数字数据通信网络基本概念

合集下载

02数据通信基础

• 2．数据：是把事件的某些属性规范化后的表现形式。它能够被识别，也可以被描述。数据有模拟数据和数字数据之分。模拟数据是指用来描述在某个区间内连续变化量的数据，例如:温度、声音、压力等都是连续即离散值的数据，如文本信息和整数数列等。
• (3)全双工通信方式：通信双方可以同时进行双向的信息传输，通信的双方必须都具有同时发送和接收的能力，并且需要两个信道分别传送两个方向的信号。应用于计算机之间。
考点分析：数据传输的方式
• 数据传输方式依其数据在传输线上原样不变地传输还是调制变样后再传输，可分为基带传输、频带传输和宽带传输等方式。
• 信道按使用权限可分为专业信道和共用信道；接传输介质可分为有线信道、无线信道和卫星信道；按传输信号的种类可以分为模拟信道和数字信道等。
• 5．信道带宽：信道带宽是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为信道上可传送信号的最高频率与最低效率之差。带宽越大，所能达到的传输速率就越大，所以信道的带宽是衡量传输系统的一个重要指标。例如，若一条传输线路可以接受600～2000 Hz的频率，则该传输线的带宽是 1400 Hz(2000～600 Hz)。普通电话线路的带宽一般为3000 Hz。
• (3)宽带传输：在同一信道上，宽带传输系统是可以进行数字信息和模拟信息服务的。计算机局域网采用的数据传输系统有基带传输和宽带传输两种方式，基带传输和宽带传输的主要区别在于数据传输速率不同
考点分析：数据交换技术
常用的数据交换技术有：电路交换、报文交换、分组交换技术 1．电路交换技术（又称线路交换技术）电路交换技术是在电话系统中广泛应用的一种传统交换技术，即在两个工作站之间建立实际的物理连接。基本过程包括三个阶段：建立连接（信道建立）、传输数据、拆除连接（释放信道）。适合远距离成批传输数据。电路交换的主要优点是实时性好，由于信道专用，通信速率较高；缺点是线路利用率低，不能连接不同类型的线路组成链路，通信的双方必须同时工作。

数据通信基础认知—数据通信网的基本概念

网孔型（互联型）
网孔型拓扑是指网络节点之间至少存在两条不同的物理连接的非环型拓扑。若所有节点两两之间都有直接的物理连接，则称为理想的网孔型（全互联结构）。特点：与其他拓扑相比，网孔型拓扑的可靠性最高，但其结构复杂，相关的控制和管理也相当复杂。用于数据通信网络的核心层组网
课后练习
数据通信网由节点、链路、数据、协议构成数据通信网络按照覆盖范围分为局域网、城域
城域网
Internet骨干网
电信级Hale Waihona Puke 务骨干网骨干网业务分离
PE
核心层汇聚层
IDC
汇聚路由器
接入层
BAS
BAS
接入网双绞线个人用户
IP DSLAM 以太网
核心路由器
骨干网ASBRP
NGN
3G IP专线
城域网ASBR
综合业务
MPL S
接入、承载、传送
VPN
PE业务识
别、区分
BAS AR/PEBASAR/PE BASAR/RE BAS AR服/PE务
数据通信网的基本概念
数据通信网的基本概念
一、定义：
计算机网络就是将分布在不同地理位置的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现资源共享的系统。
二、组成四要素
节点通信设备链路通信介质或传输网络数据消息的数字化呈现形式协议决定数据的格式和传输的一组规则
网、广域网数据通信网的典型拓扑结构4种，分别为总线
型、环形、星型、网孔型
你好
Hello
A
B
语言不通，无法沟通。
最近可好?
挺好挺好！

简述数据通信的基本概念及其特点

简述数据通信的基本概念及其特点数据通信是指在计算机网络中，将数据从一个地方传输到另一个地方的过程。

它是现代信息技术的核心，使得信息能够在不同设备之间进行交流和共享。

数据通信的基本概念包括数据、信号、通信介质和协议。

首先，数据是信息的表示形式，可以是文本、图像、音频或视频等。

数据通信通过将这些数据从发送方传输到接收方，实现信息交流与传递。

其次，信号是用来传输数据的载体。

在数字通信中，信号通常以二进制形式表示，即0和1。

这些数字信号可以通过不同的传输介质传输，如传统的电缆、光纤、无线电波等。

通信介质是数据传输的媒介。

它可以是有线介质，如双绞线、同轴电缆、光纤等，也可以是无线介质，如无线电波、红外线或卫星信号。

不同的通信介质具有不同的传输速率、传输距离和传输质量。

最后，协议是数据通信的规则和约定。

它定义了数据的格式、传输速率、错误检测和纠正等。

常见的网络协议包括TCP/IP协议、HTTP协议和FTP协议等。

数据通信的特点主要包括以下几个方面：1. 可靠性：数据通信需要保证数据的准确性和完整性，以确保信息能够正确地被接收方接收和解读。

2. 实时性：某些应用场景需要数据实时传输和处理，如在线视频和网络游戏。

数据通信需要提供足够的带宽和低延迟，以满足实时性的要求。

3. 可扩展性：现代网络应用越来越多，数据通信需要支持大规模的用户并发访问和数据交换。

4. 安全性：随着网络犯罪的增加，数据通信需要采取各种安全措施，如加密、用户认证和访问控制等，以保护数据和用户的隐私。

总之，数据通信的基本概念包括数据、信号、通信介质和协议，它们相互配合完成信息的传递与交流。

数据通信具有可靠性、实时性、可扩展性和安全性等特点，不断推动着信息技术的发展与创新。

计算机网络数据通信基本概念

计算机网络数据通信基本概念数据通信的目的是传递信息。

对于一个完整的数据通信系统，我们不仅需要对产生和发送信息的信源和接收信息的信宿（通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。

）有一定的了解，还需要了解数据通信系统中信息、数据、信号、信道等一些基本概念。

1．信息信息是人对客观物质的反映，既可以是对物质的形态、大小、结构、性能等部分或全部特性的描述，也可以是客观物质与外部事物的联系。

信息有多种存在形式，如文字、声音、图像等。

2．数据数据是对客观物质未经加工处理的原始素材，如图形符号、字母、数字等。

数据是装载信息的实体，而信息是经过加工处理的数据。

数据包括模拟数据和数字数据两种表现形式，其中模拟数据采用连续值，如声音的强度、光的强度都是连续变化；而数字数据采用离散值等。

3．信号信号是指数据的电磁编码或电编码。

它分为模拟信号和数字信号两种。

模拟信号是连续变化的电磁波，数字信号则是一串电压脉冲序列。

如图3-1所示。

数字信号波形模拟信号波形图3-1 数字信号和模拟信号4．信道信道是信号传输的通道，由传输介质及相应的附属设备组成。

信号只有通过信道传输，才能够从信源到达信宿。

同一条传输介质上可以同时存在多条信号通道，即一条传输线路上可以有多个信道，实现数据传输。

例如，一条光缆可以包含上千个电话信道，供几千人同时通话。

信道的性能决定了信号的传输质量和传输速率，而在数据通信系统中，影响信道性能的因素主要有以下几个：信道带宽信道带宽是指信道可传输的信号最高频率与最低频率之差，以Hz为单位。

在通信系统中，不同的传输介质具有不同的带宽，并且只能够安全传输其带宽范围之内的信号。

如图3-2所示，为不同传输介质的带宽对应关系。

f(Hz)0123456789101112f(Hz)波段图3-2 不同传输介质的传输带宽● 信道容量信道容量是指信道允许的最大数据传输速率，是信道性能的极限。

在信道中传输数据，若数据传输速率大于信道容量时，数据传输在该信道上无法实现；若数据传输速率小于信道容量时，数据便可在该信道上安全传输。

网络基础与数据通信基础

这种信号的自变量用整数表示，因变量用
有限数字中的一个数字来表示。在计算机中
，数字信号的大小常用有限位的二进制数表
示。数字信号难实现，难干扰。
网络通信基础
调制、解调、载波调制、编码
1：调制技术将数字信号转换成模拟信号。实现技术：ASK，FSK，PSK，DPSK
不同调制技术，码元种类不同。1个码元就是一个脉冲信号，一个脉冲信号有可能携带1bit、2bit、 4bit等数据量。 1bit码元种类为2（0、1） 2bit码元种类为4（00、01、10、11），依次类推。
网络通信基础
应用型编码： 1 曼彻斯特编码：用低到高的电平转换表示0，用高到低的电平转换表示1，常用于以太网。降0升1（降1升0），编码效率 50%。 2 差分曼彻斯特编码：差分曼彻斯特编码是在曼彻斯特编码的基础上加上了翻转特性，遇1翻转，遇0不变，常用于令牌环网。编码效率50%。
网络通信基础
网络通信基础
（4）mB/nB编码：就是将m位编码成n波特，相对于曼彻斯特编码，效率高。 4B/5B：编码效率80%，用于百兆快速以太网 8B/10B：编码效率80%，用于千兆以太网 64B/66B：编码效率97%，用于万兆以太网
网络基础与数据通信基础
课程目录
1：计算机网络基本概念 2：计算机网络分类与模型 3：网络通信基本单位 4：网络通信基础
计算机网络基本概念
计算机网络是通过通信线路和通信设备连接的许多的分散独立工作的计算机系统，遵从一定的协议用软件实现资源共享的系统。计算机网络组成分为硬件、软件、协议三部分。协议为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
计算机网络分类与模型
网络按照拓扑结构分类：总线型、环形、星型、树形、网状型

计算机网络数据通信的基础知识

2.1 数据通信的基本概念
4. 通信系统模型
通信的三个要素：信源、信宿和信道
信源：一次通信中产生和发送信息的一端
信宿：一次通信中接收信息的一端信道：信源和信宿之间传送信息的通道，以通信线路为物质基础
2022/4/6 2022/4/6
第五页，共五5十三页。
2.1 数据通信的基本概念
2.1.2 数据通信系统的主要构成
2.1 数据通信的基本概念
1. 数据传输系统（通信子网）的组成：
传输线路：信息的传输路径（包括传输介质和中继设备）
传输介质：有线的（如同轴电缆、光纤，双绞线等），无线的（微波、无线电、红外线等）
中继设备：信号在传输过程中有衰减，每隔一定距离需要对传输信号放大、恢复信号幅度和相位后继续传送
调制解调器
表示。 ➢ 当传输的信号速率超过信道的最大信号速率时，就会产生失真。
➢ 信道容量是衡量一个信道传输数字信号能力的重要参数。
“带宽”同“速率”之间关系如何？
由于信道带宽总是有限的，以及信道干扰的存在，信道的数据传输速率总会有一个上限，并且和带宽有相应关系。
2022/4/6 2022/4/6
22 第二十二页，共五22十三页。
频带，单位用赫兹（Hz）表示。信道带宽是由信道的物理特性所决定的，例如，电话线路的频率
范围在300～3400Hz，则它的信道带宽300～3400Hz ；
2022/4/6 2022/4/6
21 第二十一页，共2五1十三页。
2.2 信道及其主要特征
2.信道容量（信道最大数据传输速率）：
➢ 单位时间内信道上所能传输的最大比特数，用每秒比特数（bps）
0 100 10 1 A B
码元信息比特

网络通讯概述

公共网、专用网、增值网、虚拟专用网
按服务方式
对等网和客户机/服务器网络
网络的类型（按覆盖范围分）
局域网（LAN）
传输距离10公里以内。组织内部建立的，用于组织内部资源的共享
与信息的交换。通常用于一幢建筑物或几个相邻建筑内数据传输率 10--100mbps
网络的类型（按覆盖范围分）
二、传输介质(续)
同轴电缆
结构
导线、绝缘层、屏蔽层、保护罩
特点
成本高、速度快、抗干扰性强、传输距离远
分为两类
75Ω 宽带电缆：黄色、粗、高速数字信号和模拟信号、频率范围300Hz-400MHz
50Ω 基带电缆：黑色、细、只适用数字信号、数据率10Mbps
二、传输介质(续)
光纤电缆
集线器
多口的中继器，作为中心节点来连接多条传输线路
普通型集线器单模块设备，价格便宜
可叠加组合型集线器可组合、可扩充的结构。使用专用电缆将若干个分立集线器组合成一个逻辑整体，成为一个拥有多个接口的集线器。
智能型集线器具有高性能、灵活配置和容错的特点，通过灵活配置来平衡网络的负荷，从而提高网络的吞吐率。
第一节通信系统概述
通信是发送者将信息传送至一个或多个接收者的一个过程。
数据通信的基本概念
数据通信是通信领域中特殊的一类，传送的信息称为数据或电文。
通信的实现需要信源、传输媒介和接收机
信源：产生数据，并将其置于媒介上。媒介：把数据携带到接收机。接收机：接收文电。
三个基本元素缺一不可
一、数据通信的基本概念(续)
传输方法
1 0
信
0 1
并行传输源
01 0
接收机

数据通信的基本概念(1)

10010011 串行源 DTE 信号地
速度低，成本低，目的远程通信中常用 DTE 需解决位同步问题
通信方式
1.并行通信方式
在并行数据传输中有多个数据位,例如8 个数据位,同时在两个设备之间传输。发送设备将8个数据位通过8条数据线传送给接收设备,还可附加一位数据校验位。接收设备可同时接收到这些数据,不需做任何变换就可直接使用。在计算机内部的数据通信通常以并行方式进行。并行的数据传送线也叫总线,如并行传送8位数据就叫8位总线,并行传送 16位数据就叫16位总线。
考点一：信息、数据的基本概念
2、信息的特征
（1）载体依附性（2）价值相对性（3）时效（4）可共享（5）可传递（6）客观性（7）可处理性（8）真伪性
考点一：信息、数据的基本概念
3、常见术语
IT（Information Technology)：信息技术
3C技术：通信技术、计算机技术、控制技术的合称。
2.信道容量信道容量表征一个信道传输数据的能力,单位也用位/秒 (bps)。信道容量与数据传输速率的区别：信道容量表示信道的最大数据传输速率,是信道传输数据能力的极限。数据传输速率则表示实际的数据传输速率。
（就像公路上的最大限速值与汽车实际速度之间的关系一样, 它们虽然采用相同的单位;但表征的是不同的含义。）
数据通信中的主要技术指标
3.误码率误码率是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标。它定义为二进制数据位传输时出错的概率。
通信方式通信有两种基本方式:即串行方式和并行方式
0 并 1 行 2 3 : : n-1 信号地
0 0 1 0 1 1
0 1 2 3 : : n-1 信号地

数据通信与网络技术概述

数据通信与网络技术概述随着信息技术的快速发展和普及，数据通信与网络技术成为现代社会的重要基础设施之一。

数据通信涉及的范围广泛，包括数据传输、数据交换、网络架构等多个领域。

本文将概述数据通信与网络技术的基本概念、原理和发展趋势，以及它们在现代社会中的应用。

1.数据通信的基本概念数据通信是指通过某种媒介和协议将信息从一个地方传输到另一个地方的过程。

在数据通信中，发送端将要传输的信息转换为适合传输媒介的信号形式，并通过传输媒介将信号传输给接收端，接收端再将信号转换为原始信息。

数据通信的基本要素包括发送端、传输媒介、接收端和协议。

其中，传输媒介可以是有线媒介（如光纤、电缆）或无线媒介（如无线电、红外线）。

2.数据通信的基本原理数据通信采用的基本原理是信号的传输和接收。

传输信号的方法包括调制、多路复用等技术。

调制是将数字信号转换成模拟信号的过程，通过改变信号的振幅、频率或相位来表示数字信号的不同状态。

多路复用技术则是将多个信号同时传输在同一传输媒介上，以提高传输效率。

接收端的主要任务是将传输过来的信号解调为原始的数字信号，然后进行解码和处理。

解调是调制的逆过程，它将模拟信号转换为数字信号。

解码则是将数字信号转换为原始的数据信息。

3.网络技术的发展历程网络技术的发展经历了多个阶段。

最早的计算机网络是由大型主机通过专用线路直接连接而成的。

然而，这种网络结构成本高昂且不灵活，难以大规模推广应用。

随着互联网的诞生，分组交换技术的引入使得计算机之间可以通过共享传输媒介进行数据通信。

互联网的崛起使得全球范围内的计算机可以互相连接，形成一个庞大的信息网络。

近年来，随着物联网、云计算、大数据等新兴技术的兴起，网络技术进入了新的发展阶段。

物联网将各种智能设备连接在一起，形成一个巨大的网络，并通过传感器和无线通信技术实现设备之间的信息交换。

云计算则将计算和存储资源集中到云平台上，提供各种云服务，大数据则利用分布式存储和计算的方式处理海量数据。

数据通信的基础知识

数据以成组方式在多个并行信道上同时传输，如：计算机中的总线
并行通信信道
9
串行通信与并行通信的比较
1、在相同的发送时钟下，并行通信的数据传输速率将大于串行通信。
2、并行通信需要多个并行信道，实现昂贵。 3、并行通信方式适合于近距离通信（如计算机中）
而在远程通信中一般采用串行通信方式。
10
二、数据通信的系统模型
信号（signal）是数据在传输过程中的电磁波表示形式。
3
模拟信号与数据信号
模拟信号是指信号数字信号是指信号的因
的因变量随时间连
变量不随时间连续变化的
续变化的信号，又
信号，通常表现为离散的
被称为连续信号。
脉冲形式，因此也被称作
离散信号。
4
模拟的和数字的数据、信号
模拟数据模拟数据数字数据
13
三、数据通信系统的性能指标
速率（数据传输速率）数据传输速率是指单位时间内信道上所能传输的数据量，其基本单位是比特每秒（bit per second，简写为bps）。
信道的最大传输速率又被称为信道容量，它是指单位时间内在信道上所能传输的最大比特数。
信道带宽是指信道的频率宽度，即信道所能传输信号的频率范围，其单位为Hz。
数据通信系统
数字比特流模拟信号
模拟信号数字比特流
PC 机调制解调器源系统
公用电话网传输系统
调制解调器 PC 机目的系统
输源点输发送器
发送
传输系统
入
入
的信号
信
数
息
据
接收器
终点
接收
输
输
的信号
出
出
数

第2章数据讲义通信基础

基带传输在基本不改变数字数据信号波形的情况下直接传输数字信号，具有速率高和误码率低等优点，在计算机网络通信中被广泛采用。
23
2、频带传输：是指利用模拟信道传输数据信号的方法
在计算机的远程通信中，现有的电话交换网属于模拟通信信道，是不能直接传输原始的电脉冲信号的（也就是基带信号了）。因此就需要利用频带传输，就是用基带脉冲对载波波形的某些参量进行控制，使这些参量随基带脉冲变化，这就是调制。经过调制的信号称为已调信号。已调信号通过线路传输到接收端，然后经过解调恢复为原始基带脉冲。这种频带传输不仅克服了目前许多长途电话线路不能直接传输基带信号的缺点，而且能实现多路复用的目的，从而提高了通信线路的利用率。不过频带传输在发送端和接收端都要设置调制解调器。
10
信道是传输数据经过的路径，是连接两个DTE的线路，包括传输介质和有关设备。一条由通信介质构成的线路上通常包含多个信道。
信号变换器：其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。发送端的信号变换器可以是编码器或调制器，接收端的信号变换器可以是译码器或解调器。
编码的目的有两个：一是将信源输出的信息变换后便于在信道上传递，此为信源编码；二是将信息再根据一定规则加入一些冗余码元，以便在接收端能正确识别信号，降低出现差错的概率，此为信道编码。
因噪声而变形的数字信号被转发由于数字传输要比依靠可变电压的模拟传输可靠得多，并且数字发送几乎不受噪声影响。所以大部分网络仅限于使用数字传输。
8
也有使用模拟信号传输数据的情况：比如使用调制解调器连接两个系统。在发送端，调制解调器将数字信号调制成模拟信号，通过传输模拟信号的电话线传输；在接收端，调制解调器将数字信号解调成模拟信号。Modem (调制解调器)是Modulator(调制)／ Demodulator(解调)。这个词反映数字3，2，1。按照8比特位的扩展A S C I I编码（前面以0开头），下面的比特将被发送：

计算机网络通信基础

通信基础一、基本概念数据通信是指在不同的计算机或设备之间传输及表示二进制位序列的模拟信号或数字信号的过程。

通信中产生和发送信号的一端叫做信源，接受信号的一端叫做信宿，信源和信宿之间的通信线路称为信道。

☆模拟和数字在数据通信系统中，数据可以用模拟信号和数字信号两种方式表示。

模拟信号和数字信号都有两种表示形式：周期信号与非周期信号。

使周期信号函数重复的最小时间间隔称为基波周期T。

☆波特率、码元速率与比特率波特率是指单位时间内信号波形所能达到的最大变换次数，单位为波特/秒（Baud/s Bps Hz）；在数字信号中，一个数字脉冲称为一个码元，一次脉冲的持续时间称为码元的宽度。

码元速率表示单位时间内信号波形的最大变换次数，即单位时间内通过信道的码元个数；单位时间内在信道上传送的数据量（即位数）称为数据数率，又称为比特率，单位为bps。

☆频谱与带宽信号频谱是信号的所有分量的频率的集合。

带宽是频谱的宽度，即频谱中最高频率与最低频率的差值。

☆介质带宽与有效带宽传输介质在传送信号时只能传送某个频率范围内的信号，这个频率范围的宽度便是介质带宽，即介质所能传送信号的最高频率与最低频率的差值。

介质带宽是有介质本身所决定的，它是介质的一个物理特质。

数字信号与模拟信号的频谱包括不同振幅的多个频率。

但在传输过程时不一定能够传输原始信号频谱的全部频率，而只能传输那些具有重要振幅的分量。

这一部分被传输分量的频率组成的频谱叫做有效频谱，其带宽称为有效带宽。

☆信道容量传输介质在单位时间内所能传送的最大信息量（即传输介质的最大比特率）称为信道容量。

信道容量的大小是由介质带宽和调制技术决定的。

☆传输模式☆通信模式＊傅立叶分析＊尼奎斯特定理＊香农公式用信号功率与噪声功率的比值来衡量噪声，该比值称为信噪比。

在实际情况中，由于信噪比的值太大，通常用分贝（dB）描述。

？香农总结出有噪声信道的最大数据传输率：一条带宽为H Hz、信噪比为S/N的有噪声信道的最大数据传输率V为？三、传输介质传输介质大致上可以分为有线介质和无线介质。

第1章数据通信基础知识

1.4.3 数据通信的主要技术指标
误码率是二进制数据位传输时出错的概率。
Ne Pe N
出错位数
传输二进制总位数
在计算机网络中，一般要求误码率低于10-6，一般通过差错控制方法进行检错和纠错来保证低误码率。
1.4.3 数据通信的主要技术指标
传输延迟是信息在系统中传输过程中存在着延迟。传输延迟=发送和接收处理时间+电信号响应时间+中间转发时间+信道传输延迟响应时间越小，延迟就越小。
1.4.3 数据通信的主要技术指标
实际网络通信中的信道总要受到各种噪声的干扰，香农（Shannon）给出受随机噪声干扰的信道容量计算公式：信号功率
S C Wlog 2 (1 ) N
S/N 信噪比
噪声功率
1.4.3 数据通信的主要技术指标
实际使用的信道的信噪比都要足够大，故常表示成10lg（S/N），单位是分贝（dB）。例：信噪比为 30dB，带宽为3kHZ的信道，求最大数据传输速率。 ∵ 10lg(S/N)=30 ∴ S/N=1030/10=1000 C=3000×log2(1+1000)=3000×9.9672 =29901.6≈30k bps
第1章数据通信基础知识
第2章网络数据通信
问题原由数据通信技术完成数据的编码、传输和处理，为计算机网络的应用提供必要的技术支持和可靠的通信环境。那么，它是如何实现这些功能的呢？这就是本章所要讨论的问题。本章重点讨论数据通信系统和常用通信信道类型、数据调制与编码技术、数据传输技术、多路复用技术、数据交换技术和差错控制等技术。掌握: 数据通信的基本概念,数据传输与编码技术. 了解：数据传输技术的发展趋势。熟悉: 多路复用技术、数据交换技术、差错控制技术等。