1、数据通信与广域网技术,目标数据通信的基本概念数据的通信方式传输介质的特性数据编码技术广域网中的数据交换技术差错控制,数据通信的基本概念,通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文本、音频、视频，计算机产生的信息一般是字母、数字和符号的组合，为了传送这些信息，首先要将每一个字母、数字和符号用二进制代码表示。,数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字和符号的二进制代码0、1比特序列的过程。,数据通信过程：,一般分为五个阶段： 阶段一：数据通信线路的建立（建立物理连接） 阶段二：建立数据传输链路（建立逻辑连接） 阶段三：传送数据和控制信息 阶段四：结束数据链路的连接（断开逻辑连接） 阶段五
2、：断开通信线路（断开物理连接）说明： 并非所有通信过程都需要这五个阶段，如租用专用线的通信方式。,数据的通信方式,按信息传送方向划分,（1） 单工通信方式：信息只能单向传输，监视信号可回送。,（2）半双工通信方式：信息可以双向传输，但在某一时刻只 能单向传输,（3）全双工通信方式：信息可以同时双向传输，一般采用四线式结构。,按字节使用的信道数划分,（1） 串行通信：将待传送的每个字符的二进制代码按由低位 到高位的顺序，依次发送。,串行通信信道,b7,b6,b5,b4,b3,b2,b1,b0,（2） 并行通信：将表示一个字符的8位二进制代码同时通过8 条并行的通信信道发送出去，每次发送一个字符代
3、码。,并行通信信道,采用串行通信方式只需在收发双方建立一条通信信道；采用并行通信方式，收发双方之间必须建立并行的多条通信信道；对于远程通信来说，在同样传输速率的情况下，并行通行在单位时间内所传送的码元数是串行通信的N倍（N=8）；由于需要建立多个通信信道，并行通信方式的造价较高，因此在远程通信中，人们一般采用串行通信方式。,局域网传输介质,光纤,同轴电缆,屏蔽双较线,非屏蔽双较线,双绞线,双绞线由两根绞合成有规则的螺旋形图样的绝缘铜线组成。LAN上常 用UTP，3类传10M，5类传10M/100M，RJ45头以太网使用 分类：非屏蔽双绞线（UTP）：外皮为塑料，不具有屏蔽能力。 屏蔽双绞线（S
4、TP）：外皮为金属，具有屏蔽能力。,光纤,光纤由能传导光波的石英玻璃，外加保护层构成。 原理：基于光在具有不同折射率的两种介质交界面上的全反射现象， 将光线约束在光纤内，并引导光沿着轴线向前传播。,光纤的分类 多模光纤：不同光线在介质内部以不同反射角传播，可以认为每束光 线对应不同模式。 单模光纤：光纤直径小到光波波长时，光在其中无反射，而沿直线传 播。,数据编码技术,在计算机中数据是以离散的二进制0、1比特序列来表示，计算机数据在传输过程中的数据编码类型，主要取决于它采用的通信信道所支持的数据通信类型。,根据数据通信类型，网络中常用的通信信道分为两类：模拟通信信道和数字通信信道。相应的用于数
5、据通信的数据编码方式也分为两类：模拟数据编码和数字数据编码。,模拟数据编码方法,利用模拟信道进行数据通信时要使用数字调制,编码方法分为： 幅移键控法 Amplitude-shift keying (ASK) 原理：用恒定幅值的载波的有或无分别代表“0”和“1”。 频移键控法 Frequency-shift keying (FSK) 原理：用两个不同频率的载波分别代表“0”和“1”。 相移键控法 Phase-shift keying (PSK) 原理：用载波的相位变化分别代表“0”和“1”。例如，前后码元的相位差为 时，代表“1”；相位差为0 时，代表“0”。,0,0,1,1,0,1,0,0,0
6、,1,0,ASK,FSK,PSK,数字数据编码方法,（1）不归零制码（NRZ：Non-Return to Zero） 规则：用两种不同的电平分别表示二进制信息“0”和“1”。例如， 低电平表示“0”，高电平表示“1”。（2）曼彻斯特码（Manchester），也称相位编码 规则：每一位中间都有一个跳变，从低跳到高表示“0”，从高跳到 低表示“1”。（3）差分曼彻斯特码（Differential Manchester） 规则：每个码周期的1/2处，有电平跳变。若本码周期前半个码元电 平与上一个码周期后半个码元电平一样,则表示“1”；若两者电平相 反，则表示“0”。,基带传输与频带传输的概念,基带
7、传输(数字数据的数字传输) (1)基带：基本频带，指传输变换前所占用的频带，是原始信号所固有的频带。 (2)基带传输：在传输时直接使用基带信号. (3)基带传输是一种最简单最基本的传输方式，一般用低电平表示0”，高电平表示“1”。,频带传输（数字数据的模拟传输） (1)频带传输：指在一定频率范围内的线路上，进行载波传输。用基带信号对载波进行调制，使其变为适合于线路传送的信号。 (2)调制（Modulation）：用基带脉冲对载波信号的某些参量进行控制，使这些参量随基带脉冲变化。 (3)解调（Demodulation）：调制的反变换。,数据交换技术,电路交换方式报文交换方式分组报文交换方式数据报
8、方式虚电路方式,电路交换方式(线路交换方式),电路交换是由交换机在两个通信站点之间建立一条物理专用线路。一旦一次通话建立，在两部电话之间就有一条物理通路存在，直到这次通话结束，然后拆除物理通路。,缺点：首先是建立物理线路所需的时间比较长。在数据开始传输之前，呼 叫信号必须经过若干个交换机，得到各交换机的认可，并最终传到被呼叫 方。这个过程常常需要1 0 秒甚至更长的时间（呼叫市内电话、国内长途 和国际长途，需要的时间是不同的）。对于许多应用（如商店信用卡确认） 来说，过长的电路建立时间是不合适的。,两大优点：第一是传输延迟小，唯一的延迟是物理信 号的传播延迟；第二是一旦线路建立，便不会发生冲
9、突。第一个优点得益于一旦建立物理连接，便不再需 要交换开销；第二个优点来自于独享物理线路。,报文交换,报文交换属于存储交换。报文交换不事先建立物理电路，当发送方有数据要发送时，它将把要发送的数据当做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，然后选择一条合适的空闲输出线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送到目的结点。,在报文交换中，一般不限制报文的大小，这就要求各个中间结 点必须使用磁盘等外设来缓存较大的数据块。同时某一块数据 可能会长时间占用线路，导致报文在中间结点的延迟非常大（一个报文在每个结点的延迟时间等于接收整个报文的时间加上 报文在结点等待输出线路所需的
10、排队延迟时间），这使得报文 交换不适合交互式数据通信。,分组报文交换,分组交换(packet switching)是报文交换的改进，在分组交换网中，用户的数据被划分成一个个分组(packet)，而且分组的大小有严格的上限。,分组可以被缓存在交换设备的内存而不是磁盘中，缩短了传输时延 每个分组信息可选择最佳路由，提高通信效率和可靠性 由于分组交换网能够保证任何用户都不能长时间独占某传输线路，因 而它非常适合于交互式通信,电路交换、报文交换和分组交换比较,数据报方式,同一报文的各个分组 (数据报),均带有足够的地址信息，各分组独立寻径, 最后到达目的结点,这样一种操作方式称为数据报方式。,特征：
11、1）数据发送的随意性 2）每个分组独立选择路由 3）不可靠服务,分组有二条或二条以上的路由选择，因此，数据报不能保证按发送顺序交付给目的站。另外 ，当网络发生拥塞时，网络中的某个结点可能将一些分组丢弃。所以，数据报提供的服务是不可靠的。,虚电路方式,H1和H5 通信，主机H1先发起一个虚呼叫，要求进行通信，同时，也 寻找一条合适的路由。 若主机H5 同意，就发回响应，然后双方就可以传送数据。就建立了 一条虚电路，以后H1 向H5传送所有的分组都沿着这条虚电路传送； 传送完毕，释放。,特征： 1)虚电路建立（通过虚呼叫实现） 2）所有分组均沿同一路径传输 3）可靠服务需要指出的是：虚电路和电路交
12、换的连接有很大的区别:电路交换：二个用户通信网始终占用一条端到端的物理信道；虚电路：由于采用的是存储转发的分组交换，所以，只是断续地占用一条一条的链路。,从用户端看网络提供的服务：虚电路与数据报对比,对比的方式 虚电路 数据报,1.连接的建立 必须有 不要,2.目的站地址 仅在连接建立阶段使用； 每个分组都有； 每个分组使用短的虚电路号 目的站的全地址,3.路由选择 在虚电路建立时进行，所有 每个分组独立选择路由 分组均按同一路由。,4.当路由器出故障 所有通过出故障的路由器 出故障的路由器可能会丢失分 的虚电路均不能工作 组，一些路由可能发会生更改,5.分组的顺序 总是按发送顺序到达 可能不按发送顺序 目的站,6.差错处理 由通信子网负责 由主机负责,7.流量控制 由通信子网负责 由主机负责,
