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第二章 数据通信基础与传输介质

第二章 数据通信基础与传输介质. 〖 本章主要内容 〗. 计算机网络的传输介质 数据通信基础. 〖 本章理论要求 〗. 了解：计算机网络的数据通信方式 理解：计算机网络数据通信的相关知识 掌握：各传输介质的特点及使用场合. 〖 本章实训要求 〗. 能够制作各种网线. 第二章 计算机网络基础. 2.1 数据通信基础 2.2 计算机网络的传输介质. 2.1 数据通信基础. 通信 从广义上讲，通信是指用任何方法通过任何介质将信息从一地传递到另一地。 通信的目的就是交换信息。 数据通信分为模拟通信与数字通信。. 信息和数据

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第二章 数据通信基础与传输介质

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  1. 第二章 数据通信基础与传输介质

  2. 〖本章主要内容〗 • 计算机网络的传输介质 • 数据通信基础

  3. 〖本章理论要求〗 • 了解：计算机网络的数据通信方式 • 理解：计算机网络数据通信的相关知识 • 掌握：各传输介质的特点及使用场合

  4. 〖本章实训要求〗 • 能够制作各种网线

  5. 第二章 计算机网络基础 2.1数据通信基础 2.2计算机网络的传输介质

  6. 2.1 数据通信基础 • 通信 • 从广义上讲，通信是指用任何方法通过任何介质将信息从一地传递到另一地。 • 通信的目的就是交换信息。 • 数据通信分为模拟通信与数字通信。

  7. 信息和数据 • 信息可以是语音、图像、文字等各种形式，是人们要通过通信系统传递的内容；信息总是与一定的形式相联系，这种形式实体就是数据。 • 可以说，数据是传递信息的实体，而信息是数据的内容和解释。

  8. 信号 • 在信道上传输的电/光编码叫做信号。 • 分为模拟信号和数字信号： 模拟信号----电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变化的电信号称为模拟信号。 数字信号-----计算机所产生的电信号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。

  9. 2.1 数据通信基础 通信的三要素：信源、通信信道、信宿。

  10. 2.1.1 数据通信的主要技术指标 • 1.比特率与波特率 比特率是一种数字信号传输速率,它表示单位时间内所传送二进制代码的有效倍数,单位采用位每秒(bps)或千位每秒(kbps)表示. 波特率是信号每秒钟变化的次数 在同一种系统中,波特率与比特率成正比。 • 2.带宽与数据传输速率 带宽是指某个信道能够传送电磁波的有效频率范围 数据传输速率指每秒传输的比特数 信道的传输速率与信道带宽是有直接联系的,即信道带宽越宽,数据传输速率越高

  11. 3.吞吐量、利用率、延迟与抖动 • 吞吐量是信道在单位时间内成功传输的信息量。单位一般为比特/秒。 • 利用率是吞吐量和最大数据传输速率之比。 • 延迟指从发送者发送第一位数据开始，到接收都成功地收到最后一位数据为止，所经历的时间。 • 延迟不是固定不变的，它的实时变化叫做抖动。 • 4.差错率 差错率是衡量通信信道可靠性的重要指标，在计算机通信中最常用的是比特差错率和分组差错率。 • 比特差错率是二进制比特位在传输过程中被误传的概率 • 分组差错率是指数据分组被误传的概率

  12. 2.1.1 数据通信中的基本概念 5．基带(BaseBand)传输 是指信号以其固有的基本形态进行传输，一般是采用数字信道所特有矩形电脉冲或光波的亮与不亮等信号形态对应二进制代码的0和1直接进行传输。 6．宽带(BroadBand)传输 是指在一条传输介质上通过多路复用技术实现多路独立信号的传输。 7．频带(Broadband)传输 是指把数字信号调制成能在公共电话线上传输的音频模拟信号后再发送和传输，到达接收端后，再把音频信号解调成原来的数字信号。计算机的远程通信常采用频带传输。

  13. 2.1.2 数据通信中的基本概念 （1）模拟信号Analog：随时间连续变化的电磁波，其函数取值无限。采用模拟信号传输数据时，往往只占据有限的频谱，对应数字的基带传输将其称为频带传输。 图1-22 模拟信号与数字信号示意图

  14. 1 0 1 1 0 1 2.1.2 数据通信中的基本概念 （2）数字信号Digital：用离散状态(即所谓的“二进制信号”)表示的信号。时间上不连续的离散量即电压(电平)的脉冲序列，终端设备把数字信号转换成脉冲电信号时，这个原始的电信号所固有的频带，称为基本频带，简称基带。 它通过中继方式将0、1进行 整形和放大而不涉及噪音， 且便于集成化。 （b）数字信号

  15. 2.1.3 模拟数据与数字数据的传输形式 信道是传输特定信号的通路，是通信媒介，信道由传输介质及相应的中间通信设备组成，传输信道可以是有线、无线，可以是电的，也可以是其他的，如光信号等。模拟信道是指传输模拟信号的信道，数字信道是指传输数字信号的信道。

  16. 2.1.3 模拟数据与数字数据的传输形式 由于数据信号分为模拟信号和数字信号，信道又分为模拟信道和数字信道，这样就构成了四种数据的传输形式。见下图：

  17. 模拟信号 如声音 模拟数据 如声音 2.1.3 模拟数据与数字数据的传输形式 1.模拟数据的模拟通信；典型例子是语音信号在普通的电话系统中的传输。 图1-23 模拟数据的模拟通信

  18. 模拟数据 数字信号 2.1.3 模拟数据与数字数据的传输形式 2.模拟数据的数字通信；典型例子是打IP电话。 图1-24 模拟数据的数字通信

  19. 模拟信号 数字数据 2.1.3 模拟数据与数字数据的传输形式 3.数字数据的模拟通信；典型例子是用调制解调器(Modem)网。 图1-25 数字数据的模拟通信

  20. 数字数据 数字信号 2.1.3 模拟数据与数字数据的传输形式 4.数字信号的数字通信；典型例子是局域网的数据传输。 图1-26 数字信号的数字通信

  21. 2.1.4 数据的编码技术 编码（Encoding）是将数据表示成适当的信号形 式，以便数据的传输和处理。

  22. 2.1.4 数据的编码技术 图1-27 数据编码示意图

  23. 2.1.5 数据的同步技术 数据在信道上传输时,为保证发送端发送的信息能被接收端正确无误地接收，要求发送端和接收端动作的起始时间和频率保持一致的技术称为“同步技术”。实现同步的方式有两种，即同步方式和异步方式。 1．Synchronous同步方式 2．Asynchronous异步方式

  24. 2.1.6 数据的复用技术 多路复用的原理是在发送端，多路复用器将N个输入信号合并后再予发送，到接收端后，多路复用器通过译码，从复合信号中分离出各原始信号。 图1-34 多路复用原理示意图

  25. 2.1.6 数据的复用技术 常用的信道复用方式有频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、波分复用（WDM）和码分复用（CDM）四种。 1．频分多路复用(Frequency Division Multiplexing，FDM) 多个信号调制在不同的载波频率上，从而在同一介质上实现同时传送多路信号。

  26. 2.1.6 数据的复用技术 2．时分多路复用（Time Division Multiplexing，TDM） 同步时分复用STDM (Synchronous Time Division Multiplexing) 异步时分复用ATDM (Asynchronous Time Division Multiplexing)即统计时分复用。

  27. 2.2.1数据的交换技术 交换就是将输入端口收到的数据帧从特定端口转发到目的链路的过程。 计算机网络中主要采用的交换方式有三种：电路交换、报文交换和分组交换。

  28. 2.2.1数据的交换技术 1．电路交换 电路交换的特点是数据传输前需要建立一条端到端的通路。 呼叫——建立连接——传输——挂断。 优点：建立连接后，传输延迟小。 缺点:（1）建立连接的时间长； （2）一旦建立连接就独占线路，线路利用率低； （3）无纠错机制。

  29. 2.2.1数据的交换技术 2.报文交换 整个报文作为一个整体一起发送。在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地。这种数据传输技术称为存储-转发。 缺点是： （1）报文大小不一，造成缓冲区管理复杂； （2）大报文造成存储转发的延时过长； （3）出错后整个报文全部重发。

  30. 2.2.1数据的交换技术 3.分组交换 分组交换试图兼有报文交换和线路交换的优点。 数据报和虚电路 在数据报中，每个数据包被独立地处理，就像在报文交换中每个报文被独立地处理那样，每个结点根据一个路由选择算法，为每个数据包选择一条路径，使它们的目的地相同。

  31. 4．三种交换方式的比较：可用图1-39表示它们之间的关。4．三种交换方式的比较：可用图1-39表示它们之间的关。 图1-39 三种交换方式的比较

  32. 2.3计算机网络的传输介质 传输介质可分为两类：有线传输介质和无线传输介质 有线传输介质是指利用电缆或光缆等充当传输导体的传输介质，例如双绞线、同轴电缆和光缆等 无线传输介质是指利用电波或光波充当传输导体的传输介质，例如无线电波、微波、红外线等

  33. 2.3计算机网络的传输介质

  34. 2.3.1 有线传输介质 1. 双绞线 2．同轴电缆 3. 光导纤维

  35. 2.3.1 有线传输介质

  36. 2.3.1有线传输介质 1.双绞线 双绞线可用于模拟信号传输，也可用于数字信号的传输。 分为两种: 无屏蔽双绞线（UTP：Unshielded Twisted-Pair Cable） 屏蔽双绞线 (STP:Shielded Twisted Pair)

  37. 非屏蔽双绞线 (UTP) 电缆

  38. 屏蔽双绞线 (STP) 电缆

  39. UTP 电缆类型 －以太网直通电缆 －以太网交叉电缆 －反转电缆

  40. 铜介质安全性

  41. 2.3.1有线传输介质 （3）双绞线的线序 根据线序的不同，双绞线分为两类：EIA/TIA 568B 标准和EIA/TIA 568A标准。其具体线序是： T568A线序 1 2 3 4 5 6 7 8 绿白 绿 橙白 蓝 蓝白 橙 棕白 棕 T568B线序 1 2 3 4 5 6 7 8 橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕。

  42. 注：1-3和2-6以太网数据使用；4-5电话线路使用；7-8目前没有用到，供开发其它业务来用，如果有了新的业务要大量用到，则不用重新布线。 图1-8 双绞线线序

  43. 常见的铜介质连接器

  44. 正确的连接器端接 确保当前和将来网络技术的最佳性能，必须要保证所有铜介质端接品质。

  45. 2.3.1有线传输介质 （4）双绞线的种类及用途 根据双绞线两端水晶头线序的不同，双绞线可以分为三类： ①直通线 ②交叉线 ③反转线

  46. 电子工业联盟/电信工业协会 (EIA/TIA) 对 UTP 电缆连接做出了规定。 • RJ-45 水晶头是压接在电缆末端的插头组件。

  47. 在连接不同类型的设备时，通常使用直通电缆。而在连接同类设备时，则使用交叉电缆。在连接不同类型的设备时，通常使用直通电缆。而在连接同类设备时，则使用交叉电缆。 • 直通电缆两端的连接器依照 T568A 标准或 T568B 标准端接同一种连接器。 以下连接应使用直通电缆： 交换机到路由器以太网端口 计算机到交换机 计算机到集线器

  48. UTP 电缆要实现相同设备连接，一端必须按照 EIA/TIA T568A 线序端接，另一端必须按照 T568B 线序端接。 • 交叉电缆用于直接连接 LAN 中的下列设备： • 交换机到交换机 • 交换机到集线器 • 集线器到集线器 • 路由器到路由器的以太网端口 • 计算机到计算机 • 计算机到路由器的以太网端口

  49. 根据图示中连接的设备判断使用的电缆类型。

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