1、共30頁1八.計算機通訊與網絡共30頁2（一）數據通信的基本概念信號 有兩種形式：模擬信號和數字信號，信息已包含在電信號的特征中。1.信號與信道 模擬信號是一個連續變換的電信號，它的取值有無限多個。 數字信號是一種離散信號，它的取值是有限個數。vvttv0v1共30頁3信道 是信號傳輸的通道，包括通信設備和傳輸介質。 如：無線信道、有線信道； 數字信道、模擬信道； 專用信道、公用信道。通訊設備 用于發送和接收信號（接收機、發送機、調制器、解調器）傳輸介質 為信號傳遞的媒介（有形介質和無形介質）共30頁42.數據傳送速率和信道容量數據信號速率S：單位時間內傳輸的信息量，當表示消息的碼元是兩個狀態

2、時，其單位為：bit/sec。調制速率B：單位時間內傳輸的碼元數，單位：Baud（波特）。S=Blog2M 其中M為一個脈沖代表的有效狀態數（對于二進制，M=2）。信號頻帶寬度W：信號所含諧波的最高頻率fh和最低頻率fe之差。 W=fh-fe信道容量：信道能達到的最大傳輸能力，即單位時間內可傳送的最大比特數。提高信道容量的辦法之一是提高信息帶寬。共30頁53.數據的傳送基帶傳輸：由計算機或終端產生的未經調制的數字信號所固有的頻帶稱作基帶，這類信號的直接傳送稱基帶傳送。頻帶傳輸：將二進制信號進行調制，變換成能在信道上傳送的模擬信號，通過傳輸介質送到接收端后，再經過解調將模擬信號還原成二進制信號。

3、通常用正弦波作載波信號。共30頁6基帶傳輸中的信號失真：包括幅值畸變，相位畸變，時間延遲和電磁波干擾。原始信號：傳輸到達信號：其中A0和An是各諧波分量傳送到目的地的幅值 。t為傳送時間： t=d/v v=3108m/sec由于幅值衰減比率A0/ A0, A1/ A1 , An/ An不等，造成幅值畸變。由于相位移動1=0t, 2=20t, n=n0t不等，造成相位畸變。頻帶傳輸的信號失真：例如用正弦波調制后的單頻載波信號無幅值相位畸變，接收端加裝帶通濾波器后，可消除電磁干擾，只剩下傳輸時限影響。共30頁74.數字信號的調制方式用信號調制器（modulator） 實現發信端的數字信號調制 用信

4、號解調器（demodulator）實現接收端的數字信號解調幅值調制：用正弦波幅值大小來區分電平信號頻率調制：用正弦波頻率的高低來區分電平信號絕對相位調制：0-相位為0度 1-相位為180度相對相位調制：相位不變表示0，相位反相表示1共30頁8數字信號幅值調制頻率調制：0-cos 1t; 1-cos 2t 1 2絕對相位調制：0cos t; 1cos(t+)相對相位調制： 反相 不變 反相 不變共30頁9 各種調制的特點幅值調制易受突發性干擾影響相對于幅值調制，頻率調制有較好的抗干擾能力相位調制可實現多相調制（三相制、四相制）共30頁105.數據通信方式并行通信與串行通信并行通信是一次同時傳送8

5、位（一個字節）數據，從發送端到接收端要8根傳輸線，并行通訊傳輸速率高，一般只適用于距離較近的場合。串行通信一次只傳送一位數據，從發送端到接收端只要一根傳輸線，雖然傳輸速率低，但適合于遠距離傳輸。單工、半雙工和雙工通信單工：單向通信，單線半雙工：雙向通信，分時通信，雙線雙工：雙向同時通信，四線共30頁116.串行傳輸中數據同步方式解決串行傳輸中數據有效和位分割的問題同步傳輸方式：發送數據前先發送一組同步字符，使受、發雙方進入同步，隨后發送任意多個字符，直到控制字符指出發送過程結束。同步傳送適用于高速傳送。位同步方式：采用帶位同步的信號傳送。 DATA、GND，二線制輔助信號同步方式：DATA、C

6、LK、GND， 三線制共30頁12異步傳送方式數據分幀發送，每幀數據811位，每幀數據中用起始位同步，用波特率傳送進行位分割。設備簡單，但傳送效率低。以RS232通訊為例說明：123456789起始位T終止位幀1/ T 為波特率TXDRXDGNDRXDTXDGND通訊甲方通訊乙方高(1) 電平4v通訊距離 15米共30頁137.多路復用技術利用一個物理信道同時傳送多個信號頻分多路復用：FDM（frequency division multiplexing ） 將信道的帶寬劃分為若干段較小的帶寬，當有多路信號輸入時，發送端分別將各路信號調制到各自所分配的帶寬范圍的載波上，接收時載波被解調為原來的

7、信號。 為了防止相鄰兩個頻段覆蓋造成干擾，在相鄰頻段間通常留有保護段。共30頁14時分多路復用（TDM） 將整體物理信道的傳輸時間劃分為許多時間間隔（時間片），每個時間片被一路信號使用，各個終端循環占用時間片。 對實時信號，采用頻分復用；對非實時信號，可采用時分復用，用中間單元暫存需要傳送的信號，待在分配到的時間段內送出。共30頁158.線路交換方式線路交換與存儲交換線路交換： 用戶在交換信息前申請建立一條由發送端到接收端的物理通道（電話線路或寬帶），在雙方進行信息交換的全部時間內，用戶始終占用這一通道，直到交換結束。 優點：交換的延遲少，交換過程中信道專用，無沖突。 缺點：信道建立時間長，信

8、道占用后，不傳送信息時，其他人不能占用。共30頁16存儲交換 將輸入信息在交換裝置的控制下，先存入緩沖存儲器暫存，當指定的線路空閑時，再將數據轉發出去。網上的每個節點都有存儲空間。 報文交換：報文交換的單位是報文，網絡將整個報文內容封裝起來，加上目的地址和其它控制信息，等線路空閑時發出。 分組交換：將長的報文分組成包，加上控制、差錯檢測信息發出。共30頁179.傳輸介質雙絞線（數百米距離） 兩個絕緣導線相互纏繞而成（一對或多對） 屏蔽型：155Mbps 非屏蔽型：1Mbps100Mbps，大部分為10Mbps同軸電纜（10Mbps） 50為基帶同軸電纜，僅用作數字信號傳送 75為寬帶同軸電纜，

9、數字和模擬信號都可以傳送 抗干擾能力強，衰減小于雙絞線，傳送距離數千米共30頁18光導纖維 分多模和單模兩種，單模光線具有更好的特性。 兩頭要有光電轉換器。 頻帶寬度大，衰減極低，保密性好，抗干擾。無線通訊無線電波、無線擴頻技術、蜂窩網。微波：空間直線傳播，由于地面是曲面，50km就要加一個中繼站。紅外光：作點對點通訊。共30頁19（二）網絡與網絡協議1.網絡通訊的基本概念網絡通訊：多臺計算機通過共用介質進行多機通訊，一般采用串行方式。工業控制網絡：用于控制的網絡通訊，相比一般網絡具有更高的可靠性和實時性。工業控制網分類：局域網和以太網。共30頁20局域網：網域分布在有限的地理范圍內（10m1

10、0km），有限多的用戶共享同一傳輸介質。傳輸速率一般在10kbps100Mbps誤碼率為10-810-11,有較低的時延。自定義多機通訊協議：RS232,RS485,RS488標準協議：canbus, Devicenet, Profibus, Lonbus, IEEE802是使用最廣泛的局域網標準工業以太網（Ethernet）：工業以太網有更廣泛的地理范圍（1km1000km）和更高的傳輸速率（10Mbps1000Mbps）。用粗纜或光線作為傳輸介質，是一種總線型網絡。共30頁21網絡硬件設備：網卡：計算機等設備和傳輸介質間的物理及邏輯連接。調制解調器：數字信號和調制模擬信號的轉換設備。中繼器

11、：長距離傳輸中，用于信號放大和再發（去噪）的中間設備。集線器：多計算機與網絡連接的管理設備。網橋、網關、路由器傳輸介質：雙絞線，同軸電纜（細纜、粗纜），光線。信道共享技術（多點接入技術）：通過一個公用信道將所有用戶連接起來，實現數據傳送。信道沖突：當兩個或更多用戶同時在一個信道上發送信息，通訊失效。共30頁22信道共享技術分受控訪問和隨機訪問兩大類受控訪問：各個用戶不能隨意使用信道，必須服從網絡管理器的統一控制（集中式控制、分散式控制）。隨機訪問：各個用戶可以隨機申請發送信息，在獲得允許后傳送數據。在這類訪問中，網絡通常配以信道沖突處理方案。受控訪問有：主從輪詢方式，令牌傳遞方式。隨機訪問有：

12、載波偵聽方式，令牌申請方式。共30頁232.網絡協議概述網絡協議：網絡中信息的內容、格式、傳輸順序等的有關規定、標準和約定。它由三個要素組成：語法：數據或控制信息的格式或結構。語義：需要發出何種控制信息，完成何種動作及做出何種應答。同步：事件實現順序的詳細說明。共30頁24 網絡協議的特點層次化結構，各層次執行自己所承擔的任務，相鄰層之間提供組合通道（接口）。具有靈活性，層和層之間獨立，任何一層修改不影響其它層。有利于標準化，采用開放系統互聯模型OSI (Open System Interconnection),指任何系統只要符合OSI標準，就可以和位于任何地方的同一標準的任何系統互聯。共30

13、頁25分為七層：7.應用層A，6.表示層P，5.會話層S4.傳輸層T，3.網絡層N，2.數據鏈路層DL，1.物理層PH OSI網絡協議分層和數據傳遞應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層7654321數據用戶x應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層數據用戶y比特流數據數據數據數據數據數據數據H7H7H7H7H7H7H7H6H6H6H6H6H6H5H5H5H5H5H4H4H4H4H3H3H3H2H2T2T2（物理層不加報頭）接口共30頁26加報頭的工作稱為封裝，去除報頭的工作稱為拆裝。對應層稱作對等實體，對等實體的拆裝、封裝關系稱作第N層協議。上層的數據是下層提供的，上下層關系稱

14、作服務（服務是垂直的）。分層是結構概念，非實施通訊的實體。共30頁27 物理層功能：保證數據按位正確傳送建立、保持、釋放相應的物理連接基本特征：機械特性：硬件接插件等。電氣特性：信號的電表示方法（電平、速率、編碼）。功能特性：各類信號（控制、時鐘、控制）的含義。過程特性：信號傳遞的方式和過程。共30頁28 物理層具體標準 RS232 異步串行通信標準機械特性：DB-9,DB-25接插件引腳定義電氣特性：高電平4v功能特性：起始位：由高變低的低電平位終止位：高電平，12位每幀數據位：7位8位奇偶校驗位：01位過程特性：起始位在先，數據位緊跟，最后是終止位共30頁29 數據鏈路層成幀與幀同步：劃分幀和加入幀同步信息鏈路管理：數據鏈路的建立、維持和釋放流量控制：根據反饋信息協調收發雙方的速率差錯控制：差錯檢驗的實施和出現差錯后的重發區分數據和控制信息尋址