数据通信与广域网技术
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罗少彬 编著
2
江西蓝天学院
计算机网络技术教程
2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息、数据与信号
通信的目的是交换信息， 信息的载体可以是数字、文 字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字 母、数字、语音、图形或图像的组合； 为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图 形或图像用二进制代码的数据来表示； 为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数 字信号编码的方式表示； 数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、 符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的 过程。
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4
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多媒体网络应用
计算机网络技术教程
随着计算机技术的发展，多媒体技术得到了广泛应用；
利用数字通信系统来实现多媒体信息的传输是通信技术研究的重 要内容之一；
与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信息传输要求数据通 信系统具有高速率与低延时的特性；
如果每帧图像由1024×768个点阵组成，图像颜色有256种，每个 点阵用1字节二进制数表示，每秒钟传送30帧图像，那么每秒钟 需要传送235,929,601字节；
SYN SYN
一个或多个 SYN字符
控制字符
数据字符 控制字符
字节5 字节4 字节3 字节2 字节1
t
b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
终止位 (逻辑"0")
起始位 (逻辑"1")
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2.2 传输介质及其主要特性
2.2.1 传输介质的主要类型 双绞线 同轴电缆 光纤电缆 无线与卫星通信信道
2.3 无线与卫星通信技术
2.3.1 电磁波谱与移动通信
f(Hz) 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
无线电
微波
红外
X-射线
γ-射线
可见光 紫外线
f(Hz) 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
计算机网络技术教程
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传输介质的特性：
物理特性：传输介质物理结构的描述； 传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及
调制技术、传输容量、传输的Hale Waihona Puke Baidu率范围； 连通特性：允许点-点或多点连接； 地理范围：传输介质最大传输距离； 抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据
粗同轴电缆 细同轴电缆
内导体
绝缘层 外屏蔽层
外部保护层
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2.2.4 光纤的主要特性
光纤
包层
外部保护层
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(a)
输入
发送端 光电转换
LED
(b) 光纤 光信号
17
保护层 包层 光纤 包层
保护层
接收端
光电转换 PIN
输出
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数据传输类型 模拟通信 数字通信
数据通信方式 串行通信、并行通信 单工通信、半双工或全双工通信
同步方式 同步通信 异步通信
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串行通信与并行通信
发送端
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 串行通信信道
(a)
接收端
发送端
接收端
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6
双绞线
卫星通信
光纤
同轴电缆
地面微波通信
无线电(AM) 无线电(FM)
电视频道
频段
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
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如果传送数字化的语音信号，每秒钟对语音信号进行22,050次取 样，每次取样值用1字节表示，那么单声道每秒钟需要传送 22,050字节；双声道立体声每秒钟需要传送44,100字节；
多媒体技术在网络中的应用，将对数据通信系统提出更高的要求。
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信号的概念
信号是数据在传输过程中电信号的表示形式；
并 行 通 信 信 道
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6
b7
b7
(b)
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单工、半双工与全双工通信
发送
发送 接收
发送 接收
单向通道 (a)
双向通道 (b)
双向通道 (c)
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接收 接收 发送 接收 发送
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同步通信与异步通信
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信息编码标准
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ASCII 码被国际标准化组织ISO接受，成为国际标准 ISO 646，又称为国际5号码;
它用于计算机内码，也用做数据通信中的编码标准;
ASCII码采用7位二进制比特编码，可以表示128个字 符;
字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符包括数 字、字母、运算符号、商用符号等。
模拟信号（analog signal）的信号电平是连续变化的；
数字信号（digital signal）是用两种不同的电平去表示 0、1比特序列的电压脉冲信号表示；
按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模 拟通信系统与数字通信系统两种。
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模拟信号与数字信号波形
v(t)
(a) v(t)
影响的能力； 相对价格：器件、安装与维护费用。
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2.2.2 双绞线的主要特性
屏蔽双绞线 STP 非屏蔽双绞线UTP
铜线
绝缘层 外屏蔽层
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外部保护层
铜线
（a）屏蔽双绞线 绝缘层
外部保护层
（b）非屏蔽双绞线
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2.2.3 同轴电缆的主要特性
(b) 7
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t t
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2.1.2 数据传输类型与通信方式
网络中两台计算机的通信过程
资源子网 通信子网
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主机HA
CCPA
CCPE CCPC
CCPF CCPD
CCPB
主机HB
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网络通信系统设计中要解决的几个基本问题：
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第2章 数据通信与广域网技术
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本章学习要求：
掌握：数据通信的基本概念 了解：传输介质类型及主要特性 了解：无线与卫星通信技术的基本概念 掌握：数据编码的类型和基本方法 了解：基带传输的基本概念 掌握：频带传输的基本概念 掌握：多路复用的分类与特点 掌握：广域网中的数据交换技术的类型与工作原理 掌握：差错控制方法
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2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息、数据与信号
通信的目的是交换信息， 信息的载体可以是数字、文 字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字 母、数字、语音、图形或图像的组合； 为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图 形或图像用二进制代码的数据来表示； 为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数 字信号编码的方式表示； 数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、 符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的 过程。
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多媒体网络应用
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随着计算机技术的发展，多媒体技术得到了广泛应用；
利用数字通信系统来实现多媒体信息的传输是通信技术研究的重 要内容之一；
与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信息传输要求数据通 信系统具有高速率与低延时的特性；
如果每帧图像由1024×768个点阵组成，图像颜色有256种，每个 点阵用1字节二进制数表示，每秒钟传送30帧图像，那么每秒钟 需要传送235,929,601字节；
SYN SYN
一个或多个 SYN字符
控制字符
数据字符 控制字符
字节5 字节4 字节3 字节2 字节1
t
b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
终止位 (逻辑"0")
起始位 (逻辑"1")
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2.2 传输介质及其主要特性
2.2.1 传输介质的主要类型 双绞线 同轴电缆 光纤电缆 无线与卫星通信信道
2.3 无线与卫星通信技术
2.3.1 电磁波谱与移动通信
f(Hz) 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
无线电
微波
红外
X-射线
γ-射线
可见光 紫外线
f(Hz) 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
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传输介质的特性：
物理特性：传输介质物理结构的描述； 传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及
调制技术、传输容量、传输的Hale Waihona Puke Baidu率范围； 连通特性：允许点-点或多点连接； 地理范围：传输介质最大传输距离； 抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据
粗同轴电缆 细同轴电缆
内导体
绝缘层 外屏蔽层
外部保护层
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2.2.4 光纤的主要特性
光纤
包层
外部保护层
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(a)
输入
发送端 光电转换
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(b) 光纤 光信号
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保护层 包层 光纤 包层
保护层
接收端
光电转换 PIN
输出
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数据传输类型 模拟通信 数字通信
数据通信方式 串行通信、并行通信 单工通信、半双工或全双工通信
同步方式 同步通信 异步通信
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串行通信与并行通信
发送端
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 串行通信信道
(a)
接收端
发送端
接收端
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6
双绞线
卫星通信
光纤
同轴电缆
地面微波通信
无线电(AM) 无线电(FM)
电视频道
频段
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
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如果传送数字化的语音信号，每秒钟对语音信号进行22,050次取 样，每次取样值用1字节表示，那么单声道每秒钟需要传送 22,050字节；双声道立体声每秒钟需要传送44,100字节；
多媒体技术在网络中的应用，将对数据通信系统提出更高的要求。
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信号的概念
信号是数据在传输过程中电信号的表示形式；
并 行 通 信 信 道
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6
b7
b7
(b)
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单工、半双工与全双工通信
发送
发送 接收
发送 接收
单向通道 (a)
双向通道 (b)
双向通道 (c)
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接收 接收 发送 接收 发送
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同步通信与异步通信
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信息编码标准
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ASCII 码被国际标准化组织ISO接受，成为国际标准 ISO 646，又称为国际5号码;
它用于计算机内码，也用做数据通信中的编码标准;
ASCII码采用7位二进制比特编码，可以表示128个字 符;
字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符包括数 字、字母、运算符号、商用符号等。
模拟信号（analog signal）的信号电平是连续变化的；
数字信号（digital signal）是用两种不同的电平去表示 0、1比特序列的电压脉冲信号表示；
按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模 拟通信系统与数字通信系统两种。
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模拟信号与数字信号波形
v(t)
(a) v(t)
影响的能力； 相对价格：器件、安装与维护费用。
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2.2.2 双绞线的主要特性
屏蔽双绞线 STP 非屏蔽双绞线UTP
铜线
绝缘层 外屏蔽层
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外部保护层
铜线
（a）屏蔽双绞线 绝缘层
外部保护层
（b）非屏蔽双绞线
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2.2.3 同轴电缆的主要特性
(b) 7
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2.1.2 数据传输类型与通信方式
网络中两台计算机的通信过程
资源子网 通信子网
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主机HA
CCPA
CCPE CCPC
CCPF CCPD
CCPB
主机HB
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网络通信系统设计中要解决的几个基本问题：
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第2章 数据通信与广域网技术
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本章学习要求：
掌握：数据通信的基本概念 了解：传输介质类型及主要特性 了解：无线与卫星通信技术的基本概念 掌握：数据编码的类型和基本方法 了解：基带传输的基本概念 掌握：频带传输的基本概念 掌握：多路复用的分类与特点 掌握：广域网中的数据交换技术的类型与工作原理 掌握：差错控制方法