數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)教學(xué)PPT

《數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)教學(xué)PPT》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)教學(xué)PPT（95頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),2018/9/29 Saturday,#,第,二,章,數(shù)據(jù)通信,基礎(chǔ),信,息,信息（,Information,）是客觀事物屬性和相互聯(lián)系特性的表征，它反映了客觀事物的存在形式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。例如事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、溫度、性能等都是信息的不同表現(xiàn)形式。信息可以以,文字、聲音、圖形、圖像,等各種不同形式存在。,2.1,數(shù)據(jù)通信的基本概念,數(shù),據(jù),信,息可以用數(shù)字的形式來(lái)表示，,數(shù)字化的信息稱為數(shù)據(jù),。數(shù)據(jù)可以分為,模擬,數(shù)據(jù)和,數(shù)字,數(shù)據(jù)兩種,。,模擬數(shù)據(jù)：,在時(shí)間和幅值取值上都是連續(xù)變化的,例如聲音、語(yǔ)音、視頻和動(dòng)

2、畫片等。模擬數(shù)據(jù)通常用傳感器收集。,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：,在時(shí)間上是離散的,在幅值上是經(jīng)過(guò)量話的,它一般是由,0,、,1,構(gòu)成的二進(jìn)制代碼組成的數(shù)字序列。,3,、信號(hào),信號(hào)是,數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)形式,，它具有確定的物理描述,如電信號(hào)、光信號(hào)或磁場(chǎng)強(qiáng)度等。信號(hào)分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)兩種。,圖,2-2,模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)波形,t,y,（,a,）連續(xù)的模擬信號(hào),t,y,（,b,）離散的數(shù)字信號(hào),模擬信號(hào)：,是一種連續(xù)變化的電脈沖序列，例如電話語(yǔ)音信號(hào)、電視信號(hào)等，它是隨時(shí)間變化的函數(shù)曲線，如圖,2-2,（,a,）,所示。,數(shù)字信號(hào)：,是離散的不連續(xù)的電信號(hào),通常用“高”和“低”電平脈沖序列組成的編碼來(lái)表示數(shù)據(jù)

3、,如圖,2-2(b),所示,。,信道,信道是傳送信號(hào),的一條通,道，可以分為,物理信道,和,邏輯信道,。,物,理信道,是指用來(lái)傳送信號(hào)或數(shù)據(jù)的物理通路，由傳輸介,質(zhì)及,其附屬設(shè)備組成,。,邏,輯信,道,而,是在物理信,道基,礎(chǔ)上，由節(jié)點(diǎn)設(shè)備內(nèi)部的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。,舉例：,物理信道：,高速公路,邏輯信道,：各種運(yùn)輸車隊(duì)，可以按時(shí)分在高速公路上跑，就是,A,車隊(duì)跑一趟，然后換,B,車隊(duì)跑一趟，也可以按頻分跑，就是高速公路有,4,車道，那就可以跑,4,個(gè)車隊(duì)。物理信道是真實(shí)存在的，傳送實(shí)際信息的，不管上層跑什么車隊(duì)。邏輯信道是人為定義的，但最終都要在物理信道上傳送,使用權(quán)限：專業(yè)信道和共用信道,傳輸介質(zhì)

4、：有線信道和無(wú)線信道,傳輸信號(hào)種類：模擬信道和數(shù)字信道,信道容量,信道的最大傳輸速率是與信道帶寬有直接,聯(lián)系的。,信道容量用來(lái)表征一個(gè)信道傳輸,信息,的,最大,能力，,通常用信息來(lái)表示。,香農(nóng)公式,-帶噪信道容量公式：,C=B,log2(1+S/N,),(bps),B,為信道帶寬（,Hz,）,S,為信號(hào)功率,N,為噪聲功率，,S/N為信噪比，通常把信噪比表示成,碼元 碼字,所謂“碼元”，或稱為“,碼位,”，是對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送的二進(jìn)制數(shù)字中的每一位的通稱。是,構(gòu)成信息編碼的最小單位,。,而,由若干個(gè)碼元序列表示,的數(shù)據(jù)單元代碼通常稱為“,碼字,”。例如，二進(jìn)制數(shù)字,1000001,是由,7,個(gè)碼

5、元組成的序列，可以視為一個(gè)碼字。在,7,位,ASCII,碼中，這個(gè)碼字表示字母,A,。,數(shù),據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),任何一個(gè)通信系統(tǒng)都可以看作是由,發(fā)送設(shè)備,、,傳輸信道,和,接收設(shè)備,三大部分組成。我們把產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端稱為,信源,，把接收信息的一端稱為,信宿,，把信源傳送到信宿的通信線路稱為,信道。,在實(shí)際通信系統(tǒng)中，難免受到外界電磁波等噪音源的干擾影響。因此，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖,2-3,所示。,圖,2-3,通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù),+,噪音,噪音源,信 源,信 道,信 宿,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo),比特率,是一種,數(shù)字信號(hào)的傳輸速率,。是指每秒傳送的二進(jìn)制代碼的有效位數(shù)（比特?cái)?shù)

6、,(bit),）。單位為,bps(Bit Per Second),，比特率越高，傳送數(shù)據(jù)速度越快。,波特率（碼元速率）,是一種調(diào)制速率，也稱波形速率。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，線路上每秒載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)就是波特率，其單位是波特（,Baud,）,比特率是測(cè)量每秒可傳輸數(shù)據(jù)比特位,(0,和,1),數(shù)量的單位。例如，每秒,2,400,位的比特率是指每一秒鐘傳輸了,2,400,個(gè),1,和,0,。,波特率表示每秒鐘一個(gè)信號(hào),(,從,0,變?yōu)?1,或從,1,變?yōu)?0),或符號(hào),(,連接的電壓、頻率或相位,),在信道中改變狀態(tài)或發(fā)生變化的次數(shù)。例如，,2,400,波特率是指該通道每秒鐘最多改變狀態(tài),2,400

7、,次。在這個(gè)例子中，波特率和比特率是相同的數(shù)值：,2,400bps,，,1,比特率等于,1,波特率。,誤碼率,指信息傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，也稱錯(cuò)誤率。是在正常工作情況下，衡量傳輸可靠性的指標(biāo)。,誤碼率,=,傳輸中的誤碼,/,所傳輸?shù)目偞a數(shù)*,100%,。,P,e,=N,e,/N,。,吞吐量,單位時(shí)間內(nèi)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠處理的信息總量,。單位是,字節(jié),/,秒或位,/,秒,。在單信道總線型網(wǎng)絡(luò)中：吞吐量,=,信道容量*傳輸效率。,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo),信道的傳播延遲,信號(hào)在信道中傳播，,從信源端到達(dá)信宿端需要一定的時(shí)間，,這個(gè)時(shí)間稱為傳播延遲（,或時(shí)延）,。這個(gè)時(shí)間與信源端和信宿端的距離有關(guān)，也與具體信道中

8、的信號(hào)傳播速度有關(guān)。,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo),信道帶寬：,是指信道所能傳送的信號(hào)頻率寬度，它的值為信道上可傳送信號(hào)的,最高頻率與最低頻率之差。,帶寬越大，所能達(dá)到的傳輸速率就越大。,數(shù)據(jù)傳輸率,（,S,）,是指單位時(shí)間內(nèi)信道內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘俊?其定義是：通信線路,(,或系統(tǒng),),單位時(shí)間,(,每秒,),內(nèi)傳輸?shù)淖址麄€(gè)數(shù)；或者單位時(shí)間,(,每秒,),內(nèi)傳輸?shù)拇a組,(,字塊,),數(shù)或比特?cái)?shù)。其單位是字符,/,秒；或者碼組,/,秒、比特,/,秒,(,可見，當(dāng),數(shù)據(jù)傳輸率用“,bit/s”,作單位時(shí)，即等于比特率,),。,一般來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)傳輸率的高低由傳輸每,1,位數(shù)據(jù)所占時(shí)間決定，傳輸每,1,位數(shù)據(jù)所

9、占的時(shí)間越小，則速率越高。,B,與,S,的關(guān)系：,S=Blog,2,N (b/s),N,:,調(diào)制電平數(shù),B,：數(shù)字信號(hào)的脈沖數(shù)率，即波特率,作業(yè)：,隨堂練,P12,1,2,4,8,10,數(shù)據(jù)傳輸方式,一、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型,1,、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)模型，它是由數(shù)據(jù)終端設(shè)備（,DTE,）、數(shù)據(jù)線路端接設(shè)備（,DCE,）和通信線路等組成。,通信系統(tǒng)模型,2,、通信系統(tǒng)模型,通信系統(tǒng)組成三要素：信源、信宿和信道,數(shù)據(jù)線路的通信方式,根據(jù)數(shù)據(jù)信息在傳輸線上的傳送方向，數(shù)據(jù)通信方式有：?jiǎn)喂ねㄐ拧腚p工通信、雙工通信。,發(fā)送端,接收端,發(fā)送端,接收端,一、單工：,在通信線路上，數(shù)據(jù)只可按一個(gè)固定的方,向

10、傳送而不能進(jìn)行相反方向傳送的通信方式，稱為單工通,信。,數(shù)據(jù),信道,發(fā)送端,發(fā)送端,接收端,接收端,信道,半雙工通信方式：,數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不能同時(shí),進(jìn)行，采用分時(shí)間段傳輸，在任一時(shí)刻只允許在一個(gè)方向,上傳輸主信息，這種通信方式稱為半雙工通信。,數(shù)據(jù),發(fā)送端,接收端,發(fā)送端,接收端,發(fā)送端,接收端,接收端,發(fā)送端,發(fā)送端,發(fā)送端,全雙工通信方式：,可同時(shí)雙向傳輸數(shù)據(jù)的通信方式,稱為全雙工通信。,數(shù)據(jù),接收端,接收端,數(shù)據(jù),2024/10/13,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),26,串,行和并行通信,按照通信中字節(jié)使用的信道數(shù)，數(shù)據(jù)通信方式可分為串行通信和并行通信：,1,、串行通信,串行傳輸是構(gòu)成二進(jìn)制代碼

11、在一條信道上以,位（碼 元）為單位，,按時(shí)間順序逐位傳輸?shù)姆绞?。按位發(fā)送，逐位接收，同時(shí)還要確認(rèn)字符，所以要采取同步措施。,串行通信的優(yōu)點(diǎn)是收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實(shí)現(xiàn)，成本低，但速度比較低。,2024/10/13,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),27,串,行和并行通信,串行通信：,2024/10/13,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),28,串,行和并行通信,2,、并行通信：,是構(gòu)成字符的二進(jìn)制代碼在并行信道上同時(shí)傳輸?shù)姆绞健＠纾?8,單位代碼字符要用,8,條信道并行同時(shí)傳輸，一次傳一個(gè)字符，收、發(fā)雙方不存在同步問題。,并行通信的優(yōu)點(diǎn)是速度快，但發(fā)端與收端之間有若干條線路，導(dǎo)致費(fèi)用高，僅適合于近距離和高速率的通信

12、。,2024/10/13,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),29,串,行和并行通信,并行通信：,數(shù)據(jù)傳輸方式,數(shù)據(jù)傳輸方式依其數(shù)據(jù)在傳輸線原樣不變地傳輸還是調(diào)制變樣后再傳輸，可分為,基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,等方式。,2.3.1,基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,1,基帶傳輸,基帶（,Baseband,）,是指調(diào)制前原始電信號(hào)占用的頻帶，是原始電信號(hào)固有的基本頻帶。,基帶信號(hào),是,未經(jīng)載波調(diào)制,的信號(hào)。,由“,0”,和“,1”,組成的數(shù)字信號(hào)又稱為“數(shù)字基帶信號(hào)”。,基帶傳輸,在,信道中直接傳輸基帶信號(hào)時(shí),，稱為基帶傳輸。,基帶傳輸?shù)男盘?hào)既可以是模擬信號(hào)，也可以是數(shù)字信號(hào)，具體類型由信源決定。,1,基帶傳輸,基

13、帶傳輸是一種最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式，一般用在較近距離的數(shù)據(jù)通信中。在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中，主要就是采用這種傳輸方式。,例如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)就是基帶傳輸?shù)摹?基帶傳輸一般用,較近距離,的數(shù)據(jù)通信中。,基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,2.3.1,基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,2,頻帶傳輸,利用,模擬信道實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)傳輸,的方法，稱為“頻帶傳輸”。,將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)后在發(fā)送和傳輸，到達(dá)接收端時(shí)，再把模擬信號(hào)解調(diào)為原來(lái)的數(shù)字信號(hào)。,調(diào)制解調(diào)器：調(diào)制解調(diào)器是一種計(jì)算機(jī)硬件，它能把計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)翻譯成可沿普通電話線傳送的模擬信號(hào)，而這些模擬信號(hào)又可被線路另一端的另一個(gè)調(diào)制解調(diào)器接收，并譯成計(jì)算機(jī)可懂的語(yǔ)

14、言。這一簡(jiǎn)單過(guò)程完成了兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間的通信。,我們現(xiàn)有的電話、模擬電視信號(hào)等，都是屬于頻帶傳輸,2.3.1,基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,3.,頻帶傳輸與基帶傳輸不同：,基帶傳輸中，基帶信號(hào)占有信道的全部帶寬；,頻帶傳輸中，模擬信號(hào)通常由某個(gè)頻率或某幾個(gè)頻率組成，占用一個(gè)固有頻帶,(,高頻,),，即整個(gè)頻道的一部分。采用多路復(fù)用技術(shù)，提高了信道利用率。,頻帶傳輸?shù)牟ㄐ伪容^單一，因?yàn)樵陬l帶傳輸中只需要用不同幅度或不同頻率表示,0,、,1,兩個(gè)電平。,2.3.1,基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,4,寬帶傳輸,寬帶,是指帶寬比聲頻更寬的頻帶。利用寬帶進(jìn)行的傳輸稱為,寬帶傳輸,。,寬帶傳輸可以在傳輸介質(zhì)上

15、使用頻分多路復(fù)用技術(shù)。,由于數(shù)字信號(hào)的頻帶很寬，不便于在寬帶網(wǎng)中直接傳輸，通常將其轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)后再在寬帶網(wǎng)中傳輸。,寬帶傳輸信道容量大，傳輸距離遠(yuǎn)，基帶傳輸速率快，距離近,2.3.1,基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,4,寬帶傳輸,計(jì)算機(jī),局域網(wǎng)中,采用的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有,基帶傳輸,和,寬帶傳輸,兩種方式，它們的主要區(qū)別在于傳輸速率不同。一個(gè)寬帶信道能被劃分為許多個(gè)邏輯信道，從而可以將各種聲音、圖像和數(shù)據(jù)信息傳輸綜合在同一個(gè)物理信道上進(jìn)行。,2.3.1,基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸,4,寬帶傳輸,一般說(shuō)，寬帶傳輸與基帶傳輸相比有以下優(yōu)點(diǎn)：,能在一個(gè)信道中傳輸聲音、圖像和數(shù)據(jù)信息，使系統(tǒng)具有多種用途

16、；,一條寬帶信道能劃分為多條邏輯基帶信道，實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，因此信道的容量大大增加；,寬帶傳輸?shù)木嚯x比基帶遠(yuǎn)，因?yàn)榛鶐鬏斨苯觽魉蛿?shù)字信號(hào)，傳輸?shù)乃俾试礁?，能夠傳輸?shù)木嚯x越短。,練習(xí)：,1,、,數(shù)據(jù)線路的通信方式有（,）、（,）、（,）,2,、數(shù)據(jù)傳輸方式可分為（,）（,）（,）等。,數(shù)據(jù)交換技術(shù),Question,：為什么要采用數(shù)據(jù)交換技術(shù),一個(gè)擁有眾多用戶的通信網(wǎng)不可能采用兩兩之間連接的全互聯(lián)方式，必須采用交換設(shè)備,為降低通信線路造價(jià)，大型網(wǎng)絡(luò)主要采用,部分連接,的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。,兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)之間的通信連接一般都要通過(guò),中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接,，中間節(jié)點(diǎn)要在它所連接幾條線路中選擇一條進(jìn)行接續(xù)。,交換網(wǎng)絡(luò)有,多條信道供多個(gè)終端共用,，網(wǎng)絡(luò)的交換設(shè)備能夠按照終端的需要分配信道并將它們連接起來(lái)。,本任務(wù)主要學(xué)習(xí)電路交換、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換和高速交換技術(shù)。,電路交換,電路交換,一般定義：交換機(jī)負(fù)責(zé)在兩個(gè)通信站點(diǎn)之間建立一條,物理的固定,傳輸通路，直到通信完畢后再拆除。,通信的三個(gè)階段：,建立連接-通信-釋放連接,特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸前需要,先建立,一條,臨時(shí)的,端到端的通道，通信雙方在通信過(guò)程中,自始自終占用,該條鏈路