1,数据通信,2,第1章 数据通信基础知识,3,本章内容、重点和难点,本章内容 数据通信的基本概念、特点和数据通信系统的构成。 数据传输代码、传输方式、传输速率和性能指标。 数据通信的复用技术和数据通信网。 本章重点 数据通信系统的构成。 数据传输速率和性能指标。 数据通信的复用技术。 本章难点 数据通信系统的构成。 统计时分复用。,第1章 数据通信基础知识,4,学习本章的目的和要求, 掌握数据通信的基本概念、数据通信系统的构成。 数据通信的复用技术和数据传输速率。 了解数据通信网的构成和分类。,第1章 数据通信基础知识,5,1.1 数据通信的概念与特点,1. 数据通信的概念 数据是预先约定的具有某种含义的数字、字母或符号的组合。 数据通信的严格定义是依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息。它可实现计算机与计算机、计算机与终端或终端与终端之间的数据信息传递。 数据通信包括的内容有数据传输和数据传输前后的数据处理。,6,1.1 数据通信的概念与特点,2 .数据通信的特点 与传统的电话通信相比，数据通信的特点如表1-1所示。 表1-1 数据通信与电话通信的特点,7,1.1 数据通信的概念与特点,表1-1 数据通信与电话通信的特点（续）,8,1.2 数据通信系统的构成与分类,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。 1.2.1 数据通信系统的构成 典型的数据通信系统主要由中央计算机系统、数据终端设备和数据电路3部分构成，如图1-1所示。,图1-1 数据通信系统的基本构成,9,1.2.1 数据通信系统的构成,1数据终端设备 （1）功能：数据终端设备（DTE）是产生数据的数据源或接收数据的数据宿。即完成数据的接收和发送。 （2）组成：数据输入设备、数据输出设备和传输控制器。 数据输入/输出设备是操作人员与终端之间的界面。它把人可以识别的信息变换成计算机可以处理的信息或者相反的过程。 常见的输入设备是键盘、鼠标和扫描仪；输出设备可以是CRT显示器、打印机等。 传输控制器执行与通信网络之间的通信过程控制，由软件实现，包括差错控制、流量控制、接续和传输等通信协议的实现。,10,1.2.1 数据通信系统的构成,（3）种类 按其性能可分为简单终端（也称哑终端（DUMP），如一台只接收数据的打印机）和智能终端（如计算机）。 按其使用场合的不同，可分为通用数据终端和专用数据终端。 按执行协议的不同，可分为分组型终端（PT）和非分组型终端（NPT）。 按同步方式的不同，可分为同步终端和异步终端。 按地理位置的不同，可分为本地终端和远程终端。,11,1.2.1 数据通信系统的构成,2数据电路 （1）功能：数据电路位于数据终端设备和中央计算机系统之间，为数据通信提供一条传输通道。 （2）组成：由传输信道及两端的DCE组成。 传输信道。传输信道由通信线路和通信设备组成。 DCE。DTE与传输信道之间的接口设备，完成信号变换。 当传输信道为模拟传输信道时，这时DCE是Modem。 当传输信道是数字信道时，DCE实际是数字接口适配器，其中包含数据服务单元（DSU）与信道服务单元（CSU）。,12,1.2.1 数据通信系统的构成,3中央计算机系统 （1）功能： 中央计算机系统处理从数据终端设备输入的数据信息，并将处理结果向相应数据终端设备输出。 （2）组成：由主机、通信控制器（又称前置处理机）及外围设备组成。 主机又称中央处理机，由中央处理单元（CPU）、主存储器、输入/输出设备及其他外围设备组成。功能是进行数据处理。 通信控制器是数据电路和计算机系统的接口。用于管理与数据终端相连接的所有通信线路，接收从远程DTE发来的数据信号，并向远程DTE发送数据信号。,13,1.2.1 数据通信系统的构成,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。实际应用中数据通信系统的例子如图1-2所示。,图1-2 数据通信系统示例,14,1.2.1 数据通信系统的构成,4数据线路、数据电路及数据链路的区别 数据线路（信道）：是指实际的物理线路，是传输的基础；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：数据线路DCE （是物理上的概念） 数据链路（Data Link）：数据电路控制装置（传输控制器和通信控制器） （是逻辑上的概念） 数据链路是在数据电路建立后，为了进行有效的数据通信，通过传输控制器和通信控制器按照事先约定的传输控制规程来对传输过程进行控制，以使双方能够协调和可靠地工作。,15,1.2.2 数据通信系统的分类,根据传输线路是否直接与中央计算机系统相连接，分为脱机系统和联机系统。根据处理形式的不同，分为联机实时系统、远程批量处理系统和分时处理系统3类。 1联机实时系统 联机实时系统是指从终端输入的数据，在中央计算机上立即进行处理，并将处理结果直接送回终端设备的处理形式。 联机实时系统根据不同的应用又分为询问处理系统（如情报检索系统）、会话处理系统（如订票系统）、数据收集系统（如电力检测系统、气象观测资料收集系统）、数据分配系统和数据交换系统（如银行汇兑系统）等。,16,1.2.2 数据通信系统的分类,2远程批量处理系统 远程批量处理系统是从远程终端向中央计算机输入作业，获得处理结果。 3分时处理系统 分时处理系统是将中央计算机的时间划分成很短的时间片，远程终端按时间片轮流使用中央计算机的处理形式。,17,1.3 数据传输代码,为了实现正确的数据通信需将二进制数和字母、数字或符号的对应关系作统一的规定，这种规定称为传输代码或编码。 目前常用的传输代码有：ASCII、国际电报2号码（ITA2码）、EBCDIC、信息交换用汉字代码等。 1ASCII（IA5） ASCII称为美国信息交换用标准代码，也称为国际5号码（IA5），是一种7单位代码。7位二进制共有27=128种组合，可以表示128个不同的数字、字母和符号，如表1-2所示。 表中第0列和第1列是32个控制字符集，称为C集（控制集）。C集不能被显示或打印，只产生控制功能，如回车、换行、移位等。,18,1.3 数据传输代码,C集的32个控制字符从功能上可以分为5大类。 FE0FE5为页面格式控制字符，用于控制所要打印或显示字符的位置。 TC1TC10（Transmission control，传输控制字符）用于各种数据终端设备或系统之间的基本数据传输控制。 DC1DC4为外围设备控制字符，控制同数据处理系统或数据通信系统相联系的设备，而不能用于控制通信传输。 ISlIS4为分隔字符，用于标识信息的构成。 其他特殊功能控制字符，用于特殊功能控制。 表中的27列除SP（Space1空格）和DEL（Delete抹掉）两个字符外，其余均为显示或打印用的图形字符，简称G集（94个）。,19,1.3 数据传输代码,表1-2 ASCII（IA5）编码表,20,1.3 数据传输代码,表1-2 ASCII（IA5）编码表（续）,21,1.3 数据传输代码,2国际电报2号码（ITA2） ITA2是一种5单位代码，又称为波多码，是起止式电传电报通信中的标准代码。如表1-3所示。 表1-3 ITA2编码表,22,1.3 数据传输代码,表1-3 ITA2编码表（续）,23,1.3 数据传输代码,3EBCDIC3 EBCDIC是扩充的二十进制码的简称，是一种8单位代码，如表1-4所示。作为计算机的内部码使用，尤其为IBM机采用。 表1-4 EBCDIC编码表,24,1.3 数据传输代码,表1-4 EBCDIC编码表（续）,25,1.3 数据传输代码,4信息交换用汉字代码 信息交换用汉字代码是汉字信息交换用的标准代码，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两个字节表示，每个字节均采用国家标准GBl988-80“信息处理交换用的七位编码字符集”的7单位代码。,26,1.4 数据传输速率,数据传输速率通常可用调制速率、数据传信速率和数据传送速率去描述。它们各自从不同的角度描述数据通信系统的传输能力，这三者之间也存在一定的联系，可以相互转换。,27,1.4.1 调制速率,数据以代码的形式表示，代码组成码元，传输时码元以波形表示，用一种波形代表一个码元或几个码元的组合。这种携带数据信息的波形或信号脉冲叫做码元，如图1-3所示。 调制速率反映信号波形变换的频繁程度，其定义是每秒钟传输信号码元（波形）的个数，又称符号速率、码元速率或波特率，记为NBd，单位为波特（Bd）。 若一个信号码元的持续时间为T（秒），则波特率NBd 为 NBd =1/T （Bd） T：码元宽带或码元持续时间。 例如：若T=833106秒，则调制速率 NBd=1/T=1/8331061 200Bd。,28,1.4.1 调制速率,图1-3 数据信号举例,29,1.4.2 数据传信速率,1基本概念 数据传信速率是每秒传输二进制码元的个数（或单位时间内传送的比特数），又称比特率，记为R，单位为比特/秒（bit/s或bps），有时用千比特/秒（kbit/s或kbps），兆比特/秒（Mbit/s或Mbps），吉比特/秒（Gbit/s或Gbps）等。 2调制速率与传信速率的关系 调制速率与数据传信速率的关系为 R=NBd log2M bit/s 可见，在相同码元周期（T）的情况下，每个码元可以变化的状态数越多，就可以传送较多的数据。,30,1.4.3 数据传送速率,数据传送速率的定义为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（平均比特数、字符数或码组数），又称有效数据传输速率。单位为比特/秒（bit/s）、字符/秒或码组/秒。通常用比特/秒（bit/s）。 数据传送速率与数据传输的同步方式、差错控制方式、通信控制规程和计算机的处理能力等因素有关。因此，数据传送速率总是小于数据传信速率。 注：在讨论信道特性，特别是传输频带宽度时，通常使用调制速率；在研究传输数据速率时，采用数据传信速率；在涉及系统实际的数据传送能力时，则使用数据传送速率。,31,1.5 数据通信系统的主要性能指标,数据通信系统的性能指标主要有两个：可靠性指标和有效性指标。 可靠性指标用于衡量系统的传输质量。 有效性指标用于衡量系统的传输效率。,32,1.5.1 可靠性指标,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（比特）率、误字符率和误码组率等。其定义如下： 误码率（Pe）接收出现差错的比特数（Ne）/总的发送比特数（N） 误字符（码组）率接收出现差错的字符（码组）数/总的发送字符（码组）数 差错率是一个统计平均值，因此在测试或统计时总的发送比特（字符、码组）数应达到一定数量，否则得出的结果将失去意义。,33,1.5.2 有效性指标,衡量系统有效性的主要指标是频带利用率。 频带利用率是指单位频带内的调制速率或传信速率，即每赫兹的波特数（Bd/Hz）或每赫兹每秒的比特数（bit/sHz）。用公式表示为： 系统的调制速率（NBd）/系统的频带宽度（Hz） （Bd/Hz） 系统的传信速率（bit/s）/系统的频带宽度（Hz） （bit/sHz） 一般来说，数据传输系统所占的频带越宽，传输信号的能力就越大。,34,1.6 数据传输的基本方式,数据传输方式是指数据在信道上传送所采取的方式。 如按数据代码传输的顺序可以分为并行传输和串行传输； 如按数据传输的同步方式可分为同步传输和异步传输； 如按数据传输的流向和时间关系可分为单工、半双工和全双工数据传输。,35,1.6.1 并行传输与串行传输,1并行传输 并行传输指的是数