数据通信基础解析

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1、会计学1数据通信基础解析数据通信基础解析21基本概念基本概念2 21 11 1数据通信的定义与特点数据通信的定义与特点 1.1.数据通信的定义：数据通信的定义：n n数据通信数据通信(DC)(DC)是指计算机与计算机或计算机与其他数据终端之是指计算机与计算机或计算机与其他数据终端之间存储、处理、传输和交换信息的一种通信技术，是计算机技间存储、处理、传输和交换信息的一种通信技术，是计算机技术与通信技术相结合的产物术与通信技术相结合的产物n n从严格意义上来讲，数据通信是指依照通信协议，利用数据传从严格意义上来讲，数据通信是指依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息输技术在两个

2、功能单元之间传递数据信息 第1页/共42页2 21 11 1数据通信的定义与特点数据通信的定义与特点数据通信的定义与特点数据通信的定义与特点2.数据通信的特点 1 1）机与机之间的通信）机与机之间的通信 2 2）准确性和可靠性要求高）准确性和可靠性要求高 3 3）传输速率高）传输速率高 4 4）通信持续时间差异较大）通信持续时间差异较大 5 5）具有灵活的接口能力）具有灵活的接口能力第2页/共42页数据通信系统模型数据通信系统模型数据终端设备DTE数据电路终接设备DCE数据终端设备DTE数据电路终接设备DCE传输信道（线路）数据电路接口接口数据站数据站数据链路2 21 12 2数据通信系统的模

3、型数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型第3页/共42页2 21 12 2数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型n n数据通信系统的三个基本组成部分：数据终端设备数据通信系统的三个基本组成部分：数据终端设备(DTE(DTE：Data Data Terminal Equipment)Terminal Equipment)、数据电路终端设备、数据电路终端设备(DCE(DCE：Data Circuit Data Circuit Terminal Equipment)Terminal Equipment)及传输信道。及传输信道。n n两个概念：数据电路

4、（两个概念：数据电路（DCDC：Data CircuitData Circuit）数据链路（数据链路（DLDL：Data LinkData Link）第4页/共42页2 21 12 2数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型1、数据终端设备n nDTEDTE是数据通信系统的输入和输出设备，它可以由各种类型的计是数据通信系统的输入和输出设备，它可以由各种类型的计算机或终端加上通信算机或终端加上通信/传输控制器组成，主要完成数据的输入与输传输控制器组成，主要完成数据的输入与输出、数据处理和存储以及通信控制等功能。出、数据处理和存储以及通信控制等功能。第5页/共42页

5、2 21 12 2数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型2、数据电路终端设备n nDCEDCE是数据信号的变换设备，其作用是在电信传输网络能提供的是数据信号的变换设备，其作用是在电信传输网络能提供的信道特性和质量的基础上实现正确的数据传输，并实现收发之间信道特性和质量的基础上实现正确的数据传输，并实现收发之间的同步的同步3、传输信道n n传输信道也叫传输媒介，它是两地间传输数据信号的通路传输信道也叫传输媒介，它是两地间传输数据信号的通路第6页/共42页2 21 12 2数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型n n连接方式：1

6、1）二线与四线电路）二线与四线电路 2 2）交换电路）交换电路 3 3）专线电路）专线电路第7页/共42页2 21 12 2数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型4、数据电路n n数据电路是指在线路或信道上加接上信号变换设备数据电路是指在线路或信道上加接上信号变换设备(调制解调器或调制解调器或数字接口适配器数字接口适配器)之后形成的二进制比特流通路，它实际上是由传之后形成的二进制比特流通路，它实际上是由传输信道（专用或交换信道）加上数据电路终端所构成的输信道（专用或交换信道）加上数据电路终端所构成的第8页/共42页2 21 12 2数据通信系统的模型数据通信系

7、统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型n n数据电路连接方式：数据电路连接方式：n n点到点专线连接点到点专线连接n n点到多点专线连接点到多点专线连接n n点到多点集中连接点到多点集中连接n n多点到多点复用连接多点到多点复用连接n n通过交换网连接通过交换网连接第9页/共42页2 21 12 2数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型n n数据电路的连接方式：第10页/共42页2 21 12 2数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信系统的模型5、数据链路数据链路：包含通信数据链路：包含通信/传输控制器的数据电路传输控制器的数据电

8、路图2.3 数据通信系统的实例第11页/共42页2 21 13 3衡量数据通信系统的指标衡量数据通信系统的指标衡量数据通信系统的指标衡量数据通信系统的指标1、有效性n n有效性是指在给定信道内所传送信息量的大小有效性是指在给定信道内所传送信息量的大小n n比特率比特率n n波特率波特率n n多电平时：比特率（数值）多电平时：比特率（数值）波特率波特率第12页/共42页213衡量数据通信系统的指标衡量数据通信系统的指标 2 2、可靠性、可靠性n n可靠性：指在给定信道内接收到的信息的可靠程度可靠性：指在给定信道内接收到的信息的可靠程度n n二进制系统中，误码率为：二进制系统中，误码率为：第13页

9、/共42页213衡量数据通信系统的指标衡量数据通信系统的指标n n多进制系统中，误码率为：多进制系统中，误码率为：在一般情况下，总有PbPe当且仅当在二进制系统中才有Pb=Pe 第14页/共42页2 21 14 4数字信号与传输代码数字信号与传输代码数字信号与传输代码数字信号与传输代码1数字信号的物理形式：单极与双极 归零与不归零 多信号电平 第15页/共42页2 21 14 4数字信号与传输代码数字信号与传输代码数字信号与传输代码数字信号与传输代码2数字信号的码型 1）线路传输码型的要求n n频谱中不存在直流成分频谱中不存在直流成分n n尽量减少码型频谱中的高频分量尽量减少码型频谱中的高频分

10、量n n具有一定的抗干扰能力具有一定的抗干扰能力n n便于时钟信号的提取便于时钟信号的提取n n具有较好的传输效率具有较好的传输效率n n码型变换设备简单，易于实现码型变换设备简单，易于实现第16页/共42页2 21 14 4数字信号与传输代码数字信号与传输代码数字信号与传输代码数字信号与传输代码 2）基带信号的码型 单极不归零单极不归零 NRZNRZ 单极归零单极归零 RZRZ 双极不归零双极不归零 NRZNRZ 双极归零双极归零 RZRZ 差分编码差分编码 双相脉冲编码（曼彻斯特编码）双相脉冲编码（曼彻斯特编码）第17页/共42页2 21 14 4数字信号与传输代码数字信号与传输代码数字信

11、号与传输代码数字信号与传输代码数据信号的几种形式：数据信号的几种形式：第18页/共42页2 21 15 5数据信号的传输数据信号的传输数据信号的传输数据信号的传输1、基带信号传输2、频带信号传输3、宽带信号传输4、数字数据传输第19页/共42页2 21 16 6字符代码字符代码字符代码字符代码1、国际2号电报码2、国际5号代码3、扩充的二十进制码4、国内通用代码5、汉字代码第20页/共42页2 21 17 7通信介质通信介质通信介质通信介质1、双绞线 （1）非屏蔽线双绞线 （2）屏蔽双绞线（STP）2、同轴电缆 （1）50同轴电缆 （2）75同轴电缆3、光纤4、无线传输介质第21页/共42页2

12、 21 18 8信息的传输方式信息的传输方式信息的传输方式信息的传输方式1 1、通信方式、通信方式 1 1）单工通信）单工通信 2 2）半双工通信）半双工通信 3 3）全双工通信）全双工通信通信的三种方式 第22页/共42页2 21 18 8信息的传输方式信息的传输方式信息的传输方式信息的传输方式2、传输方式1 1）并行传输）并行传输2 2）串行传输）串行传输传输方式图传输方式图 第23页/共42页2 21 18 8信息的传输方式信息的传输方式信息的传输方式信息的传输方式3 3、同步方法、同步方法1 1）异步同步方式）异步同步方式2 2）同步同步方式）同步同步方式第24页/共42页2 21 1

13、8 8信息的传输方式信息的传输方式信息的传输方式信息的传输方式、复用方式、复用方式1)1)频分复用频分复用 2)2)时分复用时分复用频分复用原理图 时分复用原理图 第25页/共42页2 21 19 9资源分配与共享资源分配与共享资源分配与共享资源分配与共享1 1、点、点点式信道的共享点式信道的共享 1 1）频分复用或时分复用方式）频分复用或时分复用方式 2 2）按需分配信道）按需分配信道 3 3）按排队方式分配信道）按排队方式分配信道2 2、网络链路的共享、网络链路的共享 1 1）基于信道的共享）基于信道的共享 2 2）基于排队的共享）基于排队的共享3 3、广播信道的共享、广播信道的共享第26

14、页/共42页22差错控制差错控制221差错控制的方式n n差错控制的基本方式：差错控制的基本方式：1 1、检错反馈重发方式（、检错反馈重发方式（ARQARQ）2 2、前向纠错方式、前向纠错方式(FEC)(FEC)3 3、混合纠错方式、混合纠错方式(HEC)(HEC)第27页/共42页2 22 21 1差错控制的方式差错控制的方式差错控制的方式差错控制的方式1、检错反馈重发方式（ARQ）第28页/共42页2 22 21 1差错控制的方式差错控制的方式差错控制的方式差错控制的方式2、前向纠错方式(FEC)前向纠错方式的原理图第29页/共42页2 22 21 1差错控制的方式差错控制的方式差错控制的

15、方式差错控制的方式3、混合纠错方式(HEC)n n混合纠错混合纠错(HEC(HEC：Hybrid Error Correct)Hybrid Error Correct)方式综合了上述两种纠错方方式综合了上述两种纠错方式，其基本思想是发端发送具有一定纠错能力的码字，接收式，其基本思想是发端发送具有一定纠错能力的码字，接收端对所收到的数据进行检测。若发现错误，就对少量的能纠正的端对所收到的数据进行检测。若发现错误，就对少量的能纠正的错误进行纠正，而对于超过纠错能力的差错通过反馈重发方式予错误进行纠正，而对于超过纠错能力的差错通过反馈重发方式予以纠正以纠正第30页/共42页2 22 22 2检错及纠

16、错原理检错及纠错原理检错及纠错原理检错及纠错原理1、无抗干扰能力的信息码2、具有检错与纠错能力的编码3、抗干扰码的分类第31页/共42页2 22 23 3常用的检纠错码常用的检纠错码常用的检纠错码常用的检纠错码1.等重码2.奇偶码3.方阵检验码4.循环冗余检验码5.卷积码第32页/共42页23数据交换方式数据交换方式231电路交换(Circuit Switching)电路交换示意图 第33页/共42页2 23 31 1电路交换电路交换电路交换电路交换 (Circuit Switching)Circuit Switching)电路变换方式：空分交换方式和时分交换方式电路变换方式：空分交换方式和时

17、分交换方式 优点：优点：n n信息传输时延小信息传输时延小n n电路电路 “透明透明”n n信息传送的吞吐量大信息传送的吞吐量大缺点：缺点：n n占用带宽占用带宽n n效率较低效率较低n n兼容性兼容性n n存在呼损存在呼损第34页/共42页2 23 32 2报文交换报文交换报文交换报文交换通信方式：采取了存储通信方式：采取了存储转发转发(SF(SF：Store and Forward)Store and Forward)技术技术优点优点:n n无须独占信道无须独占信道,提高了线路利用率提高了线路利用率.n n可多点发送可多点发送(固有地址字段固有地址字段),),多点接受多点接受,但不同时但不

18、同时n n不同速率间可以通信不同速率间可以通信n n降低呼损降低呼损 n n缺点缺点:n n报文太长报文太长,延时增大延时增大n n增加发、收地址，扩大了数据开销增加发、收地址，扩大了数据开销n n需要大的缓冲区需要大的缓冲区 第35页/共42页2 23 33 3分组交换分组交换分组交换分组交换通信方式：采用存储转发方式，将报文分割成若干通信方式：采用存储转发方式，将报文分割成若干 以以8bit8bit为单位的分组再发送为单位的分组再发送优点：优点：n n准实时，类似于电路交换准实时，类似于电路交换n n不独占信道，可实现多点通信不独占信道，可实现多点通信n n高可靠性（若某分组错了，只须重发

19、该分组）高可靠性（若某分组错了，只须重发该分组）缺点：缺点：n n附加了许多信息，造成了网络开销附加了许多信息，造成了网络开销n n网络规程复杂网络规程复杂第36页/共42页2 23 34 4快速方式快速方式快速方式快速方式1 1快速电路交换（快速电路交换（FCSFCS：Fast Circuit SwitchingFast Circuit Switching）n n 典型例子：突发交换典型例子：突发交换(BS(BS：Burst Switching)Burst Switching)快速分组交换（快速分组交换（FPSFPS：Fast Packet SwitchingFast Packet Swit

20、ching）帧方式）帧方式(FM(FM：Frame Model)Frame Model)）信元方式）信元方式(CM(CM：Cell Model)Cell Model)第37页/共42页2 23 34 4快速方式快速方式快速方式快速方式）帧方式(FM：Frame Model)第38页/共42页2 23 34 4快速方式快速方式快速方式快速方式）信元方式(CM：Cell Model)第39页/共42页24小结小结1 1、重点、重点、重点、重点n n衡量数据通信系统的质量指标衡量数据通信系统的质量指标n n数据通信系统的模型数据通信系统的模型n n数据信号的传输代码数据信号的传输代码n n数据信号的

21、传输数据信号的传输n n信息的传输方式信息的传输方式n n各种媒体及其特点各种媒体及其特点n n同步与复用同步与复用n n资源分配与共享资源分配与共享n n检错和纠错的原理检错和纠错的原理n n常用的检纠错码常用的检纠错码n n数据交换方式数据交换方式第40页/共42页24小结小结2、难点、难点n nDTEDTE和和DCEDCE的概念及其模型图的概念及其模型图n n信息量的计算信息量的计算n n信息传输速率和码元速率间的关系信息传输速率和码元速率间的关系n n误码率的计算误码率的计算n n各种基带码型的图形形式各种基带码型的图形形式n n基带传输、频带传输和宽带传输的概念基带传输、频带传输和宽带传输的概念n n单模和多模光纤通信特点单模和多模光纤通信特点n n检纠错编码的原理和计算检纠错编码的原理和计算第41页/共42页