计算机网络第02章-数据通信(第4版)
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计算机网络基础PPT电子课件-第2章数据通信基础
报文交换的缺点是报文传输时延较大， 且不适用于实时、连续的数据传输。
分组交换
分组交换是一种基于数据包的 通信交换方式。
在分组交换中，发送端将数据 分割成一定现动 态带宽分配，提高通信链路的 利用率。
分组交换的缺点是可能会出现 数据包丢失或乱序到达的情况 ，需要采用一定的差错控制机 制来保证数据传输的可靠性。
基带传输
在信道上直接传送数字信号的电脉冲 ，是一种最简单的传输方式。
频带传输
利用调制解调技术，将数字信号转换 为模拟信号，在模拟信道上进行传输 。
03 数据交换技术
电路交换
01
02
03
04
电路交换是一种传统的通信交 换方式，通过建立通信链路来
实现数据传输。
在电路交换中，通信链路在通 信过程中始终保持连接状态， 适用于实时、连续的数据传输
话机等。
数据通信的技术指标
传输速率
单位时间内传输的数据量，单 位是比特/秒(bps)。
带宽
数据通信系统能够传输的最高 频率与最低频率之差，单位是 赫兹(Hz)。
误码率
传输过程中发生错误的比特数 占总传输比特数的比例。
信噪比
信号功率与噪声功率之比，用 于衡量信号质量。
02 数据传输方式
串行传输和并行传
数据通信网
由传输设备、交换设备和 终端设备组成，实现数据 信息的传输、交换和终端 处理。
数据通信系统的组成
发送设备
将各种数字信号转换成 适合传输的信号，如调
制器。
传输信道
传输数据的通道，如光 纤、同轴电缆、无线信
道等。
接收设备
将接收到的信号转换成 原始的数字信号，如解
调器。
终端设备
分组交换
分组交换是一种基于数据包的 通信交换方式。
在分组交换中，发送端将数据 分割成一定现动 态带宽分配，提高通信链路的 利用率。
分组交换的缺点是可能会出现 数据包丢失或乱序到达的情况 ，需要采用一定的差错控制机 制来保证数据传输的可靠性。
基带传输
在信道上直接传送数字信号的电脉冲 ，是一种最简单的传输方式。
频带传输
利用调制解调技术，将数字信号转换 为模拟信号，在模拟信道上进行传输 。
03 数据交换技术
电路交换
01
02
03
04
电路交换是一种传统的通信交 换方式，通过建立通信链路来
实现数据传输。
在电路交换中，通信链路在通 信过程中始终保持连接状态， 适用于实时、连续的数据传输
话机等。
数据通信的技术指标
传输速率
单位时间内传输的数据量，单 位是比特/秒(bps)。
带宽
数据通信系统能够传输的最高 频率与最低频率之差，单位是 赫兹(Hz)。
误码率
传输过程中发生错误的比特数 占总传输比特数的比例。
信噪比
信号功率与噪声功率之比，用 于衡量信号质量。
02 数据传输方式
串行传输和并行传
数据通信网
由传输设备、交换设备和 终端设备组成，实现数据 信息的传输、交换和终端 处理。
数据通信系统的组成
发送设备
将各种数字信号转换成 适合传输的信号，如调
制器。
传输信道
传输数据的通道，如光 纤、同轴电缆、无线信
道等。
接收设备
将接收到的信号转换成 原始的数字信号，如解
调器。
终端设备
计算机网络教程第4版
一般可认为 SDH 与 SONET 是同义词。
SDH 的基本速率为 155.52 Mb/s，称为第 1 级同步传递模块 (Synchronous Transfer Module)，即 STM-1，相当于 SONET 体系 中的 OC-3 速率。
SONET 的 OC 级/STS 级与 SDH 的 STM 级的对应关系
S 站的码片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)
CDMA 的重要特点
每个站分配的码片序列不仅必须各不相同， 并且还必须互相正交(orthogonal)。
在实用的系统中是使用伪随机码序列。
码片序列的正交关系
令向量 S 表示站 S 的码片向量，令 T 表示 其他任何站的码片向量。
2.4.3 码分复用 CDM
常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。
各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此 不会造成干扰。
这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频 谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片 (chip)。
第 2 章 物理层
2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.3 物理层下面的传输媒体 2.4 信道复用技术 2.5 数字传输系统 2.6 互联网接入技术
重点：
物理层的任务 几种常用的信道复用技术 几种常用的互联网接入技术
难点：
数据通信的相关知识
2.1 物理层的基本概念
SDH/SONET传输网
SDH/SONET传输网是一种基于DH/SONET 标准的同步TDM多路复用网络
SDH 的基本速率为 155.52 Mb/s，称为第 1 级同步传递模块 (Synchronous Transfer Module)，即 STM-1，相当于 SONET 体系 中的 OC-3 速率。
SONET 的 OC 级/STS 级与 SDH 的 STM 级的对应关系
S 站的码片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)
CDMA 的重要特点
每个站分配的码片序列不仅必须各不相同， 并且还必须互相正交(orthogonal)。
在实用的系统中是使用伪随机码序列。
码片序列的正交关系
令向量 S 表示站 S 的码片向量，令 T 表示 其他任何站的码片向量。
2.4.3 码分复用 CDM
常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。
各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此 不会造成干扰。
这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频 谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片 (chip)。
第 2 章 物理层
2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.3 物理层下面的传输媒体 2.4 信道复用技术 2.5 数字传输系统 2.6 互联网接入技术
重点：
物理层的任务 几种常用的信道复用技术 几种常用的互联网接入技术
难点：
数据通信的相关知识
2.1 物理层的基本概念
SDH/SONET传输网
SDH/SONET传输网是一种基于DH/SONET 标准的同步TDM多路复用网络
计算机网络(自顶向下方法)第四版第二章答案
2.1节1.列出5种非专用的因特网应用及它们所使用的因特网协议.Web应用和HTTP协议电子邮件应用和SMTP(简单邮件传输协议)因特网的目录服务DNS和DNS协议P2P应用和P2P协议远程终端访问和Telnet文件传输和FTP2.网络体系结构与应用程序体系结构之间有什么区别？应用程序的体系结构明显不同于网络的体系结构.从应用程序研发者的角度看，网络体系结构是固定的,并为应用程序提供了特定的服务集合。
另一方面,应用程序体系结构由应用程序研发者设计，规定了如何在各种端系统上组织该应用程序.在选择应用程序体系结构时，应用程序研发者很可能利用现代网络应用程序中所使用的两种主流体系结构之一:客户机/服务器体系结构或对等体系结构。
3。
对两进程之间的通信会话而言,哪个进程是客户机，哪个进程是服务器？在给定的一对进程之间的通信会话中,发起通信（即在该会话开始时与其他进程联系）的进程被标示为客户机，在会话开始时等待联系的进程是服务器.4.对P2P文件共享应用,你同意“一个通信会话不存在客户机端和服务器端的概念”这种说法吗？为什么?不同意，在P2P文件共享应用中，一个进程可以既是客户机又是服务器。
实际上，在P2P 文件共享系统中，一个进程既能上载文件又能下载文件。
无论如何,在给定的一对进程之间的通信会话中，我们仍能标示一个进程为客户机，标示另一个进程为服务器。
在给定的一对进程之间的通信会话中,发起通信（即在该会话开始时与其他进程联系）的进程被标示为客户机，在会话开始时等待联系的进程是服务器.5。
运行在一台主机上的一个进程使用什么信息来标识运行在另一台主机上的进程？目的地端口号6．假定你想尽快的处理从远程客户机到服务器的事务，应使用UDP还是TCP？为什么？UDP，因为TCP是面向连接的可靠数据传输服务，使用TCP协议时，在应用层数据报文开始流动之前,其客户机程序和服务器程序之间互相交换运输层控制信息，完成握手阶段.TCP的三次握手，以及拥塞控制机制和分组都有开销.UDP没有拥塞控制机制,所以发送端可以以任何速率向其下面的层（网络层）注入数据。
电子教案]计算机网络基础教程 (2)[65页]
![电子教案]计算机网络基础教程 (2)[65页]](https://img.taocdn.com/s3/m/074d48ae10a6f524cdbf8558.png)
信中的双方，一方永远是发送方，另一方永远是接收方。 4、半双工通信 半双工通信是指通信双方都可以发送（或接收）数据，
但不能同时双向发送。 5、全双工通信 全双工通信是指通信双方可以同时发送和接收信数据，
即数据可以同时作双向传输。
计算机网络基础教程（第4版）
12
2.1.4 同步方式
数据传输的同步就是从发送方连续不断送来的信号中， 接收方如何正确区分出每一个代码。
数字信道传送数字信号的速率称为数据率或比特率。比 特（bit，简写b）是计算机中数据的最小单元，一个比特 就是二进制数字中的一个1或0。因此网络或链路的带宽 单位就是“比特每秒”，即b/s，而更加常用的带宽单位 是千比特每秒kb/s、兆比特每秒Mb/s、吉比特每秒Bb/s 或太比特每秒Tb/s。
计算机网络基础教程（第4版）
第2章 数据通信基础与物理层
计算机网络基础教程（第4版）
计算机网络基础教程（第基本概念 2.2 数据交换技术 2.3 传输媒体 2.4 网络结构化布线简介 2.5 物理层协议
计算机网络基础教程（第4版）
2
本章知识点
掌握数据通信中的一些基本功念：信号、信道、带宽、 全双工、单工、半双工、信号编码、复用技术
9
2.1.3 数据通信方式
1、并行传输 并行传输是指数据以成组的方式在多个并行信道上同时
进行传输，通常将构成一个字符代码的几位都在同一个 时刻发送出去，因此需要多条并排的信道，字符代码的 每一位各占一条信道。 优点是传送速率高，缺点是需要多个并行信道，费用较 高，仅适合近距离传输。
计算机网络基础教程（第4版）
同步传输克服了异步传输方式中的每一个字符都要附加 起止信号的缺点，具有较高的效率，但实现较为复杂， 常用于高速数据传输。
但不能同时双向发送。 5、全双工通信 全双工通信是指通信双方可以同时发送和接收信数据，
即数据可以同时作双向传输。
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12
2.1.4 同步方式
数据传输的同步就是从发送方连续不断送来的信号中， 接收方如何正确区分出每一个代码。
数字信道传送数字信号的速率称为数据率或比特率。比 特（bit，简写b）是计算机中数据的最小单元，一个比特 就是二进制数字中的一个1或0。因此网络或链路的带宽 单位就是“比特每秒”，即b/s，而更加常用的带宽单位 是千比特每秒kb/s、兆比特每秒Mb/s、吉比特每秒Bb/s 或太比特每秒Tb/s。
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第2章 数据通信基础与物理层
计算机网络基础教程（第4版）
计算机网络基础教程（第基本概念 2.2 数据交换技术 2.3 传输媒体 2.4 网络结构化布线简介 2.5 物理层协议
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2
本章知识点
掌握数据通信中的一些基本功念：信号、信道、带宽、 全双工、单工、半双工、信号编码、复用技术
9
2.1.3 数据通信方式
1、并行传输 并行传输是指数据以成组的方式在多个并行信道上同时
进行传输，通常将构成一个字符代码的几位都在同一个 时刻发送出去，因此需要多条并排的信道，字符代码的 每一位各占一条信道。 优点是传送速率高，缺点是需要多个并行信道，费用较 高，仅适合近距离传输。
计算机网络基础教程（第4版）
同步传输克服了异步传输方式中的每一个字符都要附加 起止信号的缺点，具有较高的效率，但实现较为复杂， 常用于高速数据传输。
《计算机网络(第四版) 谢希仁编著 第二章
对基带数字信号的几种调制方法
基带信号 调幅 0 1 0 0 1 1 1 0 0
调频
调相
一种正交调制 QAM
QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
(r, ) r
可供选择的相位有 12 种， 而对于每一种相位有 1 或 2 种振幅可供选择。 由于4 bit 编码共有16 种不同的 组合，因此这 16 个点中的每个 点可对应于一种 4 bit 的编码。
香农公式表明
信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的 极限传输速率就越高。 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速 率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的 传输。 若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限（当然实 际信道不可能是这样的），则信道的极限信息 传输速率 C 也就没有上限。 实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农 的极限传输速率低不少。
2.2.4 信道的极限信息传输速率
香农(Shannon)用信息论的理论推导出了 带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的 极限、无差错的信息传输速率。 信道的极限信息传输速率 C 可表达为 C = W log2(1+S/N) b/s
W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。
调幅 海事 无线电 无线电 波段
调频 移动 无线电 无线电 电视
LF
MF
HF
Vቤተ መጻሕፍቲ ባይዱF UHF SHF
EHF THF
2.3.1 导向传输媒体
双绞线
屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)
计算机网络技术基础-第4版-尚晓航-第2章数据通信基础
“信号（signal）”是数据在传输过程中的电磁波表 示形式。从时间域来看，图2-1（a）所示的“数字信号” 是一种离散信号；而图2-1（b）所示的“模拟信号”是 一种连续变化的信号。
图2-1 数字信号和模拟信号
2020/7/27，第2章 数据通信基础，计算机网络技术基础（第4版）
主编：尚晓航
4. 信道及信道的分类
“十二五”职业教育国家级规划教材
计算机网络技术基础 （第4版）
主编：尚晓航 高等教育出版社
第一篇 网络技术篇
2020/7/27，第2章 数据通信基础，计算机网络技术基础（第4版）
主编：尚晓航
计算机网络技术基础（第4版） 主编：尚晓航
高等教育出版社
本章学习目标：
1. 了解：数据通信的基础知识 2. 了解：数据传输方式的类型和特点 3. 掌握：数据传输的类型及相应的编码方法 4. 掌握：多路复用技术的分类和适用场合 5. 了解：数据通信中的同步技术 6. 了解：广域网中的数据交换技术 7. 掌握：差错控制技术的类型和方法Biblioteka 主编：尚晓航8. 时延
时延是信道或网络性能的另一个参数，其数值是指 一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一端所需要 的时间，其单位是秒s、ms（毫秒，10-3秒）、μs（微 秒，10-6秒）等。
时延是由：传播时延、发送时延和排队延时等三部 分组成的。
2020/7/27，第2章 数据通信基础，计算机网络技术基础（第4版）
主编：尚晓航
2020/7/27，第2章 数据通信基础，计算机网络技术基础（第4版）
主编：尚晓航
4. 带宽
对于模拟信道，带宽是指物理信道的频带宽度，其本 来的意思是指信道允许传送信号的最高频率和最低频率之 差, 单位为：赫兹（Hz）、千赫（kHz）、兆赫（MHz） 等。
图2-1 数字信号和模拟信号
2020/7/27，第2章 数据通信基础，计算机网络技术基础（第4版）
主编：尚晓航
4. 信道及信道的分类
“十二五”职业教育国家级规划教材
计算机网络技术基础 （第4版）
主编：尚晓航 高等教育出版社
第一篇 网络技术篇
2020/7/27，第2章 数据通信基础，计算机网络技术基础（第4版）
主编：尚晓航
计算机网络技术基础（第4版） 主编：尚晓航
高等教育出版社
本章学习目标：
1. 了解：数据通信的基础知识 2. 了解：数据传输方式的类型和特点 3. 掌握：数据传输的类型及相应的编码方法 4. 掌握：多路复用技术的分类和适用场合 5. 了解：数据通信中的同步技术 6. 了解：广域网中的数据交换技术 7. 掌握：差错控制技术的类型和方法Biblioteka 主编：尚晓航8. 时延
时延是信道或网络性能的另一个参数，其数值是指 一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一端所需要 的时间，其单位是秒s、ms（毫秒，10-3秒）、μs（微 秒，10-6秒）等。
时延是由：传播时延、发送时延和排队延时等三部 分组成的。
2020/7/27，第2章 数据通信基础，计算机网络技术基础（第4版）
主编：尚晓航
2020/7/27，第2章 数据通信基础，计算机网络技术基础（第4版）
主编：尚晓航
4. 带宽
对于模拟信道，带宽是指物理信道的频带宽度，其本 来的意思是指信道允许传送信号的最高频率和最低频率之 差, 单位为：赫兹（Hz）、千赫（kHz）、兆赫（MHz） 等。
第02章数据通信第4版(67页)
2.7 多路复用技术
1. 多路复用技术的分类 • 频分多路复用FDM • 波分多路复用WDM • 时分多路复用TDM
2.7.2 频分多路复用
• 在一条通信线路设计多路通信信道; • 每路信道的信号以不同的载波频率进行调制; • 各个载波频率是不重叠的, 一 条 通 信 线 路 就 可 以 同 时 独 立 地
信号的概念
• 信号是数据在传输过程中电信号的表示形式； • 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。
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。
多媒体网络应用
• 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
2.8.3 数据报方式
• 数据报是分组存储转发的一种形式； • 在数据报方式中，分组传送之间不需要预先在源主机
与目的主机之间建立“线路连接”； • 源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传
输路径； • 每个分组在通信子网中可能是通过不同的传输路径到
达目的主机。
数据报方式的工作原理
数据报方式的特点
2.5 基带传输技术
1. 基带传输的定义 • 在数据通信中，表示计算机二进制的比特序列的数字数
数据通信与计算机网络(第4版)[杨心强,陈国友][电子教案]第2章 数据通信基础知识
![数据通信与计算机网络(第4版)[杨心强,陈国友][电子教案]第2章 数据通信基础知识](https://img.taocdn.com/s3/m/54102f6669eae009581bec3b.png)
数据通信与计算机网络
（第 4 版）
杨心强
陈国友编著
电子工业出版社
2012 年 5 月
1
课件制作人声明
本课件是《数据通信与计算机网络》(第4版) 的教辅材料，共12个 Powerpoint 文件(每章一 个)。任课教师可根据教学的实际需要，自行修 改或增删其内容，但不能自行出版销售。 对于课件中存在的缺点和错误，欢迎读者提出 宝贵意见，以便及时修订。 课件制作人 杨心强 2012年5月
I i = − nPi log Pi
8
2.1.1 信息(续3)
整条消息所具有的信息量是所有这样的信息量在 不同的 i 值时之总和。
I = ∑ − npi log pi = −n∑ pi log pi
i =0 i =0 m −1 m −1
(2-2)
每个符号包含的平均信息量是
H = ∑ − npi log pi / n = −∑ pi log pi
10
2.1.3 信号 1、信号的分类
信号是数据的具体表示形式。目前常用的是电信号。 对数据通信有用的几种分类： ⑴ 连续信号与离散信号 ⑵ 随机信号与确定信号 ⑶ 周期信号与非周期信号 ⑷ 模拟信号与数字信号
11
2.1.3 信号(续1) 2、信号的特性
信号的特性表现在时间特性和频率特性两个方面。 时间特性主要指信号随时间变化的特性。信号随时 间变化的表现包含了信号的全部信息量。 频率特性是指信号可用频谱函数来表示的特性。频 谱函数表征信号的各频率成分，以及各频率成分的 振幅和相位。
12
2.1.3 信号(续2)
在分析通信系统时，把输入信号称为激励，输出 信号称为响应。通信系统的功能和特性是通过怎 样的激励而产生怎样的响应来体现的。 信号分析的两种方法：
（第 4 版）
杨心强
陈国友编著
电子工业出版社
2012 年 5 月
1
课件制作人声明
本课件是《数据通信与计算机网络》(第4版) 的教辅材料，共12个 Powerpoint 文件(每章一 个)。任课教师可根据教学的实际需要，自行修 改或增删其内容，但不能自行出版销售。 对于课件中存在的缺点和错误，欢迎读者提出 宝贵意见，以便及时修订。 课件制作人 杨心强 2012年5月
I i = − nPi log Pi
8
2.1.1 信息(续3)
整条消息所具有的信息量是所有这样的信息量在 不同的 i 值时之总和。
I = ∑ − npi log pi = −n∑ pi log pi
i =0 i =0 m −1 m −1
(2-2)
每个符号包含的平均信息量是
H = ∑ − npi log pi / n = −∑ pi log pi
10
2.1.3 信号 1、信号的分类
信号是数据的具体表示形式。目前常用的是电信号。 对数据通信有用的几种分类： ⑴ 连续信号与离散信号 ⑵ 随机信号与确定信号 ⑶ 周期信号与非周期信号 ⑷ 模拟信号与数字信号
11
2.1.3 信号(续1) 2、信号的特性
信号的特性表现在时间特性和频率特性两个方面。 时间特性主要指信号随时间变化的特性。信号随时 间变化的表现包含了信号的全部信息量。 频率特性是指信号可用频谱函数来表示的特性。频 谱函数表征信号的各频率成分，以及各频率成分的 振幅和相位。
12
2.1.3 信号(续2)
在分析通信系统时，把输入信号称为激励，输出 信号称为响应。通信系统的功能和特性是通过怎 样的激励而产生怎样的响应来体现的。 信号分析的两种方法：
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由若干个小区构成的覆盖区称为区群。 由于区群的结构酷似蜂窝，因此小区制移动通信系
统又称为蜂窝移动通信系统。
36
在每个小区设立一个（或多个）基站，它与若干个 移动站建立无线通信链路；
区群中各小区的基站之间可以通过电缆、光缆或微 波链路与移动交换中心连接；
移动交换中心通过电路与市话交换局连接，从而构 成一个完整的蜂窝移动通信的网络结构。
2
问题：
信息、数据与信号中间的关 系是什么？
3
2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息、数据与信号 2.1.2 数据传输类型与通信方式
4
2.1.1 信息、数据与信号
通信的目的是交换信息，什么是信息？如何表示 信息？
如何传递信息？ 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。 传递信息转换为传递数据 信息如何转换为相应的数据？编码技术
0.73 ≈ 0.7 0.41 ≈ 0.4
0.27 ≈ 0.3
0.12 ≈ 0.1
0 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1
t
( a ) 采样过程
样本
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
量化级
1 4 7 13 15 13 6 3
二进制编码
0001 0100 0111 1101 1111 1101 0110 0011
11
串行通信、并行通信
01001101
发送端
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 串行通信信道
接收端
(a)串行通信方式
发送端
b7
并
b6
行
b5
通
b4
信
b3
信
b2
道
b1
b0
接收端
0
b7
1
b6
0
b5
0
b4
1
b3
1
b2
0
b1
1
b0
(b)并行通信方式
12
单工通信、半双工或全双工通信
发送
单向通道
接收
卫星通信具有通信距离远、费用与通信距离无关、 覆盖面积大、不受地理条件限制、通信信道带宽大、 可进行多址通信与移动通信的优点，成为现代主要 的通信手段之一。
卫星通信的工作原理示意图：
人造卫星
人造卫星
接收站
接收站
发送站
地球表面
接收站
接收站
发送站
接收站
(a)
(b)
39
问题：
数据编码的类型和基本方法 是什么？
7
模拟信号与数字信号波形
v(t)
t (a)模拟信号 v(t)
t (b)数字信号
8
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（数据通信系统结构）
发送方 计算机
发送的二进制 经过Manchster编 比特序列 码后的比特序列
微波信号的频率很高，因此可以获得较大的通信带 宽，特别适合于卫星通信与城市建筑物之间的通信。
35
2.3.4 蜂窝无线通信
为了提高覆盖区域的系统容量与充分利用频率资源， 人们提出了小区制的概念；
将一个大区制覆盖的区域划分成多个小区，在每个 小区（cell）中设立一个基站（base station），通 过基站在用户的移动台（mobile station）之间建 立通信；
数据如何传递？ 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。
5
信息编码标准
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;
(a)单工通信方式
发送 接收
双向通道 (b)半双工通信方式
接收 发送
发送 接收
双向通道
接收 发送
(c)全双工通信方式
13
同步技术——字符同步
SYN SYN
……
一个或多个 SYN字符
控制字符
数据字符
控制字符
字节1 字节2 字节3 字节4 字节5
t
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
起始位
终止位
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。
6
信号的概念
信号是数据在传输过程中电信号的表示形 式；
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；
A 1.5 1.28≈1.3
1.0
1.52≈1.5 1.26≈1.3 0.73≈0.7
0.5 0.27≈0.3
0.41≈0.4 0.12≈0.1
0
D 8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1
t
49
编码
A
1.52 ≈ 1.5 1.5
1.28 ≈ 1.3 1.0
0.62 ≈ 0.6 0.5
1.26 ≈ 1.3
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
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
第2章 数据通信与广域网技术
1
本章讨论以下问题：
信息、数据与信号中间的关系是什么？ 数据通信系统结构如何？通信方式有那几种类型？ 有哪些常用的传输介质？其类型及主要特性是什么？ 数据编码的类型和基本方法是什么？ 数据通信速率的定义是什么？带宽是什么？ 什么是多路复用技术？其分类与各自的特点？ 广域网中的数据如何交换的？其交换技术有哪些？ 计算机网络中采用什么差错控制方法？
40
2.4 数据编码技术
2.4.1 数据编码类型
计算机的 二进制数据
模拟信号 数字信号
模拟 数据 编码
数字 数据 编码
振幅键控ASK 移频键控FSK 移相键控PSK
外同步编码 内同步编码
非归零码
曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码
计算机内部 表示信息的 二进制数据
通信系统用 于表示二进 制数据类型
数据信号 编码类型
b2
b3
b4
b5
b6
b7
0
1
0
0
1
0
1
1
(b)曼彻斯特编码
(c)差分曼彻斯特编码 43
曼彻斯特编码
曼彻斯特编码是应用最广泛的编码方法之一； 曼彻斯特编码的规则是：每比特的周期T分为前T/2与
后T/2两部分；通过前T/2传送该比特的反码，通过后 T/2传送该比特的原码； 曼彻斯特编码的优点是：每个比特的中间有一次电平 跳变，两次电平跳变的时间间隔可以是T/2或T，利用 电平跳变可以产生收发双方的同步信号； 曼彻斯特编码信号称为“自含钟编码”信号，发送曼彻 斯特编码信号时无需另发同步信号。
具体的数据编码方法 41
2.4.2 模拟数据编码方法
b0 0 数据
(a)ASK ω
2
(b)FSK
π (c)PSK(绝对)
b1
b2
b3
1
0
0
ω
ω
ω
ω
1
2
2
0
π
π
b4
b5
1
0
ω
ω
ω
1
2
0
π
+0
+π
+0
+0
+π
+0
(d)PSK(相对)
42
2.4.3 数字数据编码方法
数据 (a)非归零码
同步时钟
b0
b1
电离层
地球表面 (a)地波传播
地球表面
(b)天波传播 34
2.3.3 微波通信
频率在100MHz～10GHz之间的信号叫做微波信 号；
微波信号只能进行视距传播；
由于微波信号的波长比较短，因此可以利用尺寸较 小的抛物面天线，就可以将微波信号能量集中在一 个很小的波束内发送出去，这样就可以用很小的发 射功率来进行远距离通信；
在通信线路上传输 的数字信号
接收的数字信号
接收的二进制 比特序列 接收方 计算机
数据信号 编码器
数据信号 发送设备
数据信号 接收设备
数据信号 解码器
发送设备
通信线路
接收设备
数据通信系统
信源
信宿
10
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
数据通信中的关键技术：同步技术 同步通信 异步通信
45
2.4.4 脉冲编码调制方法
脉冲编码调制（PCM）是模拟数据数字化的主 要方法；
PCM的工作原理示意图：
模拟语音信号
脉冲编码调制PCM
数字语音信号
46
脉码调制PCM体制：采样、量化与编码
信号
采样 编码 解码 还原
采样周期 T
0010
1100
1001
t
t t 0011 t
t
47
采样
采样是隔一定的时间间隔，将模拟信号的 电平幅度取出作为样本，让其表示原来的 信号；
统又称为蜂窝移动通信系统。
36
在每个小区设立一个（或多个）基站，它与若干个 移动站建立无线通信链路；
区群中各小区的基站之间可以通过电缆、光缆或微 波链路与移动交换中心连接；
移动交换中心通过电路与市话交换局连接，从而构 成一个完整的蜂窝移动通信的网络结构。
2
问题：
信息、数据与信号中间的关 系是什么？
3
2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息、数据与信号 2.1.2 数据传输类型与通信方式
4
2.1.1 信息、数据与信号
通信的目的是交换信息，什么是信息？如何表示 信息？
如何传递信息？ 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。 传递信息转换为传递数据 信息如何转换为相应的数据？编码技术
0.73 ≈ 0.7 0.41 ≈ 0.4
0.27 ≈ 0.3
0.12 ≈ 0.1
0 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1
t
( a ) 采样过程
样本
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
量化级
1 4 7 13 15 13 6 3
二进制编码
0001 0100 0111 1101 1111 1101 0110 0011
11
串行通信、并行通信
01001101
发送端
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 串行通信信道
接收端
(a)串行通信方式
发送端
b7
并
b6
行
b5
通
b4
信
b3
信
b2
道
b1
b0
接收端
0
b7
1
b6
0
b5
0
b4
1
b3
1
b2
0
b1
1
b0
(b)并行通信方式
12
单工通信、半双工或全双工通信
发送
单向通道
接收
卫星通信具有通信距离远、费用与通信距离无关、 覆盖面积大、不受地理条件限制、通信信道带宽大、 可进行多址通信与移动通信的优点，成为现代主要 的通信手段之一。
卫星通信的工作原理示意图：
人造卫星
人造卫星
接收站
接收站
发送站
地球表面
接收站
接收站
发送站
接收站
(a)
(b)
39
问题：
数据编码的类型和基本方法 是什么？
7
模拟信号与数字信号波形
v(t)
t (a)模拟信号 v(t)
t (b)数字信号
8
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（数据通信系统结构）
发送方 计算机
发送的二进制 经过Manchster编 比特序列 码后的比特序列
微波信号的频率很高，因此可以获得较大的通信带 宽，特别适合于卫星通信与城市建筑物之间的通信。
35
2.3.4 蜂窝无线通信
为了提高覆盖区域的系统容量与充分利用频率资源， 人们提出了小区制的概念；
将一个大区制覆盖的区域划分成多个小区，在每个 小区（cell）中设立一个基站（base station），通 过基站在用户的移动台（mobile station）之间建 立通信；
数据如何传递？ 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。
5
信息编码标准
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;
(a)单工通信方式
发送 接收
双向通道 (b)半双工通信方式
接收 发送
发送 接收
双向通道
接收 发送
(c)全双工通信方式
13
同步技术——字符同步
SYN SYN
……
一个或多个 SYN字符
控制字符
数据字符
控制字符
字节1 字节2 字节3 字节4 字节5
t
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
起始位
终止位
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。
6
信号的概念
信号是数据在传输过程中电信号的表示形 式；
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；
A 1.5 1.28≈1.3
1.0
1.52≈1.5 1.26≈1.3 0.73≈0.7
0.5 0.27≈0.3
0.41≈0.4 0.12≈0.1
0
D 8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1
t
49
编码
A
1.52 ≈ 1.5 1.5
1.28 ≈ 1.3 1.0
0.62 ≈ 0.6 0.5
1.26 ≈ 1.3
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
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
第2章 数据通信与广域网技术
1
本章讨论以下问题：
信息、数据与信号中间的关系是什么？ 数据通信系统结构如何？通信方式有那几种类型？ 有哪些常用的传输介质？其类型及主要特性是什么？ 数据编码的类型和基本方法是什么？ 数据通信速率的定义是什么？带宽是什么？ 什么是多路复用技术？其分类与各自的特点？ 广域网中的数据如何交换的？其交换技术有哪些？ 计算机网络中采用什么差错控制方法？
40
2.4 数据编码技术
2.4.1 数据编码类型
计算机的 二进制数据
模拟信号 数字信号
模拟 数据 编码
数字 数据 编码
振幅键控ASK 移频键控FSK 移相键控PSK
外同步编码 内同步编码
非归零码
曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码
计算机内部 表示信息的 二进制数据
通信系统用 于表示二进 制数据类型
数据信号 编码类型
b2
b3
b4
b5
b6
b7
0
1
0
0
1
0
1
1
(b)曼彻斯特编码
(c)差分曼彻斯特编码 43
曼彻斯特编码
曼彻斯特编码是应用最广泛的编码方法之一； 曼彻斯特编码的规则是：每比特的周期T分为前T/2与
后T/2两部分；通过前T/2传送该比特的反码，通过后 T/2传送该比特的原码； 曼彻斯特编码的优点是：每个比特的中间有一次电平 跳变，两次电平跳变的时间间隔可以是T/2或T，利用 电平跳变可以产生收发双方的同步信号； 曼彻斯特编码信号称为“自含钟编码”信号，发送曼彻 斯特编码信号时无需另发同步信号。
具体的数据编码方法 41
2.4.2 模拟数据编码方法
b0 0 数据
(a)ASK ω
2
(b)FSK
π (c)PSK(绝对)
b1
b2
b3
1
0
0
ω
ω
ω
ω
1
2
2
0
π
π
b4
b5
1
0
ω
ω
ω
1
2
0
π
+0
+π
+0
+0
+π
+0
(d)PSK(相对)
42
2.4.3 数字数据编码方法
数据 (a)非归零码
同步时钟
b0
b1
电离层
地球表面 (a)地波传播
地球表面
(b)天波传播 34
2.3.3 微波通信
频率在100MHz～10GHz之间的信号叫做微波信 号；
微波信号只能进行视距传播；
由于微波信号的波长比较短，因此可以利用尺寸较 小的抛物面天线，就可以将微波信号能量集中在一 个很小的波束内发送出去，这样就可以用很小的发 射功率来进行远距离通信；
在通信线路上传输 的数字信号
接收的数字信号
接收的二进制 比特序列 接收方 计算机
数据信号 编码器
数据信号 发送设备
数据信号 接收设备
数据信号 解码器
发送设备
通信线路
接收设备
数据通信系统
信源
信宿
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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
数据通信中的关键技术：同步技术 同步通信 异步通信
45
2.4.4 脉冲编码调制方法
脉冲编码调制（PCM）是模拟数据数字化的主 要方法；
PCM的工作原理示意图：
模拟语音信号
脉冲编码调制PCM
数字语音信号
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脉码调制PCM体制：采样、量化与编码
信号
采样 编码 解码 还原
采样周期 T
0010
1100
1001
t
t t 0011 t
t
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采样
采样是隔一定的时间间隔，将模拟信号的 电平幅度取出作为样本，让其表示原来的 信号；