数据通信基础知识
第二章-数据通信基础
23.03.2022
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▪ 不同类型的信号在不同类型的信道上传输 有4种情况：
数据：模拟数据 数字数据
信号：模拟信号 数字信号
信道：模拟信道 数字信道
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▪ 模拟传输和数字传输所使用的技术
模拟数据，模拟信号
语音
模拟
移频,调制
模拟数据，数字信号
模拟
数字
PCM编码
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▪ 信息通过数据通信系统进行传输的过程
➢ 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
“A” 01000001
01000001 “A”
信息→数据→信号→在信道信道上传输→信号→数据→信息
信息编码 数据编码 调制
解调 数据解码 信息解码
➢ 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
➢ 例如：通过电话网络传输数据
▪ 宽带传输：把信号调制成频带为几十MHZ 到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方 需要解调。
➢ 例如：闭路电视的信号传输
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码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
数据通信基础
有线通信 传输线缆 电话、有线电视、计算机网络
无线通信
电磁波
无线广播、无线电视、卫星通信
蜂窝无线通信 基站、PSTN结合 手机、移动通信
• 数据通信按照通信者的移动性分类
• 固定通信 • 移动通信
2、按允许通过的信号类型分类 （1）模拟信道 能够传输模拟信号的信道称为模拟信道。一般 来说，各种传输媒体都可以传输模拟信号。利用模 拟信道进行模拟信号传输的方式称为模拟传输。
数据通信模型
数据通信系统 数字比特流 模拟信号 公用电话网 调制解调器 源系统 传输系统 传输 系统 调制解调器 目的系统 PC 机 模拟信号 数字比特流 正文
正文
PC 机
输 入 信 息
源点
输 入 数 据
发送器
发送 的信号
接收 的信号
接收器 输 出 数 据
终点 输 出 信 息
二、 数据通信方式的分类
数字信号通过实际的信道
• 失真不严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真） 输入信号波形 输出信号波形 (失真不严重)
• 失真严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
输入信号波形
输出信号波形 (失真严重)
数据通信模型
• 信息是人类所创造的各种声、像、图、文形式的知识。 数据是信息在计算机中的表现形式。数据传输过程是将 信息从源站传到目标站。首先需要将信息用二进制代码 来表示，其次还要将二进制代码以一定的信号方式（如 电压、电流、脉冲等）来表示。然后将信号由信道进行 传输。到达接受方后，再根据这些信号恢复为数据代码， 从而使目标站得到源站发送端的信息。
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数据通信基础知识
数据通信基础知识在当今数字化的时代，数据通信已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从我们日常使用的手机与朋友聊天、发送电子邮件，到企业之间的大规模数据传输和全球范围内的信息共享，数据通信的身影无处不在。
那么，什么是数据通信？它又是如何工作的呢？让我们一起来探索数据通信的基础知识。
一、数据通信的定义和重要性数据通信，简单来说，就是在不同的地点之间以数字形式传输数据的过程。
这些数据可以是文本、图像、音频、视频或其他任何形式的信息。
数据通信的重要性不言而喻。
它使得人们能够迅速、准确地获取和传递信息，大大提高了工作效率和生活质量。
比如，在医疗领域，医生可以通过数据通信远程诊断病情，为患者提供及时的治疗建议；在教育领域，学生可以在线学习丰富的课程资源，不受时间和空间的限制；在商业领域，企业可以实时监控库存和销售数据，做出更明智的决策。
二、数据通信的基本要素要实现有效的数据通信，需要以下几个基本要素：1、发送方和接收方发送方是产生数据并将其发送出去的设备或个人，而接收方则是接收并处理这些数据的设备或个人。
2、数据数据是通信的内容，可以是各种形式的信息。
3、信号信号是数据的物理表现形式，比如电信号、光信号等。
4、传输介质传输介质是信号传输的通道，常见的有双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波等。
5、协议协议是通信双方遵循的规则和标准，确保数据能够正确、有序地传输和理解。
三、数据通信的传输方式数据通信有两种主要的传输方式：串行传输和并行传输。
串行传输是逐位地传输数据，一次只传输一位。
这种方式虽然速度相对较慢，但成本较低，适用于长距离通信。
并行传输则是同时传输多位数据，速度较快，但成本较高，通常用于短距离通信，如计算机内部的数据传输。
四、数据通信的网络类型1、局域网（LAN）局域网通常覆盖一个较小的地理区域，如办公室、学校或家庭。
它具有较高的传输速度和较低的误码率。
2、城域网（MAN）城域网覆盖的范围比局域网大，一般是一个城市。
数据通信基础知识
细缆（便宜的同轴电缆） 细缆（便宜的同轴电缆）
非中继传输距离185米 米 非中继传输距离 Rmax=10 Mbps
铜芯 绝缘层 外导体 屏蔽层
宽带电缆
非中继传输距离<100km 非中继传输距离 Rmax= 900Mbps 传有线电视
保护套
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3.3 光纤
光纤--由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成的 光纤 由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成的 。
需要具有两条物理上独立的传输线路； 需要具有两条物理上独立的传输线路； 或者需要具有一条物理线路上的两个信道，分别用于不同方向 或者需要具有一条物理线路上的两个信道， 的信号传输。 的信号传输。
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3 传输介质
有线介质
双绞线 同轴电缆 光纤
无线介质
无线电 微波（大地微波、卫星微波） 微波（大地微波、卫星微波） 红外线（毫米波） 红外线（毫米波） 激光
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双绞线的连接标准
色彩标记和连接方法： 色彩标记和连接方法： 线对 色彩码 白蓝， 白蓝，蓝 1 白橙，橙 2 白绿，绿 3 4
白棕，棕
1 2 3 4 5 6 7 8
直连线 EIA-568A
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
交叉线 EIA-568B
1 2 3 4 5 6 7 8
......⑶
2
比特率
或 B = R / log2 N
= 波特率 * log
(Baud)
N
......⑷
[例1]采用四相调制方式，即N=4，且一个数字脉冲信号 例 采用四相调制方式， ， 采用四相调制方式 的宽度T=833x10-6秒,则： 的宽度 （1） f = 1/（833*10-6 ）= 1200 Hz （2）R=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps) （3）B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud)
数据通信的基础知识与物理传输媒体
数据通信的基础知识与物理传输媒体数据通信是指将数据从一个地方传输到另一个地方的过程。
在现代社会中，数据通信已经成为人们工作和生活中不可或缺的一部分。
无论是通过互联网、局域网还是广域网，数据通信都是实现信息传递和资源共享的重要手段。
数据通信的基础知识包括以下几个方面：1. 数据传输方式：数据传输可以采用不同的方式，包括串行传输和并行传输。
串行传输是指逐位地发送数据，而并行传输是同时发送多个位的数据。
2. 数据传输速率：数据通信的速率通常以位每秒（bps）为单位。
传输速率越高，数据传输的效率越高。
3. 数据格式：在数据通信过程中，数据通常以特定的格式进行传输。
常见的数据格式包括ASCII码、二进制码等。
4. 错误检测和纠正：在数据通信中，由于传输信道的噪声和其他干扰因素的存在，可能会导致数据丢失或损坏。
为了保证传输的准确性，需要在数据中嵌入错误检测和纠正的机制，如校验码、循环冗余校验等。
5. 数据压缩：数据压缩是指将数据进行压缩以减小传输带宽的需求。
数据压缩可以通过各种算法实现，如Huffman编码、LZW编码等。
在数据通信中，物理传输媒体是指数据通过的介质。
常见的物理传输媒体包括以下几种：1. 双绞线：双绞线是一种常见的电缆传输媒体，用于局域网和广域网等场景。
双绞线由一对绝缘铜线绞合而成，可以传输高速数据信号。
2. 同轴电缆：同轴电缆是一种常用的传输媒体，用于电视信号、有线网络和卫星电视等。
同轴电缆由一个内导体、一个绝缘层和一个外导体组成。
3. 光纤：光纤是一种高速传输媒体，用于长距离传输和高带宽需求的网络。
光纤利用光的折射原理将数据信号从发送端传输到接收端。
4. 无线电波：无线电波是一种无线传输媒体，适用于无线通信和移动通信等。
通过调制和解调技术，数据可以通过无线电波在空中传输。
5. 卫星：卫星通信是一种通过人造卫星进行数据传输的方式。
数据可以通过地面站向卫星发送，再由卫星转发到指定地点。
综上所述，数据通信的基础知识包括数据传输方式、数据传输速率、数据格式、错误检测和纠正、数据压缩等。
数据通信的基础知识
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●通信系统模型
通信的三个要素：信源、信宿和信道 任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：
信源 编码 调制 信道 解调 解码 信宿
噪声
编码器：数据适合传输的信号——便于识别、纠错 调制器：信号适合传输的形式——按频率、幅度、相位 解码器：传输信号原始数据 解调器：接收波形数字信号序列
第二章 数据通信的基础知识
本章重点 基本概念 信道 传输媒体 编码
多路复用 ●数据交换技术 ●差错控制
●
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2.1 基本概念
●一些术语
数据(Data)：传递（携带）信息的实体（描述物体的数字 、字母或符号），信息(Information)则是数据的内容或解 释。 --模拟(Analog)数据是指在某个区间内连续变化的值。
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比特率(Bit Rate)：数据传输速率 (bps，b/s)是 单位时间内所传送的二进制位的个数，单位为bps 或b/s 。
码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元
码字: 码元的有意义的序列称为码字。
码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
信号
t
同步脉冲
如用modem通过拨号线路传输数字信号。
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2.3传输模式(通信方式)
按照通信中字节使用的信道数，数据通信方式可 分为串行通信和并行通信。 1．并行传输方式 采用并行传输方式，可以一次传输多位数据。相应 地，从发送端到接收端的信道需要若干根传输线。 例如，计算机的并行口常用于连接打印机，每次并 行输出8位数据，如图所示。 2．串行传输方式 串行传输是一位一位地传送的，从发送端到接收端 只要一根传输线即可如图所示。 2013/7/22 page 26
第1章-数据通信基础知识-课件(1)
1.4.2 有线传输介质
有线传输媒质为看得见、摸得着的架空明线、 双绞线、电缆、光纤等。 ①优点。信号沿导线传输，能量相对集中， 传输效率高；监控网络布线受外界因素影响 小，传输质量较有保障。 ②缺点。通信成本高，受地形影响较大，敷 设时受地面因素影响，有些区域难以覆盖。
1.4.2 有线传输介质
1.1 数据通信基本概念
2.数据通信研究内容 数据通信主要任务是完成计算机或数据终端 间数据的传输、交换、存储和处理等。通常 从数据通信系统各组成部分功能的角度，把 数据通信研究的内容分为3个基本方面。
①数据传输。 ②通信接口。 ③通信处理。
1.1 数据通信基本概念
3.数据通信涉及的技术 数据通信涉及的技术主要有信道特性、传输技 术、多路复用技术、同步技术、交换技术、通 信接口技术、差错控制技术、数据通信网技术、 多媒体通信技术等。 ①通信信道。研究常用信道的特性及有线信道、 无线信道的工作机理。 ②数据传输技术。包括基带传输和频带传输。
③实现信道多路复用。实现同一信道中多个信 号互不干扰地同时传输。
1.2.2 模拟通信系统
3.常用调制方式
载波的1～2个参量成比例地受控于调制信号的
变化规律。根据m（t）和c（t）的不同类型和
完成调制功能的调制器传输函数不同，调制主 要有AM、FM、。
1.2.2 模拟通信系统
表1-2 3种调制方式标比较
说明
本课件配套电子工业出版社
《现代数据通信技术与应用》
内容安排
从宏观角度全景式介绍现代数据通信技术及 其应用，共4章。 ①第一章——数据通信基础知识； ②第二章——数据通信关键技术； ③第三章——数据通信网基础； ④第四章——数据通信技术应用。 此外，每章安排7个兼顾知识性、实用性、 前瞻性的阅读材料，作为正文补充、拓展。
数据通信基础
数据有两种类型：数字数据和模拟数据，前者的值是离散，如电 话号码、邮政编码等；而后者的值则是连续变化的量，如身高、体重 等。
3、信号
信号简单地说就是携带信息的传输介质。数据通信中信号是 数据在传输过程中的电磁波的表示形式。根据信号参量取值不同， 信号有两种表示形式：模拟信号(Analog Signal)与数字信号 (Digital Signal)
(2)调制速率 调制速率又称为码元速率，所谓码元是承载信息的基本
信号单位。码元速率是指单位时间内信号波形的变换次数， 即通过信道传输的码元个数。若信号码元宽度为T，则码元 速率B=1/T。码元速率也叫波特率，通常用来表示调制解调 器之间传输信号的速率。
R=Blog2n (bps)
其中：R表示信号速率，B表示调制率，n为一个码元所携带的 信息量。当在二元调制方式中，码元所携带的信息量n =2， 即只有0和1两个离散值时，信号速率和调制速率相等( R=B)。
2.2 数据传输 介质
一般的，物理介质可大致分为有线介质（铜 线和光纤）和无线介质（电波和光波）。
有线介质是最常用也最简便的通信介质，一 直有大量的铜线和光纤应用于电话系统中。在广 域网领域，利用现成的电话系统线路进行通信传 输几乎是最实际也最简便的方式，而在局域网领 域，利用改进的专用线缆进行通信传输也简便易 行。常见的有线介质有双绞线、同轴电缆、光纤 等。
光纤和同轴电缆外形相似只是没有网状屏蔽层，光 纤由纤芯、封套及外套组成。纤芯由一玻璃或塑料组成， 封套是玻璃的，使光信号可以反射回去，沿着光纤进行 传输，外套则由塑料组成，用于防止外界的伤害和干扰。
根据传输点模数的不同，光纤分为单模 光纤（single-mode fiber）和多模光纤 （multi-mode fiber）两种(“模”是指以 一定角速度进入光纤的一束光)。单模光 纤采用激光二极管LD作为光源，而多模光 纤采用发光二极管LED为光源。
数据通信基础知识
数据通信基础知识数据通信是指通过传输介质将数据从一个地点传输到另一个地点的过程。
在现代社会中，数据通信已经成为了人们生活和工作中不可或者缺的一部份。
本文将详细介绍数据通信的基础知识，包括数据通信的定义、传输介质、数据传输方式、数据通信的协议以及常见的数据通信技术。
一、数据通信的定义数据通信是指将数据从一个地点传输到另一个地点的过程。
在数据通信中，数据被转换成电信号或者光信号，并通过传输介质进行传输。
数据通信可以是在同一地点内的设备之间进行，也可以是在不同地点之间进行。
二、传输介质传输介质是指用于传输数据的物理媒介。
常见的传输介质包括有线传输介质和无线传输介质。
1. 有线传输介质有线传输介质是指通过物理线缆进行数据传输的介质。
常见的有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光纤。
- 双绞线：双绞线是一种由两根绝缘导线以一定的规则缠绕在一起的传输介质。
双绞线通常用于传输较短距离的数据信号，适合于局域网和电话路线等。
- 同轴电缆：同轴电缆是一种由内导体、绝缘层、外导体和外护层组成的传输介质。
同轴电缆适合于传输较长距离的高频信号，常用于电视信号和宽带网络等。
- 光纤：光纤是一种由光导纤维组成的传输介质。
光纤通过光的全内反射来传输数据信号，具有高带宽和抗干扰能力强的特点，常用于长距离的高速数据传输。
2. 无线传输介质无线传输介质是指通过无线电波或者红外线等无线信号进行数据传输的介质。
常见的无线传输介质包括无线局域网（WLAN）、蓝牙和挪移通信网络。
- 无线局域网（WLAN）：无线局域网是一种通过无线电波进行数据传输的局域网。
无线局域网适合于在有线网络无法覆盖的区域提供无线网络连接，常用于家庭、办公室和公共场所等。
- 蓝牙：蓝牙是一种短距离无线通信技术，适合于在个人设备之间进行数据传输。
蓝牙常用于手机、耳机、键盘和鼠标等设备之间的无线连接。
- 挪移通信网络：挪移通信网络是一种通过无线电波进行挪移通信的网络。
挪移通信网络包括2G、3G、4G和5G等不同的技术标准，适合于挪移电话和挪移互联网等。
数据通信技术基础的知识点整理3篇
数据通信技术基础的知识点整理第一篇：物理层基础一、数据通信基础概念1. 数据通信：指在两个或多个设备之间传输数据所使用的技术和方法。
2. 信号：数据在传输过程中所采用的电、光等物理形式。
3. 信道：数据通过的传输媒介。
4. 带宽：信道所能够传输的数据量。
5. 波特率：信号每秒钟变化的次数。
6. 编码：将数据转换为特定的电信号或光信号。
二、模拟信号与数字信号1. 模拟信号：连续的信号，可以取得任意一连串数值。
2. 数字信号：离散的信号，只能取到有限的数值。
三、调制与解调1. 调制：将数字信号转化为模拟信号的过程。
2. 解调：将模拟信号重新转化为数字信号的过程。
四、常见的调制方法1. 幅度调制（AM）：将数字信号调制到载波中的幅度上。
2. 频率调制（FM）：将数字信号调制到载波中的频率上。
3. 相位调制（PM）：将数字信号调制到载波中的相位上。
五、数字通信系统中的编码方式1. 非归零编码：0对应低电平，1对应高电平。
2. 归零编码：每个位周期的中间都有一次电平变化，0对应低电平，1对应高电平。
3. 曼彻斯特编码：每个比特都由一个位周期内两次电平跳变组成。
4. 差分曼彻斯特编码：每个比特的位周期内第一次电平跳变表示1，否则表示0。
六、常见传输介质1. 双绞线：应用广泛，可分为UTP和STP两种。
2. 同轴电缆：常用于有线电视和以太网。
3. 光纤：传输速度快，适用于远距离传输。
4. 无线电波：适用于无线网络和移动通信。
七、多路复用技术1. 时分复用（TDM）：将时间分成若干时隙，不同的信号在不同的时隙进行传输。
2. 频分复用（FDM）：将频率带宽分成若干频道，不同的信号在不同的频道进行传输。
3. 波分复用（WDM）：利用光的不同波长来实现频分复用。
4. 码分复用（CDM）：每个用户分配唯一的码，所有用户共用相同频率带宽，通过解码来实现分离。
八、数据的传输方式1. 单工传输：只有一个方向的传输，如广播电视。
数据通信技术基础的知识点整理
数据通信技术基础的知识点整理数据通信技术基础是计算机科学与技术中的重要领域，主要研究计算机之间的数据传输，包括信号传输、数字编码、调制解调、传输介质、网络传输协议等方面。
以下是对数据通信技术基础的知识点整理。
一、数字信号传输数字信号传输是指将数据转换成数值信号后，以数字模式传输。
在数字信号传输过程中，需要选择合适的传输介质、信号调制方式，以及正确的信号编码方式等。
数字信号传输的主要知识点有：1.二进制编码二进制编码是将数据转换为二进制形式的编码方式。
二进制编码有 ASCII码、BCD码、格雷码等形式。
2.信号调制信号调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，主要有模拟调制和数字调制两种方式。
在数字调制中，常用的调制方式有ASK、FSK和PSK等。
3.传输介质传输介质是数字信号传输的物理媒介，包括电缆、光纤、无线电波、卫星、载波等。
不同的传输介质具有不同的传输速度、误码率等特性。
4.差错控制差错控制是数据传输过程中一种重要的技术，它主要是指如何在传输过程中检测和纠错错误，以保证数据的可靠传输。
常用的差错控制方式有循环冗余检验（CRC）和海明码等。
二、模拟信号传输模拟信号传输是指将连续的信号以模拟的方式传输。
在模拟信号传输过程中，需要选择合适的传输介质、信号调制方式，以及正确的信号编码方式等。
模拟信号传输的主要知识点有：1.模拟调制模拟调制是将模拟信号经过调制器调制为可以传输的信号形式。
在模拟调制中，常用的调制方式有调幅、调频和调相等。
2.传输介质传输介质也是模拟信号传输的物理媒介，常用的传输介质包括电缆、无线电波等。
3.信噪比信噪比是指传输信号和噪声信号之间的比例。
在模拟信号传输中，信号的质量主要是通过信噪比来衡量的。
4.线路衰减线路衰减是指随着传输距离的增加，信号的功率逐渐减弱的现象。
在模拟信号传输中，最容易受到线路衰减影响的是高频信号。
三、计算机网络计算机网络是连接两台或多台计算机的互联网络，主要分为局域网、广域网和互联网三大类。
数据通信技术的基础知识
数据通信技术的基础知识数据通信技术是现代社会中极其重要的一种技术手段，它使得人们能够在远距离之间传递信息、分享资源。
在当今信息化社会中，数据通信技术得到了广泛的应用，成为了信息交流的基础。
本文将讨论一些数据通信技术的基础知识，包括通信的方式、信号传输、调制与解调、信道编码与纠错等。
一、通信的方式数据通信通常是通过电信、无线电、光纤等传输介质实现的。
通信方式可以分为有线通信和无线通信两种方式。
有线通信是指利用电缆等有线传输介质传输数据。
有线通信的优点是速率高，可靠性强，但需要铺设电缆，一旦故障难以修复。
无线通信是指利用无线电波或红外线等无线传输介质传输数据。
无线通信的优点是建设成本低，可灵活移动，但受到信号质量影响较大。
二、信号传输在数据通信中，信号传输是指将信息转换成电磁信号通过传输介质进行的过程。
信号可以是模拟信号或数字信号。
模拟信号是一种连续的信号，通常表示为正弦波形式。
在传输过程中，由于传输介质和信道的干扰，会导致信号的失真和噪声增加，降低了传输质量。
数字信号是一种离散的信号，由一系列的数字组成。
数字信号能够更好地抵御干扰和噪声，同时能够实现更高效率的传输。
三、调制与解调调制是将数字信号转换成模拟信号的过程，利用调制可以将数字信号发送到更远的地方。
调制的方式很多，如频率调制、振幅调制、相位调制等。
在调制的过程中，需要确定调制的频谱、速率和波形等参数。
解调是从调制信号中恢复原始数字信号的过程。
解调的方式通常与调制的方式相对应，如频率解调、振幅解调、相位解调等。
解调的关键是确定解调参数，如带宽、采样速率等参数。
四、信道编码与纠错信道编码是一种将数据加以处理、并对其进行纠错的方法。
在传输过程中，受到干扰和噪声等因素的影响，会导致数据失真或丢失。
利用信道编码可以使传输的数据更加可靠，同时也能够提高传输速率。
常见的信道编码方法包括海明码、环码、卷积码等。
这些编码方法能够通过增加冗余信息来提高传输的可靠性。
数据通信的基础知识
并行通信信道
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串行通信与并行通信的比较
1、在相同的发送时钟下，并行通信的数据传输速 率将大于串行通信。
2、并行通信需要多个并行信道，实现昂贵。 3、并行通信方式适合于近距离通信（如计算机中）
而在远程通信中一般采用串行通信方式。
10
二、数据通信的系统模型
信号（signal）是数据在传输过程中的电磁波 表示形式。
3
模拟信号与数据信号
模拟信号是指信号 数字信号是指信号的因
的因变量随时间连
变量不随时间连续变化的
续变化的信号，又
信号，通常表现为离散的
被称为连续信号。
脉冲形式，因此也被称作
离散信号。
4
模拟的和数字的数据、信号
模拟数据 模拟数据 数字数据
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三、数据通信系统的性能指标
速率（数据传输速率） 数据传输速率是指单位时间内信道上所能传输 的数据量，其基本单位是比特每秒（bit per second，简写为bps）。
信道的最大传输速率又被称为信道容量，它是指单 位时间内在信道上所能传输的最大比特数。
信道带宽是指信道的频率宽度，即信道所能传输信 号的频率范围，其单位为Hz。
数据通信系统
数字比特流 模拟信号
模拟信号 数字比特流
PC 机 调制解调器 源系统
公用电话网 传输系统
调制解调器 PC 机 目的系统
输 源点 输 发送器
发送
传输 系统
入
入
的信号
信
数
息
据
接收器
终点
接收
输
输
的信号
出
出
数
数据通信的基础知识
数据通信的基础知识数据通信是一个广泛的领域，它涵盖了很多与数据传输和通信相关的知识和技术。
数据通信的基础知识包括以下几个方面：1.数据通信的定义和作用数据通信通常是指通过某种通信媒介（如电缆、光纤、无线电波）传输数字数据的过程。
它可以使得不同的设备（如计算机、路由器、交换机）之间进行数据交换，并使得人们能够访问远程网络。
数据通信的作用在于促进信息的传输和共享，提高工作效率和信息化程度。
2.数字信号与模拟信号在数据通信中，数字信号和模拟信号是两个基本概念。
数字信号是由一系列离散的数字来表示的信号，它在传输和处理过程中具有较强的抗干扰能力和可靠性。
而模拟信号则是由连续的模拟波形来表示的信号，容易受到噪声和干扰的影响。
3.编码和解码技术在数据通信中，编码和解码技术是非常重要的技术手段。
编码技术是将数字信息转换为某种信号格式的过程，常见的编码技术有曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。
解码技术则是将接收到的信号解析成原来的数字信息的过程，常见的解码技术有线性解码、非线性解码等。
4.数据传输的基本方式数据传输的基本方式主要包括点对点传输、广播传输和多播传输三种方式。
点对点传输是指数据只能在两个设备之间进行传输，所需的网络带宽和传输速度较高。
广播传输则是指数据可以在网络中的所有设备之间进行传输，但会占用大量的网络资源。
多播传输则是指数据可以在网络中的一个组中的所有设备之间进行传输，而不影响其他设备。
总的来说，了解数据通信的基础知识对于我们理解和应用网络技术以及保障信息安全都具有重要的意义。
在日常生活和工作中，我们需要更多地学习和掌握有关数据通信的知识，以不断提高自己的技能水平和工作效率。
数据通信基础知识
数据传输速率
1.4
信道容量
1.5
数据通信系统的主要性能指标
1.6 1.7
数据信号的传输方式 数字数据信号的编码
1.8
多路复用技术
目录
1.9
数据传输介质
1.10 数据通信网
1.1.1 数据通信的基本概念
4
数据是信息的表示形式，是信息的物理表现。所有信息都要用某种形式的数据表 示和传播。例如，“汽车”可以使用文字、声音、图画等数据形式表示。信息是 数据表示的含义，是数据的逻辑抽象。信息不会因数据的表示形式不同而改变。 但在一般情况下并不严格地区分信息与数据，比如把数据帧也叫信息帧，传递数 据也叫传递信息。
代码在顺序传输过程中一般以b1为第一位，b7为最后一位。 为了提高可靠性，常在b7之后附加一位b8用于奇偶校验。
ASCII是当前在数据通信中使用最普遍的一种代码，我国在 1980年颁布的国家标准GBl988-80“信息处理交换用的七位编 码字符集”也是根据ASCII制定的，它与ASCII的差别只在于2/4 位置上，将国际通用货币符号“¤”改为“￥”，在国内通用。
数据通信与计算机网
第1章 数据通信基础知识
1 掌握数据通信的基本概念、数据通信系统的构成。
2
掌握数据通信的数据传输速率、传输方式、信道容量 和性能指标。
学习目标
3 掌握数据通信的传输方式、复用技术和数字编码。 4 了解数据传输介质、数据通信网的构成和分类。
1.1
数据通信概述
1.2
数据传输代码
1.3
2．国际电报2号码
17
国际电报2号码（ITA2）是一种5单位代码，又称波多码，是 起止式电传电报通信中的标准代码。目前在采用普通电传机作为 终端的低速数据通信系统中，仍使用这种代码。
数据通信的基础知识
❖ 一种称为模拟数据和信号(xìnhào)
❖ 另一种称为数字数据和信号(xìnhào)
❖ “模拟的”(analogous)：代表信号(xìnhào)参数取 值是连续的。
❖ “数字的”(digital)：代表信号(xìnhào)参数取值 是离散的。
❖ 两种数据、两种信号(xìnhào)有四种类型的编码组 合:
输入 汉字数字比特流 模拟信号源自主机A 调制解调器公用电话网
模拟信号 数字比特流
输出 汉字
调制解调器
主机B
第十页，共29页。
3.1.4 计算机网络中的速率(sùlǜ)
❖ 计算机网络中信号的速率涉及三种： ❖ 传播(chuánbō)速率；调制速率；数据传输率 ❖ 信号的传播(chuánbō)速率是常量 ❖ 传播(chuánbō)速率，是一个常量，与光速联系 ❖ 调制速率也称为码元速率、波形速率或信号速率 ❖ 指的是每秒种发送信号的数目，单位为波特(baud) ❖ 数据传输率为每秒种发送的二进制位数，单位为
❖ A、6kbit/s ❖ B、6.66kbit/s ❖ C、19.8kbit/s ❖ D、20kbit/s
第二十五页，共29页。
3.1.7 通信双方信息(xìnxī)交互的方式
❖ 依据通信的方向讨论，通信双方信息交互的方式有三 种基本方式
❖ 单向通信，只能有一个方向上的通信，即A只能传给B ❖ 双向交替通信，通信的双方都可以(kěyǐ)发送信息，
第十四页，共29页。
数字信号通过实际(shíjì)的信道
❖ 有失真(shī zhēn)，但可识别
实际的信道(xìn dào) （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
发送信号波形
接收信号波形
❖ 失真(shī zhēn)大，无法识别
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0260.8c01.4444
• 最初开机时MAC地址表是空的 • 主机A发送数据帧给主机C • 交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机A的MAC地址 对应端口E0
• 该数据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口 (不清楚目标主机的单点传送用泛洪 方式)
• 交换机A发送数据帧给主机C • 在地址表中有目标主机，数据帧不会泛洪而直接转发
4
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OSI（Open System Interconnection）参考模型
ISO创建的OSI（开放系统互连）模型，提供了一个分层的网络模型， 网络的互通性和互操作性的能力变得可以管理。
直接对应程序提供服务，为应用进程访问网 络环境提供工具 格式化数据，以便为应用程序提供通用接口 在两个用户间建立端到端的逻辑连接 实现从发送端到接受端德数据传送控制—面 向连接或无连接 为两个节点提供接续路径的建立、保留和结 束管理，实现路由选择、拥塞控制等规程 将用户数据形成一定的帧格式，实现传输差 错监测和一定的传输控制功能 关注原始比特流的传输、硬件接口 Apploction 应用层 Presentation 表示层 Session 会话层 Transport 传输层 Network 网络层 Data Link 数据链路层 Physical 物理层
应用层 Apploction Presentation 表示层 会话层 Session 传输层 Transport 网络层 Network Data Link 数据链路层 物理层 Physical
应用层
HTTP、FTP、 TELNET
传输层 网络层 网络接口层
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TCP/IP协议群
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交换机工作原理
MAC地址表 E0: E2: E1: E3: 0260.8c01.1111 0260.8c01.2222 0260.8c01.3333 0260.8c01.4444
A
B
0260.8c01.1111
E0 E2
E1 E3
0260.8c01.3333
C
D
0260.8c01.2222
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静态路由与动态路由由是指根据网络结构或流量的变化，自动调整路信息以实现路由。动 态路由机制的运作依赖路由器的两个基本功能：对路由表的维护；路由器之 间适时的路由信息交换。
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交换技术原理
IP地址系统—子网掩码
从标准的标准的A类、B类或C类网络中的主机ID部分，划分出连续的若干比特表示子 网络号，划分方案确定后，用子网掩码来表示。IP地址与子网掩码 1 对应的部分标识 网络ID，IP地址与子网掩码 0 对应的部分标识主机ID
标 准 网 络 ID 子 网 ID 主 机 ID
共 同 标 识 网 络 ID 网 络 ID IP地 址 （ 32位 ） 111111 „„ 11111111 000 „ „ 000 主 机 ID
WWW、FTP 、TELNET
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一、数据通信基本原理及基本构成 二、 IP网基本理论 三、 路由器与交换机
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TCP/IP模型
• INTERNET网又称国际互连网，它是目前世界上最大的信息网络 • TCP/IP协议是INTERNET网的基础和核心 • TCP/IP是由一系列协议组成的协议组 ，其中最重要的是传输控制协 议(Transmision Control Protocol——TCP)和网间协议(Internet Protocol——IP)
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IP地址系统
IP协议提供一种全网间网通用的地址格式,层次结构的地址，它的组成为: 网络号+主机号。网络号确定计算机所在的网络，主机号确定计算机在该 网络中的所处的位置
A类地址：前8位代表网络。第0位为特 征位，内容为0
B类地址：前16位代表网络，第0位和第 1位为特征位，内容为10
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数据通信系统结构
• DTE--用于发送和接收数据的 设备称为数据终端设备 • DCE--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 • 数据电路和数据链路
数据电路--在线路或信道的 二进制比特流通路，它由传 输信道及DCE组成 MODEM的作用和功能是： 在发送端，把DET的数字信 号“调制”成模拟信号；在 接受端，则把模拟信号“解 调”成计算机接受的数字信 号。 数据链路-- 加了通信控制器以后的 数据电路称为数据链路 ，包括物理 链路和实现链路协议的硬件和软件
C类地址：前24位代表网络，第0位、 第1位和第2位为特征位，内容为110
IP地址可以写成4个用小数点隔开的十进制整数，每个整数对应一个字节。如：某主机 的IP地址为：11001010 01100000 00011110 00000101 通常写成 202.96.30.5
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标 准 C 类 网 络 的 子 网 掩 码 ： FF.FF.FF.00
1 1 11 1 1 11
1 1 11 1 1 11
1 1 11 1 1 11
1 1 10 0 0 00
从 主 机 ID部 分 增 加 三 个 比 特 表 示 子 网 。 子 网 掩 码 ： FF.FF.FF.E0
图 3-33
一 个 C类 网 络 分 为 3个 子 网
SNMP 应用层 SMTP FTP TELNET DNS ASN.1 TFTP
传输层 网间网层 网络接口层
TCP IP ARP ICMP RARP
UDP
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TCP/IP模型
• OSI七层模型是一个理论模型，大多数应用，将它的协议族（即协议 堆栈）与七层模型作对应。 • TCP/IP将OSI上三层功能合在一起，构成其应用层；TCP/UDP协议 对应OSI的传输层，提供上层数据传输保障；IP协议对应OSI的网络 层，定义了IP地址格式，做为网间网中查找路径的依据；TCP/IP的最 底层功能由网络接口层实现，相当于OSI的物理层和数据链路层。
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OSI（Open System Interconnection）参考模型
• 网络七层的底三层通常被称作媒体层，对网络起到 支撑作用。 • 上四层则被称作主机层，用户所面向和关心的程序 将各层的功能综合在一起。 • 建立模型的主要目的是解决异种网络互连时所遇到 的兼容性问题，模型将服务、接口和协议这三个概念 明确地区分开来。 • 数据通讯双方在对等层必须采用相同的协议，定义 同一种数据标识格式。每一层都在收到的数据上加上 本层的控制信息并传给下一层，接收端则逐层将标识 去掉，重新还原成最初的数据。
• 局域网交换机是二层网络设备，它定义于OSI模型的物理层和链路层 （MAC子层和LLC子层），由于LAN交换机和桥遵循相同的结构标准 ，故在实现原理上LAN交换机等同于透明桥 • 局域网交换机基于更快转发逻辑和更高端口密度
•转发逻辑: - 转发/过滤逻辑 - 学习逻辑 - SAT
•输入输出端口: - 接入端口（access ports） - 网络上连端口（network uplink port ）
子 网 掩 码 （ 32位 ）
举例： 假如一个单位申请了一个 C 类地址 202.112.109 ，在此 单位有 8 个部门。为了便于管 理，准备把 C 类地址分为 8 个 子网
图 3-32 子 网 掩 码
1 1 11 1 1 11
1 1 11 1 1 11
1 1 11 1 1 11
0 0 00 0 0 00
• 地址解析协议ARP/RARP----ARP实现IP地址到MAC地址的转换， RARP实现MAC地址到IP地址的转换 • 网间互连协议IP----对网络上的设备使用统一的网间网地址，即IP地址 ，并且根据IP地址确定路由和目的主机 • 网际控制协议ICMP----负责根据网络上的设备状态发出和检查报文 • 传输控制协议TCP----面向连接的，利用“重传肯定确认(PAR）”机 制保证可靠数据传输，提供无差错的通信服务 • 用户数据报协议UDP---- UDP不提供到IP的可靠性、流控和差错控制 等功能，不是很可靠，但效率较高
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谢谢大家！
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•常用路由协议: - 静态路由/默认路由 - OSPF
- ISIS
- RIP - BGP
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基本路由理论和常用路由协议
10.120.2.0 172.16.1.0
• 路由协议用于路由器选择路经和管理路由表 • 路由器转发数据包的关键是路由表。每个路由器中都保存着一张路由表，表 中每条路由项都指明数据包到某子网或某主机应通过路由器的哪个物理端口 发送，然后就可到达该路径的下一个路由器，或者不再经过别的路由器而传 送到直接相连的网络中的目的主机。
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一、数据通信基本原理及基本构成 二、 IP网基本理论
三、 路由器与交换机
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基本路由理论和常用路由协议
10.120.2.0 172.16.1.0
•要实现路由转发，路由器必须知道: - 目的地址 - 源地址 - 所有可能的路由路径 - 最佳路由路径 - 管理路由信息
数据通信基础知识
2012-7-11
一、数据通信基本原理及基本构成 二、IP网基本理论 三、 路由器与交换机
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