数据通信与网络技术 课件 第2章
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计算机网络基础PPT电子课件-第2章数据通信基础
报文交换的缺点是报文传输时延较大， 且不适用于实时、连续的数据传输。
分组交换
分组交换是一种基于数据包的 通信交换方式。
在分组交换中，发送端将数据 分割成一定现动 态带宽分配，提高通信链路的 利用率。
分组交换的缺点是可能会出现 数据包丢失或乱序到达的情况 ，需要采用一定的差错控制机 制来保证数据传输的可靠性。
基带传输
在信道上直接传送数字信号的电脉冲 ，是一种最简单的传输方式。
频带传输
利用调制解调技术，将数字信号转换 为模拟信号，在模拟信道上进行传输 。
03 数据交换技术
电路交换
01
02
03
04
电路交换是一种传统的通信交 换方式，通过建立通信链路来
实现数据传输。
在电路交换中，通信链路在通 信过程中始终保持连接状态， 适用于实时、连续的数据传输
话机等。
数据通信的技术指标
传输速率
单位时间内传输的数据量，单 位是比特/秒(bps)。
带宽
数据通信系统能够传输的最高 频率与最低频率之差，单位是 赫兹(Hz)。
误码率
传输过程中发生错误的比特数 占总传输比特数的比例。
信噪比
信号功率与噪声功率之比，用 于衡量信号质量。
02 数据传输方式
串行传输和并行传
数据通信网
由传输设备、交换设备和 终端设备组成，实现数据 信息的传输、交换和终端 处理。
数据通信系统的组成
发送设备
将各种数字信号转换成 适合传输的信号，如调
制器。
传输信道
传输数据的通道，如光 纤、同轴电缆、无线信
道等。
接收设备
将接收到的信号转换成 原始的数字信号，如解
调器。
终端设备
分组交换
分组交换是一种基于数据包的 通信交换方式。
在分组交换中，发送端将数据 分割成一定现动 态带宽分配，提高通信链路的 利用率。
分组交换的缺点是可能会出现 数据包丢失或乱序到达的情况 ，需要采用一定的差错控制机 制来保证数据传输的可靠性。
基带传输
在信道上直接传送数字信号的电脉冲 ，是一种最简单的传输方式。
频带传输
利用调制解调技术，将数字信号转换 为模拟信号，在模拟信道上进行传输 。
03 数据交换技术
电路交换
01
02
03
04
电路交换是一种传统的通信交 换方式，通过建立通信链路来
实现数据传输。
在电路交换中，通信链路在通 信过程中始终保持连接状态， 适用于实时、连续的数据传输
话机等。
数据通信的技术指标
传输速率
单位时间内传输的数据量，单 位是比特/秒(bps)。
带宽
数据通信系统能够传输的最高 频率与最低频率之差，单位是 赫兹(Hz)。
误码率
传输过程中发生错误的比特数 占总传输比特数的比例。
信噪比
信号功率与噪声功率之比，用 于衡量信号质量。
02 数据传输方式
串行传输和并行传
数据通信网
由传输设备、交换设备和 终端设备组成，实现数据 信息的传输、交换和终端 处理。
数据通信系统的组成
发送设备
将各种数字信号转换成 适合传输的信号，如调
制器。
传输信道
传输数据的通道，如光 纤、同轴电缆、无线信
道等。
接收设备
将接收到的信号转换成 原始的数字信号，如解
调器。
终端设备
计算机通信与网络CH02数据通信技术基础 178页PPT文档
0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T
t
t
• -3V
10
-3V
• -6V
11
图2- 10 二电平信号
图2-11 四电平信号
2.1数据通信的基本概念
4、 数据通信系统的技术指标
数据传输速率
[例2-1]若信号码元持续时间为1×10-4秒， 试问传送8电平信号，则传码速率和传 信速率各是多少？ 解：由于T=1×10-4秒，所以传码速率 NBd=1/T=10000波特 由于传送的信号是8电平，所以，M=8。 则传信速率Rb = NBdlog2 M =30000bit/s。
3、传输媒体
卫星微波
波段 频率(GHz) 下行(GHz) 上行(GHz)
问题
C
4/6
3.7~4.2 5.925~6.425 地面上的干扰
Ku 11/14 11.7~12.2 14.0~14.5
降雨
Ka 20/30 17.7~21.7 27.5~30.5 降雨，设备价 格高
2.1数据通信的基本概念
传信速率：又称为比特率，记作Rb，是指在数据通 信系统中，每秒钟传输二进制码元的个数，单位是 比特/秒（bit/s,或kbit/s或Mbit/s）。
2.1数据通信的基本概念
4、 数据通信系统的技术指标
数据传输速率
• +6V
01
+3V 1 0 0 1 0 1 1
• +3V 00
00
0 T 2T 3T 4T 5T
2.1数据通信的基本概念
4、 数据通信系统的技术指标
信道带宽
信号带宽：(bandwidth)是指信号具有的 频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、 吉赫等）。
[电子教案]数据通信与网络 (2)
![[电子教案]数据通信与网络 (2)](https://img.taocdn.com/s3/m/56c4e2001ed9ad51f11df25c.png)
1
第2章 数据信号的传输
▪ 2.1数据信号及特性描述
2.1.1数据序列的电信号表示 数据终端产生的数据信息是以"1"和"0"两种代码(状态)为代表的随机序列,
它以不同形式的电信号来表示,从而构成不同形式的数据信号。图2-1 给出常用的一些数据信号形式
2
▪1.基带2.数1.据2基信带号数的据一信般号表的示频式谱特性
响应形成系统。
▪ 2.第一类部分响应形成系统
▪
这里采用两个在时间错开的
sin 2f N t 2f N t
波形相加，即系统的冲激响应为
▪
h(t) = sin 2f N t + sin 2f N (t T )
2f N t
2f N (t T )
15
▪ 第一类部分响应形成系统的幅频特性 H( f ) 如图2-16所示。
11
▪ 2.2.3具有幅度滚降特性的低通网络波形形成 理想低通波形形成网络之所以不可物理实现，是在于它的幅频特性在
截止频率 fN 处的垂直截止特性。如对理想低通特性的幅频特性加以修 改，使它在 fN 处不是垂直截止特性，而是有一定的缓变过渡特性，如 图2-11所示。
图2-11 想低通特性的缓变过渡特性
双极性归零序列 其功率谱密度为
双极性不归零序列 其功率谱密度为
单极性归零序列
p(
f
)
A2T
sin fT f T
2
功率谱密度为
5
▪ 2.2 数据信号的基带传输
2.2.1 基带数据传输构成模型 基带传输系统的基本原理框图,如图2-6所示。
图 2-6 基带传输系统的基本原理框图
▪ 图中， ▪ 发送滤波器的作用是限制信号频带并起波形形成作用； ▪ 信道是信号的传输媒介，可以是各种形式的电缆； ▪ 接收滤波器用来滤除带外噪声和干扰，并起波形形成作用； ▪ 均衡器用来均衡信道特性的不理想。
第2章 数据信号的传输
▪ 2.1数据信号及特性描述
2.1.1数据序列的电信号表示 数据终端产生的数据信息是以"1"和"0"两种代码(状态)为代表的随机序列,
它以不同形式的电信号来表示,从而构成不同形式的数据信号。图2-1 给出常用的一些数据信号形式
2
▪1.基带2.数1.据2基信带号数的据一信般号表的示频式谱特性
响应形成系统。
▪ 2.第一类部分响应形成系统
▪
这里采用两个在时间错开的
sin 2f N t 2f N t
波形相加，即系统的冲激响应为
▪
h(t) = sin 2f N t + sin 2f N (t T )
2f N t
2f N (t T )
15
▪ 第一类部分响应形成系统的幅频特性 H( f ) 如图2-16所示。
11
▪ 2.2.3具有幅度滚降特性的低通网络波形形成 理想低通波形形成网络之所以不可物理实现，是在于它的幅频特性在
截止频率 fN 处的垂直截止特性。如对理想低通特性的幅频特性加以修 改，使它在 fN 处不是垂直截止特性，而是有一定的缓变过渡特性，如 图2-11所示。
图2-11 想低通特性的缓变过渡特性
双极性归零序列 其功率谱密度为
双极性不归零序列 其功率谱密度为
单极性归零序列
p(
f
)
A2T
sin fT f T
2
功率谱密度为
5
▪ 2.2 数据信号的基带传输
2.2.1 基带数据传输构成模型 基带传输系统的基本原理框图,如图2-6所示。
图 2-6 基带传输系统的基本原理框图
▪ 图中， ▪ 发送滤波器的作用是限制信号频带并起波形形成作用； ▪ 信道是信号的传输媒介，可以是各种形式的电缆； ▪ 接收滤波器用来滤除带外噪声和干扰，并起波形形成作用； ▪ 均衡器用来均衡信道特性的不理想。
第2章 网络数据通信.ppt
3分组到达目的节点不会出现丢失重复与乱序现4分组通过虚电路上的每个节点时仍需缓冲排队节点需给分组做差错检测但不需做路由选61253分组交换对比的内容虚电路数据报连接的建立必须有不要目的站地址仅在连接建立阶段使用每个分组使用短的虚电路信号每个分组都有目的站的全地址路由选择在虚电路建立时进行所有分组均按同一路由每个分组都有独立选择的路由路由器出现故障所有通过出故障的路由器的虚电路均不能工作出故障的路由器可能对丢失分组一些路由会发生变化分组的顺序总是按发送顺序到达目的站到达目的站时可能不按发送顺序端到端的差错控制由通信子网负责由主机负责端到端的流量控制由通信子网负责由主机负责由于虚电路方式具有电路交换与分组交换技术的优点因此在计算机网络中得到了广泛的应用
信源
调制器
信道
解调器
噪音源 图 2-4 模拟通信系统结构
7
信宿
2.1.2 数据通信系统
(2) 数字通信系统：计算机通信、数字电话以及数字电视等 信号都属于数字信号，由数字信号构成的通信系统属于数字通 信系统。数字通信系统通常由信源、编码器、信道、解码器、信 宿以及噪音源组成，其基本结构模型如图2-5所示。
单向传输与双向传输 电路交换
信
网络数据
码分多路得用
交换
报文交换 分组交换
差错的产生于类型
帧中继交换
网络数据传 输差错控制
差错检测方法
差错控制方法
3
ATM交换
§2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息、数据与信号
1、信息 信息泛指那些通过各种方式传播的、可被感受的声音、文
字、图像、符号等所表征的某一特定事物的消息、情报或知识。 2、数据 数据是对客观事物的符号表示，在计算机科学中是指所有
信源
调制器
信道
解调器
噪音源 图 2-4 模拟通信系统结构
7
信宿
2.1.2 数据通信系统
(2) 数字通信系统：计算机通信、数字电话以及数字电视等 信号都属于数字信号，由数字信号构成的通信系统属于数字通 信系统。数字通信系统通常由信源、编码器、信道、解码器、信 宿以及噪音源组成，其基本结构模型如图2-5所示。
单向传输与双向传输 电路交换
信
网络数据
码分多路得用
交换
报文交换 分组交换
差错的产生于类型
帧中继交换
网络数据传 输差错控制
差错检测方法
差错控制方法
3
ATM交换
§2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息、数据与信号
1、信息 信息泛指那些通过各种方式传播的、可被感受的声音、文
字、图像、符号等所表征的某一特定事物的消息、情报或知识。 2、数据 数据是对客观事物的符号表示，在计算机科学中是指所有
计算机网络基础第2章 数据通信技术的基础知识.ppt
异步方式实现比较容易，但每传输一个字符都需要多使用2～ 3位，所以适合于低速通信。
停止位 数据位
起始位
数据传输方向
00 1 10 110
计算机
1 10110101 0 1 00110110 0 1 00010111 0 计算机
2019年
26
同步传输方式
同步传输方式的信息格式是一组字符或一个二进制位组成的数据块 （帧）。对这些数据，不需要附加起始位和停止位，而是在发送一 组字符或数据块之前先发送一个同步字符SYN（以01101000表示） 或一个同步字节（01111110），用于接收方进行同步检测，从而使 收发双方进入同步状态。在同步字符或字节之后，可以连续发送任 意多个字符或数据块，发送数据完毕后，再使用同步字符或字节来 标识整个发送过程的结束。
2019年
主机
计算机/终端 18
信道的通信方式——单工通信
单工方式指通信信道是单向信道，数据信号仅沿一 个方向传输，发送方只能发送不能接收，接收方只 能接收而不能发送，任何时候都不能改变信号传送 方向。
无线电广播和电视都属于单工通信。
主机
发送端
数据的单方向性
接收端
显示器
2019年
19
信道的通信方式 ——半双工通信
第2章 数据通信技术的基础知识
数 数据通信基本概 数据通信系统基本结构
据念 通 信
信息、数据、信号 数据通信的主要技术指标
技 数据传输方式 串行通信、并行通信
术
单工通信、半双工通信、全双工通信
的
基
基带传输、频带传输、宽带传输
本 数据的同步技术 异步传输、同步传输
内 数据编码技术 容
数字数据信号 模拟传输 幅移键控ASK、频移键控FSK、 相移键控PSK
停止位 数据位
起始位
数据传输方向
00 1 10 110
计算机
1 10110101 0 1 00110110 0 1 00010111 0 计算机
2019年
26
同步传输方式
同步传输方式的信息格式是一组字符或一个二进制位组成的数据块 （帧）。对这些数据，不需要附加起始位和停止位，而是在发送一 组字符或数据块之前先发送一个同步字符SYN（以01101000表示） 或一个同步字节（01111110），用于接收方进行同步检测，从而使 收发双方进入同步状态。在同步字符或字节之后，可以连续发送任 意多个字符或数据块，发送数据完毕后，再使用同步字符或字节来 标识整个发送过程的结束。
2019年
主机
计算机/终端 18
信道的通信方式——单工通信
单工方式指通信信道是单向信道，数据信号仅沿一 个方向传输，发送方只能发送不能接收，接收方只 能接收而不能发送，任何时候都不能改变信号传送 方向。
无线电广播和电视都属于单工通信。
主机
发送端
数据的单方向性
接收端
显示器
2019年
19
信道的通信方式 ——半双工通信
第2章 数据通信技术的基础知识
数 数据通信基本概 数据通信系统基本结构
据念 通 信
信息、数据、信号 数据通信的主要技术指标
技 数据传输方式 串行通信、并行通信
术
单工通信、半双工通信、全双工通信
的
基
基带传输、频带传输、宽带传输
本 数据的同步技术 异步传输、同步传输
内 数据编码技术 容
数字数据信号 模拟传输 幅移键控ASK、频移键控FSK、 相移键控PSK
计算机网络技术课件(第2章)数据通信基础
归零码：就是一个码元的信号波形不占用码元的全部 时间，即在一个码元时间内发出电流的时间短于一个 码元的时间宽度，发出的是窄脉冲。所以不论码元发 出电流还是不发出电流，码元波形都“归零”，因此 这种信号编码为归零码。二进制数“10011001”的单 极性归零码脉冲和双极性归零码脉冲如图所示。
第二章 数据通信基础
模拟数据也可以用数字信号来表示。对于声音数据来
说，完成模拟数据和数字信号转换功能的设备是编码译 码器CODEC（Coder/Decoder）。 如网络电话。
第二章 数据通信基础
§2.2 数据通信的基本概念
2.2.1 数据和信号
信道是指传输信息的通路。在计算机网络中有物理信道
和逻辑信道之分。物理信道是指用来传送信号或数据的 物理通路，网络中两个结点之间的物理通路称为通信链 路；逻辑信道也是一种通路，它是在物理信道的基础上， 由结点内部建立的逻辑上的联接。
第二章 数据通信基础
§2.3 通信方式
2.3.2 同步通信和异步通信
同步通信：在同步通信方式下，接收端接收的每一位数 据都要和发送端准确地保持同步，中间无间断时间。
在外同步法中，接收端的同步信号事先由发送端传来， 而不是自己产生也不是从信号中提取出来的。即在发 送数据之前，发送端先向接收端发出一串同步时钟脉 冲，接收端按照这个时钟脉冲频率和时序锁定接收频 率，以便在接收数据的过程中始终与发送端保持同步。 然后向发送端发送准备接收的确认信息，发送端接收 到确认信息后，开始发送数据。
第二章 数据通信基础
§2.3 通信方式
2.3.2 同步通信和异步通信 【图例】
异步通信：一次只传输一个字符（由5～8位比特组成）。 每个字符用一位起始位引导，一位终止位结束。起始 位为“0”，占一位时间，终止位为“1”，占1～2位的 持续时间，如采用奇偶校验时，在终止位前加一位校 验码。在没有数据发送时，发送方可发送连续的终止 位（称空闲位）。接收方根据“1”至“0”的跳变来判 别一个新字符的开始，然后接收字符中的所有位。
第二章 数据通信基础
模拟数据也可以用数字信号来表示。对于声音数据来
说，完成模拟数据和数字信号转换功能的设备是编码译 码器CODEC（Coder/Decoder）。 如网络电话。
第二章 数据通信基础
§2.2 数据通信的基本概念
2.2.1 数据和信号
信道是指传输信息的通路。在计算机网络中有物理信道
和逻辑信道之分。物理信道是指用来传送信号或数据的 物理通路，网络中两个结点之间的物理通路称为通信链 路；逻辑信道也是一种通路，它是在物理信道的基础上， 由结点内部建立的逻辑上的联接。
第二章 数据通信基础
§2.3 通信方式
2.3.2 同步通信和异步通信
同步通信：在同步通信方式下，接收端接收的每一位数 据都要和发送端准确地保持同步，中间无间断时间。
在外同步法中，接收端的同步信号事先由发送端传来， 而不是自己产生也不是从信号中提取出来的。即在发 送数据之前，发送端先向接收端发出一串同步时钟脉 冲，接收端按照这个时钟脉冲频率和时序锁定接收频 率，以便在接收数据的过程中始终与发送端保持同步。 然后向发送端发送准备接收的确认信息，发送端接收 到确认信息后，开始发送数据。
第二章 数据通信基础
§2.3 通信方式
2.3.2 同步通信和异步通信 【图例】
异步通信：一次只传输一个字符（由5～8位比特组成）。 每个字符用一位起始位引导，一位终止位结束。起始 位为“0”，占一位时间，终止位为“1”，占1～2位的 持续时间，如采用奇偶校验时，在终止位前加一位校 验码。在没有数据发送时，发送方可发送连续的终止 位（称空闲位）。接收方根据“1”至“0”的跳变来判 别一个新字符的开始，然后接收字符中的所有位。
《数据通信与计算机网络》课件-02
数据通信与计算机网络XI’AN JIAOTONG UNIVERSITY数据通信与计算机网络 第2章 物理层第2章 物理层主要内容与基本要求XI’AN JIAOTONG UNIVERSITY¾ 主要内容¾ 物理层的主要功能与接口特性； ¾ 数据通信的基本知识，各类传输媒体及其特点； ¾ 模拟传输与数字传输，物理层标准举例RS-232。
¾ 基本要求¾ 理解并掌握物理层的基本概念、主要功能和基本特性； ¾ 理解信道的基本概念，物理信道的最高和极限传输速率； ¾ 了解各类传输媒体的基本特性； ¾ 理解模拟传输与数字传输的基本概念； ¾ 了解物理层标准RS-232。
2009-12-14《数据通信与计算机网络》－－物理层2本章目录2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.3 物理层下面的传输媒体 2.4 模拟传输与数字传输 2.5 信道复用技术 2.6 同步光纤网和同步数字系列 2.7 物理层标准举例2009-12-14《数据通信与计算机网络》－－物理层XI’AN JIAOTONG UNIVERSITY32.1 物理层的基本概念XI’AN JIAOTONG UNIVERSITY任务：透明地传输比特流。
物理层考虑的是如何在连接各种计算机的传输媒体上传输比特流， 而不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体。
物理层要屏蔽各种物理设备、传输媒体和各种通信方式间的差异。
物理层需要确定与传输媒体接口的一些特性： （1）机械特性：连接器的形状与尺寸、引线数目与排列等。
（2）电气特性：各条引线上的电压范围。
（3）功能特性：各线的功能及其上电平的含义。
（4）规程特性：不同功能的各种可能事件的出现顺序。
物理层的传输方式一般都是串行传输。
2009-12-14《数据通信与计算机网络》－－物理层42.2 数据通信的基础知识XI’AN JIAOTONG UNIVERSITY2.2.1 数据通信系统的模型数据通信系统数字比特流 模拟信号模拟信号 数字比特流正文 PC 机调制解调器公用电话网调制解调器正文 PC 机源系统传输系统目的系统源点发送器输入输入信息数据发送 的信号传输 系统接收器终点接收输出输出的信号数据信息2009-12-14《数据通信与计算机网络》－－物理层5西安交通大学电信学院张建国2.2 数据通信的基础知识XI’AN JIAOTONG UNIVERSITY一个数据通信系统可以分为源系统、传输系统和目的系统三大部 分。
数据通信与网络技术PPT课件(共10章)第2章 数据通信基础
5 异步传输相对于同步传输效率较低。
22
2.2.3 信号传输方式
1、基带传输 2、频带传输 3、宽带传输
23
2.2.4 数据编码技术
• 信道分为模拟信道和数字信道，而依赖于信道 传输的数据也分为模拟数据与数字数据。
数字数据
数字编码
数字信号
(NRZ、曼彻斯特等) (数字信道)
模拟数据
脉冲编码调制 PCM
20
（2）同步传输方式
• 在同步传送时，由于发送方和接收方数据块作 为一个单位传送，且附加位又非常少。
• 使用场合：高速传输数据的系统，比如计算机 之间的数据通信。
同步字节
数据帧
同步字节
01111110 1011010101101100...1111010110110100 01111110
计算机
信源 译码器
信宿
噪声源
6
2.1.3.数据通信的主要技术指标
（1）数据传输速率
• 数据通信速率：指数据在信道中传输的速度。 分为两种：数据传输速率和信号传输速率。 –信号传输速率RB： 又称波特率，单位时间内传 送的信号个数，单位为波特/秒（Baud/s），； – 数据传输速率Rb：又称为比特率，单位时间内传 送的二进制位个数，单位为比特/秒（bit/s）；
Multiplexing)
40
（1）频分多路复用FDM(模拟)
• FDM是把信道的可用频带分成多个互不交叠的 频段（带） ，每个信号占其中一个频段。接收 时用适当的滤波器分离出不同信号，分别进行 解调接收。
调制
f1
调制
f2
调制
f3
多路复用器
+
f1 f2 f3
发送带宽
22
2.2.3 信号传输方式
1、基带传输 2、频带传输 3、宽带传输
23
2.2.4 数据编码技术
• 信道分为模拟信道和数字信道，而依赖于信道 传输的数据也分为模拟数据与数字数据。
数字数据
数字编码
数字信号
(NRZ、曼彻斯特等) (数字信道)
模拟数据
脉冲编码调制 PCM
20
（2）同步传输方式
• 在同步传送时，由于发送方和接收方数据块作 为一个单位传送，且附加位又非常少。
• 使用场合：高速传输数据的系统，比如计算机 之间的数据通信。
同步字节
数据帧
同步字节
01111110 1011010101101100...1111010110110100 01111110
计算机
信源 译码器
信宿
噪声源
6
2.1.3.数据通信的主要技术指标
（1）数据传输速率
• 数据通信速率：指数据在信道中传输的速度。 分为两种：数据传输速率和信号传输速率。 –信号传输速率RB： 又称波特率，单位时间内传 送的信号个数，单位为波特/秒（Baud/s），； – 数据传输速率Rb：又称为比特率，单位时间内传 送的二进制位个数，单位为比特/秒（bit/s）；
Multiplexing)
40
（1）频分多路复用FDM(模拟)
• FDM是把信道的可用频带分成多个互不交叠的 频段（带） ，每个信号占其中一个频段。接收 时用适当的滤波器分离出不同信号，分别进行 解调接收。
调制
f1
调制
f2
调制
f3
多路复用器
+
f1 f2 f3
发送带宽
大学课件-数据通信与网络技术(全套)
如（0.1011）2的按权相加展开格式为：
1 21 0 22 1 23 1 24 0.5 0 0.125 0.0625 (0.6875)10
7/18
2、八进制转换为十进制 八进制转换成十进制也是采取“按权相加”法，只是这 里的权值是8的相应幂次方。如八进制整数部分的格式为： bn-1…b1b0，则按权值相加，展开后的格式就为（从左往右 幂次是从高到低下降的）：
14/18
1、二进制四则算术运算
被加数 加数 进位
+
10010 11010 11
101100
被加数和加数要从最 低位开始逐位地对齐
被减数 减数
- 借位
111010 101011
1111
被减数和减数要从最 低位开始逐位地对齐
001111
（10010）2+（11010）2的运算结果为（101100）2 （111010）2-（101011）2的运算结果是（001111）2
15/18
被乘数
× 乘数
+
积
1010 101
1010 0000 1010
110010
每行的最低位一定要 和对应的乘数位对齐
商 101 除数 101 11001
- 101
101 - 101
000
被除数
二进制乘法运算示例（1010）2×（101）2的结果得到 （110010）2
二进制除法运算示例（11001）2÷（101）2的结果是 （101）2
bn1 16n1 bn2 16n2 b1 161 b0 160 如十六进制数(26345)16的按权相加，展开后的格式为：
2164 6163 3162 4161 5160 131072 24576 768 64 5 (156485)10
1 21 0 22 1 23 1 24 0.5 0 0.125 0.0625 (0.6875)10
7/18
2、八进制转换为十进制 八进制转换成十进制也是采取“按权相加”法，只是这 里的权值是8的相应幂次方。如八进制整数部分的格式为： bn-1…b1b0，则按权值相加，展开后的格式就为（从左往右 幂次是从高到低下降的）：
14/18
1、二进制四则算术运算
被加数 加数 进位
+
10010 11010 11
101100
被加数和加数要从最 低位开始逐位地对齐
被减数 减数
- 借位
111010 101011
1111
被减数和减数要从最 低位开始逐位地对齐
001111
（10010）2+（11010）2的运算结果为（101100）2 （111010）2-（101011）2的运算结果是（001111）2
15/18
被乘数
× 乘数
+
积
1010 101
1010 0000 1010
110010
每行的最低位一定要 和对应的乘数位对齐
商 101 除数 101 11001
- 101
101 - 101
000
被除数
二进制乘法运算示例（1010）2×（101）2的结果得到 （110010）2
二进制除法运算示例（11001）2÷（101）2的结果是 （101）2
bn1 16n1 bn2 16n2 b1 161 b0 160 如十六进制数(26345)16的按权相加，展开后的格式为：
2164 6163 3162 4161 5160 131072 24576 768 64 5 (156485)10
《数据通信与计算机网络课件》(王磊) 第2章
循环冗余校验是一种通过多项式除法运算检测错误的方法， 因此首先需要了解多项式和二进制数之间的联系。
数据通信与计算机网络
【注】关于多项式和二进制数
从数学的角度来讲，所有的数都可以用多项式来表示。例如， 123可以表示为：
123=1×102+2×101+3×100 这里的1、2、3分别是多项式的系数。扩展开来，对于二进制数 10111，可以表示为以x为基数的多项式： x4+x2+x+1 当然，反过来用一串二进制数来表示一个多项式也是可以的。
带限信号的频率上限为fH，用fS≥2fH的频率对其进行抽样，那
么在接收端就可以通过低通滤波器将该信号完整的恢复出来。
PCM的编码过程包括采样、电平量化和编码三个步骤。
数据通信与计算机网络
脉冲编码调制（PCM）
数据通信与计算机网络 差错控制编码
差错控制编码概述
差错控制编码的实质就是通过增加冗余信息来保证数据传输 的完整性和准确性。
奇偶校验的主要优点是简单，缺点是当出现偶数个错误的时 候检测不能显示出错，因此奇偶校验只能检测出部分传输差错。
数据通信与计算机网络
为了增强奇偶校验的检错能力，人们在奇偶校验的基础上 又开发出了二维奇偶校验的方法（又称水平垂直奇偶校验）， 其方法是对数据块进行水平和垂直两个方向进行校验，其在传 输时按列顺序进行传输。
0
1
0
0
数据通信与计算机网络
循环冗余校验（CRC）
循环冗余校验（Cyclic Redundancy Code，CRC）是普兰奇 （Prange）在1957年提出的。在其后的20多年里，随着循环码的 代数结构、性能和编译方法的不断提高，极大的推动了循环冗余 校验在实际差错控制系统中的应用。目前，循环冗余校验过程已 由集成电路产品实现，由于其运算速度较快，因此在多种通信和 网络设备中广泛应用。
数据通信与计算机网络
【注】关于多项式和二进制数
从数学的角度来讲，所有的数都可以用多项式来表示。例如， 123可以表示为：
123=1×102+2×101+3×100 这里的1、2、3分别是多项式的系数。扩展开来，对于二进制数 10111，可以表示为以x为基数的多项式： x4+x2+x+1 当然，反过来用一串二进制数来表示一个多项式也是可以的。
带限信号的频率上限为fH，用fS≥2fH的频率对其进行抽样，那
么在接收端就可以通过低通滤波器将该信号完整的恢复出来。
PCM的编码过程包括采样、电平量化和编码三个步骤。
数据通信与计算机网络
脉冲编码调制（PCM）
数据通信与计算机网络 差错控制编码
差错控制编码概述
差错控制编码的实质就是通过增加冗余信息来保证数据传输 的完整性和准确性。
奇偶校验的主要优点是简单，缺点是当出现偶数个错误的时 候检测不能显示出错，因此奇偶校验只能检测出部分传输差错。
数据通信与计算机网络
为了增强奇偶校验的检错能力，人们在奇偶校验的基础上 又开发出了二维奇偶校验的方法（又称水平垂直奇偶校验）， 其方法是对数据块进行水平和垂直两个方向进行校验，其在传 输时按列顺序进行传输。
0
1
0
0
数据通信与计算机网络
循环冗余校验（CRC）
循环冗余校验（Cyclic Redundancy Code，CRC）是普兰奇 （Prange）在1957年提出的。在其后的20多年里，随着循环码的 代数结构、性能和编译方法的不断提高，极大的推动了循环冗余 校验在实际差错控制系统中的应用。目前，循环冗余校验过程已 由集成电路产品实现，由于其运算速度较快，因此在多种通信和 网络设备中广泛应用。
《数据通信与计算机网络》课件第2章 数据通信基础知识
双绞线既能用于传输模拟信号，也能用于传输数字信号，其带宽决定于铜 线的直径和传输距离。但是许多情况下，几千米范围内的传输速率可以达到几 兆比特每秒。由于其性能较好且价格便宜，双绞线得到广泛应用。
2.3传输介质及特性
2.分类 1）按照有无屏蔽层分类 根据有无屏蔽层，双绞线分为屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，
2.2数据通道传输方式
并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道 上同时进行传输。常用的就是将一个字符代码的几位二进 制码，分别在几个并行信道上进行传输。例如，采用8单 位代码的字符，可以用8个信道并行传输，一次传送一个 字符，因此收、发双方不存在字符的同步问题，不需要加 “起”、“止”信号或者其他信号来实现收、发双方的字 符同步，这是并行传输的一个主要优点。但是，并行传输 必须有并行信道，这带来了设备或实施条件上的限制。
2.3传输介质及特性
1. 双绞线简介
双绞线（Twisted Pair，TP）是一种综合布线工程中最常用的传输介质， 是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成的。把两根绝缘的铜导线按一定密度互 相绞在一起，每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根导线上发出的电 波抵消，有效降低信号干扰的程度。
双绞线一般由两根22～26号绝缘铜导线相互缠绕而成，“双绞线”的名字 也是由此而来。实际中使用的是由多对双绞线一起包在一个绝缘电缆套管里构 成的双绞线电缆。
2.3传输介质及特性
1.同轴电缆简介 同轴电缆（Coaxial Cable）比双绞线的屏蔽性要更好，因此在更高速度上可 以传输得更远。它以硬铜线为芯（导体），外包一层绝缘材料（绝缘层），这层 绝缘材料再用密织的网状导体环绕构成屏蔽层，其外又覆盖一层保护性材料（保 护套）。同轴电缆的这种结构使它具有更高的带宽和极好的噪声抑制特性。1 km 的同轴电缆可以达到1～2 Gb/s的数据传输速率。 同轴电缆示意图如图:
2.3传输介质及特性
2.分类 1）按照有无屏蔽层分类 根据有无屏蔽层，双绞线分为屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，
2.2数据通道传输方式
并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道 上同时进行传输。常用的就是将一个字符代码的几位二进 制码，分别在几个并行信道上进行传输。例如，采用8单 位代码的字符，可以用8个信道并行传输，一次传送一个 字符，因此收、发双方不存在字符的同步问题，不需要加 “起”、“止”信号或者其他信号来实现收、发双方的字 符同步，这是并行传输的一个主要优点。但是，并行传输 必须有并行信道，这带来了设备或实施条件上的限制。
2.3传输介质及特性
1. 双绞线简介
双绞线（Twisted Pair，TP）是一种综合布线工程中最常用的传输介质， 是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成的。把两根绝缘的铜导线按一定密度互 相绞在一起，每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根导线上发出的电 波抵消，有效降低信号干扰的程度。
双绞线一般由两根22～26号绝缘铜导线相互缠绕而成，“双绞线”的名字 也是由此而来。实际中使用的是由多对双绞线一起包在一个绝缘电缆套管里构 成的双绞线电缆。
2.3传输介质及特性
1.同轴电缆简介 同轴电缆（Coaxial Cable）比双绞线的屏蔽性要更好，因此在更高速度上可 以传输得更远。它以硬铜线为芯（导体），外包一层绝缘材料（绝缘层），这层 绝缘材料再用密织的网状导体环绕构成屏蔽层，其外又覆盖一层保护性材料（保 护套）。同轴电缆的这种结构使它具有更高的带宽和极好的噪声抑制特性。1 km 的同轴电缆可以达到1～2 Gb/s的数据传输速率。 同轴电缆示意图如图:
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5/20
2.4 数据传输方式
数据传输方式是指通信双方或各方之间的工 作形式和信号传输方式。根据不同角度考虑，传 输方式有多种分类方法。如按通信终端的数量分 类，可分为点到点、点到多点、多点到多点传输； 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；按数据代码传输的顺序， 可以分为并行通信和串行通信；按数据传输的同 步方式，则可分为同步传输和异步传输。
数据比特流一位位地依次传输
串行比特流传输示例
每个字符的8个比特位同时传输
发送方
接收方
b7
b7
b6
b6
b5
b5
b4
b4
b3
b3
b2
b2
b1
b1
b0
b0
并行比特位传输示例
9/20
发送方
字符间的 传输空隙
数据传输方向
发送方 10110 0 1 01111011 0 ... 1 001 接收方
停止位
起始位
01011011
A
(a)曼彻斯特编码
0
t
-A
A
(b)差分曼彻斯特编码 0
t
-A
A
(c)CMI码
0
t
-A
曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码和CMI码的波形比较
13/20
2.6 数字信号调制与解调
大多数要传输的信号都是具有较低频带的信 号，称为基带信号。大多数信道不适宜进行基带 信号的传输，因为这样的低频信号在传输中会产 生很大的衰减和失真。在数字基带传输中，可以 通过数字编码后在信道中直接传输数字信号，但 这也仅适用于近距离传输，如局域网通信。为了 满足信号在带通信道传输，将信号进行调制，使 其频谱搬移，达到能适合带通信道传输目的。
14/20
所谓“调制”就是使信号采用某种方式去控 制载波的某一个参数，使这个参数按照信号的规 律变化的过程。调制的基本作用是实现频谱的搬 移，其主要功能是：
（1）提高频率便于辐射。 （2）改变信号所占带宽，实现与信道特性匹配。 （3）实现信道复用。 （4）实现频率分配。 （5）改善系统性能。
15/20
信道长度 电磁波在信道上的传播速率
（3）处理时延
总时延=发送时延+传播时延+处理时延
19/20
技能训练一 网络线路编码分析
◇训练目的： 熟悉通信基带信号功率谱基本原理 熟悉SystemView软件的信号谱分析应用 掌握使用SystemView软件生成最常用基带信 号与数字双相传输码 ◇训练环境： SystemView软件
6/20
A
B
(a)点到点传输
A
B
C (b)点到多点传输
A
D
B
E
C
F
(c)多点到多点传输
通信终端数量分类
7/20
正向信道 (a)单工传输
正向信道 反向信道 (b)半双工传输 正向信道 反向信道 (c)全双工传输
传输的流向和时间关系分类
8/20
正向数据信道 反向信道
发送方
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
数据
信
央
电路 终接 设备
控
处
制
理
器
器
数据通信系统的组成
4/20
1、数据终端设备（DTE） 在数据通信系统中，用于发送和接收数据的设备称为 数据终端设备（简称DTE）。 2、数据电路终接设备 用来连接DTE与数据通信网络的设备称为数据电路终 接设备设备（DCE）。 3、数据链路 数据链路是在数据电路已建立的基础上，通过发送方 和接收方之间交换“握手”信号，使双方确认后方可开始 传输数据的两个或两个以上的终端装置与互连线路的组合 体。
16/20
2.8 通信性能指标
●有效性指标 1、码元传输速率 RB
RB 1 / Tb
2、信息传输速率 Rb
Rb RB logb M
3、频带利用率
RB / B 或 Rb / B
17/20
●可靠性指标 衡量数字通信系统可靠性的指标是差错率，常用误码 率 Pe 和误信率Pb 表示。
Pe
=
接收差错码元数 发送总码元数
异步传输基本原理
同步传输是指通信双方在传输过程中是同步进行的， 就是收发双方同时开始工作，且接收方按照数据的发送顺 序进行接收。
10/20
2.5 数字基带信号编码
数字基带信号是指原始数字信号的电信号的 波形形式，它是用不同的电平或脉冲来表示原始 数字信号。数字基带信号的类型很多，常见的有 矩形脉冲、三角波等。最常见的是矩形脉冲，因 为矩形脉冲易于形成和变换。本节先介绍矩形脉 冲数字信号中几种常见的波形，再介绍几种最基 本、最常用的编码方式。
2.7 差错控制技术
差错控制是在数据通信过程中能发现或纠正差错，把 差错限制在尽可能小的允许范围内的技术和方法。
差错控制的基本方式： •前向纠错 •检错重发 •反馈校验 •混合纠错 差错检测主要有两种方法： •奇偶校验（Parity Checking） •循环冗余校验（CRC，Cyclic Redundancy Check）
11/20
1、矩形脉冲数字信号基本波形
0 1011
A
(a)单极性不归零码
0
t
一个码元
A
(b)单极性归零码 0
t
A
(c)双极性不归零码 0
t
-A
A
(d)双极性归零码
0
t
-A
A
(e)伪三进制信号
0
t
-A
A
(f)差分信号 0
t
12/20
2、数字基带信号的传输码型
常见的信道编码有：传号反转交替码（AMI码）、三阶 高密度双极性码（HDB3码）、数字双相码（曼彻斯特码）、 差分曼彻斯特码、传号反转码（CMI码）和多元码。
2/20
2.2 数据通信的基本概念
数据通信是指数据处理设备之间传递信息的 通信方式，它是通信技术和计算机技术相结合而 产生的一种新的通信方式。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，它是继电报、电话业务之后的第三种 最大的通信业务。
3/20
2.3 数据通信系统基本模型
数据通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终 端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存 储和处理的系统。比较典型的数据通信系统主要由数据终 端设备、数据电路终接设备、计算机系统三部分组成。
接口 数据终端设备
数据 输入 输出
设备
通 信 控 制
器
数据机系统
通
中
第2章 数据通信概论
2.1 通信子网与资源子网 2.2 数据通信的基本概念 2.3 数据通信系统基本模型 2.4 数据传输方式 2.5 数字基带信号编码 2.6 数字信号调制与解调 2.7 差错控制技术 2.8 通信性能指标
1/20
2.1 通信子网与资源子网
网络技术要实现数据处理和数据通信两大基 本功能。一般情况下，计算机网络可以理解为通 信子网（Communication Subnet）和资源子网 （Resource Subnet）两个子网，把计算机网络中 实现网络通信功能的设备及其软件的集合称为网 络的通信子网，而把网络中实现资源共享和数据 处理的设备及其软件的集合称为资源子网。
20/20
Pb =
接收差错比特数 发送总比特数
●带宽指标
“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同 义语，单位是比特每秒或 b/s。正是因为带宽代表数字信 号的发送速率，因此带宽有时也称为吞吐量 （throughput）。
18/20
●时延指标 （1）发送时延
发送时延=
数据块长度 信道带宽
（2）传播时延
传播时延=
2.4 数据传输方式
数据传输方式是指通信双方或各方之间的工 作形式和信号传输方式。根据不同角度考虑，传 输方式有多种分类方法。如按通信终端的数量分 类，可分为点到点、点到多点、多点到多点传输； 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；按数据代码传输的顺序， 可以分为并行通信和串行通信；按数据传输的同 步方式，则可分为同步传输和异步传输。
数据比特流一位位地依次传输
串行比特流传输示例
每个字符的8个比特位同时传输
发送方
接收方
b7
b7
b6
b6
b5
b5
b4
b4
b3
b3
b2
b2
b1
b1
b0
b0
并行比特位传输示例
9/20
发送方
字符间的 传输空隙
数据传输方向
发送方 10110 0 1 01111011 0 ... 1 001 接收方
停止位
起始位
01011011
A
(a)曼彻斯特编码
0
t
-A
A
(b)差分曼彻斯特编码 0
t
-A
A
(c)CMI码
0
t
-A
曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码和CMI码的波形比较
13/20
2.6 数字信号调制与解调
大多数要传输的信号都是具有较低频带的信 号，称为基带信号。大多数信道不适宜进行基带 信号的传输，因为这样的低频信号在传输中会产 生很大的衰减和失真。在数字基带传输中，可以 通过数字编码后在信道中直接传输数字信号，但 这也仅适用于近距离传输，如局域网通信。为了 满足信号在带通信道传输，将信号进行调制，使 其频谱搬移，达到能适合带通信道传输目的。
14/20
所谓“调制”就是使信号采用某种方式去控 制载波的某一个参数，使这个参数按照信号的规 律变化的过程。调制的基本作用是实现频谱的搬 移，其主要功能是：
（1）提高频率便于辐射。 （2）改变信号所占带宽，实现与信道特性匹配。 （3）实现信道复用。 （4）实现频率分配。 （5）改善系统性能。
15/20
信道长度 电磁波在信道上的传播速率
（3）处理时延
总时延=发送时延+传播时延+处理时延
19/20
技能训练一 网络线路编码分析
◇训练目的： 熟悉通信基带信号功率谱基本原理 熟悉SystemView软件的信号谱分析应用 掌握使用SystemView软件生成最常用基带信 号与数字双相传输码 ◇训练环境： SystemView软件
6/20
A
B
(a)点到点传输
A
B
C (b)点到多点传输
A
D
B
E
C
F
(c)多点到多点传输
通信终端数量分类
7/20
正向信道 (a)单工传输
正向信道 反向信道 (b)半双工传输 正向信道 反向信道 (c)全双工传输
传输的流向和时间关系分类
8/20
正向数据信道 反向信道
发送方
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
数据
信
央
电路 终接 设备
控
处
制
理
器
器
数据通信系统的组成
4/20
1、数据终端设备（DTE） 在数据通信系统中，用于发送和接收数据的设备称为 数据终端设备（简称DTE）。 2、数据电路终接设备 用来连接DTE与数据通信网络的设备称为数据电路终 接设备设备（DCE）。 3、数据链路 数据链路是在数据电路已建立的基础上，通过发送方 和接收方之间交换“握手”信号，使双方确认后方可开始 传输数据的两个或两个以上的终端装置与互连线路的组合 体。
16/20
2.8 通信性能指标
●有效性指标 1、码元传输速率 RB
RB 1 / Tb
2、信息传输速率 Rb
Rb RB logb M
3、频带利用率
RB / B 或 Rb / B
17/20
●可靠性指标 衡量数字通信系统可靠性的指标是差错率，常用误码 率 Pe 和误信率Pb 表示。
Pe
=
接收差错码元数 发送总码元数
异步传输基本原理
同步传输是指通信双方在传输过程中是同步进行的， 就是收发双方同时开始工作，且接收方按照数据的发送顺 序进行接收。
10/20
2.5 数字基带信号编码
数字基带信号是指原始数字信号的电信号的 波形形式，它是用不同的电平或脉冲来表示原始 数字信号。数字基带信号的类型很多，常见的有 矩形脉冲、三角波等。最常见的是矩形脉冲，因 为矩形脉冲易于形成和变换。本节先介绍矩形脉 冲数字信号中几种常见的波形，再介绍几种最基 本、最常用的编码方式。
2.7 差错控制技术
差错控制是在数据通信过程中能发现或纠正差错，把 差错限制在尽可能小的允许范围内的技术和方法。
差错控制的基本方式： •前向纠错 •检错重发 •反馈校验 •混合纠错 差错检测主要有两种方法： •奇偶校验（Parity Checking） •循环冗余校验（CRC，Cyclic Redundancy Check）
11/20
1、矩形脉冲数字信号基本波形
0 1011
A
(a)单极性不归零码
0
t
一个码元
A
(b)单极性归零码 0
t
A
(c)双极性不归零码 0
t
-A
A
(d)双极性归零码
0
t
-A
A
(e)伪三进制信号
0
t
-A
A
(f)差分信号 0
t
12/20
2、数字基带信号的传输码型
常见的信道编码有：传号反转交替码（AMI码）、三阶 高密度双极性码（HDB3码）、数字双相码（曼彻斯特码）、 差分曼彻斯特码、传号反转码（CMI码）和多元码。
2/20
2.2 数据通信的基本概念
数据通信是指数据处理设备之间传递信息的 通信方式，它是通信技术和计算机技术相结合而 产生的一种新的通信方式。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，它是继电报、电话业务之后的第三种 最大的通信业务。
3/20
2.3 数据通信系统基本模型
数据通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终 端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存 储和处理的系统。比较典型的数据通信系统主要由数据终 端设备、数据电路终接设备、计算机系统三部分组成。
接口 数据终端设备
数据 输入 输出
设备
通 信 控 制
器
数据机系统
通
中
第2章 数据通信概论
2.1 通信子网与资源子网 2.2 数据通信的基本概念 2.3 数据通信系统基本模型 2.4 数据传输方式 2.5 数字基带信号编码 2.6 数字信号调制与解调 2.7 差错控制技术 2.8 通信性能指标
1/20
2.1 通信子网与资源子网
网络技术要实现数据处理和数据通信两大基 本功能。一般情况下，计算机网络可以理解为通 信子网（Communication Subnet）和资源子网 （Resource Subnet）两个子网，把计算机网络中 实现网络通信功能的设备及其软件的集合称为网 络的通信子网，而把网络中实现资源共享和数据 处理的设备及其软件的集合称为资源子网。
20/20
Pb =
接收差错比特数 发送总比特数
●带宽指标
“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同 义语，单位是比特每秒或 b/s。正是因为带宽代表数字信 号的发送速率，因此带宽有时也称为吞吐量 （throughput）。
18/20
●时延指标 （1）发送时延
发送时延=
数据块长度 信道带宽
（2）传播时延
传播时延=