数据通信系统
数据通信系统概述
02
大数据分析技术能够处理大规模数据集，提高数据处理的速度
和准确性，为企业提供更精准的市场预测和用户洞察。
大数据分析技术将与云计算、人工智能等技术相结合，形成更
03
强大的数据处理和分析能力，为企业创造更大的价值。
人工智能技术
人工智能技术是当前科技领域的 热门话题，它通过模拟人类的智 能行为和思维过程，实现机器自
02
数字信号传输的特点是信息表 示精确、抗干扰能力强、传输 距离远，但需要较高的采样率 和数据传输速率。
03
数字信号传输广泛应用于计算 机通信、光纤通信和卫星通信 等领域。
无线传
无线传输是通过无线电波在空中传输 信息的方式。
无线传输广泛应用于移动通信、无线 网络和广播等领域。
无线传输的特点是无需布线、灵活方 便、可移动性好，但传输距离受限于 发射器和接收器之间的视距，且易受 到环境干扰和阻挡。
03
动态主机配置协议 （DHCP）
用于动态分配IP地址给网络中的 主机。
传输层协议
传输控制协议（TCP）
提供可靠的数据传输服务，通过流量控制、拥塞控制和错误纠正机制来确保数据的可靠 传输。
用户数据报协议（UDP）
提供无连接的数据传输服务，适用于对实时性要求较高的应用，如流媒体和在线游戏。
应用层协议
智能公交
在智能公交中，数据通信系统用于车辆定位、乘客信息系统和自动 报站等功能，提高公共交通的便利性和效率。
智能停车
通过数据通信系统连接停车场管理系统和车辆导航系统，实现快速 寻找空车位、预约停车和自动计费等功能。
05
数据通信系统的未来发 展趋势
5G通信技术
5G通信技术是当前数据通信领域的重要发展方 向，相较于4G技术，5G技术具有更高的传输速 度、更低的延迟和更大的网络容量。
数据通信技术
数据通信技术是构成现代计算机网络的重要基石之一。
随着计算机网络的发展，计算机技术与数据通信技术融为一体，密不可分。
数据通信系统一般由数据传输设备、传输控制设备和传输控制规程及通信软件组成。
这里简单介绍一些有关数据通信的基本知识，以便于大家能更好的理解计算机网络。
基本概念数据通信数据通信系统是通过传输媒体将信息从一个地方传送到另一个地方的电子系统。
在通信过程中，数据以信号形式出现。
信号有模拟信号（信号连续取值，如话音信号）和数字信号（信号取值是离散的，如计算机中所用二进制代码）两种形式。
对一个通信系统来说，它必须具备信源、传输媒体、信宿三个基本要素。
其中，信源是信息的发源地；传输媒体是信息传输过程中承载信息的媒体；信宿是接收信息的目的地，如图8.2.1所示。
数据编码·数字信号编码数字信号编码就是将二进制数字数据用两个不同的电平值或电压极性来表示，形成矩形脉冲电信号。
常用的方法有：①非归零编码用高电平（电压）代表1，低电平（电压）代表0。
②曼彻斯特（Manchester）编码将每个码元分为前后两个相等的部分，当前半部分为高电平，后半部分为低电平时代表1，反之代表0。
其波形如图6.2.2所示，两条虚线之间为一个码元的信号。
③差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。
其特点是码元中间的电平跳变仅作为时钟，用于信号传输的同步。
用每个码元开始边界是否发生跳变来决定值（与前一码元后半部分电平相比较），有跳变为0，无跳变为1，其波形如图8.2.3所示，。
图8.2.2 曼彻斯特编码波形图8.2.3 差分曼彻斯特编码波形图8.2.4所示为数据10011010对应的三种编码波形示意（假定差分曼彻斯特编码的第一个波形为1）。
·模拟信号编码模拟信号是连续变化的。
一次波形循环是从波峰到波谷，再从波谷回到波峰的过程。
描述模拟信号的波形需要用到3个参数：振幅、频率和相位。
将数字信号进行模拟传输时，需要将数字信号转换成模拟信号，数字信号转换成模拟信号实质就是频谱变换。
数据通信系统的组成
数据通信系统的组成数据通信系统是由多个组成部分构成的。
它们共同协作，实现信息的传输和处理。
下面将详细介绍数据通信系统的各个组成部分。
1. 发送器发送器是数据通信系统中的第一个组成部分。
它的作用是将要传输的信息转换成电信号，并将信号发送到传输介质中。
发送器的具体实现方式可以是计算机的网络接口卡、调制解调器、无线电发射机等。
2. 传输介质传输介质是信息传输的通道。
它可以是导线、光纤、无线电波等。
传输介质的选择取决于具体的应用场景和需要传输的信息类型。
例如，在需要高速传输大量数据的场合，通常会选择光纤作为传输介质。
3. 接收器接收器是数据通信系统中的第三个组成部分。
它的作用是接收传输介质中的电信号，并将其转换成能够被计算机等设备识别的信息。
接收器的具体实现方式可以是计算机的网络接口卡、调制解调器、无线电接收机等。
4. 路由器路由器是数据通信系统中的核心组成部分之一。
它的作用是根据目的地址将数据包从源地址转发到目的地址。
路由器可以实现不同网络之间的通信，也可以实现同一网络内不同设备之间的通信。
5. 防火墙防火墙是数据通信系统中的另一个核心组成部分。
它的作用是保护网络不受外部攻击。
防火墙可以实现对网络流量的过滤和监控，以确保网络的安全性。
6. 协议协议是数据通信系统中的重要组成部分。
它定义了信息的格式、传输方式、错误处理等规则。
不同的协议可以实现不同的功能，例如TCP/IP协议可以实现可靠的数据传输，而UDP协议则可以实现快速的数据传输。
7. 应用程序应用程序是数据通信系统中的最终组成部分。
它的作用是实现具体的功能，例如电子邮件、网页浏览等。
应用程序通常通过协议与其他组成部分进行通信，从而实现信息的传输和处理。
数据通信系统由多个组成部分构成，它们共同协作，实现信息的传输和处理。
了解数据通信系统的组成部分，有助于我们更好地理解网络通信的工作原理，从而更好地应用和维护网络。
一、数据及数据通信
1.1数据通信及数据通信系统一、数据及数据通信1、数据☐定义：能被计算机处理的一种信息编码（或消息）形式。
◆二进制编码的字母/数字/符号◆软件处理中的操作数◆控制代码(程序数据)◆地址信息（地址数据）◆数据库信息2、数据通信☐主要内容：传送数据信息☐主要目的：数据交换，数据处理☐定义：依照一定的通信协议，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。
3、相关概念☐数据传输与数据通信◆联系：数据传输是实现数据通信的基础，但是单纯的数据传输达不到有效地进行数据通信的目的3、相关概念☐数据通信与计算机通信◆广义上，数据通信是指两个数据终端（DTE）之间的通信，数据通信包含计算机通信☐数据通信与数字通信◆数字通信主要目的之一是解决模拟信号的数字化（数字化后就成为了数据）及传输问题，是数据通信的基础◆数据通信主要考虑数据如何进行传输、处理、交换等，可以不考虑模拟信号的数字化1.1数据通信及数据通信系统二、数据通信系统☐系统任务：实现数据传输、交换、存储和处理☐主要组成：数据终端设备（DTE ）、数据电路、中央处理机数据通信系统1、系统模型二2、基本类型数据处理/查询系统（例如：订票系统、银行系统和信息检索系统）2、基本类型信息交换系统（例如：票证交换系统等）☐信息收集与分配系统（例如气象观测系统、环境检测系统等）2、基本类型二◆在实际的数据通信系统中，这些形式是组合在一起使用的，可以提供更广泛的业务数据通信系统1.1数据通信及数据通信系统三、数据通信的特点与主要内容1、特点☐需要建立通信控制规程——（通信协议）☐需采取差错控制措施——（可靠性）☐数据通信的业务量有突发性——（通信速率）☐要有灵活的接口能力——（通信接口）☐对通信时延的要求有差异性——（通信时延）☐对接续和传输响应时间要求快——（响应时间）☐面向网络，总是与远程信息处理相联系——（信息处理）数据通信= 数据传输+数据处理2、主要内容编辑转换控制信号传输通信接口数据交换通信处理通信协议数据通信电路交换分组交换通信网有关端与端之间。
信息、数据和通信系统和通信技术
1.信息传输速率
香农公式：
C=W log2(1+S/N) bps S为信道内所传信号的平均功率
N为信道内部的斯噪声功率
信息、数据和通信系统和通信技术
信道带宽
数据通信的主要技术指标
信道带宽：在模拟信道中表示传输信息的能力。带宽是传输信号的最 高频与最低频的差 。带宽越大或信噪比越大。信道的极限的能力是有一定限制的。信道传输数 据的速率的上限即为信道容量。一般表示单位时间内最多可传输的二 进制数据的位数。
信道延迟：信号沿信道传输需要一定的时间，就是信道延迟。延迟的 长短受发送设备和接收设备的响应时间，通信设备的转发和等待时间、 计算机的发送和接收处理时间、传输介质的延迟时间等的影响。
信息、数据和通信系统和通信技术
教学内容
1 数据通信系统 2 数据传输技术 3 传输介质 4 数字基带传输 5 载波数字调制 6 多路复用技术 7 数据交换技术 8 差错控制原理
信息、数据和通信系统和通信技术
数据通信基础
信息、数据和通信系统的基本概念
1、信息:是客观事物的属性和相互联系特性的表现,反映了客观 事物的存在形式和运动状态. 通常指音讯、消息。通讯系统传输 和处理的对象，泛指人类社会传播的一切内容。 2、数据:是反映客观事物的属性的记录，是信息的载体，是信息 的具体表现形式，是对现实世界的事物采用计算机能够识别、 存储和处理方式进行的描述。存储在介质上能够识别的物理符 号，如数字、字符、声音、图像等。 3、信号：是数据在传输过程中电磁波的表现形式,是数据的电子 或电磁编码. 分模拟信号、数字信号
频带传输：又称模拟传输，将基带信号转换为频率表示的模拟信号来发送和 传输；到达目标后解调成数字信号，是利用调制的高频载波信号进行传输， 适合远距离传输，比如模拟电视信号的传输。
数据通信系统的主要技术指标
波特率 一个数字信号（码元）可以包含几位二 进制数，例如：可以用一个信号表示一位 二进制数“0”，采用较为复杂的调制技术时， 可以在一个信号上携带“01”两位二进制数， 甚至更多。 波特率指每秒传输的有效码元个数。
比特率和波特率之间用下列关系： 其中，n为一个脉冲信号所表示的有效二进制 数的位数。对于多相调制来说，n表示相的数目。 在二相调制中，n=2，故S=B，即比特率与波特 率相等。四相调制中，n等于4，
通信系统的主要技术指标
通信特率）和波形调制速率（波 特率） 比特率（S） 单位时间内所传送的二进制代码的有效位 （bit）数。 例如：在0.001ms内传输了“1010001011”这样 一段有效数据。那么该传输的比特率为： 10/（0.001ms）=10M/s
比特率和波特率之间的关系对照表 波特率B 1200 1200 1200 1200
多相调制 二相调制 四相调制 八相调制 十六相调制 (n=2) (n=4) (n=8) (n=16) 相数 1200 比特率 S(bit/s) 2400 3600 4800
波特率（调制速率）和比特速率（数据传输速率） 是两个最容易混淆的概念，但它们在数据通信中 确很重要。两者的区别与联系，如图 ：
二、带宽 带宽是指物理信道的频带宽度，即信道 内最高频率和最低频率之差。 单位：赫兹（HZ），还常用千赫 （kHZ）、兆赫（MHZ）。
三、信道容量 信道容量一般是指物理信道上能够传输 数据的最大能力。
四、带宽、数据传输速率和信道容量的关系 一般来讲：信道所处的频带越高，所包 围的频率范围越大，则该信道的容量越大， 传输速率越高！
五、误码率 误码率是指二进制比特在数据传输系统中被 传错的概率，又称为出错率，其定义式如 下： 式中，N为传输的二进制位的总数，Ne 表示被传错的比特数。
数据通信系统概述
01
数据通信的 产生和发展
现代意义上的数据通信是在电流发现之后产生的，大致分为三个阶段： 初级阶段 近代阶段 现代阶段
初级阶段：
1837年，莫尔斯——电报系统，通过铜线中发送短的或长的电流脉冲来传送Morse码，实 现长距离文本传输。（著名的摩斯密码），现代数据通信系统的先驱。
1876年，贝尔——有线电话，可实时传输完整语音信号，模拟原始语音的电信号直接通 过电话线路传输，实现语音信息的长距离传输。
1901年，马尼克发明了无线电报，为无线数据通信开辟了一个崭新的领域。 1938年，出现了电视广播，从单一文本、语音发展到实时图像。
近代阶段：
1946年——计算机的产生和数字化技术的崛起，对数据通信中数字传输的兴起、发展起 到了至关重要的作用，计算机技术是现代数据通信产生的基础。
ENIAC
1960年集成电路
20世纪70年代，光纤传输、卫星通信 20世纪80年代，蜂窝移动网络
02
数据通信的信号
数据通信是借助于电信号或光信号通过传输线路，在发送端和接收端 之间进行数据的传输。
信号是数据信息的载体，通过电压、电流、电荷及电磁波等物理量在 强度的变化来携载各种形式的数据信息（语音、文本、图像、视频）。
04
数据通信衡量标准
带宽：最高频率和最低频率之差，单位Hz 数据传输速率（比特率）：每秒传输多少位数据，单位b/s,bit/s,bps 信道容量：信道无误传送的最大信息量，是信道传输信息的速率上限。单 位b/s 波特率（传码率或调制速率）：传输信道的码元传输速率，单位：码元/ 秒，波特 吞吐量：信道在单位时间内成功传输的信息量，单位bit/s 延迟：发送方传出第一个数据到接收方成功接收到最后一个数据所经历的 时间，传输延迟和传播延迟（距离）
数据通信系统模型
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3 信号变换器 信号变换器的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. 合在信道上传输的信号. 由于网络中绝大多数信息都是双向传输的, 由于网络中绝大多数信息都是双向传输的,所以 在大多数情况下,信源也作信宿,信宿也作信源;编 在大多数情况下,信源也作信宿,信宿也作信源; 码器也具有译码功能,译码器也应能编码,因此合并 码器也具有译码功能,译码器也应能编码, 通称为编码译码器;同样调制器也能解调,解调器也 通称为编码译码器;同样调制器也能解调, 可调制,因此合并通称为调制解调器. 可调制,因此合并通称为调制解调器.
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二进制编码按高位到低位(b6 b5 b4 b3 二进制编码按高位到低位( b0)的顺序排列, b7位一般用于字符 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) NETWORK( 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 码编码的二进制比特序列( ASCII码编码的二进制比特序列(不考虑校验 应该是" 位)应该是"1001110 1000101 1010100 1010111 1001111 1010010 1001011".如果要 1001011" 从主机A 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 都使用ASCII编码, ASCII编码 到主机B,并且主机A,B都使用ASCII编码,那 么主机B 么主机B就可以将接收的二进制比特序列解释 NETWORK" 为"NETWORK".
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2.1.2
数据通信系统
信息的传递是通过通信系统来实现的,通信系统的 信息的传递是通过通信系统来实现的, 基本模型共有五个基本组件,即发送设备,接受设备, 基本模型共有五个基本组件,即发送设备,接受设备, 发送机,信道和接收机.其中,把除去两端设备的部分 发送机,信道和接收机.其中, 叫做信息传输系统.信息传输通信系统由三个主要部分 叫做信息传输系统. 组成信源(发送机),信宿(接收机)和信道. 组成信源(发送机),信宿(接收机)和信道. ),信宿
计算机网络技术基础(2)数据通讯系统
1条传输介质 3个信道共享
信
源
MUX
信
DEMUX
宿
2.1 数据通信的基本概念
不同类型的信号在不同类型的信道上传输
情况：
数据：
数据
信号：模拟信号 数字信号
信道：模拟信道 数字信道
2.1 数据通信的基本概念
调制与解调: 数字信号经过变换器转换为模拟信号再发送，这一过 程叫调制（ Modulator ） ，这一变换器叫调制器。 模拟信号经过变换器转变为数字信号，这个过程称为 解调（ Demodulator ），这个变换器称为解调器。 同时具备调制与解调功能的设备，称为调制解调器。
2 数据通信技术
2.1 数据通信的基本概念 2.2 传输介质的主要特性 2.3 无线与卫星通信技术 2.4 数据传输技术 2.5 数据编码技术 2.6 差错检验与校正
2.1 数据通信的基本概念
2.1 数据通信的基本概念
数据通信系统
2.1 数据通信的基本概念
数据 Data 数据是指把事件的某些属性规范化后的表现形式，可以 被识别，也可以被描述。
2.2 传输介质的主要特性（双绞线）
直通线的线序（最常用）
一端T568B：白橙／橙／白绿／蓝／白蓝／绿／白棕／棕
一端T568B：白橙 /橙／白绿／蓝／白蓝／绿／白棕／棕
2.2 传输介质的主要特性（双绞线）
交叉线的线序（少用）
一端T568A：白绿／绿／白橙／蓝／白蓝／橙／白棕／棕 一端T568B：白橙／橙／白绿／蓝／白蓝／绿／白棕／棕
Modem
电话系统
Modem
2.1 数据通信的基本概念 （重要的技术指标）
传输速率
传输速率是指信道上传输信息的速度。 两种表示方法:比特率和波特率。
第一章绪论什么是通信系统？画出数据通信系统的一般模型图，并简要...
第一章绪论1.什么是通信系统？画出数据通信系统的一般模型图，并简要介绍。
（1）通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒介的总和（2）信源→发送设备→传输系统→接收设备→信宿↑噪声源源系统→→→传输系统→→→目的系统（3）信源：把各种消息转换为原始电信号信宿：把电信号还原成消息发送设备：匹配信源与传输媒介：调制接收设备：完成发送设备的反变换：解调信道：信号传输媒介噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声2.试分析数字通信和模拟通信的优缺点。
（1）模拟通信系统：以模拟信号为传输对象的传输方式称为模拟传输，以模拟信号来传达消息的通信方式称为模拟通信，传输模拟信号的通信系统称为模拟传输系统。
缺点：抗干扰能力差保密性差不能适应计算机通信的需求（2）数字通信系统：以数字信号为传输对象的传输方式称为数字传输，以数字信号来传达消息的通信方式称为数字通信，传输数字信号的通信系统称为模拟数字系统。
优越性：抗干扰能力强{数字信号可多次再生，自动检错、纠错}具有良好的灵活性和通用性便于加密数字通信设备易于大规模集成什么是消息？什么是信息？什么是信息技术（Information technology，IT）？基本概念：1.1948年，晶体管的发明与香农定理的提出激起了数字通信系统的发展2.按照信号特征分类，通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。
第二章 练习题1. 信息的概念a) 信息和消息的区别是什么？解：消息具有两个特点：一是能被通信双方所理解，二是可以相互传递信息是指包含在消息中对通信者有意义的那部分内容消息是信息的载体b) 信息量的定义和单位是什么？解：一条消息包含信息的多少称为信息量定义：当底数分别为2，e 和10时，单位为比特，奈特和哈特莱c)设某信源产生a 、b 、c 、d 四个符号，若各符号的出现相互独立，且其出现概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8，试求该信源的平均信息量。
解：H =−12log 212−14log 214−18log 218−18log 218=2.5(b)d) 一个离散信号源每毫秒发出4种符号中的一个，各相互独立符号出现的概率分别为0.4、0.3、0.2、0.1，求该信号源的平均信息量与信息速率。
数据通信系统
分组交换是报文交换的一种改进，它将报文分成若干个分组，每个分组的长度有一个上限，有限长度的分组使得每个结点所需的存储
报文，然后利用路由信息找出下一个结点的地址，再 能力降低了，分组可以存储到内存中，提高了交换速度。
信道8
信道7
发
信道6
接
送
信道5
收
端
信道4
端
信道3
信道2
信道1
3.2.2 串行传输
串行数据传输时，数据是一位一位地在通信线上传输的。因为计 算机内部操作多采用并行传输方式，因此，在实际采用串行传输 时，要使用转换设备进行并/串和串/并转换。
8
7
发
6
送
5
端
4
3
2
1
并 87654321
串 转 换
串行数据传输
子信道A的时隙 f
信
道
可 用
A B CA B C A B C A B C
带
宽
t1 t2 t3
时分复用帧
0
t
时分多路复用原理示意图
频分多路复用技术(FDM)
• 频分多路复用的基本原理是：由于各条逻辑信道占用的频率范围 （即频带）是不同的，即各个信道所占用的频带不相互重叠，因 此在进行多路数据传输时，需要将多路信号的每一路信号用不同 的载波频率进行调制，并且相邻信道之间用“警戒频带”隔离。
• 信号（Signal）是数据的电磁波表示形式。模拟数据 和数字数据都可用这两种信号来表示。
3.1.1 信息、数据和信号
模拟信号与数字信号
模拟数据 模拟数据 数字数据 模拟数据
数据通信基础认知—数据通信系统交换方式
在发送端，先把较长的报文划分成较 短的、固定长度的数据段。
报文
假定这个报文较长 不便于传输
每一个数据段前面添加上首部构成分组(packet)。
报文
数据
数据
数据
分组 1
首部
分组 2
首部
分组 3
首部
分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 依次把各分组发送到接收端。
分组 1 首部 数 据
分组 2 首部 数 据
三、电路交换技术
电路交换的定义
程控交换机
电路交换的特点
面向连接
通信开始时，需在通信双方之间建 立连接，通信过程中需要维持连接， 通信结束释放连接。
独享
两者之间的通信资源必须可用，且 必须独享、专用。
电路交换应用场景
适用场合
适用于传输信息量较大，通信对象比 较固定的电信网（电话网）。如下图 所示，在电信网中用户A与用户B通信， 交换机内部实现时隙交换选路，交换 机间通过E1帧完成出局，电信网通过 时隙交换模拟了类似实线电路连接导 通的过程。
虚电路
在虚电路方式中，发送分组前首先必须 在发送端和接收端之间建立一条路由 （逻辑管道），路由建立后，每个分组 都由此路由到达目的地。
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H2
虚电路
H1
B A
H1 要和 H5 通信
H3
H4 D
H1 向 H5 发送的 所有分组都沿此 虚电路传送。
H6
E
分组交换网
四、报文交换技术
报文交换的基本概念
报文交换 特点：报文交换(Message Switching)是一种存储转发 技术，它没有在通信两端设备间建立一条物理线路。 适用场景：报文交换技术适用于非实时的通信系统， 如早期的公共电报收发系统。
数据通信系统主要技术指标()。
数据通信系统主要技术指标()。
数据通信系统主要技术指标包括以下几个方面：
1. 数据速率：数据通信系统的传输速率通常是以比特率（bit/s）或字节率（B/s）来表示,它表示单位时间内传输的比特数或字节数。
2. 数据容量：数据通信系统的容量通常指最大传输数据量,也可以指存储器容量或缓存器容量等。
3. 误码率：数据通信系统传输过程中发生误码的数量与总传输数据量的比值。
4. 可靠性：数据通信系统收发数据的可靠性指标,通常用差错检测、差错纠正和重传机制等进行保障。
5. 延迟：数据通信系统收发数据的时延,包括传输延迟、处理延迟、排队延迟等。
6. 带宽：数据通信系统的带宽指它能够传输数据的频率范围或最大带宽。
7. 传输距离：数据通信系统传输信号能够达到的最大距离或有效传输距离。
8. 传输介质：数据通信系统所采用的传输介质,包括有线介质和无线介质等。
数据通信系统
数字数据
物理信号
信道
物理信号
数字数据
信源
变换器
反变换器
信宿
数据通信模型
通信信道的介 质特性不同，信息 传输率也会不同。
计算机网络技术与工程基础
数据通信主要是针对计算机系统之 间的数据传输和信息处理，其中包含 了通信和信息处理两方面的含义
计算机网络技术与工程基础
2.1 数据通信概述
（3）通信信道
是指电信号沿发送器到接收器的通路，它包括传 输介质及其有关的中间通信设备。在数据通信系统中 经常采用的传输介质有双绞线、光纤、电话线以及卫 星通信等。如下图。
2.1 数据通信概述
数据通信系统
（1）数据传输 是指电信号把数据从发送端传送到接收端的过程。 通信信道为数据信号从发送端到接收端提供了电通路， 但也会使信号畸变和带来噪声和干扰，其结果是使数 据在传输后造成差错。
计算机网络技术与工程基础
2.1 数据通信概述
（2）数据通信系统 指由数据传输电路将分布在不同地区的数据终端 设备（包括计算机系统）和相关通信设备连接起来， 组成一个具有数据传输、数据交换、数据处理和数据 存储功能的计算机系统。
简述数据通信系统的组成
简述数据通信系统的组成数据通信系统是指将信息从一个地点传输到另一个地点的系统。
它包括一组组件和设备，用于收集、编码、传输和解码数据，以实现有效、可靠和安全的通信。
一个完整的数据通信系统通常包括以下组成部分：1. 发送方：发送方是数据通信系统的起点。
它可以是一台计算机、一个传感器或任何能够产生数据的设备。
发送方将数据转换为能够在通信媒介上传输的格式，例如电信号或光信号。
2. 数据传输媒介：数据传输媒介是信息传输的物理载体，它可以是导线、电缆、光纤、无线电波或卫星信号等。
不同的传输媒介和传输技术有不同的特点和应用场景。
例如，导线传输适用于短距离高带宽传输，而无线电波传输通常用于远距离通信。
3. 传输设备：传输设备负责将数据从发送方传输到接收方。
它可以是一个调制器解调器（MODEM）、交换机、路由器或无线基站。
传输设备负责数据的编码、调制和解调，以及数据分组、转发和路由。
4. 接收方：接收方是数据通信系统的终点。
它可以是一个计算机、显示器或任何能够接收和处理数据的设备。
接收方将接收到的数据解码和恢复，并将其转换为可读的形式。
5. 控制系统：控制系统用于管理和控制整个数据通信系统的操作。
它包括协议、算法和控制器。
协议定义了数据的格式、传输规则和错误处理机制。
算法用于数据压缩、加密和纠错等处理。
控制器则负责监视和控制各个组件的工作状态，以确保数据通信的顺畅进行。
在一个数据通信系统中，以上组成部分相互配合，共同完成数据的传输和处理。
例如，在一个局域网中，计算机作为发送方将数据发送到交换机，交换机根据目的地址将数据转发给接收方的计算机。
在这个过程中，数据通过电缆作为传输媒介进行传输，交换机负责控制数据的传输和路由，接收方的计算机将数据解码和恢复成可读的形式。
参考内容：- Behrouz Forouzan, Data Communications and Networking, McGraw-Hill Education- Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Pearson Education - Richard Stevens, TCP/IP Illustrated, Addison-Wesley Professional- William Stallings, Data and Computer Communications, Pearson Education- Bruce Elbert, Introduction to Satellite Communication, Artech House。
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数字 数据 数字 信号 数字 信号 数字 数据
编码 器 信源
数字 信道
解码 器 信号
信宿
2-1.2 通信信道及其主要特性(续7)
4、信道连接方式
(1) 点-点连接方式
中心 节点 终端 节点 中心 节点 终端 节点 终端 节点 交换 设备 终端 节点 终端 节点 终端 节点 终端 节点
2-1.1 数据通信的基本概念
1、定义
(1)数据通信主要研究计算机中数字数据的传输、交换、存储和处理 的理论、方法与技术 (2) 数据通信=计算机(数据处理、存储)+通信技术(数据传输) (3) 是计算机网络的基础 (4) 是继电报、电话之后的又一重要通信方式。
烽火通信 电通信：电报(1844，莫尔斯)、电话(1876，贝尔)、 PCM(脉冲编码调制通信,1937, Alec Reeves)---数据通信的标志. 光通信(高锟，1966)
2-1.1 数据通信的基本概念(续3)
5、数据通通信
(2) 数据通信系统:能实现数据通信的系统
(3) 特点： 1)用 途：计算机间、设备间； 2)协 议：数据通信的双方遵循某种通信协议； 3)突发性：满足突发数据传输要求； 4)要求高可靠性、高效率、高通信能力； 5)满足不同应用需要： 不同对象间的通信：终端--计算机间、计算机间、设备间。 满足不同用户需要：如个人用户、企业用户等的需要； 满足不同业务应用：如文本交换、音频视频通信、实时通信等
(3) 信号signal
信号是数据的编码表示。
在数据通信中，信号一般泛指电信号。
2-1.1 数据通信的基本概念(续2)
3、模拟数据、数字数据
模拟数据是指取值连续的数据。如电压。 数字数据是指取离散值的数据。如整数
4、模拟信号、数字信号
模拟信号是指随时间连续变化的信号，在通信中，一般用这种信 号的某种参量（如振幅、频率、相位）来表示要传递的数据 数字信号是只取有限值（或状态）的信号，在通信中，是以某一 瞬间的状态来表示传送的信息。
复用方式
数据类别
使用方式
共享方式
2-1.2 通信信道及其主要特性(续3)
3、信道数据传输模式
(1) 用模拟信道传输模拟数据---------载波、调制
模拟 数据 调制器 信源 模拟 信号 模拟信道 模拟 信号 解调器 信宿 模拟 数据
2-1.2 通信信道及其主要特性(续4)
(2) 用模拟信道传输数字数据---------调制
2-1.2 通信信道及其主要特性(续1)
(3)数字信道、数字通信和数字通信系统
以数字脉冲形式传输数据的信道称为数字信道，这种通信方式称 为数字通信，相应的通信系统称为数字通信系统。
特点：
(1)误码率低，通信质量好。 (2)适合综合业务应用，能将数字、声音、电视、传真和视频电话 等多种业务应用复合在一个信道上传输，能充分有效地利用设备 (3)在已有的线路上采用数字通信方式，可获得更高的数据传输率 (4)采用大规模集成电路，数字传输及设备将比模拟设备更便宜 (5)数字传输更易于加密，有利于信息安全
数字 数据 模拟 信号 模拟 信号 数字 数据
调制器
信源
模拟信道
解调器
信宿
2-1.2 通信信道及其主要特性(续5)
(3) 用数字信道传输模拟数据---------采样
模拟 数据 A/D转换 信源 数字 信号 数字信道 数字 信号 A/D转换 信宿 模拟 数据
2-1.2 通信信道及其主要特性(续6)
2-1.1 数据通信的基本概念(续1)
2、数据、信息、信号 (1) 数据Data
数据是客观事物的符号表示。 对计算机而言，数据是指所有能输入到计算机中并被计算机处理的 符号的总称。 很多不能被计算机直接处理的数据通过编码转换可被计算机处理。
(2) 信息information
信息是数据的内容和含义，是数据的解释。 数据是独立的，信息是结构化的数据，是有语义结构的数据。信息 是由数据加工而成的
点---点 直接连接
点---点 交换连接
2-1.2 通信信道及其主要特性(续8)
(2) 分支连接方式
中心 节点 集中控制模 分布式控制
2-1.2 通信信道及其主要特性
1、基本概念
(1) 信道
通信信道指信号从发送端到接收端之间进行传输的通路。它又称 为传输信道，简称为信道。
(2) 模拟信道、模拟通信和模拟通信系统
以连续模拟信号形式传输数据的信道称为模拟信道。 特点：(1) 易受噪声干扰； (2) 衰减严重； (3) 用放大器处理信号衰减，信号和噪声都会被放大； (4) 模拟传输适于远程传输
2-1.2 通信信道及其主要特性(续2)
2、信道分类
分类方式
介质
类别
有线信道 无限信道 频分复用信道 时分复用信道 波分、码分 模拟信道 数字信道 专用信道、租用信道 公用信道、交换信道 点-点信道 共享信道
备注
电话线、同轴电缆、双绞线、光纤。。。 微波、无线电、卫星。。。 适于模拟数据通信 模拟、数字数据均可 电话线 双绞线
2-1.1 数据通信的基本概念(续4)
6、数据通信系统的模型
(1) 基本模型
信源系统 （发送端）
传输系统 (传输网络)
目的系统 （接收端）
2-1.1 数据通信的基本概念(续5)
(2)数据通信系统模型
2-1.1 数据通信的基本概念(续6)
源系统 1) 源点(信源、源站)：产生要传输的数据;如PC机 2) 发送器：把源点产生的数据变成能在传输系统中的信号，并发送 传输系统 负责把信号从源端传送到目的端;通常需要处理传输差错 目的系统 1) 接收器：把来自传输系统的信号转换成终点(目的设备)能处理的信息 2) 终点(信宿、目的站)：获取接收器传来的信息，是调制的逆过程。
第二章 数据通信基础与物理层
主讲人： 单 位：重庆大学计算机学院
2008年3月
目录
2-1 计算机网络的数据通信基础 2-2 物理层
2-1 计算机网络的数据通信基础
2-1.1 2-1.2 2-1.3 2-1.4 2-1.5 2-1.6 2-1.7 数据通信的基本概念 通信信道及其主要特性 数据编码 多路复用技术 差错控制技术 数据通信系统的主要技术指标 模拟传输系统和数字传输系统实例