第02章-数据通信与广域网(1).ppt

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1、1第第2章章 数据通信与广域网技术数据通信与广域网技术2本章学习要求本章学习要求：掌握：掌握：数据通信的基本概念数据通信的基本概念了解：了解：传输介质类型及主要特性传输介质类型及主要特性了解：了解：无线与卫星通信技术的基本概念无线与卫星通信技术的基本概念掌握：掌握：数据编码的类型和基本方法数据编码的类型和基本方法了解：了解：基带传输的基本概念基带传输的基本概念掌握：掌握：频带传输的基本概念频带传输的基本概念掌握掌握：多路复用的分类与特点多路复用的分类与特点掌握：掌握：广域网中的数据交换技术的类型与工作原理广域网中的数据交换技术的类型与工作原理 掌握：掌握：差错控制方法差错控制方法 32.1 数

2、据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.1 信息、数据与信号（信息、数据与信号（1）通信的目的是交换信息，通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文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字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图像的组合；母、数字、语音、图形或图像的组合；为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示；形或图像用二进制代码的数据来表示；为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数字信号编

3、码的方式表示；字信号编码的方式表示；数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的比特序列的模拟或数字信号的过程；过程；42.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.1 信息、数据与信号（信息、数据与信号（2）数据是信息的载体；数据是信息的载体；数据涉及对事物的表示形式；数据涉及对事物的表示形式；比如对于数据通信来说，被传输的二进制代码就是比如对于数据通信来说，被传输的二进制代码就是“数据数据”。信息涉及对数据所表示内容的解释；信息涉及对数据所表示内容的解释；数据通信的任

4、务是传输二进制代码的比特序列，数据通信的任务是传输二进制代码的比特序列，而不需要解释代码所表示的内容。而不需要解释代码所表示的内容。5我闻西方大士，我闻西方大士，为人了却凡心。为人了却凡心。秋来明月照蓬门，秋来明月照蓬门，香满禅房幽径。香满禅房幽径。屈指灵山会后，屈指灵山会后，居然紫竹成林。居然紫竹成林。童男童女拜观音，童男童女拜观音，仆仆何嫌荣顿？仆仆何嫌荣顿？数据数据信息！信息！6信息编码标准信息编码标准ASCII 码被国际标准化组织码被国际标准化组织ISO接受，成为国接受，成为国际标准际标准ISO 646，又称为国际又称为国际5号码号码;它用于计算机内码，也用做数据通信中的编码它用于计算

5、机内码，也用做数据通信中的编码标准标准;ASCII码采用码采用7位二进制比特编码，可以表示位二进制比特编码，可以表示128个字符个字符;字符分为图形字符与控制字符两类。图形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。包括数字、字母、运算符号、商用符号等。7信息编码标准信息编码标准表表-1 ASCII码的部分字符编码码的部分字符编码ASCII码全表码全表例：例：NETWORK,COMPUTER的二进制表示的二进制表示形式。形式。8多媒体网络应用多媒体网络应用随着计算机技术的发展，多媒体技术得到了广随着计算机技术的发展，多媒体技术得到了广泛应用；泛应用；利用数

6、字通信系统来实现多媒体信息的传输是利用数字通信系统来实现多媒体信息的传输是通信技术研究的重要内容之一；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、图像信与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信息传输要求数据通信系统具有高速率与低延时息传输要求数据通信系统具有高速率与低延时的特性；的特性；9多媒体网络应用多媒体网络应用多媒体技术在网络中的应用，将对数据通信系多媒体技术在网络中的应用，将对数据通信系统提出更高的要求统提出更高的要求。r 如果每帧图像由如果每帧图像由10247681024768个点阵组成，图像颜色个点阵组成，图像颜色有有256256种，每个点阵用种，每个点阵用1 1

7、字节二进制数表示，每秒钟字节二进制数表示，每秒钟传送传送3030帧图像，那么每秒钟需要传送帧图像，那么每秒钟需要传送235,929,60235,929,60字字节；节；r 如果传送数字化的语音信号，每秒钟对语音信号如果传送数字化的语音信号，每秒钟对语音信号进行进行22,05022,050次取样，每次取样值用次取样，每次取样值用1 1字节表示，那字节表示，那么单声道每秒钟需要传送么单声道每秒钟需要传送22,05022,050字节；双声道立体字节；双声道立体声每秒钟需要传送声每秒钟需要传送44,10044,100字节；字节；10信号的概念信号的概念 信号是数据在传输过程中电信号的表示形式；信号是数

8、据在传输过程中电信号的表示形式；模拟信号（模拟信号（analog signal）：信号电平是连续变化的；）：信号电平是连续变化的；数字信号（数字信号（digital signal）：是用两种不同的电平去）：是用两种不同的电平去表示表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示；比特序列的电压脉冲信号表示；按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。拟通信系统与数字通信系统两种。11模拟信号与数字信号波形模拟信号与数字信号波形 返回返回122.1.2 数据传输类型与通信方式数据传输类型与通信方式 网络中两台计算机的通信过程网络中

9、两台计算机的通信过程 13网络通信系统设计中要解决的几个基本问题网络通信系统设计中要解决的几个基本问题：数据传输类型数据传输类型 模拟通信模拟通信 数字通信数字通信 数据通信方式数据通信方式 串行通信串行通信、并行通信并行通信 单工通信单工通信、半双工或全双工通信半双工或全双工通信 同步通信同步通信、异步、异步通信通信14同步技术同步技术同步是指要求通信双方在时间基准上保持一致。同步是指要求通信双方在时间基准上保持一致。同步包括两种类型：同步包括两种类型：r 位同步位同步 外同步法和内同步法外同步法和内同步法r 字符同步字符同步 指保证收发双方正确传输字符的过程。指保证收发双方正确传输字符的过

10、程。包括两种方法：包括两种方法：同步式和异步同步式和异步式式152.2 传输介质及其主要特性传输介质及其主要特性2.2.1 传输介质的主要类型传输介质的主要类型双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆光纤电缆光纤电缆无线与卫星通信信道无线与卫星通信信道16传输介质的特性传输介质的特性：物理特性：传输介质物理结构的描述；物理特性：传输介质物理结构的描述；传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及 调制技术、传输容量、传输的频率范围；调制技术、传输容量、传输的频率范围；连通特性：允许点连通特性：允许点-点或多点连接；点或多点连接；地理范围：传输介质最大传输距离

11、；地理范围：传输介质最大传输距离；抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据 影响的能力；影响的能力；相对价格：器件、安装与维护费用。相对价格：器件、安装与维护费用。172.2.2 双绞线的主要特性双绞线的主要特性 屏蔽双绞线屏蔽双绞线 STP 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTP18 2.2.3 同轴电缆的主要特性同轴电缆的主要特性 粗同轴电缆粗同轴电缆 细细同轴电缆同轴电缆192.2.4 光纤的主要特性光纤的主要特性202.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术 麦克斯韦推导出描述电磁场的麦克斯韦方程，预言电麦克斯韦推导出描述电磁场的麦克斯韦方

12、程，预言电磁波的存在。磁波的存在。18871887年，赫兹利用实验产生了电磁波，证明了麦克斯年，赫兹利用实验产生了电磁波，证明了麦克斯韦的预言，为通信技术的发展奠定了基础。韦的预言，为通信技术的发展奠定了基础。描述电磁波的参数有描述电磁波的参数有3 3个：波长、频率和光速。个：波长、频率和光速。2.3.1 电磁波谱与移动通信（电磁波谱与移动通信（1）212.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术2.3.1 电磁波谱与移动通信（电磁波谱与移动通信（2）电磁波谱与通信类型的关系电磁波谱与通信类型的关系222.3 无线与卫星通信技术无线与卫星通信技术2.3.1 电磁波谱与移动通信（电磁波谱与移动通

13、信（3）移动通信主要包括以下几种类型：移动通信主要包括以下几种类型：r 无线通信无线通信r 微波通信微波通信r 蜂窝移动通信蜂窝移动通信r 卫星移动通信卫星移动通信232.3.2 无线通信（无线通信（1）无线通信使用的频段覆盖从低频到特高频无线通信使用的频段覆盖从低频到特高频 调频无线电通信使用中波调频无线电通信使用中波MFMF 调频无线电广播使用甚高频调频无线电广播使用甚高频VHFVHF 电视广播使用甚高频到特高频电视广播使用甚高频到特高频UHFUHF国际通信组织对各个频段都规定了特定服务国际通信组织对各个频段都规定了特定服务 例（略）。例（略）。242.3.2 无线通信（无线通信（2）视距

14、传播（地波）视距传播（地波）电离层反射（天波）电离层反射（天波）高频无线电波的两条传播路径高频无线电波的两条传播路径252.3.3 微波通信微波通信 微波信号只能进行视距传播。因其没有绕射功能，两微波信号只能进行视距传播。因其没有绕射功能，两个微波信号只能在可视情况下才能正常接收；个微波信号只能在可视情况下才能正常接收；大气对微波信号的吸收与散射影响较大。大气对微波信号的吸收与散射影响较大。262.3.4 蜂窝无线移动通信（一）蜂窝无线移动通信（一）蜂窝移动通信系统：蜂窝移动通信系统：1947，贝尔，贝尔lab提出概念，提出概念，1983年投入运营；年投入运营；移动通信系统由大区制变为小区制；

15、移动通信系统由大区制变为小区制；在小区制移动通信系统中，在小区制移动通信系统中，由若干小区构成的覆盖区称为区群，由若干小区构成的覆盖区称为区群，因区群酷似蜂窝，因而得名。因区群酷似蜂窝，因而得名。272.3.4 蜂窝无线通信（二）蜂窝无线通信（二）多址接入技术：多址接入技术：在无线通信环境中，如何建立用户的连接是多址连接在无线通信环境中，如何建立用户的连接是多址连接问题；问题；用户如何从接收的信号中识别出本地用户地址是多址用户如何从接收的信号中识别出本地用户地址是多址接入问题；接入问题；解决多址接入的方法称为多址接入技术解决多址接入的方法称为多址接入技术多址接入方法：多址接入方法：频分多址接入（频分多址接入（FDMA）时分多址接入（时分多址接入（TDMA）码分多址接入（码分多址接入（CDMA）282.3.5 卫星通信卫星通信 卫星通信的工作原理卫星通信的工作原理（a）点对点通信）点对点通信（b）广播通信）广播通信