課時(shí)05-06_計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1、深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第第1 1章章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)二、二、數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)一、數(shù)據(jù)通信的基本概念一、數(shù)據(jù)通信的基本概念三、三、通信方式通信方式一、數(shù)據(jù)通信的基本概念一、數(shù)據(jù)通信的基本概念n數(shù)據(jù)：對(duì)客觀事實(shí)進(jìn)行描述與記載的物理符號(hào)，如數(shù)值、文字、聲音、圖形、圖像和動(dòng)畫等。模擬數(shù)據(jù)：連續(xù)變化，如溫度、壓力。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：取值離散，如文字、整數(shù)值。n信息：對(duì)客觀事物存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反映，是數(shù)據(jù)經(jīng)過加工處理（說明或解釋）后得到的。n數(shù)據(jù)和信息的區(qū)別：信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，數(shù)據(jù)是信息的載體（表示形式）；數(shù)據(jù)沒有實(shí)際意義，信息有一

2、定意義。一、數(shù)據(jù)通信的基本概念一、數(shù)據(jù)通信的基本概念一、數(shù)據(jù)通信的基本概念一、數(shù)據(jù)通信的基本概念n信號(hào)是數(shù)據(jù)的電、磁、光形式的編碼。n數(shù)據(jù)或信息要傳播，必須先轉(zhuǎn)換成能夠在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。n模擬信號(hào)取值連續(xù)（漸變）n數(shù)字信號(hào)取值離散（突變）n 數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字信道和模擬信道 數(shù)字信道數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號(hào)）：以數(shù)字脈沖形式（離散信號(hào)）傳輸數(shù)據(jù)的信道。傳輸數(shù)據(jù)的信道。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中主要采用數(shù)字信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中主要采用數(shù)字信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸ADSL、ISDN、DDN、ATM、局域網(wǎng)、局域網(wǎng) 模擬信道模擬信道：以連續(xù)模擬信號(hào)形式傳輸數(shù)據(jù)：以連續(xù)模擬信號(hào)形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。的

3、信道。CATV、無線電廣播、電話撥號(hào)線路、無線電廣播、電話撥號(hào)線路一、數(shù)據(jù)通信的基本概念一、數(shù)據(jù)通信的基本概念n數(shù)字通信與模擬通信數(shù)字通信n在數(shù)字信道上實(shí)現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸模擬通信n在模擬信道上實(shí)現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸n數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)抗噪聲（干擾）能力強(qiáng)可以控制差錯(cuò)，提高了傳輸質(zhì)量便于用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理易于加密、保密性強(qiáng)可以傳輸語音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活計(jì)算機(jī)通信僅在不得已的情況下，才會(huì)采用模擬通信，如通過電話線撥號(hào)上網(wǎng)。一、數(shù)據(jù)通信的基本概念一、數(shù)據(jù)通信的基本概念碼元和位n在通信系統(tǒng)中，二進(jìn)制數(shù)字常用時(shí)間間隔相同的波形來表示。n一個(gè)波形單元也稱為一個(gè)碼元。n若一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)對(duì)應(yīng)一

4、個(gè)碼元，則一個(gè)碼元就相當(dāng)于一位（一個(gè)比特）。n若n個(gè)二進(jìn)制符號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)碼元，則一個(gè)碼元就相當(dāng)于n位（n個(gè)比特）。10100111011000110001110+3V+1V-1V -3V+1V-1V一、數(shù)據(jù)通信的基本概念一、數(shù)據(jù)通信的基本概念n信號(hào)傳輸速率B(波特率)：單位時(shí)間(1秒)內(nèi)傳輸碼元的個(gè)數(shù)，也稱碼元速率(傳碼率)。B = 1/碼元周期(碼元寬度)單位：波特(Baud)n數(shù)據(jù)傳輸速率S (比特率)：單位時(shí)間(1秒)內(nèi)傳輸二進(jìn)制代碼的位(bit)數(shù)。S = Blog2NN為一個(gè)碼元所取離散值的個(gè)數(shù)單位：每秒比特?cái)?shù)(bit/s或bps)101001110110001100011100.1s

5、0.1s二、數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)二、數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)練習(xí)n已知某數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，每個(gè)碼元持續(xù)0.001秒，且每個(gè)碼元可以有8種表示狀態(tài)，求波特率和比特率。nB=1/T=1/0.001=1000(Baud)S=Blog2N=1000log28=3000(bit/s)n一個(gè)信號(hào)往往可以攜帶多個(gè)二進(jìn)制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個(gè)碼元中可以傳送多個(gè)比特。例如：當(dāng)波特率為9600時(shí) 若N=2，數(shù)據(jù)傳輸率為 若N=16，數(shù)據(jù)傳輸率為9600b/s38.4kb/sn時(shí)延（時(shí)延（Delay）：信息從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需信息從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的

6、時(shí)間。的時(shí)間。時(shí)延時(shí)延=處理時(shí)延處理時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延排隊(duì)時(shí)延 +發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延傳播時(shí)延處理時(shí)延處理時(shí)延=對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和錯(cuò)誤校驗(yàn)所需的時(shí)間排隊(duì)時(shí)延排隊(duì)時(shí)延=數(shù)據(jù)在中間結(jié)點(diǎn)等待轉(zhuǎn)發(fā)的延遲時(shí)間發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)位數(shù)/信道帶寬傳播時(shí)延傳播時(shí)延=d/s d:距離，s:介質(zhì)中信號(hào)傳播速度(0.7c)二、數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)二、數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)n往返時(shí)延（往返時(shí)延（Round-Trip Time，RTT）：）：從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送端收到接收端的確認(rèn)所經(jīng)歷的時(shí)間RTT2傳播時(shí)延n傳輸可靠性傳輸可靠性兩個(gè)含義：數(shù)據(jù)能正確送達(dá)（誤碼率）數(shù)據(jù)能有序送達(dá)（當(dāng)采用分組交換時(shí)）二、數(shù)據(jù)

7、通信中的主要技術(shù)指標(biāo)二、數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)15n非理想信道非理想信道實(shí)際的信道上存在損耗、延遲、噪聲。實(shí)際的信道上存在損耗、延遲、噪聲。n損耗損耗引起信號(hào)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致信噪比信噪比S/N降低降低。n延遲延遲會(huì)使接收端的信號(hào)產(chǎn)生畸變信號(hào)產(chǎn)生畸變。n噪聲噪聲會(huì)破壞信號(hào)，產(chǎn)生誤碼破壞信號(hào)，產(chǎn)生誤碼。例如：數(shù)據(jù)傳輸速率為56kb/s時(shí)，持續(xù)時(shí)間0.01s的干擾會(huì)破壞約560個(gè)比特。010110011001010010110011001010010110111001000誤碼位傳輸數(shù)據(jù)：信號(hào)：噪聲：信號(hào)與噪聲疊加：采樣時(shí)序：接收數(shù)據(jù)：原始數(shù)據(jù)：nNyquist公式公式：用于無噪聲理想低通信道用于無

8、噪聲理想低通信道nNyquist公式為公式為估算已知帶寬信道的最高數(shù)估算已知帶寬信道的最高數(shù)據(jù)傳輸速率據(jù)傳輸速率提供了依據(jù)。提供了依據(jù)。例如，話音級(jí)線路的帶例如，話音級(jí)線路的帶 寬約為寬約為3.1kHz，根據(jù)上，根據(jù)上 式計(jì)算的信道最大數(shù)據(jù)式計(jì)算的信道最大數(shù)據(jù) 傳輸率如右表所示傳輸率如右表所示C = 2B log2 MC = 數(shù)據(jù)傳輸率，單位數(shù)據(jù)傳輸率，單位b/s B = 帶寬，單位帶寬，單位HzM = 信號(hào)編碼級(jí)數(shù)信號(hào)編碼級(jí)數(shù)M 最大數(shù)據(jù)率最大數(shù)據(jù)率 2 6200 b/s 4 12400 b/s 8 18600 b/s16 24800 b/s32 31000 b/s二、數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指

9、標(biāo)二、數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)nShannon公式公式：用于有噪聲干擾信道用于有噪聲干擾信道n例：信道帶寬例：信道帶寬W=3.1kHz，S/N=2000，則，則 C = 3100log2（1+2000） 34kb/s 即該信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸率不會(huì)大于即該信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸率不會(huì)大于34kb/s。信噪比的單位也可用分貝(dB)表示： S/NdB=10log10 S/N所以，若S/NdB=30dB ，則S/N=1000。C = B log2 （1+S/N） C: 傳輸率，單位傳輸率，單位b/sB: 帶寬，單位帶寬，單位HzS/N: 信噪比信噪比Nyquist公式和公式和Shannon公式的比較

10、公式的比較nC = 2B log2M用于理想信道（這樣的信道存在嗎？）用于理想信道（這樣的信道存在嗎？）數(shù)據(jù)傳輸率隨信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加而增加。數(shù)據(jù)傳輸率隨信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加而增加。nC = Blog2（1+S/N）用于有噪聲信道（實(shí)際的信道總是有噪聲！）用于有噪聲信道（實(shí)際的信道總是有噪聲?。o論信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加到多少，此公式給出了無論信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加到多少，此公式給出了有噪聲信道可能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率上限。有噪聲信道可能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率上限。原因：噪聲的存在將使編碼級(jí)數(shù)不可能無限增原因：噪聲的存在將使編碼級(jí)數(shù)不可能無限增加加。三、三、 通信方式通信方式n并行通信：并行通信：可以一次傳輸

11、若干比特的數(shù)據(jù)，從發(fā)送端到接收端需用若干根傳輸線。采用并行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞綖椴⑿型ㄐ拧?適用：短距離，傳輸速度要求高。例：計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信。n串行通信：串行通信：串行傳輸：一位一位地傳送，從發(fā)送端到接收端只需一根傳輸線。采用串行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞綖榇型ㄐ?。適用：遠(yuǎn)距離，傳輸速率要求不高。例：電話線。n單工、半雙工及全雙工通信單工、半雙工及全雙工通信串行傳輸和并行傳輸（圖）串行傳輸發(fā)送端串行通信信道接收端b7b6b5b4b3b2b1b0發(fā)送端b7b6b5b4b3b2b1b0接收端b7b6b5b4b3b2b1b0并 行 通 信 信 道 并行傳輸串行通信的工作方式n根據(jù)數(shù)據(jù)在線路上的傳輸方向和特點(diǎn)劃

12、分n單工通信：只允許數(shù)據(jù)在一個(gè)方向傳輸。n半雙工通信：允許數(shù)據(jù)兩個(gè)方向上傳輸，但某一時(shí)刻只允許在一個(gè)方向上傳輸。n全雙工：允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸。例：廣播、電視、遙控通信。例：廣播、電視、遙控通信。例：對(duì)講機(jī)。例：對(duì)講機(jī)。例：電話系統(tǒng)。例：電話系統(tǒng)。發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器發(fā)送器發(fā)送器/接收器接收器發(fā)送器發(fā)送器/接收器接收器發(fā)送器發(fā)送器/接收器接收器發(fā)送器發(fā)送器/接收器接收器單工方式：單工方式：半雙工方式：半雙工方式：全雙工方式：全雙工方式：A站站B站站可同時(shí)不可同時(shí)課堂練習(xí)課堂練習(xí)一、單選題一、單選題1. 信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的( )的表現(xiàn)形式。的表現(xiàn)形式。

13、A. 電信號(hào)電信號(hào) B.代碼代碼 C. 信息信息 D. 程序程序2. 數(shù)據(jù)通信的任務(wù)是傳送數(shù)據(jù)通信的任務(wù)是傳送( )代碼的比特序列。代碼的比特序列。 A. 十進(jìn)制十進(jìn)制 B. 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀 C. 分組結(jié)構(gòu)分組結(jié)構(gòu) D. 二進(jìn)制二進(jìn)制3. ( ) 信號(hào)的電平是連續(xù)變化的。信號(hào)的電平是連續(xù)變化的。 A. 數(shù)字?jǐn)?shù)字 B. 模擬模擬 C. 脈沖脈沖 D. 二進(jìn)制二進(jìn)制4. 在網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)輸出的信號(hào)是在網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)輸出的信號(hào)是( ) 。 A. 模擬信號(hào)模擬信號(hào) B. 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào) C. 廣播信號(hào)廣播信號(hào) D. 脈沖編碼信號(hào)脈沖編碼信號(hào)5. ( ) 是指二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中傳輸出錯(cuò)的概率。是

14、指二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中傳輸出錯(cuò)的概率。 A. 調(diào)制速率調(diào)制速率 B. 比特率比特率 C. 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率 D. 誤碼率誤碼率A AD DB BB BD D二、填空題二、填空題1. （ ）是對(duì)事物的表示形式、（）是對(duì)事物的表示形式、（ ）是對(duì)數(shù)據(jù)）是對(duì)數(shù)據(jù)的表示形式、數(shù)據(jù)通信的任務(wù)就是要傳輸二進(jìn)制（的表示形式、數(shù)據(jù)通信的任務(wù)就是要傳輸二進(jìn)制（ ）。）。2. 目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)編碼是（目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)編碼是（ ），它采用了（），它采用了（ ）位二進(jìn)制比特編碼，共可以表示（位二進(jìn)制比特編碼，共可以表示（ ）個(gè)字符。）個(gè)字符。3. （ ）是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電信號(hào)的表示形式。）是

15、數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電信號(hào)的表示形式。4. 計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的用兩種不同的（計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的用兩種不同的（ ）表示）表示0、1比特系列的電信號(hào)稱比特系列的電信號(hào)稱為（為（ ）。）。5. 電話通信信道是典型的（電話通信信道是典型的（ ）信道，為了利用電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)）信道，為了利用電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的（計(jì)算機(jī)的（ ）的傳輸，必須先將（）的傳輸，必須先將（ ）轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)換成（換成（ ）信號(hào)。）信號(hào)。6. 在數(shù)字傳輸速率的換算關(guān)系中，在數(shù)字傳輸速率的換算關(guān)系中，1kbps（ )bps, 1Mbps=( )bps, 1Gbps=( )bps。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)信號(hào)比特序列比特序列ASCII碼碼7128信號(hào)信號(hào)電平電平數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬通信模擬通信數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)110311061109課程回