计算机网络技术与应用 第二章_数据通信基础.ppt

第二章 数据通信基础计算机科学技术学院计算机科学技术学院毕秀丽毕秀丽2/39本章内容 2.12.1 数据通信系统数据通信系统 2.2 2.2 数据通信技术数据通信技术 2.3 2.3 差错控制技术差错控制技术 2.4 2.4 数据交换方式数据交换方式 2.5 2.5 信道复用技术信道复用技术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.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n这是一种什么样的情况呢？11/392.2 数据通信技术n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。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。13/3914/39数据通信的主要技术指标信息传输速率（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：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010010 0100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18/39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 循环冗余校研法例例:发送信息发送信息:1011001:1011001 检验信息检验信息:101:10119/392.4 数据交换方式接口报文处接口报文处理机理机Host Host 主机主机20/392.4.1 电路交换（Circuit Switching）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.21/39nA 和 B 通话经过四个交换机n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22/39nC 和 D 通话只经过一个本地交换机n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）n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）n每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部首部首部首部分组 1分组 2分组 3请注意：现在左边是请注意：现在左边是“前面前面”27/39分组交换的原理（三）n分组交换网以“分组”作为数据传输单元。n依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数 据首部首部分组 1数 据首部首部分组 2数 据首部首部分组 328/39分组首部的重要性n每一个分组的首部都含有地址等控制信息。n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。n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）n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收到的数据收到的数据30/39数 据数 据数 据分组交换的原理（五）n最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。n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。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B C DB C DB C DB C DAAAA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FDM FDM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 S 站的码片序列站的码片序列 S S1 11 10 0t tt tt tt tt tt tm m 个码片个码片t tS S 站发送的信号站发送的信号 S Sx xT T 站发送的信号站发送的信号 T Tx x总的发送信号总的发送信号 S Sx x+T Tx x规格化内积规格化内积 S S S Sx x规格化内积规格化内积 S S T Tx x数据码元比特数据码元比特发发送送端端接接收收端端38/392.5.4 波分复用WDM39/39 1550 nm 0 1550 nm 0 1551 nm 1 1551 nm 1 1552 nm 2 1552 nm 2 1553 nm 3 1553 nm 3 1554 nm 4 1554 nm 4 1555 nm 5 1555 nm 5 1556 nm 6 1556 nm 6 1557 nm 7 1557 nm 70 1550 nm 0 1550 nm 1 1551 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 7 1557 nm 波分复用就是光的频分复用。8 8 2.5 2.5 Gb/sGb/s1310 nm1310 nm20 20 Gb/sGb/s复复用用器器分分用用器器EDFAEDFA120 km120 km光调制器光调制器光解调器光解调器