数字与数据通信1.pdf

数字与数数字与数数字与数数字与数 据据据据 通通通通 信信信信教师：范馨月教师：范馨月二教三楼：通信与信息基础教学部二教三楼：通信与信息基础教学部前前前前言言言言课程性质和目的课程性质和目的数据通信原理是通信工程（本科及专升本）、电子信息、信息工程专业（通信技术自考）学生的一门专业课。通过课程的学习使学生对数据通信获得比较完整的概念，并掌握数据通信的基本理论，为从事数据通信（包括计算机通信）工作打下一定的基础。数据通信原理是通信工程（本科及专升本）、电子信息、信息工程专业（通信技术自考）学生的一门专业课。通过课程的学习使学生对数据通信获得比较完整的概念，并掌握数据通信的基本理论，为从事数据通信（包括计算机通信）工作打下一定的基础。本课程与相关课程的联系本课程与相关课程的联系数据通信是把计算机技术与现代通信技术结合起来的一种新型的通信方式，所以数据通信原理这门课程涉及知识面较广，包含计算机和通信领域两个方面。本课程的先修课程是数据通信是把计算机技术与现代通信技术结合起来的一种新型的通信方式，所以数据通信原理这门课程涉及知识面较广，包含计算机和通信领域两个方面。本课程的先修课程是高等数学、概率论、信号与线性系统、通信电子电路、数字逻辑电路设计、通信原理、数字信号处理、微机原理及接口技术高等数学、概率论、信号与线性系统、通信电子电路、数字逻辑电路设计、通信原理、数字信号处理、微机原理及接口技术等课程。等课程。后继课程后继课程移动通信原理、第三代移动通信系统、现代交换原理、通信信息网络、计算机通信网和计算机通信接口技术中所涉及的交换原理、数据传输以及相关规程和协议等等与本课程息息相关，因此，学习本课程有助于上述后继课程的学习。移动通信原理、第三代移动通信系统、现代交换原理、通信信息网络、计算机通信网和计算机通信接口技术中所涉及的交换原理、数据传输以及相关规程和协议等等与本课程息息相关，因此，学习本课程有助于上述后继课程的学习。教材教材教材教材毛京丽、常永宇等，数据通信原理毛京丽、常永宇等，数据通信原理毛京丽、常永宇等，数据通信原理毛京丽、常永宇等，数据通信原理北京：北京邮电大学出版社北京：北京邮电大学出版社北京：北京邮电大学出版社北京：北京邮电大学出版社参考教材参考教材?（美）斯大林（美）斯大林（美）斯大林（美）斯大林（Stallings,WStallings,WStallings,WStallings,W.）著）著）著）著王海等译王海等译王海等译王海等译数据与计算机通信，北京：电子工业出版社数据与计算机通信，北京：电子工业出版社数据与计算机通信，北京：电子工业出版社数据与计算机通信，北京：电子工业出版社?谢希仁等，计算机网络，北京：人民邮电出版社谢希仁等，计算机网络，北京：人民邮电出版社谢希仁等，计算机网络，北京：人民邮电出版社谢希仁等，计算机网络，北京：人民邮电出版社?学习方式：课堂教学/课堂练习学习方式：课堂教学/课堂练习?考核方式：考核方式：?成绩评定：70考试30平时成绩评定：70考试30平时关于课程关于课程关于课程关于课程本课程的基本要求本课程的基本要求本课程主要讨论数据通信的基本理论，对于具体电路不作分析。本课程主要讨论数据通信的基本理论，对于具体电路不作分析。数据通信包括数据传输、数据交换、数据通信网及相关通信协议等基本内容，本课程重点是数据通信系统组成和数据通信系统的基本技术及其原理。数据通信包括数据传输、数据交换、数据通信网及相关通信协议等基本内容，本课程重点是数据通信系统组成和数据通信系统的基本技术及其原理。目目目目录录录录第一章基础知识 信号、噪声和调制（自己复习）第二章 概论第三章 数据信号传输第四章 差错控制第五章 数据交换第六章 通信协议第一章基础知识 信号、噪声和调制（自己复习）第二章 概论第三章 数据信号传输第四章 差错控制第五章 数据交换第六章 通信协议通过本课程的学习，要求：通过本课程的学习，要求：1、掌握数据通信的构成原理和工作方式；2、掌握数据信号的传输理论：基带传输、频带传输和数字数据传输；3、理解差错控制的基本原理和工作方式；掌握常用的差错控制编码。4、熟悉数据交换的几种常见方式：电路交换、报文交换、分组交换及帧方式；重点掌握分组交换的基本原理、优缺点及分组的传输方式。1、掌握数据通信的构成原理和工作方式；2、掌握数据信号的传输理论：基带传输、频带传输和数字数据传输；3、理解差错控制的基本原理和工作方式；掌握常用的差错控制编码。4、熟悉数据交换的几种常见方式：电路交换、报文交换、分组交换及帧方式；重点掌握分组交换的基本原理、优缺点及分组的传输方式。5、了解通信协议的概念和层次结构；掌握OSI模型以及下三层的功能及协议；6、了解数据终端接口意义和特性，了解CCITT相关建议；7、重点掌握数据链路传输控制的必要性和规程内容；8、熟悉CCITT X.25建议、重点掌握X.25分组层的基本内容；9、掌握分组交换网的具体内容；理解帧中继网和数字数据网。5、了解通信协议的概念和层次结构；掌握OSI模型以及下三层的功能及协议；6、了解数据终端接口意义和特性，了解CCITT相关建议；7、重点掌握数据链路传输控制的必要性和规程内容；8、熟悉CCITT X.25建议、重点掌握X.25分组层的基本内容；9、掌握分组交换网的具体内容；理解帧中继网和数字数据网。第二章第二章第二章第二章 数据通信概论数据通信概论数据通信概论数据通信概论?一、一、一、一、数据与数据通信数据与数据通信数据与数据通信数据与数据通信电话、电视、广播、邮政、因特网等目前的这些现代的通信方法和手段已为我们大家所熟知，并成为我们社会生活中一个不可或缺的组成部分。随着科学技术与社会的发展，对通信的要求也越来越高。电话、电视、广播、邮政、因特网等目前的这些现代的通信方法和手段已为我们大家所熟知，并成为我们社会生活中一个不可或缺的组成部分。随着科学技术与社会的发展，对通信的要求也越来越高。什么是通信？什么是通信？异地间人与人、人与机器、机器与机器进行信息的传递和交换。异地间人与人、人与机器、机器与机器进行信息的传递和交换。通信的发展简史通信的发展简史通信的发展简史通信的发展简史1753年2月17日，苏格兰人杂志上发表了一封署名C.M的书信。在这封信中，作者提出了用电流进行通信的大胆设想。他建议：把一组金属线从一个地点延伸到另一个地点，每根金属线与一个字母相对应。在一端发报时，便根据报文内容将一条条金属线与静电机相连接，使它们依次通过电流。电流通过金属线上的小球便将挂在它下面的写有不同字母或数字的小纸片吸了起来，从而起到远距离传递信息的作用。1753年2月17日，苏格兰人杂志上发表了一封署名C.M的书信。在这封信中，作者提出了用电流进行通信的大胆设想。他建议：把一组金属线从一个地点延伸到另一个地点，每根金属线与一个字母相对应。在一端发报时，便根据报文内容将一条条金属线与静电机相连接，使它们依次通过电流。电流通过金属线上的小球便将挂在它下面的写有不同字母或数字的小纸片吸了起来，从而起到远距离传递信息的作用。最早的电通信设想最早的电通信设想最早的电通信设想最早的电通信设想1844年5月24日，1844年5月24日，“电报之父电报之父”莫尔斯从华盛顿到巴尔发出人类历了人类历史上的第一份电报。在座无虚席的国会大厦里,莫尔斯用激动得有些颤抖的双手,操纵着他倾十余年心血研制成功的电报机,发出了:莫尔斯从华盛顿到巴尔发出人类历了人类历史上的第一份电报。在座无虚席的国会大厦里,莫尔斯用激动得有些颤抖的双手,操纵着他倾十余年心血研制成功的电报机,发出了:“上帝创造了何等奇迹!上帝创造了何等奇迹!”一语。一语。最早的有线电报最早的有线电报最早的有线电报最早的有线电报莫尔斯发出第一封电报设备的复制品莫尔斯发出第一封电报设备的复制品1875年6月2日，美国人亚力山大.格雷 厄 姆.贝 尔(Bell,AlekanderGraham)发明了电话。至今美国波士顿法院路109号的门口，仍钉着块镌有：1875年6月2日电话诞生在这里的铜牌。1876年2月14日，贝尔申请了那个著名的他和沃森一直研究着的装置1875年6月2日，美国人亚力山大.格雷 厄 姆.贝 尔(Bell,AlekanderGraham)发明了电话。至今美国波士顿法院路109号的门口，仍钉着块镌有：1875年6月2日电话诞生在这里的铜牌。1876年2月14日，贝尔申请了那个著名的他和沃森一直研究着的装置电话的专利。同一天另一个发明家格雷（1835-1901）也向美国专利局递交了相似设备的专利申请书，只因比贝尔晚了几个小时而痛失电话发明权。电话的专利。同一天另一个发明家格雷（1835-1901）也向美国专利局递交了相似设备的专利申请书，只因比贝尔晚了几个小时而痛失电话发明权。最早的有线电话最早的有线电话最早的有线电话最早的有线电话贝尔发明的电话贝尔发明的电话1887年3月21日，德国物理学家赫兹（Hertz）在实验中发现，电火花的能量能够越过空间传到远处。这是人类历史上第一次证实了电磁波的存在。但赫兹断然否认选用电磁波进行通信的可能性。他认为如要利用电磁波进行通信的话，需要有一面面积与欧洲大陆相当的巨型反射镜。1887年3月21日，德国物理学家赫兹（Hertz）在实验中发现，电火花的能量能够越过空间传到远处。这是人类历史上第一次证实了电磁波的存在。但赫兹断然否认选用电磁波进行通信的可能性。他认为如要利用电磁波进行通信的话，需要有一面面积与欧洲大陆相当的巨型反射镜。电磁波的发现电磁波的发现电磁波的发现电磁波的发现1895年5月7日，36岁的波波夫在彼德堡的俄国物理化学会的物理分会上，宣读了关于1895年5月7日，36岁的波波夫在彼德堡的俄国物理化学会的物理分会上，宣读了关于“金属屑与电振荡的关系金属屑与电振荡的关系”的论文，并当众展示了他发明的无线电接收机。当他的助手在大厅的另一端接通火花式电波发生器时，波波夫的无线电接收机便响起铃来；断开电波发生器，铃声立即中止。几十年后，为了纪念波波夫在这一天的划时代创举，当时的苏联政府便把5月7日定为的论文，并当众展示了他发明的无线电接收机。当他的助手在大厅的另一端接通火花式电波发生器时，波波夫的无线电接收机便响起铃来；断开电波发生器，铃声立即中止。几十年后，为了纪念波波夫在这一天的划时代创举，当时的苏联政府便把5月7日定为“无线电发明日无线电发明日”。最早的无线通信最早的无线通信最早的无线通信最早的无线通信波波夫实验用的无线电接收机波波夫实验用的无线电接收机1897年5月18日,马可尼进行横跨布里斯托尔海峡的无线电通信取得成功，通信距离为14公里。1897年5月18日,马可尼进行横跨布里斯托尔海峡的无线电通信取得成功，通信距离为14公里。人类首次远距离无线电通信人类首次远距离无线电通信人类首次远距离无线电通信人类首次远距离无线电通信通信技术与计算机技术的发展通信技术与计算机技术的发展通信技术与计算机技术的发展通信技术与计算机技术的发展?1.1.1.1.通信技术的产生与发展通信技术的产生与发展通信技术的产生与发展通信技术的产生与发展1 1、电话的产生与发展、电话的产生与发展、电话的产生与发展、电话的产生与发展1851185118511851年，英吉利海峡下面铺设了第一条电报电缆；年，英吉利海峡下面铺设了第一条电报电缆；年，英吉利海峡下面铺设了第一条电报电缆；年，英吉利海峡下面铺设了第一条电报电缆；1854185418541854年，年，年，年，Western UnionWestern UnionWestern UnionWestern Union公司在美成立，承担电报公司在美成立，承担电报公司在美成立，承担电报公司在美成立，承担电报业务，电报成为第一种远距离通信手段；业务，电报成为第一种远距离通信手段；业务，电报成为第一种远距离通信手段；业务，电报成为第一种远距离通信手段；1860186018601860年，年，年，年，Philip ReisPhilip ReisPhilip ReisPhilip Reis发现电可以传送声音；发现电可以传送声音；发现电可以传送声音；发现电可以传送声音；1876187618761876年，贝尔发明电话接收器，成立贝尔公司，仅年，贝尔发明电话接收器，成立贝尔公司，仅年，贝尔发明电话接收器，成立贝尔公司，仅年，贝尔发明电话接收器，成立贝尔公司，仅3 3 3 3年后，由于内部矛盾，贝尔离开；年后，由于内部矛盾，贝尔离开；年后，由于内部矛盾，贝尔离开；年后，由于内部矛盾，贝尔离开；1891189118911891年，发明第一部电话交换机；年，发明第一部电话交换机；年，发明第一部电话交换机；年，发明第一部电话交换机；1 1、电话的产生与发展、电话的产生与发展、电话的产生与发展、电话的产生与发展1896189618961896年，发明了旋转式拨号盘；年，发明了旋转式拨号盘；年，发明了旋转式拨号盘；年，发明了旋转式拨号盘；1900190019001900年，美国年，美国年，美国年，美国AT&TAT&TAT&TAT&T公司成立；公司成立；公司成立；公司成立；1925192519251925年，贝尔实验室成立；年，贝尔实验室成立；年，贝尔实验室成立；年，贝尔实验室成立；1934193419341934年，制定通信法；（年，制定通信法；（年，制定通信法；（年，制定通信法；（1996199619961996年被电信法替年被电信法替年被电信法替年被电信法替代）代）代）代）1950195019501950年，电话网第一次使用微波；年，电话网第一次使用微波；年，电话网第一次使用微波；年，电话网第一次使用微波；1962196219621962年，成功发射第一颗国际通信卫星；年，成功发射第一颗国际通信卫星；年，成功发射第一颗国际通信卫星；年，成功发射第一颗国际通信卫星；1970197019701970年，推出可视电话业务。年，推出可视电话业务。年，推出可视电话业务。年，推出可视电话业务。1974年，贝尔系统解体，AT&T公司，Western Union公司，贝尔实验室从运营公司中分离出来。1995年，为了更好的参与行业竞争，AT&T公司分成3个新公司，分别跻身于移动通信、计算机和长途通信3个行业。1974年，贝尔系统解体，AT&T公司，Western Union公司，贝尔实验室从运营公司中分离出来。1995年，为了更好的参与行业竞争，AT&T公司分成3个新公司，分别跻身于移动通信、计算机和长途通信3个行业。朗讯科技朗讯科技（Lucent Technologies）（Lucent Technologies）就是其中之一：开发交换设备、传输设备、通信设备和元器件等。就是其中之一：开发交换设备、传输设备、通信设备和元器件等。数据通信数据通信数据通信数据通信随着社会的进步，传统的电话、电报通信方式已远远不能满足人们大信息量的需要，以数据作为信息载体的通信手段已成为人们的迫切要求。数据通信在当今社会得到了飞速发展。随着社会的进步，传统的电话、电报通信方式已远远不能满足人们大信息量的需要，以数据作为信息载体的通信手段已成为人们的迫切要求。数据通信在当今社会得到了飞速发展。通信技术与计算机技术的发展通信技术与计算机技术的发展通信技术与计算机技术的发展通信技术与计算机技术的发展计算机出现以后，为了实现远距离的资源共享，很快就与通信技术相结合，产生了数据通信，数据通信实现了计算机与计算机或计算机与终端之间的信息交互，是计算机技术与通信技术相结合的产物。计算机出现以后，为了实现远距离的资源共享，很快就与通信技术相结合，产生了数据通信，数据通信实现了计算机与计算机或计算机与终端之间的信息交互，是计算机技术与通信技术相结合的产物。信息产业信息产业信息是商品信息是商品畅通计算机和通信结合是必然畅通计算机和通信结合是必然通信技术与计算机技术的发展通信技术与计算机技术的发展通信技术与计算机技术的发展通信技术与计算机技术的发展?2.2.计算机技术的产生与发展计算机技术的产生与发展计算机技术的产生与发展计算机技术的产生与发展1847年，英国数学家乔治.布尔提出布尔代数学的理论；1936年，英国计算机科学家图灵提出一种数学模型，描述计算过程，称为图灵机；1945年，美籍匈牙利科学家冯.诺伊曼提出存储程序的概念，程序和数据一样，存储在存储器内。1847年，英国数学家乔治.布尔提出布尔代数学的理论；1936年，英国计算机科学家图灵提出一种数学模型，描述计算过程，称为图灵机；1945年，美籍匈牙利科学家冯.诺伊曼提出存储程序的概念，程序和数据一样，存储在存储器内。冯.诺伊曼：冯.诺伊曼：1903年出生，1957年逝世，现代电子计算机创始人之一。他在计算机科学、经济、量子力学 及几乎所有 数学 領域都作過重大贡献。1903年出生，1957年逝世，现代电子计算机创始人之一。他在计算机科学、经济、量子力学 及几乎所有 数学 領域都作過重大贡献。1945年1945年，他提出了“，他提出了“存储程序型计算机存储程序型计算机”的设计思想。这一卓越的思想为计算机的逻辑结构设计奠定了基础，即成为计算机设计的基本原则。由于他在计算机逻辑结构设计上的伟大贡献，被誉为“计算机之父”。在经济学领域，”的设计思想。这一卓越的思想为计算机的逻辑结构设计奠定了基础，即成为计算机设计的基本原则。由于他在计算机逻辑结构设计上的伟大贡献，被誉为“计算机之父”。在经济学领域，1944年1944年 他与他与奥斯卡摩根斯特恩奥斯卡摩根斯特恩 合著的巨作博弈论与经济行为出版，标志着现代系统博弈理论的的初步形成。他被称为“博弈论之父”。合著的巨作博弈论与经济行为出版，标志着现代系统博弈理论的的初步形成。他被称为“博弈论之父”。博弈论博弈论 被认为是被认为是20世纪20世纪 经济学最伟大的成果之一。经济学最伟大的成果之一。数据就是计算机能存储和处理的信息形式。数据就是计算机能存储和处理的信息形式。随着计算机技术的飞速发展，基本上任何信息都能转化为计算机所存储和处理的信息形式，因而，用数据表示的信息的内容是十分的广泛的，如电子邮件、各种文本文件、电子表格、数据库文件、图形和二进制可执行程序等。随着计算机技术的飞速发展，基本上任何信息都能转化为计算机所存储和处理的信息形式，因而，用数据表示的信息的内容是十分的广泛的，如电子邮件、各种文本文件、电子表格、数据库文件、图形和二进制可执行程序等。定义：数据是预先约定的具有某种含义的数字、字母和符号的组合。定义：数据是预先约定的具有某种含义的数字、字母和符号的组合。数据通信的定义：数据通信的定义：依据通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息。它可实现计算机与计算机、计算机与终端或终端与终端之间的数据信息传递。依据通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息。它可实现计算机与计算机、计算机与终端或终端与终端之间的数据信息传递。数据通信的应用：数据通信的应用：1、军事指挥控制系统；2、生产控制与管理；3、交通运输中的铁路航空运输的指挥系统；4、电力网的控制系统；5、银行与金融业的数据银行；6、通信，电子邮件、文件传输等；7、电子商务；8、公安、政府办公、远程教学、远程医疗、图书资料检索、信息查询等等。1、军事指挥控制系统；2、生产控制与管理；3、交通运输中的铁路航空运输的指挥系统；4、电力网的控制系统；5、银行与金融业的数据银行；6、通信，电子邮件、文件传输等；7、电子商务；8、公安、政府办公、远程教学、远程医疗、图书资料检索、信息查询等等。数据通信的特点：数据通信的特点：数据通信的特点：数据通信的特点：1、数据终端发出的数据一般是1、数据终端发出的数据一般是离散的数字信号离散的数字信号。2、数据通信是计算机与计算机以及人与计算机之间的通信，通信的过程需要按照事先2、数据通信是计算机与计算机以及人与计算机之间的通信，通信的过程需要按照事先约定好的规程或通信协议约定好的规程或通信协议来进行。3、数据通信的来进行。3、数据通信的可靠性要求高可靠性要求高，需要采取一些措施对差错进行纠正或控制。4、数据通信网必须提供足够灵活的接口能力，需要采取一些措施对差错进行纠正或控制。4、数据通信网必须提供足够灵活的接口能力，即即容异性容异性。5、。5、数据通信的通信量数据通信的通信量呈呈突发性突发性。6、。6、数据通信每次数据通信每次呼叫呼叫平均持续时间短平均持续时间短。数据通信的发展概况数据通信的发展概况严格说来，最早的数据通信可以从严格说来，最早的数据通信可以从严格说来，最早的数据通信可以从严格说来，最早的数据通信可以从1837183718371837年美年美年美年美国人的莫尔斯电码算起；但多数人认为：真正的国人的莫尔斯电码算起；但多数人认为：真正的国人的莫尔斯电码算起；但多数人认为：真正的国人的莫尔斯电码算起；但多数人认为：真正的数据通信开始于数据通信开始于数据通信开始于数据通信开始于20202020世纪世纪世纪世纪50505050年代的计算机通信，是年代的计算机通信，是年代的计算机通信，是年代的计算机通信，是随着计算机网络的发展而发展起来的一种新的通随着计算机网络的发展而发展起来的一种新的通随着计算机网络的发展而发展起来的一种新的通随着计算机网络的发展而发展起来的一种新的通信方式。信方式。信方式。信方式。60606060年代出现了计算机和计算机之间的通年代出现了计算机和计算机之间的通年代出现了计算机和计算机之间的通年代出现了计算机和计算机之间的通信方式，为实现资源共享，开辟了计算机技术的信方式，为实现资源共享，开辟了计算机技术的信方式，为实现资源共享，开辟了计算机技术的信方式，为实现资源共享，开辟了计算机技术的新领域新领域新领域新领域网络化与分布处理技术。网络化与分布处理技术。网络化与分布处理技术。网络化与分布处理技术。70707070年代计算年代计算年代计算年代计算机网络与分布处理技术飞速发展，推动了数据通机网络与分布处理技术飞速发展，推动了数据通机网络与分布处理技术飞速发展，推动了数据通机网络与分布处理技术飞速发展，推动了数据通信技术快速地发展。信技术快速地发展。信技术快速地发展。信技术快速地发展。70707070年代中后期，基于年代中后期，基于年代中后期，基于年代中后期，基于X.25X.25X.25X.25建议的分组数据交换数建议的分组数据交换数建议的分组数据交换数建议的分组数据交换数据通信得到广泛应用。此后数据通信蓬勃发展起来。据通信得到广泛应用。此后数据通信蓬勃发展起来。据通信得到广泛应用。此后数据通信蓬勃发展起来。据通信得到广泛应用。此后数据通信蓬勃发展起来。数据业务发展的必然结果，是计算机与通信结合的产数据业务发展的必然结果，是计算机与通信结合的产数据业务发展的必然结果，是计算机与通信结合的产数据业务发展的必然结果，是计算机与通信结合的产物，是机机、人机通信。数据通信的发展离不开物，是机机、人机通信。数据通信的发展离不开物，是机机、人机通信。数据通信的发展离不开物，是机机、人机通信。数据通信的发展离不开原有的通信网基础，从许多国家发展数据通信的过程原有的通信网基础，从许多国家发展数据通信的过程原有的通信网基础，从许多国家发展数据通信的过程原有的通信网基础，从许多国家发展数据通信的过程来看，数据通信网主要利用原有的电话交换网和用户来看，数据通信网主要利用原有的电话交换网和用户来看，数据通信网主要利用原有的电话交换网和用户来看，数据通信网主要利用原有的电话交换网和用户电报网来开展数据通信业务，或向用户提供租用电电报网来开展数据通信业务，或向用户提供租用电电报网来开展数据通信业务，或向用户提供租用电电报网来开展数据通信业务，或向用户提供租用电路，用户自己组成专用的数据通信网，适应通信业务路，用户自己组成专用的数据通信网，适应通信业务路，用户自己组成专用的数据通信网，适应通信业务路，用户自己组成专用的数据通信网，适应通信业务的大量增长，面向公众的公用数据网。的大量增长，面向公众的公用数据网。的大量增长，面向公众的公用数据网。的大量增长，面向公众的公用数据网。数据通信网的发展数据通信网的发展数据通信网的发展数据通信网的发展第一阶段（50年代）第一阶段（50年代）初级阶段，特点是用户租用专线构成集中式专用系统，应用范围主要是数据收集和处理。初级阶段，特点是用户租用专线构成集中式专用系统，应用范围主要是数据收集和处理。第二阶段（60年代）第二阶段（60年代）主要利用原有的电话交换网和用户电报网来进行数据通信，为了解决用电话交换网和用户电报网进行数据通信的技术问题，研制出了调制解调器（MODEM)和线路均衡器。主要利用原有的电话交换网和用户电报网来进行数据通信，为了解决用电话交换网和用户电报网进行数据通信的技术问题，研制出了调制解调器（MODEM)和线路均衡器。第三阶段（70年代）第三阶段（70年代）这一阶段主要任务是研究和建设专门用于数据通信的数据通信网，建设数据交换网目标研究交换技术，即采用什么交换技术进行数据通信，数据通信网交换技术经历了电路交换，报文交换和分组交换三个过程。这一阶段主要任务是研究和建设专门用于数据通信的数据通信网，建设数据交换网目标研究交换技术，即采用什么交换技术进行数据通信，数据通信网交换技术经历了电路交换，报文交换和分组交换三个过程。第四阶段（80年代）第四阶段（80年代）这一阶段特点发展局域网和综合业务数字网（ISDN)，强调业务接入的综合化。这一阶段特点发展局域网和综合业务数字网（ISDN)，强调业务接入的综合化。?支持端到端的数字连接；支持端到端的数字连接；?以综合数字电话网IDN为基础发展而成；以综合数字电话网IDN为基础发展而成；?数据通道用于传输话音数据，控制通道用于传输信令；数据通道用于传输话音数据，控制通道用于传输信令；第五阶段（90年代）第五阶段（90年代）这一阶段数据通信网的发展方向和目标是使得业务高速化、综合化、网络宽带化，提出实现了宽带综合业务数字网（B-ISDN)。这一阶段数据通信网的发展方向和目标是使得业务高速化、综合化、网络宽带化，提出实现了宽带综合业务数字网（B-ISDN)。?核心技术采用ATM交换技术核心技术采用ATM交换技术Asynchronous Transfer Mode,异步传输模式,异步传输模式Automatic Teller Machine,自动取款(出纳)机,自动取款(出纳)机?以光纤为传输媒体，以SDH（同步数字体系）为传输网络以光纤为传输媒体，以SDH（同步数字体系）为传输网络。数据通信中要解决的关键问题数据通信中要解决的关键问题?信道与噪声信道与噪声?数字终端技术数字终端技术?数据传输技术数据传输技术?数字同步技术数字同步技术?数据透明传输数据透明传输?差错控制编码技术差错控制编码技术?信道共享信道共享时分时分时分多路复用电路结构示意图时分多路复用电路结构示意图数字频带传输通信系统模型数字频带传输通信系统模型信源编码：提高数字信号传输的有效性。基本做法：去除信源符号间的相关性（预测编码、变换编码），去除信源符号概率分布的不均匀性（统计编码）。信源编码：提高数字信号传输的有效性。基本做法：去除信源符号间的相关性（预测编码、变换编码），去除信源符号概率分布的不均匀性（统计编码）。信道编码：提高数字信号传输的可靠性。基本做法：按照一定的规律在信息码元中加入一些冗余码元，称监督码元或校验码元，在接收端利用监督码元与信息码元的关系来发现或纠正错误。信道编码也称纠错编码。接收端信道译码是其相反的过程。信道编码：提高数字信号传输的可靠性。基本做法：按照一定的规律在信息码元中加入一些冗余码元，称监督码元或校验码元，在接收端利用监督码元与信息码元的关系来发现或纠正错误。信道编码也称纠错编码。接收端信道译码是其相反的过程。数据通信中要解决的关键问题数据通信中要解决的关键问题?数据交换数据交换?流量控制流量控制?寻址与路由选择寻址与路由选择?通信线路的管理通信线路的管理?其他问题其他问题?二、二、二、二、数据通信基础知识数据通信基础知识数据通信基础知识数据通信基础知识?1.1.信息、消息、信号与数据信息、消息、信号与数据信息、消息、信号与数据信息、消息、信号与数据信号的分类信号的分类?周期信号和非周期信号周期信号和非周期信号?确定信号和随机信号确定信号和随机信号?模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号信号的特性信号的特性?时间特性：时间特性：指信号随时间变化快慢的特性，还有幅度、宽度和周期等变化规律，包含信号的全部信息量。指信号随时间变化快慢的特性，还有幅度、宽度和周期等变化规律，包含信号的全部信息量。?频率特性：频率特性：用信号的频谱函数表示，频谱函数表示了信号的各频率成分以及各频率成分的振幅和相位，包含信号的全部信息量。用信号的频谱函数表示，频谱函数表示了信号的各频率成分以及各频率成分的振幅和相位，包含信号的全部信息量。信号的分析方法信号的分析方法?时域分析法：时域分析法：把激励和响应都看作时间的函数，利用信号的时间特性。把激励和响应都看作时间的函数，利用信号的时间特性。?频域分析法：频域分析法：将时间变量的函数的激励和响应经过傅里叶变换，转换成频率变量再进行分析。将时间变量的函数的激励和响应经过傅里叶变换，转换成频率变量再进行分析。信号的时域和频域之间的关系信号的时域和频域之间的关系带宽带宽?信号带宽：模拟通信中信号带宽为信号频率范围，单位：赫兹。电话信号的频率范围3003400Hz，信号带宽3400Hz。信号带宽：模拟通信中信号带宽为信号频率范围，单位：赫兹。电话信号的频率范围3003400Hz，信号带宽3400Hz。?线路带宽：数字通信中，线路带宽指通信介质的线路传输速率，每秒所能传输的数据量。单位Bit/s。又称为数字带宽。线路带宽：数字通信中，线路带宽指通信介质的线路传输速率，每秒所能传输的数据量。单位Bit/s。又称为数字带宽。带宽带宽?第一零点带宽：包含信号大部分功率第一零点带宽：包含信号大部分功率?半功带宽：是一个频率区间，这个频率区间上的频率分量对功率的贡献为整个信号功率的一半。半功带宽：是一个频率区间，这个频率区间上的频率分量对功率的贡献为整个信号功率的一半。?2.2.信道信道信道信道信道的分类信道的分类信道的分类信道的分类?单工、半双工、全双工信道单工、半双工、全双工信道单工、半双工、全双工信道单工、半双工、全双工信道单工信道：单工信道：单工信道：单工信道：单向信道，数据只能一个方向传单向信道，数据只能一个方向传单向信道，数据只能一个方向传单向信道，数据只能一个方向传输，任何时候都不能改变传输方向；输，任何时候都不能改变传输方向；输，任何时候都不能改变传输方向；输，任何时候都不能改变传输方向；半双工信道：半双工信道：半双工信道：半双工信道：数据可以双向传输，但不能同时数据可以双向传输，但不能同时数据可以双向传输，但不能同时数据可以双向传输，但不能同时双向传输，只能交替进行，是数据通信中使用最多双向传输，只能交替进行，是数据通信中使用最多双向传输，只能交替进行，是数据通信中使用最多双向传输，只能交替进行，是数据通信中使用最多的一种；的一种；的一种；的一种；全双工信道：全双工信道：全双工信道：全双工信道：数据可以同时双向传输。数据可以同时双向传输。数据可以同时双向传输。数据可以同时双向传输。通信方式示意图通信方式示意图广播遥控无线寻呼广播遥控无线寻呼对讲机对讲机电话电话信道的分类信道的分类信道的分类信道的分类?专用信道与公共交换信道专用信道与公共交换信道专用信道与公共交换信道专用信道与公共交换信道公共交换信道：公共交换信道：公共交换信道：公共交换信道：通过交换机转接并为大量用户服务通过交换机转接并为大量用户服务通过交换机转接并为大量用户服务通过交换机转接并为大量用户服务的信道。用户之间的通信可能经过多次的转接，其的信道。用户之间的通信可能经过多次的转接，其的信道。用户之间的通信可能经过多次的转接，其的信道。用户之间的通信可能经过多次的转接，其路径不固定。数据通信中主要采用这种信道，使用路径不固定。数据通信中主要采用这种信道，使用路径不固定。数据通信中主要采用这种信道，使用路径不固定。数据通信中主要采用这种信道，使用效率高；效率高；效率高；效率高；专用信道：专用信道：专用信道：专用信道：连接两个用户之间的线路固定，可自己连接两个用户之间的线路固定，可自己连接两个用户之间的线路固定，可自己连接两个用户之间的线路固定，可自己铺设，也可租用电信部门的；铺设，也可租用电信部门的；铺设，也可租用电信部门的；铺设，也可租用电信部门的；信道的分类信道的分类信道的分类信道的分类?有线信道与无线信道有线信道与无线信道有线信道与无线信道有线信道与无线信道有线信道：有线信道：有线信道：有线信道：信号沿导体传输，能量损失小，品信号沿导体传输，能量损失小，品信号沿导体传输，能量损失小，品信号沿导体传输，能量损失小，品种繁多，主要有：双绞线、同轴电缆、光纤；种繁多，主要有：双绞线、同轴电缆、光纤；种繁多，主要有：双绞线、同轴电缆、光纤；种繁多，主要有：双绞线、同轴电缆、光纤；无线信道：无线信道：无线信道：无线信道：以自由空间作为传输媒体，以辐射以自由空间作为传输媒体，以辐射以自由空间作为传输媒体，以辐射以自由空间作为传输媒体，以辐射传输能量，能量损失大。传输能量，能量损失大。传输能量，能量损失大。传输能量，能量损失大。发射机、天线、馈线、接收机与某一工作频率就构发射机、天线、馈线、接收机与某一工作频率就构发射机、天线、馈线、接收机与某一工作频率就构发射机、天线、馈线、接收机与某一工作频率就构成了无线信道成了无线信道成了无线信道成了无线信道。信道的分类信道的分类信道的分类信道的分类?物理信道与逻辑信道物理信道与逻辑信道逻辑信道：逻辑信道：逻辑信道：逻辑信道：在同一个时间段里，有多对用户在同一个时间段里，有多对用户在同一个时间段里，有多对用户在同一个时间段里，有多对用户在同一条信道上传输数据，这条信道就被划在同一条信道上传输数据，这条信道就被划在同一条信道上传输数据，这条信道就被划在同一条信道上传输数据，这条信道就被划分成多条逻辑信道；分成多条逻辑信道；分成多条逻辑信道；分成多条逻辑信道；物理信道物理信道物理信道物理信道信道的容量信道的容量信道的容量信道的容量定义：信道所能达到的最大无失真传输速率定义：信道所能达到的最大无失真传输速率定义：信道所能达到的最大无失真传输速率定义：信道所能达到的最大无失真传输速率?数字信道的容量：数字信道的容量：数字信道的容量：数字信道的容量：数字信道是一种离散信数字信道是一种离散信数字信道是一种离散信数字信道是一种离散信号的信道，只能传输离散的数字信号，无噪号的信道，只能传输离散的数字信号，无噪号的信道，只能传输离散的数字信号，无噪号的信道，只能传输离散的数字信号，无噪声数字信道的信道容量表达式如下：声数字信道的信道容量表达式如下：声数字信道的信道容量表达式如下：声数字信道的信道容量表达式如下：22 log(/)CBL b s=数据通信：数据通信：以传送数据信息为主的通信。依照通信协议，利用数据传输技术，在两个功能单元间传输数据信息，实现计算机终端，终端终端，计算机计算机之间的数据信息传递。以传送数据信息为主的通信。依照通信协议，利用数据传输技术，在两个功能单元间传输数据信息，实现计算机终端，终端终端，计算机计算机之间的数据信息传递。广义讲数据通信：数据终端（广义讲数据通信：数据终端（广义讲数据通信：数据终端（广义讲数据通信：数据终端（DTEDTEDTEDTE，分简单终，分简单终，分简单终，分简单终端和智能终端）间的通信，计算机属于智能化端和智能终端）间的通信，计算机属于智能化端和智能终端）间的通信，计算机属于智能化端和智能终端）间的通信，计算机属于智能化程度高的数据终端程度高的数据终端程度高的数据终端程度高的数据终端数据通信包含计算机通信数据通信包含计算机通信数据通信包含计算机通信数据通信包含计算机通信注意：注意：注意：注意：数据通信包括