通信子网

3.1.1 数据通信的基本概念
2.数据通信系统基本结构 2.数据通信系统基本结构 数据通信系统基本结构可以用数据通信模型 数据通信模型表示。数据通信的基本目 数据通信模型 的是在 接收方与发送方 之间交换信息。 发送方 输入设备和发送系统 传输媒体 接收方 接收系统和输出设备
干扰源
如图所示：接收方和发送方可以是一个用户 一个进程 一个用户或一个进程 一个用户 一个进程。要交换的信息一般以 时变信号形式送到发送设备。通常需要经过数据编码转换 数据编码转换，将输入数据轮换为能 时变信号形式 数据编码转换 传输的信号的过程。送到传输媒体上的信号在到达接收设备之前会面临一系列干 扰。最后，输出设备将信息提交给接收方。接收的内容与发送的内容相比较之后， 总会发现发送的内容在传输过程中发生了畸变，畸变的程度主要取决于所用的传 畸变的程度主要取决于所用的传 输媒体的性质。为避免或减少这种现象的发生，就要采用差错控制 差错控制等技术。 输媒体的性质 差错控制 在数据通信模型中，数据必须经编码后才能传输 数据必须经编码后才能传输（编码技术应仔细考虑信道的特 数据必须经编码后才能传输 点）.
3.1 通信基本原理
在大多数广域网中，网络包含大量的有形或无形的线路，每一条都连 每一条都连 接一对路由器。如果两个路由器之间没有直接缆线而又要通信，则必须 接一对路由器 使用间接的方法，即通过其他路由器。当通过中间路由器把分组从一个 路由器发往另一个路由器时，分组会完整地被每个中间路由器接收并保 存起来。当输出空闲时，该分组就被转发出去。使用这种原理的通信子 网被称为点到点 点到点(PTP)、存储转发 分组交换子网 几乎所能的广域网 存储转发或分组交换子网 点到点 存储转发 分组交换子网。几乎所能的广域网 都使用存储转发技术。以存储转发的方式接收数据，由它来决定通信子 都使用存储转发技术 由它来决定通信子 网中数据传送的路径。 网中数据传送的路径 由于“源”与“目的”之间无直接连接，因此数据可能要通过一个计 算机网络的通信系统分组进行。分组的大小与通信子网有关。
3.1.2 数据信号的表示方式
2.模拟数据编码方法 2.模拟数据编码方法 典型的一种模拟通信信道是电话通信信道。它是世界上覆盖面最广、 典型的一种模拟通信信道是电话通信信道 应用最普遍的通信信道之一。无论网络与通信技术如何发展，电话通信 信道仍然是用户现在使用因特网的一种基本的网络通信手段之一。传统 传统 的电话通信信道是为传输语音信号设计， 的电话通信信道是为传输语音信号设计，只适用于传输音频范围 (300—3400HZ)的模拟信号 无法传输计算机的数字数据信号。为了利 3400HZ)的模拟信号， (300 3400HZ)的模拟信号，无法传输计算机的数字数据信号 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，必需 首先将数字信号转换成模拟信号。将发送端数字数据信号变换成模拟 将发送端数字数据信号变换成模拟 数据信号的过程称为调制，将调制设备称为调制器；将接收端模拟数 数据信号的过程称为调制，将调制设备称为调制器 将接收端模拟数 据信号还原成数据信号的过程称为解调，将解调设备称为解调器。同 据信号还原成数据信号的过程称为解调，将解调设备称为解调器 时具备调制和解调功能的设备称为调制解调器 调制解调器(modem)。 调制解调器 在调制过程中，首先要选择音频范围内的某一角频率ω的正(余)弦信 号为载波，该正(余)弦信号可以为公式：
第3章 通信子网
学习要求 : (1)了解计算机网络中数据通信的基本原理和方式 数据通信的基本原理和方式； 数据通信的基本原理和方式 (2)计算机网络中常用的通信介质 计算机网络中常用的通信介质； 计算机网络中常用的通信介质 (3)数据传输时涉及的各种接口 标准 控制机制 方法 接口、标准 控制机制和方法 接口 标准、控制机制 方法。
3.1.2 数据信号的表示方式
1.数据编码技术 1.数据编码技术 在计算机中数据是以离散的二进制“0”、“1”的序列方式表示 的。计算机数据在传输过程中数据编码类型取决于它采用的通信信 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 道所支持的数据通信类型 信道分为两类：模拟通信信道 数字通信信道 模拟通信信道与数字通信信道 模拟通信信道 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 数字数据编码 模拟数据编码与数字数据编码 模拟数据编码 数字数据编码。 网络中常用的数据编码方式可以归纳为： 模拟数据编码：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK)； 模拟数据编码 数字数据编码：不归零制(NRZ)、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。 数字数据编码
3.1.1 数据通信的基本概念
1.信息、 1.信息、数据和信号 信息 通信的目的是交换信息 信息的载体 交换信息，信息的载体 交换信息 信息的载体可以是多媒体，包含语音、音乐、 图形图像、文字和数据等。计算机的终端产生的信息一般是字母、数字 和符号的组合。为了传送这些信息，首先要将每一个字母、数字符号用 二进制代码表示。目前常用的二进制代码 国际5号码 常用的二进制代码有国际 BCD码与国 常用的二进制代码 国际5号码(IA5)、BCD BCD 国 际电报2号码(ITAZ)等。 际电报2号码 美国信息交换标准代码(ASCII)目前已被ISO与CCITT采纳并发展为国际 美国信息交换标准代码(ASCII) 通用的信息交换标准代码。ASCII码用7位二进制 7位二进制来表示一个字母、数字 或符号。例如：字母A的ASCII码是1000001，数字1的ASCII码是0110001， 通信控制字符SYN的ASCII码是0010110。任何文字，都可以用一串二进制 ASCII码表示。对于数据通信过程，只需要保证被传输的二进制码在传输 过程中不出现错误，而不需要理解被传输的二进制代码所表示的信息内 不需要理解被传输的二进制代码所表示的信息内 数据( 容。被传输的二进制代码被称为数据(data) 数据 data)。数据是传递信息的载体。 数据与信息的主要区别在于：数据涉及的是事物的表示形式，信息涉及 数据涉及的是事物的表示形式， 数据涉及的是事物的表示形式 的是这些数据的内容和解释。 的是这些数据的内容和解释。 信道是信号传输的通道，包括通信设备 传输媒体 通信设备和传输媒体 信道 通信设备 传输媒体。这些媒体可以是 有形媒体(如：电缆、光纤)或无形媒体 无形媒体(如：传输电磁波的空间) 有形媒体 无形媒体
3.1.1 数据通信的基本概念
信道带宽与信道容量。 信道带宽与信道容量。 信道的发送和接收两端传输位信号的最大速率称为该信道的带宽， 信道的发送和接收两端传输位信号的最大速率称为该信道的带宽 用赫兹(Hz)表示。例如：某信道的带宽是4KHz，表示该信道最大可以 4000次每秒的速率发送信号。 信道容量是指单位时间内在信道上所能传输的最大位数，用每秒位 信道容量是指单位时间内在信道上所能传输的最大位数 数b/s表示。理论上，增加信道带宽是可以增加信道容量的，但在实际 上，信道带宽的无限增加并不能使信道容量无限增加：原因是在一些 实际情况下，信道中存在噪声或干扰 存在噪声或干扰，并且收发双方产生响应高低电 存在噪声或干扰 平形成的波形也不是理想的方波 不是理想的方波，这就制约了事宽的增加 制约了事宽的增加。这个问题 不是理想的方波 制约了事宽的增加 可以在理论上由“仙农定理”论证。
3.1 通信基本原理 3.2 计算机网络互联的硬件设备 3.3 网络拓扑结构与分类 3.4 网络的传输介质 3.5 网络互联设备产品
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3.1 通信基本原理
数据通信是一门独立的学科，它涉及的范围很广。它的任务 利用通信媒 任务是利用通信媒 任务 体传输信息。信息就是知识，数据是信息的表达方式，信息是数据的内容 数据是信息的表达方式， 体传输信息 数据是信息的表达方式 信息是数据的内容。 数据通信就是来研究用什么媒体，什么技术来使信息数据化以及传输它。 计算机网络要完成数据处理 数据通信 数据处理和数据通信 数据处理 数据通信两大基本功能。计算机网络可以理 解为由资源子网 通信子网 资源子网和通信子网 资源子网 通信子网两个子网组成。数据传输是通过通信子网实现 数据传输是通过通信子网实现 的。对于数据通信系统，它关心的是数据如何表示和怎样传输。在数据通 信系统中，数据可以用数字信号 模拟信号 数字信号和模拟信号 数字信号 模拟信号两种方式表示。数字信号是一 种离散信号 离散信号，模拟信号是一种连续信号 连续信号。信号是数据在传输过程中的“电 离散信号 连续信号 磁波”表示形式。
3.1.1 数据通信的基本概念
信道按所使用的传输介质 使用的传输介质分类，可以分为有线信道与无线信道： 使用的传输介质 (1)有线信道 有线信道：有形的电路作为传输介质的信道称之为有线信道。有线信道 有线信道 包括电话线、双绞线、同轴电缆和光缆等； 双绞线、 双绞线 (2)无线信道 无线信道：以电磁波在空间传播方式传送信息的信道称之为无线信道。 无线信道 无线信道包括无线电、微波、红外线和卫星通信信道等。 无线电、微波、 信道按传输信号 传输信号的类型分类，可以分为模拟信道 数字信道 模拟信道与数字信道 传输信号 模拟信道 数字信道： (1)模拟信道 模拟信道：能传输模拟信号的信道称为模拟信道。模拟信号的电平随时 模拟信道 间连续变化，。如果利用模拟信道传送数字信号，则必需经过数字与模拟 信号之间的变换(A/D变换器)。通过调制解调器来完成这种变换的。语音信 号是典型的模拟信号. (2)数字信道 数字信道：能传输离散数字信号 离散数字信号的信道称为数字信道。离散的数字信号 数字信道 离散数字信号 在计算机中指由“0”和“1”的二进制代码组成的数字序列。当利用数字 当利用数字 信道传输数字信号时不需要进行变换。数字信道适宜于数字信号的传输， 信道传输数字信号时不需要进行变换 只需解决数字信道与计算机之间的转换问题。
通信子网 端点系统
端点系统
… …
端点系统
… …
端点系统
… 资源子网 …
3.1 通信基本原理
网络上的计算机称为主机 主机(host)，又名端系统 端系统(end system)。 主机 端系统 主机通过通信子网(communication subnet)连接。通信子网的功能是把 消息从一台主机传输到另一台主机。因此网络的结构又分为两部分：通信 通信 子网和资源子网 资源子网。通信子网负责整个网络的纯粹通信部分，资源子网是各 子网 资源子网 种网络资源(主机上的打印机、软件资源等)的集合。 在大多数广域网中，通信子网由两个不同的部件组成，即传输线 交换 传输线和交换 传输线 单元。传输介质也称为电路 信道 信道 介质 电路、信道 信道与介质 单元 电路 信道。信道 介质在网络技术中是有区别的， 信道是通信中传递信息的通道，包含发送信息 接收信息 转发信息 发送信息、接收信息 转发信息的设 发送信息 接收信息和转发信息 备。传输介质是指用于连接2个或多个网络节点的物理传输线路。例如， 电话线、同轴电缆、光缆等。通信信道应包括传输介质 通信设备 传输介质和通信设备 传输介质 通信设备，它是 建立在传输介质之上的。采用多路复用技术 多路复用技术时，一条物理传输介质上可以 多路复用技术 建立多条通信信道。 交换单元是一种特殊的计算机， 交换单元是一种特殊的计算机，用于连接两条甚至更多传输线。当数据 从传输线到达时，交换单元必需为它选择一条输出线以传递它们。交换单 元又常被称为：分组交换节点 中介系统 路由器 分组交换节点、中介系统 路由器等。每个主机都被连接 分组交换节点 中介系统、路由器 到一个带有路由器的LAN上，也可以直接连接到路由器上。
3.1.1 数据通信的基本概念
通信信道按使用方式 使用方式可以分为专用信道 公共交换信道 专用信道和公共交换信道 使用方式 专用信道 公共交换信道两类： (1)专用信道 专用信道：专用信道是一种连接用户设备之间的固定电路，它可以由 专用信道 用户自己架设或向电信部门租用。采用专用电路时有两种连接方式，一 种是点对点连接 点对点连接，另一种是多点连接 多点连接。专用电路一般用于短距离与数据 点对点连接 多点连接 短距离与数据 传输量比较大的网络需求情况。 传输量比较大的网络需求情况 (2)公共交换信道 公共交换信道：公共交换信道是一种通过交换机转接、为大量用户提 公共交换信道 供服务的信道。采用公共交换信道时，用户到用户之间的通信需要通过 交换机到交换机之间的电路转接，其路径不是固定的。例如，公共电话 交换网就是属于一种公共交换信道。 对于不同信道，其特性和使用方法有所不同。 数据传送，从本质上说都属于两台计算机通过一条通信信道相互通信 两台计算机通过一条通信信道相互通信 的问题。 的问题。数据在计算机中是以离散的二进制数字信号表示，但在数据通 信过程中，以数字信号方式表示还是以模拟信号方式表示 以数字信号方式表示还是以模拟信号方式表示，则主要取决 以数字信号方式表示还是以模拟信号方式表示 于选用的通信信道所允许的传输信号类型 选用的通信信道所允许的传输信号类型。 选用的通信信道所允许的传输信号类型