数据通信基础概述
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数据通信的基础知识概述
数据通信的交换⽅式及适⽤范围数据通信的分类络及其协议数据通信的应⽤前景数据通信是通信技术和计算机技术相结合⽽产⽣的⼀种新的通信⽅式。
要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与⽆线数据通信之分。
但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，⽽使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。
数据通信的交换⽅式及适⽤范围1．数据通信的交换⽅式通常数据通信有三种交换⽅式：（1）电路交换电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使⽤同⼀条实际的物理链路，通信中⾃始⾄终使⽤该链路进⾏信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共亨该电路。
（2）报⽂交换报⽂交换是将⽤户的报⽂存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需输出电路空闲时，再将该报⽂发往需接收的交换机或终端。
这种存储—转发的⽅式可以提⾼中继线和电路的利⽤率。
（3）分组交换分组交换是将⽤户发来的整份报⽂分割成若于个定长的数据块（称为分组或打包），将这些分组以存储—转发的⽅式在内传输。
第⼀个分组信息都连有接收地址和发送地址的标识。
在分组交换中，不同⽤户的分组数据均采⽤动态复⽤的技术传送，即络具有路由选择，同⼀条路由可以有不同⽤户的分组在传送，所以线路利⽤率较⾼。
2．各种交换⽅式的适⽤范围（1）电路交换⽅式通常应⽤于公⽤电话、公⽤电报及电路交换的公⽤数据（cSPDN）等通信络中。
前两种电路交换⽅式系传统⽅式；后⼀种⽅式与公⽤电话基本相似，但它是⽤四线或⼆线⽅式连接⽤户，适⽤于较⾼速率的数据交换。
正由于它是专⽤的公⽤数据，其接通率、⼯作速率、⽤户线距离、线路均衡条件等均优于公⽤电话。
其优点是实时性强、延迟很⼩、交换成本较低；其缺点是线路利⽤率低。
电路交换适⽤于⼀次接续后，长报⽂的通信。
（2）报⽂交换⽅式适⽤于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或⼀点对多点的同⽂为单位进⾏存储转发的数据通信。
由于这种⽅式，络传输时延⼤，并且占⽤了⼤量的内存与外存空间，因⽽不适⽤于要求系统安全性⾼、络时延较⼩的数据通信。
第二章 数据通信基础
(a)模拟信号是在一定范围内可以连续取值的信号，是一 种连续变化的电信号（如：语言信号），它可以不同频率在 介质上传输。
(b)数字信号是一种离散的脉冲序列，它的取值是有限个 数，它以恒定的正电压/负电压，表示“1”、“0”，可以用不 同的位速率在介质上传输。
2. 传输（通信） 传输又叫通信，是把信息从一个地方送到另一个地方。 涉及模拟通信、数字通信、数据通信几个概念。 通信系统模型如右图： 接收信息 的目的地 1) 模拟通信 若信源产生模拟信号，且以模拟信道传输，则称为模 拟通信，如电话、电视系统目前都采用这种方式。 2) 数字通信 若信源产生模拟信号，但以数字信道传输，（传输的 是数字信号），则称为数字通信。如IP电话，把语音信号 经压缩编码后，经Intenet把数字编码传到对方，再解码还 原为语音信号。 信息产生和出现 的发源地
注意： 1个码元，是一个电脉冲，它表示一个脉冲状态，1个码 元并不一定代表一个比特，它所表示的信息（携带信息）可 能是2bit、3bit，若脉冲状态有4种，00、01、10、11，则一 个码元传2bit信息。 仅当电脉冲信号状态数为2时，即只有“0”“1”两个状态 时，每个电信号只传输1位二进制数，比特率=特波率，但意 义仍不同。 此外，波特和比特含义不同，一个是码元速率，一个是 信息量的单位。 · 波特率与比特率间关系： S=Blog2N (bps) N：脉冲状态数（电信号的状态数）
(2)信道容量
· 信道容量 指信道上能够传送的最大数据率。当传输率高于信道容 量时，信道上根本不能传送信号，即信道容量是信道的一个 极限参数。 · 传输率受限原因： 任何信道都不是理想的，信道带宽有限，信道上存在多 种干扰，在传输信号时会带来各种失真。 1924奈奎斯特（Nyquist）有限带宽无噪声信道极限数据率 · 奈奎斯特公式： Rmax=2W (Baud) =2Wlog2N (bps) 其中： W为信道带宽，N为脉冲状态数（码元离散值个数）。 当N=2时， Rmax=2W
第二章数据通信基础
数据传输以信号传输为基础，数据传输质 量的好坏，除了与发送和接收设备的性能 有关外，还取决于： • 传输信号本身的质量 • 传输信道的特性
2.1.3 通信方式
2.1.3.1 并行传输和串行传输
按照计算机系统各部件之间同时传送的 位数，可以分为并行传输和串行传输。 并行传输
• 串行传输
2.1.3.2 信道的通信方式
冗余（校验码）产生方法 ----即已知k(x)求R(x)的过程 生成多项式G(x):根据多项式理论求得的具 有某种特殊属性的多项式 生成多项式的国际标准： CRC-12=x12+x11+x3+x2+x+x0 CRC-16=x16+x15+x2+1 CRC-CCITT=x16+x12+x5+1 利用生成多项式，就可以通过k(x)求得R(x)
2.3 数据传输技术
2.3.1 多路复用技术
当信道带宽大于各路信号的总带宽时，可 以将信道分割成若干个子信道，每个子信 道用来传输一种信号。 1.频分多路复用----FDM：频分多路复用要通 过频谱搬移技术，保证各路信号的频谱在 传输过程中在传输过程中不相干扰
2.时分多路复用----TDM 将使用信道的时间分成一个个的时间片， 每一路信号只能在自己的时间片内独占信 道进行传输。 · 同步TDM：时间片的分配是事先约定的，且 固定不变。 · 异步TDM：时间片是按需分配，事先申请。
5. 误码率：传输出错的码元数占传输总码元 数的比例。用来衡量数据通信系统在正常工 作情况下传输的可靠性。 Pe=Ne/N 意义：决定传输数据单元大小的一个重要依据。
6.吞吐量：单位时间传输的总信息量（bps） • 受网络拥挤程度影响 7.延迟时间：网络中相距最远的两个节点的 传输时间。 如:500m的同轴电缆，延迟时间是2.5us 卫星信道延迟时间是270ms
数据通信基础
按照所用传输媒介和相关技术分类
有线通信 传输线缆 电话、有线电视、计算机网络
无线通信
电磁波
无线广播、无线电视、卫星通信
蜂窝无线通信 基站、PSTN结合 手机、移动通信
• 数据通信按照通信者的移动性分类
• 固定通信 • 移动通信
2、按允许通过的信号类型分类 （1）模拟信道 能够传输模拟信号的信道称为模拟信道。一般 来说，各种传输媒体都可以传输模拟信号。利用模 拟信道进行模拟信号传输的方式称为模拟传输。
数据通信模型
数据通信系统 数字比特流 模拟信号 公用电话网 调制解调器 源系统 传输系统 传输 系统 调制解调器 目的系统 PC 机 模拟信号 数字比特流 正文
正文
PC 机
输 入 信 息
源点
输 入 数 据
发送器
发送 的信号
接收 的信号
接收器 输 出 数 据
终点 输 出 信 息
二、 数据通信方式的分类
数字信号通过实际的信道
• 失真不严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真） 输入信号波形 输出信号波形 (失真不严重)
• 失真严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
输入信号波形
输出信号波形 (失真严重)
数据通信模型
• 信息是人类所创造的各种声、像、图、文形式的知识。 数据是信息在计算机中的表现形式。数据传输过程是将 信息从源站传到目标站。首先需要将信息用二进制代码 来表示，其次还要将二进制代码以一定的信号方式（如 电压、电流、脉冲等）来表示。然后将信号由信道进行 传输。到达接受方后，再根据这些信号恢复为数据代码， 从而使目标站得到源站发送端的信息。
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
有线通信 传输线缆 电话、有线电视、计算机网络
无线通信
电磁波
无线广播、无线电视、卫星通信
蜂窝无线通信 基站、PSTN结合 手机、移动通信
• 数据通信按照通信者的移动性分类
• 固定通信 • 移动通信
2、按允许通过的信号类型分类 （1）模拟信道 能够传输模拟信号的信道称为模拟信道。一般 来说，各种传输媒体都可以传输模拟信号。利用模 拟信道进行模拟信号传输的方式称为模拟传输。
数据通信模型
数据通信系统 数字比特流 模拟信号 公用电话网 调制解调器 源系统 传输系统 传输 系统 调制解调器 目的系统 PC 机 模拟信号 数字比特流 正文
正文
PC 机
输 入 信 息
源点
输 入 数 据
发送器
发送 的信号
接收 的信号
接收器 输 出 数 据
终点 输 出 信 息
二、 数据通信方式的分类
数字信号通过实际的信道
• 失真不严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真） 输入信号波形 输出信号波形 (失真不严重)
• 失真严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
输入信号波形
输出信号波形 (失真严重)
数据通信模型
• 信息是人类所创造的各种声、像、图、文形式的知识。 数据是信息在计算机中的表现形式。数据传输过程是将 信息从源站传到目标站。首先需要将信息用二进制代码 来表示，其次还要将二进制代码以一定的信号方式（如 电压、电流、脉冲等）来表示。然后将信号由信道进行 传输。到达接受方后，再根据这些信号恢复为数据代码， 从而使目标站得到源站发送端的信息。
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
数据通信基础
数据通信基础一．基础概念1．信号（signal）信息（information）是事物现象及其属性标识的集合，它是对不确定性的消除。
数据（data）是携带信息的载体。
信号（signal）是数据的物理表现，如电气或电磁。
根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可以分为两大类：（1）模拟信号：连续信号，代表消息的参数的取值是连续的。
（2）数字信号：离散信号，代表消息的参数的取值是离散的。
2．频率（frequency）物理学中的频率是单位时间内完成振动的次数，是描述振动物体往复运动频繁程度的量。
信号通信中的频率往往是描述周期性循环信号在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量。
频率常用符号f或v表示，单位为赫兹（秒-1）。
常用单位换算：1kHz=1000Hz，1MHz=1000kHz，1GHz=1000MHz。
人耳听觉的频率范围约为20~20000Hz，超声波不为人耳所觉察；人的视觉停留大概是1/24秒，故影视帧率一般为24~30fps；中国电源是50Hz的正弦交流电，即一秒钟内做了50次周期性变化；GSM（全球移动通信系统）系统包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM1900：1900MHz等几个频段；WiFi（802.11b/g）和蓝牙（bluetooth）的工作频段为2.4GHz。
3．信号带宽（Signal Bandwidth）信号带宽即信号频谱的宽度，它是指信号中包含的频率范围，取值为信号的最高频率与最低频率之差。
例如对绞铜线为传统的模拟电话提供300～3400Hz的频带，即电话信号带宽为3400-300=3100Hz。
4．数据通信系统（Data Communication System）数据通信系统实现信息的传递，一个完整的数据通信系统可划分为三大组成部分：（1）信源（源系统：发送端、发送方）（2）信道（传输系统：传输网络）（3）信宿（目的系统：接收端、接收方）5．信道带宽（Channel Bandwidth）信道是指通信系统中传输信号的通道，信道包括通信线路和传输设备。
计算机网络基础(数据通信基础)课件
计算机网络基础(数据通信 基础)课件
• 数据通信概述 • 数据传输方式 • 数据交换技术 • 数据链路控制 • 数据通信协议 • 数据通信网络安全
01 数据通信概述
数据通信的基本概念
01
02
03
数据通信定义
数据通信是实现计算机与 计算机之间、计算机与终 端之间以及终端与终端之 间信息交换的技术。
数据加密技术可以分为对称加密和公钥加密两种类型， 各有其适用的场景和优缺点。
防火墙技术
防火墙技术是用于防止未经授权的访问和恶意攻击的一种 安全技术。
防火墙可以阻止来自外部网络的非法访问和攻击，同时也 可以限制内部网络用户对外部网络的访问。
防火墙技术可以分为包过滤防火墙和应用层网关防火墙两 种类型。
IP协议通过IP地址来标识网络中的每个设备， 并使用路由算法来确定数据传输的最佳路径。
IP协议还提供了数据报文分片和重组功能，以 适应不同大小的数据报文在网络中传输。
06 数据通信网络安 全
数据通信网络安全概述
01
数据通信网络安全是确保数据在传输和存储过程中的机密性、完整性和可用性 的过程。
02
01
02
它采用全双工通信方式，支持流量控制和差错控制等功能。
HDLC协议具有简单、高效和可靠的特点，被广泛应用于数据通
03
信领域。
05 数据通信协议
数据通信协议的基本概念
数据通信协议是一组规则和标准，用于规范数据在计算机网络中的传输和交换。
它规定了数据如何在不同的设备之间传输，包括数据的格式、传输方式、传输顺序 以及控制信息等。
数据链路控制协议包 括物理层、数据链路 层和网络层协议。
它负责建立、维持和 终止通信链路，确保 数据的可靠传输。
• 数据通信概述 • 数据传输方式 • 数据交换技术 • 数据链路控制 • 数据通信协议 • 数据通信网络安全
01 数据通信概述
数据通信的基本概念
01
02
03
数据通信定义
数据通信是实现计算机与 计算机之间、计算机与终 端之间以及终端与终端之 间信息交换的技术。
数据加密技术可以分为对称加密和公钥加密两种类型， 各有其适用的场景和优缺点。
防火墙技术
防火墙技术是用于防止未经授权的访问和恶意攻击的一种 安全技术。
防火墙可以阻止来自外部网络的非法访问和攻击，同时也 可以限制内部网络用户对外部网络的访问。
防火墙技术可以分为包过滤防火墙和应用层网关防火墙两 种类型。
IP协议通过IP地址来标识网络中的每个设备， 并使用路由算法来确定数据传输的最佳路径。
IP协议还提供了数据报文分片和重组功能，以 适应不同大小的数据报文在网络中传输。
06 数据通信网络安 全
数据通信网络安全概述
01
数据通信网络安全是确保数据在传输和存储过程中的机密性、完整性和可用性 的过程。
02
01
02
它采用全双工通信方式，支持流量控制和差错控制等功能。
HDLC协议具有简单、高效和可靠的特点，被广泛应用于数据通
03
信领域。
05 数据通信协议
数据通信协议的基本概念
数据通信协议是一组规则和标准，用于规范数据在计算机网络中的传输和交换。
它规定了数据如何在不同的设备之间传输，包括数据的格式、传输方式、传输顺序 以及控制信息等。
数据链路控制协议包 括物理层、数据链路 层和网络层协议。
它负责建立、维持和 终止通信链路，确保 数据的可靠传输。
第二章数据通信技术基础
传送所有的比特。它比较便宜， 用在长距离连接中也比并行传 输更加可靠。因为它每次只能 发送一个比特位，所以其速度 比较慢。
（2）并行数据传输
并行传输指可以同时传输
一组比特，每个比特使用单独
一条线路（导线）。这些线路
通常被捆扎在一条电缆里。并
行传输非常普遍，特别是应用
于两个短距离和设备之间。
11
2.3 数据通信方式-பைடு நூலகம்步与同步
2
2.1 数据通信的基本概念
4、信道
在数据通信系统中，信道是传输信号的通道。 逻辑上，信道一般都是用来表示向某一个方向 传送信息的“介质”。一般来说，一条通信线路至 少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于 接收的信道。 信道可分为适合传送模拟信号的模拟信道和适 合传送数字信号的数字信道。
3
2.1 数据通信的基本概念
半双工通信由要频繁调换信道方向，故效率低，但可节省 传输线路。
19
2.3 数据通信方式-传输方向
3．全双工通信（双向同时通信 ） 全双工通信是指能同时做双向通信。如图所示。这种方
式适用于普通电话、手机以及计算机——计算机间高速数据 通信。
全双工与半双工比较,全双工通信效率高，控制简单，但 是结构较复杂，成本较高。
例如，一般不发字符时线路保持“1”状态，当发送一个 字符代码时，字符前面要加一个起始信号，极性为“0”，即 空号极性，预告字符的信息代码即将开始。在数据位和校验 位结束后面要加一个终止符号，极性为“1”，即传号极性， 表示该字符已结束。
异步方式实现起来简单容易，每个字符都为该字符的位同步
提供了时间基准，对线路和收发器要求较低。缺点是通信开销较
(2)如果不是二进制码元，必须折合成二进制来计算。 传输延迟 数据从信源（源计算机）到信宿（目的计算机）所花 费的时间。
（2）并行数据传输
并行传输指可以同时传输
一组比特，每个比特使用单独
一条线路（导线）。这些线路
通常被捆扎在一条电缆里。并
行传输非常普遍，特别是应用
于两个短距离和设备之间。
11
2.3 数据通信方式-பைடு நூலகம்步与同步
2
2.1 数据通信的基本概念
4、信道
在数据通信系统中，信道是传输信号的通道。 逻辑上，信道一般都是用来表示向某一个方向 传送信息的“介质”。一般来说，一条通信线路至 少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于 接收的信道。 信道可分为适合传送模拟信号的模拟信道和适 合传送数字信号的数字信道。
3
2.1 数据通信的基本概念
半双工通信由要频繁调换信道方向，故效率低，但可节省 传输线路。
19
2.3 数据通信方式-传输方向
3．全双工通信（双向同时通信 ） 全双工通信是指能同时做双向通信。如图所示。这种方
式适用于普通电话、手机以及计算机——计算机间高速数据 通信。
全双工与半双工比较,全双工通信效率高，控制简单，但 是结构较复杂，成本较高。
例如，一般不发字符时线路保持“1”状态，当发送一个 字符代码时，字符前面要加一个起始信号，极性为“0”，即 空号极性，预告字符的信息代码即将开始。在数据位和校验 位结束后面要加一个终止符号，极性为“1”，即传号极性， 表示该字符已结束。
异步方式实现起来简单容易，每个字符都为该字符的位同步
提供了时间基准，对线路和收发器要求较低。缺点是通信开销较
(2)如果不是二进制码元，必须折合成二进制来计算。 传输延迟 数据从信源（源计算机）到信宿（目的计算机）所花 费的时间。
数据通信基础
数据与信息的区别：数据是装载信息的实体，信息则是数据的内 在含义或解释。
数据有两种类型：数字数据和模拟数据，前者的值是离散，如电 话号码、邮政编码等；而后者的值则是连续变化的量，如身高、体重 等。
3、信号
信号简单地说就是携带信息的传输介质。数据通信中信号是 数据在传输过程中的电磁波的表示形式。根据信号参量取值不同， 信号有两种表示形式：模拟信号(Analog Signal)与数字信号 (Digital Signal)
(2)调制速率 调制速率又称为码元速率，所谓码元是承载信息的基本
信号单位。码元速率是指单位时间内信号波形的变换次数， 即通过信道传输的码元个数。若信号码元宽度为T，则码元 速率B=1/T。码元速率也叫波特率，通常用来表示调制解调 器之间传输信号的速率。
R=Blog2n (bps)
其中：R表示信号速率，B表示调制率，n为一个码元所携带的 信息量。当在二元调制方式中，码元所携带的信息量n =2， 即只有0和1两个离散值时，信号速率和调制速率相等( R=B)。
2.2 数据传输 介质
一般的，物理介质可大致分为有线介质（铜 线和光纤）和无线介质（电波和光波）。
有线介质是最常用也最简便的通信介质，一 直有大量的铜线和光纤应用于电话系统中。在广 域网领域，利用现成的电话系统线路进行通信传 输几乎是最实际也最简便的方式，而在局域网领 域，利用改进的专用线缆进行通信传输也简便易 行。常见的有线介质有双绞线、同轴电缆、光纤 等。
光纤和同轴电缆外形相似只是没有网状屏蔽层，光 纤由纤芯、封套及外套组成。纤芯由一玻璃或塑料组成， 封套是玻璃的，使光信号可以反射回去，沿着光纤进行 传输，外套则由塑料组成，用于防止外界的伤害和干扰。
根据传输点模数的不同，光纤分为单模 光纤（single-mode fiber）和多模光纤 （multi-mode fiber）两种(“模”是指以 一定角速度进入光纤的一束光)。单模光 纤采用激光二极管LD作为光源，而多模光 纤采用发光二极管LED为光源。
数据有两种类型：数字数据和模拟数据，前者的值是离散，如电 话号码、邮政编码等；而后者的值则是连续变化的量，如身高、体重 等。
3、信号
信号简单地说就是携带信息的传输介质。数据通信中信号是 数据在传输过程中的电磁波的表示形式。根据信号参量取值不同， 信号有两种表示形式：模拟信号(Analog Signal)与数字信号 (Digital Signal)
(2)调制速率 调制速率又称为码元速率，所谓码元是承载信息的基本
信号单位。码元速率是指单位时间内信号波形的变换次数， 即通过信道传输的码元个数。若信号码元宽度为T，则码元 速率B=1/T。码元速率也叫波特率，通常用来表示调制解调 器之间传输信号的速率。
R=Blog2n (bps)
其中：R表示信号速率，B表示调制率，n为一个码元所携带的 信息量。当在二元调制方式中，码元所携带的信息量n =2， 即只有0和1两个离散值时，信号速率和调制速率相等( R=B)。
2.2 数据传输 介质
一般的，物理介质可大致分为有线介质（铜 线和光纤）和无线介质（电波和光波）。
有线介质是最常用也最简便的通信介质，一 直有大量的铜线和光纤应用于电话系统中。在广 域网领域，利用现成的电话系统线路进行通信传 输几乎是最实际也最简便的方式，而在局域网领 域，利用改进的专用线缆进行通信传输也简便易 行。常见的有线介质有双绞线、同轴电缆、光纤 等。
光纤和同轴电缆外形相似只是没有网状屏蔽层，光 纤由纤芯、封套及外套组成。纤芯由一玻璃或塑料组成， 封套是玻璃的，使光信号可以反射回去，沿着光纤进行 传输，外套则由塑料组成，用于防止外界的伤害和干扰。
根据传输点模数的不同，光纤分为单模 光纤（single-mode fiber）和多模光纤 （multi-mode fiber）两种(“模”是指以 一定角速度进入光纤的一束光)。单模光 纤采用激光二极管LD作为光源，而多模光 纤采用发光二极管LED为光源。
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交换式网络
交换式网络按照数据交换方式又分为 电路交换 分组交 存储-转发 换
为满足实时数据传输和安全保密的需要，除 可建立规定速率的点到点专用电路外，在交 换式网络中也可建立相对长期固定的连接。
数据通信网的类型（2）
电路交换
适用于实时通信的场合 主要任务是把要求通信的称为主呼叫线的输
数据通信系统的具体组成可以从不同角 度予以不同的描述，从系统设备级的构 成出发，数据通信系统可以被认为由终 端设备子系统、数据传输子系统、数据 处理子系统三个子系统构成。
数据通信系统的组成
终端设备子系统
由数据终端设备（DTE）及有关的传输控制设备 组成 终端设备
实现信息与二进制信号之间的变换，具有编码器和 解码器的功能
数据通信编码
信息交换编码及其定义的传输控制代码
数据通信的特点
通信对象、通信内容、可靠性、传输效率等方面
数据通信的应用与发展前景
数据通信的应用与发展，我国数据通信发展概况
数据通信
数据通信是是计算机技术和通信技术的迅速 发展以及两者之间相互渗透结合的产物
数据通信与传统的电话、电报通信不同，有 其自身的特点和要求，需要考虑的因素较多 较复杂
硬件部分包括分布在不同地理位置的数据传输设备、 数据交换设备以及连接它们的通信线路
软件部分是为支持上述硬件配置实现网络协议功能 的各种程序。
在数据通信网中，交换节点完成数据存储-转 发任务，通过交换节点的中间转递作用能使其 相连的计算机或终端进行数据交换。
数据通信网的类型（1）
根据所采用的传输技术的不同，数据通信网可 分为交换式网络和广播式网络两大类
码与调制等技术 提高通信效率、协调收发双方的多路复用与同
步等技术 与传输信道及信号相匹配的传输设备
数据通信的研究内容（2）
通信接口
研究数据通信设备之间和设备与信道之间 的接口部件的机械、电气、功能与规程等 特性，其中涉及发送端、信道、接收端之 间信号变换以及一些通信规程与协议等。
数据通信的研究内容（2）
面向21世纪的计算机通信
宽带综合业务数字网(B-ISDN)
综பைடு நூலகம்化，多种业务 高速化，传输速率大大提高
计算机无线通信 IEEE802.11
FHSS 跳频扩频 DSSS 直接序列扩频 红外IR
三网合一：计算机网络、电话网和有线电视网
数据通信涉及的主要技术(1)
涉及的基本问题有信道的概念、常用信道的特 性及对所传信道的影响，克服不良信道特性的 办法等。
通信控制过程要求自动实现，对传输过程中出现 的差错也要求自动纠正
其实现和发展不脱离已有通信基础设施，仍需充 分利用电话交换网、用户电报网等现存的通信网 来传输数据信号，并使其满足自身特性的要求
这种通信方式总是与数据处理相联系，因此随着 处理内容和处理方式的不同，对通信的具体要求 也不一样
数据通信涉及的主要技术(6)
差错控制编码/译码，属信道编码之范畴。 信道编码技术主要研究检错、纠错码概念及基
本实现方法。
数据通信涉及的主要技术(7)
信道共享技术
公共信道应同时为多对用户提供数据传输服务， 不能被某一对用户独占，这是提高线路利用率 的有效方法。
数据通信涉及的主要技术(8)
三大电信运营商
1854年Western Union公司成立，主要承担电报业务 1876年贝尔电话公司成立，贝尔发明电话接收器 1900年美国AT&T公司成立
电话的产生与发展
1910年，AT&T、贝尔实验室、Western Electric从运营公司分离。
1996年AT&T重组：
常用终端设备形式是键盘终端、显示器、打印机
传输控制设备
用于数据传输的控制，包括通信线路的自动呼叫、 自动接通/断开、确认对方的通信状态，以及实现 差错控制
集中器和智能终端是常见的传输控制设备
数据处理子系统
数据处理子系统是包括通信控制器在内的 计算机系统
通信控制器是主计算机与各条通信线路之 间的“桥梁”
System
1960-现在：电子交换（Electronic Switching）
模拟交换(Analog Switching) 数字交换(Digital Switching)
电话网的简单回顾
最早的点对点电话
点对点电话的问题－扩展性差
电话网的简单回顾
引入交换 — 接线员
自动交换 — 电话交换机
通信业务集团（Communication Services Group） 朗讯科技（Lucent Technologies） 咨询公司（Global Information Solutions）
电话交换方式的发展
1880-1910：人工交换（Manual Switch）
乔治·贝尔发明世界上第一部电话机已经100多年； 最早的电话交换使用人工转接方式，接线话务员使用塞绳
存储起来，等到相应的输出线路空闲时再转 发出去。 可避免信息交换过程中的拥塞现象，使线路 忙闲均匀，有利于节省线路带宽 根据交换的信息单位不同，存储-转发交换 可以分为 报文交换（Message Switching） 分组交换（Packet Switching）
传统的电话网络的交换系统不适合计 算机的数据传输
图灵
：描述计算过程的数学模型
冯.诺依曼 （存储程序的概念）
数据通信的研究内容（1）
数据通信面向计算机之间或计算机与数据终端 之间数据的存储、处理、传输和交换等任务
从数据通信系统各组成部分的功能角度，把数 据通信主要研究的内容划分为三个基本方面
数据传输——研究数据传输通路
信道特性及构成信道的传输媒质 使信号形式适合信道传输、增加信道容量的编
数据通信技术
尹明 yinmhn@ 广东工业大学
1概述
数据通信的概念 计算机通信的发展 数据通信的关键问题 数据通信的体系结构
数据通信的理解
数据通信：
计算机与计算机或计算机与终端之间的通信。
目的：
不仅是为了交换数据，更主要是为了利用计算 机来处理数据。
（link）把要通话的两端物理上连接起来； 容量小、交换效率低，但它是一次远程电信号通信的跨跃。
1910-1970：机电交换（Electromechanical Switching）
1910-1960：步进制系统（Step-by-Step） 1940-1975：纵横制交换机（空分制），即Crossbar-
数据通信涉及的主要技术(4)
数字频带传输技术主要是指数字通信系统的核 心技术之一——数字调制/解调技术，是将输入 的数字信号（基带数字信号）变换为适合于信 道传输的频带信号。
数据通信涉及的主要技术(5)
同步就是使系统的收发两端在时间上保持步调 一致。
同步的主要内容有载波同步、位同步、帧同步 以及网同步。
数据交换技术
数据交换又叫数据转接。这与电话系统的交换 局一样，因为任意一对用户都是用公共的网络， 转接是必然的，转接技术直接影响了通信质量 和线路利用率。它与信道共享问题密切相关。
数据通信涉及的主要技术(9)
流量控制
流量是计算机通信过程在网络中的通信量。在 网络中通信链路的容量、交换结点的缓冲区和 处理机等都是网络资源。在某一段时间里，如 果对网络资源的需求超过了网络所能提供的， 则产生了拥塞，解决网络拥塞的办法是流量控 制。
数据通信的层次结构
交换系统 传输系统
高层接口 进程与寻址
路径选择
流量控制 交换层
信道共享与交换
网络寻址
链路管理
帧控与链 路管理
帧序检测与控制
帧流量控制
误码检测与控制
接入与传 数据透明传输 输 同步
信号变换与编码
数据通信系统的质量指标
信息传输速率
信息传输速率(或称信息速率、比特率)指单位 时间内所传送的信息量，单位是比特/秒(b/s， 或bps)。
数据通信发展历程:
早期，数据通信与语音与视频通信存在明显的 区别
数据通信中，发收一方或双方是计算机 数据通信业务主要有
数据库 电子邮件 World Wide Web
基于计算机语音与视频通信日益兴起，区别正 在被消除
计算机通信技术的发展
三位奠基人：
乔治.布尔 ：布尔代数
通信处理
编辑
纠错编码与差错控制 格式化处理 数据内容编辑
变换
补偿发送端与接收端之间速度差别的速度变换 实现两端之间不同数据表示代码翻译的代码变换
控制
数据交换方式 流量控制 路由选择 终端查询
数据通信系统
凡是将终端设备与计算机经由模拟或数 字传输系统连接起来，并以收集、传输、 分配和处理数据为目的的系统统称为数 据通信系统。它是实现数据通信的功能 性物理实体。
电路交换
电话网的简单回顾
端局
汇接局
端局
电话交换的一个例子
数据通信研究的内容
数据通信概述
数据传输、通信接口、通信控制
数据通信系统的构成
终端设备子系统、数据传输子系统、数据处理子系统
数据通信网
数据通信网的类型，网络体系结构
数据通信质量指标
有效性、可靠性、适用性、经济性、易用易维护性、标准 化程度
换句话说，数据通信就是将快速传输数据 的通信技术和数据处理、加工及存储的计 算机技术相结合，从而给用户提供及时准 确的数据。
通信的概念
通信（Communication）是把消息从 一地有效地传递到另一地，即消息传 递的全过程。
交换式网络按照数据交换方式又分为 电路交换 分组交 存储-转发 换
为满足实时数据传输和安全保密的需要，除 可建立规定速率的点到点专用电路外，在交 换式网络中也可建立相对长期固定的连接。
数据通信网的类型（2）
电路交换
适用于实时通信的场合 主要任务是把要求通信的称为主呼叫线的输
数据通信系统的具体组成可以从不同角 度予以不同的描述，从系统设备级的构 成出发，数据通信系统可以被认为由终 端设备子系统、数据传输子系统、数据 处理子系统三个子系统构成。
数据通信系统的组成
终端设备子系统
由数据终端设备（DTE）及有关的传输控制设备 组成 终端设备
实现信息与二进制信号之间的变换，具有编码器和 解码器的功能
数据通信编码
信息交换编码及其定义的传输控制代码
数据通信的特点
通信对象、通信内容、可靠性、传输效率等方面
数据通信的应用与发展前景
数据通信的应用与发展，我国数据通信发展概况
数据通信
数据通信是是计算机技术和通信技术的迅速 发展以及两者之间相互渗透结合的产物
数据通信与传统的电话、电报通信不同，有 其自身的特点和要求，需要考虑的因素较多 较复杂
硬件部分包括分布在不同地理位置的数据传输设备、 数据交换设备以及连接它们的通信线路
软件部分是为支持上述硬件配置实现网络协议功能 的各种程序。
在数据通信网中，交换节点完成数据存储-转 发任务，通过交换节点的中间转递作用能使其 相连的计算机或终端进行数据交换。
数据通信网的类型（1）
根据所采用的传输技术的不同，数据通信网可 分为交换式网络和广播式网络两大类
码与调制等技术 提高通信效率、协调收发双方的多路复用与同
步等技术 与传输信道及信号相匹配的传输设备
数据通信的研究内容（2）
通信接口
研究数据通信设备之间和设备与信道之间 的接口部件的机械、电气、功能与规程等 特性，其中涉及发送端、信道、接收端之 间信号变换以及一些通信规程与协议等。
数据通信的研究内容（2）
面向21世纪的计算机通信
宽带综合业务数字网(B-ISDN)
综பைடு நூலகம்化，多种业务 高速化，传输速率大大提高
计算机无线通信 IEEE802.11
FHSS 跳频扩频 DSSS 直接序列扩频 红外IR
三网合一：计算机网络、电话网和有线电视网
数据通信涉及的主要技术(1)
涉及的基本问题有信道的概念、常用信道的特 性及对所传信道的影响，克服不良信道特性的 办法等。
通信控制过程要求自动实现，对传输过程中出现 的差错也要求自动纠正
其实现和发展不脱离已有通信基础设施，仍需充 分利用电话交换网、用户电报网等现存的通信网 来传输数据信号，并使其满足自身特性的要求
这种通信方式总是与数据处理相联系，因此随着 处理内容和处理方式的不同，对通信的具体要求 也不一样
数据通信涉及的主要技术(6)
差错控制编码/译码，属信道编码之范畴。 信道编码技术主要研究检错、纠错码概念及基
本实现方法。
数据通信涉及的主要技术(7)
信道共享技术
公共信道应同时为多对用户提供数据传输服务， 不能被某一对用户独占，这是提高线路利用率 的有效方法。
数据通信涉及的主要技术(8)
三大电信运营商
1854年Western Union公司成立，主要承担电报业务 1876年贝尔电话公司成立，贝尔发明电话接收器 1900年美国AT&T公司成立
电话的产生与发展
1910年，AT&T、贝尔实验室、Western Electric从运营公司分离。
1996年AT&T重组：
常用终端设备形式是键盘终端、显示器、打印机
传输控制设备
用于数据传输的控制，包括通信线路的自动呼叫、 自动接通/断开、确认对方的通信状态，以及实现 差错控制
集中器和智能终端是常见的传输控制设备
数据处理子系统
数据处理子系统是包括通信控制器在内的 计算机系统
通信控制器是主计算机与各条通信线路之 间的“桥梁”
System
1960-现在：电子交换（Electronic Switching）
模拟交换(Analog Switching) 数字交换(Digital Switching)
电话网的简单回顾
最早的点对点电话
点对点电话的问题－扩展性差
电话网的简单回顾
引入交换 — 接线员
自动交换 — 电话交换机
通信业务集团（Communication Services Group） 朗讯科技（Lucent Technologies） 咨询公司（Global Information Solutions）
电话交换方式的发展
1880-1910：人工交换（Manual Switch）
乔治·贝尔发明世界上第一部电话机已经100多年； 最早的电话交换使用人工转接方式，接线话务员使用塞绳
存储起来，等到相应的输出线路空闲时再转 发出去。 可避免信息交换过程中的拥塞现象，使线路 忙闲均匀，有利于节省线路带宽 根据交换的信息单位不同，存储-转发交换 可以分为 报文交换（Message Switching） 分组交换（Packet Switching）
传统的电话网络的交换系统不适合计 算机的数据传输
图灵
：描述计算过程的数学模型
冯.诺依曼 （存储程序的概念）
数据通信的研究内容（1）
数据通信面向计算机之间或计算机与数据终端 之间数据的存储、处理、传输和交换等任务
从数据通信系统各组成部分的功能角度，把数 据通信主要研究的内容划分为三个基本方面
数据传输——研究数据传输通路
信道特性及构成信道的传输媒质 使信号形式适合信道传输、增加信道容量的编
数据通信技术
尹明 yinmhn@ 广东工业大学
1概述
数据通信的概念 计算机通信的发展 数据通信的关键问题 数据通信的体系结构
数据通信的理解
数据通信：
计算机与计算机或计算机与终端之间的通信。
目的：
不仅是为了交换数据，更主要是为了利用计算 机来处理数据。
（link）把要通话的两端物理上连接起来； 容量小、交换效率低，但它是一次远程电信号通信的跨跃。
1910-1970：机电交换（Electromechanical Switching）
1910-1960：步进制系统（Step-by-Step） 1940-1975：纵横制交换机（空分制），即Crossbar-
数据通信涉及的主要技术(4)
数字频带传输技术主要是指数字通信系统的核 心技术之一——数字调制/解调技术，是将输入 的数字信号（基带数字信号）变换为适合于信 道传输的频带信号。
数据通信涉及的主要技术(5)
同步就是使系统的收发两端在时间上保持步调 一致。
同步的主要内容有载波同步、位同步、帧同步 以及网同步。
数据交换技术
数据交换又叫数据转接。这与电话系统的交换 局一样，因为任意一对用户都是用公共的网络， 转接是必然的，转接技术直接影响了通信质量 和线路利用率。它与信道共享问题密切相关。
数据通信涉及的主要技术(9)
流量控制
流量是计算机通信过程在网络中的通信量。在 网络中通信链路的容量、交换结点的缓冲区和 处理机等都是网络资源。在某一段时间里，如 果对网络资源的需求超过了网络所能提供的， 则产生了拥塞，解决网络拥塞的办法是流量控 制。
数据通信的层次结构
交换系统 传输系统
高层接口 进程与寻址
路径选择
流量控制 交换层
信道共享与交换
网络寻址
链路管理
帧控与链 路管理
帧序检测与控制
帧流量控制
误码检测与控制
接入与传 数据透明传输 输 同步
信号变换与编码
数据通信系统的质量指标
信息传输速率
信息传输速率(或称信息速率、比特率)指单位 时间内所传送的信息量，单位是比特/秒(b/s， 或bps)。
数据通信发展历程:
早期，数据通信与语音与视频通信存在明显的 区别
数据通信中，发收一方或双方是计算机 数据通信业务主要有
数据库 电子邮件 World Wide Web
基于计算机语音与视频通信日益兴起，区别正 在被消除
计算机通信技术的发展
三位奠基人：
乔治.布尔 ：布尔代数
通信处理
编辑
纠错编码与差错控制 格式化处理 数据内容编辑
变换
补偿发送端与接收端之间速度差别的速度变换 实现两端之间不同数据表示代码翻译的代码变换
控制
数据交换方式 流量控制 路由选择 终端查询
数据通信系统
凡是将终端设备与计算机经由模拟或数 字传输系统连接起来，并以收集、传输、 分配和处理数据为目的的系统统称为数 据通信系统。它是实现数据通信的功能 性物理实体。
电路交换
电话网的简单回顾
端局
汇接局
端局
电话交换的一个例子
数据通信研究的内容
数据通信概述
数据传输、通信接口、通信控制
数据通信系统的构成
终端设备子系统、数据传输子系统、数据处理子系统
数据通信网
数据通信网的类型，网络体系结构
数据通信质量指标
有效性、可靠性、适用性、经济性、易用易维护性、标准 化程度
换句话说，数据通信就是将快速传输数据 的通信技术和数据处理、加工及存储的计 算机技术相结合，从而给用户提供及时准 确的数据。
通信的概念
通信（Communication）是把消息从 一地有效地传递到另一地，即消息传 递的全过程。