《计算机网络仿真技术》第二章共50页文档
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第2章无线通信和网络仿真技术基础
•跳频扩频示例
•无线网络教学平台 /wireless
PPT文档演模板 •Jin & Jiang, 无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验第, 2T章si无ng线h通ua信U和n网iv络e仿rs真ity技P术re基s础s
•21
l 直接序列扩频
☆直接序列扩频(Direct Sequence SS，DSSS)
用具有高码率的扩频码序列在发送方直接扩展 信号频谱，而接收方则用相同扩频码序列进行 解扩，即把拓宽的扩频信号还原成原始信息。
☆DSSS中，原始信号中的每一位在传输信号
中以多位表示，即使用扩展编码。这种扩展编 码能将信号扩展至更宽的频带范围上，该频带 范围与使用位数成正比。
•无线网络教学平台 /wireless
是用一定的扩频码序列进行选择的多频率频移 键控调制，使载波频率不断跳变。
☆发送方用看似随机的无线电频率序列广播信
息，并在固定间隔里从一频率跳至另一频率。
☆接收方接收消息时，也同步跳转频率。
•无线网络教学平台 /wireless
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•2
无线电频谱
l 无线电频谱特点
☆有限性 ☆排它性 ☆复用性 ☆非耗尽性 ☆传播性 ☆易干扰性 详细内容见教材第28页
•无线网络教学平台 eelab.nb /wireless•10
☆地面微波通信的优点 ⑴容量大 ⑵质量高 ⑶成本低 ☆地面微波通信的缺点 ⑴易失真 ⑵易受环境影响 ⑶安全保密性差 ⑷维护成本 详细内容见教材第32页
计算机网络教程课件第2章
23
（1）串行传输和并行传输
01 001 1 001 00 11
源点
终点
源点
8位数据线
0 1 0 0 1 1 0 1
终点
图2-4 串行通信方式
图2-5 并行通信方式
24
（2） 异步通信和同步通信
同步技术：为了正确地解释信号，接收方必须确 切地知道信号应当何时接收和处理。
通信双方必须在通信协议中定义通信的同步方式， 并且按照规定的同步方式进行数据传输。
图2-6 单工通信 图2-不6 同单时工刻通的信
数据双向传输
图图22--77 半半双双工工通通信信
收音机
发送端/ 接收端
对讲机
发送端/ 接收端
任何时刻的 数据双向传输
发送端/ 接收端
计算 机
计算 机
图2图-82-8全全双双工工通通信信
27
接着看：
数据传输介质有哪些以及各 自的特点？
28
2.2 数据传输介质
通信的同步方式有：
同步通信——类似打电话 异步通信——类似发短信
25
同步通信的数据块结构
同步字符
数据块 00101101……
同步字符 块校验序列
SYN SYN
一个或多个 SYN字符
控制字符
……
数据字符
控制字符
26
（3） 数据通信的方式
接收端
数据单向传输
接收端
广播电台
对讲 机
发送端/ 接收端
第二章 数据通信技术
本章解决的问题是：
什么叫做信息、数据、信号和信道？ 数据通信系统模式以及数据通信的技术指标有
哪些？ 数据通信的方式有哪些以及各自的特点？ 数据传输介质有哪些以及各自的特点？ 信道的复用技术有哪些以及各自的特点？ 数据的交换技术有哪些以及各自的特点？ 数据编码技术有哪些以及各自的特点？ CRC编码的工作原理？
（1）串行传输和并行传输
01 001 1 001 00 11
源点
终点
源点
8位数据线
0 1 0 0 1 1 0 1
终点
图2-4 串行通信方式
图2-5 并行通信方式
24
（2） 异步通信和同步通信
同步技术：为了正确地解释信号，接收方必须确 切地知道信号应当何时接收和处理。
通信双方必须在通信协议中定义通信的同步方式， 并且按照规定的同步方式进行数据传输。
图2-6 单工通信 图2-不6 同单时工刻通的信
数据双向传输
图图22--77 半半双双工工通通信信
收音机
发送端/ 接收端
对讲机
发送端/ 接收端
任何时刻的 数据双向传输
发送端/ 接收端
计算 机
计算 机
图2图-82-8全全双双工工通通信信
27
接着看：
数据传输介质有哪些以及各 自的特点？
28
2.2 数据传输介质
通信的同步方式有：
同步通信——类似打电话 异步通信——类似发短信
25
同步通信的数据块结构
同步字符
数据块 00101101……
同步字符 块校验序列
SYN SYN
一个或多个 SYN字符
控制字符
……
数据字符
控制字符
26
（3） 数据通信的方式
接收端
数据单向传输
接收端
广播电台
对讲 机
发送端/ 接收端
第二章 数据通信技术
本章解决的问题是：
什么叫做信息、数据、信号和信道？ 数据通信系统模式以及数据通信的技术指标有
哪些？ 数据通信的方式有哪些以及各自的特点？ 数据传输介质有哪些以及各自的特点？ 信道的复用技术有哪些以及各自的特点？ 数据的交换技术有哪些以及各自的特点？ 数据编码技术有哪些以及各自的特点？ CRC编码的工作原理？
计算机网络技术第二章
计算机网络技术
项目 2 计算机网络体系结构
1 认识数据通信的几个概念
学
2
认知计算机网络标准
习
内
3
制作网线
容
4
认识网络设备
5 项目实战：办公室局域网组建
任务1：认识数据通信的几个概念
2.1.1 数据通信主要技术
数据在计算机中是以离散的二进制数字信号表示的，但在数据通信过程中如果通信 信道不允许直接传输计算机所产生的数字信号，那么就需要在发送端先将数字信号变换 成模拟信号再送入信道传输，在接收端再将收到的模拟信号还原成数字信号，这个过程 称为调制和解调，相应的设备称为调制解调器。数据的成功传输依赖于两个主要因素： 被传输信号的质量和传输介质的性能。模拟或数字数据都是既能用模拟信号又能用数字 信号传输的。但模拟信号在传输过程中会发生衰减、变形，尤其是在长距离传输后会发 生严重的畸变。另外，数据传输的好坏，还与发送和接收设备的性能有关。
2.2.4 任务实战：利用 TCP/IP 模型对网络故障进行定位和排除
任务目的：熟悉TCP/IP模型的层次结构和各层的特点。 任务内容：用ping命令对网络故障进行定位。 任务环境：计算机+Windows XP/7操作系统。 ping是个使用频率极高的实用程序，用于测试网络连 通性。ping用来确定本地主机是否能与另一台主机交 换（发送与接收）数据报。根据返回的信息，可以推 断TCP/IP参数是否设置正确以及运行是否正常。
2. IP层 IP（网间互连协议）层是整个体系结构的关键部分。
3. TCP层
TCP层（传输控制协议）位于IP层之上。它的功能是使源端和目标主机上的对等实体可以进 行会话。 4. 应用层 在TCP/IP模型的最上层是应用层（Application Layer），它包含所有的高层协议。
项目 2 计算机网络体系结构
1 认识数据通信的几个概念
学
2
认知计算机网络标准
习
内
3
制作网线
容
4
认识网络设备
5 项目实战：办公室局域网组建
任务1：认识数据通信的几个概念
2.1.1 数据通信主要技术
数据在计算机中是以离散的二进制数字信号表示的，但在数据通信过程中如果通信 信道不允许直接传输计算机所产生的数字信号，那么就需要在发送端先将数字信号变换 成模拟信号再送入信道传输，在接收端再将收到的模拟信号还原成数字信号，这个过程 称为调制和解调，相应的设备称为调制解调器。数据的成功传输依赖于两个主要因素： 被传输信号的质量和传输介质的性能。模拟或数字数据都是既能用模拟信号又能用数字 信号传输的。但模拟信号在传输过程中会发生衰减、变形，尤其是在长距离传输后会发 生严重的畸变。另外，数据传输的好坏，还与发送和接收设备的性能有关。
2.2.4 任务实战：利用 TCP/IP 模型对网络故障进行定位和排除
任务目的：熟悉TCP/IP模型的层次结构和各层的特点。 任务内容：用ping命令对网络故障进行定位。 任务环境：计算机+Windows XP/7操作系统。 ping是个使用频率极高的实用程序，用于测试网络连 通性。ping用来确定本地主机是否能与另一台主机交 换（发送与接收）数据报。根据返回的信息，可以推 断TCP/IP参数是否设置正确以及运行是否正常。
2. IP层 IP（网间互连协议）层是整个体系结构的关键部分。
3. TCP层
TCP层（传输控制协议）位于IP层之上。它的功能是使源端和目标主机上的对等实体可以进 行会话。 4. 应用层 在TCP/IP模型的最上层是应用层（Application Layer），它包含所有的高层协议。
9-网络仿真N&S2
1.96s v V M
95% 置信区间:
3-23
置信区间的解释
如果我们按照上述方
法计算置信区间，有 95%的信心包含真正 （未知的）的空间均 值
3-24
ns-2, 网络仿真器
离散事件仿真器 建模网络协议
有线，无限，卫星 TCP, UDP, multicast,
我们的目标: flavor of ns: 简单实例，修 改，执行和记录分析
3-18
置信区间
运行仿真：获得我们感兴趣性能值的估计值V1 重复仿真M次（每次使用新的随机数值集合），获得V2，
...Vm -所有的值都不一样 哪一个V1, … VM是“对”的呢？
凭直觉，M采样的平均值可能会好些，比任何一个M采样
值
V
V
j 1
M
j
有关V，我们 的置信度？
3-19
暂时特征的例子?
l
m1 m2
3-16
初始条件的效果
第20个客户的延迟柱状图, 假
设队列初始为空 (1000次运 行)
第20个客户的延迟柱状图, 假
设队列初始不为空 (1000次 运行)
3-17
稳定状态行为
如果仿真运行足够长时间，输出结果可能会收敛到一个稳定状态值
avg delay of packets [n, n+10]
化 而且每次运行和下一次运行 都不一样 需要得到延迟的统计特征 第n个客户的延迟期望 当n趋近于无穷时，延迟 表现 平均n个客户的延迟
3-15
过渡行为
依赖于初始条件的仿真输出被叫做“暂时特征
”(i.e., 当初始条件变化时，输出值也会变化
仿真的早期部分 仿真的后阶段部分较少依赖于初始条件
95% 置信区间:
3-23
置信区间的解释
如果我们按照上述方
法计算置信区间，有 95%的信心包含真正 （未知的）的空间均 值
3-24
ns-2, 网络仿真器
离散事件仿真器 建模网络协议
有线，无限，卫星 TCP, UDP, multicast,
我们的目标: flavor of ns: 简单实例，修 改，执行和记录分析
3-18
置信区间
运行仿真：获得我们感兴趣性能值的估计值V1 重复仿真M次（每次使用新的随机数值集合），获得V2，
...Vm -所有的值都不一样 哪一个V1, … VM是“对”的呢？
凭直觉，M采样的平均值可能会好些，比任何一个M采样
值
V
V
j 1
M
j
有关V，我们 的置信度？
3-19
暂时特征的例子?
l
m1 m2
3-16
初始条件的效果
第20个客户的延迟柱状图, 假
设队列初始为空 (1000次运 行)
第20个客户的延迟柱状图, 假
设队列初始不为空 (1000次 运行)
3-17
稳定状态行为
如果仿真运行足够长时间，输出结果可能会收敛到一个稳定状态值
avg delay of packets [n, n+10]
化 而且每次运行和下一次运行 都不一样 需要得到延迟的统计特征 第n个客户的延迟期望 当n趋近于无穷时，延迟 表现 平均n个客户的延迟
3-15
过渡行为
依赖于初始条件的仿真输出被叫做“暂时特征
”(i.e., 当初始条件变化时，输出值也会变化
仿真的早期部分 仿真的后阶段部分较少依赖于初始条件
《计算机网络仿真技术》第二章
2.3.1 基于交叉双绞线的互联
参照上面给计算机添加网卡的基本操作， 给两台计算机都添加上一块RJ-45接口的以太 网网卡，然后采用交叉双绞线将两台计算机连 接起来，构建一个简单的对等网。
2.2.1 计算机设备的添加
图2-7 Packet Tracer所有的终端设备
2.2.1 计算机设备的添加
通常要使用的计算机设备包括图2-7中所示 的第一个 台式计算机和第二个 笔记本图 示的设备。这两个设备在实际使用过程中没有 具体功能上的区别。 向Packet Tracer的拓扑设计窗口拖入一个 台式计算机，双击该设备，弹出如图2-8所示 的PC配置窗口。该窗口显示的是该PC设备所能 加载的所有端口，在Packet Tracer中列出的PC 所能加载的端口包括一些网络接口和其他外围 设备等模块。 在实际使用中主要是选择更换PC机的网络 接口。
2.1.1 双绞线的仿真
1.双绞线的类型
双绞线按照所连接设备的类型分为直通线和交 叉线两类。在Packet Tracer上通常清晰的标示 了直通线和交叉线。在Packet Tracer中提供的 双绞线主要用于连接RJ-45接头 的以太网接 口，快速以太网接口和吉比特以太网接口。其 中 表示的是直通线（Copper StraightThrough）， 表示的是交叉线（Copper Cross-Over）。
2.1.2 同轴电缆的仿真
图2-2 采用CATV网络实现上网的用户端基本模型
2.1.3 光纤线缆的仿真
光纤是一种由石英玻璃（Sio2）、塑料或 晶体等对光透明的材料制成的能传输光波的纤 维。光纤采用光的全反射来实现信号的传输。 在Packet Tracer中用橘红色的 表示光纤线缆， 该线缆用于连接快速以太网和吉比特以太网的 光纤接口。 在连接设备时，设备两端必须都选择光纤 接口 。如图2-3所示是采用光纤连接的交换 机和计算机。
《计算机网络仿真技术》第二章
2.1.1 双绞线的仿真
2.直通线的使用范围
直通线用于连接不相同设备的接口，以下 情况必须使用直通双绞线： （1）计算机连接至集线器或交换机时； （2）一台集线器或交换机以Up-Link端口连接 至另一台集线器或交换机的普通端口时； （3）集线器或交换机与路由器的LAN端口连接 时。
2.1.1 双绞线的仿真
2.3.1 基于交叉双绞线的互联
参照上面给计算机添加网卡的基本操作， 给两台计算机都添加上一块RJ-45接口的以太 网网卡，然后采用交叉双绞线将两台计算机连 接起来，构建一个简单的对等网。
2.2.3 桌面项
图2-16 终端配置窗口
2.2.3 桌面项
（2）单击“OK”按钮，弹出配置窗口，在该窗 口中用户就可以采用命令行进行设备的配置。 如图2-17所示。
2.2.3 桌面项
图2-17 基于终端配置
2.3 简单双机互联的仿真
双机互联虽然已经很少使用了，但是它是 计算机组网的基础，为此介绍双机互联是计算 机网络展开的基础知识。 在实际网络构建中可以基于双绞线、同轴 电缆、光纤或者串口线，无线网卡等来构建双 机互联，在Packet Tracer中仅能实现的双机互 联包括基于交叉双绞线和光纤两种。
2.1.3 光纤线缆的仿真
图2-3 采用光纤连接的网络
2.1.4 电话线的仿真
在Packet Tracer中，用 来标示电话线。 电话线主要用于连接电话线RJ-11接口的设备。 该类设备包括“RJ-11”接口的内置调制解调器， DSL Modem等。 在进行连接时，应该选择 样式的接口， 这些接口都表示电话线接口。如图2-4所示， 是采用电话线连接的电话机和一个调制解调器。
计算机网络第2章培训讲稿.ppt
⑵ 同步传输
同步传输不是以字符为单位而是以数据块(帧，一组字符或比特流) 为单位进行传输的。同步传输不再为数据块内的每个字符添加起始 位和停止位，而是在数据块之前加上一个或多个同步字符SYN。接 收端接收到SYN字符，并根据SYN来实现二进制位的同步和确定数 据块的起始位。
3．信道的通信方式
按照信号传送方向和时间的关系，信道的通信方式可以分为三种：单 工、半双工和全双工通信。
3 了解：传输介质种类及性能。
2.1 数据通信和数据通信系统 2.1.1 信息、数据和信号 2.1.2 数据通信系统的基本组成 2.1.3 通信信道的分类 2.1.4 数据通信的技术指标
1．信息、数据及信号的概念
⑴信息与数据
数据是信息的载体，它是信息的表示形式，可以是数字、字符、 符号等。单独的数据没有实际的含义。数据和信息既有区别又有联 系，数据是独立的，虽然数据本身并没有含义，但把数据按一定规 则、形式组织起来时，就可以传达某种意义，这种具有某种意义的 数据集合就是信息。
4．数据通信的技术指标
⑴．信道带宽: 信道带宽是描述信道传输能力的技术指标，它的大小 是由信道的物理特性决定的。信道上传输的是电磁波信号，信道能够 传送电磁波的有效频率范围就是该信道的带宽，带宽的单位为赫兹 （Hz）。
⑵．数据传输速率:数据传输速率也称为比特率，是指信道每秒所传 输的二进制比特数，记为bps。 ⑶．信道的容量：信道传输数据速率的上限，称为信道的容量。信道
⑵信号
信号是数据在传输过程中的具体物理表示形式，具有确定的物 理描述，如电压、磁场强度等。
信号一般有模拟信号和数字信号两种表示方式。
2．数据通信系统的基本组成
⑴．数据终端设备（DTE）:可以是计算机、数据输入/输出设备及数据终 端。通信控制器负责和通信线路的连接，并完成数据缓冲、流量控制、差错 检验等功能，计算机网络中使用的网卡就是通信控制器。
《计算机网络技术与应用》课件(第二章)
计算机科学与工程系 22
●同步式 (synchronous) —— 采用同步方式 进 行 数 据 传 输 就 叫 做 同 步 传 输 (synchronous transmission), 将字符组织成组，以组为单位连续 传送。
图2-4 同步传输的原理
计算机科学与工程系 23
（2）异步传输 组成字符的各个数据位将被连续发送，每个数 据位所持续的时间相等 ==》发送端和接收端在数据位级别上保持同步 的，而在字符级别收发双方则不必进行同步
1、异步：面向字符，同步：面向比特
2、异步：传输的单位是字符，同步：单位是帧 3、异步：通过字符起止的开始和停止码实现， 同步：从数据中抽取同步信息
4、异步：对时序的要求较低，同步：通过特定 的时钟线路协调时序 5、异步：相对于同步传输效率较低
计算机科学与工程系 28
2.3 传输介质及主要特性
2.3.1 传输介质的主要类型 * 传输介质是网络中连接收发双方的物理通路， 也是通信中实际传送信息的载体。 *从传输介质的角度来看，数据通信主要有两种 方式：有线通信方式和无线通信方式。
计算机科学与工程系 19
实现位同步的方法有：
●外同步法 —— 在发送端发送一路数据 信号的同时，另外发送一路同步时钟信号。接 收端根据接收到的同步时钟信号来校正时间基 准与时钟频率，实现收发双方的位同步。 ●内同步法 —— 从自含时钟编码的发送 数据中提取同步时钟的方法。
计算机科学与工程系 20
②字符同步（ character synchronous）
计算机科学与工程系 34
2.3.3 同轴电缆的主要特性 1、物理特性 *由内导体、绝缘层、外导体及外部保护层组成
*外部保护层是能够起保护作用的塑料外皮