網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,1.3 網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信,學(xué)習(xí)目標(biāo),掌握數(shù)據(jù)通信的基本概念；,了解基帶傳輸?shù)幕靖拍睿?了解頻帶傳輸?shù)幕靖拍睿?知道調(diào)制解調(diào)器的工作原理；,知道線路交換與分組交換等數(shù)據(jù)交換技術(shù)；,一、數(shù)據(jù)通信的基本概念,信息、數(shù)據(jù)和信號(hào),數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型與通信系統(tǒng),基帶傳輸,頻帶傳輸,數(shù)據(jù)傳輸速率,1.信息、數(shù)據(jù)和信號(hào),通信,信號(hào),模擬信號(hào),數(shù)字信號(hào),信息,數(shù)據(jù),信號(hào)：是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中電信號(hào)的表現(xiàn)形式。,按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類(lèi)型有兩種：,模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào),模擬信號(hào)：,的信號(hào)電平是連續(xù)變化的；,數(shù)字信號(hào)：是用兩種不同的電平去表示0、1比特序列的電壓脈沖信號(hào)表示。,按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類(lèi)型，通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。,模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)波形,模擬信號(hào),數(shù)字信號(hào),模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)波形,2.數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型與通信系統(tǒng),數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型,模擬通信,數(shù)字通信,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),計(jì)算機(jī),系統(tǒng),計(jì)算機(jī),系統(tǒng),調(diào)制解調(diào)器,信道,調(diào)制解調(diào)器,圖2-2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),通信線路,(3)數(shù)據(jù)通信方式,單工、半雙工與全雙工通信,按信號(hào)傳送方向與時(shí)間關(guān)系分,單工通信 （simplex）,半雙工通信(half-duplex),全雙工通信(full-duplex),單工、半雙工與全雙工通信,3.基帶傳輸,基帶傳輸?shù)亩x,在數(shù)據(jù)通信中，表示計(jì)算機(jī)二進(jìn)制的比特序列的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)是典型的矩形脈沖信號(hào);,矩形脈沖信號(hào)的固有頻帶稱(chēng)做基本頻帶,簡(jiǎn)稱(chēng)為基帶,矩形脈沖信號(hào)就叫做基帶信號(hào);,在數(shù)字通信信道上，直接傳送基帶信號(hào)的方法稱(chēng)為基帶傳輸。,通信信道帶寬對(duì)基帶傳輸?shù)挠绊?模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)波形,4.頻帶傳輸,頻帶傳輸?shù)亩x,利用模擬信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的方法稱(chēng)為頻帶傳輸；,調(diào)制解調(diào)器（modem）是頻帶傳輸中最典型的通信設(shè)備。,外置Modem與計(jì)算機(jī)的連接,圖2-10 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)波形,何謂調(diào)制解調(diào)器,調(diào)制器（modulation）,解調(diào)器（demodulation）,內(nèi)置與外置Modem的區(qū)別,計(jì)算機(jī)端口（串口、并口、USB口）,如何連接調(diào)制解調(diào)器,外置調(diào)制解調(diào)器指示燈含義,5.數(shù)據(jù)傳輸速率,定義：,數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上，等于每秒鐘傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進(jìn),制比特?cái)?shù)，單位為比特/秒，記做bps,（,每秒鐘傳送二進(jìn)制的位數(shù),）。,常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有：,Kbps、Mbps、Gbps與Tb/s，其中：,1Kbps 10,3,bps,1Mbps 10,6,bps,1Gbps 10,9,bps,1Tbps 10,12,bps,6.帶寬與寬帶網(wǎng),帶寬:指通信信道 的傳輸容量.,寬帶網(wǎng):是指具備較高通信速率和較高吞吐量的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò).,二、多路復(fù)用技術(shù),多路復(fù)用（multiplexing）：在通信系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)在同一媒體中傳輸?shù)募夹g(shù)。,多路復(fù)用的工作原理,三、網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù),空間分割線路交換,線路交換,時(shí)間分割線路交換,交換方式,存儲(chǔ)交換,報(bào)文交換,報(bào)文分組交換,數(shù)據(jù)報(bào),虛電路,數(shù)據(jù)通過(guò)通信子網(wǎng)的傳輸過(guò)程可以分為：,線路交換,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換也稱(chēng)存儲(chǔ)交換,通信傳輸子網(wǎng),S1,S2,S3,共享信道,通信交換技術(shù)需要解決的問(wèn)題,如何通過(guò),通信傳輸子網(wǎng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,通信傳輸子網(wǎng)由通信線路和,交換結(jié)點(diǎn),組成,交換結(jié)點(diǎn)的功能,連接通信線路,實(shí)現(xiàn)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：緩存功能,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)：路徑選擇功能,1.線路交換方式,線路交換是面向連接的服務(wù)；,兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)通信子網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，首先要在通信子網(wǎng)中建立一個(gè)實(shí)際的物理線路連接；,線路交換在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中要經(jīng)過(guò),建立連接、數(shù)據(jù)傳輸、釋放連接,的三個(gè)階段；,優(yōu)點(diǎn)：通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，適用于交互式會(huì)話類(lèi)通信；,缺點(diǎn)：對(duì)突發(fā)性通信不適應(yīng)，系統(tǒng)效率低，系統(tǒng)沒(méi)有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，不能平滑交通量。,線路交換舉例,A,E,F,C,D,B,a,a,a,a,a,獨(dú)占信道,S1,S2,S3,a,a,a,a,a,a,此時(shí)F不能與D通話,A與E通話,電路交換的特性,建立,端到端的物理,連接,花費(fèi)呼叫時(shí)間,在,保持連接,期間雙方獨(dú)占信道,沒(méi)有沖突,有可能浪費(fèi)信道資源,直到發(fā)出,撤除連接,申請(qǐng)才會(huì)釋放被占用的信道資源,信道資源的利用效率較低,2.存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式,數(shù)據(jù)通過(guò)通信子網(wǎng)傳輸時(shí)可以有報(bào)文（message）與報(bào)文分組（packet）兩種方式；,報(bào)文傳輸：不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是多少，都把它當(dāng)作一個(gè)邏輯單元發(fā)送；,報(bào)文分組傳輸：限制一次傳輸數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度，如果傳輸數(shù)據(jù)超過(guò)規(guī)定的最大長(zhǎng)度，發(fā)送結(jié)點(diǎn)就將它分成多個(gè)報(bào)文分組發(fā)送。,報(bào)文交換舉例（1）,A,E,F,C,D,B,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),S1,S2,S3,A向E發(fā)送電報(bào),a,a,a,F向D發(fā)送電報(bào),f,f,f,報(bào)文交換舉例（2）,A,E,F,C,D,B,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),S1,S2,S3,a,a,a,A報(bào)文到達(dá)S1,f,f,f,F報(bào)文到達(dá)S3,報(bào)文交換舉例（3）,A,E,F,C,D,B,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),S1,S2,S3,a,a,a,A報(bào)文到達(dá)S2,f,f,f,F報(bào)文到達(dá)S2,報(bào)文交換舉例（4）,A,E,F,C,D,B,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),S1,S2,S3,a,A報(bào)文到達(dá)S3,a,a,f,f,f,F報(bào)文到達(dá)S3,報(bào)文交換舉例（5）,A,E,F,C,D,B,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),S1,S2,S3,a,A報(bào)文到達(dá)E,a,a,a,F報(bào)文到達(dá)E,f,f,f,報(bào)文交換的特性,整塊數(shù)據(jù)逐站存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),對(duì)報(bào)文的長(zhǎng)度沒(méi)有限制，對(duì)于大塊數(shù)據(jù),占用存儲(chǔ)空間大,占用信道時(shí)間長(zhǎng),延遲較大，不能實(shí)現(xiàn)交互式通信,3.數(shù)據(jù)報(bào)方式,數(shù)據(jù)報(bào)是分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的一種形式；,在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，分組傳送之間不需要預(yù)先在源主機(jī)與目的主機(jī)之間建立“線路連接”；,源主機(jī)所發(fā)送的每一個(gè)分組都可以獨(dú)立地選擇一條傳輸路徑；,每個(gè)分組在通信子網(wǎng)中可能是通過(guò)不同的傳輸路徑到達(dá)目的主機(jī)。,分組交換舉例,A,E,F,C,D,B,a,a,a,f,a,f,a,共享信道,S1,S2,S3,a,a,a,a,a,f,a,a,f,f,f,f,f,f,f,f,f,f,A向E發(fā)送數(shù)據(jù),F向D發(fā)送數(shù)據(jù),a,f,f,a,a,f,f,a,a,分組交換的特性,分組的長(zhǎng)度有上限控制，各自獨(dú)立傳輸,占用信道時(shí)間短,占用緩存空間小,信道共享,可充分利用信道資源,有可能發(fā)生資源（信道和結(jié)點(diǎn)）占用沖突,分組交換的優(yōu)點(diǎn),比報(bào)文交換的延遲小,比電路交換的效率高,適于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信,分組交換的缺點(diǎn),仍然有延遲，不能滿足實(shí)時(shí)多媒體通信的服務(wù)質(zhì)量,需要解決沖突檢測(cè)、擁塞控制和糾錯(cuò)重發(fā)等問(wèn)題,分組交換的特性,