数据通信原理简介
《数据通信原理简介》课件
传输层协议
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传输层协议提供端到端 的数据传输服务，确保 数据完整性和顺序正确
性。
主要的传输层协议包括 TCP（Transmission Control Protocol）和
UDP（User Datagram Protocol）。
TCP协议提供可靠的、有 序的和错误校验的数据 传输，而UDP协议提供 无序的、不可靠的数据
THANKS
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，满足各种无线应用需求。
未来数据通信的展望
更高速度和更低延迟
随着5G/6G等通信技术的发展，未来数据通信将实现更高速率和 更低延迟的数据传输。
更广泛的应用领域
随着物联网、人工智能等新兴技术的普及，数据通信将应用于更广 泛的领域，促进各行业的数字化转型。
更高级的安全保障
随着量子通信技术的发展，未来数据通信将提供更高级的安全保障 ，确保信息安全。
同步传输
数据块以连续的方式进行传送，传送 速率固定，字符之间无间隔。
基带传输与频带传
基带传输
在信道上直接传送数字信号的电脉冲，适合于近距离数据传 输。
频带传输
利用调制解调技术将基带信号转换为高频信号在信道上传输 ，然后再将其还原成原始信号，适合于远距离数据传输。
多路复用技术
时分多路复用（TDM）
广域网是一种覆盖广阔地理区域的计算机网 络，通常跨越城市、地区甚至算机、设 备和服务，以便实现跨地域的数据传输和资 源共享。广域网通常使用公共通信网络（如 电话线、光纤和卫星）来传输数据，并支持 各种不同的协议和技术。
互联网
总结词
互联网是一种全球性的、开放的计算机网络 ，由多个局域网、城域网和广域网互联而成 。
网络层协议
数据通信原理
数据通信原理数据通信是指在计算机及网络领域中，通过合适的介质将信息从一个地方传输到另一个地方的过程。
数据通信原理是数据传输的基本理论和技术方法，它涉及到数据的编码、传输介质、传输速率、信道复用等方面的内容。
一、数据编码数据编码是指将信息转换为适合传输的信号的过程。
常见的数据编码方法有二进制编码、八进制编码和十六进制编码等。
二进制编码是将信息转换为只包含两种状态的信号，它是计算机中最基本也是最常用的编码方法。
八进制编码和十六进制编码则是将信息转换为8位或16位的信号，它们相对于二进制编码来说能够更有效地表示大范围的数据。
二、传输介质传输介质是指用于传输信息信号的物理媒介。
常见的传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤等。
双绞线是应用最广泛的传输介质，它由两根绞合在一起的导线组成，能够较好地抵御干扰。
同轴电缆则由内导体、绝缘层、外导体和外护套组成，适用于高频率信号的传输。
光纤是最先进的传输介质，它利用光的传播特性进行信息传输，具有带宽大、传输距离远和免受干扰等优势。
三、传输速率传输速率是指在单位时间内传输的数据量。
数据传输速率常用的单位有bps（比特/秒）、Kbps（千比特/秒）、Mbps（兆比特/秒）和Gbps（千兆比特/秒）等。
传输速率的选择需要根据实际需求和传输介质的性能来确定。
在实际应用中，常见的传输速率包括10Mbps、100Mbps和1Gbps等。
四、信道复用信道复用是指将不同的信号通过同一物理通道进行传输的技术。
常见的信道复用技术有频分复用（FDM）和时分复用（TDM）等。
频分复用是将不同频率范围的信号分配到不同的子信道上进行传输，从而实现多个信号同时在一个物理通道上传输的目的。
时分复用则是将不同信号按照时间片的方式依次传输，使得多个信号在不同的时间段内共享一个物理通道。
总结：数据通信原理是实现数据传输的基本理论和技术方法。
其中包括数据编码、传输介质、传输速率和信道复用等方面的内容。
在实际应用中，根据需求和资源情况选择适合的编码方法、传输介质、传输速率和信道复用技术，能够有效地实现数据的传输和通信。
数据通信原理与应用案例
数据通信原理与应用案例数据通信是现代信息社会的基础，它在各个领域都有着广泛的应用。
本文将介绍数据通信的原理以及一些实际应用案例，旨在帮助读者了解数据通信的基本原理，以及在不同领域中如何应用这些原理。
一、数据通信的原理数据通信是指通过物理媒介或无线信道传输数据的过程。
它基于一定的原理和协议，实现信息的传输和交换。
在数据通信中，有三个重要的概念需要理解：信号、媒介和协议。
1. 信号：信号是指在传输过程中所使用的数字或模拟形式的数据。
在数据通信中，信号可以是电压、电流或光信号等形式。
2. 媒介：媒介是指传输信号所使用的物理媒体。
常见的媒介包括电线、光纤、无线电波等。
3. 协议：协议是指传输数据时所遵循的规则和约定。
协议包括数据的格式、传输方式、错误检测和纠正等内容。
在数据通信过程中，发送方将原始数据转换成适当的信号，并通过媒介传输给接收方。
接收方接收到信号后，将其还原成原始数据。
为了保证数据的可靠传输，数据通信中通常会使用各种技术，如编码、调制解调、差错检测和纠正等。
二、数据通信的应用案例数据通信广泛应用于各个领域，包括互联网、电信、金融、交通等。
下面将介绍几个数据通信在不同领域中的应用案例。
1. 互联网通信互联网是当今最常用的数据通信方式之一。
利用互联网，人们可以通过电子邮件、即时通信、社交媒体等形式进行远程通信。
同时，互联网还是实现电子商务、在线教育和远程办公的重要基础。
2. 电信通信电信通信是指通过电话、短信等方式进行的远程通信。
在电信通信中，数据通过电话线缆、无线电波等媒介传输。
电信通信不仅用于个人之间的通信，还广泛应用于企业、政府等组织机构中。
3. 金融通信数据通信在金融领域中起着至关重要的作用。
通过数据通信，人们可以进行网上银行、电子支付等操作，实现远程交易和资金管理。
同时，金融机构之间也需要通过安全可靠的数据通信进行交流和合作。
4. 交通通信交通通信是指在交通系统中使用数据通信技术进行交通管理和信息传输。
数据通信工作原理及应用
数据通信工作原理及应用数据通信是一种使各种数字设备之间传送数据的技术。
它是一种在计算机系统和数据传输设备之间进行数字数据传输的技术，是信息时代的重要基础。
在不同的领域，数据通信的工作原理和应用不同。
本文将介绍数据通信的工作原理和应用。
1.数据通信的工作原理数据通信的工作原理是运用计算机技术将数字信息转换成数据包、并通过各种数字设备之间的通信线路、传输媒介传送到指定的接收端数据通信主要包括如下步骤：(1) 将要传输的数据转换成数字信号(2) 将数字信号进行调制(3) 把调制后的数字信号通过媒介传输到接收端(4) 在接收端将接收到的数据进行解调。
在数据通信中，数据包是最小的数据传输单元，它包含数据和数据包头。
在数据通信中，发送方将数据打包成一个数据包，并在数据包头中包含一些元数据，例如：序列号，数据类型，CRC校验码等。
当数据包到达接收端后，把数据包头和数据分开，对数据进行CRC校验，确保数据的完整性，如果数据包完整无误，就进行数据解析，取出需要的数据。
2. 数据通信的应用数据通信在很多领域都有广泛的应用，主要包括的领域有：互联网，数字电视，自动化控制，远程医疗等。
(1) 互联网互联网是数据通信的重要应用领域。
通过网络，我们可以传输文本、图片、音频、视频等各种类型的数据，因此，互联网也被称为信息高速公路。
它是我们获取信息、交流观点以及了解世界变化的重要渠道。
数据通信技术是互联网传输信息的基础。
(2) 数字电视数字电视是一种优质的电视节目传输模式，数据通信技术在数字电视传输中扮演着重要的角色。
通过数据通信技术可以将高质量的电视节目传输到各个地方，覆盖范围更广。
(3) 自动化控制数据通信技术在自动化控制领域也有广泛的应用。
它可以帮助工业企业实现自动化控制，提高生产效率和产品质量。
通过数据传输，企业可以掌握设备的运行情况、进行远程操作等。
(4) 远程医疗远程医疗是数据通信技术在医疗领域的一种应用。
它可以实现医生和患者之间的远程会诊、远程问诊，让患者在家获得及时、有效的救治和诊疗。
数据通信原理
数据通信原理数据通信是信息时代的核心技术之一，它负责在计算机网络中传输和交换数据。
深入了解数据通信原理对于理解计算机网络的工作方式和性能优化至关重要。
本文将介绍数据通信的基本原理，并探讨数据传输中的关键概念和技术。
一、基本概念和分类数据通信是指通过一定的介质或信道，将数据从一个地方传输到另一个地方的过程。
数据通信系统通常由发送端、接收端、传输介质和信道构成。
根据数据传输的方式，可以将数据通信分为模拟通信和数字通信两种类型。
1. 模拟通信模拟通信是指将连续变化的模拟信号传输到接收端，如音频和视频信号。
模拟通信的关键问题是信号的采样、调制和解调。
数据在传输过程中会受到噪声的影响，因此需要采取一定的措施来保证接收端能够正确地还原原始信号。
2. 数字通信数字通信是将离散的数字信号传输到接收端。
数字通信的关键问题是信号的编码和解码。
数字信号通过调制技术转换为模拟信号，并在传输过程中受到噪声和失真的影响。
接收端需要根据事先约定的编码方式进行解码，以还原原始数据。
二、数据传输的方式和技术数据通信中常用的数据传输方式包括串行传输和并行传输。
串行传输是逐位地将数据按照顺序传输，而并行传输是同时传输多个数据位。
1. 串行传输串行传输具有简单、可靠、成本低等优点，广泛应用于现代数据通信中。
串行传输使用较少的物理线路，但传输速率较低。
为了提高传输速率，可以采用多路复用技术（如时分多路复用和频分多路复用）以及调制技术（如相位调制和频率调制）来实现。
2. 并行传输并行传输具有传输速率高的优点，但需要较多的物理线路。
并行传输常用于短距离高速数据传输，如计算机内部的数据传输。
在并行传输中，需要保证数据位之间的同步性，以确保数据的正确传输。
三、错误检测和纠正技术在数据传输过程中，由于噪声、干扰或信号失真等原因，数据可能会出现错误。
为了检测和纠正这些错误，常用的技术包括奇偶校验、循环冗余检验（CRC）和海明码等。
奇偶校验是最简单的错误检测技术，通过统计数据中1的个数来判断数据是否正确。
数据通信原理
第一章：绪论：1、了解消息、信号、信息、数据的基本概念（1）消息定义：是指通信过程中传输的具体原始对象。
消息的分类：离散消息、连续消息。
（2）信号定义：把消息转换成适合于信道传输的物理量。
信号携带着消息，它是消息的运载工具。
信号的分类:模拟信号和数字信号。
（3）信息：信息就是包含在消息中对通信方有意义的那部分内容。
（4）数据：数据就是赋予一定含义的数字、字母、文字等符号及其组合，它是消息的一种表现形式。
数据的分类：模拟数据、数字数据。
2、信息量、信息熵（平均信息量的计算）信息的度量：度量信息多少的程度就称为信息量I。
信息量的计算：一则离散消息包含的信息量可表示为平均信息量（信息熵）H：可以证明上式中，当P0=P1= … =P M-1时，取最大值例1.2 某信源有8种相互独立的状态，其发生的概率分别是1/8、1/8、0、1/4、0、0、0、1/2, 则信源传递给信宿的平均信息量是多少？课后P30 1.83、通信系统的组成（一般通信系统、模拟、数字、基带、频带、数据通信系统的组成框图）P6、P7、P8、P10一般通信系统PIalog-=∑-=-=12logMjPjjPHMMMHMj212log1log1=-=∑-=模拟通信系统数字基带通信系统数字频带通信系统数据通信系统数据通信系统的组成：数据终端设备（DTE）、数据电路、中央计算机系统三大部分组成。
(填空)4、数据的传输方式（填空、简答）（1）基带传输与频带传输基带传输就是将DTE经过码型变换、电平转换等必要处理后直接在信道上传输，常用于短距离的数据传输系统中。
频带传输较复杂，传送距离较远，若通过市话系统配备Modern，则传送距离可不受限制。
（2）并行传输与串行传输并行传输是指将数据符号编码后，在两条以上的并行信道上同时传输，一般一次传输一个字符；如：采用8单位代码组成的字符时，可以用8条信道并行传输。
特点：（1）优点：对于每次只传输一个字符，因此它不需要额外的措施来实现收发双方的字符同步；（2）缺点：必须有多条并行信道，成本比较高，不适宜远距离传输。
数据通信原理（最终版）
数据通信原理（最终版）1）数据通讯：依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息，他可以实现：计算机与计算机，计算机与终端，终端与终端之间的数据信息传递。
2）数据信号的基本传输方式：基带传输，频带传输，数字传输。
3）数据通信系统：是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。
4）数据终端设备（DTE ）：数据输入设备，数据输出设备和传输控制器组成。
5）传输信道：通信线路、通信设备（模拟通信设备、数字通信设备）。
6）通信控制器：数据电路和计算机系统的接口。
7）数据通信系统中的信道（按传输方式分）：物理实线传输媒介信道（双绞线电缆、同轴电缆、光纤）、电话网传输信道、数字数据传输信道。
8）传输损耗：D=10 lg01P P 。
（P 0为发送功率，P 1为接收功率，单位dB ）9）信噪比：（NS ）dB =10 lg （s nP P ）。
（P s 为信号平均功率，P n 为噪声平均功率）10）数据传输方式：??传输顺序：并行传输、串行传输同步方式：异步传输、同步传输数据传输的流向和时间关系：单工、半双工、全双工11）数据传输系统的有效性指标：调制速率，数据传信速率、数据传送速率。
12）调制速率：N Baud =)(1s T 。
（N Baud 为每秒传输信号码元的个数，又称波特率，单位Baud ，T(s)为码元持续时间。
13）数据传信速率：每秒所传输的信息量，单位bit/s （二进制）。
当信号为M 进制时，传信速率（R ）与调制速率（N ）的关系为R=Nlog 2M 。
14）频带利用率：η=频带速率符号速率（Baud/Hz ），η=频带宽度信息传输速率[bit/(s ·Hz)]。
15）差错率：用误码率、误字符率、误码组率来表示。
误码率：接收出现差错的比特数/总的发送比特数。
误字符率：接收出现差错的字符（码组）数/总的发送字符（码组）数。
数据通信原理
数据通信原理
数据通信原理是指计算机网络中两台计算机之间如何传输数据信息的原理。
数据通信遵循四个基本步骤：发送，传输，接收和确认。
首先，发送方需要将数据编码成一种可以传输的格式，最常用的编码格式是ASCII（American Standard Code for Information Interchange），它是一种用于交换文本信息的格式，编码后的数据将被放入报文中，报文是一种能够被计算机识别和接收的消息单位。
其次，将报文传输到接收方，网络传输一般分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，报文在这几个层之间传输，直至到达接收方。
然后，接收方收到报文，并将报文中的数据解码，这一过程称为解码。
解码后的数据可以被计算机识别，此时报文的传输任务就完成了。
最后，发送方和接收方之间进行确认，确认数据是否完整无误地传输到接收方，这一过程称为确认。
确认完成后，数据传输过程就完成了。
总之，数据通信原理包括发送，传输，接收和确认四个步骤，通过这些步骤可以将报文中的数据完整无误地传输到接收方。
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计算机技术和现代通信技术相结合形
成了计算机网络。 数据通信技术是构成现
代计算机网络的重要基石之一。 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 通信基本概念 数据交换方式 数据传输方式 常用性能指标
1
2.1.1 通信基本概念
通信的目的是信息交换
数据通信网
信源
发送器
传输 信道
值表示被限制在有限个数值之内
4
通信基本概念
不同数据可以用不同信号方式传输
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2.1.2 数据交换方式
交换技术的引入 目的是节约和优化资源 三种常见的数据交换方式：电路交换、报文交换 和分组交换
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数据交换方式 (1)电路交换(Circuit Switching)
通信双方在传输数据之前建立一条实际的物理通路，并 且在整个传输过程中独占该通路。 呼叫建立 信息传送 连接释放
报文 分组数据
校验
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数据交换方式
优点 数据传输灵活，线路利用率较高 转发时延短 分组长度固定，简化了存储管理 减少了出错几率和重发数据量
同一报文的不同分组可按不同路径传输 中间结点可不必等待未到达的分组而继续转发
缺点 每个分组增加的控制信息一定程度降低了通信效率， 增加了处理时间，分组长度的合理选择非常重要 目的站点要重组报文，增加了控制的复杂性
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2.2 数据通信相关技术简介
2.2.1 数据编码 2.2.2 信道复用 2.2.3 差错控制
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2.2.1 数据编码
数字信号 非归零编码 曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码 差分非归零编码 ……
数字信道
PCM(脉冲编码调制)编码 采样量化编码
频移键控法FSK(调频) 幅移键控法ASK(调幅) 相移键控法PSK(调相)
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数据交换方式 优点 传输时延小，实时性强 数据按序传送和接收 设备简单 缺点 平均通路建立时间较长 独占通路和一组设备，信道利用率低 若出现故障，需重新建立连接 计算机以及不同速率的设备难于协同工作
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数据交换方式 (2)报文交换(Message Switching)
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2.1. 每秒传输数据的数量
码元传输速率（波特率，Baud/s）
比特传输速率（bit/s）：二进制码元时
带宽 — 信道中所允许的传输速率最大值（或者在传
送模拟信号时所允许的频带宽度）
误码率 — 单位时间内出错码元数与发送码元数之比 时延 —单位数据信号从数据电路的一端传输到达另 一端所经历的总的时间
虚电路
数据报 14
2.1.3 数据传输方式
(1)基带传输和频带传输
基带传输 数据信号不经过调制，直接在线路中传输。
频带传输 信号经过调制送到信道中传输，在接收端进行解调。 目的是适合信道特性，同时也提高了线路利用率。
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数据传输方式
(2)有线传输和无线传输
(3)单工、半双工和全双工
单工
半双工
模拟信号
调频(FM) 调幅(AM) 调相(PM)
模拟信道
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数据编码
(1)非归零编码(NonReturn to Zero Code, NRZ) “1”=正电压，“0”=负电压 编码效率高 发送端和接收端需要同步；编码有直流分量，易失真
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数据编码 (2)曼彻斯特编码(Manchester Encoding) “1”= 信号位中间发生“高到低”的跳变 “0”=信号位中间发生“低到高”的跳变
接收器
信宿
(a)数据通信模型
PSTN 工作站 Modem 公共电话网 Modem 服务器
2
(b)数据通信系统实例
通信基本概念
信息（Information) — 通信传输过程中包含的内容，如 数字、文字、语音和图像等。 数据(data) — 运送信息的实体，一般用二进制代码表示。 信号(signal) — 数据的电气或电磁的表现。 狭义信道 — 传输信号的具体媒介。如电缆、光缆等
全双工
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数据传输方式
(4)串行传输方式和并行传输方式
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 发送端 发送端
串行通信信道
发送端 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 并行通信信道 接收端 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
适合于 近距离
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数据传输方式
(5)同步传输方式和异步传输方式 同步传输方式 在传送数据前通过特定同步字符建立同步，使收发双 方具有完全同步的时钟信号。传输效率高。 异步传输方式 每个字节作为一个单元独立传输，字节之间的传输间 隔任意。需在每一字节的开始和结尾附加起始位和停 止位。传输效率较低，但设备便宜。如USB接口。
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数据交换方式
分组交换在应用中有两种方法来管理被传输的分组流。 数据报(Datagram) 无连接的数据传输方式，这种方式下被传输的分组 称为数据报。是尽力而为的服务。 虚电路(Virtual Circuit) 面向连接的数据传输方式，工作过程类似于电路交换。 能提供较好的通信质量。
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数据交换方式
广义信道 —不仅包含具体的物理介质，而且还包含了终
端（收/发端）的部分设备在内的那段信号通路。如编码 /解码、调制/解调设备等
3
通信基本概念
数据以信号方式在信道中传输。
模拟信号 (Analog Signal)— 连续变化的电磁波
数字信号 (Digital Signal)— 幅度的取值是离散的，幅
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数据交换方式
(3)分组交换/包交换(Packet Switching) 采用存储转发的技术。限制一次传输数据的最大长度， 如果传输数据超过规定的最大长度，发送方就将它分成 多个报文分组发送。 目前公用数据网采用的是分组交换技术。
分组的概念1967年由英国国家实验室NPL提出。
报文 报文 目的 源 号 分组号 地址 地址
不管被传送数据的长度，都把它当作一个逻辑单元，附 上相应的控制信息，组成一个报文发送。 采用存储转发的技术，无建立信道的过程，中间结点暂存 报文，并根据目的地址确定转发的下一个结点。 报文号 目的地址 源地址 报文数据 校验
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数据交换方式
优点 线路利用率较高 报文数据按序传送和接收 不同速率的终端设备之间可以进行数据传送 支持多点传输，一个报文可以同时向多个地址传送 缺点 传送时延较长，不适合实时或交互式数据通信业务， 如语音通话 中间结点必须配置大容量的存储设备