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第3章数据通信技术基础1优秀课件

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计算机网络(第3章)

计算机网络(第3章)

码元 基本波形
编码
信号
25
不同的编码方案
表示不同数字数据的码元的形式不同，产生出 不同的编码方案。 1.单极性遍码 2.双极性编码 3.曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码
26
1.单极性编码
所谓单极性编码，是指在每一码元时间间隔内，有电流发出表 示二进制“1”，无电流发出表示二进制“0”。 （1）如果整个码元时间内维持有效电平，则属于全宽码，称 为单极性不归零型编码（NRZ）； （2）如果逻辑“1”只在该码元时间维持一段时间就变成0电 平，称为单极性归零型编码（RZ）。
量、数据通信的基本方式、 多路复用技术、 数据交换 方式和差错校验和控制等技术。
信息 信源
信息 传输媒体与通信技术
信息 信宿
数据通信系统构成与功能示意图
4
3、数据通信系统的模型
数据通信系统的模型 1、一个数据通信系统可以划分为三大部分：源系统、传输系统
和目的系统；
2、源系统一般包括源点和发送器两部分；目的系统一般包括接 收器和终点两部分。
振幅
f1
f2 频率
振幅频谱图
18
10、基带信号和宽带信号
直接来自信源的、没有经过调制（进行频谱搬移和变 换）的原始电信号称为基带信号，即基本频率信号。
调制分为基带调制和带通调制。 1.仅对基带信号的波形进行交换，使它能够与信道特 性相适应，变换后的信号还是基带信号，称为基带调 制； 2.利用载波信号将基带信号搬移到较高频段进行传输， 调制后的信号称为带通信号（也称宽带信号），这类 调制称为带通调制。 3.基本的调制方法有调幅（AM）、调频（FM）和调 相（PM）。
清华大学的《计算机通信与网络教程》：从高到低的跳变是 1 从 低到高的跳变是 0 。

数据通信基础PPT课件

数据通信基础PPT课件

2021/2/11
辽宁工程技术大学软件学院 计算机网络
15
通信方式—数据流动的方向
单工：数据单向传输(无线电广播) 半双工：数据可以双向交替传输，但不能在同一
时刻双向传输(对讲机) 全双工：数据可以双向同时传输(电话)
或者具有两条物理上独立的传输线路 或者具有一条物理线路上的两个信道，分别用
辽宁工程技术大学软件学院 计算机网络
14
数字通信和模拟通信
数字通信 在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输
模拟通信 在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输
数字通信的优点 抗噪声(干扰)能力强 可以控制差错，提高传输质量 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
2021/2/11
辽宁工程技术大学软件学院 计算机网络
7
误码率和编码
误码率：信道传输可靠性指标，值为接收端错 误码元数/发送端发送的总码元数
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方法。
例如：字符‘A’的ASCII编码为01000001， 其数据编码可能为
01000001
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3
码元
码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
信号
t
同步脉冲
同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始 ▲同步脉冲也可位于码元的中部 ▲一个码元也可有多个同步脉冲相对应
2021/2/11
辽宁工程技术大学软件学院 计算机网络
4
比特率
比特率(数据传输速率):是描述数据传输系统的重要 技术指标；数据传输速率在数值上，等于每秒钟传 输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒， 记做bps；

《讲数据通信基础》课件

《讲数据通信基础》课件

数据通信的构成
数据通信系统由信源、信宿、信道和信号等部分组 成。其中，信源是信息的产生地，信宿是信息的归 宿地，信道是信息传输的通道，信号则是信息的载 体和表现形式。
数据通信的分类
有线数据通信和无线数据通信
根据传输介质的不同，数据通信可以分为有线数据通信和无线数据通信。有线数据通信依赖于物理线 路进行传输，如光纤、双绞线等；无线数据通信则通过无线电波进行传输，如移动通信、卫星通信等 。
同步数据通信和异步数据通信
根据数据的同步方式，数据通信可以分为同步数据通信和异步数据通信。同步数据通信中，发送端和 接收端需要保持严格的同步，数据的传输速率和格式需要一致；异步数据通信中，发送端和接收端可 以各自独立地进行操作，数据的传输速率和格式可以不同。
数据通信的应用场景
通过数据通信技术，员工可以在 家中或其他地方远程办公，实现 文件传输、视频会议等功能。
网络层协议的主要作用是实现数据的路径选择和逻辑地 址寻址，以支持传输层的数据传输。
传输层协议
01
传输层协议提供端到端的数据传输服务，确保数据的完整 性和可靠性。
02
常见的传输层协议包括传输控制协议（TCP）和用户数据报 协议（UDP）。
03
传输层协议的主要作用是建立和维护通信会话，管理数据 流量以及实现可靠的数据传输。
应用场景
主要用于国际间通信、偏 远地区覆盖、海上通信等 场景。
05
数据通信技术发展趋势
Chapter
高速数据传输技术
01
高速数据传输技术是指以高速 传输数据的技术，包括光纤通 信、4G/5G移动通信、卫星通 信等。
02
光纤通信具有传输容量大、传 输距离远、传输质量高等优点 ，是未来高速数据传输的主要 发展方向。

数据通信技术基础

数据通信技术基础

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数据通信技术基础
2.1 数据通信基本概念
– 2． 信号 – 信号是数据的具体物理表示，具有确定的物理描述，信号 是数据的电编码、电磁编码或其它编码等。 – 信号可以分为模拟信号和数字信号。
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数据通信技术基础
2.1 数据通信基本概念
– 3． 数字数据与模拟数据 – 信号是数据的具体物理表示，具有确定的物理描述，信号 是数据的电编码、电磁编码或其它编码等。 – 信号可以分为模拟信号和数字信号。 – 当数据采用离散的电信号方式表达时，这样的数据就是 数字数据。 – 当数据采用电波表示时这样的数据就是模拟数据。
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数据通信技术基础
2.1 数据通信基本概念
2.1.2 数据、信息和信号 – 1． 数据与信息
– 数据是由数字、字符和符号等组成，可以用来描述任何概 念和事物，是传送信息的载体。
– 信息则是数据的具体内容和解释，有具体的意义。信息是 数据经过加工处理后得到的，即信息是按一定要求以一定 格式组织起来的、具有一定意义的数据。
– 1．信源和信宿 – 信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的设备；信宿 就是信息的接收端，是接收所传送信息的设备。大部分信 源和信宿设备都是计算机或其他数据终端设备。
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数据通信技术基础
2.1 数据通信基本概念
– 2． 信号变换器 – 信号变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道 上传输的信号。
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数据通信技术基础
2.1 数据通信基本概念
2.1.1 简单的通信模型 – 通信系统的基本作用是在发送方(信源)和接收方(信宿)之间传递 和交换信息。数据通信系统的基本组成有三要素：信源、信宿 和信道。

第三章数据通信基础PPT课件

第三章数据通信基础PPT课件

异步传输以字符为单位，其数据格式如图3-1所示。每
个字符都要附加1位起始位和1位、1.5位或2位停止位，以标
记字符的开始和结束。此外，要附加1位奇偶校验位，一个
字符占用5-8位，具体位数与字符集有关。
传号
1 0 0 0 0 0 1 0 传号
起 始
字 符
校 验
停 止
位
码
位位
2021/2/12
8
3.2.2.2 同步传输
2021/2/12
9
2．面向比特的同步传输
面向比特的同步传输是把数据块作为比特流而不是作为 字符流来处理。在面向比特的同步传输中，由于数据块中可 以有任意的比特模式，因此规定帧头和帧尾都使用位模式 “01111110”作为定界标志，同时为了避免在数据块中也 出现这种模式，发送方在所发送的数据中每当出现5个连续 的1之后就插入一个附加的0。当接收方检测到5个连续的1 的序列时，就检查后续的一位数据，若该比特是0，接收方 就删除掉这个附加的0，否则就表示数据的开始或结束。这 种就是位填充技术。
发送并行数据只有一种方法，而串行传输有异步传输和
同步传输两种方法。
串行传输
2021/2/12
6
3.2.2 串行传输
3.2.2.1 异步传输 3.2.2.2 同步传输
2021/2/12
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3.2.2.1 异步传输
在异步传输模式中，信号的时序并不重要，但要求信息 必须以一种约定的模式来被接收和解释，只有遵照约定的模 式，接收设备才能正确地获取信息。
14
3.4 数据调制与编码技术
3.4.1 数字数据的数字信号编码 3.4.2 模拟数据的数字信号编码 3.4.3 数字数据的模拟信号调制 3.4.4 模拟数据的模拟信号调制

第3章 数据传输与通信基础.

第3章 数据传输与通信基础.

3.3 多路复用技术
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在长途通信中，一些高容量的同轴电缆、卫星 设施以及光缆，其可传输的频率带宽很宽，为了 高效合理地利用这些资源，出现了多路复用技术。 多路复用就是在单一的通信线(一条物理电缆线) 上，同时传输多个不同来源的信息。从不同发送 端发出的信息S1，S2…，Sn，先由复合器复合为 一个信息，再通过单一信道传输至接收端。接收 前先由分离器分出各个信号，再被各接收端接收。 可见，多路复用需经复合、传输、分离三个过程。
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3．全双工通信方式 全双工通信能在两个方向上同时发送和接收信
息，如图3.4所示，它相当于把两个相反方向的 单工通信方式组合起来，因此一般采用四线制。 全双工通信效率高，控制简单，但组成系统造价 高，适用于计算机之间通信。如：计算机网络、 手机通信的方式。
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1．串行通信 在计算机中，通常是用8位的二进制代码来表
示一个字符。在数据通信中，人们可以按图3.6 所示的方式，将待传送的每个字符的二进制代码 按由低位到高位的顺序依次进行发送，到达对方 后，再由通信接收装置将二进制代码还原成字符 的方式称为串行通信。串行通信方式的传输速率 较低，但只需要在接收端与发送端之间建立一条 通信信道，因此费用低。目前，在远程通信中， 人们一般采用串行通信方式。
指标之一。数据传输速率在数值上等于每秒钟传 输所构成数据代码的二进制比特数，单位为比特 /秒(bit/second)记做bps。对于二进制数据，数据 传输速率为：S = 1/t(bps)
需要指出的是带宽和数据传输速率之间并没有 直接对应的关系，一般来说，高数据速率，也意 味着大带宽，但与信道信噪比存在着关系。

《数据通信基础》课件


超文本传输协议，用于在Web浏览器 和Web服务器之间传输网页内容。
03
数据交换技术
电路交换
电路交换是一种传统的通信交换 方式，通过建立电路连接来实现 数据传输。
电路交换的优点是数据传输稳定 、可靠，但资源利用率相对较低 。
在电路交换中，通信双方在通信 过程中始终占用通信资源，无论 是否传送数据。
数据通信的原理
通过传输信道，利用各种通信设备传输二进制数据，并在终 端设备上对数据进行处理和显示。
数据通信的特点
数据通信具有传输速度快、信息量大、可靠性高、灵活性强 等优点，广泛应用于军事、商业、科研等领域。
数据通信的分类
有线数据通信
通过有线信道传输数据，如光纤、同轴电缆等 。
无线数据通信
通过无线信道传输数据，如无线局域网、移动 通信等。
5G技术的发展趋势
随着技术的不断进步和应用需求的增加，5G技术将不断演 进和完善，未来将与人工智能、云计算等技术深度融合， 推动各行业的数字化转型。
物联网技术
物联网技术概述
物联网技术是指通过各种信息传 感器设备，实时采集物理世界的 信息，与互联网结合形成的一个 庞大的网络。
物联网技术的应用
场景
物联网技术在智能家居、智能交 通、智能工业等领域具有广泛的 应用前景，能够实现设备的远程 监控和管理，提高生产效率和生 活的便利性。
流。
02
数据传输技术
有线传输技术
光纤传输
利用光信号在光纤中传输数据，具有传输距离远、传输速度快、抗干扰能力强等优点。
铜线传输
利用双绞线或同轴电缆等传输数据，适用于短距离传输，成本较低。
专线传输
通过专用线路直接连接两个地点，传输质量较高，但成本也较高。

数据通信基础知识PPT课件

的信号传输。
.
11
3 传输介质
有线介质
双绞线 同轴电缆 光纤
无线介质
无线电 微波（大地微波、卫星微波） 红外线（毫米波） 激光
.
12
3.1 双绞线
双绞线(TP)--由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成。
屏蔽双绞线STP（IBM）
Type 1或Type 2
非屏蔽双绞线UTP（ EIA/TIA）
电压范围
量化 编码
（ V） （十进制）（二进制）
0.5～0.7 t 0.3～0.5
3 011 2 010
t 0.1～0.3
1 001
110
101 -0.1～0.1
0
000
-0.3～-0.1 －1 111
t -0.5～-0.3 －2 110
-0.7～-0.5 －3 101
-0.9～-0.7 －4 100
∵ 10log10(S/N)=30 ∴S/N=10(30/10)=1000
∴Rmax=3k log2(1+1000)≈30kbps
.
8
Nyquist公式和Shannon公式的比较
C = 2B log2N 用于理想信道 数据传输率随信号抽样的离散值个数增加而增加。
C = B log2（1+S/N） 用于有噪声信道（实际的信道总是有噪声！） 无论信号抽样的离散值个数增加到多少，此公式给出了 有噪声信道可能达到的最大数据传输速率上限。 原因：噪声的存在将使抽样的离散值个数不可能无限增 加。
.
6
(1)无噪声下的信道容量（奈奎斯特定理）
Nyquist证明，无噪声下的信道的最大信号传输速率Rmax与
信道带宽B的关系，即奈奎斯特--无噪信道容量公式：

数据通信基础课件PPT

逻辑信道：各种运输车队，可以按时分在高速公 路上跑，就是A车队跑一趟，然后换B车队跑一 趟，也可以按频分跑，就是高速公路有4车道， 那就可以跑4个车队。 逻辑信道是人为定义的，但最终都要在物理信 道上传送。
信道的分类： • 使用权限：专用信道和共用信道 • 传输介质：有线信道和无线信道 • 传输信号种类：模拟信道和数字信道
间变化的函数曲线，如图2-2（a
（a）连续的模拟信号
）所示。类似正弦波
⑵ 数字信号：是离散的不连续 y
的电信号, 通常用“高”和“低
t
”电平脉冲序列组成的编码来表 示数据, 如图2-2(b)所示。方形状 波形
（b）离散的数字信号 图 2-2 模拟信号与数字信号波形
试题分析1
• 将模拟信号转换成数字信号需要经过______和编码等步骤。（） A．采样、量化 B．调制、解调 C．采样、调制 D．量化、解调
信源：数据的发送方 信宿：数据的接收方 发送设备：将信源和信道相匹配，即将信源产 生的信号变换为便于传送的信号形式，送往信道。
接收设备：发送设备的反变换，进行解调、译 码、解密等，从带有干扰的信号中正确恢复出原 始信息。
噪声：干扰信道的无用信号
二、数据通信模型
• 信道带宽：是指信道所能传送的信号频率 宽度（Hz赫兹）。，它的值为信道上可传 送信号的最高有效频率与最低有效频率之 差（频率范围）。
(2)混入噪声在信号放大过程中一起被放大； (3)保密性差。 数字传输 优点:(1)抗干扰能力强； (2)具有更好的安全性和保密性； (3)成本低。 缺点：要求频带宽，信道利用率较低。
• 信号传输过程
（1）模拟信号的模拟传输
（2）模拟信号的数字传输
ห้องสมุดไป่ตู้
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010 1101001 0
信源
010 1101001 0
信源
信道 A.理想状态
信道
信宿
010 1101001 0
信宿
出错 0 101 001 011 0
噪声（干扰）
B.实际环境下
2021/3/15
河北科技师范学院计算机系
7
(1)模拟通信系统
模拟通信系统通常由信源、调制器、信道、解调器、 信宿以及噪声源组成。信源所产生的原始模拟信号一 般都要经过调制再通过信道传输。到达信宿后，通过 解调器将信号解调出来。
2021/3/15
河北科技师范学院计算机系
11
2021/3/15
河北科技师范学院计算机系
12
3.1.2 数据的信源编码
1.文字信息编码
形成代码的过程，叫做编码。
将各种媒体的原始信息（如文本、语音、图形、
图象、视频、声、光、电、温度、压力等等） 转换成用代码表示数据的过程，称作信源编码。
ASCⅡ码
模拟数据的基带信号具有比较低的频率， 不宜直接在信道中传输，需要对信号进行 调制，将信号搬移到适合信道传输的频率 范围内，接收端将接收的已调信号再搬回 到原来信号的频率范围内，恢复成原来的 消息，比如无线电广播。
2021/3/15
河北科技师范学院计算机系
14
（1）模拟数据的编码 ——PCM编码
脉冲编码调制PCM（Pulse Code Modulation）是 模拟数据数字化的主要方法。由于数字信号传输失真 小、误码率低、数据传输速率高，因此在网络中除计 算机直接产生的数字信号外，语音、图像信息必须数 字化才能经计算机处理。
2021/3/15
河北科技师范学院计算机系
4
3.数据通信系统模型
干扰
信 道
2021/3/15
河北科技师范学院计算机系
5
通信系统的组成
•信息源：作用是把待传输的消息转换成原始 电信号 。信源输出的信号称为基带信号。
•发送设备：对基带信号进行某种变换或处理，使 之 适应信道的传输特性要求。
•信道：是信号传输的通路，信道中自然会叠加 上噪声。 •接收设备：的功能正好相反于发送设备，它 将从收到的信号中恢复出相应的原始信号。
1000001——A，0110000——0，1100001— —a
汉字区位码
外码（十进制）2053——我，5456——重
内码（十六进制）3638——重
2021/3/15
河北科技师范学院计算机系
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2.模拟型消息的信源编码
在模拟数据通信系统中，信源的信息经过 转换，形成电信号，比如人说话的声音经 过电话转变为模拟的电信号，这也是模拟 数据的基带信号。
2021/3/15
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2
信息、数据和信号
信号（Signal） ：
是数据在传输过程中的表现形式，是消息传送的载体。在数据 传输过程中信号可以是电、光、声等表示形式。
数据（Data）：
数据是消息的一种表达形式，在计算机通信中，经过计算机处 理的二进制代码称为数据（Data）。
通信的目的是交换信息。信息的载体可以是多媒体，包含语音、 音乐、图形图像、文字和数据等。计算机为了传送这些信息， 首先要将这些信息转换成二进制代码表示，这种信息转换过程 称为信息编码。目前常用的二进制代码有国际5号码（IA5）、 扩充的二、十进制交换码EBCDIC码和信息交换用标准代码 ASCII码等。
普通的电话、广播、电视等都属于模拟通信系统。
信源
调制器
信道
解调器
信宿
噪声源
2021/3/15
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(2)数字通信系统
数字通信系统由信源、信源编码器、信道编码器、调制器、信 道、解调器、信道译码器、信源译码器、信宿、噪声源以及发 送端和接收端时钟同步组成。
计算机通信、数字电话以及数字电视都属于数字通信系统。
第3章数据通信技术基础1
3.1 数据通信系统
3.1.1 概念与模型
1. 术语与概念
信息（Information)：
信息就是消息中表达的内容，是对客观物质的 反映。它的载体是数字、文字、语音、图形和 图像等。
消息(Message)：
是表达信息的表示形式。信息的表示形式是多 样的，如用数字、文字、语音、图形、图像、 颜色、灯光、烟雾、手语、旗语等等形式。
数据与信息的区别在于，数据仅涉及事物的表示形式，而信息 则涉及到这些数据的内容和解释。
2021/3/15
河北科技师范学院计算机系
3
2.模拟通信、数字通信和数据通信
模拟通信
能传输模拟信号的信道称为模拟通信。模拟信号的电平随时 间连续变化，语音信号是典型的模拟信号。如果利用模拟信 道传送数字信号，则必须经过数字与模拟信号之间的变换 （A/D变换器）。调制解调器就是完成这种变换的。
信源
信源 编码器
信道 编码器
信道
调制器
解调器
信道 译码器
信源 译码器
信宿
噪声源
2021/3/15
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(3)通信信道的分类
信道是信号传输的通道，包括传输媒体和通信设备。 传输媒体可以是有形媒体，如电缆、光纤等，也可 以是无形媒体，如传输电磁波的空间。信道可以按 不同的方法分类： 有线信道与无线信道； 模拟信道与数字信道； 专用信道和公用信道；
•受信者(信宿)：是将复原的原始信号转换成 相应的消息。
2021/3/15
河北科技师范学院计算机系
6
数据通信系统基本结构
数据通信系统的基本通信模型：产生和发送信息的 一端叫信源，接收信息的一端叫信宿。信源与信宿 通过通信线路进行通信，在数据通信系统中，也将 通信线路称为信道；
在数据通信系统中，传输模拟信号的系统称为模拟通信系统， 而传输数字信号的系统称为数字通信系统。
数字通信
能传输离散数字信号的信道称为数字通信。离散的数字信号 在计算机中指由“0”和“1”的二进制代码组成的数字序 列。当利用数字信道传输数字信号时不需要进行变换，通常 需要进行数字编码。
数据通信
是指专门用来传递数据类消息的通信方式，传送数据信息既 可以用模拟通信系统，也可以用数字通信系统。
2021/3/15
பைடு நூலகம்
河北科技师范学院计算机系
10
(4)通信系统信道信号的变换
一般说来，模拟数据和数字数据都可以转换为模 拟信号或数字信号。因此我们有以下四种情况：
（1）模拟数据、模拟信号。
（2）模拟数据、数字信号。
（3）数字数据、模拟信号。
（4）数字数据、数字信号。
下图给出了模拟的和数字的数据、信号的示意图。