第二章数据通信基础.ppt
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1、第二章第二章数据通信基础数据通信基础2-1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念信息:是对事物运动状态和特征的描述数据:是信息的表示形式。信号:是在特定通信方式中数据的具体表现。数据通信:在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码(0,1)比特序列的模拟或数字信号的过程。信息、数据和信号三者是紧密相关的。在计算机中,信息是用数据表示的并转换成信号进行传送。模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号模拟信号:是一个连续变化的物理量,即在时间特性上幅度(信号强度)的取值是连续的,一般用连续变化的电压表示。数字信号:是指信号在时间特性上幅度的取值是有限的离散值,一般用脉冲序列表示。信道信道信道是
2、传输信号的通道。信号带宽:是信号中包含的频率范围。信道带宽是信道上允许传输电磁波的有效频率范围,即该频带范围的最高值减最低值,简称为带宽。狭义信道的带宽由传输介质的物理特性决定;而广义信道的带宽还要受信号转换设备的限制。信道容量是衡量一个信道传输数字信号的重要参数。信道容量是指单位时间内信道上所能传输的最大比特数,用每秒比特数(bps)表示。当传输的信号速率超过信道的最大信号速率时,就会产生失真。数据通信模型数据通信模型信息是人类所创造的各种声、像、图、文形式的知识。数据是信息在计算机中的表现形式。数据传输过程是将信息从源站传到目标站。首先需要将信息用二进制代码来表示,其次还要将二进制代码以一
3、定的信号方式(如电压、电流、脉冲等)来表示。然后将信号由信道进行传输。到达接受方后,再根据这些信号恢复为数据代码,从而使目标站得到源站发送端的信息。2-2 传输介质传输介质要在网络站点之间传输比特,就必须先找到一个在站点之间传送信号的方法,也就是说必需建立有效的物理连接。传输介质提供了这种最基本的连接。计算机网络中采用的传输介质有有线和无线两大类。双绞线、同轴电缆和光纤是常见的三种有线传输介质。双绞线双绞线 双绞线是由螺旋状缠绕在一起的成对绝缘导线组成的。每对导线按照一定密度相互对绞,一根导线在传输信号时的电磁辐射会被另一根导线上的电磁辐射抵消,从而减少相互间的电磁干扰。由于双绞线的价格便宜,
4、并且安装、维护方便,所以无论对于模拟信号还是数字信号,也无论对于广域网还是局域网,双绞线都是常用的一种网络传输介质。绞合技术绞合技术双绞线是由粗约1mm的相互绝缘的一对铜导线绞合组成的,对称均匀的绞扭可以减少线对之间的电磁干扰。绝缘材料使两根线中的金属导体不会因为互碰而导致电路短路。双绞线可以用每单位长度导线上螺旋的数目来作为这种电缆的一个衡量标准。螺旋的数目越多,就越有助于降低电容和减少串扰。串扰指相邻导线对之间的相互电磁干扰。双绞线的分类双绞线的分类双绞线通常被捆扎起来,并裹上保护层。按照保护层的区别,双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线:非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTP 非屏蔽双绞线(Uns
5、hielded Twisted Pair,UTP)通常由不同颜色的(橙绿蓝棕)4对双绞线组成,使用RJ-45连接器。屏蔽双绞线屏蔽双绞线STP屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)电缆外层由铝箔包裹,价格相对较高,并且需要支持屏蔽功能的特殊连接器和适当的安装技术,但是性能要高于相应的非屏蔽双绞线UTP。内导体芯线绝缘层箔屏蔽铜屏蔽外套综合布线使用的双绞线综合布线使用的双绞线双双绞线绞线种种类类类类型型带宽带宽Mb/s屏蔽双绞线STP3类165类100非屏蔽双绞线UTP3类164类205类100超5类1556类250由于双绞线价格便宜,安装容易,适用于结构化综合布线,所
6、以得到了广泛的使用。电子工业协会 EIA定义了双绞线电缆各种不同的型号 同轴电缆同轴电缆 同轴电缆是另一种常用的金属导体传输介质。同轴电缆的结构由四个部分组成:BNC连接器连接器光缆和光纤光缆和光纤光缆是由能传送光波的超细光导纤维制成的。光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝,由纤芯和包层构成双层同心圆柱体。光纤信道光纤信道光纤信道中的光源可以是发光二极管LED(Light Emitting Diode)或注入式激光二极管ILD(Injection Laser Diode)。这两种器件都可以在有电流通过时发出光脉冲;光脉冲通过光导纤维传播到达接受端;接受端有一个光检测器光电二极管,它遇光时产生电
7、信号,这样就形成了一个单向的光传输系统;如果我们采用适当的方法,如使用一对光纤或建立环型结构,就可以达到信息点相互通信的目的。多模光纤和单模光纤多模光纤和单模光纤在光纤中,只要射到光纤表面的光线的入射角大于某一个临界角度,就可以产生全反射。因此,许多条不同角度入射的光线可以在一条光纤中传输,不同的传播模式有不同的电磁场分布和不同的传播路径,这样的光纤被称为多模光纤。如果核心层芯线的直径小到光波波长大小,则光纤就成为波导,光在其中无反射地沿着芯线传播,这种光纤被称为单模光纤。多模光纤和单模光纤多模光纤和单模光纤多模光纤和单模光纤多模光纤和单模光纤多模光纤 单模光纤 A、低速、短矩离传输 B、成本
8、低 C、宽线芯、低效、耗散大 D、2km A、高速、长距离传输 B、成本高C、窄线芯、高效、耗散小D、60km(需要激光)光纤的结构光纤的结构如图所示,光纤由纤芯、包层、一次涂敷层和套层组成 光纤的使用光纤的使用光纤的单向性要进行双向通信需要用双股光纤光纤的连接熔接不能拉得过紧,也不能形成直角光纤通信的优点光纤通信的优点首先光纤可提供更高的带宽,多模光纤的带宽可达7GHz,单模光纤的带宽可达200GHz,一对单模光纤在理论上可以提供几亿路电话的容量,远远高于铜质线缆。光纤具有很高的数据传输速率、极宽的频带、低误码率和低延迟。其次,光传输不受电磁干扰,光纤埋在铁路路基上,甚至与高压线同杆并行架设
9、也不会受到干扰;光传输不可能被偷听,因此它的安全性和保密性好。最后,光纤重量轻、体积小、耐腐蚀、铺设容易,埋入地下或海底可以长时间不被腐蚀。常见光纤接头常见光纤接头FCFCPCPC型光尾纤接头外形图型光尾纤接头外形图SCSCPCPC型光尾纤接头外形图型光尾纤接头外形图ST-PCST-PC型光尾纤接头外形图型光尾纤接头外形图FC/PCFC/PCSC/PCSC/PC型光尾纤外形图型光尾纤外形图网网络连络连接介接介质质同轴电缆同轴电缆 同轴电缆由中心的一根导线和包围在某外边的圆筒同轴电缆由中心的一根导线和包围在某外边的圆筒状导体组成状导体组成 粗缆粗缆 AUI AUI (10Mbps、500m)细缆
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