计算机网络技术与应用 第二章_数据通信基础

第二章数据通信基础计算机科学技术学院毕秀丽2/39本章内容2.1数据通信系统2.2数据通信技术2.3差错控制技术2.4数据交换方式2.5信道复用技术3/39补充知识点1.信息信息（Information）：是客观事物属性和相互联系特性的表征,它反映了客观事物的存在形式和运动状态。2.数据数据（data）：数据是信息的载体，信息涉及数据所表示的内涵，而数据涉及信息的表现形式，它可以是数字、文字、语音、图形或图像等，数据是通信双方交换的具体内容。数据可分为模拟数据和数字数据两类。4/393.信号信号（Signal）：信号是数据在传输过程中的电磁波的表示形式.信号在通信系统中可分为模拟信号和数字信号.(a)v(t)v(t)tt(b)5/394.信道信道是信号传输的通道，包括通信设备和传输媒体。6/392.1.1数据通信系统模型7/39模拟数据在模拟信道上传输8/39数字信号在数字信道上传输信源调制器信道噪声源图1-3数字频带通信系统的模型加密器编码器解调器译码器解密器信宿同步9/39数字数据在模拟信道上传输传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器调制解调器PC机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号正文正文数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC机10/39模拟信号在数字信道上传输这是一种什么样的情况呢？11/392.2数据通信技术按照数据在信道上的传输方向，可分为单工通信、半双工通信和全双工通信三种。数据信道发送装置接收装置A站B站(c)全双工反向信道数据信道K1A站B站发送装置接收装置接收装置发送装置K2(b)半双工数据信道B站发送装置接收装置(a)单工A站12/39按照数据在信道上同时传输的位数可分为串行通信和并行通信两类。串行通信：数据一位一位地在通信线路上传输。并行通信：有多个数据位同时在两个设备之间传输。并行方式用于近距离通信，串行方式用于距离较远的通信。13/39b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1b0b0b1b2b3b4b5b6b7串行信道并行信道(a)并行数据传输(b)串行数据传输14/39数据通信的主要技术指标１．信息传输速率（Rb）又称信息速率、比特率，它表示单位时间（每秒）内传输实际信息的比特数，单位为比特／秒，记为b/s或bps。2.误码率误码率是指二进制码元在数据正常传输过程中出错的概率，也称为“出错率”，常用Pe表示。Pe的定义公式如下：nnPee15/393.时延（delay）又称为延迟，是指一个分组从发送端开始发送到接收端接收所需的时间。数据传输总的时延等于发送时延、传播时延和处理时延的总和。16/392.3差错控制技术１．差错产生原因传输中的差错都是由噪声引起的。噪声有两大类:一类是信道固有的、持续存在的随机热噪声；另一类是由外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声。17/39出现差错010010100还原后的数据t接收到的失真信号010011100t发送的基带信号t采样时刻18/39２．差错控制方法差错控制是在数据通信过程中能发现或纠正差错，把差错限制在尽可能小的允许范围内的技术和方法。奇偶校研法循环冗余校研法例:发送信息:1011001检验信息:10119/392.4数据交换方式IMP1IMP2IMP3IMP4IMP5通信子网H1H2H4H5H6H3H7接口报文处理机Host主机20/392.4.1电路交换（CircuitSwitching）使用电路交换的通信意味着在通信的两个站之间首先需要存在一条专用的通信通路。电话通信就是线路交换的典型例子。电路交换的通信要经历三个阶段：电路建立阶段、数据传输和电路释放阶段.21/39A和B通话经过四个交换机通话在A到B的连接上进行((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA电路交换举例22/39C和D通话只经过一个本地交换机通话在C到D的连接上进行((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA23/392.4.2报文交换在报文交换方式中，当发送方有数据要发送时，它把数据块加上目的地址，源地址与控制信息作为一个整体，按照一定的格式打包组成报文，交给交换设备。24/392.4.3分组交换在分组交换技术中，将大报文分成若干个报文分组包，并以报文分组为单位，在网络中传输，每一报文分组均含有源地址、目的地址等信息，这些分组逐个由各中间节点采用存储-转发方式进行传输，最终到达目的端。25/39报文分组交换的原理（一）在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输26/39数据数据数据报文分组交换的原理（二）每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组1分组2分组3请注意：现在左边是“前面”27/39分组交换的原理（三）分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数据首部分组1数据首部分组2数据首部分组328/39分组首部的重要性每一个分组的首部都含有地址等控制信息。分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。29/39分组交换的原理（四）接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数据首部分组1数据首部分组2数据首部分组3收到的数据30/39数据数据数据分组交换的原理（五）最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。报文110100011010101011010101110001001101001031/39分组交换网的示意图H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1向H5发送分组H2向H6发送分组注意分组路径的变化！结点交换机主机32/39注意分组的存储转发过程H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1向H5发送分组结点交换机主机在结点交换机A暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机C暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机E暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机H533/39三种交换方式34/392.5信道复用技术多路复用技术:就是在一条物理线路上，建立多条通信信道的技术。如下图所示。多路复用器多路复用器公用通信线路…多个用户…多个用户35/392.5.1时分复用TDM时分多路复用是将一条物理信道按时间分成若干时间片（即时隙）轮流地分配给每个用户，每个时间片由复用的一个用户占用，即按照时间片划分子信道。频率时间BCDBCDBCDBCDAAAA在TDM帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧36/392.5.2频分复用FDMFDM就是将信道按频率划分为多个子信道。每个信道可以传送一路信号。频率时间频率1频率2频率3频率4频率537/392.5.3码分多址复用CDMAS站的码片序列S110ttttttm个码片tS站发送的信号SxT站发送的信号Tx总的发送信号Sx+Tx规格化内积SSx规格化内积STx数据码元比特发送端接收端38/392.5.4波分复用WDM39/391550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分复用就是光的频分复用。82.5Gb/s1310nm20Gb/s复用器分用器EDFA120km光调制器光解调器