第2章 数据通信基础复习 【知识要点】 v1数据通信的基本概念 v2数据通信方式 v3数据交换技术 v4信道复用技术 v5差错控制技术 1、数据通信的基本概念 n数据（Data） 是对客观事实进行描述和记载的物理符号；是传递（携 带）信息的载体。 n信息（Information） 是数据的含义或解释。 n信号（Signal） 数据的物理量编码（通常为电磁编码），数据以信号的 形式在介质中传播。 1、数据通信的基本概念 n模拟信号 模拟信号是指时间连续，幅值可连续取值的信号。 如：语音信号、温度、压力传感器的输出信号。 n数字信号 模拟信号与数字信号可相互转化。 数字信号指幅度的取值被限 制在有限个离散数值之内的 信号。 二进制码就是一种数字信号 ，计算机数据、数字电话和 数字电视等都是数字信号。 计算机产生的数字信号，频谱范围从0赫起可高到数兆赫 。这个频带叫基本频带，简称基带（base band）。 2 数据通信系统基本结构 v1模拟通信系统 v2数字通信系统 模拟通信系统的模型 数字通信系统的模型 3 数据通信系统的性能指标 1比特率：比特率是一种数字信号的传输速率， 它表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位 （bit）数，单位用比特每秒（bps）或千比特每 秒（Kbps）表示。 2波特率：波特率是一种调制速率，也称波形速 率。在数据传输过程中，线路上每秒钟传送的波 形个数就是波特率，其单位为波特（baud）。 3误码率：误码率指信息传输的错误率，也称误 码率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量 传输可靠性的指标。计算机网络中，一般要求误 码率要低于10-6 3 数据通信系统的性能指标 4吞吐量：吞吐量是单位时间内整个网络能够处理的 信息总量，单位是字节/秒或位/秒。在单信道总线型 网络中，吞吐量=信道容量传输效率。 5通道的传播延迟：信号在信道中传播，从信源端到 达信宿端需要一定的时间，这个时间叫做传播延迟（ 或时延）。 4 信道通信的工作方式 v1单工通信 v2半双工通信 v3全双工通信 单工通信 半双工通信 全双工通信 5 数据的传输方式 v在数字通信中，按每次传送的数据位数，传输方式 可分为：串行通信和并行通信两种。 v1串行通信 2并行通信 图2-15 串行通信 图2-16 并行通信 6 同步方式 v1异步方式 n在异步方式中，每传送1个字符（7或8位）都要在每个字符码前加1 个起始位，以表示字符代码的开始；在字符代码校验码后加或两 个停止位，表示字符结束。接收方根据起始位和停止位来判断一个 新字符的开始和结束，从而起到通信双方的同步作用。 v2同步方式 n通常，同步方式的信息格式是一组字符或一个二进制位组成的数据 块（也称为帧）。对这些数据，不需要附加起始位或停止位，而是 在发送一组字符或数据块之前先发送一个同步字符SYN（以01101000 表示）或一个同步字节（01111110），用于接收方进行同步检测， 从而使收发双方进入同步状态。在同步字符或字节之后，可以连续 发送任意多个字符或数据块，发送数据完毕后，再使用同步字符或 字节来标识整个发送过程的结束。 7 数据传输的基本形式 v1基带传输 n基带（Base Band）是原始信号所占用的基本频带。基带传输是指在线路上 直接传输基带信号或略加整形后进行的传输。 v2频带传输 n频带传输就是先将基带信号变换（调制）成便于在模拟信道中传输 的、具有较高频率范围的模拟信号（称为频带信号），再将这种频 带信号在模拟信道中传输。 v3宽带传输 n所谓宽带，就是指比音频带宽还要宽的频带，简单地说就是包括了 大部分电磁波频谱的频带。使用这种宽频带进行传输的系统称为宽 带传输系统，它几乎可以容纳所有的广播，并且还可以进行高速率 的数据传输。 8.1 数据交换-电路交换 vv1 1电路交换通信的电路交换通信的3 3个阶段个阶段 n（1）建立电路。 n（2）数据传输 n（3）电路拆除 vv2 2电路交换技术的特点电路交换技术的特点 n （1）在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通路，采用面向 连接的方式。 n（2）一旦电路建立，用户就可以固定的速率传输数据，中间节点不 对数据进行其他缓冲和处理，传输实时性好，透明性好。数据传输可 靠、迅速，数据不会丢失且保持原来的顺序。 n（3）在电路释放之前，该通路由一对用户完全占用，即使没有数据 传输也要占用电路，因此线路利用率低。 n（4）电路建立延迟较大，对于突发式的通信，电路交换效率不高。 n（5）电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。 8.2 报文交换 v 1报文交换原理 n报文交换方式的数据传输单位是报文，报文就是站点一次性要发送的数据 块，其长度不限且可变。在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储 ，待信道空闲时再转发给下一节点，一级一级中转，直到目的地。这种数 据传输技术称为“存储转发”。 v 2报文交换的特点 （1）在传送报文时，一个时刻仅占用一段通道，大大提高了线路利用 率。 （2）报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。 （3）可以建立报文的优先权，优先级高的报文在节点可优先转发。 （4）报文大小不一，因此存储管理较为复杂。 （5）大报文造成存储转发的延时过长，对存储容量要求较高。 （6）出错后整个报文必须全部重发。 （7）报文交换只适用于传输数字信号。 8.3 分组交换 v1分组交换的特点:分组交换采用“存储转发”方式，不独 占信道；信息传输时延较小；为不同通信规程的数据终端间能相互通信 提供了会话环境；可靠性高。 v2两种分组交换方式 n分组交换可细分为数据报和虚电路两种。 数据报 虚电路 9.1 频分多路复用 在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况 下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号 带宽相同（或略宽）的子信道，每个子信道传输一路信号， 这就是频分多路复用（Frequency Division Multip1exing， FDM）。 图2-28 频分多路复用 9.2 时分多路复用 v若传输介质能达到的位传输速率超过传输数据所需 的数据传输速率，可采用时分多路复用（Time- Division Multiplexing，TDM）技术，即将一条物 理信道按时间分成若干个时隙，轮流地分配给多个 信号使用，每一时隙由一路信号占用。这样，利用 每路信号在时间上的交叉，就可以在一条物理信道 上传输多路信号。 9.2 时分多路复用(续) v时分多路复用可细分为同步时分复用和异步时分复 用两种。 v1同步时分复用同步时分复用采用固定时间片分配方式，即将 传输信号的时间按特定长度连续地划分成特定的时间段（一个周期）， 再将每一时间段划分成等长度的多个时隙，每个时隙以固定的方式分配 给各路数字信号，各路数字信号在每一时间段都顺序分配到一个时隙。 同步时分复用的原理 9.2 时分多路复用（续） v2异步时分复用 n异步时分多路复用技术允许动态地按需分配使用时隙，以避免出现 空闲时隙。即在输入端有数据要发送时，才分配时隙，当用户暂停 发送数据时不给它分配时隙（即线路资源） 图2-30 异步时分复用的原理 9.3 波分多路复用 v 在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不 同光信道各自传输信息，这种方式称为光波分复用技术，通 常称波分多路复用（Wave Division Multiplexing，WDM） 。 图2-31 波分多路复用 9.4 码分多路复用 v码分多路复用也是一种共享信道的方法，每个用户 可在同一时间使用同样的频带进行通信，但使用的 是基于码型的分割信道的方法，即每个用户分配一 个地址码，各个码型互不重叠，通信各方之间不会 相互干扰，抗干扰能力强。 v码分多路复用技术主要用于无线通信系统，特别是 移动通信系统。 10.1 差错的产生 v差错的产生是由噪声引起的。根据产生原因的不同 可把噪音分为两类：热噪声和冲击噪声。 差错产生的过程 10.2 差错控制编码 v差错控制编码可分为检错码和纠错码两类。 n（1）检错码。检错码是能够自动发现错误的编码，如奇 偶校验码、循环冗余校验码。 n（2）纠错码。纠错码是能够发现错误且又能自动纠正错 误的编码，如海明码、卷积码。下面主要介绍奇偶校验 码、循环冗余校验码。 v1奇偶校验码 v2循环冗余校验码 巩固练习 1、波特率等于( )。 A.每秒传输的比特数 B.每秒可能发生的信号变化的次数 C.每秒传输的周期数 D.每秒传输的字节数 2、承载信息量的基本信号单位是( )。 A.码元 B.比特 C.数据传输速率 D.误码率 3、传送速率的单位“bps”代表( )。 A.bytes per second B.bits per second C.baud per second D.billion per second 4、如果网络的传输速率为28.8kbps，要传输2MB的数据大约需要的时间是 ( )。 A.10分钟 B.1分钟 C.1小时10分钟 D.30分钟 5、在计算机网络中，表示数据传输可靠性的指标是( )。 A.传输率 B.误码率 C.信息容量 D.频带利用率 作业 1、在计算机网络通信系统中，一般要求误码率低于( )。 A.10-4 B.10-5 C.10-6 D.10-7 2、计算机内的传输是( )传输，而通信线路上的传输是( )传输。 A.并行，串行 B.串行，并行 C.并行，并行 D.串行，串行 3、在各种交换技术中，目前使用最广泛的是( )。 A.电路交换 B.分组交换 C.ATM交换 D.帧中继交换 4、下列描述中，不属于多路复用的目的的是( )。 A.多路复用能提高通信线路的通信能力 B.多路复用能提高通信线路的利用率 C.多路复用能共享线路，降低通信费用 D.多路复用能降低通信线路的误码率 5、将信道在时间上进行分割的传输技术被称为（ ）复用。 A.码分多路 B.频分多路 C.时分多路 D.波分多路 6、关于虚电路服务，错误的说法是（） A.分组按序到达B.属于电路交换C.分组携带的信息少D.是面向连接的 7、关于数据报，正确的说法是（） A.可靠传输分组B.属于电路交换C.分组携带地址信息D.是面向连接的