计算机网络教学第2章.ppt

计算机网络 绥化学院计算机系 李欣 第2章 数据通信的基础知识 本章内容 信道 传输介质 数据编码 多路复用技术 数据交换技术 差错控制及检错 2.1 基本概念 数据及计算机通信术语 数据（Data）：传递（携带）信息的实体。 信息（Information）：是数据的内容或解释。 信号（Signal）：数据的物理量编码（通常为电编码），数据以信号的形式在介质中传播。 模拟信号、数字信号 基带（Base band）、宽带（Broad band） 信道（Channel）：传送信息的线路（或通路）。 比特（bit）：即一个二进制位。比特率为每秒传输的比特数（即数据传送速率）。 码元（Code cell）：时间轴上的一个信号编码单元。 波特（Baud）：码元传输的速率单位。波特率为每秒传送的码元数（即信号传送速率）。 比特率、波特率和信号编码级数的关系如下： Rbit = Rbaud log2M 上式中： M-信号的编码级数，Rbit-比特率，Rbaud-波特率 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。 例如：当波特率为9600时 若M=2，数据传输率为9600b/s 若M=16，数据传输率为38.4kb/s 误码率：信道传输可靠性指标，是一个概率值。 信息编码：将信息用二进制数表示的方法。 例如：ASCII编码、BCD编码等 数据编码：将数据用物理量表示的方法。 例如：字符‘A’的ASCII编码其数据编码可能为 带宽（Band width，BW） 信道传输能力的度量。在传统的通信工程中： BW ≈ fmax－ fmin 单位：赫兹（Hz） 在计算机网络中，一般用每秒允许传输的二进制位数作为带宽的计量单位。主要单位： b/s ，kb/s，Mb/s，Gb/s。 例如：传统以太网理论上每秒可以传输1千万比特，它的带宽为10Mb/s。 时延（Delay）：信息从网络的一端传送到另一端所需的时间。 时延=处理时延+排队时延 +发送时延+传播时延 处理时延=对数据进行处理和错误校验所需的时间 排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间 发送时延=数据位数/信道带宽 传播时延=d/s d:距离，s:介质中信号传播速度(≈0.7c) 时延带宽乘积：某一信道所能容纳的比特数。 时延带宽乘积=带宽×传播时延 例如，某信道的时延带宽乘积为100万比特，这意味着第一个比特到达目的端时，源端已发送了100万比特。 往返时延（Round-Trip Time，RTT）：从发送端发送数据开始，到发送端收到接收端的确认所经历的时间 RTT≈2×传播时延 传输可靠性 两个含义： 数据能正确送达 数据能有序送达（当采用分组交换时） 1. 数据通信的一般概念 通信的三个要素：信源、信宿和信道 2.2 信道及其主要特征 1. 数字信道和模拟信道 数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道。 计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输 ADSL、ISDN、DDN、ATM、局域网 模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道。 CATV、无线电广播、电话拨号线路 模拟信号和数字信号 模拟信号 时间上连续，包含无穷多个信号值 模拟信号能在数字信道上传输吗？ 数字信号 时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的是二值信号 数字信号能在模拟信道上传输吗？ 周期信号和非周期信号 周期信号 信号由不断重复的固定模式组成（如正弦波） 非周期信号 信号没有固定的模式和波形循环（如语音的音波信号）。 数字通信与模拟通信 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，提高了传输质量 便于用计算机进行处理 易于加密、必威体育官网网址性强 可以传输语音、数据、影像，通用、灵活 计算机通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信，如通过电话线拨号上网。 2. 信道的最大数据传输率 Nyquist公式：用于无噪声理想低通信道 Nyquist公式为估算已知带宽信道的最高数据传输速率提供了依据。 例如，话音级线路的带 宽约为3.1kHz，根据上 式计算的信道最大数据 传输率如右表所示 非理想信道 实际的信道上存在损耗、延迟、噪声。 损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N降低。 延迟会使接收端的信号产生畸变。 噪声会破坏信号，产生误码。 例如：数据传输速率为56kb/s时，持续时间0.01s的干扰会破坏约560个比特。 Nyquist公式和Shannon公式的比较 C = 2W log