计算机网络基础-数据通信基础
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▪ 例如：ASCII编码、BCD编码等
• 数据编码：将数据用物理量表示的方法。
▪ 例如：字符‘A’的ASCII编码为01000001，其数据 编码可能为
01000001
t
4
• 带宽（Band width，BW） ▪ 信道传输能力的度量。在传统的通信工程中： • BW ≈ fmax－ fmin 单位：赫兹（Hz）
9
2. 数据通信系统的构成
DTE DCE
▪ 数据传输系统
• 传输线路
▪ 有线介质、无线介质
• 传输设备
DTE DCE
▪ 调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等
• 调制解调器等网络接入设备也称为DCE（Data Circuit Equipment）
▪ 数据处理系统：计算机、终端等
• 又分为：
• 源系统（信源＋发送器）：发出数据的计算机
• 非周期信号
信道
传播时延
• 例如，某信道的时延带宽乘积为100万比特，这意味着 第一个比特到达目的端时，源端已发送了100万比特。
6
• 往返时延（Round-Trip Time，RTT）：从发送 端发送数据开始，到发送端收到接收端的确认所 经历的时间 • RTT≈2×传播时延
• 传输可靠性
• 两个含义： • 数据能正确送达 • 数据能有序送达（当采用分组交换时）
13
2.2 信道及其主要特征
1. 数字信道和模拟信道 ▪ 数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）
传输数据的信道。
• 计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输 • ADSL、ISDN、DDN、ATM、局域网
▪ 模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据 的信道。
• CATV、无线电广播、电话拨号线路
14
▪ 模拟信号和数字信号
▪ 在计算机网络中，一般用每秒允许传输的二进制位 数作为带宽的计量单位。主要单位： b/s ，kb/s， Mb/s，Gb/s。
• 例如：传统以太网理论上每秒可以传输1千万比特，它的
带宽为10Mb/s。
• 时延（Delay）：信息从网络的一端传送到另一端所需 的时间。
• 时延=处理时延+排队时延 +发送时延+传播时延
• 处理时延=对数据进行处理和错误校验所需的时间 • 排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间 • 发送时延=数据位数/信道带宽 • 传播时延=d/s d:距离，s:介质中信号传播速度(≈0.7c)
5
• 时延带宽乘积：某一信道所能容纳的比特数。
• 时延带宽乘积=带宽×传播时延
带宽
管道体积=时延带宽乘积
第2章 数据通信的基础知识
▪ 本章内容
• 信道 • 传输介质 • 数据编码 • 多路复用技术 • 数据交换技术 • 差错控制及检错
1
2.1 基本概念
▪ 数据及计算机通信术语
• 数据（Data）：传递（携带）信息的实体。 • 信息（Information）：是数据的内容或解释。 • 信号（Signal）：数据的物理量编码（通常为电编
7
1. 数据通信的一般概念
▪ 通信的三个要素：信源、信宿和信道
信源
发送器
源系统
信道
噪声
接收器
信宿
目的系统
▪ 任何信道都不是完美无缺的，因此会对传输的信 号产生干扰，称为“噪声”。
▪ 外界：闪电、串扰、电气设备 ▪ 内部：介质特性（衰减、延迟－与频率有关）
8
▪ 信息通过数据通信系统的传输过程
• 把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地 • 信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输
• 目的系统（信宿＋接收器）：接收数据的计算机
• 计算机、终端等设备也称为DTE（Data Terminal Equipment ）
10
•数据通信基本过程
▪ 5个阶段 ▪ 包含两项内容：数据传输和通信控制
过程 • 建立物理连接 • 建立逻辑连接 • 数据传输 • 断开逻辑连接 • 断开物理连接
与打电话比较 拨号，拨通对方 互相确认身份 互相通话 互相确认要结束通话 双方挂机
*注意，并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。
11
•数据通信的主要技术指标
▪ 数量 传输数率 ：
码元速率、信息速率、消息速率
▪ 质量 误码率：
误码率、误位率、误字符率
12
• 波特（Baud）：码元传输的速率单位。波特率 为每秒传送的码元数（即信号传送速率）。
▪ 比特率、波特率和信号编码级数的关系如下：
2
码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
信号
t
同步脉冲
t
同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元从何时开始 ●同步脉冲也可位于码元的中部 ●一个码元也可有多个同步脉冲相对应
3
• 波特（Baud）：码元传输的速率单位。波特 率为每秒传送的码元数（即信号传送速率）。
• 误码率：信道传输可靠性指标，是一个概率值。 • 信息编码：将信息用二进制数表示的方法。
‘A’ 01000001
01000001 ‘A’
信息→数据→信号→在信道信道上传输→信号→数据→信息
数据编码 调制
解调 数据解码
• 编码：数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错 • 调制：数字信号→适合传输的形式——按频率、幅度、相位 • 解调：接收波形→数字信号 • 解码：数字信号→原始数据
码），数据以信号的形式在介质中传播。
▪ 模拟信号、数字信号 ▪ 基带（Base band）、宽带（Broad band）
• 信道（Channel）：传送信息的线路（或通路）。 • 比特（bit）：即一个二进制位。比特率为每秒传输的
比特数（即数据传送速率）。 • 码元（Code cell）：时间轴上的一个信号编码单元。
Rbit = Rbaud log2M
上式中： M-信号的编码级数，Rbit-比特率，Rbaud-波特率
▪ 一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定 的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。换句 话说，一个码元中可以传送多个比特。
• 例如：当波特率为9600时
▪ 若M=2，数据传输率为9600b/s ▪ 若M=16，数据传输率为38.4kb/s
• 模拟信号
▪ 时间上连续，包含无穷多个信号值 ▪ 模拟信号能在数字信道上传输吗？
• 数字信号
▪ 时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的是二值信号 ▪ 数字信号能在模拟信道上传输吗？
t
t
a） 模拟信号
b） 数字信号
15
▪ 周期信号和非周期信号
• 周期信号
▪ 信号由不断重复Leabharlann Baidu固定模式组成（如正弦波）
• 数据编码：将数据用物理量表示的方法。
▪ 例如：字符‘A’的ASCII编码为01000001，其数据 编码可能为
01000001
t
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• 带宽（Band width，BW） ▪ 信道传输能力的度量。在传统的通信工程中： • BW ≈ fmax－ fmin 单位：赫兹（Hz）
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2. 数据通信系统的构成
DTE DCE
▪ 数据传输系统
• 传输线路
▪ 有线介质、无线介质
• 传输设备
DTE DCE
▪ 调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等
• 调制解调器等网络接入设备也称为DCE（Data Circuit Equipment）
▪ 数据处理系统：计算机、终端等
• 又分为：
• 源系统（信源＋发送器）：发出数据的计算机
• 非周期信号
信道
传播时延
• 例如，某信道的时延带宽乘积为100万比特，这意味着 第一个比特到达目的端时，源端已发送了100万比特。
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• 往返时延（Round-Trip Time，RTT）：从发送 端发送数据开始，到发送端收到接收端的确认所 经历的时间 • RTT≈2×传播时延
• 传输可靠性
• 两个含义： • 数据能正确送达 • 数据能有序送达（当采用分组交换时）
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2.2 信道及其主要特征
1. 数字信道和模拟信道 ▪ 数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）
传输数据的信道。
• 计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输 • ADSL、ISDN、DDN、ATM、局域网
▪ 模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据 的信道。
• CATV、无线电广播、电话拨号线路
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▪ 模拟信号和数字信号
▪ 在计算机网络中，一般用每秒允许传输的二进制位 数作为带宽的计量单位。主要单位： b/s ，kb/s， Mb/s，Gb/s。
• 例如：传统以太网理论上每秒可以传输1千万比特，它的
带宽为10Mb/s。
• 时延（Delay）：信息从网络的一端传送到另一端所需 的时间。
• 时延=处理时延+排队时延 +发送时延+传播时延
• 处理时延=对数据进行处理和错误校验所需的时间 • 排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间 • 发送时延=数据位数/信道带宽 • 传播时延=d/s d:距离，s:介质中信号传播速度(≈0.7c)
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• 时延带宽乘积：某一信道所能容纳的比特数。
• 时延带宽乘积=带宽×传播时延
带宽
管道体积=时延带宽乘积
第2章 数据通信的基础知识
▪ 本章内容
• 信道 • 传输介质 • 数据编码 • 多路复用技术 • 数据交换技术 • 差错控制及检错
1
2.1 基本概念
▪ 数据及计算机通信术语
• 数据（Data）：传递（携带）信息的实体。 • 信息（Information）：是数据的内容或解释。 • 信号（Signal）：数据的物理量编码（通常为电编
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1. 数据通信的一般概念
▪ 通信的三个要素：信源、信宿和信道
信源
发送器
源系统
信道
噪声
接收器
信宿
目的系统
▪ 任何信道都不是完美无缺的，因此会对传输的信 号产生干扰，称为“噪声”。
▪ 外界：闪电、串扰、电气设备 ▪ 内部：介质特性（衰减、延迟－与频率有关）
8
▪ 信息通过数据通信系统的传输过程
• 把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地 • 信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输
• 目的系统（信宿＋接收器）：接收数据的计算机
• 计算机、终端等设备也称为DTE（Data Terminal Equipment ）
10
•数据通信基本过程
▪ 5个阶段 ▪ 包含两项内容：数据传输和通信控制
过程 • 建立物理连接 • 建立逻辑连接 • 数据传输 • 断开逻辑连接 • 断开物理连接
与打电话比较 拨号，拨通对方 互相确认身份 互相通话 互相确认要结束通话 双方挂机
*注意，并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。
11
•数据通信的主要技术指标
▪ 数量 传输数率 ：
码元速率、信息速率、消息速率
▪ 质量 误码率：
误码率、误位率、误字符率
12
• 波特（Baud）：码元传输的速率单位。波特率 为每秒传送的码元数（即信号传送速率）。
▪ 比特率、波特率和信号编码级数的关系如下：
2
码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
信号
t
同步脉冲
t
同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元从何时开始 ●同步脉冲也可位于码元的中部 ●一个码元也可有多个同步脉冲相对应
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• 波特（Baud）：码元传输的速率单位。波特 率为每秒传送的码元数（即信号传送速率）。
• 误码率：信道传输可靠性指标，是一个概率值。 • 信息编码：将信息用二进制数表示的方法。
‘A’ 01000001
01000001 ‘A’
信息→数据→信号→在信道信道上传输→信号→数据→信息
数据编码 调制
解调 数据解码
• 编码：数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错 • 调制：数字信号→适合传输的形式——按频率、幅度、相位 • 解调：接收波形→数字信号 • 解码：数字信号→原始数据
码），数据以信号的形式在介质中传播。
▪ 模拟信号、数字信号 ▪ 基带（Base band）、宽带（Broad band）
• 信道（Channel）：传送信息的线路（或通路）。 • 比特（bit）：即一个二进制位。比特率为每秒传输的
比特数（即数据传送速率）。 • 码元（Code cell）：时间轴上的一个信号编码单元。
Rbit = Rbaud log2M
上式中： M-信号的编码级数，Rbit-比特率，Rbaud-波特率
▪ 一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定 的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。换句 话说，一个码元中可以传送多个比特。
• 例如：当波特率为9600时
▪ 若M=2，数据传输率为9600b/s ▪ 若M=16，数据传输率为38.4kb/s
• 模拟信号
▪ 时间上连续，包含无穷多个信号值 ▪ 模拟信号能在数字信道上传输吗？
• 数字信号
▪ 时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的是二值信号 ▪ 数字信号能在模拟信道上传输吗？
t
t
a） 模拟信号
b） 数字信号
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▪ 周期信号和非周期信号
• 周期信号
▪ 信号由不断重复Leabharlann Baidu固定模式组成（如正弦波）