计算机网络基础(第3版)[李志球][电子教案]第2章讲课讲稿.ppt

L计算机网络基础(第3版)李志球电子教案第2章L 计计算算机机网网络络由由通通信信子子网网和和资资源源子子网网组组成成，OSI/RMOSI/RM中中，通通信信子子网网包包括括物物理理层层、数数据据链链路路层层和和网网络络层层三三层层。计计算算机机网网络络中中的的数数据据通通信信是是为为了了实实现现计计算算机机之之间间的的数数据据交交换换，因因此此计计算算机机网网络络本本质质上是数据通信的上是数据通信的问题问题。物物理理层层主主要要研研究究二二进进制制比比特特在在网网络络中中传传输输时时所所采采用用的的技技术术，如如曼曼彻彻斯斯特特编编码码、串串/并并传传输输、同步、同步/异步异步传输传输、多路复用等技、多路复用等技术术。传传输输介介质质虽虽然然不不属属于于物物理理层层，但但它它是是物物理理层层传传输输光光、电电信信号号的的数数据据传传输输通通道道。所所以以本本章章也介也介绍传输绍传输介介质质的概念。的概念。第第第第2 2章章章章 物理层物理层物理层物理层 2L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 物物理理层层考考虑虑如如何何将将数数据据转转换换成成适适合合信信道道传传输输的的电电（光光）信信号号、模模/数数转转换换、采采用用何何种种技技术传输术传输等等问题问题。这这些都是数据通信要考些都是数据通信要考虑虑的。的。3L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.1数据通信基本概念数据通信基本概念 1.1.数据数据 分为模拟数据和数字数据两种。分为模拟数据和数字数据两种。2.2.信息信息 以某种格式组织起来的数据。以某种格式组织起来的数据。3.3.信号信号 是数据的具体物理表现。分为模拟信号和是数据的具体物理表现。分为模拟信号和 数字信号两种，如图所示。数字信号两种，如图所示。模拟信号是连续模拟信号是连续模拟信号是连续模拟信号是连续模拟信号是连续模拟信号是连续的曲线波，由振的曲线波，由振的曲线波，由振的曲线波，由振的曲线波，由振的曲线波，由振幅、频率和周期幅、频率和周期幅、频率和周期幅、频率和周期幅、频率和周期幅、频率和周期三要素三要素三要素三要素三要素三要素数字信号是离散数字信号是离散数字信号是离散数字信号是离散数字信号是离散数字信号是离散（有限个数）的（有限个数）的（有限个数）的（有限个数）的（有限个数）的（有限个数）的方波方波方波方波方波方波重点重点概念概念4L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.1数据通信基本概念数据通信基本概念 4.4.信道信道 传输信息时信号沿发送端到接收端传输信息时信号沿发送端到接收端的通路。的通路。l模拟信道模拟信道适于模拟信号传输适于模拟信号传输模拟信号：时间和幅度连续模拟信号：时间和幅度连续l数字信道数字信道适于数字信号传输适于数字信号传输数字信号：时间和幅度离散数字信号：时间和幅度离散模拟信号模拟信号时间时间幅值幅值数字信号数字信号时间时间幅值幅值例如声音，振幅例如声音，振幅例如声音，振幅例如声音，振幅例如声音，振幅例如声音，振幅大则音量大、频大则音量大、频大则音量大、频大则音量大、频大则音量大、频大则音量大、频度高则是女高音度高则是女高音度高则是女高音度高则是女高音度高则是女高音度高则是女高音5L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.1数据通信基本概念数据通信基本概念 5.5.通信和数据通信通信和数据通信通信是信息的传输与交换。数通信是信息的传输与交换。数据通信是以传送数据为业务的据通信是以传送数据为业务的通信。通信。6.6.数据通信网数据通信网是数据通信系统的网络形式是数据通信系统的网络形式。7.7.码元和码字码元和码字 码元是一个信号编码单元。码字由码元是一个信号编码单元。码字由若干码若干码元组成的字符串序列。元组成的字符串序列。8.8.数据分组数据分组把较大的数据块分成较小的数据段。把较大的数据块分成较小的数据段。不同的网络或层中，分组名称也不不同的网络或层中，分组名称也不同，同，如如帧帧(frame)、信元信元(cell)、IP数据数据报报等。通常数据分组也称为数据包。等。通常数据分组也称为数据包。6L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.1数据通信基本概念数据通信基本概念 9.9.基带传输、频带传输和宽带传输基带传输、频带传输和宽带传输1 1）基带传输基带传输通通信信系系统统中中的的基基带带传传输输是是指指在在传传输输信信号号时时，用用表表示示信信息息的原有信号形式进行。的原有信号形式进行。计计算算机机网网络络中中，数数字字信信号号（基基带带信信号号）所所占占频频率率简简称称基基带。基带传输是数字数据直接在信道中用数字信号传输。带。基带传输是数字数据直接在信道中用数字信号传输。2 2）频带传输频带传输频频带带传传输输是是将将基基带带信信号号变变换换为为较较高高频频率率范范围围的的频频带带信信号号（模拟信号，如音频），然后在模拟信道中传输。（模拟信号，如音频），然后在模拟信道中传输。例如利用例如利用例如利用例如利用例如利用例如利用ModemModemModem将数据数据调制将数据数据调制将数据数据调制将数据数据调制将数据数据调制将数据数据调制成模拟信号成模拟信号成模拟信号成模拟信号成模拟信号成模拟信号3 3）宽带传输）宽带传输宽宽带带在在电电信信界界是是指指带带宽宽大大于于语语言言级级信信道道（4kHz4kHz）的的信信道道，另外当网络的传输速率超过另外当网络的传输速率超过2Mbps2Mbps时，称为宽带网。时，称为宽带网。7L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.2数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标 1.1.比特比特(bit)bit)率率S S指单位时间内所传送的二进位序列的位（指单位时间内所传送的二进位序列的位（bit）数，是度量通信系统每秒传送的信息量。用每秒比数，是度量通信系统每秒传送的信息量。用每秒比特数（特数（bit/s或或bps）表示表示。常用的单位换算关系如下：常用的单位换算关系如下：1 1Kbps=210=1024bpsKbps=210=1024bps；1Mbps=220=1024Kbps1Mbps=220=1024Kbps；1Gbps=230=1024Mbps1Gbps=230=1024Mbps；1Tbps=240=1024Gbps1Tbps=240=1024Gbps。8L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.2数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标 2.2.波特波特(Baud)Baud)率率B B指数字信号经过调制后的传输速率，或者是说指数字信号经过调制后的传输速率，或者是说每秒传输的脉冲（波形）信号个数（通过信道传输每秒传输的脉冲（波形）信号个数（通过信道传输的码元数）。的码元数）。B=1/TB=1/T；其其中中，T T为为每每个个脉脉冲冲（波波形形）信信号号的的持持续时间，单位为秒。续时间，单位为秒。比特率和波特率的关系：比特率和波特率的关系：S=B*log2n3.3.误码率误码率PePe指数据位被传错的概率，也称出错率。指数据位被传错的概率，也称出错率。Pe=Ne/N Pe=Ne/N；N N9L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.2数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标 4.4.信道容量信道容量 指物理信道能达到的最大传输能力，用比特率指物理信道能达到的最大传输能力，用比特率S表示。表示。注意：注意：描述数字信道的容量用信道的数据速率描述数字信道的容量用信道的数据速率表示，如以太网使用双绞线时为表示，如以太网使用双绞线时为100Mbps；模拟信道的容量用带宽描述，如电话线模拟信道的容量用带宽描述，如电话线的带宽为的带宽为1MHz（语音模拟信号的频率范围为（语音模拟信号的频率范围为(300Hz3400Hz)）。）。10L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.2数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标 5.5.带宽（带宽（BandwidthBandwidth）指信道所能传送的信号的频率宽度，也就是可指信道所能传送的信号的频率宽度，也就是可传送信号的最高频率与最低频率之差，单位是传送信号的最高频率与最低频率之差，单位是Hz（赫）、赫）、kHz（千赫）、千赫）、MHz（兆赫）兆赫）和和THz（兆（兆兆赫）等兆赫）等。常用的常用的单单位位换换算关系算关系为为：1kHz=101kHz=103 3=1 000Hz=1 000Hz；1MHz=101MHz=106 6=1 000kHz=1 000kHz；1GHz=101GHz=109 9=1 000MHz=1 000MHz；1THz=101THz=101212=1 000GHz=1 000GHz。11L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.2数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标 5.5.带宽（带宽（BandwidthBandwidth）l l带宽定义：带宽定义：模拟信道所传输的信号频率范围模拟信道所传输的信号频率范围称为该信道的带宽。信道的带宽是由传输媒体和有关称为该信道的带宽。信道的带宽是由传输媒体和有关附加设备与电路的频率特性决定的。附加设备与电路的频率特性决定的。l计算带宽：用信号的最高频率减去信号中的最用信号的最高频率减去信号中的最低频率。例：语音信号带宽低频率。例：语音信号带宽3.1Hz(300Hz3400Hz)103104Hz间的带宽为间的带宽为9000Hz，若电话信道占据若电话信道占据3kHz，则在此范围内可划出则在此范围内可划出3个信道：个信道：10004000；40007000；700010000。3路信号通过调制可复用一路信号通过调制可复用一根传输介质。根传输介质。12L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.2数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标 6.6.带宽、数据传输速率和信道容量的区带宽、数据传输速率和信道容量的区别别 带带宽宽和和数数据据传传输输速速率率都都是是用用来来度度量量实实际际传传输输能能力力的的。带带宽宽一一般般用用来来表表示示传传输输介介质质和和模模拟拟信信道道的的传传输输能能力力，如如电电话话网网传传输输音音频频信信号号的的频频带带范范围围为为3003003 3 400Hz400Hz，则则其其信信道道的的带带宽宽是是3100Hz3100Hz。而而数数据据传传输输速速率率表表示示数数字字通通信信系系统统的的传传输输能能力力，如如百百兆兆位位以以太太网的数据网的数据传输传输速率速率为为100Mbps100Mbps。一一个个物物理理信信道道既既可可以以作作为为模模拟拟信信道道，也也可可作作为为数数字字信信道道。因因此此，信信道道的的带带宽宽大大，信信道道容容量量也也大大，传输传输速率相速率相应应也高。也高。13L 比特间隔和比特率比特间隔和比特率数字信号序列不能像模拟信号那样使用数字信号序列不能像模拟信号那样使用周周期和频率期和频率来描述，而是采用比特间隔（来描述，而是采用比特间隔（对应于对应于周期周期）和比特率（）和比特率（对应于频率对应于频率）来描述。）来描述。比特间隔比特间隔是发送一个比特是发送一个比特所需要的时间所需要的时间；而而比特率比特率是每秒发送的比特位数（用是每秒发送的比特位数（用bpsbps作为单位）。作为单位）。2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.2数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标 14L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.2数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标 计计算算机机网网络络中中，度度量量传传输输一一个个二二进进制制数数据据位位或或模模拟拟信信号号的的周周期期时时间间单单位位一一般般用用s s（秒秒）、msms（毫毫秒秒）、s s（微秒）、（微秒）、nsns（纳秒）和（纳秒）和psps（皮秒）等表示。（皮秒）等表示。常用的时间换算单位为：常用的时间换算单位为：1ms=101ms=10 3 3s s；1 1 s=10s=10 6 6s s；1ns=101ns=10 9 9s s；1ps=101ps=10 1212s s。同同样样，度度量量长长度度的的单单位位有有米、微米、纳米等。米、微米、纳米等。15L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.2数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标7.7.延迟、抖动、呑吐量和丢包率延迟、抖动、呑吐量和丢包率 l l延延迟迟指指将将一一个个比比特特从从一一端端传传输输到到另另一一端所花费的时间。端所花费的时间。l l抖抖动动指指在在同同一一条条路路由由上上发发送送数数据据包包之之间的时间差异。间的时间差异。l l呑吐量是指网络发送数据包的速率。呑吐量是指网络发送数据包的速率。l l丢丢包包率率是是指指在在发发送送数数据据包包时时丢丢失失数数据据包的最高比率。包的最高比率。上上述述四四个个参参数数都都是是服服务务质质量量QoSQoS的的主主要要度度量参数。量参数。16L2.12.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.3数据通信系统数据通信系统1.1.数据通信系统基本模型数据通信系统基本模型 2.2.模拟通信系统和数字通信系统模拟通信系统和数字通信系统 数字通信系统是比模拟通信系统费用低，数字通信系统是比模拟通信系统费用低，抗干扰抗干扰能力强，不易失真，能力强，不易失真，但数字信号比模拟信号但数字信号比模拟信号易衰减易衰减；模拟信号比数字信号模拟信号比数字信号传输距离要远传输距离要远。3.3.信号衰减的克服信号衰减的克服 数字信号衰减的克服办法是使用中继器。数字信号衰减的克服办法是使用中继器。变换变换变换变换信源信源信源信源信宿信宿信宿信宿变换变换变换变换噪声噪声噪声噪声信道信道信道信道17L2.22.2数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制 数字数据数字数据 数字信号数字信号 模拟数据模拟数据数字数据数字数据 模拟信号模拟信号 模拟数据模拟数据编码编码调制调制转换为数字信号的称为编码转换为数字信号的称为编码转换为模拟信号的称为调制转换为模拟信号的称为调制18L2.22.2数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制 2.2.1数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码 数据编码成信号时用到的概念数据编码成信号时用到的概念 单极性和双极性编码单极性和双极性编码编编码码时时只只使使用用一一种种电电压压的的称称为为单单极极性性编编码码，而而使使用两种电压的称为双极性编码。用两种电压的称为双极性编码。归零和不（非）归零编码归零和不（非）归零编码每每一一个个表表示示“0”0”或或“1”1”的的电电压压在在信信号号中中部部变变为为零电压时，称为归零编码。零电压时，称为归零编码。双相位编码双相位编码信信号号的的中中间间将将电电压压变变为为相相反反（注注意意不不是是归归零零，而而是由正电压变为负电压，或由负电压变为正电压）是由正电压变为负电压，或由负电压变为正电压）19L2.22.2数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制 2.2.1数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码 2 2双极性不归零码双极性不归零码(BNRZ)BNRZ)用正电平和负电平分别表示二进制数据的用正电平和负电平分别表示二进制数据的1和和0，正和负的幅值相等正和负的幅值相等。1.1.单极性不归零编码单极性不归零编码(NRZ)NRZ)单极性不归零编码只使用一个电压值，用高电平单极性不归零编码只使用一个电压值，用高电平表示表示1，没电压表示，没电压表示0。20L2.22.2数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制 3 3双极性归零编码（双极性归零编码（BRZBRZ）使用了正、负和零三个电平，信号本身携带同使用了正、负和零三个电平，信号本身携带同步信息，解决了同步问题。缺点是编码一个比特，步信息，解决了同步问题。缺点是编码一个比特，需要两次信号变化，增加了占用带宽，且线路上的需要两次信号变化，增加了占用带宽，且线路上的平均电压值还不为零。平均电压值还不为零。2.2.1数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码 21L2.22.2数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制 4.4.双相位编码双相位编码(biphase encoding)biphase encoding)信号在每个比特内部的中间发生改变，但不归零信号在每个比特内部的中间发生改变，但不归零而是将电压变为相反。而是将电压变为相反。曼彻斯特编码（曼彻斯特编码（Manchester encoding）差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码（differentialManchesterencoding）2.2.1数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码 重要概念重要概念重要概念重要概念重要概念重要概念重点掌握重点掌握重点掌握重点掌握重点掌握重点掌握负负电电压压变变为为正正电电压压表表示示0 0正电压变为负电压表示正电压变为负电压表示1 1注注意意红红色色标标记记位位置置有有无无跳跳变，有为变，有为0 0，无则为，无则为1 1。22L2.22.2数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制2.2.2模拟数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码 1.1.脉冲振幅调制（脉冲振幅调制（PAMPAM）对原始的模拟信号每间隔一个相等的时间进行对原始的模拟信号每间隔一个相等的时间进行采样一次采样一次 2.2.脉码调制（脉码调制（PCMPCM）将将PAMPAM采样结果修改成完全数字化的信号。采样结果修改成完全数字化的信号。24240001100000011000-15-151000111110001111125125011111010111110138380010011000100110-80-801101000011010000110110011011100110111048480011000000110000-50-5010110010101100109090010110100101101039390010011100100111525200110110001101108888010110000101100026260001101000011010127127011111110111111177770100110101001101 3.3.采样频率采样频率 是原始的有效信号中最高频率分量或其带宽的是原始的有效信号中最高频率分量或其带宽的倍。例如，语音最高频率是倍。例如，语音最高频率是3400Hz3400Hz，那么需要每，那么需要每秒秒68006800次次的采样频率，实际应用中采样频率放大为的采样频率，实际应用中采样频率放大为每秒每秒80008000次。次。语音视频等数语音视频等数语音视频等数语音视频等数语音视频等数语音视频等数据，需要转换据，需要转换据，需要转换据，需要转换据，需要转换据，需要转换为数字信号，为数字信号，为数字信号，为数字信号，为数字信号，为数字信号，再传输再传输再传输再传输再传输再传输23L2.22.2数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制 2.2.3 数字数据的模拟调制 1.1.幅移键控法（幅移键控法（ASKASK）2.2.频移键控法（频移键控法（FSKFSK）3.3.相移健控法相移健控法（PSKPSK）4.4.正交调幅（正交调幅（QAMQAM）(a)3振幅，12相位(b)4振幅，8相位 (c)2振幅，8相位例如利用电话线入例如利用电话线入例如利用电话线入例如利用电话线入例如利用电话线入例如利用电话线入网时，利用用网时，利用用网时，利用用网时，利用用网时，利用用网时，利用用ModemModemModem将数据数据将数据数据将数据数据将数据数据将数据数据将数据数据调制成模拟信号后调制成模拟信号后调制成模拟信号后调制成模拟信号后调制成模拟信号后调制成模拟信号后再传输再传输再传输再传输再传输再传输24L2.22.2数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制 普通电灯开关只有普通电灯开关只有“开开”和和“关关”两种状态，能两种状态，能表示数字表示数字“0”0”和和“1”1”，一种状态只能表示一位数。，一种状态只能表示一位数。有的电风扇开关有有的电风扇开关有“0 0、1 1、2 2、3”3”四种状态，四种状态，能表示数字能表示数字“0000、0101、1010和和11”11”，所以一种状态能，所以一种状态能表示两位数。假如开关有表示两位数。假如开关有“0 07”7”八种状态，则一八种状态，则一种状态能表示三位数（种状态能表示三位数（000000、001001、111111）。）。正交调幅就是让一种状态能表示更多位数的一正交调幅就是让一种状态能表示更多位数的一种调制技术。种调制技术。ModemModem就采用这种技术。就采用这种技术。左图每个方案都有左图每个方案都有1616种状种状态，每一种状态能表示四态，每一种状态能表示四位数（位数（00000000、00010001、11111111）。如果相位或振幅）。如果相位或振幅变化太多，则信号反差小，变化太多，则信号反差小，可读性就差。可读性就差。25L2.22.2数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制数据编码和调制 2.2.4模拟数据的模拟调制模拟数据的模拟调制 1.1.调幅调幅 2.2.调频调频 3.3.调相调相 在调相传输技术中，原在调相传输技术中，原始模拟载波信号的相位随调始模拟载波信号的相位随调制信号电压（振幅）的改变制信号电压（振幅）的改变而调整，振幅和频率，保持而调整，振幅和频率，保持不变。调相技术和调频技术不变。调相技术和调频技术的分析类似。的分析类似。例如收音机、电视例如收音机、电视例如收音机、电视例如收音机、电视例如收音机、电视例如收音机、电视信号、电话系统等信号、电话系统等信号、电话系统等信号、电话系统等信号、电话系统等信号、电话系统等都先将数据调制，都先将数据调制，都先将数据调制，都先将数据调制，都先将数据调制，都先将数据调制，再多路复用线路传再多路复用线路传再多路复用线路传再多路复用线路传再多路复用线路传再多路复用线路传输输输输输输调幅、调频等技术主要用于模拟通信，调幅、调频等技术主要用于模拟通信，调幅、调频等技术主要用于模拟通信，调幅、调频等技术主要用于模拟通信，调幅、调频等技术主要用于模拟通信，调幅、调频等技术主要用于模拟通信，主要目的是多路复用。例如一根主要目的是多路复用。例如一根主要目的是多路复用。例如一根主要目的是多路复用。例如一根主要目的是多路复用。例如一根主要目的是多路复用。例如一根CATVCATVCATV线能容纳几十个电视（台）信线能容纳几十个电视（台）信线能容纳几十个电视（台）信线能容纳几十个电视（台）信线能容纳几十个电视（台）信线能容纳几十个电视（台）信号；号；号；号；号；号；242424个电话线路信号通过调制后利个电话线路信号通过调制后利个电话线路信号通过调制后利个电话线路信号通过调制后利个电话线路信号通过调制后利个电话线路信号通过调制后利用一根线传输；广播电台也将多路电用一根线传输；广播电台也将多路电用一根线传输；广播电台也将多路电用一根线传输；广播电台也将多路电用一根线传输；广播电台也将多路电用一根线传输；广播电台也将多路电台信号通过调制在空气中传输，收音台信号通过调制在空气中传输，收音台信号通过调制在空气中传输，收音台信号通过调制在空气中传输，收音台信号通过调制在空气中传输，收音台信号通过调制在空气中传输，收音机通过中波、短波等多个波段接收。机通过中波、短波等多个波段接收。机通过中波、短波等多个波段接收。机通过中波、短波等多个波段接收。机通过中波、短波等多个波段接收。机通过中波、短波等多个波段接收。26L2.32.3数据传输方式数据传输方式数据传输方式数据传输方式 2.3.1并行传输并行传输 并并行行传传输输是是指指数数据据以以成成组组方方式式在在多多个个并并行行的的信信道道上上同同时时传传输输，相相应应地地需需要要若若干干根根传传输输线线。一一般般用用于于计计算算机机内内部部或或近近距距离离设设备备的的数数据据传传输输，如如计计算算机机和和打打印印机机之之间间的的通通信信，一一次次传传送送一一个个字字节节的的信信号号，所所以以传传输输信信道道需需要要根根数数据据线线，同同时时还还需要其它的控制信号线。需要其它的控制信号线。优优缺缺点点：并并行行传传输输优优点点是是速速度度快快，缺缺点点是是费费用用高高。因因为为并并行行传传输输需需要要一一组组传传输输线线，所所以以并并行行传传输输一一般般用用在在短短距距离离范范围围且且传传输输速速度度要要求求高高的的场场合。合。27L2.32.3数据传输方式数据传输方式数据传输方式数据传输方式 2.3.2串行传输串行传输 串串行行传传输输是是指指数数据据在在信信道道上上一一位位一一位位的的逐逐个个传传输输，从从发发送送端端到到接接收收端端只只需需一一根根传传输输线线，成成本本少少，易易于于实实现现，计计算算机机网网络络普普遍遍采采用用。采采用用串串行行传传输输方方式式时时，发发送送端端需需要要通通过过并并/串串转转换换装装置置将将并并行行数数据据位位流流变变为为串串行行数数据据位位流流，然然后后送送到到信信道道上上传传输输，在在接接收收端端再再通通过过串串/并并转转换换，还还原原成成位位并并行行数数据据流流。PCPC机机和和外外界界进进行行串串行行通通信信是是通通过过串行端口（串行端口（COMCOM）完成的。完成的。串串行行传传输输可可以以用用两两种种方方式式同同步步传传输输和和异异步步传传输进行。输进行。计算机网络主计算机网络主计算机网络主计算机网络主计算机网络主计算机网络主要采用串行传要采用串行传要采用串行传要采用串行传要采用串行传要采用串行传输方式输方式输方式输方式输方式输方式28L2.32.3数据传输方式数据传输方式数据传输方式数据传输方式 2.3.2串行传输串行传输1.1.单工通信（双线制）单工通信（双线制）单工通信只允许传送的信息始终向一个方向流动。单工通信只允许传送的信息始终向一个方向流动。例如例如广播、电视系统；广播、电视系统；BPBP机；道路交通单行道机；道路交通单行道。2.2.半双工通信（双线制开关）半双工通信（双线制开关）半半双双工工通通信信允允许许信信息息流流向向两两个个方方向向的的都都可可传传输输，但同一时刻只能朝一个方向传输。但同一时刻只能朝一个方向传输。例如，例如，无线电对讲机就是半双工通信无线电对讲机就是半双工通信。3.3.全双工通信（四线制）全双工通信（四线制）全双工通信是指在同一时刻能同时进行双向通信。全双工通信是指在同一时刻能同时进行双向通信。例如，例如，常用的电话系统就是全双工通信常用的电话系统就是全双工通信。29L2.42.4同步传输和异步传输同步传输和异步传输同步传输和异步传输同步传输和异步传输 2.4.1同步传输同步传输 同同步步传传输输方方式式是是将将一一大大串串数数据据一一起起发发送送。传传输输时时，需需要要在在数数据据块块前前放放上上两两个个或或以以上上的的同同步步信信号字符号字符SYNSYN，在数据块结束加上后同步信号。，在数据块结束加上后同步信号。同同步步传传输输线线路路利利用用率率高高，多多用用于于字字符符信信息息块块的高速传送。但这种方式收发双方控制复杂。的高速传送。但这种方式收发双方控制复杂。2.4.2异步传输异步传输 异异步步传传输输也也叫叫做做起起止止式式传传输输，它它以以字字符符为为单单位位，在在每每个个字字符符前前增增加加一一个个起起始始位位，字字符符代代码码后后增增加加、1.51.5、位位停停止止位位。它它允允许许码码字字之之间间存存在不确定的空闲时间。在不确定的空闲时间。异步传输设备简单，费用不高，但速率较低。异步传输设备简单，费用不高，但速率较低。计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络主要采用同主要采用同主要采用同主要采用同主要采用同主要采用同步传输步传输步传输步传输步传输步传输30L2.52.5多路复用技术多路复用技术多路复用技术多路复用技术 2.5.1频分多路复用技术（频分多路复用技术（FDM）FDMFDM把把信信道道的的频频谱谱分分割割成成若若干干个个互互不不重叠的子信道，每个子信道传送一路信号。重叠的子信道，每个子信道传送一路信号。频分多路工作过程：频分多路工作过程：频分多路复用频分多路复用flashflash动画演示动画演示注意注意动动画文件路径画文件路径31L2.52.5多路复用技术多路复用技术多路复用技术多路复用技术 2.5.2 时分多路复用（TDM）TDMTDM将将物物理理信信道道按按时时间间分分成成许许多多等等长长的的时时间间片片，轮轮流流、交交替替地地分分配配给给多多路路信信源源。分分为为同同步和异步步和异步TDMTDM两种。两种。32L2.52.5多路复用技术多路复用技术多路复用技术多路复用技术 2.5.3 波分多路复用(WDM)WDMWDM的的原原理理同同FDMFDM相相似似，用用于于光光纤纤通通信信。光光信信号号用用波波长长而而不不是是频频率率来来表表示示所所使使用用的的光光载载波波。WDMWDM和和FDMFDM不不同同之之处处是是光光波波频频率率很很高高。它它是是利利用用不不同同波波长长的的光光，通通过过共共享享光光纤纤远远距距离离传传输输多多路路信信号号。WDMWDM技技术术中中，利利用用光光学学系系统统中中的的衍衍射射光光栅栅，来来实实现现多多路路不不同同频频率率光光波波信信号的合成与分解。号的合成与分解。波波分分多多路路复复用用最最初初只只能能在在一一根根光光纤纤上上复复用用两两路路光光载载波波信信号号。而而现现在在可可以以在在一一根根光光纤纤上上复复用用8080路路或或更更多多路路 数数 的的 光光 信信 号号，这这 就就 是是 密密 集集 波波 分分 多多 路路 复复 用用DWDMDWDM（Dense WDMDense WDM）。）。33L2.52.5多路复用技术多路复用技术多路复用技术多路复用技术 2.5.4三种复用技术的比较三种复用技术的比较 FDMFDM适适合合于于传传输输模模拟拟信信号号，TDMTDM适适合合于于传传输输数数字字信信号号，而而WDMWDM传传输输光光波波信信号号。TDMTDM和和FDMFDM相相比比，抗抗干干扰扰能能力力强强，可可以以逐逐级级再再生生整整形形，避避免免干干扰扰的的积积累累等等优优点点。计算机通信中广泛使用计算机通信中广泛使用TDMTDM和和WDMWDM。TDMTDM和和FDMFDM的性能比较如下：的性能比较如下：（1 1）TDMTDM设备比设备比FDMFDM设备易于实现；设备易于实现；（2 2）TDMTDM比比FDMFDM传输速率高；传输速率高；（3 3）FDMFDM中每路信号均需要一个中每路信号均需要一个MODEMMODEM；（4 4）FDMFDM通常需要模通常需要模/数转换设备；数转换设备；（5 5）TDMTDM比比FDMFDM会产生较多的时间延迟。会产生较多的时间延迟。34L2.62.6传输介质传输介质传输介质传输介质 二二进进制制比比特特流流通通过过物物理理层层处处理理（编编码码/调调制制、串串行行同同步步、多多路路复复用用等等）后后，需需要要在在传传输输介介质质上上传传输输，传输介质是数据传输的物理通道。传输介质是数据传输的物理通道。需需要要注注意意的的是是，传传输输介介质质不不属属于于物物理理层层，物物理理层层只只是是定定义义如如何何在在这这些些介介质质上上实实现现数数据据传传输输，物物理理层层直直接和它有关接和它有关。传传输输介介质质是是构构成成信信道道的的主主要要部部分分，信信号号的的传传输输质质量量不不但但与与传传输输的的数数据据信信号号和和收收/发发特特性性有有关关，而而且且与与传输介质的特性有关。传输介质的特性有关。35L2.62.6传输介质传输介质传输介质传输介质 2.6.1 有线传输媒体 1.1.双绞线双绞线(TP)TP)双双绞绞线线也也称称为为双双扭扭线线，价价格格便便宜宜、易易于于安安装装，是是最最常常用用的的传传输输介介质质，性性能能（传传输输距距离离、带带宽宽和和数数据据速速率等）率等）较较光光纤纤要差。要差。一一对对绝绝缘缘铜铜导导线线扭扭绞绞在在一一起起，形形成成有有规规则则的的螺螺旋旋形形后后，可可减减小小一一根根导导线线中中电电流流能能量量对对另另一一根根导导线线的的干干扰扰，也也减减少少其其他他导导线线信信号号干干扰扰这这对对导导线线。当当两两根根导导线线靠靠得得很很近近但但相相互互垂垂直直时时，一一根根导导线线中中的的电电流流变变化化几几乎乎不不会会在在另另一一根根导导线线上上产产生生电电流流。所所以以，一一对对导导线线旋旋绞绞或或不不扭扭绞绞、扭扭绞绞时时扭扭矩矩多多少少，效效果果都都大大不不一一样样，扭扭绞绞得越密价格越得越密价格越贵贵，性能也越好。，性能也越好。36L2.62.6传输介质传输介质传输介质传输介质 2.6.1 有线传输媒体 1.1.双绞线双绞线(TP)TP)分分为为非屏蔽双非屏蔽双绞线绞线UTPUTP和屏蔽双和屏蔽双绞线绞线STPSTP两种两种。1 1类线类线1 1对线，用于模拟电话线和低速数字传输对线，用于模拟电话线和低速数字传输2 2类线类线4 4对双绞线，用于数字电话、对双绞线，用于数字电话、ISDNISDN和和T1T1线路等。线路等。3 3类线类线4 4对双绞线，用于电话线、令牌环网、以太网等。对双绞线，用于电话线、令牌环网、以太网等。4 4类线类线4 4对双绞线，用于语音、令牌环网、以太网等。对双绞线，用于语音、令牌环网、以太网等。5 5类线类线4 4对双绞线，用于令牌环网、以太网、对双绞线，用于令牌环网、以太网、ATMATM等等。超超5 5类线类线 是是5 5类线更高级别的版本。类线更高级别的版本。目前使用最多目前使用最多。6 6类线类线4 4对双绞线对双绞线，目前使用较少。目前使用较少。STP用于、令牌环网、以太网及全息图像传输等。用于、令牌环网、以太网及全息图像传输等。计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络中主要使用中主要使用中主要使用中主要使用中主要使用中主要使用UTPUTPUTP37L2.62.6传输介质传输介质传输介质传输介质 2.6.1 有线传输媒体 1.1.双绞线双绞线(TP)TP)STPSTP外外面面环环绕绕一一圈圈保保护护层层，可可提提高高抗抗干干扰扰能能力力，但但增增加加了了成成本本，而而UTPUTP易易受受各各种种电电信信号号的的干干扰扰，但但成成本本较较低低。电电话话系系统统使使用用的的双双绞绞线线一一般般是是一一对对双双绞绞线线，而而计计算机网算机网络络使用的双使用的双绞线绞线一般是四一般是四对对。最最常常用用的的UTPUTP是是3 3类类、5 5类类和和超超5 5类类线线。5 5类类线线与与3 3类类线线的的主主要要区区别别就就是是一一方方面面增增加加了了每每单单位位长长度度的的绞绞合合次次数数；另另一一方方面面在在线线对对间间的的绞绞合合度度和和线线对对内内两两根根导导线线的的绞绞合合度度都都经经过过了了精精心心的的设设计计并并在在生生产产中中加加以以严严格格的的控控制制，使使干干扰扰在在一一定