计算机网络与通信基础-课件.ppt

1、回顾n计算机网络的组成资源子网+通信子网(传输/交换/终端)传输传输设备设备交换交换设备设备传输传输设备设备发送发送终端终端接收接收终端终端n终端设备：？固话/手机/对讲机/计算机/pos机n交换设备：？交换机/路由器/集线器n传输设备：？电缆/无线电波/通信卫星/光纤n计算机网络的拓扑结构第第1 1章章 计算机网络与通信基础计算机网络与通信基础二、二、数据通信中的主要技术指标数据通信中的主要技术指标一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念三、三、通信方式通信方式预习预习:要理解的问题要理解的问题1、数据传输率、信道容量的概念2、并行通信、串行通信（单，双，半双）一、数据通信的基本概念一、

2、数据通信的基本概念n数据：对客观事实进行描述与记载的物理符号，如数值、文字、声音、图形、图像和动画等。模拟数据：连续变化，如温度、压力。数字数据：取值离散，如文字、整数值。n信息：对客观事物存在方式或运动状态的反映，是数据经过加工处理（说明或解释）后得到的。n数据和信息的区别：信息是数据的内涵，数据是信息的载体（表示形式）；数据没有实际意义，信息有一定意义。一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念n信号是数据的电、磁、光形式的编码。n数据或信息要传播，必须先转换成能够在信道中传输的信号。n模拟信号取值连续（渐变）n数字信号取值离散（突变）n 数字

3、信道和模拟信道数字信道和模拟信道 数字信道数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道。传输数据的信道。计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输ADSL、ISDN、DDN、ATM、局域网、局域网 模拟信道模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据：以连续模拟信号形式传输数据的信道。的信道。CATV、无线电广播、电话拨号线路、无线电广播、电话拨号线路一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念n数字通信与模拟通信数字通信n在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输模拟通信n在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输一、数据通信的基本

4、概念一、数据通信的基本概念数字通信的优点抗噪声（干扰）能力强可以控制差错，提高了传输质量便于用计算机进行处理易于加密、保密性强可以传输语音、数据、影像，通用、灵活计算机通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信，如通过电话线拨号上网。一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念数字通信缺点：比模拟通信占据更宽的系统频带 系统设备复杂对同步要求高。模拟通信优点：模拟通信优点：模拟通信系统设备简单，占用频带窄，是直观且容易实现1.保密性差。2.抗干扰能力弱。3.设备不易大规模集成化。4.不适于飞速发展的计算机通信要求。模拟通信缺点：模拟通信缺点：一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念码元和位n

5、在通信系统中，二进制数字常用时间间隔相同的波形来表示。n一个波形单元也称为一个码元。n若一个二进制符号对应一个码元，则一个码元就相当于一位（一个比特）。n若n个二进制符号对应一个码元，则一个码元就相当于n位（n个比特）。10100111011000110001110+3V+1V-1V-3V+1V-1V一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念比特率：比特率：在数字信道中，比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示，其单位为每秒比特数bit/s(bps)、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)来表示(此处K和M分别为1000和1000000

6、，而不是涉及计算机存储器容量时的1024和1048576)。波特率：波特率：波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特(Baud)。波特率与比特率的关系为：波特率与比特率的关系为：比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念比特率与波特率的区分两相调制(单个调制状态对应1个二进制位)比特率？波特率；四相调制(单个调制状态对应2个二进制位)比特率？波特率；八相调制(单个调制状态对应3个二进制位)比特率？波特率的三倍；一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念n数据传输速率S(比特率)：单位时间(1秒)内

7、传输二进制代码的位(bit)数。nS=(log2N)/T S数据传输率，bps T信号周期，s N量化电平101001110110001100011100.1s0.1s二、数据通信中的主要技术指标二、数据通信中的主要技术指标练习n已知某数据传输系统中，每个码元持续0.001秒，且每个码元可以有8种表示状态，求波特率和比特率。nB=1/T=1/0.001=1000(Baud)S=log2N/T=1000log28=3000(bit/s)18n非理想信道非理想信道实际的信道上存在损耗、延迟、噪声。实际的信道上存在损耗、延迟、噪声。n损耗损耗引起信号强度减弱，导致信噪比信噪比S/N降低降低。n延迟延

8、迟会使接收端的信号产生畸变信号产生畸变。n噪声噪声会破坏信号，产生误码破坏信号，产生误码。例如：数据传输速率为56kb/s时，持续时间0.01s的干扰会破坏约560个比特。010110011001010010110011001010010110111001000误码位传输数据：信号：噪声：信号与噪声叠加：采样时序：接收数据：原始数据：信噪比信噪比1.信噪比的计量单位是dB（分贝）2.计算方法是dB=10lg(S/N)，其中s和n分别代表信号和噪声的有效功率二、数据通信中的主要技术指标二、数据通信中的主要技术指标C=B log2（1+S/N）C:传输率，单位传输率，单位b/sB:带宽，单位带宽，

9、单位HzS:信道中信号功率信道中信号功率N：信道中电磁噪声功：信道中电磁噪声功率率Shannon公式公式：用于有噪声干扰信道用于有噪声干扰信道n例：信道带宽例：信道带宽W=3.1kHz，S/N=2000，则，则 C=3100log2（1+2000）34kb/s 即该信道上的最大数据传输率不会大于即该信道上的最大数据传输率不会大于34kb/s。练习。C=Blog2(1+S/N)=4k 40kb/s已知某信道带宽为4kHz，信噪比为30dB，求信道容量)10log2(110/30三、三、通信方式通信方式n并行通信：并行通信：可以一次传输若干比特的数据，从发送端到接收端需用若干根传输线。采用并行传输

10、的通信方式为并行通信。适用：短距离，传输速度要求高。例：计算机内部的数据通信。n串行通信：串行通信：串行传输：一位一位地传送，从发送端到接收端只需一根传输线。采用串行传输的通信方式为串行通信。适用：远距离，传输速率要求不高。例：电话线。n单工、半双工及全双工通信单工、半双工及全双工通信串行传输和并行传输（图）串行传输发送端串行通信信道接收端b7b6b5b4b3b2b1b0发送端b7b6b5b4b3b2b1b0接收端b7b6b5b4b3b2b1b0并 行 通 信 信 道 并行传输串行通信的工作方式n根据数据在线路上的传输方向和特点划分n单工通信：只允许数据在一个方向传输。n半双工通信：允许数据两

11、个方向上传输，但某一时刻只允许在一个方向上传输。n全双工：允许数据同时在两个方向上传输。例：广播、电视、遥控通信。例：广播、电视、遥控通信。例：对讲机。例：对讲机。例：电话系统。例：电话系统。发送器发送器接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器发送器发送器/接收器接收器单工方式：单工方式：半双工方式：半双工方式：全双工方式：全双工方式：A站站B站站可同时不可同时课堂练习课堂练习一、单选题一、单选题1.信号是数据在传输过程中的信号是数据在传输过程中的()的表现形式。的表现形式。A.电信号电信号 B.代码代码 C.信息信息 D.程序程序2.数据通信

12、的任务是传送数据通信的任务是传送()代码的比特序列。代码的比特序列。A.十进制十进制 B.数据帧数据帧 C.分组结构分组结构 D.二进制二进制3.()信号的电平是连续变化的。信号的电平是连续变化的。A.数字数字 B.模拟模拟 C.脉冲脉冲 D.二进制二进制4.在网络中，计算机输出的信号是在网络中，计算机输出的信号是()。A.模拟信号模拟信号 B.数字信号数字信号 C.广播信号广播信号 D.脉冲编码信号脉冲编码信号5.()是指二进制码元在数据传输系统中传输出错的概率。是指二进制码元在数据传输系统中传输出错的概率。A.调制速率调制速率 B.比特率比特率 C.数据传输速率数据传输速率 D.误码率误码

13、率A AD DB BB BD D二、填空题二、填空题1.（）是对事物的表示形式、（）是对事物的表示形式、（）是对数据）是对数据的表示形式、数据通信的任务就是要传输二进制（的表示形式、数据通信的任务就是要传输二进制（）。）。2.目前应用最广泛的数据编码是（目前应用最广泛的数据编码是（），它采用了（），它采用了（）位二进制比特编码，共可以表示（位二进制比特编码，共可以表示（）个字符。）个字符。3.（）是数据在传输过程中的电信号的表示形式。）是数据在传输过程中的电信号的表示形式。4.计算机所产生的用两种不同的（计算机所产生的用两种不同的（）表示）表示0、1比特系列的电信号称比特系列的电信号称为（为（

14、）。）。5.电话通信信道是典型的（电话通信信道是典型的（）信道，为了利用电话交换网实现）信道，为了利用电话交换网实现计算机的（计算机的（）的传输，必须先将（）的传输，必须先将（）转）转换成（换成（）信号。）信号。6.在数字传输速率的换算关系中，在数字传输速率的换算关系中，1kbps（)bps,1Mbps=()bps,1Gbps=()bps。数据数据信号信号比特序列比特序列ASCII码码7128信号信号电平电平数字信号数字信号模拟通信模拟通信数字信号数字信号模拟信号模拟信号数字信号数字信号110311061109课程回顾本节课程主要内容数据通信的基本概念通信方式数据传输速率信号传输速率类Nyquist公式Shannon公式数据通信中的主要技术指标