重慶郵電大學-現(xiàn)代通信技術課件-數(shù)據(jù)通信

現(xiàn)代通信技術現(xiàn)代通信技術是當今社會發(fā)展的重要基石，它深刻地影響著我們生活的方方面面。數(shù)據(jù)通信概述數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)通信是指將數(shù)據(jù)從一個設備傳輸?shù)搅硪粋€設備的過程，例如通過網(wǎng)絡連接將文件從電腦發(fā)送到手機。數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)通信允許用戶在不同地點之間共享信息，例如通過視頻會議或聊天應用程序進行遠程溝通。實時信息數(shù)據(jù)通信支持實時信息獲取，例如使用手機應用程序查看天氣預報或股票價格。云存儲數(shù)據(jù)通信是云計算的基礎，允許用戶將數(shù)據(jù)存儲在云服務器上，方便隨時隨地訪問。數(shù)據(jù)通信的發(fā)展歷程1電報時代莫爾斯電碼2電話時代模擬信號3計算機網(wǎng)絡數(shù)字信號4移動互聯(lián)網(wǎng)時代無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信的發(fā)展經(jīng)歷了從電報時代到電話時代，再到計算機網(wǎng)絡和移動互聯(lián)網(wǎng)時代的變革。數(shù)據(jù)通信技術不斷革新，從模擬信號到數(shù)字信號，從有線網(wǎng)絡到無線網(wǎng)絡，不斷滿足人們日益增長的通信需求。數(shù)據(jù)通信基本概念數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是指能夠被計算機識別、存儲和處理的符號。數(shù)據(jù)可以是文本、圖像、音頻、視頻等多種形式。通信通信是指兩個或多個實體之間傳遞信息的過程。通信可以是人與人之間的交流，也可以是機器與機器之間的交互。數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信是指通過通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)從一個設備傳輸?shù)搅硪粋€設備的過程。數(shù)據(jù)通信是現(xiàn)代社會信息化的基礎，它支撐著各種各樣的應用，例如互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、云計算等。數(shù)據(jù)通信的作用和特點連接世界數(shù)據(jù)通信允許不同位置的設備和用戶相互連接，打破地域限制，實現(xiàn)信息共享和交互。推動發(fā)展數(shù)據(jù)通信為現(xiàn)代社會各個領域提供技術支持，促進經(jīng)濟增長、社會進步和文化交流。高速傳輸數(shù)據(jù)通信技術高速發(fā)展，支持高帶寬、低延遲的傳輸，滿足日益增長的信息處理需求。推動創(chuàng)新數(shù)據(jù)通信技術的應用為云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術發(fā)展提供基礎，孕育新的應用場景和商業(yè)模式。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本組成數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源產(chǎn)生要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，例如計算機、傳感器等。發(fā)送器發(fā)送器將數(shù)據(jù)轉換成適合傳輸?shù)男盘?，并發(fā)送到傳輸介質。傳輸介質傳輸介質用于傳輸信號，例如雙絞線、光纖、無線電波等。接收器接收器接收來自傳輸介質的信號，并將其轉換為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信傳輸技術11.信號傳輸方式模擬信號和數(shù)字信號，使用不同的傳輸方式，模擬信號需要通過模擬信道傳輸，數(shù)字信號需要通過數(shù)字信道傳輸。22.傳輸介質常見的傳輸介質包括雙絞線、同軸電纜、光纖等，每種介質具有不同的帶寬、傳輸距離、抗干擾能力等。33.編碼技術編碼技術將數(shù)字數(shù)據(jù)轉換為適合傳輸?shù)男盘栃问?，常用的編碼方式包括曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼等。44.調制技術調制技術將數(shù)字信號轉換為模擬信號以便在模擬信道上傳輸，常用的調制方式包括調幅、調頻、調相等。數(shù)字通信原理數(shù)字信號數(shù)字信號通常由離散的脈沖組成，具有較強的抗噪聲能力，便于處理和傳輸。數(shù)字信號可以被量化為有限個離散值，這些值可以通過編碼來表示。模擬信號模擬信號是連續(xù)的，其幅度和頻率可以連續(xù)變化。模擬信號容易受到噪聲的影響，處理和傳輸也比較復雜。編碼技術數(shù)字編碼數(shù)字編碼將模擬信號轉換為數(shù)字信號。常見方法有脈沖編碼調制（PCM）和差分脈沖編碼調制（DPCM）。字符編碼字符編碼將字符轉換為數(shù)字代碼。常見的編碼標準有ASCII、Unicode和GB2312。數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮減少數(shù)據(jù)量，提高傳輸效率。常見壓縮方法有無損壓縮和有損壓縮。糾錯編碼糾錯編碼用于檢測和糾正數(shù)據(jù)傳輸過程中的錯誤。常見編碼技術有海明碼和循環(huán)冗余校驗碼（CRC）。調制技術幅度調制幅度調制改變載波信號的振幅，以傳輸數(shù)據(jù)信息。頻率調制頻率調制改變載波信號的頻率，以傳輸數(shù)據(jù)信息。相位調制相位調制改變載波信號的相位，以傳輸數(shù)據(jù)信息。多路傳輸技術1提高線路利用率多路傳輸技術可以將多路信號復用在一個物理信道上，提高線路利用率。2節(jié)省傳輸成本減少傳輸線纜數(shù)量，降低傳輸成本，提高網(wǎng)絡經(jīng)濟性。3提高通信容量在一個物理通道上傳輸更多信號，提高通信系統(tǒng)的容量。4提升網(wǎng)絡效率高效地利用有限的網(wǎng)絡資源，提升網(wǎng)絡整體效率。交換技術電路交換在通信之前建立一條物理連接，通信期間占用通信線路，效率低，成本高。分組交換將數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包獨立傳輸，利用網(wǎng)絡中的空閑線路傳輸，效率高，成本低。報文交換整個報文作為一個整體發(fā)送，不進行分段，適用于數(shù)據(jù)量大、實時性要求高的場合，但效率較低。信元交換將數(shù)據(jù)分成固定大小的信元，每個信元獨立傳輸，適用于實時性要求高的場合，如語音和視頻通信。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層功能數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議用于管理數(shù)據(jù)在相鄰節(jié)點之間的傳輸。它們負責將數(shù)據(jù)幀封裝、錯誤檢測和流量控制。常見協(xié)議一些常見的協(xié)議包括以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)和點對點協(xié)議(PPP)。這些協(xié)議定義了幀格式、訪問控制和錯誤檢測機制。重要作用數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的可靠傳輸，并為更高層協(xié)議提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸服務。網(wǎng)絡層協(xié)議IP協(xié)議IP協(xié)議定義了數(shù)據(jù)包格式和地址方案，負責將數(shù)據(jù)包從源節(jié)點傳遞到目標節(jié)點。路由協(xié)議路由協(xié)議用于確定數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡中的最佳路徑，確保數(shù)據(jù)包高效地到達目的地。網(wǎng)絡地址轉換（NAT）NAT允許私有網(wǎng)絡中的設備使用公共IP地址訪問互聯(lián)網(wǎng)，從而節(jié)省IP地址資源。網(wǎng)絡管理協(xié)議網(wǎng)絡管理協(xié)議用于監(jiān)控網(wǎng)絡狀態(tài)，配置網(wǎng)絡設備，確保網(wǎng)絡安全和穩(wěn)定運行。傳輸層協(xié)議傳輸控制協(xié)議(TCP)TCP是一種面向連接的協(xié)議，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，保證數(shù)據(jù)順序到達。用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)UDP是一種無連接的協(xié)議，提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎退俣?，但無法保證數(shù)據(jù)順序或完整性。應用層協(xié)議11.HTTP協(xié)議用于網(wǎng)頁瀏覽，傳輸超文本信息，例如網(wǎng)頁、圖像和視頻。22.FTP協(xié)議用于文件傳輸，提供文件上傳和下載功能，支持二進制和文本文件。33.SMTP協(xié)議用于電子郵件傳輸，提供電子郵件的發(fā)送和接收功能。44.DNS協(xié)議用于域名解析，將域名轉換為IP地址，方便用戶訪問網(wǎng)絡資源。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡拓撲描述了網(wǎng)絡中節(jié)點之間的物理連接關系，是網(wǎng)絡設計的關鍵要素。常見的拓撲結構包括星型、總線型、環(huán)型、樹型和網(wǎng)狀型。每種拓撲結構都有其優(yōu)缺點，應根據(jù)網(wǎng)絡的具體需求選擇合適的拓撲結構。局域網(wǎng)技術定義和特點局域網(wǎng)(LAN)是指在有限的地理區(qū)域內連接計算機和其他網(wǎng)絡設備的網(wǎng)絡。它通常使用共享介質或交換機連接設備，提供高速數(shù)據(jù)傳輸。拓撲結構常見的局域網(wǎng)拓撲結構包括總線型、星型、環(huán)型和樹型。每個拓撲結構都有不同的優(yōu)點和缺點，適合不同的應用場景。廣域網(wǎng)技術覆蓋范圍廣廣域網(wǎng)跨越地理范圍廣闊的區(qū)域，連接不同城市、國家甚至洲際，為用戶提供遠程通信服務。傳輸速率高廣域網(wǎng)采用高速光纖、衛(wèi)星等傳輸媒介，確保數(shù)據(jù)傳輸效率和可靠性，滿足大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆＞W(wǎng)絡結構復雜廣域網(wǎng)由多個網(wǎng)絡節(jié)點、路由器、交換機等設備組成，網(wǎng)絡結構復雜，管理和維護難度較高。應用范圍廣泛廣域網(wǎng)應用于企業(yè)、政府、科研機構等領域，提供數(shù)據(jù)共享、遠程辦公、視頻會議等服務，促進信息交流和協(xié)同工作。光纖通信技術光纖通信技術是現(xiàn)代通信技術的重要組成部分，它利用光纖作為傳輸介質，以光信號的形式傳輸信息。光纖通信技術具有帶寬大、損耗低、抗干擾能力強等優(yōu)點，在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡中得到廣泛應用，例如高速互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字電視、移動通信等。無線通信技術覆蓋范圍廣無線通信技術可以覆蓋廣闊的地理區(qū)域，不受地形限制，實現(xiàn)隨時隨地通信。連接性增強無線通信技術促進移動終端之間的連接，方便人們進行實時交流和信息共享。應用領域擴展無線通信技術支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，廣泛應用于智能家居、工業(yè)自動化和智慧城市等領域。傳感網(wǎng)技術傳感網(wǎng)概述傳感網(wǎng)是一個由傳感器、節(jié)點和通信網(wǎng)絡組成的系統(tǒng)。它可以感知周圍環(huán)境，收集信息，并通過網(wǎng)絡傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心進行處理和分析。物聯(lián)網(wǎng)技術傳感器收集環(huán)境信息，如溫度、濕度、光線等。網(wǎng)絡連接傳感器、設備和云平臺。智能設備接收數(shù)據(jù)并執(zhí)行指令。云平臺存儲、處理和分析數(shù)據(jù)，并提供服務。云計算技術共享資源云計算提供共享的計算資源，包括服務器、存儲空間和網(wǎng)絡，以降低成本并提高資源利用率。按需服務用戶可以根據(jù)實際需求靈活地擴展或縮減計算資源，并按使用量付費，無需前期投入。彈性擴展云計算平臺能夠根據(jù)用戶需求自動擴展或縮減資源，確保服務性能和穩(wěn)定性?？焖俨渴鹪破脚_提供了預先配置的虛擬機、數(shù)據(jù)庫和應用程序，可快速部署應用程序，縮短開發(fā)周期。大數(shù)據(jù)技術海量數(shù)據(jù)存儲大數(shù)據(jù)技術需要處理大量的結構化和非結構化數(shù)據(jù)，如文本、圖像和視頻。數(shù)據(jù)分析處理大數(shù)據(jù)技術需要高效的分析算法和工具來發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的模式和趨勢。數(shù)據(jù)流處理大數(shù)據(jù)技術需要實時處理大量數(shù)據(jù)，并提供快速、準確的洞察力。云計算支持云計算平臺提供了強大的計算能力和存儲能力，支持大數(shù)據(jù)技術的應用。5G通信技術1高帶寬5G比以前幾代移動通信網(wǎng)絡具有更高的帶寬，可以提供更高的數(shù)據(jù)速率和更快的連接速度。2低延遲5G的延遲時間更短，可以支持更流暢的實時應用，例如在線游戲和視頻通話。3海量連接5G網(wǎng)絡可以支持更多設備同時連接，為物聯(lián)網(wǎng)應用提供基礎。4網(wǎng)絡切片5G可以為不同的應用提供定制化的網(wǎng)絡服務，例如針對自動駕駛汽車和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等應用提供低延遲和高可靠性服務。未來通信技術趨勢6G通信6G通信將帶來更高數(shù)據(jù)速率、更低延遲和更廣連接。6G通信網(wǎng)絡將支持更廣泛的應用，包括元宇宙、自動駕駛和遠程醫(yī)療。人工智能人工智能技術將與通信網(wǎng)絡深度融合，提升網(wǎng)絡效率、優(yōu)化資源分配并增強安全性。量子通信量子通信技術可實現(xiàn)更高安全性、更高速率的通信，為數(shù)據(jù)安全和隱私保護提供新的解決方案。太赫茲通信太赫茲通信技術將開啟更高頻譜帶寬，為下一代移動通信和物聯(lián)網(wǎng)提供更多通信容量。數(shù)據(jù)通信技術應用網(wǎng)絡通信數(shù)據(jù)通信是互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡的基礎。它連接了全球各地的人們、設備和系統(tǒng)，實現(xiàn)了信息共享和協(xié)同工作。信息共享數(shù)據(jù)通信技術用于電子郵件、視頻通話、文件傳輸?shù)确?，使信息能夠快速、可靠地傳遞。業(yè)務應用數(shù)據(jù)通信技術為電子商務、金融交易、醫(yī)療保健、教育等各行各業(yè)提供數(shù)據(jù)傳輸和信息處理服務，推動了業(yè)務發(fā)展和效率提升。社會生活數(shù)據(jù)通信技術改變了人們的生活方式，例如在線購物、社交媒體、在線娛樂等，提高了生活質量和便利性。數(shù)據(jù)通信技術發(fā)展前景智慧城市數(shù)據(jù)通信技術將推動智慧城市發(fā)展，提高城市管理效率，改善市民生活質量。5G與物聯(lián)網(wǎng)5G技術將進一步推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，實現(xiàn)萬物互聯(lián)，創(chuàng)造更多應用場景。人工智能數(shù)據(jù)通信技術支持人工智能發(fā)展，推動機器學習，實現(xiàn)更智能的應用。衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信技術將為偏遠地區(qū)提供高速網(wǎng)絡接入，促