数据通信基本概述

第1章
概述
1.1 数据通信的基本概念及发展 1.2 数据通信系统 1.3 数据传输代码 1.4 数据传输方式 1.5 数据通信的复用技术 1.6 数据通信网
1.1 数据通信的基本概念及发展


1.1.1 数据通信的基本概念
1．数据的概念


数据是预先约定的具有某种含义的数字、字母或 符号的组合。 2．数据通信的概念 依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元 之间传递数据信息，它可实现计算机与计算机、计算 机与终端以及终端与终端之间的数据信息传递。
1.5 数据通信的复用技术
1.5.4 波分多路复用（WDM）
波分多路复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM） 是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。 WDM系统按工作波长的波段不同可以分为两类：一类是在 整个长波长波段内信道间隔较大的复用，称为粗波分复用 （CWDM）；另一类是在1550nm波段的密集波分复用 （DWDM）。


1.4 数据传输方式
1.4.2 同步传输与异步传输
1.4 数据传输方式
1.4.2 同步传输与异步传输
2．同步传输
同步传输是以固定的时钟节拍来发送数据信号的，因此在 一个串行数据流中，各信号码元之间的相对位置是固定的 （即同步）。接收方为了从接收到的数据流中正确地区分 一个个信号码元，必须建立准确的时钟信号。 在同步传输中，数据的发送一般以组（或帧）为单位，一 组或一帧数据包含多个字符代码或多个比特，在组或帧的 开始和结束需加上预先规定的起始序列和结束序列作为标 志。起始序列和结束序列的形式根据采用的传输控制规程 而定，有两种同步方式，即字符同步和帧同步。
1.6 数据通信网

数据通信网是一个由分布在各地的数据终端设备、数据 交换设备和通信线路所构成的网络，在网络协议（软件） 的支持下，实现数据终端间的数据传输和交换。
习题



1-1 什么是数据通信？它与电话通信的区别是什么？ 1-2 说明数据通信系统的基本构成，及其每部分的功能。 1-3 什么是数据电路？它的主要功能是什么？ 1-4 设数据信号码元时间长度为833×10-6s，如采用八电平传 输，试求数据传信速率和调制速率。 1-5 9600bit/s的线路上，进行1小时的连续传输，测试结果为 150bit的差错，问该系统的误码率是多少？ 1-6 异步传输中，假设停止位为1位，无奇偶校验，数据位为8 位，求传输效率是多少？ 1-7 什么是异步传输、同步传输、并行传输和串行传输？ 1-8 什么是单工、半双工、全双工数据传输？ 1-9 什么是多路复用技术，简述FDM、TDM、STDM和WDM的含 义。 1-10 数据通信网是如何构成的，有哪些类型的数据通信网？
1.2 数据通信系统


2．数据电路
数据电路位于数据终端设备和中央计算机系统 之间，为数据通信提供一条传输通道。 数据电路由传输信道（通信线路）及两端的数 据电路终接设备（Data Circuit- terminating Equipment，DCE）组成。

1.2 数据通信系统



通信控制器 COMMUNICATION CONTROLLER

通信控制器管理到主机或计算机网络的数据输入 输出。它可以是复杂的前台大型计算机接口或者简 单的设备如多路复用器、桥接器和路由器。这些设 备把计算机的并行数据转换为通信线上传输的串行 数据，并完成所有必要的控制功能、错误检测和同 步。现代设备还完成数据压缩、路由选择、安全性 功能，并收集管理信息。举例如下： 终端服务器用于将大量终端连接到主机系统。所 有终端连接进一个盒子里，这个盒子通过网络或远 程链路与主机相联。 前台处理器提供终端和网络到主机系统的连接。 多路复用器把来自多个设备的数据流合并到一条 线路，使用各种介质进行传输。 中继器、桥接器、路由器用来互连局域网。

（2）误比特率（Pb）
Pb 传错 比特 数 传输的 比特 总数

（3）误字符率或误码组率
误字符率或误码组率 传错的字符数或码组数 传输的总字符数或码组 数
1.3 数据传输代码
1．国际电报2号码（IAT2） 2．国际5号码（IA5） 3．EBCDIC 4．信息交换用汉字代码

1.3 数据传输代码 表1-2
3．中央计算机系统
中央计算机系统处理从数据终端设备输入的数据 信息，并将处理结果向相应数据终端设备输出。 中央计算机系统由主机、通信控制器（又称前置 处理机）及外围设备组成。


4．数据链路
数据链路是由控制装置（传输控制器和通信控制
器）和数据电路所组成。
传输控制器
传输控制器执行与通信网络之间的通信过 程控制，由软件实现，包括差错控制、流量控 制、接续和传输等通信协议的实现。


1.1 数据通信的基本概念及发展
1.1.3 数据通信的发展
在20世纪60年代初，人们采用专线或用户电报 Telex进行异步低速数据通信； 20世纪70年代初，采用分组交换技术组建的数据 通信网的应用渐趋普及； 20世纪70年代末期，数字数据网络（DDN）出现 20世纪80年代，局域网（LAN）及综合业务数字 网（ISDN）出现 ； 20世纪90年代，帧中继（FR）出现，电信专家们 提出异步转移模式（ATM），因特网进入崭新发展时期


1.1 数据通信的基本概念及发展
1.1.3 数据通信的发展
在20世纪60年代初，人们采用专线或用户电报 Telex进行异步低速数据通信； 20世纪70年代初，采用分组交换技术组建的数据 通信网的应用渐趋普及； 20世纪70年代末期，数字数据网络（DDN）出现 20世纪80年代，局域网（LAN）及综合业务数字 网（ISDN）出现 ； 20世纪90年代，帧中继（FR）出现，电信专家们 提出异步转移模式（ATM），因特网进入崭新发展时期
1.5 数据通信的复用技术




为了提高线路的利用率，使多路信号在一个信道 上进行传输的技术叫做多路复用技术。 数据通信中，常用的多路复用技术包括 频分多路复用 时分多路复用 统计时分多路复用 波分多路复用技术
1.5 数据通信的复用技术


1.5.1 频分多路复用（FDM）
频分多路复用（Frequency Division Multiplexing，FDM） 技术是一种按频率来划分信道的复用方式，它把整个物理 媒介的传输频带，按一定的频率间隔划分为若干较窄的信 道（子信道），每个子信道提供给一个用户使用。
1.4.2 同步传输与异步传输

1．异步传输
异步传输方式一般以字符为单位传输，发送每一个 字符代码时，都要在前面加上一个起始位，长度为1个码 元长度，极性为“0”，表示一个字符的开始；后面加上一 个终止位，长度为1、1.5或2个码元长度（对于国际电报2 号码，终止位长度为1.5个码元长度，对于国际5号码或其 他代码时，终止位长度为1个或2个码元长度），极性为 “1”，表示一个字符的结束。 异步传输的优点是实现字符同步比较简单，收、发 双方的时钟信号不需要严格同步。缺点是对每个字符都需 加入起始位和终止位（即增加2bit～3bit），降低了传输 效率。
1.2 数据通信系统


1.2.2 数据通信系统的主要性能指标
1．有效性指标
衡量系统传输能力的主要指标 2．可靠性指标 衡量数据通信系统可靠性的指标
1.2 数据通信系统

1．有效性指标 （1）码元传输速率（RB）
RB 1 T
单位：波特（Baud），简写为B或Bd
来自百度文库

（2）信息传输速率（Rb）
1.4 数据传输方式
1.4.3 单工、半双工和全双工传输
1．单工传输
单工传输是传输系统的两数据站之 间只能沿单一方向进行数据传输
2．半双工传输
半双工传输是系统两端可以在两个 方向上进行数据传输，但两个方向 的传输不能同时进行
3．全双工传输
全双工传输是系统两端可以在两个 方向上同时进行数据传输，即两端 都可同时发送和接收数据
第1章
概述
1.1 数据通信的基本概念及发展 1.2 数据通信系统 1.3 数据传输代码 1.4 数据传输方式 1.5 数据通信的复用技术 1.6 数据通信网
1.1 数据通信的基本概念及发展


1.1.1 数据通信的基本概念
1．数据的概念


数据是预先约定的具有某种含义的数字、字母或 符号的组合。 2．数据通信的概念 依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元 之间传递数据信息，它可实现计算机与计算机、计算 机与终端以及终端与终端之间的数据信息传递。


1.4 数据传输方式
1.4.1 并行传输与串行传输


2．串行传输
串行传输指的是组成字符的若干 位二进制码排列成数据流以串行的 方式在一条信道上传输。 收、发双方必须保持字符同步； 串行传输只需要一条传输信道， 易于实现，是目前主要采用的远距 离传输时一种传输方式。

1.4 数据传输方式
Rb R B log 2 M (bit/s)
单位：比特/秒（bit/s、也常用b/s或bps）

（3）频带利用率（ ）

码元传输速率 （ Bd/Hz ） 频带宽度
信息传输速率 （ bit/s Hz ） 频带宽度
1.2 数据通信系统

2．可靠性指标 （1）误码率（Pe）
Pe 传错码元的个数 传输码元的总数

1.4 数据传输方式
1.4 数据传输方式


1.4.1 并行传输与串行传输
1．并行传输
并行传输的主要优点是： （1）系统采用多个信道并行传输，一次传送一 个字符，因此收、发双方不存在字符同步问题， 不需要额外的措施来实现收、发双方的字符同 步。 （2）传输速度快，一位（比特）时间内可传输 一个字符。 并行传输的主要缺点是： （1）通信成本高。每位传输要求一个单独的信 道支持， （2）不支持长距离传输。由于信道之间的电容 感应，远距离传输时，可靠性较低，因此较少 使用。适于在一些设备之间的距离较近时采用， 例如，计算机和打印机之间的数据传送。
1.2 数据通信系统

1.2.1 数据通信系统的组成
1．数据终端设备（DTE） 2．数据电路 3．中央计算机系统 4．数据链路
1.2 数据通信系统


1．数据终端设备（DTE）
数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE） 是产生数据的数据源或接收数据的数据宿。它把人 可识别的信息变成以数字代码表示的数据，并把这 些数据送到远端的计算机系统，同时可以接收远端 计算机系统的数据，并把它变为人可理解的信息， 即完成数据的发送和接收。 数据终端设备（DTE）由数据输入、输出设备和 传输控制器组成。
ASCII编码表
EBCDIC编码表本来有58个字符，如下图灰 色底所示。后来于各版本的编码表中，加入了 其他字符，以符合各地使用者所需。 以下是其中两个版本的EBCDIC编码表： CP037(英语)及CP500(多语言#5)。

数据传输方式是指数据在信道上传送所采 取的方式。 按数据代码传输的顺序可以分为并行传输 和串行传输； 按数据传输的同步方式可分为同步传输和 异步传输； 按数据传输的流向和时间关系可分为单工、 半双工和全双工数据传输。
1.5 数据通信的复用技术
1.5.3 统计时分多路复用（STDM）
统计时分多路复用（Statistical Time Division Multiplexing， STDM），它是针对TDM的缺点， 根据用户实际需要动态地分配线 路资源，因此也叫动态时分多路 复用或异步时分多路复用。也就 是当某一路用户有数据要传输时 才给它分配资源，若用户暂停发 送数据时，就不给其分配线路资 源，线路的传输能力可用于为其 他用户传输更多的数据，从而提 高了线路利用率。
1.5 数据通信的复用技术
1.5.2 时分多路复用（TDM）
时分多路复用（Time Division Multiplexing，TDM）又称静 态时分复用，或同步时分复用。TDM采用固定时隙分配方 式，即一条信道按时间分成若干个时间片（时隙），轮流 地分配给多个信号使用，使得它们在时间上不重叠。每一 时隙由复用的一个信号占有，利用每个信号在时间上的交 错，在一条信道上传输多个数字信号。