数据通信原理曹全解.pptx

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1、1前言一、课程的性质和目的要求数据通信原理是通信工程（本科及专升本）、程控、计算机专业（通信技术专科）的学生的一门专业必修课。通过课程的学习使学生对数据通信获得比较完整的概念，并掌握数据通信的基本理论，为从事数据通信（包括计算机通信）工作打下一定的基础。二、本课程与相关课程的联系数据通信是把计算机技术与现代通信技术结合起来的一种新型的通信方式，所以数据通信原理这门课程涉及知识面较广，包含计算机和通信领域方面两个方面。本课程的前行课程是概率论、信号与线性系统、通信电子电路、数字电路、数字通信原理、计算机文化基础、微机原理及接口技术、计算机语言等课程。第1页/共51页2后继课程：程控交换与宽带交换

2、、计算机通信网和计算机通信接口技术中所涉及的交换原理、数据传输以及相关规程和协议与本课程息息相关，因此，学习本课程有助于上述后继课程的学习。三、本课程的基本要求本课程主要讨论数据通信的基本理论，对于具体电路不作分析。数据通信包括数据传输、数据交换、数据通信网及相关通信协议等基本内容，但本课程重点是数据传输（包括控制）和分组交换。通过本课程的学习，要求学生：1、掌握数据通信的构成原理和工作方式；2、掌握数据信号的传输理论：基带传输、频带传输和数字传输；第2页/共51页3 3、理解差错控制的基本原理和工作方式；掌握常用的差错控制编码。4、熟悉数据交换的几种常见方式：电路交换、报文交换、分组交换及帧

3、方式；重点掌握分组交换的基本原理、优缺点及分组的传输方式。5、了解通信协议的概念和层次结构；了解OSI模型以及下三层的功能及协议；6、了解数据终端接口意义和特性，了解CCITT相关建议；7、重点掌握数据链路传输控制的必要性和规程内容；8、熟悉CCITTX.25建议、重点掌握X.25分组层的基本内容；9、了解PAD相关协议X.3、X.28、X.29，了解X.75、X.32、X.121建议；10、掌握分组交换网的具体内容；理解帧中继网和数字数据网。第3页/共51页4目录 第一章基础知识信号、噪声和调制不要求第二章概论第三章数据信号传输第四章差错控制第五章数据交换第六章通信协议第七章数据通信网第4页

4、/共51页5课程平时作业 第二章概论（47页）作业：1、3、5、6、7 第三章数据信号传输（101页）作业：1、2、4、5、8 第四章差错控制（132页）作业：1、2、4、5、6、7、9 第五章数据交换（146页）作业：2、3、4、5、7、8、9、10、11、14、15、第六章通信协议（184页）作业：5、7、9、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、23 第七章数据通信网（237页）作业：3、7、10、12、13、15、18、22、第5页/共51页6第二章概论 主要内容：了解数据通信的发展、特点掌握数据与数据通信的概念掌握数据通信系统的构成掌握数据通信系统的主要性能指标

5、 了解传输代码的概念及应用 理解数据传输方式第6页/共51页7第一节数据与数据通信数据通信的发展及数据通信业务数据通信的发展概况随着社会的进步，传统的电话、电报通信方式已远远不能满足人们大信息量的需要，以数据作为信息载体的通信手段已成为人们的迫切要求。即数据通信在当今社会得到飞速发展。严格说来，最早的数据通信可以从18371837年美国人的莫尔斯电码算起；但多数人认为：真正的数据通信开始于2020世纪5050年代的计算机通信，是随着计算机网络的发展 而发展起来的一种新的通信方式。6060年代出现了计算机和计算机之间的通信方式，为实现资源共享，开辟了计算机技术的新领域网络化与分布处理技术。707

6、0年代计算机网络与分布处理技术飞速发展，推动了数据通信技术的快速的发展。7070年代中后期，基于X.25X.25建议的分组数据交换数据通信得到广泛应用。此后数据通信蓬勃发展起来。数据业务发展的必然结果，是计算机与通信结合的产物，是机机、人机通信。第7页/共51页8数据通信的发展离不开原有的通信网基础，从许多国家发展数据通信的过程来看，数据通信网主要利用原有的电话交换网和用户电报网来开展数据通信业务，或向用户提供租用电路，用户自己组成专用的数据通信网，适应通信业务的大量增长，面向公众的公用数据网。数据通信网的发展阶段第一阶段（50年代）初级阶段，特点是用户租用专线构成集中式专用系统，应用范围主要

7、是数据收集和处理。第二阶段（60年代）主要利用原有的电话交换网和用户电报网来进行数据通信，为了解决用电话交换网和用户电报网进行数据通信的技术问题，研制除了调制解调器（MODEM)和线路均衡器第8页/共51页9第三阶段（70年代）这一阶段主要任务是研究和建设专门用于数据通信的数据通信网，建设数据交换网目标研究交换技术，即采用什么交换技术进行数据通信，数据通信网交换技术经历了电路交换，报文交换和分组交换三个过程。第四阶段（80年代）这一阶段特点发展局域网和综合业务数字网（ISDN),强调业务接入的综合化第五阶段（90年代）这一阶段数据通信网的发展方向和目标是使得业务综合化、网络宽带化，提出实现了宽

8、带综合业务数字网（B-ISDN),核心技术ATM技术。第9页/共51页10数据通信概述第10页/共51页11数据通信业务数据通信技术的发展离不开它所支持和提供的业务，从数据通信技术的发展离不开它所支持和提供的业务，从信息载体信息载体的角度说，数据业务就是的角度说，数据业务就是由计算机进行运算、由计算机进行运算、处理和存储的处理和存储的数据数据为信息载体为信息载体的业务的业务。按业务按业务是否增值是否增值，数据业务可分为数据业务可分为基础基础业务和业务和增值增值业务业务，按照用户的按照用户的活动活动状态状态，可分为可分为固定固定数据业务和数据业务和移动移动数据业务，数据业务，按照按照传送传送速率

9、速率，可以分为可以分为低速、中速低速、中速和和高速高速数据业务。信息产业数据业务。信息产业部发布的部发布的电信条例电信条例，将数据，将数据业务分为业务分为基础数据业务基础数据业务和和增值数据业务增值数据业务两大类。两大类。基础数据业务基础数据业务基础数据主要指基础数据主要指公共数据传送业务公共数据传送业务和和移动数据业务，移动数据业务，(1)公共数据业务是公共数据业务是利用利用电路交换、分组交换或租用电路电路交换、分组交换或租用电路组成的组成的固定公共数据网固定公共数据网开发的以开发的以传送数据传送数据为目的的业务。为目的的业务。按照按照所用技术所用技术不同。公共数据传送业务包括分组交换、不同

10、。公共数据传送业务包括分组交换、数字数据网数字数据网第11页/共51页12(DDN)(DDN)、综合业务数字（、综合业务数字（ISDN)ISDN)、帧中继、异步传输、帧中继、异步传输(ATM)(ATM)和和IPIP业务。业务。分组交换分组交换、帧中继帧中继、异步传输异步传输业务采用业务采用面向连接的面向连接的分组交换技术。分组交换技术。具有统计复用、用户共享网络宽带等功能。具有统计复用、用户共享网络宽带等功能。协议，提供接入速率、控制能力和综合能力有所不同。协议，提供接入速率、控制能力和综合能力有所不同。(2)(2)利用利用陆地移动蜂窝通信网陆地移动蜂窝通信网作为承载网提供的数据业务称为作为承

11、载网提供的数据业务称为移移动数据业务，动数据业务，具体包括具体包括短消息业务。短消息业务。速率速率可达可达64kbit/s64kbit/s的中的中速移动数据业务速移动数据业务、速率、速率在在128kbit/s128kbit/s以上移动多媒体业务。以上移动多媒体业务。中国电信为提供上述数据传送业务，先后建设了覆盖全国中国电信为提供上述数据传送业务，先后建设了覆盖全国的各种数据通信网络，包括的各种数据通信网络，包括中国公用计算机互联网中国公用计算机互联网(CHINAINET)(CHINAINET)、中国公众多媒体通信网中国公众多媒体通信网(CNINFO)(CNINFO)、中国公中国公用分组交换网用

12、分组交换网(CHINAIPAC)(CHINAIPAC)、中国公用数字数据网中国公用数字数据网(CHINAIDDN)(CHINAIDDN)、中国公用帧中继宽带业务网中国公用帧中继宽带业务网(CHINAIFRN)(CHINAIFRN)和移动数据网和移动数据网。增值数据业务增值数据业务是指在原是指在原基础网络设施基础网络设施的基础上增加必要的设施构成增值的基础上增加必要的设施构成增值网后，用户提供的新的业务，在网后，用户提供的新的业务，在公用数据网公用数据网上开发的增值业上开发的增值业务很多，主要：电子邮件、可视图文、电子数据交换等务很多，主要：电子邮件、可视图文、电子数据交换等 第12页/共51页

13、13数据通信的特点数据通信作为一种通信业务方式，具有不同与其它通数据通信作为一种通信业务方式，具有不同与其它通信的方式特点。表现在以下几个方面：信的方式特点。表现在以下几个方面：数据通信是计算机与计算机以及人与计算机之间的通信，通信的过程需要按照事先约定好的规程或通信协议来进行。需要建立需要建立通信控制规程通信控制规程，即制定严格通，即制定严格通信协议或标准。信协议或标准。数据传输的数据传输的可靠性可靠性要求高，即误码率要低。要求高，即误码率要低。需要采取一些措施对差错进行纠正或控制。数据通信的数据通信的业务量呈现突发性业务量呈现突发性。即数据通信速率的平。即数据通信速率的平均值和高峰值差异很

14、大。均值和高峰值差异很大。数据通信要求有数据通信要求有灵活的接口能力灵活的接口能力，数据通信的用户是，数据通信的用户是各种不同类型的计算机和终端设备，在各种不同类型的计算机和终端设备，在通信速率通信速率、编编码格式，同步方式码格式，同步方式和和通信规程有很大差异。通信规程有很大差异。不同的数据业务对不同的数据业务对通信时延通信时延要求也不同，且时延要求要求也不同，且时延要求的变化范围大的变化范围大数据通信每次呼叫的数据通信每次呼叫的平均持续时间短平均持续时间短，要求接续和传，要求接续和传输响应时间快。输响应时间快。第13页/共51页14数据通信的主要研究内容数据通信是通过计算机与通信技术相结合

15、，来完成编码信息的传输、转接、存储和处理加工，及时、准确地向对方提供数据的通信技术。数据通信研究的内容比较复杂、范围较广。可以把数据通信研究的内容归纳如下：1.数据传输解决如何为信息提供通路，研究适合传输的信号形式以及相应的各种传输设备。2通信接口介绍接口的功能、过程、电气和机械四个方面的特性，其中涉及到怎样把发送端的信号发送端的信号变换为适合于信道传信道传输的形输的形式；把传输到终点的信号终点的信号变换为适合接收端终端适合接收端终端设备接收的形式设备接收的形式以及通信的建议和协议通信的建议和协议等。第14页/共51页15数据通信的主要研究内容3通信处理包括检错和纠错、格式化、速度变换、编码变

16、换、流控等方面的内容。4交换交换是数据通信的重要内容，主要包括数据交换的原数据交换的原理理和概念。数据交换是为了解决传输资源共享，数据交换的方式主要有两种：电路交换和分组交换电路交换和分组交换，其中分组交换在实际的数据通信网中较多采用。5传输控制规程.传输控制规程也是数据通信协议数据通信协议，主要研究如何有效的实现数据通信，数据通信协议是双方为准确有效地进行通信所必须遵循的规则和约定。第15页/共51页16通信的基本概念通信的实质是通信的实质是进行信息交互或传递进行信息交互或传递系统系统若干相互联系的要素按一定方式组成的的具有特定若干相互联系的要素按一定方式组成的的具有特定功能并同周围环境互相

17、作用的统一整体称为系统功能并同周围环境互相作用的统一整体称为系统通信系统通信系统一一个完成消息传递的系统个完成消息传递的系统一般模型第16页/共51页17数据通信的基本概念概念概念 日常接触如各类日常接触如各类报表试验数据等报表试验数据等，通常意义上的，通常意义上的数据数据是指是指 在传输时可以用离散的数字信号逐一的准确表示，并赋在传输时可以用离散的数字信号逐一的准确表示，并赋予一定的意义，可以代表文字、符号和数码等。予一定的意义，可以代表文字、符号和数码等。数据数据：认为是预先约定的、具有某种含义的任何一个：认为是预先约定的、具有某种含义的任何一个数字或一个字母以及他们的组合，并能被计算机接

18、数字或一个字母以及他们的组合，并能被计算机接受的形式受的形式.能被计算机处理的一种信息编码（或消息）能被计算机处理的一种信息编码（或消息）形式。形式。如：二进制编码的字母如：二进制编码的字母/数字符号、软件处理数字符号、软件处理的操作代码等的操作代码等模拟数据模拟数据：连续的量。一组特定的数据点，且它们之：连续的量。一组特定的数据点，且它们之间能取所有可能的数据。如：人的声音是间能取所有可能的数据。如：人的声音是模拟数据模拟数据的例子。的例子。说话说话-空气中产生空气中产生连续声波连续声波-麦克风捕捉，麦克风捕捉，转化转化模拟信号模拟信号数字数据数字数据：离散的量。一组特定的数据点，但它们之：

19、离散的量。一组特定的数据点，但它们之间没有其他的数据。计算机中存贮器中以间没有其他的数据。计算机中存贮器中以“1 1”和和“0 0”形式存贮的数据形式存贮的数据 是是 数字数据数字数据例子例子。数据传输数据传输：为传送数据信息，信息（数据）在传输之：为传送数据信息，信息（数据）在传输之前，必须转换成电磁信号。前，必须转换成电磁信号。信号是信号是信息（数据）的信息（数据）的电子或电磁编码电子或电磁编码第17页/共51页18数据通信与计算机通信、数字通信的区别数据通信与计算机通信、数字通信的区别数据通信数据通信：以传送：以传送数据信息数据信息为主的通信。依照通信协为主的通信。依照通信协议，利用数据

20、传输技术，在两个功能单元间传输数据议，利用数据传输技术，在两个功能单元间传输数据信息，实现计算机终端，终端终端，计算机计信息，实现计算机终端，终端终端，计算机计算机之间的数据信息传递。算机之间的数据信息传递。注意注意：数据通信：数据通信包括包括数据传输数据传输以及为了有效、可靠进以及为了有效、可靠进行数据传输而引入的传输前后的行数据传输而引入的传输前后的各种处理各种处理的通信过程的通信过程。典型的数据通信系统：典型的数据通信系统：数据通信数据处理数据传输数据通信数据处理数据传输数据处理目的是为了数据可靠，有效传输，包括：数据数据处理目的是为了数据可靠，有效传输，包括：数据集中、数据交换、集中、

21、数据交换、差错控制和传输规程。差错控制和传输规程。广义讲数据通信：数据终端（广义讲数据通信：数据终端（DTE）间的通信，计算）间的通信，计算机属于智能化程度高的数据终端。数据通信包含计算机属于智能化程度高的数据终端。数据通信包含计算机通信，机通信，数字通信数字通信：传输：传输“0 0”和和“1 1”组成的数字码流，这些组成的数字码流，这些码流既可以表示成码流既可以表示成数据信息，数据信息，也可代表也可代表话音话音和和图像信图像信息息.模拟通信模拟通信：信道中传输的模拟信号。信道中传输的模拟信号。第18页/共51页19数字通信并不针对某种用户业务，不涉及用户终端，数据通信针对数据业务，数据既可以

22、在模拟通信系统上传输，也可以在数字通信系统上传输。数据通信的信号表示：信息信息：消息中所含的意义的内容，用：消息中所含的意义的内容，用“信息量信息量”消息消息：图像，语言，文字或数据，信息的物理形：图像，语言，文字或数据，信息的物理形式式信号信号：消息的载体，表现为随时间变化的物理量。：消息的载体，表现为随时间变化的物理量。信息传送转化为信号。时间信息传送转化为信号。时间t的函数的函数模拟信号模拟信号：随时间变化而平稳变化的连续波形式。：随时间变化而平稳变化的连续波形式。数字信号数字信号：是离散的，只可以包含有限数目的几：是离散的，只可以包含有限数目的几个预定值。其随时间迁移是瞬时发生的，就像

23、开个预定值。其随时间迁移是瞬时发生的，就像开关电灯一样。关电灯一样。周期性信号周期性信号：信号能在一段测量的时间（称作周：信号能在一段测量的时间（称作周期）内完成一种模式，并在随后同样长短的周期期）内完成一种模式，并在随后同样长短的周期内不断重复这种模式。内不断重复这种模式。非周期性信号非周期性信号：信号没有重复的模式。：信号没有重复的模式。第19页/共51页20模拟信号模拟信号：幅度连续变化，：幅度连续变化，“连续连续”在一定的范内取无限在一定的范内取无限多个数值。如：电话、电视信号、传真多个数值。如：电话、电视信号、传真数字信号数字信号：注意：注意：数字信号数字信号在时间上在时间上可以连续

24、可以连续二电平码二电平码四电平码四电平码3311T第20页/共51页21数据通信信号的带宽需求 带宽的概念信号带宽：模拟通信中信号带宽指的是信号频率范围，单位：赫兹。电话信号的频率范围3003400Hz，信号带宽3100Hz。（周期信号非周期信号）线路带宽线路带宽：数字通信中，线路带宽指：数字通信中，线路带宽指通信介质的线路通信介质的线路传输速率传输速率。每秒所能传输的数据量。单位。每秒所能传输的数据量。单位Bit/sBit/s。称为称为数字带宽数字带宽有效带宽有效带宽：数字信号频谱（带宽）包含不同振幅的无：数字信号频谱（带宽）包含不同振幅的无数个频率，传输具有重要振幅的分量，无限频谱中这数个

25、频率，传输具有重要振幅的分量，无限频谱中这一部分频谱称为有效频谱一部分频谱称为有效频谱介质带宽介质带宽：传输介质只能传输某些频率范围内的信号。传输介质只能传输某些频率范围内的信号。即，具有特定带宽的某种介质只能传输在介质内的信即，具有特定带宽的某种介质只能传输在介质内的信号。号。第21页/共51页22第二节数据通信系统的构成 1、数据通信系统的模型 数据通信系统是通过数据电路将分布在远端的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。典型的数据通信系统主要由中央计算机系统、数据终端设备、数据电路三部分构成，如下图所示。（DTE）中央计算机系统数据输入输出设备传输控制器

26、数据电路终接设备数据电路终接设备通信控制器主机传输信道数据电路数据链路（DTE）数据终端设备DCE接口接口DCE图2-1 数据通信系统的基本构成第22页/共51页23一、数据终端设备（DataTerminalEquipment简称DTE）数据终端设备由数据输入设备（产生数据的数据源，产生数据的数据源，最常见的输入设备是键盘、鼠标、扫描仪最常见的输入设备是键盘、鼠标、扫描仪）数据输出设备（接收数据的数据宿，接收数据的数据宿，CRTCRT显示器、打印机、绘图机、显示器、打印机、绘图机、磁带或磁盘的写入部分、传真机等磁带或磁盘的写入部分、传真机等）和传输控制器组成。传输控制器是通信控制部分，主要主要

27、执行执行与通信网络之与通信网络之间的间的通信过程控制通信过程控制，包括，包括差错控制差错控制和和通信协议实通信协议实现等现等。数据终端设备的种类很多，如按其使用场其使用场合合可分为通用数据终端和专用数据终端，按其性能其性能可分为简单终端（如一台只接收数据的打印机）和智能终端（如计算机）等等。第23页/共51页24二、数据电路 数据电路位于DTE和中央计算机系统之间，为数据通信提供数字传输信道。数据电路由数据电路由传输信道传输信道（通信线路）（通信线路）及两端及两端的的数据电路终接设备数据电路终接设备（Data Circuit Terminating Data Circuit Terminati

28、ng Equipment Equipment 简称简称DCEDCE）组成组成。DCEDCE是是DTEDTE与传输信道之间的与传输信道之间的接口设备接口设备DTEDTE产生的数据信产生的数据信号可能有不同的形式，当都表现为脉冲信号，号可能有不同的形式，当都表现为脉冲信号，DCEDCE的主要作的主要作用用是将数据终端设备输出的数据信号变换成是将数据终端设备输出的数据信号变换成适合适合在信道传输在信道传输的信号。的信号。具体地具体地说就是在说就是在发送方发送方DCEDCE将来自将来自DTEDTE的数据信号进行变换的数据信号进行变换，消除原数据信号内的直流分量，使信号概率谱与传输信道相适应，并防消除原

29、数据信号内的直流分量，使信号概率谱与传输信道相适应，并防止数据信号中出现的长串止数据信号中出现的长串“1 1”或或“0 0”时可能导致的收发双方的失步，时可能导致的收发双方的失步，接收方则完成相反的变换。接收方则完成相反的变换。当传输信道是模拟信道时，发送方将DTE送来的数字信号进行调制（频谱搬移）变成模拟信号送往信道或进行相反的变换，这时DCE是调制解调器（MODEM）。第24页/共51页25 n 当当传输信道是数字信道传输信道是数字信道时，时，DCE实际是实际是数字接口适配器数字接口适配器，其中包含其中包含数据服务单元数据服务单元与与信道服务单元信道服务单元。前者执行。前者执行码型和电平码

30、型和电平转换、定时、信号再生和同步转换、定时、信号再生和同步等功能；后者则执行等功能；后者则执行信道均衡、信道均衡、信号整形和环路检测信号整形和环路检测等功能。等功能。传输信道传输信道指信号的传输通道指信号的传输通道，由，由通信线路通信线路和和通信设备通信设备组成。组成。通信线路通信线路一般采用电缆、光缆、微波和卫星等线路。一般采用电缆、光缆、微波和卫星等线路。通信设备通信设备有有模拟通信设备模拟通信设备和和数字通信设备数字通信设备之分，从而使传输信道有模拟之分，从而使传输信道有模拟信道和数字信道之分。从不同角度分类，传输信道还可有专用信道和数字信道之分。从不同角度分类，传输信道还可有专用线路

31、与交换网线路之分，有有线信道与无线信道之分，有频分线路与交换网线路之分，有有线信道与无线信道之分，有频分信道与时分信道之分。信道与时分信道之分。第25页/共51页26三、中央计算机系统中央计算机系统由主机、通信控制器(又称前置处理机又称前置处理机)及外围设备组成，具有处理从数据终端设备输入数据终端设备输入的数据信息，并将处理的结果向相应数据终端设备输出相应数据终端设备输出的功能。主机主机又称中央处理机，由中央处理单元（又称中央处理机，由中央处理单元（CPUCPU）主）主存储器、输入存储器、输入/输出设备及其他外围设备组成。输出设备及其他外围设备组成。其主要其主要功能是进行数据处理功能是进行数据

32、处理。通信控制器通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。当考察正在通信的一个线路。当考察正在通信的一个DTEDTE和中央计算机系统时，和中央计算机系统时，中央计算机系统等同于一个中央计算机系统等同于一个DTEDTE，这时的通信控制器的，这时的通信控制器的作用与传输控制器相同。作用与传输控制器相同。第26页/共51页27 一个中央计算机系统可通过通信线路连接多个数据终端，实现主机资源共享。参见书40页图2-2和图2-3应当注意的是，应当注意的是，数据通信与电话通信不同数据通信与电话通信不同，当数据电，当数据电路建立后，为了进行有效的数据通信，还必须由图

33、路建立后，为了进行有效的数据通信，还必须由图2-12-1所所示的传输控制器和通信控制器按照事先约定的示的传输控制器和通信控制器按照事先约定的传输控制规传输控制规程程来对传输过程进行控制，以使双方能够协调和可靠地工来对传输过程进行控制，以使双方能够协调和可靠地工作，包括作，包括收发方同步、工作方式收发方同步、工作方式的选择、的选择、差错检测与校正、差错检测与校正、数据流量控制数据流量控制等等。因此，我们通常把由控制装置（传输控制器和通信控制器）和数据电路所组成的部分叫数据链路（DataLink）。一般来说，只有只有建立起数据链路建立起数据链路以后以后，通信双方才能通信双方才能真正真正有效地有效地

34、进行数据通信进行数据通信。第27页/共51页28数据线路、数据链路及数据电路的区别 数据线路（信道）：包括有线线路和无线线路。根据通信设备的不同有模拟信道和数字信道之分。数据电路：由传输信道DCE组成。数据链路：数据电路数据传输控制装置。数据线路是指实际的物理线路，是传输的基础；数据电路由数据线路和数据电路终接设备DCE组成，它是在数据线路基础上加信号变换设备（调制器或数字接口电路）之后形成的二进制比特流通路；数据电路的连接方式主要有五种：（1）点到点的专线连接；（2）点到多点专线连接；（3）点到多点集中连接；（4）多点到多点复用连接；（5）通过交换网连接。第28页/共51页29数据链路数据链

35、路由由数据电路数据电路和和数据传输控制装置数据传输控制装置组成，它是在组成，它是在数据电路建立后，为了有效的数据通信，通过传输控制数据电路建立后，为了有效的数据通信，通过传输控制器和通信控制器按照事先约定的控制规程来对传输过程器和通信控制器按照事先约定的控制规程来对传输过程进行控制，使双方协调可靠工作。进行控制，使双方协调可靠工作。一般来说，只有建一般来说，只有建立起数据链路以后，通信双方才能真正有效地进行数据立起数据链路以后，通信双方才能真正有效地进行数据通信通信。2、数据信号传输的基本方法 目前数据通信系统中的信道主要有目前数据通信系统中的信道主要有三种类型三种类型：物理实物理实线传输媒质

36、信道线传输媒质信道，如双绞线电缆，同轴电缆等，如双绞线电缆，同轴电缆等，电话网电话网传输信道传输信道，数字数据传输信道数字数据传输信道。这三种信道可以独立应。这三种信道可以独立应用，也可以以不同的方式串联应用。为适应前述三种类用，也可以以不同的方式串联应用。为适应前述三种类型传输信道，有三种数据信号传输的基本方法，即基带型传输信道，有三种数据信号传输的基本方法，即基带传输、频带传输及数字数据传输。传输、频带传输及数字数据传输。一.基带传输所谓基带，就是指电信号所固有的基本频带，简称基带。所谓基带，就是指电信号所固有的基本频带，简称基带。数字信号的基本频带是从数字信号的基本频带是从0至某一频率的

37、低通型频带。至某一频率的低通型频带。当利用数据传输系统直接传送基带信号不经频谱搬移时，当利用数据传输系统直接传送基带信号不经频谱搬移时，称之为是基带传输，这种数据传输系统就称之为基带传称之为是基带传输，这种数据传输系统就称之为基带传输系统。输系统。第29页/共51页30二、频带传输 所谓频带传输，就是把二进制信号所谓频带传输，就是把二进制信号(数字信号数字信号)进行进行调制调制，使之成，使之成为能在公用电话网中传输的为能在公用电话网中传输的音频信号音频信号(模拟信号模拟信号)，该音频信号通该音频信号通过传输介质传送到接收端后，再由解调器解调变换成原来的二进过传输介质传送到接收端后，再由解调器解

38、调变换成原来的二进制电信号制电信号，这种把数据信号经过调制后再传送，到接收端又经过，这种把数据信号经过调制后再传送，到接收端又经过解调还原成原来信号的传输，称为频带传输。这种频带传输不仅解调还原成原来信号的传输，称为频带传输。这种频带传输不仅克服了克服了目前许多长途电话线路不能直接传输基带信号的缺点，而目前许多长途电话线路不能直接传输基带信号的缺点，而且能够实现多路复用且能够实现多路复用，从而提高了通信线路的利用率。但是频带，从而提高了通信线路的利用率。但是频带传输在发送端和接收端都要设置调制解调器，将基带信号变换为传输在发送端和接收端都要设置调制解调器，将基带信号变换为通带信号再传输。通带信

39、号再传输。三、数字数据传输数字数据传输方式就是利用数字数据传输方式就是利用数字信道数字信道传输数据的方法。所谓数字传输数据的方法。所谓数字信道就是通过对语音信号进行信道就是通过对语音信号进行PCM处理后的数字化语音信号的多处理后的数字化语音信号的多路复用的信道。采用数字信道，每一数字话路的数据传输速率为路复用的信道。采用数字信道，每一数字话路的数据传输速率为64kbi/s，所以，每一话路可复用，所以，每一话路可复用5路路9600bit/s或或10路路1800bit/s数据，而并不需要采用调制解调器数据，而并不需要采用调制解调器(Modem)，误码率，误码率又较低，从而提高了传输的速率和质量。当

40、传输距离较长时由又较低，从而提高了传输的速率和质量。当传输距离较长时由于数字信道中每隔一定距离插入了再生中继器，使信道中引入的于数字信道中每隔一定距离插入了再生中继器，使信道中引入的噪声和信号失真不会积累，从而大大提高了传输质量。噪声和信号失真不会积累，从而大大提高了传输质量。第30页/共51页31第三节传传 输输 代代 码码 由数据终端设备和计算机发出的数据信息一般都是字母、数字或符由数据终端设备和计算机发出的数据信息一般都是字母、数字或符号的组合。为了传递这些信息，首先需将这些字母、数字或符号用二号的组合。为了传递这些信息，首先需将这些字母、数字或符号用二进制进制“0 0”和和 “1 1”

41、的组合即的组合即二进制代码二进制代码来表示来表示。所以代码就是一定长度的二进制信号的组合。简单地说代码就是二进制的组合。目前常用的传输代码有：国际5号码、国际电报2号码、EBCDIC码和信息交换用汉字代码。一、国际5号码（IA5）最早是1963年美国标准化协会提出的，称为美国信息交换称为美国信息交换用标准代码（用标准代码（American Standard Code for Information American Standard Code for Information InterchangeInterchange）简称）简称ASCIIASCII码，码，一种七位码来表示一个字符、数字或符号

42、。27=128种组合可表示128个不同的字符、数字或符号。为了提高可靠性，在了提高可靠性，在IA5IA5码之后附加一位码之后附加一位b b8 8，奇偶校验用奇偶校验用。国际国际5 5号码是号码是当前当前在数据通信中使用在数据通信中使用最普遍最普遍的一种代码。的一种代码。第31页/共51页32二、国际电报2 2号码（ITA2ITA2）波多码 它是一种5 5单位代码，3232种组合，但通过两个转移控制键“字母Letter”Letter”和“数字 Figure”Figure”使其随后的代码改变意义，用用于区分数字和字母，因此可有于区分数字和字母，因此可有6464种组合，实际只用种组合，实际只用585

43、8个传输码字，包括个传输码字，包括字母、数字、符号和控制符。字母、数字、符号和控制符。国际电报2 2号码是起止式电传电报通信中起止式电传电报通信中的的标准代码标准代码，目前在采用普通电传机作终端的低速数据通信低速数据通信系统中，仍使用这种代码。三、EBCDICEBCDIC码 EBCDIC EBCDIC码是扩充的二十进制交换码的简称，是一种8 8单单位位码。由于第8 8位用于扩充功能，不能作奇偶校验。故这种码一这种码一般不作远距离传输用，而作为计算机的内部码使用，尤其为般不作远距离传输用，而作为计算机的内部码使用，尤其为IBMIBM机采用。机采用。四、信息交换用汉字代码 汉字代码是汉字代码是汉字

44、信息交换用的标准代码汉字信息交换用的标准代码，它适用于一般的汉字处理、，它适用于一般的汉字处理、汉字通信等系统之间的信息交换。对于任何一个图形字符都采用汉字通信等系统之间的信息交换。对于任何一个图形字符都采用两个字两个字节节表示，每个字节均采用国家标准表示，每个字节均采用国家标准GB1988-80GB1988-80“信息处理交换用的七位编信息处理交换用的七位编码字符集码字符集”的的7 7单位代码。单位代码。第32页/共51页33第四节数据通信系统的主要性能指标 衡量数据通信系统性能的主要指标有工作速率工作速率、可靠性可靠性和有效性有效性三类。下面分别给予描述。一、工作速率工作速率是衡量数据通信

45、系统通信能力的主要指标。通常可采用调制速率、数据传信速率调制速率、数据传信速率和数据传送速率数据传送速率去描述。1、调制速率数据以代码的形式表示，即二进制信号串，在传输时数据以代码的形式表示，即二进制信号串，在传输时通常用某种波形或信号脉冲代表一个二进制码或几个二进制通常用某种波形或信号脉冲代表一个二进制码或几个二进制码的组合。这种码的组合。这种携带数据信息的携带数据信息的波形波形或或信号脉冲信号脉冲叫做叫做码元码元。如书图如书图2-42-4所示。所示。调制速率反映信号波形变换的频繁程度，其定义是每秒传输信号码元的个数，又称符号速率，记为NBd，单位为波特（Bd）。如信号码元持续时间为T秒，N

46、Bd(Bd)=1/T(秒)第33页/共51页342、数据传信速率调制速率又称为调制速率又称为消息传输速率消息传输速率，因为一个码元含有的信息量是不同的，因为一个码元含有的信息量是不同的，所以一个码元就是一个消息。所以所以一个码元就是一个消息。所以调制速率不能反映数据通信系统的信调制速率不能反映数据通信系统的信息传输能力息传输能力。数据传信速率的定义为每秒传输二进制码元的个数，又称比特率，记为R，单位为bit/s或Kbit/s或Mbit/s。比特在信息论中作为比特在信息论中作为信息量的度量单位信息量的度量单位。传递一个二进制代码就相当于传递。传递一个二进制代码就相当于传递了了1 1比特的信息比特

47、的信息，故数据传信速率又称，故数据传信速率又称信息传输速率信息传输速率。需要强调的是调制速率和数据传信速率的物理意义是不同的，前者描述了前者描述了单位时间内系统所传输的码元数，而单位时间内系统所传输的码元数，而后者说明后者说明系统在单位时间内所系统在单位时间内所传输的信息量，两者具有不同的定义，不应混淆，但是它们之间有确定的关系，传输的信息量，两者具有不同的定义，不应混淆，但是它们之间有确定的关系，可以互相转换可以互相转换。R=NBd 2M(bit/s)第34页/共51页353、数据传送速率 前面介绍的两种工作速率是前面介绍的两种工作速率是相对数据通信系统相对数据通信系统的，其波特率或比特的，

48、其波特率或比特率都是指系统为了有效可靠地传输数据在单位时间内通过信道所传输的率都是指系统为了有效可靠地传输数据在单位时间内通过信道所传输的码元或信息，在这些码元或信息中一般来说码元或信息，在这些码元或信息中一般来说不一定全部是从数据源发出不一定全部是从数据源发出的。因此前两种工作速率的。因此前两种工作速率不能不能直接直接反映系统传输用户数据信息的能力反映系统传输用户数据信息的能力，而数据传送速率描述了这种能力。而数据传送速率描述了这种能力。数据传送速率的定义：单位时间内在数据传输系统的相应设备之间实际传送的平均数据量，又称有效数据传输速率。单位为比特/秒、字符/秒或码组/秒。在数据传输过程中总

49、要在传输的信息流中加入一些在数据传输过程中总要在传输的信息流中加入一些冗余码冗余码，这些，这些多余的码携带的不是从相应设备发出的数据信息，而是系统插入的为数多余的码携带的不是从相应设备发出的数据信息，而是系统插入的为数据可靠传输而服务的信息，如同步码、差错控制码等。据可靠传输而服务的信息，如同步码、差错控制码等。因此实际的有效数据传送速率是小于数据传信速率的。检错重发降低数据传送速率，另外，数据传送速率还与中央处理机的处理能力、通信规程等因素有关。第35页/共51页36二、可靠性质量指标 由于数据信号在传输过程中不可避免地受到外界的由于数据信号在传输过程中不可避免地受到外界的噪声干噪声干扰，信

50、道的不理想扰，信道的不理想也会带来信号的畸变，当噪声干扰和信也会带来信号的畸变，当噪声干扰和信号畸变达到一定的程度时就可能导致接收的差错。号畸变达到一定的程度时就可能导致接收的差错。衡量数据通信系统可靠性的指标是传输的差错率常用的有误码率、误字符率、误码组率等。它们的定义分别为：误码率误码率=接收出现差错的比特数接收出现差错的比特数/总的发送比特数总的发送比特数 误字符率误字符率=接收出现差错的字符数接收出现差错的字符数/总的发送字符数总的发送字符数 误码组率误码组率=接收出现差错的码组数接收出现差错的码组数/总的发送码组数总的发送码组数差错率是一个差错率是一个统计平均值统计平均值,因此在测试