02章-數(shù)據(jù)通信與廣域網(wǎng).ppt

1、第2章 數(shù)據(jù)通信與 廣域網(wǎng)技術(shù),2,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,2.1.1 信息、數(shù)據(jù)與信號(hào) 通信目的：交換信息。信息載體可以是數(shù)字、文字、語(yǔ)音、圖形或圖像，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信息是上述媒體組合； 信息(Information)：表達(dá)事物的內(nèi)容或解釋 數(shù)據(jù)(data)：信息的編碼，二進(jìn)制代碼 信號(hào)(signal)：數(shù)據(jù)的物理量編碼，包括模擬或數(shù)字 數(shù)據(jù)通信是指在不同計(jì)算機(jī)之間傳送表示各種媒體內(nèi)容的二進(jìn)制代碼 傳送的實(shí)體是由模擬或數(shù)字信號(hào)表示的0、1比特序列。,3,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 利用數(shù)字通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多媒體信息的傳輸是通信技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一； 語(yǔ)音、圖像等多媒體信息的傳

2、輸要求數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)具有高速率與低延時(shí)特性，將對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)提出更高的要求； 如每幀圖像1024768個(gè)像素，256色，30幀/秒，則每秒鐘需傳送 23,592,960 字節(jié)。,4,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,信號(hào)的概念 信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的物理表示形式； 模擬信號(hào)（analog signal）：信號(hào)電平連續(xù)變化； 數(shù)字信號(hào)（digital signal）：用兩種不同的（離散）電平表示0、1比特序列的電壓脈沖； 按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類型，通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。,5,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)波形,6,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,通信三要素： 信

3、源：信息的發(fā)送者（人，機(jī)器等） 信宿：信息的接收者（人，機(jī)器等） 信道：傳送表示消息的電信號(hào)的介質(zhì)或通路 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)基本要素： 結(jié)點(diǎn)、鏈路和協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn) 從源結(jié)點(diǎn)到目的結(jié)點(diǎn)，大致有4種： 端結(jié)點(diǎn)、中繼結(jié)點(diǎn)、交換結(jié)點(diǎn)、路由結(jié)點(diǎn),7,3. 交換結(jié)點(diǎn),一個(gè)通信過程往往會(huì)經(jīng)過多條鏈路之間的轉(zhuǎn)接才能實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)接由交換（switching）結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。交換結(jié)點(diǎn)的功能是將一條鏈路上送來的數(shù)據(jù)有選擇地轉(zhuǎn)送到另外的一條鏈路上。,通過交換結(jié)點(diǎn)連接的通信,8,4. 路由結(jié)點(diǎn),位于網(wǎng)絡(luò)之間，起連接網(wǎng)絡(luò)的功能，屬于所連接的網(wǎng)絡(luò)共有。路由器的網(wǎng)絡(luò)連接功能主要是它能為數(shù)據(jù)選擇到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)的路由。因此路由結(jié)點(diǎn)被稱為路由器

4、（router）。,用路由結(jié)點(diǎn)連接網(wǎng)絡(luò),9,通信處理機(jī),B,A,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,2.1.2 數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式 網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信過程,10,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要解決的幾個(gè)基本問題： 數(shù)據(jù)傳輸類型 模擬通信、數(shù)字通信：取決于信道 數(shù)據(jù)通信方式 串行通信、并行通信 單工通信、半雙工或全雙工通信 同步方式 同步通信異步通信,11,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,串行通信與并行通信 串行傳輸：將各個(gè)比特逐個(gè)發(fā)送，適于距離較遠(yuǎn)的情況。 特點(diǎn)：傳輸速率低，成本較低，只需一個(gè)信道； 并行傳輸：各個(gè)比特同時(shí)傳輸 特點(diǎn)：一個(gè)比特時(shí)間內(nèi)可傳輸一個(gè)字符，速度較快，每個(gè)比

5、特需一個(gè)單獨(dú)信道，成本高，遠(yuǎn)距離可靠性較低。適于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸。,12,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,串行通信與并行通信,13,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,串行通信與并行通信,14,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,單工、半雙工與全雙工通信（數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向） 單工：數(shù)據(jù)單向傳輸（無線電廣播）； 半雙工：數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不同時(shí)，相當(dāng)于可切換方向的單工通信（對(duì)講機(jī)）； 全雙工：數(shù)據(jù)可同時(shí)雙向傳輸（電話）,15,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,同步通信與異步通信 同步的概念：使接收端與發(fā)送端在時(shí)間基準(zhǔn)上一致(包括開始時(shí)間、重復(fù)頻率等)。 任何兩個(gè)系統(tǒng)間時(shí)鐘不可能完全準(zhǔn)確同步。隨著時(shí)鐘漂移的積累，會(huì)產(chǎn)生

6、接收方取值位置和時(shí)間間隔的錯(cuò)位。 解決辦法，每隔一定時(shí)間間隔，發(fā)、收兩端校對(duì)一下時(shí)間。這種方法稱為同步。,16,2.2 傳輸介質(zhì)及其主要特性,2.2.1 傳輸介質(zhì)的主要類型 雙絞線 同軸電纜 光纖電纜 無線電磁波與衛(wèi)星通信信道,17,2.2 傳輸介質(zhì)及其主要特性,傳輸介質(zhì)的特性： 物理特性：物理結(jié)構(gòu)的描述； 傳輸特性：允許傳送數(shù)字或模擬信號(hào)，以及調(diào)制技術(shù)、傳輸容量、傳輸?shù)念l率范圍； 連通特性：允許點(diǎn)點(diǎn)或多點(diǎn)連接； 地理范圍：最大傳輸距離； 抗干擾性：防止噪聲與電磁干擾對(duì)傳輸數(shù)據(jù)影響的能力； 相對(duì)價(jià)格：器件、安裝與維護(hù)費(fèi)用。,18,2.2 傳輸介質(zhì)及其主要特性,19,2.2 傳輸介質(zhì)及其主要特性

7、,2.2.4 光纖的主要特性 依靠光波承載信息 高傳送速率，通信容量大（10G以上） 傳輸損耗小，適合長(zhǎng)距離傳輸100KM 抗雷電和電磁干擾性能好，保密性好 輕便,高折射率 (纖芯),低折射率 (包層),光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷?20,模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號(hào),21,2.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù),2.4.4 模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)采樣 將連續(xù)的模擬信號(hào)波形用有限個(gè)離散的值近似代替變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。三個(gè)步驟： （1）采樣對(duì)時(shí)間坐標(biāo)的離散化； （2）量化對(duì)每個(gè)樣本舍入到量化級(jí)別，幅度離散化； （3）編碼對(duì)每個(gè)舍入后的樣本進(jìn)行編碼：二進(jìn)制碼。 例： -話音信道帶寬 2倍話音最大頻率） -量化級(jí)數(shù)：256

8、級(jí) （8位二進(jìn)制碼表示） -數(shù)據(jù)率：8000次/s * 8bit = 64Kb/s （64000bps）,22,2.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù),23,2.6 頻帶傳輸技術(shù),2.6.2 調(diào)制解調(diào)器的基本工作原理 發(fā)送端將計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能在電話線上傳輸?shù)哪M信號(hào)； 接收端將從電話線路上接收到的模擬信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)。,24,2.6 頻帶傳輸技術(shù),2.6.3 調(diào)制解調(diào)器的分類與應(yīng)用 外置Modem與計(jì)算機(jī)的連接,25,小結(jié),數(shù)據(jù)通信是指在不同計(jì)算機(jī)之間傳送表示字符、數(shù)字、語(yǔ)音、圖像的二進(jìn)制代碼0、1比特序列的過程； 信號(hào)是數(shù)據(jù)的表示形式?？梢苑譃槟M信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩類； 傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路，也是通信中實(shí)際傳送信息的載體。網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)有：雙絞線、同軸電纜、光纖電纜、無線與衛(wèi)星通信信道；,26,小結(jié),在數(shù)據(jù)通信