第二章计算机网络基础

计算机网络基础

第二章:计算机网络基础知识

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本章主要内容2.1数据通信技术 2.2数据编码技术和时钟同步 2.3数据交换技术 2.4 拓朴结构与传输媒体 2.5 差错控制方法

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2.1数据通信技术2.1.1模拟数据通信和数字数据通信 2.1.2 数据通信中的主要技术指标 2.1.3 通信方式

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2.1.1模拟数据通信和数字数据通信一、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、信源：通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。

4、信宿：通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。5、信道：信源和信宿之间的通信线路。

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二.模拟信号和数字信号的表示模拟信号和数字信号可通过下图来表 示：

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三、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 http://doc.guandang.net 码。数字数据专线网DDN网络通信是它的一个应用模型。

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四、数据通信的长距离传输及信号衰减的克服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

模拟数据、数字数据的模拟信号、数字信号的传输表示http://doc.guandang.net

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1、模拟信号无论表示模拟数据还是

数字数据,在传输一定距离后都会衰减。克服的办法是用放大器来增强信号的能量，但噪音分量也会增强， 以至引起信号畸变。 2、数字信号长距离传输也会衰减，克服的办法是使用中继器，把数字 信号恢复为"0、1"的标准电平后继续传输。

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2.1.2 数据通信中的主要技术指标一、数据传输速率 数据传输速率：每秒传输二进制信息的位数，单位为位/秒，记作bps 或b/s。

计算公式: S=1/T*log2N(bps)式中 T为一个数字脉冲信号的时间,单位为秒； N为一个码元所取的离散值个数。 N=2时，S=1/T,表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。

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二、信号传输速率：单位时间内通过信道传输的码元数，单位为波特，记 作Baud。 计算公式: B=1/T (Baud) 式中 T为信号码元的时间，单位为秒. 信号传输速率,也称码元速率、调制速率或波特率。

由数据传输速率可得：S=B*log2N (bps) 或 B=S/log2N (Baud)

[例1]采用四相调制方式，即N=4,且T=833x10-6秒，则S=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps) B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud)

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三、信道容量 信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，单位：位/秒(bps) 信道容量与数据传输速率的区别是，前者表示信道的最大数据传输速 率，是信道传输数据能力的极限，而后者是实际的数据传输速率。1、 离散的信道容量 奈奎斯特(Nyquist)无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H的关 系： B=2*H (Baud) 奈奎斯特公式--无噪信道传输能力公式： C=2*H*log2N (bps)式中 H为信道的带宽，即信道传输上、下限频率的差值，单位为Hz;

N为一个码元所取的离散值个数。[例] 普通电话线路带宽约3kHz,则码元速率极限值 B=2*H=2*3k=6kBaud ; 若码元的离散值个数N=16,则最大数据传输速率 C=2*3k*log216=24kbps。http://doc.guandang.net

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2、连续的信道容量 香农公式--带噪信道容量公式： C=H*log2(1+S/N) (bps) 式中 S为信号功率， N为噪声功率，

S/N为信噪比，通常把信噪比表示成10log10(S/N)分贝(dB)。[例3]已知信噪比为30dB,带宽为3kHz,求信道的最大数据传输速率。

∵ 10log10(S/N)=30 ∴ S/N=1030/10=1000∴ C=3klog2(1+1000)≈30k bps

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四、误码率：二进制数据位传输时出错的概率。 它是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标。 在计算机网络中，一般要求误码率低于10-6,若误码率达不到这个指 标，可通过差错控制方法检错和纠错。

误码率公式： Pe=Ne/N式中 Ne为其中出错的位数； N 为传输的数据总数。

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2.1.3 通信方式一、并行通信方式 并行通信传输中有多个数据位， 同时在两个设备之间传输。发

送 设备将这些数据位通过对应的数 据线传送给接收设备，还可附加 一位数据校验位。接收设备可同 时接收到这些数据，不需要做任 何变换就可直接使用。并行方式 主要用于近距离通信。计算机内 的总线结构就是并行通信的例子。 这种方法的优点是传输速度快， 处理简单。http://doc.guandang.net

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二、串行通信方式 串行数据传输时，数据是一位 一位地在通信线上传输的，先由 具有几位总线的计算机内的发送 设备，将几位并行数据经并--串 转换硬件转换成串行方式，再逐 位经传输线到达接收站的设备中， 并在接收端将数据从串行方式重 新转换成并行方式，以供接收方 使用。串行数据传输的速度要比 并行传输慢得多，但对于覆盖面 极其广阔的公用电话系统来说具 有更大的现实意义。http://doc.guandang.net

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3.串行通信的方向性结构 串行数据通信的方向性结构有三种，即单工、半双工和全双工。

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