第2章 数据通信基础 ppt.Convertor

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第二章 数据通信基础 数据通信的基本概念 数据传输编码技术 数据传输方式与形式 多路复用技术 数据交换技术 传输差错处理 常用的检错码 本章知识点

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2.1 数据通信的基本概念 2.1.1 数据、信息与信号

1. 数据

数据——具有一定意义的传递信息的实体或载体；是对客观事物描述和记录

的物理符号。对于数据通信来说，数据就是被传输的二进制代码的不 同组合。

模拟数据：某个区间产生的连续值； 数字数据：某个区间产生的离散值。 数据通信——计算机传递二进制比特序列的过程。

数据在传递前，往往要进行编码。常用的编码方式主要有：

2. 信息——对数据的集合、含义和解释。是指若干个字母、数字或符号的组合。其载体可以是文字、语音、图形、图像等。

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2.1 数据通信的基本概念

3. 信号——数据在传输过程中的表现形式。即信号,是数据的电子编码或 电磁编码。

模拟信号：一种强弱幅度随时间连续变化的电流、电压或电磁波。即 一种连续的电信号或连续的载波频率。

数字信号：一种强弱幅度不随时间变化的信号。 即一种离散的电压 脉冲。

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2.1 数据通信的基本概念 4. 通信系统

模拟通信系统：模拟数据用模拟信号传输的系统。 （与所传内容无关） 数字通信系统：模拟数据用数字信号传输的系统。

（与所传内容有关）

数据通信系统：数字数据用模拟信号或数字信号传输的系统。

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2.1 数据通信的基本概念

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2.1 数据通信的基本概念

5. 信道——信号的传输通道（信源与信宿之间的通信线路）。 信源：产生和发送信息的设备；

信宿：接收和处理信息的设备。 信道可分为物理通道和逻辑通道两种。

物理通道：由传输介质和有关设备组成的用来传送信号的客观存在的通道。 网络两节点间的物理通道称为通信链路 。

逻辑通道：在信源与信宿之间不存在一条物理上的传输介质，而是在物理 信道的基础上，通过节点设备内部的连接，来实现的信道。

6. 带宽——指信号中所含谐波的最高频率fh与最低频率fe之差（fh-fe），即信道 所传输信号的频率宽度。

（任何信号都可以看成是基波和无数谐波的叠加。）

一般地，信道带宽越宽，其容量也越大，信号的传输率也就越高。它是通信系统中的一个重要参数。

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2.1 数据通信的基本概念

如果我们在网络中某一个点上观察数字信号流随时间的变化，那么信号在时间轴上的宽度就随着带宽的增大而变窄。下图是这一概念的示意图。

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2.1 数据通信的基本概念

7. 码元——承载信息的基本信号单位。一个脉冲就是一个码元。

8. 数据包——在一小段数据中加上序号、目的地址、源地址、错误检测码等。 这种数据段就称为数据包。它是一种数据传送的单位。 9. 数据传输率(bps)——串行通信中设备传输字节的瞬时位速度。或每秒传 输的二进制位数（比特/秒）。b/s或bps。 10. 信道容量——指信道允许通过的最大传输频率。

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2.1 数据通信的基本概念

11. 帧——数据通信中的基本单位。通常按照信号内容的不同，又可分为数 据帧、命令帧、响应帧等不同形式。

12. 误码率——数据在传输系统中被错传的概率，是系统可靠性的重要指标。 13. 时延——指一个报文或分组从一个网络(或一条链路)的一端传送到另 一端

所需的时间。时延主要由传播时延、发送时延、排队时延三部分 组成。

（1）传播时延

传播时延是电磁波在信道中传播所需要的时间。传播时延的计算公式： 传播时延 = 信道长度 ? 电磁波在信道上的传播速率。 （2）发送时延

发送时延是发送数据所需要的时间。发送时延的计算公式是： 发送时延 = 数据块长度 ? 信道带宽

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2.1 数据通信的基本概念

（3）排队时延

是数据在交换节点为等候发送，而在缓存的队列中排队所经历的时延。 数据经历的总时延就是以上三种时延之和： 总时延 = 传播时延 + 发送时延 + 排队时延 下图画出了三种时延所产生的地方。 三种时延产生的地方

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2.1 数据通信的基本概念

2.1.2 数据传输类型与通信方式

1. 数据传输类型 模拟信号 模拟数据 数字信号

模拟信号 数字数据

数字信号 模拟信号传输模型示意图

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2.1 数据通信的基本概念

串行：将待传的二进制代码由低位到高位顺序依次发送的方式。 （费用低、长距离） 发 收 b7 b6 b5 b4 b3 b2

b1 b0

2. 数据的通信方式

1）串行与并行通信（按使用的信道数分 ）

并行：一次传送8个二进制比特的方式。即一次传送一个字节的数据。 （费用高、短距离）。 b0

b1 b7 b7 b6 收 b1 b0 发 b6

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2.1 数据通信的基本概念

2）单工、半双工、全双工通信（按方向和时间分）

单 工：任何时候信号只能沿一个方向传输；

半双工：信号可沿双向传输，但同一时刻只能沿一个方向传输； 全双工：信号能在同一时刻双向传输。 单工通信 半双工通信 全双工通信

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2.1 数据通信的基本概念

2.1.3 传输介质

(1) 定义：收发双方之间的物理链路。通信过程中传送数据信息的载体。 连接方式有：点对点连接、多点连接。 (2) 类型

有线介质：双绞线、同轴电缆、光纤

无线介质：无线电波、微波及卫星、红外线与激光 （1）双绞线

① 双绞线的结构

右图是典型双绞线的结构 双绞线结构示意图 1. 有线传输介质

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2.1 数据通信的基本概念

双绞线把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起的，每一根导线在传输过程中辐射的电磁波会与另一根导线上发出的电磁波抵消，从而降低了信号干扰的程度，这是双绞结构的优点。

双绞线的一个双绞循环称作扭距，扭距越小，抗干扰能力越强。

双绞线内部的八根导线是两两互绞的：橙色线与白橙线互绞，蓝色线与白蓝线互绞，绿色线与白绿线互绞，棕色线与白棕线互绞。 双绞线的平行结构 双绞线的剖面结构

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2.1 数据通信的基本概念 ② 双绞线的类型 无屏蔽双绞线(UTP)

双绞线

屏蔽双绞线(STP) 无屏蔽、屏蔽双绞线

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2.1 数据通信的基本概念

双绞线既能传输模拟信号，也能传输数字信号。当传输模拟信号时，大约5-6公里加一个放大器；传输数字信号时，大约每2-3公里加一个中继器。可用于点对点的连接，也可用于多点的连接。对外界噪声的抗干扰能力一般。但，低频时，双绞线的性能要优于同轴电缆；高频时，同轴电缆的性能要优于双绞线。

优点：使用广泛，价格便宜，安装容易

缺点：对电磁干扰比较敏感，不适合传输高速数据

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2.1 数据通信的基本概念 双绞线的型号和规格：

EIA/TIA(电气工业协会/电信工业协会)为双绞线定义了多种不同型号，如下所述。其中，计算机网络综合布线使用3、4、5类及5类以上双绞线电缆。

1类：主要用于传输语音信号(1类标准主要用于20世纪80年代之前的电 话线缆)，不用于数据传输。

2类：传输频率为1 MHz，用于语音传输和最高传输速率4 Mb/s的数据 传输，常见于使用4 Mb/s规范令牌传递协议的旧的令牌环网。 3类：指目前EIA/TIA 568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为16 MHz，用于语音传输及最高传输速率为10 Mb/s的数据传输，主要 用于10Base-T网络。

4类：该类电缆的传输频率为20 MHz，用于语音传输和最高传输速率16 Mb/s的数据传输，主要用于基于令牌的局域网以及10Base-T和 100Base-T网络。

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2.1 数据通信的基本概念

5类：该类电缆增加了绕线密度，外套是一种高质量的绝缘材料，最高传输

频率为100 MHz，用于语音传输和最高传输速率为100 Mb/s的数据传 输，主要用于10Base-T和100Base-T网络，这是较常用的以太网电缆。 超5类(Enhanced Cat 5)： 将现在的5类非屏蔽双绞线的性能加以改善，不 少参数的性能(例如近端串扰(NEXT)、衰减串扰比(ACR)、带宽等)都 有提高，主要用于传输速率低于千兆b/s的以太网。

6类：一个新级别的电缆，与5类或超5类相比，各项性能参数都有较大提高。 6类系统工作在250 MHz的频率上，在相等条件下提供两倍于5类系统 的带宽，主要用于千兆b/s或更高传输速率的以太网。

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