数据通信第四章
数据通信原理第四章 差错控制(一)
• 突发差错
– 一串串，甚至是成片出现的差错，差错之间有相关性， 差错出现是密集的 – 错误的信道称为有记忆信道或突发信道 – 如短波信道、散射信道 – 存储介质损坏或输出故障也可引发突发错误
一、差错分类和错误图样
• 发送数据序列： 000000001111111111 • 接收数据序列： 000010011111001011 • • • • 差错序列： 错误图样： 突发长度：12 练习： 发送数据序列：001000101111001111 接收数据序列：001000111111111111 • 错误图样：？ 突发长度：？ 1111111 7
一、检错和纠错的原理
• 码的差错和纠错能力是同信息量的冗余度 换取的 • 任何信息源发出的消息可以用“1”和“0”来 表示 • 对于最简单的只发送A和B两种消息，用“0” 代表A，“1”代表B
– 如果只传输一位二进制数，则无法判断是否为 错码
一、检错和纠错的原理
• 在信息码后添加一位监督码，形成11或00 两种码组，当接受端为10或01时则可判断 为错码； • 在信息码后添加两位监督码，形成111或 000，不仅可以判断错码，而且可以根据 “大数”法则纠正一个错误； • 以上例子中11、00或者111、000称为“许 用码组”，其余码组为“禁用码组”。
• 3种形式：
– 停发等候重发 – 返回重发 – 选择重发
• 停发等候 重发
• 返回重发
• 选择重发
（二）前向纠错
• 前向纠错系统（FEC）中，发送端的信道编码器 将输入数据序列变换成能够纠正错误的码，接收 端的译码器根据编码规律检验出错误的位置并自 动纠正。
– 优点：前向纠错方式不需要反馈信道，特别适合于只 能提供单向信道的场合。由于能自动纠错，不要求检 错重发，因而延时小，实时性好。 – 缺点:所选择的纠错码必须与信道的错误 特性密切配合， 否则很难达到降低错码率的要求；为了纠正较多的错 码，译码设备复杂，而要求附加的监督码元也较多， 传输效果就低。
数据通信原理课程
(学时： 50 )数据通信原理课程是面向电子信息工程、网络工程等专业开设的一门必修的专业基础课程，是该专业的主干课程，共 50 学时， 3.0 学分，其中实验课程 10 学时。
本课程在电子信息工程专业教学计划中是一门专业基础课程，又是一门专业的数字信号传输的理论课，它是为满足通信领域对应用人材的需要而设置的。
通过本课程的学习，为以后学习计算机通信网络和计算机通信接口技术等后继课程打下必备的基础，并且为以后从事计算机通信工作提供一定的技术支持。
1．基本要求通过本课程的学习，要求学生掌握数据通信的构成原理和工作方式；掌握数据信号的传输理论：基带传输和频带传输；掌握差错控制的基本原理和工作方式，理解常用差错控制码的构成原则；理解数据交换的原则，掌握分组交换的基本内容，了解分组交换网的构成。
本课程是一门原理性的课程，要求学生掌握数据通信较完整的概念和构成。
2．基本方法本课程的教学方式和方法主要以课堂讲授为主，并以课堂讨论和习题课为辅。
1．授课教材《数据通信原理》詹仕华主编，中国电力出版社(2022 年第 1 版)。
2．主要参考书目《数据通信技术教程》蒋占军编著，机械工业出版社(2022 年第 2 版)。
《数据通信原理》毛京丽等编著，北京邮电大学出版社(2000 年第二版)；《数据通信原理》杨世平等编著，国防大学出版社(2001 年第一版)；《现代通信原理》钱学荣编，清华大学出版社(1999 年)。
本课程共 3.0 学分，总教学共 50 学时，具体学时分配如下表：各章节内容学时数第一章：绪论 4第二章：数据通信基础知识 6第三章：数据信号的基带传输 8第四章：数据信号的频带传输 8第五章：差错控制与信道编码 8第六章：物理层接口与传输控制规程 2第七章：分组交换数据网 4实验 10第一章绪论(4 学时)1、目的要求：本章介绍数据通信有关的重要概念和定义，要求理解数据通信系统的构成、数据传输速率、方式、质量和信道容量的基本内容。
通信原理第四章(数字基带传输系统)习题及其答案
第四章（数字基带传输系统）习题及其答案【题4－1】设二进制符号序列为110010001110，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性码型，双极性码波形，单极性归零码波形，双极性归零码波形，二进制差分码波形。
【答案4－1】【题4－2】设随机二机制序列中的0和1分别由g(t)和g(t)组成，其出现概率分别为p和(1p)：1）求其功率谱密度及功率；2）若g(t)为图（a）所示的波形，T为码元宽度，问该序列存在离散分量s1f Ts否？3）若g(t)改为图（b）所示的波形，问该序列存在离散分量1f Ts否？【答案4－2】1）随机二进制序列的双边功率谱密度为2 2P ( ) f P(1 P) G ( f ) G ( f ) f [PG (mf ) (1 P)G (mf )] ( f mf ) s s 1 2 s 1 s 2 s sm由于g1(t) g2 (t) g(t )可得：22 2 2P ( ) 4 f P(1 P)G ( f ) f (1 2P) G(mf ) ( f mf )s s s s sm式中：G( f )是g(t )的频谱函数。
在功率谱密度P() 中，第一部分是其连续谱成s分，第二部分是其离散谱成分。
随机二进制序列的功率为1S P ( )ds2－－22[4 f P(1 P)G ( f ) f (1 2P)G (mf ) ( f mf )] dfs s s sm224 f P(1 P) G ( f )df f (1 2P)G( mf ) ( f mf )dfs s s s－－m2 2 24 f P(1 P) G ( f )df f (1 2P) G( m f )s s s－m22）当基带脉冲波形g(t ) 为Ts1 tg(t) { 20 elset g(t )的付式变换G( f )为G( f ) T Sa( T f )s s因此sinG( f s ) T s Sa( T s f s) T s 0式中：fs1T 。
面向IMC的数据通信系统设计与实现
面向IMC的数据通信系统设计与实现第一章概述随着信息技术的发展，数据通信已经成为现代通信系统中的重要部分。
面向IMC（智能制造控制）的数据通信系统最为关键，需要实现高效稳定的数据传输和处理，以实现IMC系统的智能化和自动化控制。
本文主要介绍面向IMC的数据通信系统的设计与实现。
第二章 IMC系统中的数据通信需求为了使IMC系统的控制过程能够实现智能化和自动化，需要实现以下数据通信需求：1. 实时通信：IMC系统中的各个设备需要在实时性要求非常高的情况下进行通信，以实现精准化的控制。
2. 高可靠性：由于IMC系统对稳定性的要求很高，因此数据通信系统需要能够实现高可靠性，保证数据在传输过程中不会丢失和出错。
3. 大带宽：IMC系统中的数据传输非常大，需要支持更大的带宽。
4. 安全性：IMC系统中的数据通信需要保证数据的安全性，避免被非法获取和修改。
第三章数据通信系统设计为满足IMC系统中的数据通信需求，应该采用如下设计方案：1. 应用协议设计：根据IMC系统的特点，自行设计适用程序协议。
2. 网络拓扑结构设计：采用星型或串行拓扑结构，满足高效稳定的数据通信需求。
3. 网络通信技术选择：选择通信协议，如TCP/IP协议，实现数据传输。
4. 数据传输安全性设计：采用加密技术和访问控制技术，实现数据传输的安全性和完整性。
第四章数据通信系统实现为实现IMC系统中的数据通信需求，应该采用如下技术实现方案：1. 应用层设计：设计应用层协议，实现数据的编码和解码。
2. 传输层协议设计：实现TCP/IP协议，实现数据的传输。
3. 数据库设计：设计数据库，存储IMC系统中的数据信息。
4. 网络安全设计：采用SSL协议，实现数据通信的加密和签名。
5. 服务端实现：采用C++语言，设计服务端程序，实现数据的接收和处理。
6. 客户端实现：采用Java语言，设计客户端程序，实现数据的发送和展示。
第五章总结本文主要介绍了面向IMC的数据通信系统的设计与实现，介绍了IMC系统中的数据通信需求，数据通信系统的设计方案和实现方案。
数据通信原理课程设计
数据通信原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解数据通信的基本概念，掌握通信系统的基本组成和分类。
2. 使学生掌握数据传输的基本原理，包括信号传输、编码、调制解调等技术。
3. 帮助学生了解网络体系结构，掌握OSI七层模型和TCP/IP协议栈的基本原理。
技能目标：1. 培养学生运用数据通信知识分析和解决实际问题的能力。
2. 提高学生实际操作数据通信设备，进行网络搭建、调试和维护的能力。
3. 培养学生团队协作能力，能在小组项目中发挥各自专长，共同完成项目任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数据通信技术的兴趣，激发学生学习主动性和积极性。
2. 培养学生具备良好的网络素养，遵守网络道德规范，树立正确的网络安全意识。
3. 通过对数据通信技术的学习，使学生认识到科技对社会发展的作用，培养社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为专业选修课，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生为高中二年级学生，具有一定的物理、数学基础，对通信技术有一定了解，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的学习积极性，培养实际操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学过程中进行有效评估和指导。
二、教学内容1. 数据通信基本概念：包括数据通信的定义、通信系统的组成与分类、数据传输方式等。
教材章节：第一章 数据通信概述2. 数据传输技术：信号传输、基带传输、频带传输、编码与解码、调制与解调等。
教材章节：第二章 数据传输技术3. 网络体系结构：OSI七层模型、TCP/IP协议栈、各层功能及协议。
教材章节：第三章 网络体系结构4. 数据通信设备与网络搭建：介绍常见的数据通信设备、网络设备及其功能，实践操作网络搭建与调试。
教材章节：第四章 数据通信设备与网络搭建5. 数据通信应用案例分析：分析实际应用场景中的数据通信解决方案，如互联网、移动通信等。
教材章节：第五章 数据通信应用案例6. 网络安全与道德规范：介绍网络安全知识，强调网络道德规范。
数据通信全部习题以及答案
数据通信及工业控制网络习第一章习题1计算机网络的发展经历了哪些阶段？各有什么特点？（1）面向终端的计算机通信网：其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计算机的主要任务还是进行批处理，在20世纪60年代出现分时系统后，则具有交互式处理和成批处理能力。
（2）分组交换网：分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心，不仅共享通信子网的资源，还可共享资源子网的硬件和软件资源。
网络的共享采用排队方式，即由结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进行通信的用户段续（或动态）分配传输带宽，这样就可以大大提高通信线路的利用率，非常适合突发式的计算机数据。
（3）形成计算机网络体系结构：为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织ISO提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架—开放系统互连基本参考模型OSI.。
这样，只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。
（4）高速计算机网络：其特点是采用高速网络技术，综合业务数字网的实现，多媒体和智能型网络的兴起。
2利用计算机网络可以共享的资源包括：硬件、软件、数据资源。
3计算机网络有那几个部分组成？几何构成：拓扑结构=节点+链路。
物理构成：软件+硬件。
逻辑构成：通信子网+资源子网。
4按照覆盖的地理范围，计算机网络可以分为：局域网LAN，广域网W AN，城域网MAN。
按系统归属分为：公共网CBX，专用网PBX。
按照逻辑功能分为：通信子网，资源子网。
5计算机网络的拓扑结构有哪几种？环形，星型，总线型，树型，网状型。
第二章习题1一个数据通信系统由三个部分组成，它们是？源系统（发送端）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端）。
2按信号的特征分，通信系统可分为：模拟通信，数字通信3通信系统按通信方式分为三种，它们是？单工，半双工，双工4对于带宽为4KHz的通信信道，如果采用16种不同的物理状态来表示数据，信道的信噪比为30dB，按照奈圭斯特定理，信道的最大传输速率是多少？按照香农定理，信道的最大传输速率是多少？奈奎斯特：C=2H*log（2）N。
数据通信与网络安全指南
数据通信与网络安全指南第一章：数据通信基础在如今信息时代，数据通信是各行各业不可或缺的一环。
数据通信是指通过传输介质（有线或无线）将信息从一个地点传输到另一个地点的过程。
本章将介绍数据通信的基础知识，包括信号传输、传输介质和传输协议等。
1.1 信号传输技术信号传输技术是数据通信的基石。
常见的信号传输技术包括模拟信号传输和数字信号传输。
模拟信号传输是将连续变化的信号通过物理介质传输。
数字信号传输则是将离散信号通过物理介质传输。
1.2 传输介质传输介质是指数据在传输过程中所经过的物理介质。
常见的传输介质包括有线介质和无线介质。
有线介质包括双绞线、同轴电缆和光纤等，而无线介质包括无线电波和红外线等。
1.3 传输协议传输协议是指在数据通信中，数据传输的规则和格式。
常见的传输协议包括TCP/IP协议和HTTP协议等。
传输协议确保数据在传输过程中的可靠性和安全性。
第二章：网络安全基础随着网络的普及和发展，网络安全问题日益凸显。
保障网络安全对于个人和组织来说至关重要。
本章将介绍网络安全的基础知识，包括网络威胁、网络攻击和安全防护等内容。
2.1 网络威胁网络威胁是指可能对网络系统和数据造成损害的行为。
常见的网络威胁包括计算机病毒、网络蠕虫、黑客攻击和网络钓鱼等。
2.2 网络攻击网络攻击是指对网络系统和数据进行非法访问、修改、破坏等活动。
常见的网络攻击包括拒绝服务攻击、网络入侵和数据篡改等。
2.3 安全防护安全防护是指通过采取一系列技术和措施来保护网络系统和数据的安全性。
常见的安全防护措施包括防火墙、入侵检测系统、数据加密和访问控制等。
第三章：数据通信与网络安全技术为了应对日益增加的数据通信需求和网络安全威胁，人们研发了许多数据通信与网络安全技术。
本章将介绍几种常见的数据通信与网络安全技术，包括VPN、SSL和防火墙等。
3.1 VPN技术VPN（Virtual Private Network）技术是一种通过公共网络建立起虚拟专用网络的技术。
计算机通信与网络_第4章习题答案
计算机通信与⽹络_第4章习题答案第四章练习题答案4.01局域⽹标准的多样性体现在四个⽅⾯的技术特性，请简述之。
答：局域⽹技术⼀经提出便得到了⼴泛应⽤，各计算机和⽹络设备⽣产⼚商纷纷提出⾃⼰的局域⽹标准，试图抢占和垄断局域⽹市场。
因此，局域⽹标准⼀度呈现出特有的多样性。
局域⽹标准的多样性体现在局域⽹的四个技术特性：(1)传输媒体传输媒体指⽤于连接⽹络设备的介质类型，常⽤的有双绞线、同轴电缆、光纤，以及微波、红外线和激光等⽆线传输媒体。
⽬前⼴泛应⽤的传输媒体是双绞线。
随着⽆线局域⽹的⼴泛应⽤，⽆线正得到越来越多的应⽤。
(2)传输技术传输技术指借助传输媒体进⾏数据通信的技术，常⽤的有基带传输和宽带传输两种。
传输技术主要包括信道编码、调制解调以及复⽤技术等，属于物理层研究的范畴。
(3)⽹络拓扑⽹络拓扑指组⽹时计算机和通信线缆连接的物理结构和形状。
常⽤的有星形、总线形和环形。
不同的⽹络拓扑需要采⽤不同的数据发送和接收⽅式。
(4)媒体访问控制⽅法访问控制⽅法指多台计算机对传输媒体的访问控制⽅法，这⾥的访问，是指通过传输媒体发送和接收数据。
常⽤的有随机争⽤、令牌总线和令牌环等访问控制⽅法。
⽬前局域⽹中⼴泛采⽤的是⼀种受控的随机争⽤⽅法，即载波监听多点接⼊/冲突检测(CSMA/CD)⽅法。
4.02逻辑链路控制（LLC）⼦层有何作⽤？为什么在⽬前的以太⽹⽹卡中没有LLC⼦层的功能？答：在局域⽹发展的早期，有多种类型的局域⽹，如802.4令牌总线⽹、802.5令牌环⽹等。
为了使数据链路层能更好地适应多种局域⽹标准，IEEE 802委员会在局域⽹的数据链路层定义了两个⼦层，即逻辑链路控制LLC (Logical Link Control)⼦层和媒体接⼊控制MAC (Medium Access control)⼦层。
与接⼊传输媒体有关的内容放在MAC⼦层，⽽与传输媒体⽆关的链路控制部分放在LLC⼦层。
这样可以通过LLC⼦层来屏蔽底层传输媒体和访问控制⽅法的异构性，实现多种类型局域⽹之间的互操作。
精品课件-数字通信原理PPT课件
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
数据通信简答题
数据通信简答题第一章分组交换数据网1、简述分组交换机的主要功能。
答：分组交换机主要有下列功能：①其支持网路的基本业务（虚呼叫、永久虚电路）及补充业务，如闭合电路群、快速选择、网路用户识别等；②其可进行路由选择，以便在两个DTE之间选择一条较合适的路由；进行流量控制，以使不同速率的终端也能进行互相通信；③其可实现X.25、X.75等多种协议；④其可完成局部的维护、运行管理、报告与诊断、计费及一些网路的统计等功能。
2、简述数据通信中，分组交换数据网中网路管理中心的主要功能有哪些。
答：(1)网路配置管理与用户管理；(2）日常运行数据的收集与统计；（3)路由选择管理； (4) NMC通过网络对各交换机软件加载及修改；5）网络监测、故障告警与网络状态显示；(6)计费管理。
3.简述分组交换机中分组拆装设备的功能。
答：(1)规程转换功能。
PAD可把非分组终端的简单接口规程与X. 25协议进行相互转换。
完成字符的组装和分组的拆卸。
(2)数据集中功能。
PAD可把各终端的字符数据流组成的分组，按照X. 25协议在PAD至分组交换机的中、高速线路上交织复用。
4、什么是X. 25建议？答：ITU - T的X. 25建议即“用专用电路连接到公用数据网上的分组式数据终端设备(DTE)与数据电路终接设备(DCE )之间的接口”，是分组数据交换网中最重要的协议之一，因此习惯上将分组数据交换网简称为X. 25网。
5、简述数据通信中X. 25网中虚电路和逻辑信道的区别。
（1）虚电路是主叫DTE到被叫DTE之间的虚连接，而逻辑信道是在DTE-DCE接口或网内中继线上可分配的代表子信道的一种编号资源，一条虚电路由多个逻辑信道链接而成。
(2)一条虚电路具有呼叫建立、数据传输和呼叫清除过程，永久虚电路可以在预约时由网络建立。
也可以通过预约清除，而逻辑信道号是客观存在的，他有占用和空闲的区别，但不会消失。
6、我国的公用分组交换网可以提供的基本业务有哪些？答：CHINAPAC除可以提供基本业务有可交换虚电路、永久虚电路和任选业务闭合用户群、快速选择业务、反向计费业务、阻止呼入/呼出业务及呼叫转移。
数字通信原理与技术 第四章 模拟信号的数字传输
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3、研究数字基带传输系统的目的
1）在利用对称电缆构成的近程数据通信系统中，广泛 采用了这种传输方式；
2）数字基带传输中包含频带传输的许多基本问题，也 就是说基带传输系统的许多问题也是频带传输系统必须考 虑的问题；
3）任何一个采用线性调制的频带传输系统可等效为基 带传输系统来研究；
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一、几种常见的基带信号码型
z 单极性不归零码 z 双极性不归零码 z 单极性归零码 z 双极性归零码 z 差分码 z 极性交替转换码（AMI） z 三阶高密度码（HDB3） z 数字双相码（Manchester）码 z CMI码 z 多进制（电平）码
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低频成分较小，且没有直流分量。
以上波形都以矩形脉冲为例，矩形脉冲各码型的变换较易实 现，但高频分量丰富，占用频带较宽。实际上，基带传输系 统中的码型不仅可以用矩形脉冲，而且还可以是其他波形。 常用的还有升余弦、三角波。
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9）多元码
3
00
2
01
1
10 11
10 t
0
Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb
模拟信号→ A/D →PCM码组 上述信号所占据的频谱是从直流或低频开始的，故称数 字基带信号。
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2、数字信号的传输：
1）基带传输——数字基带信号不加调制在某些 具有低通特性的有线信道中传输，特别是传输距离 不太远的情况下；
2）频带传输——数字基带信号对载波进行调制 后再进入带通型信道中传输。
1、时域表达式
设 g(t)为构成信号的基本脉冲波形， Tb为码元间隔,
第四章控制网络与现场总线技术-通用串行通信接口数据通信
控制网络与现场总线技术
(2)数据传输 如果主机A准备发送数据，则它将通过4号线向 Modem A传送请求发送信号RTS。 Modem A接收到RTS信号后，做好发送准备，通过 5号线向主机A发出允许发送信号CTS。 主机A通过2号线向Modem A传送准备发送数据的信 号TxD；Modem A将数字信号调制后，变成模拟数据 信号，经通信线路传送到对方的Modem B，Modem B经过解调后，还原成数字数据信号，通过3号线向主 机B传送接收数据RxD。 如果主机B要向主机A发送数据，则应采用与主机A 相同的RTS，CTS控制信号交互过程。 (3)物理连接释放 当通信结束时，通过释放DTR信号来通知Modem A， 由Modem的内部协议结束一次物理连接。
图 6 平衡差分电路
控制网络与现场总线技术
EIA-485是EIA-422的变型。EIA-422采用两对平衡 差分线路；EIA-485只用一对。差分电路的最大优点 是抑制噪声。由于在它的两根信号线上传递着大小相 同、方向相反的电流，而噪声电压往往在两根导线上 同时出现，一根导线上出现的噪声电压会被另一根导 线上出现的噪声电压抵消，因而可以极大地削弱噪声 对信号的影响。 差分电路的另一个优点是不受节点间接地电平差异 的影响。在非差分（即单端）电路中，多个信号共用 一根接地线，长距离传输时，不同节点接地线的电平 的影响。
控制网络与现场总线技术
二、接口的电气特性 EIA-232-D的电气线路连接方式如图1所示。接口 为非平衡型，每个信号用一根导线，所有信号回路共 用一根地线。信号速率限于20Kbps内，电缆长度限 于15m之内。由于是单线，线间于扰较大。其电性能 用±12V标准脉冲。EIA-232-D采用负逻辑。 数据线上：传号Mark＝－5~－l5V，逻辑“1”电平 空号Spacc=＋5 ~＋l5V，逻辑“0”电平 控制线上： 通On＝＋5 ~＋l5V，逻辑“0”电平 断Off=－5 ~－l5V，逻辑“1”电平
数据通信协议
数据通信协议
第一节 通信协议及协议分层构造
能，它是一条收发双方证明可靠传播数据旳路由。 数据链路旳功能 在已经形成物理电路旳基础上把易犯错旳物理电路变成相对无差错
旳逻辑电路，以便通信各方能可靠有效地传播数据。
数据通信协议
第三节 数据链路传播控制规程
一、概述
1、数据链路旳概念
数据链路旳构造 点到点构造
主站：发送信息和命令的站点 点到点＝从站：接受信息和命令并发出认可信息或响应的站点
传播效率 ； 全部帧均采用CRC校验,对信息帧进行顺序编号，传播可靠性高； 传播控制功能与处理功能分离，具有较大灵活性数。据通信协议
第三节 数据链路传播控制规程
二、面对比特型旳传播控制规程：HDLC
1、概述
站点 链路上用于控制目旳旳站称为主站，其他旳受主站控制旳站称
为从站 ； 主站负责对数据流进行组织，而且对链路上旳差错实施恢复。
第二节 物理层协议
一、基本概念
2、物理层接口特征
机械特征 下图列出了各类DCE连接器旳几何尺寸及插孔芯数和排列方式。 一般来说，DTE旳连接器常用插针形式，其几何尺寸与DCE连接 器相配合，插针芯数和排列方式与DCE连接器成镜象对层协议
一、基本概念
2、物理层接口特征
数据通信协议
第一节 通信协议及协议分层构造
二、通信协议旳分层
2、OSI参照模型及各层功能
网络层：要处理分组在网络中旳传播。这一层协议旳功能是：路由 选择、数据互换，网络连接旳建立和终止一种给定旳数据链路上网 络连接旳复用，根据从数据链路层来旳错误报告而进行旳错误检测 和恢复，分组旳排序，信息流旳控制等。网络层旳经典例子是ITUT旳X. 25提议旳第三层原则。
第1章 数据通信基础知识总结
参考教材
• 《数据通信原理与技术（第2版）》 [达新宇 电子工业出版社]
• 《数据通信与计算机网络（第4版）》 [杨心强,陈国友 电子工业出版社]
• 《数据通信技术教程》 [吴延海，陈光军 北京大学出版社] • 《现代数据通信技术与应用》 [张亮 电子工业出版社] • 《通信原理》（第6版） [樊昌信 国防工业出版社 ] • 《物联网技术基础》 [解相吾、朱冠良 清华大学出版社 ]
● 课程概述
第1章 数据通信基础知识 第2章 数据通信关键技术 第3章 数据通信网基础 第4章 数据通信技术应用
4.1 物联网
4.1.1 物联网基本概念 4.1.2 物联网体系结构 4.1.3 物联网系统组成 4.1.4 物联网关键技术
4.1.5 物联网应用领域
4.2 三网融合 4.3 多媒体通信 4.4 下一代网络NGN
无线两大类。 ①有线介质。 看得见、摸得着，信号沿导线传输，能量相 对集中，传输效率较高。 ②无线介质。传输信息的媒质为自由空间，信号分散，传 输效率较低，安全性较差，分长波、中波、短波、超短波 和微波等。
1.4.1 传输介质概述
表2 常用传输介质类型与特点
1.4.1 传输介质概述
（2）传输介质的特性 ①物理特性。说明传输介质的特征。 ②传输特性。包括信号形式、调制技术、传输速率及频带宽度
1.2 通信系统技术基础
1.2.1 通信系统概述 1.2.2 模拟通信系统 1.2.3 数字通信系统 1.3 数据通信系统概述 1.4 数据通信传数据通信基础知识 第2章 数据通信关键技术 第3章 数据通信网基础 第4章 数据通信技术应用
2.1 数据通信传输技术 2.2 数据通信复用技术 2.3 数据通信交换技术 2.4 数据通信同步技术
第四章数据通信基础
第四章数据通信基础一、本章需要熟练掌握的内容1、数据通信的基本概念：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。
2、数据传输介质：通信介质又称传输媒介，是通信传输系统中发方与收方之间的物理路径，也是数据通信系统的重要组成部分之一。
（1）双绞线：将一对绝缘线纽绞在一起，任意拧成螺旋形就构成了双绞线，见图4.8。
拧在一起的原因是为了减少外部的干扰和对串音的敏感。
双绞线的优点是价格较便宜，使用方便、安装容易，因此常作用户与本地中心站间及中心站与中心站间的连线。
双绞线根据其有无屏蔽层可分为非屏蔽双绞线（UTP：Unshielded Twisted Pair）和屏蔽双绞线（STP：Shielded Twisted Pair）两种。
（2）同轴电缆：由不对称的同轴管构成的一种通信回路，其内导体是一铜质芯线，外面包有绝缘层和网状编织物的外导体屏蔽层，最外面是塑料保护外层。
同轴电缆按其阻抗特性来分主要有三大类，即50Ω、75Ω和93Ω。
（3）光纤：又称光导纤维，通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝状，是一根很细的、可弯曲的、能传导光束的介质。
其物理结构和同轴电缆相似，但是没有网状屏蔽层。
中心是玻璃纤芯，芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，又叫包层，再外面是一层薄的塑料外壳，用来保护玻璃封套。
塑料制成的外壳可以吸收光线，防止串音，保护外层表面；透明玻璃制成的纤芯和包层可使光线沿着纤芯传播，并在它们之间的接触面上进行光的反射。
纤芯的折射率要高于包层的，以保证光线在纤芯中传输时比在包层中慢，这样就使从纤芯向包层传送的光波能被反射回纤芯，并沿光纤传播。
光纤的传输原理是利用光导纤维传递光脉冲来完成通信，目前广泛应用的光纤分为两类，一类是单模光纤，一类是多模光纤。
从传输特性等分析，无论何种光纤，都有以下共同特点：①传输频带宽，速率高。
光纤通信带宽高达25000～30000GHz，故通信容量大；②传输损耗低，传输距离远。
数据通信基础培训教材
名目第一局部通信根底知识第一章概述第二章传输根底知识第三章交换根底知识第四章分层通信体系结构第二局部通信网络第一章概述第二章网第三章ISDN综合业务数字网第四章DDN网第五章帧中继网第六章ATM第七章接口和接进网第八章信令网第九章同步网第十章治理网第三局部计算机网络第一章概述第二章局域网第三章TCP/IP协议族第四章网络连接设备及网络软件第五章交换式网络第六章INTERNET第四局部数据固定网网络拓朴图第一节ATM网网络拓朴图第二节VOIP网网络拓朴图第三节193长途网网络拓朴图第四节广西165网网络拓朴图第五局部各县组网结构第一节各县组网结构和当前现状第二节各县组网结构示意图第三节专线故障处理流程第四节数据业务故障处理表第六局部数据专职员作职责及考核要求第七局部设备维护常识及常见故障处理第一节县、镇级全然网络组网方式第二节设备故障判定方法第八局部数据网运行维护制度第一节平安操作规程第二节机房治理和平安保密规定第三节障碍处理和障碍报告制度第一局部通信根底知识第一章 概述通信的目的是为了信息的传递。
携带信息的信号可分为模拟信号〔如话音〕和数字信号〔计算机输出的信号〕。
信息的传递由通信系统来完成。
1.1 通信系统的组成通信系统由硬件和软件组成。
硬件包括终端、传输和交换三大局部。
● 终端：包括一般、移动、计算机、数据终端、可视、会议电视终端等。
● 传输系统：信息传递的通道，一般喊信道。
● 交换系统：完成接进交换节点链路的聚拢、转接和分配。
● 通信系统软件：为能更好完成信息的传递和转接交换所必须的一整套协议、标准，包括网络结构、网内信令、协议和借口以及技术体制、接口标准等。
☞ 注释1.2 通信系统的分类按照系统所传输的信号来分类，那么系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。
● 模拟通信系统：用模拟信号传递消息的系统。
● 数字通信系统：用数字信号传递消息的系统。
由于光纤通信的普及和集成工艺的开展，数字通信系统具有抗干扰能力强，数字信号可再生，可综合各种业务，便于和计算机系统连接，易于集成等优点，因此逐渐取代了模拟通信系统。
通信原理第四章2
对比图4.3.2可以看出，传 输过程中第4个码元发生 了误码。产生该误码的原 因之一是信道加性噪声， 之二是传输总特性（包括 收、发滤波器和信道的特 性）不理想引起的波形畸 变，使码元之间相互串扰， 从而产生码间干扰。
图43.2 数字基带传输系统各点波形 《通信原理课件》
4.3.2 基带传输系统的数学分析 传输过程中第4个码元发生了误码，产生 该误码的原因就是信道加性噪声和频率特性。 基带传输系统的数学模型如图所示：
（2）尾部衰减要快。
经整理后无码间串扰的条件为：
1(或常数) h(kT ) 0 k 0 k 0
可以找到很多能满足此条件的系统，例如
h(t) 1
-4T
-3T -2T
-T
0
T
2T
3T
4T
t
《通信原理课件》
能满足码间无串扰的传递函数H(ω)不止一个，如： ① 门传递函数的冲击响应： h(t ) Sa( t ) Ts h(t ) Sa 2 ( t ) ② 三角传递函数的冲击响应： Ts m ③ 宽门传递函数的冲击响应： h(t ) Sa( t ) Ts
0 k
j
0
k
0
R
0
k j
讨 论：
① r(t)的采样值有三项： (a) ak h(t0 )：有用信息项 (b) 码间串扰值 : 除第k个码元波形之外的所有其它码元 在采样时刻的代数和，由于 a n 是随机变量，码间串扰也 是一个随机变量。 (c) 加性噪声干扰值：随机干扰 ② 由于存在码间串扰和加性噪声，判别 r kTs t0 值是“0” 还是“1”，可能错判。 ③ 理想情况：是在无干扰下，r (kTs + t0 ) = ak h(t0 )> Vd Vd：判别门限
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2.报文交换方式的缺点
1.信息的传输时延大，而且时延的变化也大。 2.要求报文交换机有高速处理能力，且缓冲存储器容量大，因此 交换机的设备费用高。 3.报文交换不利于实时通信，它适用于公众电报和电子信箱业务。
4.6.4 ATM的虚链接
1.虚通路（VC）和虚通道（VP）
VC:描述ATM信源单向传输能力的概念，是传输ATM信源的逻辑信 道。 VCI：ATM服用线上具有相同的VCI的信源在同一逻辑信道上传输。 VP：给定参考点上具有同一虚通道标示符的一组VC。 VPI：标志了具有相同的VPI的一组VC。
第4章 数据交换
4.1 概 述
4.1.1 数据交换的必要性
两端用户通过信道直接连接起来所构成的通信方式是 点对点的通信。多个用户之间要进行数据通信，如果 任意两个用户之间都有直达线路连接的话，虽然简单 方便，但线路利用率低。为此，一般将各个用户终端 通过一个具有交换功能的网络连接起来，使得任何接 入该网络的两个用户终端由网络来实现适当的交换操 作。
4.4 分组交换方式
1.分组交换的概念
分组交换是以分组为单位存储-转发，当用户的分组到达交 换机时，先将分组存储在交换机的存储器中，当所需要的输出电 路有空闲时，再将该分组发向接收交换机或用户终端。
2.分组交换的原理
来自不同终端的不同分组可以去往分组交换机的同一出线，这就 需要分组在交换机中排队等待。 一般终端需经分组装拆设备(PAD)才能接入分组交换网。 分组交换最基本的思想就是实现通信资源的共享，具体采用统计 时分复用(STDM)。
2.基本原理：
4.7几种交换方式的比较
(2)数据报方式的特点
①用户之间的通信不需要经历呼叫建立和呼叫清除阶段，对于数据量小的 通信，传输效率比较高。 ②数据分组的传输时延较大，且离散度大。 ③同一终端送出的若干分组到达终端的顺序可能不同于发端，需重新排序。 ④对网络拥塞或故障的适应能力较强。
2．虚电路方式 (1)虚电路方式的概念
虚电路方式是两个用户终端设备在开始互相传输数据之前必须通过网络 建立一条逻辑上的连接(称为虚电路)，一旦这种连接建立以后，用户发 送的数据将通过该路径按顺序通过网络传送到达终点。当通信完成之后 用户发出拆链请求，网络清除连接。 为了区分一条线路上不同终端的分组，对分组进行编号(即分组头中的 逻辑信道号)，逻辑信道号相同的分组就认为占的是同一个逻辑信道。 经过交换机逻辑信道号要改变，即逻辑信道号只有局部意义。 多段逻辑信道链接起来构成一条端到端的虚电路。 在一条物理线路上可以同时有多条虚电路。 虚电路可以分为两种：交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC）。
4.5.2 帧中继发展的必要条件
1.光纤传输线的使用（传输质量大大提高）。 2.用户终端智能化（终端处理能力加强）。
4.5.3帧中继技术的功能 1.传递数据业务 2.交换机功能简化 3.建立逻辑链接 4.提供带宽管理和防阻塞机制 5.可以提供交换虚电路业务和永久虚电 路业务
3.虚电路的重链接
4.4.4 分组长度的选取
1．分组长度与延迟时间
设分组长度为Lbit，其中hbit为分组头长，数据长度为xbit，即有
L h x 分组交换机发送一个分组的时间为
tq L 1 c nL c n L
式中，L为分组长度(bit)；c为输出线路的传输能力，也是交换机的吞吐量 (bit／s)；n为分组到达率，即每秒到达的分组数。可见，分组长度与交 换过程中的延迟时间成正比。
4.1.2 数据交换方式
1．利用公用电话网进行数据交换
利用公用电话网进行数据传输和交换，其优点是投资少，实现简 易和使用方便。然而，由于电话网是专为电话通信设计的，所以 对于数据通信来说存在一定限制和缺陷，主要体现在： (1)传输速率低。 (2)传输差错率高。 (3)线路接续时间长。 (4)传输距离受限制。 (5)接通率低、不易增加新功能。 为了克服上述缺点，适合数据通信业务的公用数据网则应运而生。
(2)虚电路方式的特点
虚电路方式有以下几个特点： 一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫清除3个阶段。对于数 据量较大的通信传输效率高。 终端之间的路由在数据传送前已被决定。 数据分组按已建立的路径顺序通过网络，在网络终点不需要对分 组重新排序，分组传输时延较小，而且不容易产生数据分组的丢 失。 虚电路方式的缺点是对网络拥塞或故障的适应能力不如数据报方 式灵活。
（2）B-ISDN的概念
B-ISDN中无论交换节点间的中继线还是用户与交换机 之间的用户环路，一律采用光纤传输。 具备条件：
能提供高速传输业务的能力。 能再给定带宽内高效的传输任意速率的业务。 网络设备与业务特性无关 信息的传递方式与业务种类无关
2.ATM定义： ATM是一种转移模式，在这一模式中信 息被组织成固定长度的信源，来自某用 户的一段信息的各个信源不需要周期性 出现，从这个意义上看，这种传输模式 是异步的。
4.5.4帧中继的特点 1.高效性
带宽利用率高、传输速率高、网络时延小
2.经济性 3.可靠性 4.灵活性
组网、接入、业务提供 ATM兼容
5.长远性
4.6 ATM交换
4.6.1 ATM定义
1.B-ISDN的概念 (1)N-ISDN的概念：以电话IDN为基础发展演变出的通 信网，能够提供端到端的数字链接，支持包括话音和 非话音在内的多种电信业务。用户通过一组有限的、 标准的多用途用户-网络接口接入网内。 特征：端到端的数字链接 综合的业务 标准的多用途用户-网络接口
2．分组交换的缺点
4.4.3 分组的传输方式
1．数据报方式
(1)数据报方式的概念 数据报方式将每个分组单独当作一份报一样对待，分组交换机为每一个数 据分组独立地寻找路径，同一终端送出的不同分组(分组型终端送出的不同 分组或一般终端送出的一份报文拆成的不同分组)可以沿着不同的路径到达 终点。在网络终点，分组的顺序可能不同于发端，需要重新排序。 分组型终端有排序功能，而一般终端没有排序功能。
4.4.2 分组交换的优缺点
1．分组交换的优点
传输质量高。 可靠性高。 为不同种类的终端相互通信提供方便。 能满足通信实时性要求。 可实现分组多路通信。 经济性好。 由于传输分组时需要交换机有一定的开销，使网络附加的传输信 息较多，对长报文通信的传输效率比较低。 要求交换机有较高的处理能力，故大型分组交换网的投资较大。
2.虚通路链接（VCC）和虚通道链接（ VPC）
VC链路：两个存在点（VC连接点）之间的链路，经过 该点的VCI值转换。 VCC虚通路链接：多段VC链路组成。 VP链路：连个存在点（VP连接点）之间的链路，经过 该点的VPI值改变。 VPC虚通道链路：多条VP链路组成。
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2．利用公用数据网进行数据交换
利用公用数据网进行数据交换有两种交换方式：电路 交换方式和存储-转发交换方式。电路交换方式又分为 空分交换方式和时分交换方式：存储-转发交换方式又 分为报文交换方式、分组交换方式、帧中继及ATM方 式。
4.2 电路交换方式
1．电路交换的概念
数据通信中的电路交换方式是指两台计算机或终端在相互通信之 前，需预先建立起一条物理链路，在通信中自始至终使用该条链 路进行数据信息传输，并且不允许其他计算机或终端同时共享该 链路，通信结束后再拆除这条物理链路。 电路交换方式分为空分交换方式（连续转接线路不同，即空间不 同）和时分交换方式（同一条线路，时间位置不同）。
2．分组长度与交换机费用
分组交换机费用主要包括两部分：存储器费用和分组处理费用。
图中交换机费用是存储器费用和分组处理费用之和。考虑交换机费 用时的最佳分组长度应是交换机费用曲线最低点所对应的分组长度。
4.5帧中继
4.5.1帧中继的概念
帧中继是分组交换技术的升级技术，在OSI参考模型的 第二层上用简化的方法传输和交换数据的一种技术， 以帧为单位储存转发。 仅完成物理层与数据链路层核心层功能，将流量控制、 纠错控制等留给终端完成。
2．电路交换方式的原理
采用电路交换方式，数据通信需经历呼叫建立(即建立一条实际 的物理链路)、传输和呼叫拆除三个阶段。
不需要调制解调器。 信令格式与通信过程不同于 电话网。 主要设备是电路交换机。 核心是交换网。
4.2.2 电路交换的优缺点
1.电路交换的优点
（1）信息的传输时延小，且对一次接续而言，传输时延固定不变。 （2）信息传输的效率比较高。 （3）信息的编码方法和信息格式由通信双方协调，不受网络的限制。
每一个结点接收整个报文，检查目标结点地址，然后根据网络中 的交通情况在适当的时候转发到下一个结点。经过多次的存储— —转发，最后到达目标，因而这样的网络叫存储——转发网络。 其中的交换结点要有足够大的存储空间（一般是磁盘），用以缓 冲收到的长报文。
4.3.2 报文交换的优缺点
1.报文交换的优点
4.6.2 ATM信源
1.ATM信源
GFC：一般流量控制 VPI：虚通道标示符 VCI：虚通路标示符 PT：静核类型 CLP：信元优先比特 HEC：信头效验码
2.ATM信头结构
UNI：用户-网络接口 NNI：网络节点接口
4.6.3 ATM的特点