信发展简史(2)
1907年，电子管问世，通信进入电子信息时代 1915年，横贯大陆电话开通; 实现越洋语音连接 1918年，调幅无线电广播、超外差式接收机问世 1925年，开通三路明线载波电话，开始多路通信 1936年，调频无线电广播开播 1937年，雷沃斯发明脉冲编码调制，奠定了数字通信基础 1938年，电视广播开播 20世纪40年代，雷达与微波通信在二战期间得到发展 1946年，第一台数字电子计算机问世 1947年，晶体管在贝尔实验室问世，为通信器件的进步创 造了条件
实际应用中的通信系统
往往是双向的，而且可能是多个信源与多个信宿间的 通信。 传输系统一般不是简单的点对点的关系，而是涉及比 较复杂的网络结构，包含交换技术、路由选择等内容
信源
输入数据
发送器
发送信号
传输媒体
接收信号
接收器
r (t)
输出数据
信宿
g ’ (t)
g (t)
S (t)
A. 简单的通信系统模型
Transmission System（传输系统）
Carries data （传输系统包含信道及系统噪声）
Receiver（接收器）
Converts received signal into data
Destination（信宿）
Takes incoming data
简化的通信模型
信 源
发送器
信 道
接收器
信 宿
同步
噪声源
同步
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同步
信 源 发送器 信 道 接收器 信 宿
同步
噪声源
同步
狭义地讲，是信息在通信系统传输过程中，其数据信号 在系统各部分的收发时序上保持一致，包括比特同步、帧同 步、网同步。更广的意义是信息在通信系统中保持时间、空 间、内容以及它们之间的同步。
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噪声
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数据通信与其它通信的区别
语音通信 图像通信 视频通信 数据通信
电视
电话
传真、静态图像
计算机数据（包括数字化的多媒体信息） 语音等其它通信可以允许适当范围的误差，数据通信要求传输完 全正确 随着通信数字化的普及，语音、图像、视频等媒体逐步纳入数据 通信的范畴 迅速和可靠（“快”与“对”）
8
通信发展简史(4)
20世纪80年代，开通数字网络的公用业务；个人计算机 和计算机局域网出现；网络体系结构国际标准陆续制定 20世纪90年代，蜂窝电话系统开通，各种无线通信和数 据移动通信技术不断涌现；光纤通信得到迅速普遍的应 用；国际互联网和多媒体通信技术得到极大发展，通信 系统的信息安全得到高度重视 1997年，68个国家及地区签定国际协定，互相开放电信 市场 进入21世纪，宽带无线网、传感器网络、宽带多媒体移 动通信、按需网格、P2P网络应用成为热点，期望普适 计算的理念成为现实
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通信主要任务
同步 在发送器与接收器之间达成某种同步 接收器能够判断信号的起始、结束和信号单元的持 续时间 交换的管理 通信双方为交换数据而建立连接 通信双方数据处理设备的其它协商工作 差错控制：检测或纠正因信号失真或信道噪声等原 因而产生的传输差错 流量控制：保证信宿设备不会因信源设备发送太快 以至无法及时接收和处理这些数据而导致超载
通信主要任务
传输系统的利用 充分合理利用传输设施 复用：在多个用户之间分配传输系统的总传输能力 拥塞控制：保证传输系统不因传输请求过量而超载 接口 设备与传输系统之间的连接 信号的产生 按某种格式产生具有一定强度的电磁波信号 能够在传输系统上传播 能够被接收器转换为数据
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通信主要任务
安全措施 发送方希望确保只有它期望的接收者接收到数据 接收方希望保证收到的数据来自正确的发送方，且 数据在传输过程中未被改变 网络管理 数据通信设施是一个复杂系统，需要合理地规划和 配臵，需要对系统运行状态进行监控，并处理拥塞 、死锁、故障等引发的问题
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1.3
Buildings
Homes Appliances ...
Computers
数据通信
People Transportation Vehicles $ Smart Cards Public Infrastructure Vending Machines
2
数据通信
Data Communications
信 源
发送器
信 道
接收器
信 宿
同步
噪声源
同步
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发送器
种类及其功能多样化，如编码、调制、放大、滤波、发 射等。发送器含有与传输线路匹配的接口，其基本作用是 将信源发出的信息转换成便于传输的某种信号。模拟与数 字通信系统两者的发送器功能有很大差异。
信 源
发送器
信 道
接收器
信 宿
同步
噪声源
同步
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信道
阅读辅导材料《通信史话》 浏览辅导材料《通信系统引论》中的表1-1
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通信革命 —— 进入现代通信阶段
数据通信
计算机科学技术与通信技术相结合的产物 计算机以及各种数据设备之间经由数据通路（专线或通信网 络）所进行的数据交换 指两台或多台“自治”的计算机之间的数据交换 不能“自治”的各种数据设备之间的数据交换属于数据通信 ，但不是计算机通信
计算机通信
数据/计算机通信的革命
始于20世纪70/80年代 90年代Internet普及与多媒体通信技术发展加速了变革 数据通信与计算机通信逐渐融合 通信产业与计算机产业日趋重合
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计算机通信革命带来的变化
数据处理设备与数据通信设备之间不再有本质区别 数据通信、话音通信和视频通信之间也无本质区别 数据通信与计算机通信难以区分
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通信革命的演进与走势
由集团通信朝个人通信发展
移动通信的出现与逐渐普及将使5W成为现实
计算机通信网由专用网走向公用网再发展为互联网
形成跨行业、跨地区的计算机互联网
由单一通信网发展为综合业务数据通信网
ISDN以及电信、电视、数据多网合一
网络交换技术由电路交换发展为分组交换和信元交换
接收器
信 宿
同步
噪声源
同步
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接收器
其作用主要是接收信道中的信号，并转换成发送前相同 表示形式的信息传递给信宿，与发送器功能正好相反。对 接收器的要求是尽可能地从受干扰的信号中精确地提取和 还原来自信源的信息。
信 源
发送器
信 道
接收器
信 宿
同步
噪声源
同步
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信宿
信息传输的目的地，即接收消息的人或机器。
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通信发展简史(3)
1948年，香农提出了信息论，建立了通信统计理论 1950年，时分多路通信应用于电话系统 1951年，直拨长途电话开通 1956年，敷设越洋通信电缆 1957年，发射第一颗人造地球卫星 1958年，发射第一颗通信卫星 1962年，发射第一颗同步通信卫星，开通国际卫星电话； 脉冲编码调制进入实用阶段 20世纪60年代，彩色电视问世；阿波罗宇宙飞船登月；数 字传输理论与技术得到迅速发展；计算机网络开始出现 1969年，电视电话业务开通 20世纪70年代，商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通 信系统投入使用；一些公司制定计算机网络体系结构
噪声的干扰实际存在于整个通信系统中，为便于分析， 并考虑到信道上的干扰最为严重，故通信模型把噪声干扰 集中在信道上表示为n(t)。
信 源
g(t)
发送器
s(t)
信 道
r(t)
接收器
g’(t)
信 宿
n(t) 同步 噪声源 同步
通信模型示意图
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通信模型与实际系统的差别
通信模型示意图
表面上描述的是一个一对一的单向通信系统 图中的同步也只是一种时间上协调的会意性描述 却是适于各种通信系统的一个抽象模型 概括地反映了各种通信系统实际应用中的共性。
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1.2 通信模型
通信模型的基本要素 简化的通信模型 通信主要任务
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通信模型的基本要素
Source（信源）
generates data to be transmitted
Transmitter（发送器）
Converts data into transmittable signals
即信息传输通道，也是传递物质信号的媒体。信道可以 是明线、电缆、波导、光纤、无线电波等。
信 源
发送器
信 道
接收器
信 宿
同步