计算机网络原理02通信原理.pptx
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第二章 数据通信原理
数据通信系统的基本组成 模拟信号和数字信号 数据通信中的主要技术指标 数据通信方式 数据交换方式 差错校验方法 多路复用技术
1
数据通信系统的基本组成
信息 符号 编码 数据 信号
2
Morse码
3
通信的基本要素
信源 信宿 信道（发送器、传输系统、接收机）
4
通信系统
29
Baidu Nhomakorabea
异步传输与同步传输
30
同步传输
同步传输是以数据块为单位的数据传输。每个 数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符 或比特序列，标记一个数据块的开始和结束， 一般还要附加一个校验序列（如16位或32位 CRC校验码），以便对数据块进行差错控制
根据同步通信规程，同步传输又分为面向字符 的同步传输和面向位流的同步传输。
正交调幅（QAM）
由PSK和ASK结合的相位幅度调制PAM ，是解决相移数已达到上限但还要提高 传输速率的有效方法。
22
曼彻斯特编码
23
数据通信方式
单工、半双工和全双工 串行和并行
24
25
并行通讯
26
串行通讯
27
并行与串行的比较
并行传输特点：
– 传输速度快 – 通信成本高 – 不支持长距离传输
9
为什么要进行调制与解调
基带信号以方波为主 傅立叶变换
– 不管多么复杂的周期信号，都可以分解为一 系列振幅、频率和相位都可度量的正弦波的 组合形式。
– 一个数字信号可以被分解成无穷多个被称为 谐波的简单正弦波，每个谐波都有不同的振 幅、频率和相位。
10
1 0.5
-0.5 -1
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11
1 0.5
33
数据交换方式
线路交换 报文交换 分组交换
34
电路交换
在数据传输期间，源节点与目的节点之 间有一条利用中间节点构成的专用的物 理连接线路，在数据传输结束之前，一 直保持这条线路。如果两个相邻节点之 间的通信容量很大时，这两个相邻节点 之间可以同时有多个物理电路。
35
36
线路交换的过程
32
面向位流的同步传输
在面向位流的同步传输中，每个数据块的头部 和尾部用一个特殊的比特序列（如01111110） 来标记数据块的开始和结束。数据块将作为位 流来处理，而不是作为字符流来处理。为了避 免在数据流中出现标记块开始和结束的特殊位 模式，通常采用位插入的方法，即发送端在发 送数据流时，每当出现连续的五个1后便插入 一个“0”，接收端在接收数据流时，如果检测 到连续五个“1”的序列，就要检查其后的一位 数据；若该位是“0”，则删除它；若该位为 “1”。则表示数据块的结束，转入结束处理。
变换器（编码） 反变换器（解码） 噪声源
5
信道分类
从形式上分类：有线和无线 从传输方式上分：模拟和数字
6
模拟信号和数字信号
模拟信号：频带传输 数字信号：基带传输
7
模拟信号和数字信号的转换
转换的目的
– 数字化处理 – 多种传输
转换的方法
– A/D转换与D/A转换 – 调制与解调
8
模拟信号转数字信号
31
面向字符的同步传输
在面向字符的同步传输中，每个数据 块的头部用一个或多个同步字符“SYN” 来标记数据块的开始；尾部用另一个惟 一的字符“ETX”来标记数据决的结束。 其中，这些特殊字符的位模式与传输的 任何普通字符都有显著的差别。典型的 面向字符的同步通信规程是IBM公司的 二进制同步通信规程BISYNC。
串行传输的特点：
– 传输速度低 – 通信成本低 – 支持长距离传输
28
异步传输
异步协议以字符为独立的信息传输单位， 在每个字符的起始处开始对字符内的比 特实现同步，但字符与字符之间的间隔 时间是不固定的(即字符之间是异步的)。
异步协议中由于每个传输字符都要添加 诸如起始位、校验位、停止位等冗余位， 故信道利用率很低，一般用于数据速率 较低的场合。
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14
32个谐波分量叠加
1 0.5
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1
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4
15
128个谐波分量叠加
1 0.5
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4
16
17
调制方法
18
调幅（ASK）
19
频移键控（FSK）
20
调相（PSK）
21
每个节点在收到整个报文并检查无误后，就暂 存这个报文，然后利用路由信息找出下一个节 点的地址，再把整个报文传送给下一个节点。 因此，端与端之间无需先通过呼叫建立连接。
39
报文交换与电路交换比较
线路效率较高。这是因为许多报文可以分时共 享一条节点到节点的通道。
目的节点可以为目的端系统暂存报文，可以对 报文进行差错控制和码制转换。
37
线路交换的特点
优点：
– 独占性 – 实时性好 – 线路交换设备简单 – 用户数据透明传输
缺点：
– 用于建立连接的呼叫时间长 – 通信带宽不能充分利用，效率低 – 传输速率匹配等问题
38
报文交换
报文交换方式的数据传输单位是报文，报文就 是站点一次性要发送的数据块，其长度不限且 可变。当一个站要发送报文时，它将一个目的 地址附加到报文上，网络节点根据报文上的目 的地址信息，把报文发送到下一个节点，一直 逐个节点地转送到目的节点。
电路建立：在传输数据之前，要经过呼叫过程 以建立一条端到端（站到站）的电路。
数据传输：电路建立以后，数据传输经过每个 中间节点时几乎没有延迟，并且没有阻塞的问 题(因为是专用线路)，除非有意外的线路或节 点故障而使电路中断。
电路拆除：数据传输结束后，由通信的某一方 发出拆除电路请求（信令），对方作出响应并 释放链路。被拆除的信道空闲后，可被其他连 接请求所使用。
有时节点收到过多的数据而不得不丢弃 报文。
对交换节点的存储容量有较高的要求。
在电路交换网络中，当通信量变得很大时，就 不能接收某些呼叫，而在报文交换网络上，却 仍然可以接收报文，只是传送延迟会增加。
报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的 地。而电路交换网络很难做到这一点。
建立报文的优先权。优先级高的报文在节点可 优先转发。
40
报文交换的缺点
它不能满足实时或交互式的通信要求， 经过网络的延迟相当长，而且有相当大 的变化。因此，这种方式不能用于传送 声音和图像数据，也不适合于进行交互 式处理。
数据通信系统的基本组成 模拟信号和数字信号 数据通信中的主要技术指标 数据通信方式 数据交换方式 差错校验方法 多路复用技术
1
数据通信系统的基本组成
信息 符号 编码 数据 信号
2
Morse码
3
通信的基本要素
信源 信宿 信道（发送器、传输系统、接收机）
4
通信系统
29
Baidu Nhomakorabea
异步传输与同步传输
30
同步传输
同步传输是以数据块为单位的数据传输。每个 数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符 或比特序列，标记一个数据块的开始和结束， 一般还要附加一个校验序列（如16位或32位 CRC校验码），以便对数据块进行差错控制
根据同步通信规程，同步传输又分为面向字符 的同步传输和面向位流的同步传输。
正交调幅（QAM）
由PSK和ASK结合的相位幅度调制PAM ，是解决相移数已达到上限但还要提高 传输速率的有效方法。
22
曼彻斯特编码
23
数据通信方式
单工、半双工和全双工 串行和并行
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25
并行通讯
26
串行通讯
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并行与串行的比较
并行传输特点：
– 传输速度快 – 通信成本高 – 不支持长距离传输
9
为什么要进行调制与解调
基带信号以方波为主 傅立叶变换
– 不管多么复杂的周期信号，都可以分解为一 系列振幅、频率和相位都可度量的正弦波的 组合形式。
– 一个数字信号可以被分解成无穷多个被称为 谐波的简单正弦波，每个谐波都有不同的振 幅、频率和相位。
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数据交换方式
线路交换 报文交换 分组交换
34
电路交换
在数据传输期间，源节点与目的节点之 间有一条利用中间节点构成的专用的物 理连接线路，在数据传输结束之前，一 直保持这条线路。如果两个相邻节点之 间的通信容量很大时，这两个相邻节点 之间可以同时有多个物理电路。
35
36
线路交换的过程
32
面向位流的同步传输
在面向位流的同步传输中，每个数据块的头部 和尾部用一个特殊的比特序列（如01111110） 来标记数据块的开始和结束。数据块将作为位 流来处理，而不是作为字符流来处理。为了避 免在数据流中出现标记块开始和结束的特殊位 模式，通常采用位插入的方法，即发送端在发 送数据流时，每当出现连续的五个1后便插入 一个“0”，接收端在接收数据流时，如果检测 到连续五个“1”的序列，就要检查其后的一位 数据；若该位是“0”，则删除它；若该位为 “1”。则表示数据块的结束，转入结束处理。
变换器（编码） 反变换器（解码） 噪声源
5
信道分类
从形式上分类：有线和无线 从传输方式上分：模拟和数字
6
模拟信号和数字信号
模拟信号：频带传输 数字信号：基带传输
7
模拟信号和数字信号的转换
转换的目的
– 数字化处理 – 多种传输
转换的方法
– A/D转换与D/A转换 – 调制与解调
8
模拟信号转数字信号
31
面向字符的同步传输
在面向字符的同步传输中，每个数据 块的头部用一个或多个同步字符“SYN” 来标记数据块的开始；尾部用另一个惟 一的字符“ETX”来标记数据决的结束。 其中，这些特殊字符的位模式与传输的 任何普通字符都有显著的差别。典型的 面向字符的同步通信规程是IBM公司的 二进制同步通信规程BISYNC。
串行传输的特点：
– 传输速度低 – 通信成本低 – 支持长距离传输
28
异步传输
异步协议以字符为独立的信息传输单位， 在每个字符的起始处开始对字符内的比 特实现同步，但字符与字符之间的间隔 时间是不固定的(即字符之间是异步的)。
异步协议中由于每个传输字符都要添加 诸如起始位、校验位、停止位等冗余位， 故信道利用率很低，一般用于数据速率 较低的场合。
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调制方法
18
调幅（ASK）
19
频移键控（FSK）
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调相（PSK）
21
每个节点在收到整个报文并检查无误后，就暂 存这个报文，然后利用路由信息找出下一个节 点的地址，再把整个报文传送给下一个节点。 因此，端与端之间无需先通过呼叫建立连接。
39
报文交换与电路交换比较
线路效率较高。这是因为许多报文可以分时共 享一条节点到节点的通道。
目的节点可以为目的端系统暂存报文，可以对 报文进行差错控制和码制转换。
37
线路交换的特点
优点：
– 独占性 – 实时性好 – 线路交换设备简单 – 用户数据透明传输
缺点：
– 用于建立连接的呼叫时间长 – 通信带宽不能充分利用，效率低 – 传输速率匹配等问题
38
报文交换
报文交换方式的数据传输单位是报文，报文就 是站点一次性要发送的数据块，其长度不限且 可变。当一个站要发送报文时，它将一个目的 地址附加到报文上，网络节点根据报文上的目 的地址信息，把报文发送到下一个节点，一直 逐个节点地转送到目的节点。
电路建立：在传输数据之前，要经过呼叫过程 以建立一条端到端（站到站）的电路。
数据传输：电路建立以后，数据传输经过每个 中间节点时几乎没有延迟，并且没有阻塞的问 题(因为是专用线路)，除非有意外的线路或节 点故障而使电路中断。
电路拆除：数据传输结束后，由通信的某一方 发出拆除电路请求（信令），对方作出响应并 释放链路。被拆除的信道空闲后，可被其他连 接请求所使用。
有时节点收到过多的数据而不得不丢弃 报文。
对交换节点的存储容量有较高的要求。
在电路交换网络中，当通信量变得很大时，就 不能接收某些呼叫，而在报文交换网络上，却 仍然可以接收报文，只是传送延迟会增加。
报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的 地。而电路交换网络很难做到这一点。
建立报文的优先权。优先级高的报文在节点可 优先转发。
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报文交换的缺点
它不能满足实时或交互式的通信要求， 经过网络的延迟相当长，而且有相当大 的变化。因此，这种方式不能用于传送 声音和图像数据，也不适合于进行交互 式处理。