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
《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》由会员分享,可在线阅读,更多相关《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(65页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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=1
10、024Kbps;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
11、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
12、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
13、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
14、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:1
15、0004000;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300
16、3003 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
17、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
18、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
19、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
20、。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
21、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
22、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
23、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
24、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(Manche
25、ster 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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 李志球 电子教案 计算机网络 基础 电子 教案 讲课 讲稿
限制150内