第2章 数据通信技术精选文档.ppt
第2章 数据通信技术本讲稿第一页，共五十六页本章学习要求：1.了解计算机通信中信息、数据与信号的基本概念，以 及数据通信系统的基本结构；2.掌握串行与并行通信，单工、半双工与全双工通信，模拟通信、数字通信的特点；3.掌握双绞线、同轴电缆、光缆、无线通信信道、卫星 通信的特点；4.掌握模拟数据编码方法与数字数据编码的基本原理 与主要特点；5.了解基带传输的定义与主要特点，掌握数据传输速率的定义；本讲稿第二页，共五十六页 6.了解频带传输的定义，掌握调制解调器的基本工作原 理；7.了解多路复用技术的分类，掌握FDM、WDM、TDM的基 本工作原理；8.掌握异步传输与同步传输方式的主要特点；9.了解广域网中数据交换方式的类型，掌握分组交换方 法的基本工作原理；10.了解数据通信中差错产生的原因与差错类型，掌握 误码率的定义与循环冗余编码CRC的基本工作原理；本讲稿第三页，共五十六页一.数据通信的基本概念1.信息、数据和信号通信的目的是交换信息(Information)；信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像；计算机产生的信息一般是字母、数字、符号、图形或图像的组合；为了传送这些信息，首先要将每一个字母、数字、符号或图形、图像用二进制代码表示；数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号或图形、图像的二进制代码0、1比特序列的过程；本讲稿第四页，共五十六页目前应用最广泛的是美国信息交换标准编码ASCII码(American Standard Code for Information Interchange)；ASCII 码本来是一个信息交换编码的国家标准，但后来被国际标准化组织ISO接受，成为国际标准ISO 646，又称为国际5号码。因此，它被用于计算机内码，也是数据通信中的编码标准。ASCII码采用7位二进制比特编码，可以表示128个字符。字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符包括数字、字母、运算符号、商用符号等；本讲稿第五页，共五十六页ASCII码的部分字符编码 字符 二进制码 字符 二进制码 字符 二进制码 0 0110000 A 1000001 SOH 0000001 1 0110001 B 1000010 STX 0000010 2 0110010 C 1000011 ETX 0000011 3 0110011 D 1000100 EOT 0000100 4 0110100 E 1000101 ENQ 0000101 5 0110101 F 1000110 ACK 0000110 6 0110110 G 1000111 NAK 0010101 7 0110111 H 1001000 ETB 0010111 8 0111000 I 1001001 SYN 0010110 9 0111001 J 1001010本讲稿第六页，共五十六页 例如：数字5的ASCII编码为0110101；字母 A 的ASCII编码为1000001；控制字符用于数据通信收发双方动作的协调与信息格式的表示。例如，控制字符“发送结束EOT”的ASCII编码为0000100；本讲稿第七页，共五十六页讨论：ASCII编码的优点是：简单，实现容易，编码效率高；ASCII编码在使用中需要解决的问题：*第8位(校验位）的确定；一般是根据异步传输或同步传输方式而定；*数据传输的透明性问题；透明性是指在ASCII编码中被确定为特殊控制字符的编码在传输内容中将不能随便使用；本讲稿第八页，共五十六页多媒体(multimedia)网络应用问题在多媒体技术中，语音与图像首先都要进行数字化处理，并将文本、图形、图像与语音的数字信息之间建立逻辑连接，集成为一个交互式系统；利用数字通信系统来实现多媒体信息的动态、实时传输是当前数据通信技术研究的重要内容之一；与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信息传输的特点是：要求数据通信系统具有高带宽与低延时的特性；本讲稿第九页，共五十六页 以图像信息传输为例：如果每帧图像由1024768个点阵组成；图像颜色有256种；每个点阵用1 byte二进制数表示；每秒钟传送30帧图像；那么每秒钟需要传送23,592,960 byte；要求的数据传输速率达到：188.74368 Mbps;本讲稿第十页，共五十六页 以传送数字化的语音信号为例：每秒钟对语音信号进行22,050 次取样；每次取样值用1 byte表示；那么单声道每秒钟需要传送22,050 byte；要求数据传输速率达到：0.1764Mbps；双声道立体声要求数据传输速率达到：0.3528Mbps；本讲稿第十一页，共五十六页多媒体技术在网络中的应用，将对数据通信系统的性能提出更高的要求：*高速 -高带宽 *实时、交互-低延时本讲稿第十二页，共五十六页对于计算机系统来说，它关心的是信息用什么样的编码体制表示出来。例如，如何用ASCII码表示字母、数字与符号，如何用双字节去表示汉字，如何表示图形、图像与语音；对于数据通信系统来说，它要研究的是如何将表示各类信息的二进制比特序列通过传输介质，在不同计算机之间进行传送的问题。本讲稿第十三页，共五十六页信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变化的电信号称为模拟信号(analog signal)；模拟信号的信号电平是连续变化的；本讲稿第十四页，共五十六页计算机所产生的电信号是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号，这种电信号称为数字信号(dligital signal）；本讲稿第十五页，共五十六页按照在传输介质上传输的信号类型，可以相应地将通信系统分为：*模拟通信系统 *数字通信系统本讲稿第十六页，共五十六页本讲稿第十七页，共五十六页本讲稿第十八页，共五十六页本讲稿第十九页，共五十六页本讲稿第二十页，共五十六页本讲稿第二十一页，共五十六页本讲稿第二十二页，共五十六页本讲稿第二十三页，共五十六页本讲稿第二十四页，共五十六页本讲稿第二十五页，共五十六页本讲稿第二十六页，共五十六页 视距传播 电离层反射本讲稿第二十七页，共五十六页本讲稿第二十八页，共五十六页本讲稿第二十九页，共五十六页本讲稿第三十页，共五十六页本讲稿第三十一页，共五十六页本讲稿第三十二页，共五十六页本讲稿第三十三页，共五十六页本讲稿第三十四页，共五十六页本讲稿第三十五页，共五十六页本讲稿第三十六页，共五十六页本讲稿第三十七页，共五十六页本讲稿第三十八页，共五十六页本讲稿第三十九页，共五十六页本讲稿第四十页，共五十六页本讲稿第四十一页，共五十六页本讲稿第四十二页，共五十六页本讲稿第四十三页，共五十六页 本讲稿第四十四页，共五十六页本讲稿第四十五页，共五十六页本讲稿第四十六页，共五十六页本讲稿第四十七页，共五十六页本讲稿第四十八页，共五十六页本讲稿第四十九页，共五十六页本讲稿第五十页，共五十六页本讲稿第五十一页，共五十六页本讲稿第五十二页，共五十六页本讲稿第五十三页，共五十六页本讲稿第五十四页，共五十六页本讲稿第五十五页，共五十六页本讲稿第五十六页，共五十六页
