网络通信1.ppt

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1、计算机网络通信原理概论第一章第一章 绪论绪论1.通信的基本概念通信的基本概念2.通信系统的组成与分类通信系统的组成与分类3.数据通信涉及的主要技术数据通信涉及的主要技术4.信息及其度量信息及其度量5.通信系统的主要性能指标通信系统的主要性能指标6.制定数据通信标准的机构制定数据通信标准的机构 计算机网络通信原理概论通信的基本概念通信的基本概念通信（通信（Communication）是把消息从一地有效地传递到是把消息从一地有效地传递到另一地，即消息的时空转移。另一地，即消息的时空转移。古代战场的古代战场的“点烽火点烽火”可能是最原始的通信方式。可能是最原始的通信方式。手势、旗语、语言、电报、电视

2、、广播、互联网和各种通手势、旗语、语言、电报、电视、广播、互联网和各种通信网等都是消息传递和信息交流的方式和手段。信网等都是消息传递和信息交流的方式和手段。在现代通信系统中，通常需要利用电子等技术手段，借助在现代通信系统中，通常需要利用电子等技术手段，借助电电/光信号实现消息的传递和交换。光信号实现消息的传递和交换。无线、全无线、全IP和光交换是下一代通信网发展的重点方向。和光交换是下一代通信网发展的重点方向。计算机网络通信原理概论通信技术发展概况通信技术发展概况借助电信号实现从一地向另一地进行消息传递的借助电信号实现从一地向另一地进行消息传递的通信（电信）的历史可追溯到通信（电信）的历史可追

3、溯到17世纪初期。世纪初期。从从16001750年研究电磁现象开始到年研究电磁现象开始到19世纪世纪40年代，为通信理论基础准备阶段。年代，为通信理论基础准备阶段。从从19世纪世纪40年代开始通信才进入年代开始通信才进入实用阶段实用阶段。计算机网络通信原理概论通信的实用阶段通信的实用阶段实用阶段大致可划分为三个阶段：实用阶段大致可划分为三个阶段：1.通信的初级阶段通信的初级阶段从从1838年摩尔斯发明有线电报到年摩尔斯发明有线电报到1948年香农提年香农提出信息论，共出信息论，共110年；年；主要是有线通信、无线通信、广播电视、雷达和主要是有线通信、无线通信、广播电视、雷达和微波通信等方面的发

4、展；微波通信等方面的发展；此阶段以模拟通信为主。此阶段以模拟通信为主。2.近代通信阶段近代通信阶段从从1948年到年到20世纪世纪80年代光纤通信系统等投入年代光纤通信系统等投入使用，共使用，共30多年；多年；主要是通信统计理论、数字传输理论及技术、彩主要是通信统计理论、数字传输理论及技术、彩色电视、卫星通信等方面的发展；色电视、卫星通信等方面的发展；此阶段模拟通信用于普通产品，数字通信用于高此阶段模拟通信用于普通产品，数字通信用于高端产品。端产品。3.现代通信阶段现代通信阶段20世纪世纪80年代，商用通信卫星、程控数字交换年代，商用通信卫星、程控数字交换机、光纤通信系统等陆续投入使用，至今共

5、机、光纤通信系统等陆续投入使用，至今共20多多年；年；主要是卫星通信、光纤通信、移动通信、多媒体主要是卫星通信、光纤通信、移动通信、多媒体通信等方面的发展，数字通信进入寻常百姓家庭。通信等方面的发展，数字通信进入寻常百姓家庭。目前通信系统的发展的战略方向是目前通信系统的发展的战略方向是数字化、综合数字化、综合化、宽带化、个人化和智能化化、宽带化、个人化和智能化。计算机网络通信原理概论通信技术的发展通信技术的发展1.光纤通信光纤通信光纤通信具有容量大、成本低等优点，且不怕电磁干扰，光纤通信具有容量大、成本低等优点，且不怕电磁干扰，与同轴电缆相比可以大量节约有色金属和能源。与同轴电缆相比可以大量节

6、约有色金属和能源。自自1977年世界上第一个光纤通信系统在芝加哥投入运行年世界上第一个光纤通信系统在芝加哥投入运行以来，光纤通信发展极为迅速，新器件、新工艺、新技以来，光纤通信发展极为迅速，新器件、新工艺、新技术不断涌现，性能日臻完善。术不断涌现，性能日臻完善。由于长波长激光器和单模光纤的出现由于长波长激光器和单模光纤的出现，使每芯光纤通话，使每芯光纤通话路数可高达百万路，中继距离将达到路数可高达百万路，中继距离将达到100 km，市话中继，市话中继光纤成本也连续大幅度下降。光纤成本也连续大幅度下降。计算机网络通信原理概论通信技术的发展通信技术的发展2.卫星通信卫星通信卫星通信的特点是通信距离

7、远，卫星通信的特点是通信距离远，覆盖面积广，覆盖面积广，不受地不受地理条件限制，可以大容量传输，建设周期短，可靠性高理条件限制，可以大容量传输，建设周期短，可靠性高等。等。自自1960年第一颗卫星发射成功以来，卫星通信发展特别年第一颗卫星发射成功以来，卫星通信发展特别迅猛。目前卫星通信的使用范围已遍及全球，仅国际卫迅猛。目前卫星通信的使用范围已遍及全球，仅国际卫星通信组织就拥有数十万条话路。星通信组织就拥有数十万条话路。卫星通信的广泛应用，使国际间重大活动能及时得以实卫星通信的广泛应用，使国际间重大活动能及时得以实况转播，况转播，它使全世界人与人之间的它使全世界人与人之间的“距离距离”缩短。缩

8、短。计算机网络通信原理概论通信技术的发展通信技术的发展3.移动通信移动通信移动通信是现代通信中发展最为迅速的一种通信手段，移动通信是现代通信中发展最为迅速的一种通信手段，它是随着汽车、飞机、轮船、火车等交通工具的发展而它是随着汽车、飞机、轮船、火车等交通工具的发展而同步发展起来的。同步发展起来的。近近10年来，年来，在微电子技术和计算机技术的推动下，移动在微电子技术和计算机技术的推动下，移动通信从过去简单的无线对讲或广播方式发展成为一个把通信从过去简单的无线对讲或广播方式发展成为一个把有线、有线、无线融为一体，固定、移动相互连通的全国规模，无线融为一体，固定、移动相互连通的全国规模，甚至全球范

9、围的通信系统。甚至全球范围的通信系统。移动通信的发展方向是移动通信的发展方向是数字化数字化、微型化微型化和和标准化标准化。计算机网络通信原理概论第一章第一章 概论概论1.通信的基本概念通信的基本概念2.通信系统的组成与分类通信系统的组成与分类3.数据通信涉及的主要技术数据通信涉及的主要技术4.信息及其度量信息及其度量5.数据通信系统的主要性能指标数据通信系统的主要性能指标6.制定数据通信标准的机构制定数据通信标准的机构 计算机网络通信原理概论通信系统的组成通信系统的组成注意：注意：在计算机通信系统中，实际通信过程是双向的。在计算机通信系统中，实际通信过程是双向的。信信信信 源源源源发送设备发送

10、设备发送设备发送设备信信信信 宿宿宿宿噪声噪声噪声噪声信道信道信道信道接收设备接收设备接收设备接收设备发端发端收端收端把各种把各种消息转换消息转换成原始电成原始电信号信号对原始信号对原始信号完成某种变完成某种变换，使之适换，使之适合在信道中合在信道中传输传输信号传输的信号传输的通道，提供通道，提供了信源与信了信源与信宿之间在电宿之间在电气上的联系气上的联系把接收到把接收到的信号反的信号反变换，转变换，转换成原始换成原始电信号电信号将复原的将复原的原始电信原始电信号转换成号转换成相应的消相应的消息息MODEMMODEMMODEMMODEMTerminalTerminalPSTNPSTNHostH

11、ost计算机网络通信原理概论模拟通信系统模拟通信系统信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统.它包含两种重要变换，一是把原始消息变为电信它包含两种重要变换，一是把原始消息变为电信它包含两种重要变换，一是把原始消息变为电信它包含两种重要变换，一是把原始消息变为电信号，二是把不适合传输的基带信号通过调制器转号，二是把不适合传输的基带信号通过调制器转号，二是把不适合传输的基带信号通过调制器转号，二是把不适合传输的基带信号通过调制器转换成频带信号；同时两种变换在收端都要经过反换成频带

12、信号；同时两种变换在收端都要经过反换成频带信号；同时两种变换在收端都要经过反换成频带信号；同时两种变换在收端都要经过反变换。变换。变换。变换。信信信信 源源源源调制器调制器调制器调制器信信信信 宿宿宿宿噪声噪声噪声噪声信道信道信道信道解调器解调器解调器解调器发端发端收端收端计算机网络通信原理概论数字通信系统数字通信系统信道中传输数字信号的系统称为数字通信系统，信道中传输数字信号的系统称为数字通信系统，信道中传输数字信号的系统称为数字通信系统，信道中传输数字信号的系统称为数字通信系统，分为三类：分为三类：分为三类：分为三类：1.数字频带传输通信系统数字频带传输通信系统数字频带传输通信系统数字频带

13、传输通信系统2.数字基带传输通信系统数字基带传输通信系统数字基带传输通信系统数字基带传输通信系统 3.模拟信号数字化传输通信系统模拟信号数字化传输通信系统模拟信号数字化传输通信系统模拟信号数字化传输通信系统 信信信信 源源源源调调调调制制制制信信信信 宿宿宿宿噪声噪声噪声噪声信道信道信道信道解解解解调调调调信信信信道道道道编编编编码码码码信信信信源源源源编编编编码码码码信信信信道道道道译译译译码码码码信信信信源源源源译译译译码码码码 进行模进行模进行模进行模/数转换数转换数转换数转换 数据压缩和加密数据压缩和加密数据压缩和加密数据压缩和加密 进行差错检验进行差错检验进行差错检验进行差错检验和纠

14、错和纠错和纠错和纠错计算机网络通信原理概论数字通信系统的特点数字通信系统的特点优点：优点：优点：优点：抗噪声性能好抗噪声性能好抗噪声性能好抗噪声性能好:信号的取值只有两个信号的取值只有两个信号的取值只有两个信号的取值只有两个,容易判别和处理。容易判别和处理。容易判别和处理。容易判别和处理。差错可控差错可控差错可控差错可控:通信中出现的差错可通过纠错编码技术来控制。通信中出现的差错可通过纠错编码技术来控制。通信中出现的差错可通过纠错编码技术来控制。通信中出现的差错可通过纠错编码技术来控制。保密性好保密性好保密性好保密性好:与模拟信号相比更容易加密和解密。与模拟信号相比更容易加密和解密。与模拟信号

15、相比更容易加密和解密。与模拟信号相比更容易加密和解密。易于与现代技术相结合。易于与现代技术相结合。易于与现代技术相结合。易于与现代技术相结合。缺点：缺点：缺点：缺点：频带利用率不高，数字信号占用的频带宽。频带利用率不高，数字信号占用的频带宽。频带利用率不高，数字信号占用的频带宽。频带利用率不高，数字信号占用的频带宽。需要严格的同步系统，故设备复杂、成本高、体积较大。需要严格的同步系统，故设备复杂、成本高、体积较大。需要严格的同步系统，故设备复杂、成本高、体积较大。需要严格的同步系统，故设备复杂、成本高、体积较大。计算机网络通信原理概论通信系统的分类通信系统的分类1.按通信业务按通信业务电报、电

16、话、传真、可视电话、无线寻呼等。电报、电话、传真、可视电话、无线寻呼等。2.按调制方式按调制方式基带传输和频带传输。基带传输和频带传输。3.按信道中所传信号按信道中所传信号数字通信和模拟通信。数字通信和模拟通信。计算机网络通信原理概论通信系统的分类通信系统的分类4.按传输介质按传输介质有线通信和无线通信。有线通信和无线通信。5.按工作频段按工作频段根据通信设备的工作频率不同，通常可分为长波通根据通信设备的工作频率不同，通常可分为长波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。信、中波通信、短波通信、微波通信等。6.按信道复用方式按信道复用方式频分复用方式（频分复用方式（FDM）、）、时分复用方式（时

17、分复用方式（TDM）和码分复用方式（和码分复用方式（CDM）等；等；计算机网络通信原理概论通信系统的分类通信系统的分类7.按通信网络按通信网络专线通信和网通信等；专线通信和网通信等；8.按收信者是否运动按收信者是否运动移动通信和固定通信；移动通信和固定通信；9.按通信方式按通信方式单工、单双工、双工通信等。单工、单双工、双工通信等。计算机网络通信原理概论第一章第一章 概论概论1.通信的基本概念通信的基本概念2.通信系统的组成与分类通信系统的组成与分类3.数据通信涉及的主要技术数据通信涉及的主要技术4.信息及其度量信息及其度量5.数据通信系统的主要性能指标数据通信系统的主要性能指标6.制定数据通

18、信标准的机构制定数据通信标准的机构 计算机网络通信原理概论数据通信中的主要技术问题数据通信中的主要技术问题1.信道与噪声信道与噪声信道和噪声都是通信中必须信道和噪声都是通信中必须涉及的基本问题，包括信道的概念、涉及的基本问题，包括信道的概念、常用信道的特性及对所传信道的影响，克服不良信道特性的办法常用信道的特性及对所传信道的影响，克服不良信道特性的办法等。等。2.数字终端技术数字终端技术发端、收端对信号进行处理过程中所涉及的技术：发端、收端对信号进行处理过程中所涉及的技术：模拟信号数字化问题中的信源编码模拟信号数字化问题中的信源编码/译码；译码；数据压缩处理，语音压缩编码技术；数据压缩处理，语

19、音压缩编码技术；数字复接技术等。数字复接技术等。计算机网络通信原理概论数据通信中的主要技术问题数据通信中的主要技术问题3.数字基带传输技术数字基带传输技术信号传输码型信号传输码型码间串扰问题码间串扰问题实现无码间串扰传输的理想条件及减少码间串扰的部分响应系统实现无码间串扰传输的理想条件及减少码间串扰的部分响应系统和均衡技术。和均衡技术。4.数字频带传输技术数字频带传输技术数字频带传输技术主要是指数字通信系统的核心技术之一数字频带传输技术主要是指数字通信系统的核心技术之一数数字调制字调制/解调技术，是将输入的数字信号（基带数字信号）变换解调技术，是将输入的数字信号（基带数字信号）变换为适合于信道

20、传输的频带信号。为适合于信道传输的频带信号。计算机网络通信原理概论数据通信中的主要技术问题数据通信中的主要技术问题5.数字同步技术数字同步技术同步就是使系统的收发两端在时间上保持步调一致。同步就是使系统的收发两端在时间上保持步调一致。同步的主要内容有载波同步、位同步、帧同步以及网同步的主要内容有载波同步、位同步、帧同步以及网同步。同步。6.差错控制编码技术差错控制编码技术差错控制编码差错控制编码/译码，属信道编码之范畴。译码，属信道编码之范畴。信道编码技术主要研究检错、纠错码概念及基本实现信道编码技术主要研究检错、纠错码概念及基本实现方法。方法。计算机网络通信原理概论数据通信中的主要技术问题数

21、据通信中的主要技术问题7.信道复用技术信道复用技术复用是将多个信源的彼此无关的信号，组合在一条物复用是将多个信源的彼此无关的信号，组合在一条物理信道上进行传送的技术。理信道上进行传送的技术。高速的公共信道应同时为多对用户提供数据传输服务，高速的公共信道应同时为多对用户提供数据传输服务，以提高线路的利用率。以提高线路的利用率。8.数据交换技术数据交换技术数据交换又叫数据转接。数据交换又叫数据转接。转接技术直接影响了通信质量和线路利用率。它与信转接技术直接影响了通信质量和线路利用率。它与信道共享问题密切相关。道共享问题密切相关。计算机网络通信原理概论第一章第一章 概论概论1.通信的基本概念通信的基

22、本概念2.通信系统的组成与分类通信系统的组成与分类3.数据通信涉及的主要技术数据通信涉及的主要技术4.信息与度量信息与度量5.数据通信系统的主要性能指标数据通信系统的主要性能指标6.制定数据通信标准的机构制定数据通信标准的机构 计算机网络通信原理概论信息的概念信息的概念信息是消息中包含的有意义的内容。信息是消息中包含的有意义的内容。通信就是在信源和信宿之间传递消息。通信就是在信源和信宿之间传递消息。消息中可以包含信息，但消息不等于信息。消息中可以包含信息，但消息不等于信息。消息所包含信息的多少，与在收到消息前对某事消息所包含信息的多少，与在收到消息前对某事件存在的不确定性有关。件存在的不确定性

23、有关。消息的传递过程，对接收者来说，是一个从不知消息的传递过程，对接收者来说，是一个从不知到知的过程，或者说是一个从不确定到确定的过到知的过程，或者说是一个从不确定到确定的过程。程。信息论的主要奠基人香农认为：信息是不信息论的主要奠基人香农认为：信息是不确定性的减少或消除。确定性的减少或消除。消息是由符号、文字、数字、语音或图像组成的消息是由符号、文字、数字、语音或图像组成的数据序列；数据序列；收到一则消息后，所得的信息量，在数量上等于收到一则消息后，所得的信息量，在数量上等于获得消息前后获得消息前后“不确定性不确定性”的消除量。的消除量。计算机网络通信原理概论信息熵信息熵“熵熵”的概念起源于

24、物理学中的热力学，用来表的概念起源于物理学中的热力学，用来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。它描示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。它描述了某一种状态自发变化的方向。述了某一种状态自发变化的方向。“熵熵”是无序性的定量量度：把有规则排列的状是无序性的定量量度：把有规则排列的状态称为态称为“低熵低熵”，而混乱的状态对应于，而混乱的状态对应于“高熵高熵”。信息熵的定义与熵的定义相似，它描述的是信息信息熵的定义与熵的定义相似，它描述的是信息源的源的不确定性不确定性。信息熵大表示信息源的不确定程度较大，同样是信息熵大表示信息源的不确定程度较大，同样是一种无序性一种无序性。计算机网络通信原理概论

25、信息的度量信息的度量把传输信息的多少用把传输信息的多少用“信息量信息量”进行衡量。则信进行衡量。则信息量是对消息中事件不确定性的度量。息量是对消息中事件不确定性的度量。事件的不确定性可用事件出现的概率来描述。因事件的不确定性可用事件出现的概率来描述。因此，此，信息量是概率的函数信息量是概率的函数。假设假设P(x)是一个消息发生的概率，是一个消息发生的概率，I是从该消息获是从该消息获悉的信息量。悉的信息量。则则 I=IP(x)计算机网络通信原理概论信息的度量信息的度量消息描述的事件出现的概率越小，消息中包含的消息描述的事件出现的概率越小，消息中包含的信息量就越大。信息量就越大。且：且：概率概率P

26、(x)0时时(不可能事件不可能事件)，信息量，信息量I；概率概率P(x)1时时(必然事件必然事件)，信息量，信息量I0。若干个互相独立事件构成的消息，若干个互相独立事件构成的消息，所含信息量等所含信息量等于各独立事件信息量之和，于各独立事件信息量之和，即即 IP(x1)P(x2)=IP(x1)+IP(x2)+计算机网络通信原理概论信息的度量信息的度量根据香农理论：根据香农理论：I=loga(1/P(x)=-loga P(x)信息量的单位信息量的单位如果对数以如果对数以2 2为底，单位为比特（为底，单位为比特（bitbit）如果对数以如果对数以e e为底，单位为奈特（为底，单位为奈特（natna

27、t)如果对数以如果对数以1010为底，单位为哈特莱为底，单位为哈特莱（HartleyHartley）目前广泛使用的单位为比特。目前广泛使用的单位为比特。计算机网络通信原理概论平均信息量平均信息量设离散信源是一个由设离散信源是一个由n个符号个符号Si(i=1,2,3,n)组组成的符号集，其中每个符号出现的概率为成的符号集，其中每个符号出现的概率为P(Si)，当符号数目当符号数目n的值很大时，的值很大时，Si将出现将出现nP(Si)次，次，Si的信息量为的信息量为-nP(Si)loga P(Si)于是，每个符号的平均信息量为于是，每个符号的平均信息量为 H=-P(S1)logaP(S1)+-P(S

28、2)logaP(S2)+-P(Sn)logaP(Si)对于二进制信息有：对于二进制信息有：H=-(P(Si)log2P(Si)信息源的熵，信息源的熵，单位为单位为bit/bit/符号符号计算机网络通信原理概论【例例2-1】一信息源由一信息源由4个符号个符号a、b、c、d组成，他们出现组成，他们出现的概率为的概率为3/8、1/4、1/4、1/8，且每个符号的出现，且每个符号的出现都是独立都是独立的。的。试试求信息源输出为求信息源输出为cabacabdacbdaabcadcbabaadcbabaacdbacaacabadbcadcbaabcacba的信息量。的信息量。计算机网络通信原理概论【例例2

29、-1】解解1信源输出的信息序列中，信源输出的信息序列中，信源输出的信息序列中，信源输出的信息序列中，a a：2323次，次，次，次，b b：1414次，次，次，次，c c：1313次，次，次，次，d d：7 7次，共有次，共有次，共有次，共有5757个字符。个字符。个字符。个字符。则根据频度计算：则根据频度计算：则根据频度计算：则根据频度计算：出现出现出现出现a a的信息量为的信息量为的信息量为的信息量为 23log23log2 2(57/23)30.11(bit)(57/23)30.11(bit)出现出现出现出现b b的信息量为的信息量为的信息量为的信息量为 14log14log2 2(57

30、/14)28.35(bit)(57/14)28.35(bit)出现出现出现出现c c的信息量为的信息量为的信息量为的信息量为 13log13log2 2(57/13)27.72(bit)(57/13)27.72(bit)出现出现出现出现d d的信息量为的信息量为的信息量为的信息量为 7log7log2 2(57/7)21.28(bit)(57/7)21.28(bit)平均信息量为平均信息量为平均信息量为平均信息量为(30.11+28.35+27.72+21.28)/57=107.36/571.86(30.11+28.35+27.72+21.28)/57=107.36/571.86计算机网络通信

31、原理概论【例例2-1】解解2信源输出的信息序列中信源输出的信息序列中信源输出的信息序列中信源输出的信息序列中Pa=3/8,Pa=3/8,PbPb=1/4,Pc=1/4=1/4,Pc=1/4，Pd=1/8Pd=1/8。则根据公式计算：则根据公式计算：则根据公式计算：则根据公式计算：出现出现出现出现a a的信息量为的信息量为的信息量为的信息量为 0.375 log0.375 log2 2(8/3)(8/3)出现出现出现出现b b的信息量为的信息量为的信息量为的信息量为0.25 log0.25 log2 2(4)(4)出现出现出现出现c c的信息量为的信息量为的信息量为的信息量为0.250.25 l

32、oglog2 2(4)(4)出现出现出现出现d d的信息量为的信息量为的信息量为的信息量为0.125log0.125log2 2(8)(8)平均信息量为平均信息量为平均信息量为平均信息量为H1.906H1.906计算机网络通信原理概论【例例2-2】设二进制离散信源，以相等的概率发送数字设二进制离散信源，以相等的概率发送数字设二进制离散信源，以相等的概率发送数字设二进制离散信源，以相等的概率发送数字0 0或或或或1 1，则，则，则，则信源每个输出的信息含量为信源每个输出的信息含量为信源每个输出的信息含量为信源每个输出的信息含量为:P=1/4P=1/4的信息量为的信息量为的信息量为的信息量为2 2

33、比特比特比特比特 P=1/8P=1/8的信息量为的信息量为的信息量为的信息量为3 3比特比特比特比特 P=1/MP=1/M的信息量为的信息量为的信息量为的信息量为loglog2 2 M(bitM(bit)若若若若MM是是是是2 2的整幂次，的整幂次，的整幂次，的整幂次，M=2M=2KK 则则则则 I=I=-log2P(x)=-log2M=KM=K计算机网络通信原理概论数据与信号数据与信号数据是信息的载体，用来表示信息。数据是信息的载体，用来表示信息。数据可以在物理介质上记录或传输并通过外围设备数据可以在物理介质上记录或传输并通过外围设备被计算机接受，经过处理而得到结果。被计算机接受，经过处理而

34、得到结果。实际上，数据是事实或观测的结果，实际上，数据是事实或观测的结果，是数字、字母是数字、字母和符号。和符号。信息交换就是访问数据及传输数据。信息交换就是访问数据及传输数据。信号是数据的具体物理表现形式信号是数据的具体物理表现形式。数据是借助信号。数据是借助信号来传输的，是通信中传输的主体。来传输的，是通信中传输的主体。计算机网络通信原理概论第一章第一章 概论概论1.通信的基本概念通信的基本概念2.通信系统的组成与分类通信系统的组成与分类3.数据通信涉及的主要技术数据通信涉及的主要技术4.信息与度量信息与度量5.数据通信系统的主要性能指标数据通信系统的主要性能指标6.制定数据通信标准的机构

35、制定数据通信标准的机构 计算机网络通信原理概论数据通信系统的质量指标数据通信系统的质量指标 有效性指标有效性指标1.码元速率，或称调制速率、波特率。码元速率，或称调制速率、波特率。2.信息传输速率信息传输速率，或称信息速率、比特率，或称信息速率、比特率3.频带利用率，是单位频带的信息速率频带利用率，是单位频带的信息速率可靠性指标可靠性指标1.误码率：码元差错率误码率：码元差错率2.误信率：信息差错率误信率：信息差错率计算机网络通信原理概论码元传输速率码元传输速率 码元速率码元速率码元速率码元速率又称为调制速率，或波特率，是指单位时间内所又称为调制速率，或波特率，是指单位时间内所又称为调制速率，

36、或波特率，是指单位时间内所又称为调制速率，或波特率，是指单位时间内所传递的码元数目，它体现了基带脉冲信号经过调制后的传传递的码元数目，它体现了基带脉冲信号经过调制后的传传递的码元数目，它体现了基带脉冲信号经过调制后的传传递的码元数目，它体现了基带脉冲信号经过调制后的传输速率。输速率。输速率。输速率。码元是数据通信过程中的单位调制信号波，是承载数据的码元是数据通信过程中的单位调制信号波，是承载数据的码元是数据通信过程中的单位调制信号波，是承载数据的码元是数据通信过程中的单位调制信号波，是承载数据的基本信号单元。基本信号单元。基本信号单元。基本信号单元。码元速率是调制解调器输出的调制信号状态的每秒

37、钟变化码元速率是调制解调器输出的调制信号状态的每秒钟变化码元速率是调制解调器输出的调制信号状态的每秒钟变化码元速率是调制解调器输出的调制信号状态的每秒钟变化次数。次数。次数。次数。传码率以波特传码率以波特传码率以波特传码率以波特(Baud)/(Baud)/秒为单位表示，因此也称为秒为单位表示，因此也称为秒为单位表示，因此也称为秒为单位表示，因此也称为波特率波特率波特率波特率。它正好是调制转换时间的倒数。它正好是调制转换时间的倒数。它正好是调制转换时间的倒数。它正好是调制转换时间的倒数。对于二元调制，若调制转换的有效时间间隔为对于二元调制，若调制转换的有效时间间隔为对于二元调制，若调制转换的有效

38、时间间隔为对于二元调制，若调制转换的有效时间间隔为T T，传码率的传码率的传码率的传码率的计算公式为：计算公式为：计算公式为：计算公式为：R RB B=1/T=1/T 计算机网络通信原理概论信息传输速率信息传输速率 信息传输速率信息传输速率信息传输速率信息传输速率是指每秒传送的数据代码的位数，其单位为位是指每秒传送的数据代码的位数，其单位为位是指每秒传送的数据代码的位数，其单位为位是指每秒传送的数据代码的位数，其单位为位/秒，即秒，即秒，即秒，即bpsbps，亦称为比特率亦称为比特率亦称为比特率亦称为比特率。用来衡量通信信道的每秒信息用来衡量通信信道的每秒信息用来衡量通信信道的每秒信息用来衡量

39、通信信道的每秒信息量。量。量。量。一个一个一个一个n n进制码元所包含的信息量为进制码元所包含的信息量为进制码元所包含的信息量为进制码元所包含的信息量为 I=logI=log2 2n n 位，所以信息传位，所以信息传位，所以信息传位，所以信息传输速率的计算公式为：输速率的计算公式为：输速率的计算公式为：输速率的计算公式为：R Rb b=R=RB BI=RI=RB Bloglog2 2n=(logn=(log2 2n)/Tn)/T。其中：其中：其中：其中：T T 代表码元宽度，代表码元宽度，代表码元宽度，代表码元宽度，R RB B 为波特率；为波特率；为波特率；为波特率；n n 是一个码元表示的

40、有效状态数；是一个码元表示的有效状态数；是一个码元表示的有效状态数；是一个码元表示的有效状态数；R Rb b为比特率。为比特率。为比特率。为比特率。当一个码元只能表示当一个码元只能表示当一个码元只能表示当一个码元只能表示0 0或或或或1 1两种状态时，比特率就等于波特率。两种状态时，比特率就等于波特率。两种状态时，比特率就等于波特率。两种状态时，比特率就等于波特率。计算机网络通信原理概论频带利用率频带利用率频带利用率是描述数据传输速率和带宽之间关系的频带利用率是描述数据传输速率和带宽之间关系的一个指标，也是衡量数据通信系统有效性的指标。一个指标，也是衡量数据通信系统有效性的指标。它体现了通信系

41、统单位频带内所能传输的信息速率。它体现了通信系统单位频带内所能传输的信息速率。设设B为传输所需的带宽，则频带利用率可表示为：为传输所需的带宽，则频带利用率可表示为：计算机网络通信原理概论误码率和误信率误码率和误信率 误码率误码率误码率误码率P P P Pe e e e是码元在是码元在是码元在是码元在传输系统出差错的概率传输系统出差错的概率。P P P Pe e e e=传错的码元数传错的码元数传错的码元数传错的码元数/所传送的码元总数所传送的码元总数所传送的码元总数所传送的码元总数 误信率误信率误信率误信率P P P Pb b b b是信息在是信息在是信息在是信息在传输系统出差错的概率传输系统

42、出差错的概率。P P P Pb b b b=传错的比特数传错的比特数传错的比特数传错的比特数/所传送的比特总数所传送的比特总数所传送的比特总数所传送的比特总数 。计算机网络通信原理概论第一章第一章 概论概论1.通信的基本概念通信的基本概念2.通信系统的组成与分类通信系统的组成与分类3.数据通信涉及的主要技术数据通信涉及的主要技术4.数据通信系统的主要性能指标数据通信系统的主要性能指标5.信息及其度量信息及其度量6.制定数据通信标准的机构制定数据通信标准的机构 计算机网络通信原理概论制订数据通信标准的机构制订数据通信标准的机构1.国际标准化组织（国际标准化组织（International Sta

43、ndard Organization，ISO）2.国际电信联盟（国际电信联盟（International Telecommunications Union，ITU）3.美国国家标准协会（美国国家标准协会（American National Standards Institute，ANSI）4.电气和电子工程师协会（电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronic Engineers，IEEE）5.电子工业联合会电子工业联合会(Electronic Industries Alliance，EIA)6.因特网体系结构委员会（因特网体系结构委员会（I

44、nternet Architecture Board，IAB）7.因特网工程任务组因特网工程任务组IETF（Internet Engineering Task Force）计算机网络通信原理概论国际标准化组织国际标准化组织ISOISO(International Organization for Standard)ISO(International Organization for Standard)成立于成立于成立于成立于19471947年，是世界上最大的国际标准化专门机构，年，是世界上最大的国际标准化专门机构，年，是世界上最大的国际标准化专门机构，年，是世界上最大的国际标准化专门机构，是全

45、球性的非政府组织，是联合国甲级咨询机构。是全球性的非政府组织，是联合国甲级咨询机构。是全球性的非政府组织，是联合国甲级咨询机构。是全球性的非政府组织，是联合国甲级咨询机构。它的成员是一百多个成员国的国家标准化组织。它的成员是一百多个成员国的国家标准化组织。它的成员是一百多个成员国的国家标准化组织。它的成员是一百多个成员国的国家标准化组织。美国在美国在美国在美国在ISOISO中的代表是中的代表是中的代表是中的代表是ANSIANSI，大家所熟悉的大家所熟悉的大家所熟悉的大家所熟悉的ASCIIASCII和和和和C C语语语语言的工业界标准，就是由言的工业界标准，就是由言的工业界标准，就是由言的工业界

46、标准，就是由ANSIANSI所制定的。所制定的。所制定的。所制定的。ISOISO在网络领域的最突出贡献就是提出在网络领域的最突出贡献就是提出在网络领域的最突出贡献就是提出在网络领域的最突出贡献就是提出OSIOSI参考模型，该参考模型，该参考模型，该参考模型，该模型是计算机网络发展史上的一个重要里程碑。模型是计算机网络发展史上的一个重要里程碑。模型是计算机网络发展史上的一个重要里程碑。模型是计算机网络发展史上的一个重要里程碑。计算机网络通信原理概论国际电信联盟国际电信联盟ITU ITUITU（International Telecommunication UnionInternational T

47、elecommunication Union）是电信界最权威的标准制订机构，成立于是电信界最权威的标准制订机构，成立于是电信界最权威的标准制订机构，成立于是电信界最权威的标准制订机构，成立于18651865年。年。年。年。19471947年成为联合年成为联合年成为联合年成为联合国的一个专门机构，总部设在瑞士的日内瓦。国的一个专门机构，总部设在瑞士的日内瓦。国的一个专门机构，总部设在瑞士的日内瓦。国的一个专门机构，总部设在瑞士的日内瓦。ITUITU的成员有近的成员有近的成员有近的成员有近200200个个个个国家的电信主管部门，以及来自世界各国的各种科研机构、工业组国家的电信主管部门，以及来自世界

48、各国的各种科研机构、工业组国家的电信主管部门，以及来自世界各国的各种科研机构、工业组国家的电信主管部门，以及来自世界各国的各种科研机构、工业组织、电信组织、电话通信等方面的权威人士。织、电信组织、电话通信等方面的权威人士。织、电信组织、电话通信等方面的权威人士。织、电信组织、电话通信等方面的权威人士。ISOISO也是其成员。也是其成员。也是其成员。也是其成员。ITUITU分为三个部门：分为三个部门：分为三个部门：分为三个部门：ITU-RITU-R负责无线电通信，负责无线电通信，负责无线电通信，负责无线电通信，ITU-DITU-D是研发部门，是研发部门，是研发部门，是研发部门，ITU-TITU-

49、T是电信标准化部门。是电信标准化部门。是电信标准化部门。是电信标准化部门。ITU-TITU-T成立于成立于成立于成立于19931993年，它的前身是国际电报和电话咨询委员会年，它的前身是国际电报和电话咨询委员会年，它的前身是国际电报和电话咨询委员会年，它的前身是国际电报和电话咨询委员会（CCITTCCITT）。）。）。）。ITU-TITU-T研究和制订除无线电以外的所有电信领域标准，研究和制订除无线电以外的所有电信领域标准，研究和制订除无线电以外的所有电信领域标准，研究和制订除无线电以外的所有电信领域标准，已通过的建议书有已通过的建议书有已通过的建议书有已通过的建议书有26002600多项。多

50、项。多项。多项。计算机网络通信原理概论电气和电子工程师协会电气和电子工程师协会IEEEIEEEIEEE（Institute of Electrical and Electronic Institute of Electrical and Electronic EngineersEngineers）是世界上最大的专业技术团体，由计算机和工程学专业人是世界上最大的专业技术团体，由计算机和工程学专业人是世界上最大的专业技术团体，由计算机和工程学专业人是世界上最大的专业技术团体，由计算机和工程学专业人士组成。士组成。士组成。士组成。它创办了许多刊物，定期举行研讨会，还有一个专门负责它创办了许多刊物，定