数据通信技术基础
数据通信技术基础
处理时延=对数据进行处理和错误校验所需的时间 排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间 发送时延=数据位数/信道带宽 传播时延=d/s d:距离，s:介质中信号传播速度(≈0.7c)
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往返时延（Round-Trip Time，RTT）：从发送端发送数据开始，到 发送端收到接收端的确认所经历的时间
例如，话音级线路的带 宽约为3.1kHz，根据上
C = 数据传输率，单位b/s W = 带宽，单位Hz M = 信号编码级数
式计算的信道最大数据
传输率如右表所示
M 2 4 8 16 32
最大数据率 6200 b/s 12400 b/s 18600 b/s 24800 b/s 31000 b/s
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每秒能传送多少个比特数 bps(bit per second) C=1/T×log2N T为传输信息的电脉冲宽度，N为一个码元所取得的 有效离散值个数（调制电平数）
信号传输速率（波特率） 用B表示
码元速率、调制速率 每秒传送的码元数 波特（Baud） B=1/T
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波特（Baud）：码元传输的速率单位。波特率为每秒传送的码元 数（即信号传送速率）。 比特率、波特率和信号编码级数的关系如下：
3
金属导体
双绞线、 同轴电缆(粗、细)
光纤 无线介质
无线电、微波、卫星、红外线
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双绞线（Twist Pair，TP）
内导体芯线
绝缘 内屏蔽
外屏蔽
外套
--螺旋绞合的双导线 --每根4对、25对、1800对 --典型连接距离100m（LAN） --RJ45插座、插头 --优缺点： 成本低 组装密度高、节省空间 安装容易（综合布线系统） 平衡传输（高速率） 抗干扰性一般 连接距离短
数据通信技术基础
数据通信技术基础数据通信技术基础数据通信系统的性能指标数据传输速率传码速率⼜称为调制速率、波特率，记作NBd，是指在数据通信系统中，每秒钟传输信号码元的个，单位是波特（Baud）。
传信速率⼜称为⽐特率，记作Rb, 是指在数据通信系统中，每秒钟传输⼆进制码元的个数，单位是⽐特/秒（bit/s,或kbit/s或Mbit/s）。
千⽐每秒，即 kb/s （103 b/s）兆⽐每秒，即 Mb/s（106 b/s）吉⽐每秒，即 Gb/s（109 b/s）太⽐每秒，即 Tb/s（1012 b/s）计算⽅式信道带宽信号带宽：(bandwidth)是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
模拟信道：表⽰通信线路允许通过的信号频带范围就称为线路带宽(通频带)。
数字信道：“带宽”是所能传送的“最⾼数据率”同义语，单位是“⽐特每秒”。
误码率时延发送时延发送时延：⼜称为传输时延，发送数据时，使数据块从结点进⼊到传输媒体所需要的时间。
信道带宽：数据在信道上的发送速率。
常称为数据在信道上的传输速率。
发送时延 = 数据块长度（⽐特） / 信道带宽（⽐特/秒）传播时延传播时延：电磁波在信道中需要传播⼀定的距离⽽花费的时间。
信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。
传播时延 = 信道长度（⽶） / 信号在信道上的传播速率（⽶/秒）处理时延处理时延：交换结点为存储转发⽽进⾏⼀些必要的处理所花费的时间。
结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。
处理时延的长短往往取决于⽹络中当时的通信量。
数据从源点到达⽬的点所经历的总时延就是发送时延、 传播时延和处理时延之和：总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延信道容量信道容量是指在⼀定的条件下，给定通信路径（信道）上所能达到的最⼤数据传输速率。
奈⽒准则：在理想的条件下，即⼀个⽆噪声，带宽为W 赫兹的信道，其传码速率最⾼为2W 波特。
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。
第二章数据通信技术基础
（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。
网络应用技术开篇-第11章 数据通信基础
1 1 1 1
Kbps=1000 bps Mbps=1000 Kbps Gbps=1000 M bps Tbps=1000 Gbps
吞吐量、时延、误码率
吞吐量
Байду номын сангаас
指单位时间内发送的比特数或字节数、帧数等。 计算机网络中，时延是指一个数据（帧、分组、报文段 等），从链路或网络的一端抵达另一端所需要的时间。 是指二进制码元在数据传输中的出错率。
第11章 数据通信技术基础 （4课时）
11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6
基本概念 数据编码技术 数据传输技术 多路复用技术 数据交换技术 差错控制技术
11.1 基本概念
通信模型 信息、数据、数据通信 模拟数据、数字数据 信号、模拟信号、数字信号 信道和传输介质 传输速率 带宽和宽带 吞吐量、时延、误码率
数据
数据通信
11.1.3 模拟数据和数字数据
数据可分为二类，即模拟数据（analog data）和数 字数据（digital data）。 模拟数据是通过连续变化的函数来描述的，例如声 音 数字数据利用二进制数字1、0来表示数据。 模拟数据可以转化为数字数据，数字数据也可以转 化为模拟数据。
11.1.4 信号、模拟信号、数字信号
信号是数据在通信线路中的具体形式。数据是通过 信号进行传输的，信号是数据的载体。数据在传输 前都要转换成某种物理信号，如电信号，光信号等。 信号可分为模拟信号和数字信号。
u
1 0
1 1 1 1
t
0 0
模拟信号波形图
数字信号波形图
介质与信道的概念差别
数据通信技术ppt课件
06 数据通信技术发展趋势与 展望
高速数据通信技术发展
总结词
随着互联网和云计算技术的快速发展，高速数据通信技术已成为当前的研究热点。
详细描述
目前，高速数据通信技术已经取得了显著的进步，如光纤通信、5G/6G移动通信等。这些技术的发展使得数据传 输速度大幅提升，满足了大数据时代对海量数据处理和传输的需求。
05 无线数据通信技术
无线局域网（WLAN）
要பைடு நூலகம்一
总结词
无线局域网是一种短距离的无线通信技术，用于连接局域 网中的计算机、设备等，实现高速数据传输和资源共享。
要点二
详细描述
无线局域网采用无线电波作为传输媒介，通过无线接入点 （AP）连接多个终端设备。它具有灵活、便捷、高速的特点， 广泛应用于企业、学校、医院等场所。
物联网数据通信技术发展
总结词
物联网技术的发展推动了数据通信技术的进步，使得数以亿计的设备能够相互 连接和通信。
详细描述
物联网数据通信技术涉及多种无线通信协议，如Wi-Fi、Zigbee、LoRa等。这 些技术使得各种智能设备能够实时传输数据、共享信息，从而为智能家居、智 慧城市等领域的发展提供了有力支持。
02 数据通信技术基础
数据传输方式
总结词
数据传输方式是指数据在通信网络中传输的方式，包括串行传输和并行传输两 种方式。
详细描述
串行传输是指数据一位一位地顺序传输，占用通信线路少，适合长距离传输； 并行传输是指数据以字节为单位进行传输，传输速度快，适合近距离传输。
数据编码技术
总结词
数据编码技术是指将数据转换成适合在通信网络中传输的信 号的过程。
数据通信技术的应用场景
• 总结词：数据通信技术在各个领域都有广泛的应用，如互联网、物联网、云计算等。 • 详细描述：数据通信技术在各个领域都有广泛的应用。在互联网领域，数据通信技术是实现互联网信息传输的
《数据通信技术基础》课程标准
《数据通信技术基础》课程标准数据通信技术基础课程标准1. 课程介绍该课程旨在提供关于数据通信技术基础的全面理解。
学生将研究有关数据通信的基本概念、原理和协议。
课程还将介绍数据通信网络的各个组成部分及其功能，以及数据通信技术在现代社会中的应用。
2. 课程目标- 了解数据通信的基本概念和术语；- 理解数据通信的原理和技术；- 掌握数据通信协议的基本知识；- 理解数据通信网络的架构和组成部分；- 熟悉数据通信技术在实际场景中的应用。
3. 课程内容3.1 数据通信基础- 数据通信的定义和基本概念- 数据通信的主要原理- 数据通信的分类和应用领域- 数据通信的术语和标准3.2 数据通信协议- OSI模型和TCP/IP协议族- 常见的数据通信协议：Ethernet、IP、TCP、UDP等- 协议的工作原理和功能- 协议的层次结构和分包机制3.3 数据通信网络- 数据通信网络的组成部分：传输介质、设备、拓扑结构等- 局域网、广域网和互联网的概念和特点- 数据通信网络的架构和拓扑结构- 数据通信网络的常见问题和故障排除3.4 数据通信技术应用- 数据通信在现代社会中的应用场景- 无线数据通信技术和移动通信网络- 数据通信安全和加密技术- 云计算和大数据时代的数据通信需求4. 课程评估- 平时成绩：包括出勤率、课堂表现和小作业等- 综合考核：期末考试或大作业- 实践项目：设计和实现一个数据通信方案5. 参考教材- 《计算机网络：自顶向下方法》(作者：James F. Kurose和Keith W. Ross)- 《TCP/IP详解卷1：协议》(作者：W. Richard Stevens)。
数据通信基础知识
数据通信基础知识数据通信是指通过传输介质将数据从一个地点传输到另一个地点的过程。
在现代社会中，数据通信已经成为了人们生活和工作中不可或者缺的一部份。
本文将详细介绍数据通信的基础知识，包括数据通信的定义、传输介质、数据传输方式、数据通信的协议以及常见的数据通信技术。
一、数据通信的定义数据通信是指将数据从一个地点传输到另一个地点的过程。
在数据通信中，数据被转换成电信号或者光信号，并通过传输介质进行传输。
数据通信可以是在同一地点内的设备之间进行，也可以是在不同地点之间进行。
二、传输介质传输介质是指用于传输数据的物理媒介。
常见的传输介质包括有线传输介质和无线传输介质。
1. 有线传输介质有线传输介质是指通过物理线缆进行数据传输的介质。
常见的有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光纤。
- 双绞线：双绞线是一种由两根绝缘导线以一定的规则缠绕在一起的传输介质。
双绞线通常用于传输较短距离的数据信号，适合于局域网和电话路线等。
- 同轴电缆：同轴电缆是一种由内导体、绝缘层、外导体和外护层组成的传输介质。
同轴电缆适合于传输较长距离的高频信号，常用于电视信号和宽带网络等。
- 光纤：光纤是一种由光导纤维组成的传输介质。
光纤通过光的全内反射来传输数据信号，具有高带宽和抗干扰能力强的特点，常用于长距离的高速数据传输。
2. 无线传输介质无线传输介质是指通过无线电波或者红外线等无线信号进行数据传输的介质。
常见的无线传输介质包括无线局域网（WLAN）、蓝牙和挪移通信网络。
- 无线局域网（WLAN）：无线局域网是一种通过无线电波进行数据传输的局域网。
无线局域网适合于在有线网络无法覆盖的区域提供无线网络连接，常用于家庭、办公室和公共场所等。
- 蓝牙：蓝牙是一种短距离无线通信技术，适合于在个人设备之间进行数据传输。
蓝牙常用于手机、耳机、键盘和鼠标等设备之间的无线连接。
- 挪移通信网络：挪移通信网络是一种通过无线电波进行挪移通信的网络。
挪移通信网络包括2G、3G、4G和5G等不同的技术标准，适合于挪移电话和挪移互联网等。
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数据通信技术基础(一）
一、基本概念
a)数据通信：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。
是计算机与通信相结合而产生的一种通信
方式和通信业务，包括两方面的内容：数据传输和数据传输前
后的处理
二、通信信号:在计算机网络系统中，数据通常理解为在网络中存
储、处理和传输的二进制数字编码.
a)信号：信息的表现形式，具有确定的物理描述——电信号或光
信号
b)数字信号：是一种离散信号
c)模拟信号：是一段连续变化的信号
三、通信模型
数据通信系统：以计算机为中心，用通信线路与分布于远地的数据终端设备连接起来，执行数据通信的系统。
主要设备包括：信源、变换器、信道、反变换器、信宿和噪声源
数据终端设备：即数据的生成者和使用者,它根据协议控制通信的功能——常见的是微机或打印机
通信控制器:除了进行通信状态的连接、监控和拆除等操作外,还可以接收来自多个数据终端设备的信息，并转换信息格式。
有异步通信适配器（UART）、数字基带网中的网卡
通信信道：信息在信号变换器之间传输的通道。
有电话线路模拟
通信信道、DDN专业数字通信信道
信号变换器：将通信控制器提供的数据转换成适合通信信道要求的信号形式，或将信道中传来的信号转换成可供数据终端设备使用的数据，最大限度地保证传输指令。
有调制解调器、光电转化器，他们和其他网络通信设备统称为数据通信设备（DCE）,为用户设备提供入网的连接点
数据通信系统要解决的关键性问题：
传输系统利用率：有效的使用设备
接口规范：是发送端产生的信号特征能适应信道的传输，以及在接收端能对数据做正确解释
同步：接收端要按发送端发送的数据频率和起止时间来接收数据，使自己的时钟与发送端一致，实现同步接收
交换管理:在两个实体通信期间的各种协调管理
差错检测和校正
寻址和路由：决定信号到达目标的最有路径
恢复:在系统由于某种原因被破坏或中断后，对系统进行必要的恢复
报文格式:两个对话实体需要进行协商，是报文格式一致
安全：保证正确地、完整地、不被泄露地将数据从发送端传输至接收端
网络管理：
四、信道分类
a)从概念上:广义信道（通信线路+两端连接设备）和狭义信道（仅
有通信线路)
b)按传输媒体分：
i.有线信道：性能稳定、外界干扰小、维护便利。
但工程量
大、一次性投资较大
ii.无线信道:利用无线电波在空间进行信号传输，通信成本低、建立灵活、可移植性大,受环境气候影响较大，保密性
差
c)按允许通过的信号类型分：
i.模拟信道：传输模拟信号，比较方便，但容易受干扰而失
真
ii.数字信道：传输二进制数字脉冲信号，效率高，质量好，当信号衰减时，可使用中继器来识别和还原数字信号
五、数据通信中的几个主要指标
a)比特率：是数据传输速率，指在有效的带宽上,单位时间内所
传输的二进制代码的有效位(bit）数
b)波特率：一种调制速率，指数字信号经过调制后的速率，即调
制后每秒变化的次数
c)带宽：指物理信道的频带宽度，即信道允许的最高频率和最低
频率之差
d)信道容量：指物理信道上能够传输数据的最大能力
e)误码率:指二进制编码在数据传输中被传错的概率
f)吞吐量:指数值上大于等于信道在单位时间内传输的总数据量
六、通信介质：指通信网络中发送方和接收方之间的物理链路
a)双绞线：4对双绞线构成双绞线电缆，即可以传输模拟信号，
也可以传输数字信号，连接器一般使用RJ-45接头,有两类非屏
蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP），STP增加一个屏蔽层,
能有效地防止电磁干扰
b)同轴电缆:由一根空心的圆柱形导体围绕着单根内导体构成的.
连接器可以采用BNC或T连接器.50欧姆的同轴电缆可以用
于数字信号发送，称为基带同轴电缆，75欧姆的同轴电缆可
用于频分多路转换的模拟信号发送，称为宽带同轴电缆
c)光纤：由纤芯、包层和护套组成，一般使用光纤收发器进行连
接，有两种SC和ST。
i.有较大的带宽，通信容量大
ii.传输速率高,能达到甚至超过千兆位/秒
iii.传输衰减小,连接的范围广
iv.不受外界电磁波的干扰
v.无串音干扰，不易被窃听和截取数据
d)无线传输介质：无线电数字微波通信系统,有两种方式：地面
微波接力通信和卫星通信
七、数据传输模式：指数据在通信信道上传送所采取的方式。
a)按数据代码传输的顺序分为：并行传输和串行传输
i.串行：数据以串行方式在一条信道上传输，易于实现，成
本低，适于长距离传输
ii.并行:数据以成组的方式在两条以上的并行信道上同时传输，速度快，设备复杂，成本高，适于短距离传输
b)按数据传输的同步方式分为同步传输和异步传输
i.同步传输：接收端按发送端的每个码元的起止时间及重复
频率来接收数据,并且要校准自己的时钟以便与发送端的
发送取得一致，实现同步接收，有字符同步和位同步。
适
用于同一个时钟协调通信双方，传输速率较高
ii.异步传输：发送端可以在任意时刻发送字符，字符之间的时间间隔可以任意变化。
他将字符看做一个独立的传送单
元，每个字符的前后各加入1-3位信息作为字符的开始和
结束标志位，以便于在每一个字符开始时接收端和发送端
同步一次，从而在一串字符中可以将每个字符识别出来c)按数据传输的流向分为单工、双工和全双工
i.单工：通信双方传送的数据是一个方向，不能反向传送,实
际中采用两根线，一根正向,一根反向.无线电广播和电视信
号传播采用单工通信
ii.半双工：可进行双向通信，但不能同时进行,双方公用一个数据线路
iii.权双工：双方可同时双向传输
d)按被传说的数据信号特点分为I基带传输、斌带传输和数字数
据传输
i.基带传输:终端设备将数字信号转换成脉冲电信号直接传
送，用于短距离
ii.频带传输：将数字信号通过调制解调器转化成具有一定频带范围的模拟信号进行传输,可实现远距离传输iii.数字数据传输:利用数字信道传输数据信号的一种方式,效率高，质量好
八、数据交换方式
a)电路交换：通过网络中的结点在两个站之间建立一条专用的通
信线路，是两个站之间一个实际的物理连接.一旦建立连接，
连接的通信线路就成为他们之间的临时专用通路，别的用户不
能使用该通道,直到通信结束才拆除连接。
三个阶段：电路建
立、数据传送、线路拆除。
适应于实时传输，但线路利用率低,
容易引起阻塞
b)报文交换:源站在发送报文时添加目的信息，然后报文在网络
中从一个结点传至另一个站点。
利用存储转发方式，具有以下
特点：
i.线路利用率高
ii.源和宿无需同时工作
iii.可能会延时但不会阻塞
iv.可以发到多个目的地
v.利用报文优先级,优先传送重要报文
vi.能进行速度和代码转换
vii.缺点：网络延时长、波动范围大、不适于声音连接、不适于交互式终端到计算机的连接
c)分组交换:采用存储转发方式,将报文裁成若干个较短的、规格
化了的“分组”进行交换和传递。
和报文的区别在于传输数据
单元的大小，报文长度随机,分组长度受限
i.数据报方式：每个分组被称为一个数据报,若干个数据报构
成一次要传送的报文或数据块,位每个数据报选择一条路
径，使他们的目的地相同，每个数据报都有相应的发送顺
序信息
ii.虚电路方式：建立一条逻辑上的链接，逻辑连接路径上哥哥节点都有缓冲装置,按照逻辑连接的方向和接收的次序
进行转发
iii.分组与报文比较有一下优点
1.减少了时间延迟
2.有利于提高结点存储资源的使用效率
3.减少了每次传输发生的错误率以及重传信息的数量
4.易于重新传输
九、多路复用技术:在数据传输系统中，允许两个或多个数据源共享
同一个公共传输介质
a)频分多路复用（FDM）：一种按频率来划分信道的复用方式
b)时分多路复用（TDM）：将一条物理线路按时间分成一个个互
不重叠的时间片，每个时间片常称为一帧,帧再分为若干时隙,
轮换地为多个信号所使用。
分为同步和异步两种，同步指分配给每个用户的时隙是固定的，异步允许动态地分配时隙
c)波分多路复用(WDM）：和频分技术原理一样，不同的是波分
采用光纤作为通信介质。