（通信企业管理）章物理层与数据通信基础
第2章物理层和数据通信基础
知识要点：
·基本概念：模拟、数字，数据、信号，数据通信模型，噪声。编码，调制/解调，MODEM 。信号传输速率，数据传输速率，信噪比，香农定理。衰减，失真，噪声，干扰，差错及其和传输距离和传输速率的关系。模拟传输系统和数字传输系统。全双工和半双工，基带传输和宽带传输，点到点连接和多点连接。
·传输介质：有线介质——双绞线、同轴电缆、光纤。无线介质——微波、卫星、蜂窝无线通信。
·信道复用技术：FDMA ，TDMA ，WDMA ，CDMA 。
·数据交换技术：电路交换，报文交换，报文分组交换。
·同步技术：比特同步，幀同步。
·差错和差错纠正：前向纠错和纠错码，自动重发纠错和检错码，CRC 。
·物理层标准举例：EIARS-232，EIARS-449，X.21。
2．1数据通信的基本概念
1、信息、数据、信号、通信及数据处理通信系统基本组成
数据是信息的形式表示。于计算机科学中，数据是信息的编码。
信号是数据的电子或电磁编码。
通信是将数据从源方传输到目的方，传输则是对信号的传送。
通信系统壹般组成模型方框图
通过模拟信道进行数据通信的模型
模拟数据：幅值连续变化且可取无限多中间值的数据。如语音、图象等。
数字信号数字信号模拟信号模拟信号
数字数据：幅值离散变化且不可取无限多中间值的数据。如整数、二进制数据等。
模拟信号：幅度随时间连续变化的电磁信号。如正弦交流信号。
数字信号：幅度随时间离散变化且固定的电磁信号。如矩形脉冲信号。
2、信号的频域和传输特性
信号频谱：将信号分解成多个正弦交流信号分量时，关联正弦交流信号之间的幅度、频率、相位关系。
信号的绝对频带：信号频谱中最高频率成份和最低频率成份之差。
信号的有效频带：为满足信号仍原需求而需要传输的信号频谱的最高频率成份和最低频率成份之差。
噪声和干扰：
差错及其和传输距离和传输速率的关系
中继和放大：为克服信号于传输过程中的衰减，增加信号传输距离，于通信线路中往往需要设置将信号增强或仍原的设备，于模拟通信中使用放大器，于数字通信中使用中继器。
信噪比：衡量热噪声对信号的干扰程度，其值=10ln(S/N)dB(分贝)
3、数据的表示和传输（四种组合）
●用模拟信号表示和传输模拟数据：将模拟数据用占有壹定频带的模拟信号来表示和传输，可使用信号转换器（或加调制解调器）实现。如语音通过电话系统的传输：将声音转换成频率范围为20Hz-20KHz的音频电信号；因其主要能量集中于300Hz-3400Hz的范围，故截取该范围的信号放入模拟信道传输。
●用模拟信号表示和传输数字数据：将数字数据调制到某壹频率的模拟电磁信号上，形成已调模拟信号后予以传输，使用调制/解制技术实现。
●用数字信号表示和传输模拟数据：通过CODEC（编码解码器）将模拟信号经采样-量
化-编码成数字信号后，再放入数字信道传输。如图像、语音的数字传输。
●用数字信号表示和传输数字数据：使用数字收发器将数字数据编码、变换成适合传输的数字信号后，再放入数字信道传输。
模拟传输和数字传输：用模拟信道传输信号。用数字信道传输信号。
模拟通信和数字通信：完全采用模拟通信技术传输模拟数据。采用数字化技术传输模拟和数字数据。
模拟传输和数字传输的主要比较
模拟信号传输和信号内容无关，所携带的能够是模拟数据，也能够是数字数据（通过MODEM调制的）；信号于传输过程中的衰减和干扰不会影响信号内容的完整性；其传输距离较远，成本较高。
数字信号传输和内容关联；信号传输过程中的衰减和干扰会影响信号内容的完整性；其传输距离较短，信号易衰减和失真，但成本较低，衰减和失真不累积、易消除，传输质量优于模拟传输。
4、信道和信道基本参数
信道：信号的传输通道，包括传输介质和控制信号传输的机制。
适合传输模拟信号的信道称为模拟信道，适合传输数字信号的信道称为数字信道。
反映信道特性的基本参数有：
信道带宽W：信道中允许有效通过的正弦交流信号的频率范围内。当频率从零到无穷连续变化的等幅正弦交流信号通过信道时，信道对不同频率的信号将产生不同的衰减，对应信号功率衰减到壹半（信号幅度相应衰减到最大值的0.707倍）有壹个高频率点和壹个低频率点，二者之差即该信道的带宽。
低通信道：信道带宽的下限=0
带通信道：信道带宽的下限>0
码元速率：信号每变化壹次对应壹个码元。单位时间内信号变化的次数称为码元传输速率，用波特（baud）为度量单位，故又称波特率。
数据传输速率：单位时间内于信道中通过的比特数，单位b/s。它和波特率的关系为：数据传输速率（b/s）=码元传输速率（baud）×log2(信号状态数)。
信道容量：信道的最大数据传输速率。
误码率：错码数和传送的位数之比。
数据传输时延=数据发送时间+信号传播时延
信道吞吐量：信道上单位时间所传送的数据量。
理想无噪音低通信道的最大码元速率=2W
理想无噪音带通信道的最大码元速率=W
香农公式：有噪音信道的最大数据传输速率（b/s）=Wlog2(1+S/N)
5、信道通信方式：
（1）传输方向
单工：A和B之间的通信只能单向进行。
半双工：A和B之间可于不同时间从任壹方向另壹方分时通欣。
全双工：A和B之间能够同时双向通信。
（2）信号变换
基带传输：不改变待发送信号的基本频率属性而直接于信道中传输。对于数字通信即将数字信号直接于信道中传输。
频带传输：用频率较高的模拟电磁信号作为载波，用待发送信号对载波调制后，由已调模拟信号携带着待发送信号于信道上传输。对于数字通信，即用数字信号对模拟电磁信号进
行调制（即频譜搬移），得到占有壹定频带的可频分复用的已调模拟信号，再送入信道传输。
（3）串行传输和且行传输
且行传输：多位比特信号同时传输。其速度快、效率高，但传输距离较近。
串行传输：各位比特信号逐位传送。其速度较慢，但传输距离远。
5、位同步和幀同步
（1）位同步
保证通信过程的接受方能正确地检测到每壹个位的值。
异步接收
外同步
自同步
（2）幀同步
保证通信过程的接收方能正确地知道所接收信号中壹个比特组（数据幀）的起始时间和终止时间，即保证和数据发送方的同步。串行通信使用以下俩种方法。
异步传输：将待传送数据以字符为单位，每个字符均加入起始位、结束位等控制信息后独立传输。其实现简单，但效率较低、速度较慢。
同步传输：将待传送数据以数据块为单位（报文或分组）成批传送，块内各字符或字节不再独立地加入控制信息，而是于块的前后各加入同步标志指示块的起始和终止。其传输效率和速度高，但控制较复杂。同步传输方式的主要类型有：面向字符、面向比特、字节计数、反常编码等控制方式。
2．2信号编码技术
1、数字信号→模拟信号
使用调制解调器实现，可用的调制方法：
幅移键控法ASK：用某壹频率正弦交流信号（载波）的俩个不同振幅值（如零振幅和壹个非零恒定振幅）表示“0”和“1”。ASK的成本低，但抗干扰能力差、效率低且数据率较低，实际较少使用。
频移键控法FSK：用对称于载波频率附近的俩个不同频率的等幅正弦交流信号表示“0”和“1”。其抗干扰能力较强，信号传输质量较好。
相移键控法PSK：用某壹频率正弦交流信号（载波）的不同初相位值表示“0”和“1”。其抗干扰能力强，信号传输质量好，尤其是能够方便地实现多元调制，以于信道波特率不变的前提下提高信息传输速率。如下面的信号定义即可同时传送2位二进制信号。
s(t)=Acos(2πf e t+45°)，当位为11时，
Acos(2πf e t+135°)，当位为10时，
Acos(2πf e t+225°)，当位为01时，
Acos(2πf e t+135°)，当位为00时，
正交调制QAM：同时用某壹频率正弦交流信号的不同振幅和相位的组合，可更好地实现同时传送多位二进制信号，现代高速MODEM壹般使用该方法。
2、数字信号→数字信号
（1）不归零倒相制（NRZI）编码
信号仅于俩个相邻比特周期的交接点处才回到或经过零电平；用每壹比特周期开始位置信号是否倒相分别表示代码“0”和“1”。其倒相信号可用于自同步且所需波特率不大于比特率，但当连续传送不倒相代码时容易失去同步和积累直流分量而不利于传输。
（2）曼彻斯特编码
属自同步编码，用每个比特周期的中间点的正、负跳变分别表示代码“0”和“1”，此跳变同时又作为时钟同步信号。其同步性能好、无直流分量且易于实现，但所需波特率是比
特率的俩倍。
（3）差分曼彻斯特编码；
差分曼彻斯特编码是曼彻斯特编码的修改，将比特周期中点的跳变只作为时钟同步信号，用比特周期开始时信号是否倒相分别表示代码“0”和“1”。
（4）mBnB编码（n>m）
高速网络不适用曼彻斯特编码，因其所需波特率太高，往往使用mBnB编码或再接合三元编码。将原始数据每m位分为壹组，按某种规则选择n位二进制编码中的2m种组合表示，然后使用类似NRZI等码型编码传输，使其所需波特率值降为等于比特率的（n/m）倍。其选择规则主要应考虑自同步和直流分量的要求，如FDDI即使用4B5B码。三元编码即用信号的三种状态（如正、负、零电平）进行编码，可进壹步减少所需带宽。
3、模拟信号→数字信号
使用脉冲代码调制（PCM）技术将模拟数据经采样-量化-编码后转换成数字编码信号，其实现基于奈奎斯特采样定理。
奈奎斯特采样定理：若表示模拟数据的模拟信号的最高有效频率为f max，则只要采样频率f t≥2f max，其采样信号即包含了原始数据的全部信息，可从中恢复原模拟数据。
例：对语音信号的采样，如取其最高有效频率为4000H Z，则每秒只需采样8000次。若每次采样值用7位二进制编码量化，则传输壹路语音信号所需带宽为56Kb/s。
4、模拟信号→模拟信号（现代计算机网络教程P24）
5、扩频编码（现代计算机网络教程P24）
2．3多路复用技术
信道容量往往大于单个用户的需求，此时壹条信道可由多个用户共享使用，称为多路复用，从而提高信道使用效率和系统传输速率。常用技术有频分多路复用（FDM）、时分多路
复用（TDM）、波分多路复用和码分多路复用（CDMA）。
FDM：当信道带宽大于壹路信号的传输需求时，将信道总频带分成若干个子信道，对多路信号用不同的载波调制，同时于信道中且行传输。此时，多个用户于同壹时间占有不同的带宽资源。它基于模拟信号传输。
TDM：当信道速率大于壹路信号的传输需求时，将信道工作时间分成若时隙，不同时隙可传输来自不同用户的信号。若各时隙固定分配给不同用户，称同步DTDM；如果是动态分配则称为异步STDM。TDM的实质是使多个用户于不同时间占有相同的带宽资源，即分时共享。它基于数字传输。
波分复用：即光的频分复用，基于光纤通信。（谢希仁P85）
码分复用（CDMA）：基于直接序列扩频通信技术，抗干扰能力和保密性很强，可实现多个用户于同壹时间使用同样的频带通信，但实现复杂、占用频带宽、成本较高，主要用于无线LAN。
基本方法：①将每壹个比特时间进壹步分成m个短的时隙，每个时隙称为壹个码片，m 壹般取64或128。②系统中的每壹个站点分配壹个唯壹的mbit码片序列。③用码片序列的原码表示比特1，用用码片序列的反码表示比特0。④书写时，将码片序列中的代码1写作+1，代码0写作-1。
对码片序列的要求：①系统中各站点的序列必须各不相同；②任意俩个站点的码片序列均必须互相正交，即其内积为零；各码片序列的反码也均必须互相正交③每壹码片序列和其自身的内积（规格化内积）均是1；④每壹码片序列和其自身反码的内积（规格化内积）均是-1。
其工作过程基于①系统中所有站点发送的码片序列均是同步的；②信号叠加原理。2．4、数据交换技术
通信网络根据网络结构的不同可分成交换式和广播式俩类。广播通信网为广播式发送，不需要中间节点的介入和路由选择，为LAN广泛采用。交换式通信网由若干个网络节点组成点到点的结构，数据的传送从源节点开始，经若干中间节点的交换（转发）到达目标节点。按实际的数据传送技术，交换式通信网可分为线路交换网和分组交换网，后者又有虚电路和数据报俩种方式。
1、线路交换
主要技术特点：其通信过程分成三个阶段：①建立连接。源节点发出建立连接请求，经多个中间节点接力式地选择路径和分配链路直到目标节点，建立壹条端到端的专用物理连接。②数据传输。所有数据均通过此专用连接直接传输。③释放连接。数据传输结束后，通过释放请求释放所占用的资源。
主要优点：①交换设备和操作较简单；②壹旦建立连接后，网络对用户的透明度很高—数据速率快且固定、不会失序、延迟低且变化小。因此，适合于实时或交互式通信，如语音等。
主要缺点：①建立连接的时间较长，对于少量数据传送资源浪费较大；②由于连接是专用的，对于具有突发性特点的数据通信而言，其使用效率很低且公平性差。
2、存储转发
主要技术特点：要求各交换节点设备必须是智能的，途经的各中间节点对报文予以接收、存储，再选择适当的方向转发，直到目标节点。
主要优点：①所有链路均是分时共享的，使效率大大提高且比较公平；②对于线路交换，当网络负载很重时将拒绝新的连接建立请求，存储转发则仍可接收报文，只是报文的传送时延将增加；③能够提供速度和代码转换，差错校验，建立报文优先级等功能。
主要缺点：报文经过网络的时延较长且且变化较大。
3、分组交换：基于存储转发，且试图接合线路交换和存储转发的优点。它以存储转发为基础，给所传输数据单位的长度规定了壹个上限，该数据单位即称为报文分组，长度超过给定上限的报文必须分解成若干个分组分别独立地传送。分组交换网的交换方式有数据报和虚电路俩种。
（1）数据报分组交换
主要技术特点：进行数据传输之前不需要建立连接，源站随时可将数据组装成分组予以发送。每个分组完全独立地传送，故均必须含有源和目标地址等完整的控制信息，且且不能保证属于同壹报文的不同分组按序到达。
主要优点：除了具有存储转发的所有优点外，仍有①比较灵活且可靠性较好，当网络某壹局部故障时，报文可临时转往其它方向传送。②能够方便地多目标接收。③属于同壹报文的不同分组能够且行传送。④通信前不需要建立连接，对于壹次只传送少量分组的情况效率较高，适于壹般的数据传输。
主要缺点：除了具有存储转发的主要缺点外，每壹分组均必须含有完整的控制信息会影响效率。
（2）虚电路分组交换
主要技术特点：通信过程类似于线路交换，但建立的连接是由若干段逻辑链路组成的逻辑连接，仍然基于存储转发和分组交换。于数据传送阶段，每壹分组中不再需要含有完整的目标地址等控制信息，而只需要携带较短的逻辑连接号即可。
主要优点：除了具有存储转发的所有优点外，相对于数据报分组交换的其它优点是①壹旦建立连接后，分组的传送不会失序、延迟变化小。②对于壹次传送大量分组的情况效率较高，适于实时或交互式通信。
主要缺点：除了具有存储转发的主要缺点外，建立连接的时间较长，对于少量数据传送
效率较低；对系统故障的适应能力差。
2．5差错校验和纠正技术
1、基本方法
信道的噪声和干扰会使数据于传输过程中出错，检测和纠正的基本方法有俩类：
FEC（前向纠错）。基于纠错码，发送方使用某种纠错码对待发送数据进行编码后再予以发送，接收方使用同壹种纠错码对所接收的数据进行检错，如有差错则自行定位纠正。典型的纠错码如海明码。此法可不需重发数据，但需要设置的校验位较长，对于误码率不是很高的情况效率较低。
ARQ（自动请求重传）。基于检错码，广泛用于数据通信，其基本原理为：
●发送方用某种检错码对待发送数据进行编码后再予以发送，且将数据暂存到缓冲区；
●接收方使用同壹种检错码对所接收的数据进行检错，若正确向发送方返回确认应答ACK，否则丢弃所接收的数据且返回否认应答NAK，请求对方重新发送。
●发送方若收到ACK，则过程结束；若收到NAK，则重发数据直到被正确接收。
2、CRC（循环冗余码）校验码（谢希仁P50）
数据通信中常用的检错码，其基本原理为：
●循环冗余码的定义：信息的纠错编码是由若干信息位连接若干校验位构成的码字。壹种编码，如果它的任意俩个码字的对应位作模2加，得到的仍是其码字，则称为线性码。如果对线性码的码字循环右移壹位所得的仍然是此线性码的码字，则称此线性码为循环冗余码。
●CRC检错原理：将m位的帧的每壹位见作壹个（m-1）阶多项式M(x)中各项的系数，收发双方共同使用壹个r阶的生成多项式G（x），用G（x）去除M(x)得余数多项式R(x)，该R(x)对应的比特串称为校验和，将R(x)连接到M(x)之后即得到含校验和的传输编码对应
的多项式T(x)。接收方对所收到的T(x)用G(x)去除，若能除尽则无差错，否则为传输出错。
●CRC编码过程：
设G(x)为r阶，于M(x)对应的比特串后加入r个零，使其长度成为（m+r）位，对应多项式为x r M(x)。
用G(x)对应的位串对x r M(x)作模2除，得余数位串，对应R(x)。
按模2减法从x r M(x)对应的位串中减去余数位串，结果就是含校验和的CRC编码，对应T(x)。
例：设需传送的壹个HDLC帧的信息字段为I=11001011011，地址字段为A=10001000，控制字段为C=00111011，其生成多项式为G(x)=x4+x+1，试求出CRC校验码。计算
10010011011000011000000000 10011100010000011101111010110110000
得余数1000，则CRC编码码为100010000011101111010110111000。
2．6传输介质（谢希仁P25）
传输介质分为俩类：有线介质，无线介质。常用有线介质有三种：双绞线、同轴电缆和光纤。常用无线介质有：无线电、地面微波、红外线、卫星信道等。对于有线介质，主要关心下表所列特性。其中，连通性指适用于多点连接或点到点连接；传输特性指适于传输模拟信号或数字信号或其它。
1、有线介质
常用有线介质的特性描述和比较
（1）双绞线：有非屏蔽（UTP）和屏蔽的俩种，数据通信使用由多对双绞线再次绞合组成的UTP双绞线电缆。UTP又分为3类（10Mb/s），4类（16Mb/s），5类（100Mb/s）等。
（2）同轴电缆有基带和宽带俩种，前者的特征阻抗为50Ω，后者为75Ω，使用时必须于电缆俩端连接对应阻抗的匹配头。宽带同轴电缆的带宽可达300-450MH Z，壹般用FDM 分成多个子信道。
（3）光纤有多模和单模俩种，必须成对使用，壹般由多对组成光缆，其带宽可达到几十Gb/s且衰减很小，传输质量很高。多模光纤基于光的不断反射作用向前传送光信号，其损耗较大、传输距离较短、速率较低，但成本较低，多用于园区网。单模光纤中的光线则主要沿着光纤的轴线传送，故其损耗小、传输距离远、速率高，但成本较高，主要用于远程主干通信。
2、无线介质
地面微波（含移动通信）：带宽大、灵活、通信质量较高。保密差、气候干扰大。
卫星信道：带宽大、距离远、成本低、通信质量高、特性稳定。传播时延大（上行加下行壹般取270ms）。
2．7物理层（谢希仁P40）
1、物理层主要功能
物理层协议主要包括机械、电气、功能和规程特性。机械特性主要定义物理接口的规格、尺寸、引脚排列等；电气特性规定信号电平、速率、传输距离等；功能特性定义接口各引脚
的信号、功能等；规程特性则定义各信号的工作规则和时序关系。
2、典型物理层协议（谢希仁P40）
EIARS-232-C（对应CCITT的V.24）
EIARS-449/422/423
CCITT的X.21
前二个标准用于模拟信道，X.21用于数字信道。
附：数据通信基础知识：
数据通信基础知识：
数据通信是指通过数据通信系统将数据以某种信号形式从壹处安全可靠地传送到另壹处。1．信道----指信号传输的媒质，这些媒质如：架空明线、电缆、中长波地表波传播、短波电离层反射、超短波电离层绕射、微波传输、光导纤维--------------------等。
2．通信系统的模型3-1：信息源发送设备信道接收设备受信者（信宿）
噪声NoiseS/N信噪比DB分贝
3．数据：有意义的实体或者运载信息的物理符号。数据涉及到事物的形式，而信息涉及到这些数据的内容和解释。它能够分为：模拟数据（于壹个区间里面取连续值，如声音、图象、温度、压力等等）和数字数据（取离散值，如文本，整数、二进制序列等）。4．信号：是数据的表现形式，它使得数据能以某种适当的形式于介质上传输。它壹般以电磁波的形式存于，能够分为模拟信号和数字信号（信号的取值是离散的）。
5．传输：用电信号把数据从发送端送到接收端的过程。信号于传输过程中会衰减和畸变。
能够分为数字传输和模拟传输。具体到数字信号和模拟信号，可有4种传输，即数字信号和模拟信号的模拟传输，数字信号和模拟信号的数字传输。也能够分为基带传输和频带传输。
6．基带信号：指调制前的信号，或者称为未调制的信号，它能够直接于线路上传输，如高、低电平直接传输，于使用数字信号传输数据时，如果不调制，数字信号要几乎占满整个带宽。基带信号传输时，首先要解决信号的编码问题，而不是单纯用高低电平表示1和0，为什么？因为很难同步，无法区分。见P43图3-8。
7．频带信号：将基带信号调制后的信号。它往往占有有限的带宽，于整个频率范围内各个频带信号的位置和载波的频率有关。
8．宽带信号：把多路基带信号、音频信号、视频信号调制到壹条电缆的不同频率处所形成的信号，它能够提高线路的利用率。
9．单工、半双工和全双工通信
10．波特率B：也称为调制速率或码元速率，参见Nyquist定理，课件p37
11．信道的极限信息传输率C：即每秒钟传输的信息量，也就是我们说的带宽。12．俩者的关系：C=Blog2N
13．信道容量：信道能够传输的最大的数据传输率。包括了Nyquist和Shanon的理论，其中壹个是关于无噪声信道的，壹个是关于有噪声信道的。
14．信道的传播速率：信号于单位时间里传送的距离，单位为m/s,和传输媒体有关。15．吞吐量：是信道或者网络性能的壹个参数，它等于信道于单位时间里成功传输的总的信息量。
16．误码率：又称出错率，指错误接受的码元数占传送的总的码元数的比例，壹般要求小于百万分之壹。
17．参见P53页图3-18，了解调制解调器的速率
18．通信的方式：串行和且行、同步（每次传送壹个数据块）和异步（壹次传输壹个字符，应用于简单、低速场合，每个字符有2-3位的额外开销，用于同步和停止）
19．网络中的数据交换方式：电路交换、报文交换和分组交换，参见课件P7图1-5 20．关于多路复用技术：传输介质的能力壹般均超过传输单壹信号的情况，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地传输信号，此即多路复用。
多路复用有多种形式，最常见的是TDM（数字信号传输）和FDM（模拟信号传输）.仍有WDM,CDMA等。
21．脉冲编码调制（PCM,PulseCodeModulation）将模拟信号的抽样量化值变换成代码，称为PCM.它是现代电话系统的核心，壹般现代电话均对人的语音信号进行PCM编码。编码后要求系统的数据传输率为壹路电话64kbps.
PCM不仅用于语音通信，也能够用语数字化模拟图象。
22．讲解第2章计算机网络的协议和体系结构了解分几层，每层上有哪些协议，知道TCP/IP和OSI/RM的具体层次和对比。
23．补充将物理层的任务和4个特性描述：P34
24．习题
25．几个关联的概念：
子网（subnet）：通常谈到WAN时才有意义，它指由网络运营者拥有的路由器和通信线路的总称。
网络（network）：子网和主机（host）构成网络，于谈到LAN时，电缆和主机构成网络，没有子网的概念。
互联网internetwork：当不同的网络连接起来就组成了互联网，壹个LAN和WAN 连接或者连接俩个LAN就构成了互联网。Internet特指世界范围的互联网，它采用TCP/IP 协议，前身是ARPAnet.
26.大家去查询几个和网络关联的组织：
ISO,CCITT,ITU,NIC
数据通信基本知识 -------------------------------------------------------------------------- 所有计算机之间之间通过计算机网络的通信都涉及由传输介质传输某种形式的数据编码信号。传输介质在计算机、计算机网络设备间起互连和通信作用，为数据信号提供从一个节点传送到另一个节点的物理通路。计算机与计算机网络中采用的传输介质可分为有线和无线传输介质两大类。 一、有线传输介质(Wired Transmission Media) 有线传输介质在数据传输中只作为传输介质，而非信号载体。计算机网络中流行使用的有线传输介质(Wired Transmission Media)为：铜线和玻璃纤维。 1. 铜线 铜线(Copper Wire)由于具有较低的电阻率、价廉和容易安装等优点因而成为最早用于计算机网络中的传输介质，它以介质中传输的电流作为数据信号的载体。为了尽可能减小铜线所传输信号之间的相互干涉(Interference)，我们使用两种基本的铜线类型：双绞线和同轴电缆。 (1)双绞线 双绞线(Twisted Pair)是把两条互相绝缘的铜导线纽绞起来组成一条通信线路，它既可减小流过电流所辐射的能量，也可防止来自其他通信线路上信号的干涉。双绞线分屏蔽和无屏蔽两种，其形状结构如图1.1所示。双绞线的线路损耗较大，传输速率低，但价格便宜，容易安装，常用于对通信速率要求不高的网络连接中。 (2)同轴电缆 同轴电缆(Coaxial Cable)由一对同轴导线组成。同轴电缆频带宽，损耗小，具有比双绞线更强的抗干扰能力和更好的传输性能。按特性阻抗值不同，同轴电缆可分为基带(用于传输单路信号)和宽带(用于同时传输多路信号)两种。同轴电缆是目前LAN局域网与有线电视网中普遍采用的比较理想的传输介质。 2.玻璃纤维 目前，在计算机网络中十分流行使用易弯曲的石英玻璃纤维来作为传输介质，它以介质中传输的光波(光脉冲信号)作为信息载体，因此我们又将之称为光导纤维，简称光纤(Optical Fiber)或光缆(Optical Cable)。 光缆由能传导光波的石英玻璃纤维(纤芯)，外加包层（硅橡胶）和保护层构成。在光缆一头的发射器使用LED光发射二极管(Light Emitting Diode)或激光(Laser)来发射光脉冲，在光缆另一头的接收器使用光敏半导体管探测光脉冲。 模拟数据通信与数字数据通信 一、通信信道与信道容量(Communication Channel & Channel Capacity) 通信信道(Communication Channel)是数据传输的通路，在计算机网络中信道分为物理信道和逻辑信道。物理信道指用于传输数据信号的物理通路，它由传输介质与有关通信设备组成；逻辑信道指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过中间结点所实现的逻?quot;联系"，由此为传输数据信号形成的逻辑通路。逻辑信道可以是有连接的，也可以是无连接的。物理信道还可根据传输介质的不同而分为有线信道和
1、以下哪一些不属于网络资源( C A、硬件资源 B、软件资源 C、人力资源 D、数据资源 2、国际标准化组织的英文简称为( A A、ISO B、OSI C、ICP D、ISP 3、以下哪一项不属于Internet的应用( C A、电子商务 B、信息发布 C、过程控制 D、电子邮件 4、以下哪一项不属于网络设备( D A、双绞线 B、网卡 C、集线器
D、网络操作系统 5、网络作用范围大约在几十至及千千米又称为远程网的网络为( D A、局域网 B、城域网 C、广域网 D、以上都不是 6、大部分的局域网都是采用以太网网卡,则其拓扑结构为( A A、星型 B、环型 C、总线型 D、网型 7、在数据传输中,DTE是指( A A、数据终端设备 B、数据传输率 C、数据电路终接设备 D、数据通信方式 8、以下哪一项不属于数据线路的通信方式( D A、单工通信 B、半双工通信
C、全双工通信 D、无线通信 9、数据传输方式不包括( D A、基带传输 B、频带传输 C、宽带传输 D、并行传输 10、数据传输中,传输延迟最小的是( A A、信元交换 B、分组交换 C、电路交换 D、报文交换 11、计算机网络通信系统是( D A、信号传输系统 B、电信号传输系统 C、模拟信号系统 D、数据通信系统 12、在数据传输中,需要建立连接的是( D A、电路交换
B、信元交换 C、报文交换 D、数据报交换 13、在ISO/OSI中,网络层属于( C A、第一层 B、第二层 C、第三层 D、第四层 14、OSI参考模型中,完成差错报告,网络拓扑结构和流量控制功能的是( A A、网络层 B、传输层 C、数据链路层 D、物理层 15、IEEE802工程标准中的802.3协议是( C A、令牌总线 B、局域网的互联标准 C、局域网的令牌环网标准 D、局域网的载波侦听多路访问标准 16、16 BASE-T通常是指( D A、粗缆
《数据通信与网络基础》教学计划与教学大纲 课程代号：CS16021 任课教师：杨献春 开课时间：2001/2002学年第一学期 授课对象：专升本99级和00级，二学历00级 教学安排： 教室地点教102 选课人数272人 授课时间星期二18:30-21:20 教学1班（99级专升本00级二学历127人） 星期四18:30-21:20 教学2班（00级专升本145人） 一、教学计划： 总计60学时，两个教学班计划相同。 教学16次计48学时第1-4周，第6-17周（第5周国庆节休假） 讲座1次3学时第18周（20XX年1月3日，星期四，两班合讲，自愿参加） 复习1次3学时第19周 答疑1次3学时第19或20周（待定） 考试1次2小时左右 二、教学大纲： 课程名称 数据通信与网络基础 课程概述 这是一个学期的课程, 旨在学习数据通信基本原理和了解数据通信网络。本课程向学生介绍计算机之间及人机之间通信相关的各种基本技术，涉及的主题有：简单的通信模型，通信系统硬件（传输媒质、数据传输技术、数据终端设备，数据通信设备与接口），通信系统中的软件（数据编码、数据传输方式、数据传输协议），数据通信网（网络分层体系结构、交换式网络与广播式网络、宽带传输网、接入网），多媒体数据通信，数据通信发展历史与趋势。 教学目标 通过本课程的学习，学生能够 ●了解电信与及数据通信的发展历史与前景 ●知道通信种类及其使用的频段 ●熟悉数据通信模型与术语 ●知道数据通信标准及其制定机构 ●知道数据通信网及其分类和用途 ●描述数字传输与模拟传输的区别与各自的特点 ●掌握信息的度量方法和信号时域频域特性分析方法 ●了解传输信道特性及其对信号的影响
第一章习题 1、试举出若干个模拟信号与数字信号的例子。 答：模拟信号：语音信号等 数字信号：计算机处理数据等。 2、请说明有线电视、市内电话、调频广播、移动电话、校园网等通信系统各使用哪些信道。答：有线电视：同轴电缆 市内电话：双绞线 调频广播：无线信道 移动电话：无线信道 校园网：双绞线、同轴电缆或光纤 3、试述通信系统的组成。 答：通信系统包括五个组成部分：1）信源；2）发送设备；3）接收设备；4）信宿；5）信道。 4、一个有10个终端的通信网络，如果采用网型网需要用到多少条通信链路？如果采用星型网需要有多少条通信链路？ 答：网状网：45条；星状网：10条 5、试述传码率，传信率，误码率，误信率的定义，单位。并说明二进制和多进制时码元速率和信息速率的相互关系。 答：1）传码率是指单位时间内通信系统传送的码元数目，单位为“波特”或“B”。 2）传信率也称为比特率（bit rate），是指单位时间内通信系统所传送的信息量，单位为“bit/s”或“bps”。 3）误码率就是码元在传输系统中被传错的概率，Pe=传输中的误码/所传输的总码数。 4）误信率是指发生差错的信息量在信息传输总量中所占的比例，Peb=系统传输中出错的比特数/系统传输的总比特数。 r=Rmlog2m（bit/s） 式中，r为传信率，Rm为m进制的传码率。 6、描述点对点通信的几种方式。 答：对于点对点之间的通信，按消息传送的方向与时间，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。 7、线路交换与分组交换的区别在哪里？各有哪些优点？
答：线路交换：网上的交换设备根据用户的拨号建立一条确定的路径，并且在通信期间保持这条路径，从被呼用户摘机建立通话开始到一方挂机为止，这条线路一直为该用户所占用。线路交换的很大一个优点是实时性好。 分组交换：分组交换是一种存储与转发的交换方式，很适合于数据通信。它将信息分成一系列有限长的数据包，并且每个数据包都有地址，而且序号相连。这些数据包各自独立地经过可能不同的路径到达它们的目的地，然后按照序号重新排列，恢复信息。它的优点是线路利用率高。 8、已知二进制数字信号每个码元占用的时间为1ms，1、0等概率出现，求（1）码元速率，（2）每秒钟的信息量，（3）信息速率。 答：1）码元速率=1/0.001=1000（B） 2）每秒钟信息量=Rmlog2m=1000*1=1000（bit） 3）r=Rmlog2m=1000*1=1000（bit/s） 9、同上题，如果码元速率不变，改用8进制传输，且各码元等概率出现，求码元速率，信息速率。 答：1）码元速率=1/0.001=1000（B） 2）r=Rmlog2m=1000*3=3000（bit/s）
《计算机网络》 第二章——数据通信基础练习题 一、填空题： 1.________是两个实体间的数据传输和交换。 2._____是传输信号的一条通道，可以分为________和________。 3._____是信息的表现形式，有________和________两种形式。 4.________是描述数据传输系统的重要技术指标之一。 5.________是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为______________________。 6.数据通信系统一般由________、________和________等组成。 7.根据数据信息在传输线上的传送方向，数据通信方式有________、________和________三种。 8.基带、频带、宽带是按照__________________________来分类的。 9.信道的传播延迟和_____________________________与_________________________有关。 10.电路交换的通信过程可分为三个阶段：__________、__________和____________。 11.在分组交换技术中，还可以分为________和________两种不同的方式。 12.信元交换技术是指__________（英文简称为____），它是一种_________的交换技术。 13.多路复用技术通常有两类：____________和____________。 14.常见的差错控制技术有：_________和__________等, 为了确保无差错传输数据，必须具有______和______的功能。 15. CRC码的中文名称是__________，又称________，是一种较为复杂的校验方法，有很强的检错能力。 16. 存储转发方式中常见的有________、________、________，传输的单位分别是____、____、____。 二、选择题 1.在数据通信系统中衡量传输可靠性的指标是____。 A.比特率 B.波特率 C.误码率 D.吞吐量 3.在传输过程中，接收和发送共享同一信道的方式称为____。 A.单工方式 B.半双工方式 C.全双工方式 D.自动方式 5.为了提高通信线路的利用率，进行远距离的数字通信采用____数据传输方式。 A.基带传输 B.频带传输 C.宽带传输 D.窄带传输 6.在数字信道上，直接传送矩形脉冲信号的方法，称为____。 A.
数据通信技术基础知识 2.1 数据通信技术 2.1.1 模拟数据通信和数字数据通信 1.几个术语的解释 1)数据－定义为有意义的实体。数据可分为模拟数据和数字数据。模拟数据是在某区间内连续变化的值；数字数据是离散的值。 2)信号－是数据的电子或电磁编码。信号可分为模拟信号和数字信号。模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波；数字信号则是一系列离散的电脉冲。可选择适当的参量来表示要传输的数据。 3)信息－是数据的内容和解释。 4)信源－通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。 5)信宿－通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。 6)信道－信源和信宿之间的通信线路。 2.模拟信号和数字信号的表示 模拟信号和数字信号可通过参量(幅度)来表示： 图2.1 模拟信号、数字信号的表示 3.模拟数据和数字数据的表示 模拟数据和数字数据都可以用模拟信号或数字信号来表示，因而无论信源产生的是模拟数据还是数字数据，在传输过程中都可以用适合于信道传输的某种信号形式来传输。 1)模拟数据可以用模拟信号来表示。模拟数据是时间的函数，并占有一定的频率范围，即频带。这种数据可以直接用占有相同频带的电信号，即对应的模拟信号来表示。模拟电话通信是它的一个应用模型。 2)数字数据可以用模拟信号来表示。如Modem可以把数字数据调制成模拟信号；也可以把模拟信号解调成数字数据。用Modem拨号上网是它的一个应用模型。 3)模拟数据也可以用数字信号来表示。对于声音数据来说，完成模拟数据和数字信号转换功能的设施是编码解码器CODEC。它将直接表示声音数据的模拟信号，编码转换成二进制流近似表示的数字信号;而在线路另一端的CODEC,则将二进制流码恢复成原来的模拟数据。数字电话通信是它的一个应用模型。 4)数字数据可以用数字信号来表示。数字数据可直接用二进制数字脉冲信号来表示，但为了改善其传播特性，一般先要对二进制数据进行编码。数字数据专线网DDN网络通信是它的一个应用模型。 4.数据通信的长距离传输及信号衰减的克服 1)模拟信号和数字信号都可以在合适的传输媒体上进行传输(如图2.2)；
数据通信的基础知识概述
入设备通信。其本地管理接口（LMI）可大大简化帧中继网的配置和管理。 ⑤局域网（LAN）与广域网（WAN）的高速连接。 ⑥LAN与LAN的互联。 ⑦远程计算机辅助设计/制造文件的传送、图像查询以及图像监视、会议电视等 2．无线数据通信的应用 无线数据通信也称为移动数据通信。它的业务范围很广，也有广泛的应 前景。 （1）移动数据通信在业务上的应用。移动数据通信的业务，通常分为基本数据业务和专用数据业务两种：基本数据业务的应用有电子信箱、传真、信息广播、局域网（LAN）接入等。?专用业务的应用有个人移动数据通信、计算机辅助调度、车、船、舰队管理、ＧPS汽车卫星定位、远程数据接入等。 （2）移动数据通信在工业及其它领域的应用。 移动数据通信在这些领域的应用可分为固定式应用、移动式应用和个人应用三种类型。 ①固定式应用是指通过无线接入公用数据网的固定式应用系统及网 络。如边远山区的计算机入网、交警部门的交通监测与控制、收费停车场、加油站以及灾害的遥测和告警系统等。 ②移动式应用是指野外勘探、施工、设计部门及交通运输部门的运输 车、船队和快递公司为发布指示或记录实时事件，通过无线数据网络实现业务调度、远程数据访问、报告输入、通知联络、数据收集等均需采用移动式数据终端。移动数据终端在公安部门的刑警、巡警、交警也开始应用。 ③个人应用是指专业性很强的业务技术人员、公安外线侦察破案人员 等需要在外办公时，通过无线数据终端进行远程打印、传真、访问主机、数据库查询、查证。股票交易商也可以通过无线数据终端随时随地跟踪查询股票信息，即使度假也可以从远程参加股票交易。
第二章数据通信基础习题与答案 一、判断题 1.（√）计算机中的信息都是用数字形式来表示的。 2.（√）信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示，单位时间内传送的比特数越多，表示信道容量越大。 3.（×）波特率是指信息传输的错误率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标。 4.（×）在单信道总线型网络中，带宽=信道容量×传输效率。 5.（√）在共享信道型的局域网中，信号的传播延迟或时延的大小与采用哪种网络技术有很大关系。 6.（√）DTE是指用于处理用户数据的设备，是数据通信系统的信源和住宿。 7.（√）DCE是数据通信设备，是介于数据终端设备与传输介质之间的设备。 8.（×）Modem属于DTE。 9.（√）在单工通信的两个节点中，其中一端只能作为发送端发送数据不能接收数据，另一端只能接收数据不能发送数据。 10.（√）在半双工通信的双方可以交替地发送和接收信息，不能同时发送和接收，只需要一条传输线路即可。 11.（×）在全双工通信的双方可以同时进行信息的发送与接收，只需要一条传输线路即可。 12.（√）在局域网中，主要采用的是基带数据传输方式。 13．（√）信道带宽的单位是赫兹。 14．（×）数据通信系统主要技术指标中的信道容量＝吞吐量×传输效率。 15．（×）比特率和波特率是两个相同的概念。 16．（√）基带传输与宽带传输的主要区别在于数据传输速率不同。 17．（√）分组交换是以长度受到限制的报文分组为单位进行传输交换的。 18．（√）电路交换有建立连接、传输数据和拆除连接三个通信过程。 19．（√）分组交换比电路交换线路利用率高，但实时性差。 20．（√）ATM(即异步传输模式)是一种广域网主干线常采用的技术。 21．（√）数据传输率是指单位时间内信道内传输的信息量，即比特率。 22．（×）使用调制解调器进行网络数据传输称为基带传输。 23．（√）信元交换适宜于对带宽要求高和对服务质量要求高的应用。 24．（×）波特率是一种数字信号的传输速率。 25．（×）分组交换属于“存储一转发”交换方式，它是以报文为单位进行传输转换的。 26．（×）奇偶检验是一种复杂的检错方法，有很强的检错能力。 二、填空题 1.数据一般分（模拟）数据和（数字）数据两种类型。 2.在数字传输中，（码元）是构成信息编码的最小单位。 3.（吞吐量）是单位时间内整个网络能够处理的信息总量，单位是字节/秒或位/秒。 4.数据通信系统是由（DTE ）、（DCE ）和通信线路等组成。 5.根据数据信息在传输线上的传送方向，数据通信方式有（单工通信）、（半双工通信）和（全双工通信）三种。 6.数据传输方式有（基带传输）、（频带传输）和（宽带传输）三种。 7.数据交换技术有（电路交换）、（报文交换）、（分组交换）和（信元交换）四种。 8.一个完整的信元长度为（53 ）B，其中（5 ）B是信元头，（48 ）B为信元数据。
一、填空（每空1分，共20分） 1.传输层协议包括 TCP 和 UDP ，FTP采用 TCP 进行传输。 2.TCP/IP协议栈具有简单的分层设计，它将网络分为5层，从底层到高层依次 为物理层，数据链路层，网络层，传输层和应用层。 3.ZXR10 G产品系列支持的IGP为 IS-IS 、 RIP 、 OSPF 。 4.路由协议大体上可分为链路状态协议和距离矢量协议两种。其中，OSPF属于 链路状态协议， RIP属于距离矢量协议。 5.OSPF通过 Hello 报文来建立并维护邻居关系。 6.在OSPF中，路由汇总只能在 ARP 和 ASBR 上做。 7.Access port是可以承载 1 个VLAN的端口；Tagged port是可以承载多 个VLAN的端口。 8.TCP是面向连接的传输层协议，所谓面向连接就是先完成连接建立的过程， 然后进入数据传输阶段。 9.“毒性逆转”是指防止路由自环的措施。 10.做smart trunk的三个前提条件为：速率相同、端口双工式、 链路属性相同。 二、选择题（每空2分，共20分） 1、当今世界上最流行的TCP/IP协议的层次并不是按OSI参考模型来划分的， 相对应于OSI 的七层网络模型，没有定义（D ）。 A、物理层与链路层 B、链路层与网络层 C、网络层与传输层 D、会话层与表示层 2、在以太网中ARP报文分为ARP Request和ARP Response，其中ARP Response是（ B ）传送。 A、广播 B、单播 C、组播 D、多播 3、主机地址10.10.10.10/255.255.254.0的广播地址是多少？（B ） A、10.10.10.255 B、10.10.11.255 C、10.10.255.255 D、10.255.255.255 4、使用子网规划的目的是什么? （D ） A、将大的网络分为多个更小的网络 B、提高IP地址的利用率 C、增强网络的可管理性 D、以上都是 5、下面协议中那一个是工作在传输层并且是面向无连接的。（D ） A、IP B、ARP C、TCP D、UDP
（通信企业管理）章物理层与数据通信基础
第2章物理层和数据通信基础 知识要点： ·基本概念：模拟、数字，数据、信号，数据通信模型，噪声。编码，调制/解调，MODEM 。信号传输速率，数据传输速率，信噪比，香农定理。衰减，失真，噪声，干扰，差错及其和传输距离和传输速率的关系。模拟传输系统和数字传输系统。全双工和半双工，基带传输和宽带传输，点到点连接和多点连接。 ·传输介质：有线介质——双绞线、同轴电缆、光纤。无线介质——微波、卫星、蜂窝无线通信。 ·信道复用技术：FDMA ，TDMA ，WDMA ，CDMA 。 ·数据交换技术：电路交换，报文交换，报文分组交换。 ·同步技术：比特同步，幀同步。 ·差错和差错纠正：前向纠错和纠错码，自动重发纠错和检错码，CRC 。 ·物理层标准举例：EIARS-232，EIARS-449，X.21。 2．1数据通信的基本概念 1、信息、数据、信号、通信及数据处理通信系统基本组成 数据是信息的形式表示。于计算机科学中，数据是信息的编码。 信号是数据的电子或电磁编码。 通信是将数据从源方传输到目的方，传输则是对信号的传送。 通信系统壹般组成模型方框图 通过模拟信道进行数据通信的模型 模拟数据：幅值连续变化且可取无限多中间值的数据。如语音、图象等。 数字信号数字信号模拟信号模拟信号
数字数据：幅值离散变化且不可取无限多中间值的数据。如整数、二进制数据等。 模拟信号：幅度随时间连续变化的电磁信号。如正弦交流信号。 数字信号：幅度随时间离散变化且固定的电磁信号。如矩形脉冲信号。 2、信号的频域和传输特性 信号频谱：将信号分解成多个正弦交流信号分量时，关联正弦交流信号之间的幅度、频率、相位关系。 信号的绝对频带：信号频谱中最高频率成份和最低频率成份之差。 信号的有效频带：为满足信号仍原需求而需要传输的信号频谱的最高频率成份和最低频率成份之差。 噪声和干扰： 差错及其和传输距离和传输速率的关系 中继和放大：为克服信号于传输过程中的衰减，增加信号传输距离，于通信线路中往往需要设置将信号增强或仍原的设备，于模拟通信中使用放大器，于数字通信中使用中继器。 信噪比：衡量热噪声对信号的干扰程度，其值=10ln(S/N)dB(分贝) 3、数据的表示和传输（四种组合） ●用模拟信号表示和传输模拟数据：将模拟数据用占有壹定频带的模拟信号来表示和传输，可使用信号转换器（或加调制解调器）实现。如语音通过电话系统的传输：将声音转换成频率范围为20Hz-20KHz的音频电信号；因其主要能量集中于300Hz-3400Hz的范围，故截取该范围的信号放入模拟信道传输。 ●用模拟信号表示和传输数字数据：将数字数据调制到某壹频率的模拟电磁信号上，形成已调模拟信号后予以传输，使用调制/解制技术实现。 ●用数字信号表示和传输模拟数据：通过CODEC（编码解码器）将模拟信号经采样-量
数据通信基本知识 所有计算机之间之间通过计算机网络的通信都涉及由传输介质传输某种形式的数据编码信号。传输介质在计算机、计算机网络设备间起互连和通信作用，为数据信号提供从一个节点传送到另一个节点的物理通路。计算机与计算机网络中采用的传输介质可分为有线和无线传输介质两大类。 一、有线传输介质(Wired Transmission Media) 有线传输介质在数据传输中只作为传输介质，而非信号载体。计算机网络中流行使用的有线传输介质(Wired Transmission Media) 为：铜线和玻璃纤维。 1. 铜线 铜线(Copper Wire)由于具有较低的电阻率、价廉和容易安装等优点因而成为最早用于计算机网络中的传输介质，它以介质中传输的电流作为数据信号的载体。为了尽可能减小铜线所传输信号之间的相互干涉(Interference) ，我们使用两种基本的铜线类型：双绞线和同轴电缆。 (1) 双绞线 双绞线(Twisted Pair) 是把两条互相绝缘的铜导线纽绞起来组成一条通信线路，它既可减小流过电流所辐射的能量，也可防止来自其他通信线路上信号的干涉。双绞线分屏蔽和无屏蔽两种，其形状结构如图 1.1 所示。双绞线的线路损耗较大，传输速率低，但价格便宜，容易安装，常用于对通信速率要求不高的网络连接中。 (2) 同轴电缆 同轴电缆(Coaxial Cable) 由一对同轴导线组成。同轴电缆频带宽，损耗小，具有比双绞线更强的抗干扰能力和更好的传输性能。按特性阻抗值不同，同轴电缆可分为基带(用于传输单路信号)和宽带(用于同时传输多路信号)两种。同轴电缆是目前LAN局域网与有线电视网中普遍采用的比较理想的传输介质。 2. 玻璃纤维目前，在计算机网络中十分流行使用易弯曲的石英玻璃纤维来作为传输介质，它以介质中传输的光波(光脉冲信号)作为信息载体，因此我们又将之称为光导纤维， 简称光纤(Optical Fiber) 或光缆(Optical Cable) 。 光缆由能传导光波的石英玻璃纤维(纤芯)，外加包层(硅橡胶)和保护层构成。在光缆一头的发射器使用LED光发射二极管(Light Emitting Diode) 或激光(Laser)来发射光脉冲，在光缆另一头的接收器使用光敏半导体管探测光脉冲。 模拟数据通信与数字数据通信 一、通信信道与信道容量(Communication Channel & Channel Capacity) 通信信道(Communication Channel) 是数据传输的通路，在计算机网络中信道分为物理信道和逻辑信道。物理信道指用于传输数据信号的物理通路，它由传输介质与有关通信设备组成；逻辑信道指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过中间结点所实现的逻?quot; 联系"，由此为传输数据信号形成的逻辑通路。逻辑信道可以是有连接的，也可以是无连接的。物理信道还可根据传输介质的不同而分为有线信道和 无线信道，也可按传输数据类型的不同分为数字信道和模拟信道。信道容量(Channel
数据通信基础 【数据(Data) 】：传递（携带）信息的实体（描述物体的数字、字母或符号），信息(Information)则是数据的内容或解释。 【模拟(Analog)数据】是指在某个区间内连续变化的值。例如：声音和视频 【数字(Digital)数据】在某个区间内是离散的值。例如：文本和整数 【信号(Signal) 】：数据的物理量编码（通常为电编码），数据以信号的形式传播。 【模拟信号】是随时间连续变化的电流、电压或电磁波。 【数字信号】是指利用其某个参量（如幅度、频率或相位等）的变化来表示数据【信源】:通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。 【信宿】:通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。 【信道】:信源和信宿之间的通信线路（或通路）是传输信号的通路，由传输线路及相应的附属设备组成。同一条传输线路上可以有多个信道。例如：一条光缆可以同时供几千人通话，有几千条电话信道。 【信号带宽】是指信号的频率范围； 【信道带宽】是指信道上能够传输信号的最大频率范围。信号带宽不能大于信道带宽，否则无法实现通信。 实例：传输线路和信道之间的关系可以看作马路与车道之间的关系，一条马路可以划分成一车道，也可以划分成多车道；信号带宽和信道带宽之间的关系可以看作汽车宽度与车道宽度之间的关系，汽车宽度不能大于车道宽度，否则交通无法实现 【带宽(Bandwidth) 】：信号或信道占据的频率范围 【信道容量(Channel capacity) 】：信道的最大数据率 带宽是指信道能传送的信号的频率宽度，也就是可传送信号的最高频率与最低频率之差。信道的带宽由传输介质、接口部件、传输协议，以及传输信息的特性等因素所决定，它在一定程度上体现了信道的传输性能，是衡量传输系统的一个重要指标。信道的容量、传输速率和抗干扰性等均与带宽有着密切的联系。一般地说，信道的带宽大，信道的容量也大，其传输速率相应也高。 【比特率(Bit Rate) 】：数据传输速率(bps，b/s)是单位时间内所传送的二进制位的个数，单位为bps或b/s 。 【波特率(Baud) 】：即信号传送速率是单位时间内所传送的信号的个数（码元数），单位为baud(波特) 。 1 Baud = （log2M）bps 一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。换句话说，一个码元中可以传送多个比特（bit）。 【误码率(Bit error rate) 】：信道传输可靠性指标 P= 错误的位数/ 传输的总位数 【信息编码】：将信息用二进制数表示的方法。 【数据编码】：将数据用物理量表示的规则。 通信系统的构成 ◆数据传输系统：
信道的数据速率计算公式 在使用香农理论时！由于s/n（信噪比）通常较大，因此通常使用分贝（dB）表示，例如。s/n=1000.分贝表示就是30dB.如果带宽是3KHZ，这时的极限速率是30Kb/s 通常误码率小于10E-6。 8.2 数据通信基础技术 1．信道特性 数据通信的目的就是传递信息，在一次通信中产生和发送信息的一端称为信源，接收信息的一端称为信宿，而信源和信宿之间的通信线路就称为信道。信道最重要的一个特性就是信道容量——也就是信道上数据所能够达到的传输速率。和信道相关的概念如下。 —带宽：是指发送器和传输媒体的特性限制下的带宽，通常用赫兹或每秒周期表示（对于模拟信道而言，其信道带宽W=最高频率f2-最低频率f1）。通常是信道的电路制成后，带宽就决定了，因此它是影响信道传输速率的客观性因素。 —噪声：信息在传输过程中可能会受到外界的干扰，这种干扰就称为噪声，它会使得信道的传输速率降低。
在数据通信技术中，人们一方面通过研究新的传输媒介来降低噪声的影响，另一方面则是通过研究更先进的数据调制技术，从而能更加有效地利用信道的带 宽。 图8-2 信道的数据速率计算公式示意图 从图8-2中，可以看出在计算信道的数据速率时有两种考虑的方式。 —有噪声：这时应该使用香农理论。 在使用香农理论时，由于S/N（信噪比）的比值通常太大，因此通常使用分 （S/N）。例如，S/N=1000时，用分贝表示就是30d 贝数（dB）来表示：dB=10 log 10 B。如果带宽是3KHz，则这时的极限数据速率就应该是C=3000 log（1+1000）≈3000×9.97≈30Kb/s（考试是会考该知识点的，应该记住这里的转换公式）。 对于有噪声的信道，我们用误码率来表示传输二进制位时出现差错的概率（出错的位数/传送的总位数），通常要求小于10-6。 —无噪声：这时应该使用尼奎斯特定律（也称为奈式定律）。 在计算时，关键的地方在于理解码元和比特的转换关系。码元是一个数据信号的基本单位，而比特是一个二制数位，一位可以表示两个值。因此，如果码元可取两个离散值，则只需1比特表示；若可取4个离散值，则需要2比特来表示。码元有多少个不同种类取决于其使用的调制技术，关于调制技术的更多细节参见后面的知识点，在此只列出常见的调制技术所携带的码元数，如表8-1所示。
数据通信技术基础习题 答案:一、CCADA ABCBA 二、AC\ABCD\ABCD\AC\ABCD\ABC\AC\ABCD\ABC\ABC 三、1、数据通信 2、信息 3、数据 4 、信号 5、数字模拟数字模拟 6、发送设备传输设备接收设备 7、比特率 8、波特率 9、带宽 10、信道容量 11、误码率 12、吞吐量 13、串行传输 14、并行传输 15、同步 16 异步 17、单工 18、半双工 19、全双工 20、电路报文分组 21、电路建立数据传输拆除电路 22、报文交换存储-转发 23、分组交换 24、数据报方式虚电路方式 25、多路复用 26、频分多路复用时分多路复用 一、单项选择题 1.单工通信就是指( )。 A.通信双方可同时进行收、发信息的工作方式 B.通信双方都能收、发信息,但不能同时进行收、发信息的工作方式 C.信息只能单方向发送的工作方式 D.通信双方不能同时进行收、发信息的工作方式 2.数据通信的信道包括( )。 A.模拟信道 B.数字信道 C.模拟信道与数字信道 D.同步信道与异步信道
3.双工通信就是指( )。 A.通信双方可同时进行收、发信息的工作方式 B.通信双方都能收、发信息,但不能同时进行收、发信息的工作方式 C.信息只能单方向发送的工作方式 D.通信双方不能同时进行收、发信息的工作方式 4.半双工通信就是指( )。 A.通信双方可同时进行收、发信息的工作方式 B.通信双方都能收、发信息,但不能同时进行收、发信息的工作方式 C.信息只能单方向发送的工作方式 D.通信双方不能同时进行收、发信息的工作方式 5.完整的通信系统就是由( )构成。 A.信源、变换器、信道、反变换器、信宿 B.信源、变换器、信道、信宿 C.信源、变换器、反变换器、信宿 D.变换器、信道、反变换器、信宿 6.移动通信系统一般由( )构成。 A.移动台、基地站、移动业务交换中心、与公用电话网相连接的中继线 B.移动台、基地站、移动业务交换中心 C.移动台、移动业务交换中心、与公用电话网相连接的中继线 D.移动台、移动业务交换中心、与公用电话网相连接的中继线 7.无线寻呼就是( )。 A.一种传送简单语言信息的单向呼叫系统 B.一种传送非简单语言信息的单向呼叫系统
数据通信技术基础习题 答案：一、CCADA ABCBA 二、AC\ABCD\ABCD\AC\ABCD\ABC\AC\ABCD\ABC\ABC 三、1、数据通信 2、信息 3、数据 4 、信号 5、数字模拟数字模拟 6、发送设备传输设备接收设备 7、比特率 8、波特率 9、带宽 10、信道容量 11、误码率 12、吞吐量 13、串行传输 14、并行传输 15、同步 16 异步 17、单工 18、半双工 19、全双工 20、电路报文分组 21、电路建立数据传输拆除电路 22、报文交换存储-转发 23、分组交换 24、数据报方式虚电路方式 25、多路复用 26、频分多路复用时分多路复用 一、单项选择题 1．单工通信是指（）。 A．通信双方可同时进行收、发信息的工作方式 B．通信双方都能收、发信息，但不能同时进行收、发信息的工作方式C．信息只能单方向发送的工作方式 D．通信双方不能同时进行收、发信息的工作方式 2．数据通信的信道包括（）。 A．模拟信道B．数字信道 C．模拟信道和数字信道 D．同步信道和异步信道
3．双工通信是指（）。 A．通信双方可同时进行收、发信息的工作方式 B．通信双方都能收、发信息，但不能同时进行收、发信息的工作方式C．信息只能单方向发送的工作方式 D．通信双方不能同时进行收、发信息的工作方式 4．半双工通信是指（）。 A．通信双方可同时进行收、发信息的工作方式 B．通信双方都能收、发信息，但不能同时进行收、发信息的工作方式C．信息只能单方向发送的工作方式 D．通信双方不能同时进行收、发信息的工作方式 5．完整的通信系统是由（）构成。 A．信源、变换器、信道、反变换器、信宿 B．信源、变换器、信道、信宿 C．信源、变换器、反变换器、信宿 D．变换器、信道、反变换器、信宿 6．移动通信系统一般由（）构成。 A．移动台、基地站、移动业务交换中心、与公用电话网相连接的中继线 B．移动台、基地站、移动业务交换中心 C．移动台、移动业务交换中心、与公用电话网相连接的中继线D．移动台、移动业务交换中心、与公用电话网相连接的中继线7．无线寻呼是（）。 A．一种传送简单语言信息的单向呼叫系统 B．一种传送非简单语言信息的单向呼叫系统 C．一种传送简单语言信息的双向呼叫系统
《数据通信与计算机网络》课程教学大纲 一、课程名称：《数据通信与计算机网络》 二、教学对象：计算机网络技术专业、三年制 三、学分与学时：4学分，64学时（实验28学时） 四、课程模块类别及课程属性：专业基础能力课程、必修课 五、课程性质与目的要求： 课程性质：本课程是计算机网络技术专业的专业必修课。课程系统地讲授了计算机网络的体系结构概念，对各个网络功能层的基本概念、工作原理和通信规程，数据通信技术、广域网和局域网技术、以及网络应用技术和发展都作了详细介绍。配合该课程的实验教学，将帮助学生掌握和了解计算机网络的基本原理、工作过程和实现方法，加深学生对计算机网络技术理论的认识和理解，培养网络应用技能。 目的要求：本课程的目的，是使学生建立计算机网络体系机构的概念，掌握数据通信的基本概念和计算机网络的工作原理，了解计算机网络技术的应用和发展，辅以精心设计跟踪实际应用的实验教学内容，对提升学生动手操作实践能力，为后续的计算机网络专业课程的学习，建立良好的基础。 六、教学内容： （一）计算机网络网络概论 【目的要求】 1、了解： （1）计算机网络的发展过程。 （2）计算机网络的分类方法。 （3）计算机网络的基本结构。 （4）研究计算机网络拓扑的重要性。 （5）OSI参考模型层次划分原则；OSI参考模型的基本结构。 2、掌握： （1）计算机网络的定义。 （2）广域网、城域网与局域网的特点。 （3）资源子网的主要功能与组成；通信子网的主要功能与组成。 （4）计算机网络拓扑的定义；主要网络拓扑构型的特点。 （5）OSI参考模型各层的功能；OSI环境中的数据传输过程。 （6）初步掌握TCP/IP体系结构。 【教学内容】 1、计算机网络的发展过程。 2、计算机网络的分类方法。 3、计算机网络的基本结构。 4、研究计算机网络拓扑的重要性。 5、OSI参考模型层次划分原则；OSI参考模型的基本结构。 6、计算机网络的定义。 7、广域网、城域网与局域网的特点。 8、资源子网的主要功能与组成；通信子网的主要功能与组成。
数据通信基础知识汇总 一、数据通信的构成原理、交换方式及适用范围 1.数据通信的构成原理 DTE是数据终端。数据终端有分组型终端（PT）和非分组型终端（NPT）两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端（TeLetex）、用户分组装拆设备（PAD）、用户分组交换机、专用电话交换机（PABX）、可视图文接入设备（V AP）、局域网（LAN）等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。 数据电路由传输信道和数据电路终端设备（DCE）组成，如果传输信道为模拟信道，DCE 通常就是调制解调器（MODEM），它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道，DCE的作用是实现信号码型与电平的转换，以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外，还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接，通信结束后再拆除;专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。 2.数据通信的交换方式 通常数据通信有三种交换方式： （1）电路交换 电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共亨该电路。 （2）报文交换 报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储_转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。 （3）分组交换
数据通信基础培训教材 Corporation standardization office #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8
目录 第一部分通信基础知识 第一章概述 第二章传输基础知识 第三章交换基础知识 第四章分层通信体系结构 第二部分通信网络 第一章概述 第二章电话网 第三章 ISDN综合业务数字网 第四章 DDN网 第五章帧中继网 第六章 ATM 第七章接口和接入网 第八章信令网 第九章同步网 第十章管理网 第三部分计算机网络 第一章概述 第二章局域网 第三章TCP/IP协议族 第四章网络连接设备及网络软件
第五章交换式网络 第六章INTERNET 第四部分数据固定网网络拓朴图 第一节 ATM网网络拓朴图 第二节 VOIP网网络拓朴图 第三节 193长途网网络拓朴图 第四节广西165网网络拓朴图 第五部分各县组网结构 第一节各县组网结构和当前现状 第二节各县组网结构示意图 第三节专线故障处理流程 第四节数据业务故障处理表 第六部分数据专员工作职责及考核要求 第七部分设备维护常识及常见故障处理第一节县、镇级基本网络组网方式 第二节设备故障判断方法 第八部分数据网运行维护制度 第一节安全操作规程 第二节机房管理和安全保密规定 第三节障碍处理和障碍报告制度
第一部分通信基础知识 第一章概述 通信的目的是为了信息的传递。携带信息的信号可分为模拟信号（如话音）和数字信号（计算机输出的信号）。信息的传递由通信系统来完成。 1.1通信系统的组成 通信系统由硬件和软件组成。硬件包括终端、传输和交换三大部分。 终端：包括普通电话、移动电话、计算机、数据终端、可视电话、会议 电视终端等。 传输系统：信息传递的通道，一般叫信道。 交换系统：完成接入交换节点链路的汇集、转接和分配。 通信系统软件：为能更好完成信息的传递和转接交换所必须的一整套协 议、标准，包括网络结构、网内信令、协议和借口以及技术体制、接口 标准等。 区分交换和传输的概念，有助于我们对一些概念的理解。但随着通信的发展，它们之间的界限越来越不明显，很多新的标准已经把传输和 交换融合到一起。 注释 1.2通信系统的分类 按照系统所传输的信号来分类，则系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。 模拟通信系统：用模拟信号传递消息的系统。 数字通信系统：用数字信号传递消息的系统。 由于光纤通信的普及和集成工艺的发展，数字通信系统具有抗干扰能力强，数字信号可再生，可综合各种业务，便于和计算机系统连接，易于集成等优点，所以逐渐取代了模拟通信系统。 1.3标准化组织
一、填空(每空1分,共20分) 1.传输层协议包括 TCP 与 UDP ,FTP采用 TCP 进行传输。 2.TCP/IP协议栈具有简单的分层设计,它将网络分为5层,从底层到高层依次为 物理层,数据链路层, 网络层, 传输层与应用层。 3.ZXR10 G产品系列支持的IGP为 IS-IS 、 RIP 、 OSPF 。 4.路由协议大体上可分为链路状态协议与距离矢量协议两种。其中,OSPF属于 链路状态协议 , RIP属于距离矢量协议。 5.OSPF通过 Hello 报文来建立并维护邻居关系。 6.在OSPF中,路由汇总只能在 ARP 与 ASBR 上做。 7.Access port就是可以承载 1 个VLAN的端口;Tagged port就是可以承 载多个VLAN的端口。 8.TCP就是面向连接的传输层协议,所谓面向连接就就是先完成连接建立的过 程,然后进入数据传输阶段。 9.“毒性逆转”就是指防止路由自环的措施。 10.做smart trunk的三个前提条件为: 速率相同、端口双工式、 链路属性相同。 二、选择题(每空2分,共20分) 1、当今世界上最流行的TCP/IP协议的层次并不就是按OSI参考模型来划分 的,相对应于OSI 的七层网络模型,没有定义( D )。 A、物理层与链路层 B、链路层与网络层 C、网络层与传输层 D、会话层与表示层 2、在以太网中ARP报文分为ARP Request与ARP Response,其中ARP Response就是( B )传送。 A、广播 B、单播 C、组播 D、多播 3、主机地址10、10、10、10/255、255、25 4、0的广播地址就是多少？( B ) A、10、10、10、255 B、10、10、11、255 C、10、10、255、255 D、10、255、255、255 4、使用子网规划的目的就是什么? ( D ) A、将大的网络分为多个更小的网络 B、提高IP地址的利用率 C、增强网络的可管理性 D、以上都就是 5、下面协议中那一个就是工作在传输层并且就是面向无连接的。( D ) A、IP B、ARP C、TCP D、UDP