《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)教程》 課件 單元2.1 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)

單元2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1

數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)理解并掌握數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的概念。理解信息、數(shù)據(jù)、信號(hào)的概念，明確三者之間的關(guān)系。掌握數(shù)據(jù)信道的概念、分類(lèi)以及相關(guān)性能指標(biāo)。理解數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)特征。能夠明確區(qū)分帶寬與寬帶。能夠梳理出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)圖。學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容梳理通信是指在兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間通過(guò)通信系統(tǒng)進(jìn)行信息交換的過(guò)程。數(shù)據(jù)通信不同于傳統(tǒng)的通信方式，它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，具有廣闊的發(fā)展前景。數(shù)據(jù)通信的定義是依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個(gè)功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息。（一）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）、數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）和通信線(xiàn)路組成。數(shù)據(jù)通信的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本概念1.數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTEDTE（DataTerminalEquipment，數(shù)據(jù)終端設(shè)備）通常由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和輸入輸出控制器組成。DTE的功能有發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，信息處理，差錯(cuò)控制及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等。計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、卡片輸入機(jī)、磁卡閱讀器等都可作為數(shù)據(jù)終端設(shè)備使用。2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本概念2.數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCEDCE(DataCircuitTerminatingEquipment，數(shù)據(jù)通信設(shè)備）也稱(chēng)為數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備，指在通信系統(tǒng)中提供建立、保持和終止聯(lián)接等功能的設(shè)備，用來(lái)連接DTE與傳輸介質(zhì)之間的設(shè)備，為用戶(hù)提供入網(wǎng)的連接點(diǎn)。DCE的功能就是完成數(shù)據(jù)信號(hào)的變換。例如，調(diào)制解調(diào)器，在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信中，DCE用RS-232接口，此接口可以使調(diào)制解調(diào)器和其他設(shè)備與計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)。傳真機(jī)計(jì)算機(jī)調(diào)制解調(diào)器1.信息信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋?zhuān)菍?duì)客觀(guān)事物屬性和特性的描述。2.數(shù)據(jù)人們?yōu)榱藢⒂^(guān)念世界的信息記載下來(lái)，便于存儲(chǔ)和傳播，必須將信息物理化，信息物理化之后表現(xiàn)形式，即信息的載體，稱(chēng)為數(shù)據(jù)（Data）。數(shù)據(jù)可分為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)。3.信號(hào)信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的表示形式，信號(hào)是數(shù)據(jù)的載體。數(shù)據(jù)需轉(zhuǎn)換為信道可識(shí)別的信號(hào)，才能在信道上傳輸。信號(hào)可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。2.1.2信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)信息、數(shù)據(jù)、信號(hào)三者的關(guān)系如圖所示。2.1.2信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)1.信道信道是信號(hào)的傳輸媒質(zhì)，可分為物理信道和邏輯信道。2.信道的分類(lèi)信道按使用權(quán)限可分為專(zhuān)業(yè)信道和共用信道；信道按傳輸介質(zhì)可分為有線(xiàn)信道、無(wú)線(xiàn)信道和衛(wèi)星信道；信道按傳輸信號(hào)可分為模擬信道和數(shù)字信道。2.1.3數(shù)據(jù)信道信道按使用權(quán)限按傳輸信號(hào)按傳輸介質(zhì)有線(xiàn)信道共用信道專(zhuān)業(yè)信道無(wú)線(xiàn)信道衛(wèi)星信道模擬信道數(shù)字信道3.信道容量信道容量是指信道傳輸信息的最大能力，通常用信息速率來(lái)表示。4.信道的傳播延遲信號(hào)在信道中傳播，從信源端到達(dá)信宿端所需要的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間稱(chēng)為信道的傳播延遲（或時(shí)延）。2.1.3數(shù)據(jù)信道信源端信宿端信道時(shí)延5.信道帶寬信道帶寬是指信道所能傳送的信號(hào)頻率寬度，代表信道傳輸信息的能力。信道帶寬為最高頻率上限與最低頻率下限之差，單位用赫茲（Hz）表示。信道容量和信道帶寬是正比關(guān)系，帶寬越大，容量越大。6.寬帶與帶寬的區(qū)別2.1.3數(shù)據(jù)信道移動(dòng)寬帶是上網(wǎng)的接入方式，指的是具備高通信速率和高吞吐量的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，能夠滿(mǎn)足多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。帶寬是指通信信道的寬度，即信道所能傳送的信?hào)頻率寬度，代表信道傳輸信息的能力。在模擬信道中，帶寬指?jìng)鬏斝诺赖淖罡哳l率和最低頻率的差，單位為Hz。在數(shù)字信道中，人們常用數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率）表示信道的傳輸能力（帶寬），即每秒傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，單位為bps。寬帶帶寬有效性和可靠性，是用來(lái)度量通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。有效性通常用傳輸速率、信道容量、帶寬等指標(biāo)來(lái)衡量；可靠性通常用誤碼率指標(biāo)來(lái)衡量。2.1.4數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)有效性可靠性度量通信系統(tǒng)性能傳輸速率信道容量帶寬誤碼率1.傳輸速率傳輸速率有兩種表示方法，分別是比特率和波特率。（1）比特率比特率又稱(chēng)為數(shù)據(jù)傳輸速率，是一種數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，指的是單位時(shí)間內(nèi)信道內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?。它表示單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制代碼的有效位（bit）數(shù)，單位為比特每秒，記為bps（bitspersecond）或bit/s、b/s。2.1.4數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)傳輸速率比特率波特率（2）波特率波特率是一種調(diào)制速率，也稱(chēng)波形速率。它表示單位時(shí)間內(nèi)（每秒）信道上實(shí)際傳輸信號(hào)碼元的個(gè)數(shù)?；蛘哒f(shuō)，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，線(xiàn)路上每秒鐘發(fā)生信號(hào)變化的次數(shù)就是波特率。其單位為波特（baud）。比特率與波特率的關(guān)系表示為：B=R/log2N其中B波特率，R比特率，N為電平數(shù)，log2N為實(shí)際傳輸信號(hào)碼元的個(gè)數(shù)。2.誤碼率誤碼率指的是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下，信息傳輸?shù)腻e(cuò)誤率。誤碼率Pe表示為：Pe=Ne/N其中N是傳送的總位數(shù)，Ne是出錯(cuò)的位數(shù)。3.吞吐量吞吐量指的是單位時(shí)間內(nèi)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠處理的信息總量，單位是字節(jié)/秒或位/秒。在單信道總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò)中：吞吐量=信道容量*傳輸效率。2.1.4數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)4.碼元和碼字計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送中的