第2章计算机网络

《第2章计算机网络》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章计算机网络（102页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第2章 计算机网络通信基础2.1 数据通信基础知识 信息泛指那些通过各种方式传播的、可被感受的声音、文字、图像、符号等所表征信息泛指那些通过各种方式传播的、可被感受的声音、文字、图像、符号等所表征的某一特定事物的消息、情报或知识。的某一特定事物的消息、情报或知识。 数据是对客观事物的符号表示，在计算机科学中是指所有输入到计算机中并被计数据是对客观事物的符号表示，在计算机科学中是指所有输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。数据分为模拟数据和数字数据两种。算机程序处理的符号的总称。数据分为模拟数据和数字数据两种。 模拟数据：模拟数据：在时间和幅值取值上都是连续变化的在时间和幅值取值上都是连

2、续变化的, 例如声音、语音、视频和动画例如声音、语音、视频和动画片等。模拟数据通常用传感器收集。片等。模拟数据通常用传感器收集。 数字数据：数字数据：在时间上是离散的在时间上是离散的,在幅值上是经过量话的在幅值上是经过量话的,它一般是由它一般是由0、1构成的二构成的二进制代码组成的数字序列。进制代码组成的数字序列。2.1.1 信息、数据、信号和信道信息、数据、信号和信道 信号是数据的具体物理表现形式，它具有确定的物理描述信号是数据的具体物理表现形式，它具有确定的物理描述,如电信号、光信号或磁场强度等。信号分为数字信号和模拟信如电信号、光信号或磁场强度等。信号分为数字信号和模拟信号两种。号两种。

3、模拟信号与数字信号波形模拟信号与数字信号波形ty（a）连续的模拟信号ty（b）离散的数字信号 模拟信号：模拟信号：是一种连续是一种连续变化的电脉冲序列，例如电话变化的电脉冲序列，例如电话语音信号、电视信号等，它是语音信号、电视信号等，它是随时间变化的函数曲线，如图随时间变化的函数曲线，如图（a a）所示。所示。 数字信号：数字信号：是离散的不是离散的不连续的电信号连续的电信号, 通常用通常用“高高”和和“低低”电平脉冲序列组成的编电平脉冲序列组成的编码来表示数据码来表示数据, 如图如图(b)(b)所示所示。 信道是信息从发送端传输到接受端的一个通路。一般由传输介质和信道是信息从发送端传输到接受

4、端的一个通路。一般由传输介质和相应的传输设备组成。相应的传输设备组成。2.1.2 数据通信系统数据通信系统数据通信的目的是两个用户之间交换信息。数据通信的目的是两个用户之间交换信息。数据通信系统是指以计算机为中心，用通信线路连接分布在远地的数据终端设数据通信系统是指以计算机为中心，用通信线路连接分布在远地的数据终端设备而完成数据通信的系统。备而完成数据通信的系统。数据通信系统一般由三部分组成：源系统、传输系统、目的系统。数据通信系统一般由三部分组成：源系统、传输系统、目的系统。1、数据通信系统模型、数据通信系统模型2.2.1 数据通信系统的模型 传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出

5、数据源点终点发送器接收器调制解调器PC 机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号 输入汉字显示汉字数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC 机2、数据通信主要技术指标、数据通信主要技术指标n1)数据传输速率：也称比特速率，单位是位/秒，记为bit/s、b/s或bpsn2)信号传输速率：也称码元速率，单位波特，记为Baud,以B表示n 数据传输速率=信号传输速率x log2 N(bps)n3)信道容量:表示信道传输数据的能力，n4)误码率：衡量差错的指标。n 误码率=接收的错误的二进制比特数/传输的总的二进制比特数n5)信道带宽：在给定的范围内可用于传输的最高频率与最低频

6、率的差值n6)信道延迟：指信号从发送方发出经信道到达接受方所需要的时间。3、奈奎斯特和香农公式、奈奎斯特和香农公式 奈奎斯特奈奎斯特( (Nyquist)Nyquist)定理：定理：19421942年年, ,H.NyquistH.Nyquist证明，任何一个信号如证明，任何一个信号如果通过带宽为果通过带宽为W W（HzHz）的理想低通滤波器，若每秒取样的理想低通滤波器，若每秒取样2 2W W次，就可以完整次，就可以完整地重现该滤波过后的信号。在理想条件下地重现该滤波过后的信号。在理想条件下( (无噪音有限带宽无噪音有限带宽W W的信道的信道) )，其，其最大的数据传输速率最大的数据传输速率C

7、C（信道容量）为：信道容量）为：NWC2log2式中：L为离散性信号或电平的个数# L（2 2） 香农公式香农公式n香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。n信道的极限信息传输速率 C 可表达为n C = W log2(1+S/N) b/s W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；S 为信道内所传信号的平均功率；N 为信道内部的高斯噪声功率。 S/N-信噪比，本身没单位，通常换算成10 lgS/N表示，单位dB香农公式表明 n信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。 n只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率

8、，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 n若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。n实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。 2.2 数据传输介质n传输介质也称传输媒体或传输媒介。n一般来说，传输介质可分为两大类：（1）导向传输媒体（有线介质）（2）非导向传输媒体（无线介质）常见的有线介质有双绞线、同轴电缆和光纤常见的无线介质有无线电波、微波和红外线2.2.1 双绞线n双绞线的物理结构是由按规则螺旋结构排列的双绞线的物理结构是由按规则螺旋结构排列的2 2根、根、4 4根或根或8 8根绝缘导

9、根绝缘导线组成。一对线可以作为一条通信线路，各个线对螺旋排列的目的是线组成。一对线可以作为一条通信线路，各个线对螺旋排列的目的是为了使各线对之间的电磁干扰最小。为了使各线对之间的电磁干扰最小。n双绞线是模拟和数字数据通信最普通的传输媒体，它的主要应用双绞线是模拟和数字数据通信最普通的传输媒体，它的主要应用范围是电话系统中的模拟话音传输，最适合于较短距离的信息传输，范围是电话系统中的模拟话音传输，最适合于较短距离的信息传输，当超过几千米时信号因衰减可能会产生畸变，这时就要使用中继器（当超过几千米时信号因衰减可能会产生畸变，这时就要使用中继器（RepeaterRepeater）来放大信号和再生波形

10、。）来放大信号和再生波形。n双绞线的价格在传输媒体中是最便宜的，并且安装简单，所以得双绞线的价格在传输媒体中是最便宜的，并且安装简单，所以得到广泛的使用。在局域网中一般也采用双绞线作为传输媒体。双绞线到广泛的使用。在局域网中一般也采用双绞线作为传输媒体。双绞线可分为可分为非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted PairUnshielded Twisted Pair）和）和屏蔽双绞屏蔽双绞线线（Shielded Twisted PairShielded Twisted Pair）。）。2.2.2 同轴电缆n 同轴电缆是局域网中最早使用而且应用十分广泛的传输同轴电缆是局域网

11、中最早使用而且应用十分广泛的传输介质，可以通过专用的中同轴电缆介质，可以通过专用的中同轴电缆( (俗称粗缆俗称粗缆) )或小同轴电或小同轴电缆缆( (俗称细缆俗称细缆) )来组网，并广泛应用于局域网中。同轴电缆来组网，并广泛应用于局域网中。同轴电缆由内导体、绝缘层、屏蔽层及外部保护层组成，其结构如由内导体、绝缘层、屏蔽层及外部保护层组成，其结构如图所示。图所示。 同轴电缆的最大优点是抗干同轴电缆的最大优点是抗干扰性强扰性强, ,而且支持多点连接。而且支持多点连接。 缺点是物理可靠性不好，所缺点是物理可靠性不好，所以现在基本上已被双绞线所替以现在基本上已被双绞线所替代。代。保护层、屏蔽层、绝缘层