网络介质与数据通信要点学习教案

会计学1网络网络(wnglu)介质与数据通信要点介质与数据通信要点第一页，共47页。23.1 网络网络(wnglu)传输介质传输介质 为了使计算机能够与其它计算机进行通信，传为了使计算机能够与其它计算机进行通信，传送已编码的信息，它们之间必须建立物理连接，送已编码的信息，它们之间必须建立物理连接，所有的连接材料所有的连接材料(cilio)都可以称为网络传输介都可以称为网络传输介质，它决定着网络传输的性能质，它决定着网络传输的性能(可靠性、数据传可靠性、数据传输率输率)。 网络传输介质主要有两类：网络传输介质主要有两类： 有线介质有线介质(bounded media)：双绞线、同轴电：双绞线、同轴电缆、光纤缆、光纤 无线介质无线介质(unbounded media)：无线电波、微：无线电波、微波、通信卫星波、通信卫星第3章 网络(wnglu)介质与数据通信第2页/共47页第二页，共47页。3 双绞线由两条互相绝缘的铜线组成，这双绞线由两条互相绝缘的铜线组成，这两条线像螺纹两条线像螺纹(luwn)一样扭绞在一起，一样扭绞在一起，两条导线的信号相位相差两条导线的信号相位相差180o，可以将，可以将外界的电磁干扰相互抵消。外界的电磁干扰相互抵消。一、双绞线一、双绞线3.1 网络(wnglu)传输介质第3页/共47页第三页，共47页。4一、双绞线一、双绞线3.1 网络(wnglu)传输介质双绞线结构(jigu)示意图 双绞线通常被捆扎起来，并裹上保护层。双绞线通常被捆扎起来，并裹上保护层。 纽绞的螺旋数目越多，抗干扰能力越强。纽绞的螺旋数目越多，抗干扰能力越强。 广泛用于电话系统，也常用于计算机终端等低速设备广泛用于电话系统，也常用于计算机终端等低速设备(shbi)连入高速网络。连入高速网络。第4页/共47页第四页，共47页。5双绞线的类型双绞线的类型(lixng) 非屏蔽非屏蔽(pngb)双绞线：双绞线：UTP, Unshielded Twisted Pair 屏蔽屏蔽(pngb)双绞线：双绞线：STP, Shielded Twisted Pair一、双绞线第5页/共47页第五页，共47页。6非屏蔽非屏蔽(pngb)双绞线双绞线(UTP) UTP只依赖于扭绞的线对产生的相互抵消只依赖于扭绞的线对产生的相互抵消效应来避免电磁和射频干扰引起的信号恶化效应来避免电磁和射频干扰引起的信号恶化( hu)，扭绞数目遵循一定的规范。，扭绞数目遵循一定的规范。 优点：细小；容易安装；便宜。优点：细小；容易安装；便宜。 缺点：容易受电子噪声和干扰的影响。缺点：容易受电子噪声和干扰的影响。一、双绞线第6页/共47页第六页，共47页。7UTP一、双绞线第7页/共47页第七页，共47页。8UTP的分类的分类(fn li) 3类：用于语音传输和最高传输速率类：用于语音传输和最高传输速率10Mbps的网络的网络，目前已退出市场。，目前已退出市场。 4类：用于语音传输和最高传输速率类：用于语音传输和最高传输速率15Mbps的网络的网络，目前应用很少。，目前应用很少。 5类：增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材类：增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，用于语音传输和最高传输速率为料，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的网络的网络。是目前网络布线的主流。是目前网络布线的主流。 超超5类：与普通类：与普通5类类UTP比较，它的近端串扰、衰减比较，它的近端串扰、衰减(shui jin)和结构回波等主要性能更佳，目前广泛应和结构回波等主要性能更佳，目前广泛应用于用于100Mbps的网络。的网络。一、双绞线第8页/共47页第八页，共47页。9屏蔽屏蔽(pngb)双绞线双绞线(STP) 以铝箔屏蔽以减少干扰和串音，能够抵抗所有类以铝箔屏蔽以减少干扰和串音，能够抵抗所有类型的外部干扰。但价格昂贵，且需要配有支持屏蔽型的外部干扰。但价格昂贵，且需要配有支持屏蔽功能的特殊连接器和相应的安装技术功能的特殊连接器和相应的安装技术(jsh)，主要，主要用于用于IBM网络产品。网络产品。一、双绞线第9页/共47页第九页，共47页。10二、同轴电缆二、同轴电缆(tn zhu din ln) 无中继，传输距离比双绞线远，但安装麻烦无中继，传输距离比双绞线远，但安装麻烦(m (m fan)fan)且成本高。且成本高。 分为基带和宽带两种，前者可用于局域网分为基带和宽带两种，前者可用于局域网( (目前已不目前已不用用) )，后者用于有线电视的模拟信号传输。，后者用于有线电视的模拟信号传输。3.1 网络传输(chun sh)介质第10页/共47页第十页，共47页。11三、光纤三、光纤 一种能够进行调制的光信号传输的网络传输介质，利一种能够进行调制的光信号传输的网络传输介质，利用光脉冲的出现与不出现表示用光脉冲的出现与不出现表示0和和1。 光纤不受电子噪声的干扰，数据传输率高光纤不受电子噪声的干扰，数据传输率高(理论理论(lln)上可以获得超过上可以获得超过5000Gbps的带宽，实际使用为的带宽，实际使用为10Gbps是因为光电转换速度限制是因为光电转换速度限制)，直径小，直径小(重量轻，可安装在狭重量轻，可安装在狭窄的地方窄的地方)。3.1 网络(wnglu)传输介质第11页/共47页第十一页，共47页。12光纤的结构光纤的结构(jigu)三、光纤第12页/共47页第十二页，共47页。13光纤的工作原理光纤的工作原理(yunl)全反射定理全反射定理 在折射率小于在折射率小于1时，当光线在玻璃上的入射角大时，当光线在玻璃上的入射角大于某一临界值时，光线将完全反射回玻璃，而不于某一临界值时，光线将完全反射回玻璃，而不会漏入空气，这样会漏入空气，这样(zhyng)可以保证光线在光纤可以保证光线在光纤中几乎无损耗的传播。中几乎无损耗的传播。三、光纤第13页/共47页第十三页，共47页。14光波光波(gungb)的传播过程的传播过程 在光纤的一端放置一个光源，如发光二极管在光纤的一端放置一个光源，如发光二极管(LED)或激或激光，产生一定频率的光波脉冲。光，产生一定频率的光波脉冲。 光波以各种不同的角度进入光芯，根据全反射定理向前光波以各种不同的角度进入光芯，根据全反射定理向前传播。传播。 在光纤的另一端放置一个传感器，通过检测在光纤的另一端放置一个传感器，通过检测(jin c)光光波脉冲的出现波脉冲的出现/不出现来识别不出现来识别0/1。 最后光波脉冲将被保护层吸收，以防止外泄而干扰临近最后光波脉冲将被保护层吸收，以防止外泄而干扰临近光纤。光纤。三、光纤第14页/共47页第十四页，共47页。15光纤的特点光纤的特点(tdin) 传输数据快。传输数据快。 阻抗极低：传输距离远。阻抗极低：传输距离远。 抗干扰能力强：光波。抗干扰能力强：光波。 对湿气等环境因素具有对湿气等环境因素具有(jyu)很强的抵抗力很强的抵抗力。 需进行光电信号转换。需进行光电信号转换。 安装困难：分接和接合。安装困难：分接和接合。三、光纤第15页/共47页第十五页，共47页。16四、无线电波四、无线电波(wxin dinb) 利用地面发射的无线电波通过电离层的反射而到达(dod)接收端的一种远距离通信方式。3.1 网络传输(chun sh)介质第16页/共47页第十六页，共47页。17o两个两个(lin )地面站地面站之间传送之间传送o距离：距离：50-100km 利用微波在对流层的视距范围内进行利用微波在对流层的视距范围内进行(jnxng)信信息传输。息传输。五、微波五、微波(wib)3.1 网络传输介质第17页/共47页第十七页，共47页。18o 与地面站相对固定位置与地面站相对固定位置o 使用使用3个卫星覆盖个卫星覆盖(fgi)全球全球(3星定位星定位)六、地球六、地球(dqi)同步卫同步卫星星3.1 网络(wnglu)传输介质第18页/共47页第十八页，共47页。193.2 数据通信基础数据通信基础(jch)第3章 网络(wnglu)介质与数据通信3.2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念3.2.2 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号3.2.3 数据传输模式数据传输模式(msh)3.2.4 信道复用技术信道复用技术3.2.5 数据交换技术数据交换技术第19页/共47页第十九页，共47页。203.2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念一、信息一、信息(xnx)、数据与信、数据与信号号二、什么是数据通信二、什么是数据通信三、数据通信系统模型三、数据通信系统模型3.2 数据通信基础(jch)第20页/共47页第二十页，共47页。21 信息信息(Information)：客观事物属性和相互联系特性的表：客观事物属性和相互联系特性的表征，它反映了客观事物的存在形式征，它反映了客观事物的存在形式(xngsh)和运动状态。和运动状态。 数据数据(Data)：一般可以理解为：一般可以理解为“信息的数字化形式信息的数字化形式(xngsh)”或或“数字化的信息形式数字化的信息形式(xngsh)”。狭义的。狭义的“数据数据”是指具有一定数字特性的信息，如统计数据、气象是指具有一定数字特性的信息，如统计数据、气象数据及计算机中区别于程序的计算数据等。但在计算机网数据及计算机中区别于程序的计算数据等。但在计算机网络系统中，络系统中，“数据数据”通常被广义地理解为在网络中存储、通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码。处理和传输的二进制数字编码。一、信息一、信息(xnx)、数据与信、数据与信号号3.2.1 数据通信的基本概念第21页/共47页第二十一页，共47页。22 信号信号(Signal)：以其某种特性参数的变化：以其某种特性参数的变化(binhu)来来携带信息的物理量，是数据的具体物理表现，比如电磁携带信息的物理量，是数据的具体物理表现，比如电磁波信号、脉冲信号、光信号等。波信号、脉冲信号、光信号等。 信号一般以时间为自变量，以表示信息的某个参量为信号一般以时间为自变量，以表示信息的某个参量为因变量。因变量。一、信息一、信息(xnx)、数据与、数据与信号信号3.2.1 数据通信的基本概念第22页/共47页第二十二页，共47页。23二、什么二、什么(shn me)是数是数据通信据通信 通信通信(Communication)的目的是交换信息，信息的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像，计的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图像的组合；图像的组合； 为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示；、图形或图像用二进制代码的数据来表示； 为了传输二进制代码的数据，必须将它们为了传输二进制代码的数据，必须将它们(t men)用信号编码的方式表示；用信号编码的方式表示； 数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码数字、符号的二进制代码(0/1比特序列比特序列)的信号的过的信号的过程。程。3.2.1 数据通信的基本概念第23页/共47页第二十三页，共47页。24三、数据通信系统三、数据通信系统(xtng)模型模型3.2.1 数据通信的基本概念 通信通信(tng xn)系统：为完成通信系统：为完成通信(tng xn)任务所任务所需的一切设备和传输介质的总和。需的一切设备和传输介质的总和。 信源：产生要发送数据的设备。信源：产生要发送数据的设备。 信宿：接收数据的设备。信宿：接收数据的设备。 信道：传输信号的通道，通常信道：传输信号的通道，通常(tngchng)指传输指传输介质。介质。 变换器变换器/反变换器：进行信号的转换和复原。反变换器：进行信号的转换和复原。第24页/共47页第二十四页，共47页。25 模拟信号模拟信号(Analog Signal)：一种连续：一种连续(linx)变化的电磁波，如电视图像信号，语音信号等；变化的电磁波，如电视图像信号，语音信号等； 数字信号数字信号(Digital Signal)：一系列电压脉冲，：一系列电压脉冲，如计算机输出的如计算机输出的“0/1”的电压脉冲信号。的电压脉冲信号。3.2.2 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号3.2 数据通信基础(jch) x(nT)(b) 数字信号数字信号(a) 模拟信号模拟信号 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 f(t) tnT1 0 0 1 1 0 0 1 1 1第25页/共47页第二十五页，共47页。26一、模拟数据一、模拟数据(shj)的的传输传输3.2.2 模拟信号和数字信号 模拟数据经模拟信道传输时不需要变换，但通常模拟数据经模拟信道传输时不需要变换，但通常(tngchng)要调制成高频信号，可采用调频或调幅要调制成高频信号，可采用调频或调幅技术。技术。 模拟数据经数字信道传输时要进行数字化，一般在模拟数据经数字信道传输时要进行数字化，一般在发送端放置一个模发送端放置一个模/数转换器数转换器(编码器编码器)，将模拟信号转，将模拟信号转换为数字信号后再发送；在接收端放置一个数换为数字信号后再发送；在接收端放置一个数/模转换模转换器器(解码器解码器)，将接收到的数字信号转换为模拟信号。，将接收到的数字信号转换为模拟信号。通常通常(tngchng)采用采用PCM(Pulse Code Modulation, 脉冲编码调制脉冲编码调制)技术进行模技术进行模-数信号间的数信号间的转换转换第26页/共47页第二十六页，共47页。27一、数字一、数字(shz)数据的传数据的传输输3.2.2 模拟信号和数字信号 数字数据经数字信道传输时要进行编码，通常用不连续数字数据经数字信道传输时要进行编码，通常用不连续的电压或电流的脉冲序列来表示的电压或电流的脉冲序列来表示0/1，每个脉冲代表一个信，每个脉冲代表一个信号号(xnho)单元，称为码元。常用的编码方式有归零制、单元，称为码元。常用的编码方式有归零制、曼彻斯特编码等。曼彻斯特编码等。 数字数据经模拟信道传输时要调制，通常采用辐移键控数字数据经模拟信道传输时要调制，通常采用辐移键控法法(ASK)、频移键控法、频移键控法(FSK)和相移键控法和相移键控法(PSK)。第27页/共47页第二十七页，共47页。28信源信源调制器调制器信道信道解调器解调器信宿信宿噪声噪声模拟模拟(mn)通信：利用模拟通信：利用模拟(mn)信号来传信号来传递信息递信息 实质实质(shzh)上是一种信号变换器，由于上是一种信号变换器，由于信源产生的是模拟信号，所以调制器的功信源产生的是模拟信号，所以调制器的功能是将其调制到某个频段以便进行远距离能是将其调制到某个频段以便进行远距离传输。传输。用来传输表示消息的信号的介质用来传输表示消息的信号的介质(jizh)或通或通路，包括传输介质路，包括传输介质(jizh)和介质和介质(jizh)两端两端的传输设备。的传输设备。三、数据通信系统模型第28页/共47页第二十八页，共47页。29 信源编码器 噪声 发送端时钟 信 源 信道编码器 信 宿 调 制 信 道 解 调 信道译码器 信源译码器 接收端时钟 数字通信：利用数字通信：利用(lyng)数字信号来传递数字信号来传递信息信息 对传输对传输(chun sh)(chun sh)的数字信号进行检错或的数字信号进行检错或纠错编码纠错编码, ,以便接收方能进行差错检测和纠正以便接收方能进行差错检测和纠正。 信源编码器的主要作用：一是进行模信源编码器的主要作用：一是进行模/ /数转换；二数转换；二是降低是降低(jingd)(jingd)信号的误码率。信号的误码率。 使变换后的信号能在传输介质使变换后的信号能在传输介质中传输，或提高信道的传输效率。中传输，或提高信道的传输效率。l 发送端和接收端使用各自的时钟发送端和接收端使用各自的时钟；l 接收时钟与发送时钟必须保持同接收时钟与发送时钟必须保持同步步三、数据通信系统模型第29页/共47页第二十九页，共47页。303.2.3 数据传输模式数据传输模式(msh)一、串行和并行传输一、串行和并行传输二、同步二、同步(tngb)和异步和异步传输传输三、通三、通 信信 方方 式式3.2 数据通信基础(jch)第30页/共47页第三十页，共47页。31一、串行和并行传输一、串行和并行传输3.2.3 数据传输模式(msh) 串行传输：使用串行传输：使用一条线路，逐个传一条线路，逐个传送送(chun sn)比比特位。特位。 并行传输：使用并行传输：使用多条线路，同时传多条线路，同时传送送(chun sn)一一组比特位。组比特位。第31页/共47页第三十一页，共47页。32串行传输串行传输(chun sh)和并行和并行传输传输(chun sh)的比较的比较一、串行和并行传输 串行传输串行传输(chun sh)：传输：传输(chun sh)速度相速度相对较慢，但长距离传输对较慢，但长距离传输(chun sh)时较可靠，发送时较可靠，发送方和接收方必须在数据的收发顺序上达成一致。方和接收方必须在数据的收发顺序上达成一致。 并行传输并行传输(chun sh)：传输：传输(chun sh)速度相速度相对较快，但成本较高，特别是长距离传输对较快，但成本较高，特别是长距离传输(chun sh)时，可靠性较差，还会产生比特位到达顺序不一时，可靠性较差，还会产生比特位到达顺序不一致的问题。致的问题。第32页/共47页第三十二页，共47页。33 在数据通信过程中，要求接收方知道它所接收的在数据通信过程中，要求接收方知道它所接收的每一位的开始每一位的开始(kish)(kish)时间和持续时间，才能正确时间和持续时间，才能正确地接收数据。地接收数据。 异步传输异步传输(Asynchronous Transmission)(Asynchronous Transmission) 同步传输同步传输(Synchronous Transmission)(Synchronous Transmission)二、同步二、同步(tngb)和异步和异步传输传输3.2.3 数据传输模式(msh)第33页/共47页第三十三页，共47页。34 异步传输以字符为单位传送数据，把每个字符看异步传输以字符为单位传送数据，把每个字符看作一个独立的信息，用起始位和停止位作为字符开作一个独立的信息，用起始位和停止位作为字符开始始(kish)(kish)和结束的标志。和结束的标志。 二、同步二、同步(tngb)和异和异步传输步传输3.2.3 数据传输模式(msh)第34页/共47页第三十四页，共47页。35 同步传输以数据块为数据传送单位同步传输以数据块为数据传送单位(dnwi)(dnwi)，多，多个字符组成的数据块使用公共的同步位组合或同步个字符组成的数据块使用公共的同步位组合或同步字符，字符之间没有间隙。字符，字符之间没有间隙。二、同步二、同步(tngb)和异和异步传输步传输 01111110 01111110 B A X 01111110 SYN SYN B A X SYN 同步字符（一个或多个） 同步位模式（一个或多个） 可变长度的位数据块 可变长度的字符数据块 3.2.3 数据传输模式(msh)第35页/共47页第三十五页，共47页。36三、通信三、通信(tng xn)方式方式发送接收单向通道单向通道双向通道双向通道双向通道双向通道(a)(a)(b)(b)(c)(c)发送接收接收发送发送接收接收发送单工通信(tng xn)半双工通信(tng xn)双工通信3.2.3 数据传输模式第36页/共47页第三十六页，共47页。373.2.4 信道信道(xn do)复用技术复用技术 信道的传输容量往往大于一路信号传输单一信信道的传输容量往往大于一路信号传输单一信息的需求。息的需求。 问题：如何提高信道的利用率？问题：如何提高信道的利用率？ 解决：在同一传输介质上，同时传输多个解决：在同一传输介质上，同时传输多个(du )有限带宽信号有限带宽信号多路复用多路复用(Multiplexing)技术。技术。3.2 数据通信基础(jch)第37页/共47页第三十七页，共47页。38高速通信线路多路复用器多路复用器 多路 复用器 多路 复用器 高速通信线路 信道信道(xn do)复用技术示复用技术示意图意图3.2.4 信道(xn do)复用技术第38页/共47页第三十八页，共47页。39两种典型两种典型(dinxng)的信道复用的信道复用技术技术 频分多路复用频分多路复用(FDM, Frequency Division (FDM, Frequency Division Multiplexing)Multiplexing)：将一个信道可用带宽的频率划分为：将一个信道可用带宽的频率划分为多个更细的带宽，每一分带宽分给一个信号源。多个更细的带宽，每一分带宽分给一个信号源。 时分时分(shfn)(shfn)多路复用多路复用(TDM, Time Division (TDM, Time Division Multiplexing)Multiplexing)：将信道按时间段分配给各个信号源：将信道按时间段分配给各个信号源，通过多个信号源共享一条信道。，通过多个信号源共享一条信道。3.2.4 信道(xn do)复用技术第39页/共47页第三十九页，共47页。40通道（1）通道（2）通道（3）通道（4）通道（5）通道（6）多路复用器MUX多路复用器MUX源1源2源3源4源5源6目标1目标2目标3目标4目标5目标6频分多路复用示意图频分多路复用示意图3.2.4 信道(xn do)复用技术第40页/共47页第四十页，共47页。41时分时分(shfn)多路复用示多路复用示意图意图3.2.4 信道(xn do)复用技术第41页/共47页第四十一页，共47页。423.2.5 数据交换技术数据交换技术(jsh) 在从源地到目的地的数据通信过程中，往在从源地到目的地的数据通信过程中，往往需要经过若干个中间节点往需要经过若干个中间节点(ji din)的转接的转接，这需要利用数据交换技术。，这需要利用数据交换技术。 三种常用的数据交换技术：三种常用的数据交换技术： 一、电路一、电路(dinl)交换交换二、报文交换二、报文交换三、分组交换三、分组交换3.2 数据通信基础第42页/共47页第四十二页，共47页。43一、电路一、电路(dinl)交换交换 传输双方在传输之前通过呼叫建立传输双方在传输之前通过呼叫建立(jinl)一条物理线路，一直保持到双方通话结束才一条物理线路，一直保持到双方通话结束才释放释放电话系统。电话系统。3.2.5 数据交换技术(jsh)第43页/共47页第四十三页，共47页。44二、报文交换二、报文交换 不事先建立物理电路，当发送方有数不事先建立物理电路，当发送方有数据要发送时，把要发送的数据当作据要发送时，把要发送的数据当作(dn zu)一个整体交给中间交换设备，中间一个整体交给中间交换设备，中间交换设备先将报文存储起来，然后选择一交换设备先将报文存储起来，然后选择一条合适的空闲输出线路将数据转发给下一条合适的空闲输出线路将数据转发给下一个交换设备，如此循环往复直至将数据发个交换设备，如此循环往复直至将数据发送到目的地。送到目的地。3.2.5 数据交换技术(jsh)第44页/共47页第四十四页，共47页。45三、分组交换三、分组交换(jiohun) 报文交换技术的改进。报文交换技术的改进。 在分组交换网中，将用户的数据划分成一个在分组交换网中，将用户的数据划分成一个个分组个分组(Packet)，而且分组的大小有严格的上，而且分组的大小有严格的上限，这样使得分组可以限，这样使得分组可以(ky)被缓存在交换设被缓存在交换设备的内存而不是磁盘中。备的内存而不是磁盘中。3.2.5 数据交换技术(jsh)第45页/共47页第四十五页，共47页。46作作 业业 做在书上：教材做在书上：教材(jioci)第第36-37页页一、填空题一、填空题二、选择题二、选择题 做在作业本上：教材做在作业本上：教材(jioci)第第37页页简答题简答题1、9第3章 网络(wnglu)介质与数据通信第46页/共47页第四十六页，共47页。47感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第47页/共47页第四十七页，共47页。