数据通信原理概述课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,数据通信,1,概 述,通信的概念,计算机通信的发展,数据通信的关键问题,数据通信的体系结构,通信的概念,通信（,Communication）,是把消息从一地有效地传递到另一地，即消息传递的全过程。,通信,-,将含有信息的消息有效而可靠地由一地传输到另一地,（其它地方）,的过程。,目的：传输含有信息的消息,信息：人们待知的消息。,消息：用以表达信息的某种物理形式。,信号：寄载消息的某种物理形式。,对通信的要求：,可靠,-,尽可能准确无误！,有效,-,尽可能多而快！,传输信息,以语言,.,图像,.,数据为媒体,通过电,(,光,),信 号将信息由一方传输到另一方。,定义,1-,实现这一变换过程的所有设备和 机构的总体称通信系统。,定义,2-,完成信息的传输和处理的一些基 本单元的集合称通信系统。,信息源,受信者,发送设备,信道,接收设备,噪声源,各模块,（单元设备、电路）,功能？,按信号特征分,-,模拟、数字通信,按调制与否分,-,基带、频带传输系统,按传输媒质分,-,无线、有线通信,按信号复用方式分,-FDM,、,TDM,、,CDM,按消息物理特征分,-,电报、电话、图象、数据等通信,通信的分类,（归纳；了解即可）,数字通信,模拟通信,有线通信,无线通信,1,） 按信号分,2,） 按传输媒质分,3),按工作频率分,长波通信,中波通信,短波通信,微波通信,光波通信,已派生出来,电报,电话：可视电话,数传,TV,雷达,专用通信,公用通信,固定通信,移动通信,4),按通信业务分,5),按用途分,6,）按通信者是否运动分,7,）按一些特定 实现技术分,码分多址通信,频分多址通信,时分多址通信,扩频通信,电话的产生与发展,三大电信运营商,1854,年,Western Union,公司成立，,1877,年成立美国之音电话公司,1876,年贝尔电话公司成立，,1925,年贝尔实验室成立,1900,年美国,AT&T,公司成立,电话的产生与发展,1910,年，,AT&T,、贝尔实验室、,Western Electric,从运营公司分离。,1996,年,AT&T,重组：,通信业务集团,（,Communication Services Group,）,朗讯科技（,Lucent Technologies,）,咨询公司（,Global Information Solutions,）,电话交换方式的发展,1880-1910,：人工交换（,Manual Switch,）,乔治,贝尔发明世界上第一部电话机已经,100,多年；,最早的电话交换使用人工转接方式，接线话务员使用塞绳（,link,）把要通话的两端物理上连接起来；,容量小、交换效率低，但它是一次远程电信号通信的跨跃。,1910-1970,：机电交换（,Electromechanical Switching,）,1910-1960,：步进制系统（,Step-by-Step,）,1940-1975,：纵横制交换机（空分制），即,Crossbar-System,1960-,现在：电子交换（,Electronic Switching,）,模拟交换,(Analog Switching),数字交换,(Digital Switching),贝尔系统解体前的交换体系,贝尔系统解体后的交换体系,我国长话网络的交换体系结构,国际电话网交换体系,计算机通信技术的发展,1864,年美国,Rand,公司提出存储转发的概念，电路交换向分组交换过渡。,快速分组交换技术,帧中继、,ATM,B-ISDN,综合化、高速化,计算机网络的发展,1969,年 美国国防部,ARPANET,1976,年,X.25,标准,1989,年,ATM,交换,1993,年 国家信息基础结构（,NII,）行动计划：信息高速公路,1994,年 全球信息基础结构（,GII,）,1996,年 下一代因特网计划（,NGI,）,传统的电话网络的交换系统不适合计算机的数据传输,计算机的数据传输具有间歇性,计算机通信具有突发性,电路交换在建立通路之前的呼叫时间太长,分组交换技术与虚电路,面向,21,世纪的计算机通信,宽带综合业务数字网,(B-ISDN),计算机无线通信,数字通信涉及的主要技术,(1),信道与噪声,涉及的基本问题有信道的概念、常用信道的特性及对所传信道的影响，克服不良信道特性的办法等。,数字通信涉及的主要技术,(2),数字终端技术,包括发端、收端对信号进行处理过程中所涉及到的技术。,模拟信号数字化问题中的信源编码,/,译码；,数据压缩处理，语音压缩编码技术；,多路复用、数字复接技术等。,数字通信涉及的主要技术,(3),数字基带传输技术,信号传输码型,码间串扰问题,实现无码间串扰传输的理想条件及减少码间串扰的部分响应系统和均衡技术。,数字通信涉及的主要技术,(4),数字频带传输技术,数字频带传输技术主要是指数字通信系统的核心技术之一,数字调制/解调技术，是将输入的数字信号（基带数字信号）变换为适合于信道传输的频带信号。,数字通信涉及的主要技术,(5),数字同步技术,同步就是使系统的收发两端在时间上保持步调一致。,同步的主要内容有载波同步、位同步、帧同步以及网同步。,数字通信涉及的主要技术,(6),差错控制编码技术,差错控制编码/译码，属信道编码之范畴。,信道编码技术主要研究检错、纠错码概念及基本实现方法。,数字通信涉及的主要技术,(7),信道共享技术,公共信道应同时为多对用户提供数据传输服务，不能被某一对用户独占，这是提高线路利用率的有效方法。,数字通信涉及的主要技术,(8),数据交换技术,数据交换又叫数据转接。这与电话系统的交换局一样，因为任意一对用户都是用公共的网络，转接是必然的，转接技术直接影响了通信质量和线路利用率。它与信道共享问题密切相关。,数字通信涉及的主要技术,(9),流量控制,流量是计算机通信过程在网络中的通信量。在网络中通信链路的容量、交换结点的缓冲区和处理机等都是网络资源。在某一段时间里，如果对网络资源的需求超过了网络所能提供的，则产生了拥塞，解决网络拥塞的办法是流量控制。,数字通信涉及的主要技术,(10),寻址与路由选择,在互联网中，两台计算机可能位于不同的子网上，此时的寻址问题最为复杂。要确定哪两个子网上的哪两台计算机通信，还要确定这两台计算机上的哪两个进程通信。在单个子网上就不必寻网址了。寻址是计算机通信中最基本的问题。,在网络中两台计算机通信时，它们之间可能经过许多转接点和链路，也可能经过许多通信子网，有许多路由，如何选择其中一条，这就是路由选择要解决的问题。,数据通信的层次结构,交换系统,高层接口,进程与寻址,交换层,路径选择,流量控制,信道共享与交换,网络寻址,传输系统,帧控与链路管理,链路管理,帧序检测与控制,帧流量控制,接入与传输,误码检测与控制,数据透明传输,同步,信号变换与编码,数据通信系统的质量指标,信息传输速率,信息传输速率,(,或称信息速率、比特率,),指单位时间内所传送的信息量，单位是比特,/,秒,(b/s,，或,bps),。,码元速率,码元速率又称为调制速率，或波特率，是指单位时间内所传递的码元数目，单位是波特,(Baud),。,误码率,误码率是指码元在传输系统出差错的概率。常用的误码率可表示为：,频带利用率,频带利用率是描述数据传输速率和带宽之间关系的一个指标，也是衡量数据通信系统有效性的指标。它是单位时间内所能传输的信息速率，可表示为,制订数据通信标准的机构,ISO,International Standard Organization,ITU,International Telecommunication Union,IEEE,Institute of Electrical and Electronics Engineers,EIA,Electronics Industries Association,IAB,Internet Architecture Board,三、,通信的,主要性能指标,1.,通信的,有效性,信息及其度量,通信的任务,-,传递信息,衡量标准：,有效性：给定信道内传输信息内容的多少,信 息,:,消息中有意义的内容,信息量,:,度量信息内容多少的量纲,信息含义,举例：,“,今年冬天比去年冷,”,“,今年冬天和去年夏天一样热,”,后句话的信息量前句话的, 可能性越小，信息量越大！, 用概率描述,（概率信息量，,P=0,时信息量为 ）,.,模拟通信有效性,以每秒内传送信息量的大小衡量。,以被传信号的有效频带衡量。,以特定信道能容纳的信号路数衡量。,数字通信有效性,码元传输速率,（数码率，传码率）,R,B,：,-,单位时间内传送的码元个数。单位：波特,（,Baut,）,信息传输速率,（传信率）,R,b,：,-,单位时间内传送的信息量。单位：,b/s,（,bps,：,比特,/,秒，二进制）,多进制信号,传输速率,多进制每码元信息量,1bit,设数码率,R,B,、信息速率,R,b,，码元有,N,种可能的符号,则：,例如：,4,进制，每码元,2bit,信息,1200baud,时， 信息速率,=2400b/s,2.,通信的可靠性,模拟通信可靠性,均方误差：,输出信噪比,（,接收端解调器输出信噪比）,均方误差值，系统性能越好！,r,0,=,解调器输出有用信号功率,解调器输出噪声平均功率,r,0,，系统性能越好！,可靠性：错误率,（需使用统计和概率）,误比特率,（误信率）,误码率,（误符号率）,数字通信可靠性,注：传输、调制、接收方式若不同，则有不同的误码率和误信率，详见,5,，,6,章！,内容总结,数据通信。通信（Communication）是把消息从一地有效地传递到另一地，即消息传递的全过程。通信-将含有信息的消息有效而可靠地由一地传输到另一地（其它地方）的过程。以语言.图像.数据为媒体,通过电(光)信 号将信息由一方传输到另一方。按信号复用方式分-FDM、TDM、CDM。1854年Western Union公司成立，1877年成立美国之音电话公司。1876年贝尔电话公司成立，1925年贝尔实验室成立。1910年，AT&T、贝尔实验室、Western Electric从运营公司分离。通信业务集团（Communication Services Group）。最早的电话交换使用人工转接方式，接线话务员使用塞绳（link）把要通话的两端物理上连接起来。1910-1960：步进制系统（Step-by-Step）。1940-1975：纵横制交换机（空分制），即Crossbar-System,