计算机网络教程

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1、计算机网络教程第1章数据通信与广域网技术本章学习要求：掌握：数据通信的基本概念了解：传输介质类型及主要特性了解：无线与卫星通信技术的基本概念掌握：数据编码的类型和基本方法了解：基带传输的基本概念掌握：频带传输的基本概念掌握：多路复用的分类与特点掌握：广域网中的数据交换技术的类型与工作原理掌握：差错控制方法1.1数据通信的基本概念1.1.1信息、数据与信号通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图像的组合；为了传送这些信息，首先要将字母、数

2、字、语音、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，必须将它们用模拟或数字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、数字、符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的过程。信号的概念信号是数据在传输过程中电信号的表示形式；模拟信号（analogsignal）的信号电平是连续变化的；数字信号（digitalsignal）是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示；按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。模拟信号与数字信号

3、波形1.1.2数据传输类型与通信方式网络中两台计算机的通信过程通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。主计算机系统、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源和信息资源组成网络通信系统设计中要解决的几个基本问题：数据传输类型模拟通信数字通信数据通信方式串行通信、并行通信单工通信、半双工或全双工通信同步方式同步通信异步通信串行通信与并行通信单工、半双工与全双工通信1.2传输介质及其主要特性1.2.1传输介质的主要类型双绞线同轴电缆光纤电缆无线与卫星通信信道2.2.2双绞线的

4、主要特性屏蔽双绞线STP非屏蔽双绞线UTP2.2.3同轴电缆的主要特性粗同轴电缆细同轴电缆1.2.4光纤的主要特性1.3无线与卫星通信技术1.3.1电磁波谱与移动通信1.3.2无线通信视距传播电离层反射1.3.3微波通信微波信号没有绕射功能，两个微波信号只能在可视情况下才能正常接收；大气对微波信号的吸收与散射影响较大。1.3.4蜂窝无线通信多址接入方法：频分多址接入（FDMA）时分多址接入（TDMA）码分多址接入（CDMA）1.3.5卫星通信1.4数据编码技术1.4.1数据编码类型1.4.2模拟数据编码方法1.

5、4.3数字数据编码方法1.5基带传输技术1.5.1基带传输的定义1.在数据通信中，表示计算机二进制的比特序列的数字数据信号是典型的矩形脉冲信号;2.矩形脉冲信号的固有频带称做基本频带,简称为基带,矩形脉冲信号就叫做基带信号;在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输;3.在发送端，基带传输的数据经过编码器变换变为直接传输的基带信号，例如曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码信号;4.在接收端由解码器恢复成与发送端相同的矩形脉冲信号;5.基带传输是一种最基本的数据传输方式。1.5.2数据传输速率的定义与信道速率

6、的极限数据传输速率的定义数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标；数据传输速率在数值上，等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒，记做bps；常用的数据传输速率单位有：Kbps、Mbps、Gbps与Tb/s，其中：1Kbps=1×103bps1Mbps=1×106bps1Gbps=1×109bps1Tbps=1×1012bps信道速率的极限值香农定理：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率Rmax与信道带宽B，信噪比S/N的关系为Rmax=B·log2（1+S/N）S/N为信噪比

7、；1.6频带传输技术1.6.1频带传输的定义利用模拟信道传输数据信号的方法称为频带传输；调制解调器（modem）是频带传输中最典型的通信设备。1.6.2调制解调器的基本工作原理在发送端将计算机中的数字信号转换成能在电话线上传输的模拟信号；在接收端将从电话线路上接收到的模拟信号还原成数字信号。1.7多路复用技术多路复用的工作原理1.7.1多路复用技术的分类频分多路复用FDM波分多路复用WDM时分多路复用TDM1.7.2频分多路复用在一条通信线路设计多路通信信道;每路信道的信号以不同的载波频率进行调制;各个载波频率

8、是不重叠的,一条通信线路就可以同时独立地传输多路信号。1.7.3波分多路复用光纤通道技术采用了波长分隔多路复用方法，简称为波分复用WDM;在一根光纤上复用80路或更多路的光载波信号称为密集波分复用DWDM；目前单模光纤的数据传输速率最高可以达到20Gbps。1.7.4时分多路复用时分多路复用是将信道用于传输的时间划分为若干个时间片；每个用户分得一个时间片；在每个用户占有的时间片内，用户