计算机网络PPT电子课件教案第1章计算机网络的基本概念.ppt

《计算机网络PPT电子课件教案第1章计算机网络的基本概念.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络PPT电子课件教案第1章计算机网络的基本概念.ppt（85页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、年复一年，光阴似箭,祝同学们学习进步，事业有成！,计算机网络,信息与电气工程学院,主讲：潘春伟,几点说明,本课程的目的适应智能建筑信息技术快速发展的要求掌握基本的计算机局域网基本原理、组网硬件原理了解现有成熟的网络产品综合布线相关标准网络安全与管理要求因网络发展较快，内容以课件为准关于作业、考勤考查课没有补考。教材：智能建筑计算机网络/段培永,齐保良编著 人民交通出版社,2002 ISBN：7114042043,第一章 计算机网络的基本概念,1.1 计算机网络的定义计算机网络是利用通信线路和通信设备，将分散在不同地点，并具有独立功能的多台计算机系统互相连接起来，按照网络协议进行数据通信，实现资

2、源共享的计算机系统的集合。,简单例子：局域网硬件系统（10Base-T）,计算机网络是计算机技术和通信技术有机结合的产物，它涉及到通信与计算机两个领域。计算机网络是利用通信线路和通信设备，将分散在不同地点，并具有独立功能的多台计算机系统互相连接起来，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的计算机系统的集合。计算机网络是20世纪最重要的科技成果之一，它对人类社会的进步做出了重大贡献。现在，计算机网络已经成为人类社会生活中不可缺少的组成部分。,1.2 计算机网络功能,资源共享和通信。1.2.1 资源共享功能计算机网络资源主要包括以下几种：数据 通常是保存在数据库、磁带、磁盘和光盘中的原始数据。信息

3、 信息是一种等同于能量、物质的战略资源，是网络中最重要的财富之一。信息来源于对数据的处理。软件 计算机网络中，包括大量共享应用软件，允许网上的多个用户同时使用，可节省大量的软件投资。硬件 硬件共享是网络用户对网络系统中的各种硬件资源的共享，如主计算机、网络打印机、磁盘阵列、扫描仪、绘图仪、通信线路和设备等。,1.2.2 通信功能,计算机网络可为用户提供强有力的通信手段。我们建设计算机网络的主要目的就是让分布在不同地理位置的计算机用户之间能够相互通信、交流信息。计算机网络可以传输数据、声音、图形和图像等多媒体信息。利用网络的通信功能可以发送电子邮件、检索情报、举行电视会议、进行远程教学、远程医疗

4、等。,1.2.3 其它功能,提高可靠性连网后的计算机可以互为备份，具有冗余功能。当某台计算机发生故障时，另一台计算机可代替它工作，并且由于数据和信息资源存放于不同地点，因此可防止因故障而无法访问或因灾害造成数据破坏。均衡负荷在网络操作系统的调度和管理下，网络中的多台计算机可协同工作来解决复杂而大型的任务。多媒体化由于局域网传输速度和计算机处理速度的迅速提高，计算机网络多媒体的应用越来越丰富。如数据库的多媒体化、Web的多媒体化、电子商务的多媒体化等。,1.3,1.3.1 按网络覆盖的地理范围分：局城网、城域网 和广域网局域网是将小区内的各种数据通信设备互连在一起的通信网络。一般用于有限范围（几

5、米到几公里）内计算机之间的数据和信息的传递。城域网网络系统，通常覆盖一个地区或一个城市，其地理范围从几公里到几十公里。广域网使用远程线路将地理位置不同的两个或多个局域网互连起来的网络。他的覆盖范围通常可以在几十公里、几百公里，甚至于整个地球。INTERNET是最大的广域网。,网络分类,随着计算机网络技术大发展，局域网的延伸距离越来越大，所采用的技术越来越复杂，局域网、广域网和城域网在很多时候已很难划分。,广域网的特点,范围大 建设和维护属于不同的组织 内部数据速率低,1.3.2 按通信传输介质分类,有线网：是采用如双绞线、同轴电缆、光纤等物理介质来传输数据的网络。无线网：是采用无线电波为传输介

6、质来传输数据的网络。,1.3.3 按网络的拓扑结构分类,计算机科学家通过采用从图论演变而来的“拓扑”(TOPOLGY)的方法，抛开网络中的具体设备，把象工作站、服务器等网络单元抽象为“点”，把网络中的电缆等通信媒体抽象为“线”，这样从拓扑学的观点看计算机和网络系统，就形成了点和线组成的几何图形，从而抽象出了网络系统的具体结构。我们称这种采用拓扑学方法抽象出的网络结构为计算机网络的拓扑结构。逻辑拓扑：指示各组成部分的逻辑关系，即信息如何流动。物理拓扑：指示各组成部分的物理关系，即连接方式。根据不同拓扑结构，可以把网络分为：星型网络、总线型网络、环型网络、树型网络、网状型网络和混合型网络。,表1-

7、1给出了这几种网络拓扑结构的特性及其网络分类,常用网络拓扑结构及其网络分类 表1-1,1.3.4 按网络协议分类,以太网令牌环网ATM网X.25网等,1.3.5 按网络操作系统分类,Netware网Unix网Windows NT网等,1.3.6 按通信传播方式划分,点对点传播方式网 点对点传播方式网是以点对点的连接方式，把各个计算机连接起来的。这种传播方式的网主要用于局域网中。其主要结构有：星形、树形、环形、网形。广播式传播结构网 广播式传播结构网是用一个共同的传播媒体把各个计算机连接起来。在传播信息时，任何一个站点都可以发送数据，传到每台机器上，被其它所有站点接受。而这些机器根据数据包中的目

8、的地址进行判断，如果是发给自己的则接受，否则，丢弃它。如以同轴电缆连接起来的总线形网；以微波、卫星方式传播的广播式网。,1.4 网络组成,1.4.1 网络的组成:硬件与软件（1）计算机系统（巨型机、服务器、工作站和客户机）（2）通信线路和通信设备 是连接计算机系统的桥梁，是数据的传输通道。负责控制数据的发出、传送、接受或转发，包括信号转换、路径选择、编码与解码、差错校验、通信控制管理等，以便完成信息交换。,典型局域网-高速办公室网络,计算机与部分通信设备,网络协议.协议是指通信双方必须共同遵守的约定和通信规则。用什么样的格式表达、组织和传输数据，如何校验和纠正信息传输的错误，以及传输信息的时序

9、组织与控制机制等。协议的实现是由软件和硬件分别或配合完成的，有的部分由连网设备来承担。网络软件.一种在网络环境下使用和运行或者控制和管理网络工作的计算机软件。根据软件的功能，网络软件可分为网络系统软件和网络应用软件两类。网络系统软件。网络系统软件是控制和管理网络运行，提供网络通信、分配和管理共享资源的网络软件，它包括网络操作系统、网络协议软件、通信控制软件和管理软件等。网络应用软件。网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网络软件，如远程教学软件、电子图书馆软件、Internet信息服务软件等。网络应用软件为用户提供访问网络的手段及网络服务，资源共享和信息的传输。,1.5 计算机网络传输介质,

10、1.5.1 传输介质的分类有线传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤等无线传输介质：无线电波、微波、红外线、激光等,1.5.2 双绞线,双绞线（TP,Twisted Pair wire）是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成的。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆，与其它传输介质相比，双绞线在传输距离、带宽和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。,1.5.2 双绞线,非屏蔽双绞线(UTP：Unshilded

11、Twisted Pair)和屏蔽双绞线(STP：Shielded Twisted Pair)。双绞线有1类、2类、3类、4类、5类、超5类、6类和7类。7类是屏蔽双绞线，计算机网络应首选5类、超5类或6类双绞线。对于双绞线，作为用户所关心的是衰减、近端串扰、阻抗特性、分布电容、直流电阻等。,双绞线 性能参数,衰减 衰减是沿链路的信号损失度量。衰减随频率而变化。所以应测量在应用范围内的全部频率上的衰减。近端串扰:串扰是高速信号在双绞线上传输时，由于分布互感和电容的存在，在邻近传输线中感应的信号。串扰分近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）。近端串扰是指在一条双绞电缆链路中，某侧的发送线对向同

12、侧其它线对通过电磁感应造成的信号藕合，NEXT值是对这种藕合程度的度量，它对信号的接收产生不良的影响。实验证明，只有在40m内测量得到的NEXT才是较真实的。,直流电阻:直流环路电阻会消耗一部分信号能量并转变成热量，它是指一对导线电阻的和，ISO11801规定不得大于19.2。每对间的差异不能太大（小于0.1），否则表示接触不良，必须检查连接点。特性阻抗:与环路直流电阻不同，特性阻抗包括电阻和频率11OOMHz的电感抗及电容抗，它与一对电线之间的距离及绝缘体的电气性能有关。各种电缆有不同的特性阻抗，对双绞线电缆而言，则有100、120及150几种。,非屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间;重量轻

13、、易弯曲、易安装;将串扰减至最小或加以消除;具有阻燃性;具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。,非屏蔽双绞线电缆的优点,1.5.3 同轴电缆,由一根空心的外圆柱导体及其所包围的单根内导线所组成。柱体铜导线用绝缘材料隔开，其频率特性比双绞线好，能进行较高速率的数据传输。由于它的屏蔽性能好，抗干扰能力强，通常多用于基带传输。在同轴电缆网络中，一般可分为三类:主干网;次主干网;线缆。,同轴电缆不可绞接，各部分是通过低损耗的75连接器来连接的。同轴电缆可分为两种基本类型，基带同轴电缆和宽带同轴电缆。目前基带常用的电缆，其屏蔽线是用铜线做成的网状的，特征阻抗为50，如RG-8、RG-58等;宽带常用

14、的电缆，其屏蔽层通常是用铝冲压成的，特征阻抗为75，如RG-59等。粗同轴电缆与细同轴电缆是指同轴电缆的直径大小。粗缆适用于比较大型的局域网络，传输距离长、可靠性高。由于安装时不需要切断电缆，因此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置。,同轴电缆是由中心导体、绝缘材料层、网状织物构成的屏蔽层以及外部隔离材料层组成,其结构如图1所示,接口的安装方法,细缆 将细缆切断，两头装上BNC头，然后接在T型连接器两端。粗缆 粗缆一般采用一种类似夹板的端头（Tap）上的引导针穿透电缆的绝缘层，直接与导体相连。电缆两端头要有终结器来降低信号的反射作用。,1.5.4 光缆,光导纤维是一种传输光束的细而柔韧的介质。

15、,光纤:光导纤维 由直径大约为0.1mm的细玻璃丝构成。透明、纤细，虽比头发丝还细，却具有把光封闭在其中 并沿轴向进行传播的导波结构结构：由折射较高的纤芯和折射率较低的包层组成，通常为了 保护光纤，包层外还往往覆盖一层塑料，称为涂覆层规格：纤芯的芯径一般为50或62.5m，包层直径一般为 125m。光导纤维电缆由一捆纤维组成，简称为光缆。光缆：一捆光导纤维组成光缆,1.5.4 光缆,传输原理：是利用激光二极管把电脉冲变为光脉冲信号在纤芯中传输。光纤的分类：按照传输模式可分为单模光纤与多模光纤。单模光纤只提供一条光路，加工复杂，对接头要求高，但具有更大的通信容量和更远的传输距离。多模光纤使用多条

16、光路传输同一信号，传输距离比单模光纤近，但制造工艺简单，对接头的要求不高，因此大量用于局域网中。,纤心直径减小到一种波长（3-10um），可进一步改进光纤的性能，在这种情况下，所有发射的光都沿直线传播，这种光纤称为单模光纤,以突变型折射率光纤作为传输媒介时，发光管以小于临界角发射的所有光都在光缆包层界面进行反射，并通过多次内部反射沿纤心传播,传输特点：频带宽、容量大；损耗低、中继距离长；尺寸小、重量轻；抗干扰、防窃听；无火花、资源丰富。性能：光学和传输性能、机械性能、环境性能。,传输特点与相关性能,光缆的类型由模材料（玻璃或塑料纤维）及芯和外层尺寸决定，芯尺寸大小决定光的传输质量。常用的光缆有

17、如下几种:8.3m芯/125m外层，单模;9.5m芯/125m外层，多模;50m芯/125m外层，多模;lOOm芯/14Om外层，多模。,计算机网络中的无线传输主要指微波和卫星通讯。微波通信微波的频率范围在300MHZ300GHZ之间,通常用于有线通信不能覆盖的地域，例如跨越荒凉或难以施工的地段等。由于微波直线传播，因此可在高塔或高山上设立微波收发站，进行微波接力通信。微波通信通常用的频率为2、4、6和6.8GHZ。微波通信的优点是通信容量大，传输质量高，适用于山川、河流等，投资小，见效快。卫星通信卫星通信是利用地球同步卫星作为中继站的通信系统。地面系统通常采用定向抛物天线。卫星通信的优点是通

18、信距离远，覆盖范围广，通行容量大，特别适用于全球通信、电视广播和地理环境恶劣的地区等。,1.5.5 无线传输介质,1.6 数据通信技术基础：数据通信的概念,模拟数据：某个区间产生连续的值。如声音、视频、传感器测量的温度、压力的值（用电流或电压表示）；是时间的函数，并占据有限的频段。数字数据：用恒定的值表示二进制的1或0。以离散的形式出现。模拟信号：用连续变化的电信号来表示数据。数字信号：用电压脉冲序列来表示数据,1.6.1 信道与信道最大传输速率,1.6.1 信道与信道最大传输速率 通信信道 在通信系统中，各种信号都要通过信道才能从一端点传至另一端点，广义地可以将信道理解为电信号的传输媒介，它

19、是传输信号的路径。信道中的设备包括传输媒体和有关设备。因为在数据传输过程中不可避免地受到干扰，所以信号的传输质量除传送的信号和发送接收装置外，通信线路直接影响其传输效果。分类：按传播媒体的传输方式：分为有线信道和无线信道以信息多路复用：分为频率分割信道(频分信道)和时间分割信道(时分信道)，按信道传输的信息：分为模拟信道和数字信道等。,1.6.1 信道与信道最大传输速率,信道带宽信道上传输的是电磁波信号，某个信道能够传送电磁波的有效频率范围就是该信道的带宽。即带宽等于所能传输电磁波的最大有效频率减去最小有效频率所得的值。数据传输速率信道每秒所能传输的二进制比特数，记作bps(比特每秒)。常见单

20、位还有Kbps、Mbps、Gbps等，lKbps1024bps，lMbps=l024Kbps,lGbp=l024Mbps。信道最大传输速率(又叫信道容量)信道的传输能力是有一定限制的，某个信道传输数据的速率有一个上限，叫做信道的最大传输速率。无论采用何种编码技术，传输数据的速率都不可能超过这个上限。,1.6.1 信道与信道最大传输速率：信道容量定理,香农在20世纪40年代初奠定了通信的数字理论基础。他的“信道容量定理”指出，可以找到这样一种技术，当数据传输速率小于或等于某个最大传输速率(信道容量)时，通过它可以以任意小的错误概率传送信息。相反，如果大于这个上限，则不论采用什么编码技术，错误概率

21、都将无法忍受。如果用C表示信道容量(最大传输速率)，那么，CBlog2(l+S/N)式中，B代表信道的带宽；S是信号能量；N是噪声能量；S/N是信噪比，用来描述信道的质量，噪声小的系统信噪比大，反之则小。即：某个信道的传输速率是有一个上限的，叫做信道的最大传输速率，无论采用什么编码技术，都不可能超过这个上限。,1.6.2 基带传输、频带传输与宽带传输,基带传输:基带传输的系统称为基带传输系统。例如：电视信号的基本频带为0至6M赫，数字信号的基本频带为零至若干M赫。基带信号分基带模拟信号和基带数字信号两种，信号的种类是由信源决定的。计算机网络系统是以计算机为主体的数据通信系统，信源是计算机或数字

22、终端，由信源发出而产生的基带信号都是数字信号，所以计算机网络系统中所指的基带传输是特指对基带数字信号的传输。,1.6.2 基带传输、频带传输与宽带传输,频带传输 频带传输就是把基带数字信号经调制变换，使调制后的信号是能在公共电话线上传输的模拟信号（音频信号），将模拟信号在模拟传输媒体中传送到接收端后，再将信号还原成原来信号的传输。频带传输实际上是一种模拟传输。计算机网络系统的远程通信通常都为频带传输。宽带传输 宽带是指比音频带更宽的频带，它包括大部分电磁波频谱。利用宽带进行的传输称为宽带传输，这样的系统称为宽带传输系统。宽带传输系统属于模拟信号传输系统，其能够在同一信道上进行数字信息和模拟信息

23、服务，宽带传输系统可以容纳全部广播，并可进行高速数据传输。,局域网中，传输方式分基带传输和宽带传输。它们的区别在于：基带传输的主要是数字信号，宽带传输的是模拟信号。一个宽带信道还可以被划分为多个逻辑基带信道。宽带传输能把声音、图象和数据等信息综和到一个物理信道上进行传输，宽带传输采用的是频带传输技术，但频带传输不一定是宽带传输。,1.6.3 数据(数字数据、模拟数据)编码,数据编码是实现数据通信最基本的一项工作。数字数据的数字信号编码 数字数据的数字信号编码就是将二进制数字数据用两个电平来表示，形成矩形脉冲电信号。由矩形脉冲电信号组成的数字数据包括单极、双极性全宽码脉冲，单极、双极性归零脉冲。

24、,1.6.3 数据(数字数据、模拟数据)编码,全宽单极码脉冲全宽单极码脉冲是以无电压（无电流）表示0，用正电压表示1、两种信号波形是在一码元全部时间内发出或不发出电流。如图1-2所示，取样时间在每一码元时间的中间，判决门限为半幅度电平。当接收信号的值在0与0.5之间就判为“0”码，当接收信号的值在0.5与1之间就判为“1”码。图1-2 全宽单极码脉冲,1.6.3 数据(数字数据、模拟数据)编码,全宽双极码脉冲全宽双极码脉冲是以负电压表示0，用正电压表示1，两种信号波形也是在一码元全部时间内发出或不发出电流，如图1-3所示。取样时间在每一码元时间的中间，判决门限为零电平，当接收信号的值在0与-1

25、之间就判为“0”码，当接收信号的值在0与1之间就判为“1”码。,1.6.3 数据(数字数据、模拟数据)编码,归零码脉冲全宽码的信号波形是在一码元全部时间内发出或不发出电流，每一位码占全部码元宽度，如果重复发送连续同值码，相邻码元的信号波形没有变换，即电流的状态不发生变换，从而造成码元之间没有间隙，不易区分识别。归零码就是一码元的信号波形不占码元的全部时间，即在一码元时间内发出电流的时间短于一码元的时间宽度，发出的是窄脉冲。所以不论码元需要发出电流还是不需要发出电流，码元波形都“归零”，因此称这种信号编码为归零码。对应图1-2和图1-3的归零码，如图1-4所示。,曼切斯特码曼切斯特码的特点是把一

26、码元一分为二，当在前半个码元时间里，电压为高电平，在一码元的时间中间发生电压跳变，使后半个码元时间的电压为零电平，此时接收信号的值就判为“1”；当码元前半个码元时间的电压为零电平，在一码元的时间中间发生电压跳变，使后半个码元时间的电压为高电平，此时接收信号的值就判为“0”，如图1-5（b）所示。差分曼切斯特码：差分曼切斯特码的特点是其取值由每位开始的边界是否存在跳变而定，一位的开始边界有跳变代表“0”，没有跳变代表“1”。如图1-5（c）所示。,数字数据的模拟信号编码计算机网络的远程通信通常采用频带传输。频带传输的基础是载波，它是频率恒定的连续模拟信号。因此，必须利用调制技术，把由计算机或计算

27、机外部设备发出的基带脉冲信号调制成适合远距离线路传输的模拟信号。对数字数据的模拟信号进行调制有三种基本方法。移幅键控法ASK移幅键控是把频率和相位定为常量，振幅定义为变量，每个振幅值代表一种信息位，二进制中是指两个符号的振幅调制，如图所示。,数字数据的模拟信号编码,移频键控法FSK移频键控是把振幅和相位定义为常数，而用频率的变化代表数字脉冲的两种信息位，如下图所示。,移相键控法PSK移相键控是把振幅和频率定义为常数，而用所选用的正弦波的起始相位不同来表示信息位，如图1-8所示。从理论上讲，移相键控方式有较强的抗干扰能力，也就是说，在同样误码率情况下，它要求的信号噪声比最小，是目前采用最多的一种

28、调制方式。,模拟数据的数字信号编码,最典型的例子是PCM(脉冲编码调制)编码,也称为脉冲调制，是一个模拟信号转换为二进制数码脉冲序列的过程。PCM编码过程:采样 每隔一定的时间对连续模拟信号采样，模拟信号就成为“离散”的模拟信号，这也成为一组序列。根据采样定理，采样间隔越大，采样频率F越小，则越难满足F2Fmax；若采样间隔越小，明显地容易满足采样定理，但过高地增加了信息计算量，而且效果也不明显。量化 这是一个分级过程，把采样所得到的脉冲信号按量级比较，并且“取整”，这样脉冲序列就成为数字信号了。,模拟数据的数字信号编码,编码 用以表示采样序列量化后的量化幅度，它用一定位数的二进制码表示。如果

29、有N个量化级，那么，就应当有log2N位二进制数码。目前，在语音数字化脉冲调制系统中，通常分为128个量级，即用七位二进制数码表示。二进制码组称为码字。其位数称为字长。此过程由A/D转换器实现，在发送端，经过该过程，把模拟信号转换成二进制数码脉冲序列，然后发送到信道上进行传输。在接收端首先经D/A转换器译码，将二进制数码转换成代表原模拟信号的幅度不等的量化脉冲，然后经过低通滤波器就可以使幅度不同的量化脉冲恢复成原来的模拟信号。由于在量化中会产生量化误差，所以根据精度要求，适当增加字长即可满足信噪比要求。A/D、D/A转换器的集成化器件和产品很多，可以根据要求适当选择。,PCM举例,把波形按幅度

30、被划分为8个量化级为例，编码过程如图1-9所示,PCM举例,音频：3003400HZ，低于3500HZ，按采样定理：每秒7000次采样即可，有256种量化电平，8位二进制数。采样的数据及时传送，要求数据速率；7000（样值/秒）*8（位/样值）=56000bps,1.6.4 同步传输与异步传输,数据从发送端到接收端必须保持双方步调一致，这就是同步。数据通信不仅需要同步，对数据接收端来说，数据还必须是可识别的。数据传输同步的方法有两种：同步传输和异步传输。同步传输 同步传输采用的是按位同步的同步技术，即位同步。同步传输中，字符之间有一个固定的时间间隔。这个时间间隔由数字时钟确定，因此，各字符没有

31、起始位和停止位。在通信过程中，接收端和发送端发来的数据序列在时间上必须取得同步，为此目的有两种情况，即外同步和自同步。,1.6.4 同步传输与异步传输,外同步法 在发送数据之前，向接受端发送一串同步的时钟脉冲，接收端把收到的同步信号进行频率锁定，然后按照同步频率接受数据信息，如图1-10所示。,自同步法,这种方法是从数据信息波形本身提取同步信号。对于数字信号，如前面讲到的曼彻斯特码，包括差分曼切斯特码，这两种编码方法都是将时钟和时间包含在信号数据流中，在传输信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，这种编码被称之为自同步编码，所以两种曼切斯特码都是自同步编码。对于模拟信号，可以从调制后的调制

32、信息的包络中提取同步信息，如下图所示。,异步传输,异步通信或异步传输，是指字符可以随机进行传递的一种传输，这种传输也叫做起停传输，传输中要满足接收器应知道它所收到的每一比特的起始时间和长度。传输一次字符为5位8位,每个字符前面放一个起始码,后面跟一个停止码，如图1-12所示。起始码的编码值为0，长度为一比特时间，停止码的值为1，其最小长度为1-2比特时间。当没有数据发送时，发送器就发出连续的停止码1。这样接收器根据从1至0的跳变来识别一新字符的开始。为了能识别出字符的各个比特，接收器必须对每个比特长度有准确的了解。这种传输要求每个字符增加2-3比特，由于每个字符是独立的，并可以以不同速率发送，

33、因此叫异步传输。异步传输只用于低速传输。如常用的串行232、485通讯就是典型的异步传输。,异步传输,1.6.5 多路复用技术,为了有效地利用传输系统，人们希望通过同时携带多个信号来高效率地使用传输介质，这就是所谓的多路复用。,频分多路复用 时分多路复用 码分多址（CDMA）其中时分多路复用又分为同步时分多路复用和异步时分多路复用两种,频分多路复用,频分复用（FDM）将可用的传输频率范围分为多个较细的频带，每个分细的频带作为一个独立的信道分别分配给用户形成数据传输子通路。频分复用适合于模拟信号的频分传输，主要用于电话和电缆电视（CATV）系统，在数据通信系统中应和调制解调技术结合使用。介质的可

34、用带宽超过给定信号所需的带宽每个信号以不同的载波频率进行调制，而且各个载波频率是完全独立，即信号的带宽不相互重叠的话，那么就可以同时携带许多信号。每个信号需要一不同的载波频率为中心的一定的带宽，称之为通道。为了防止干扰，使用保护带来隔离每一个通道，保护带是一些无用的频谱区。（类似于公路，车身宽度小于路面，划分多车道，每车道有一定空隙）,频分多路复用,同步时分复用（STDM）,固定分配信道，在通信信道上形成一种时间上的逻辑子信道的通信媒体共享方式。特点对信道进行固定的时隙分配，也就是将一帧中的各时隙以固定的方式分配给各路数字信号。在STDM方式中，时隙是预先分配给各终端的，而且是固定的。不论终端

35、是否有数据要发送，都要占用一个时隙，而实际上不是所有终端在每个时隙都有数据输出，所以时隙的利用率较低。同步时分复用有下列关系：复用器输出线路容量(最大传输速率)复用器输入线路容量,同步时分复用（STDM）,异步时分复用（ATDM）,异步时分复用也称统计时分复用或智能时分复用（ITDM），它克服了STDM具有浪费时隙的缺点，能动态地按需分配时隙，避免每帧中出现空闲时隙。异步时分复用是只有当某一路用户有数据要发送时才把时隙分配给它。当用户暂时停止发送数据时，不给它分配线路资源，线路的传输能力可用于为其它用户传输更多的数据。这种根据用户实际需要分配线路资源的方法也称为统计时分复用。ATDM的每个用户

36、的数据传输速率可以高于平均速率，最高可达到线路总的传输能力。,异步时分复用原理图,1.6.6 数据交换技术,通过网络中若干转换节点将数据从源地传输到目的地-如何交换？,数据交换技术,交换是网络实现数据传输的一种手段，在两个某种类型的传输介质直接连接的设备之间进行数据通信是不可能的，常需要通过中间结点进行传输。（工作）站：希望通信的设备，如电话机，传真机，用户计算机节点：提供通信的设备，电话交换机，以 太网交换机、ATM网交 换机，路由器,交换技术分类,一般使用三种交换技术：电路交换、报文交换分组交换,数据交换技术,电路交换 电路交换是一种直接交换方式，是多个输入线和多个输出线之间直接形成传输信

37、息的物理链路。电路交换分三个阶段：线路建立阶段、数据传输阶段和线路释放阶段。a.线路建立阶段：由主叫用户发出呼叫请求，交换节点沿途接通一条物理线路后，由接收方发出一应答信号，这样一条通信线路就建立了。这个阶段类似于打电话的拨号阶段。b.数据通信阶段:双方通过已经建立好的线路传输数据,可以是数字数据，模拟数据（如声音）c.线路释放阶段:通信结束后由呼叫请求方发出拆线请求，对方应答后原来连通的线路就可以被释放了。,电路交换,交换数据的步骤：1-建立通路：A-4、6-E的通路总是可用的；基于线路信息、可靠性、开销，选择4-5-6线路，并分配一个空闲的信道（时分或频分）2-数据传输；3-撤消通路：A或

38、E给4、5、6打个招呼即可,电路交换的特点,呼损(类似于电话占线):是交换在建立阶段遇到被叫正在与其它用户通信或中继线全部被占用，无可使用的中继线，而需要拆除已经建立起来的通信线路，用户不能进行通信。不同速率和不同电码之间的用户不能进行交换。信息延时短，并且固定不变。即数据传输路径、数据传输容量、传输数据的顺序、规格等都是固定的。适用于连续、大批量的数据传输。,报文交换,报文交换(Message Switching)是网络通信的另一种完全不同的方法。在这种交换方式中，两个工作站之间无须建立专用的通路（面向无连接服务）。如果一个站想要发送报文(信息的逻辑单位)，就把目的地址添加在报文中一起发送出

39、去。该报文将在网络上从一个节点被传送到另一个节点。在每个节点中，要接收整个报文并进行暂时存储，然后经过路由选择再发送到下一个节点。这种方式也称为存储-转发报文方式。报文(data packet)：信息的一个逻辑单位，附有源/目的地址，不定长,互连网协议中的IP报文(亦称数据包)最大长度为64K.,报文交换方式较之电路交换方式具有如下优点:,电路利用率高,一个节点到节点的信道可为多个报文共享。接收者和发送者无需同时工作，当接收者处于“忙”时，网络节点可以先将报文暂时存储起来。当流量加大时，在电路交换网络中可能导致一些呼叫被阻塞；而在报文交换网络中，报文仍然可以接收，但延时会增加。报文交换系统可同

40、时向多个目的站发送同一报文。这种功能在电路交换方式中是难以实现的。可以建立报文传输的优先级。能够在网络上实现报文的差错控制和纠错处理。报文交换网络可以进行传输速率和代码格式的转换，使两个传输速率不同且代码格式相异的工作站可相互连接。发送给未工作的终端的报文可以被截取，或者存储下来，或者转发给其他终端。,报文交换方式的主要缺点,不适于实时通信或交互式通信，网络的延时比较长，波动范围比较大。所以，它不能用来传输声音信号，也不适用于交互式通信。报文交互方式主要用在广域网中。,（3）分组交换,分组交换(Packet Switching)实际上是对较长的报文交换进行分组(Packet)，限制所传输的数据

41、单位的长度，一个分组的长度限制范围为几十到数千比特。而报文交换网络中的报文长度则要长得多。从通信节点的情况来看（存储-转发），较小的传输单元有利于降低存储容量，提高转换速度。因为通信节点在收到一个分组后，即刻转发（无需全部分组到达），而不像报文交换，要等待整个报文接收完毕才能转发。,分组交换中分组流的管理方法一般有数据报和虚电路两种方式,数据报方法在数据报(Datagram)方式中，每个分组独立地进行处理，如同报文交换网络中每个报文独立地处理那样。但是，由于网络的中间交换节点对每个分组可能选择不同的路由，因而到达目的地时，这些分组可能不是按发送的顺序到达，因此除在分组数据上要附加源和目的地址及

42、CRC校验码外，还要增加序号信息，以利于目的站把它们按顺序重新排列。在这种技术中，独立处理的每个分组称为“数据报”。,虚电路方法,在信息交换之前，需要在发送端和接收端之间先建立一个逻辑连接，然后才开始传送分组，所有分组沿相同的路径进行交换转发。网络保证所传送的分组按发送的顺序到达接收端。由于每个分组头只需标出虚电路标识符和序号，所以分组头开销小，适用长报文传送 它之所以是“虚”的，是因为这条电路不是专用的，每个节点到其他节点之间可能同时有若干条虚电路通过，也可能同时与多个节点之间具有虚电路。按其建立方式不同分为呼叫虚电路（VC）：通过呼叫建立虚电路。可分为三个阶段：呼叫建立、交换数据和呼叫断开

43、。永久虚电路（PVC）：在用户和网络管理双方商定后而建立的不管通信或不通信都永远存在的虚电路。,第一章 作业,1、画出数据“01011100101”的几种编码 图形。2、比较信道复用（频分和时分多路复用）方法。3、比较数据传输（同步、异步）技术。4、比较数据交换（电路、报文交换、分组交换）技术。根据上述作业，掌握数据通信的主要概念与通信过程。,MajpjMVcyzj21HLfrvy96dv02lPPfYgxUS7IYmZkyEmZ0kGeYZS3bpLCkYH1lt4EK7CxmUX3ijoYSOer7ZuaVWYgz4EpZrUirVpMzzvNtf1XZw5oswSXOtFaejnOcmf

44、E1lZgnN1RSXg8wLCG8CVQ3XPJMvodPFWcpiYJgZazNSEPNIaklYSu7qSd1UpaxmZDlpN9zW7kljfsLCLi26Yv109ffbnDH8LbUN1G6ACURQ39eG12KHL9tXsZ1jzgoCK8g1kuNOh5eFvcmVT5ZYVQt9zk3rp3qLnf02FovEXxVRxjCcFRNppiJljNiOuk6fONnyX7fyGg7sXZ49BmCN5oy9VesHpKzdjTKwjrkCEQCFDehVmGax3lrOEbw63VscA3YSijtUKoCyiLzAlVRp7l4QgPNHxvJFFDyjUVN3oHlMa

45、h0XBd4uTbkfPIhHtw0evPmYOrdhEDoPwvYhzlGplU1AU9mpyiCXH8gpPCBRYjq77VcnbXumNE1yGfyTsbSj89J63kRTKDkKUg3mdS5sJ4X5cQ8dK7oW9IkScssECQdz2O9UTlpRjAFPChjhLdzopQzwxQf8ozdzOhogwAooXpUF83BX4C3jRgjDJiiXEUDMaNz4vQ4n164vspddHvOIVuBBdMA4xp1YhiHk0vOJ8TL1BxogzVlMpmod6ianYGmksQq6NWCEd56hZF4wfaNyZcrGfNxnPiG6ZAxSkfmhJAKtNmCqbRmppeXp8inz4eq3HkWCMSORyMMX522xpHG6basNr6KQfbZsFbHjzyNlJrruLolKFcC84dqfijBO5Dy2NaBcNEBPgQrT12PgpcKx2or2YChN5DPjs80zzdtdAdTKuW4uVv9bbZu3K2SZ2aEhTlIC1UqrIWibkzwHh6p8gLv26zr01mJybfOzFc4T7kQH1IpPwOzMDnAKPLsLrznXGjFNIA9bSWWms6ibKZwQIKrMzalwbFrQJvOP1rPH8rx2KkyYqrtQk5VRwM1HSX,