數(shù)據(jù)通信基本原理資料課件

數(shù)據(jù)通信基本原理資料課件contents目錄數(shù)據(jù)通信概述數(shù)據(jù)傳輸原理數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)通信協(xié)議數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用和發(fā)展數(shù)據(jù)通信實驗及案例分析01數(shù)據(jù)通信概述數(shù)據(jù)通信是指通過傳輸媒介將數(shù)據(jù)從一端傳輸?shù)搅硪欢?，以實現(xiàn)計算機(jī)通信、數(shù)據(jù)處理以及聲音、圖像等多媒體信息的傳輸。定義根據(jù)傳輸方式和應(yīng)用場景的不同，數(shù)據(jù)通信可分為有線通信和無線通信、同步通信和異步通信、單工通信和全雙工通信等。分類定義和分類包括計算機(jī)、終端適配器、傳真機(jī)等，用于數(shù)據(jù)的生成、處理和發(fā)送。數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸媒介包括調(diào)制解調(diào)器、交換機(jī)、路由器等，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和路由選擇。包括光纖、電纜、無線電波等，為數(shù)據(jù)傳輸提供物理通道。030201數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成指信道可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率，通常以比特率（bit/s）為單位。帶寬指傳輸過程中出現(xiàn)錯誤的比特數(shù)與總比特數(shù)的比值，是衡量數(shù)據(jù)傳輸可靠性的指標(biāo)。誤碼率指通信過程中所遵循的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，以確保數(shù)據(jù)的傳輸和接收能夠正確無誤。協(xié)議指信道在單位時間內(nèi)可以傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量，通常以比特率（bit/s）為單位。信道容量數(shù)據(jù)通信的常用術(shù)語02數(shù)據(jù)傳輸原理模擬信號是用連續(xù)的物理量表示的信息傳輸方式，其特點是連續(xù)性。常見的模擬信號有電話線、有線電視信號等。數(shù)字信號是用離散的二進(jìn)制數(shù)字表示的信息傳輸方式，其特點是離散性。常見的數(shù)字信號有計算機(jī)、數(shù)字電視等。模擬信號和數(shù)字信號數(shù)字信號模擬信號基帶傳輸基帶傳輸是指將原始的模擬信號直接進(jìn)行傳輸，不進(jìn)行任何變換和處理。常見的基帶傳輸方式有以太網(wǎng)、USB等。頻帶傳輸頻帶傳輸是指將原始的模擬信號進(jìn)行調(diào)制，將其轉(zhuǎn)換為頻率更高的信號進(jìn)行傳輸，接收端再進(jìn)行解調(diào)恢復(fù)原始信號。常見的頻帶傳輸方式有無線通信、衛(wèi)星通信等?；鶐鬏敽皖l帶傳比特率是指單位時間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)據(jù)的數(shù)量，是數(shù)據(jù)傳輸速率的一種表示方式。比特率波特率是指單位時間內(nèi)傳輸?shù)拇a元數(shù)量，是數(shù)據(jù)傳輸速率的一種表示方式。波特率數(shù)據(jù)傳輸速率同步傳輸同步傳輸是指發(fā)送端和接收端的時鐘信號是同一個，接收端根據(jù)發(fā)送端的時鐘信號進(jìn)行接收，保證數(shù)據(jù)的同步性。常見的同步傳輸方式有以太網(wǎng)、HDMI等。異步傳輸異步傳輸是指發(fā)送端和接收端的時鐘信號不是同一個，接收端根據(jù)自身的時鐘信號進(jìn)行接收，不依賴發(fā)送端的時鐘信號。常見的異步傳輸方式有串口通信、RS-232等。數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐胶彤惒?3數(shù)據(jù)交換技術(shù)電路交換是一種將兩臺或兩臺以上的終端通過傳輸鏈路連接起來，以實現(xiàn)相互間通信的過程。電路交換原理電路交換的特點是通信雙方在通信過程中始終占用相同的物理通道資源，直到通信結(jié)束。電路交換的特點在電路交換中，通信雙方需要預(yù)先申請并獲得時隙，以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。時隙分配當(dāng)電路空閑時，時隙的處理方式有三種：空閑時隙被丟棄、分配給其他用戶、保留給其他用戶但不允許接入?？臻e時隙處理電路交換報文交換的優(yōu)缺點報文交換的優(yōu)點是可以實現(xiàn)異步數(shù)據(jù)傳輸，支持任意長度數(shù)據(jù)的傳輸，但缺點是傳輸延遲較大，不適用于實時數(shù)據(jù)傳輸。報文交換原理報文交換是將待發(fā)送的數(shù)據(jù)打包成報文，通過中間節(jié)點對報文進(jìn)行存儲-轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達(dá)目的地址。報文交換的特點報文交換的優(yōu)點是可以實現(xiàn)不同速率、不同規(guī)程和不同誤碼率的終端之間相互通信，但報文交換的傳輸延遲較大，不適合實時數(shù)據(jù)傳輸。報文傳輸方式報文交換采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行傳輸，即先將報文存儲在中間節(jié)點，再根據(jù)路由信息將報文轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點。報文交換分組交換原理分組交換是將待發(fā)送的數(shù)據(jù)分割成若干個分組，每個分組包含一定的信息，通過中間節(jié)點對分組進(jìn)行存儲-轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達(dá)目的地址。分組的組成每個分組由分組頭和分組體組成，其中分組頭包含一些控制信息，如目的地址、源地址、校驗碼等。分組交換的優(yōu)缺點分組交換的優(yōu)點是可以實現(xiàn)異步數(shù)據(jù)傳輸、支持任意長度數(shù)據(jù)的傳輸、具有較好的實時性能，但缺點是可能會出現(xiàn)丟包現(xiàn)象。分組交換的特點分組交換可以實現(xiàn)不同速率、不同規(guī)程和不同誤碼率的終端之間相互通信，且具有較好的實時性能。分組交換信元交換原理信元交換是一種基于分組交換的技術(shù)，它將待發(fā)送的數(shù)據(jù)分割成若干個信元，每個信元包含一定的信息，通過中間節(jié)點對信元進(jìn)行存儲-轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達(dá)目的地址。信元交換可以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于大容量數(shù)據(jù)傳輸和實時數(shù)據(jù)傳輸。每個信元由信元頭和信元體組成，其中信元頭包含一些控制信息，如目的地址、源地址、優(yōu)先級等。信元交換的優(yōu)點是可以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸、支持任意長度數(shù)據(jù)的傳輸、適用于實時數(shù)據(jù)傳輸，但缺點是可能會出現(xiàn)丟包現(xiàn)象。信元交換的特點信元的組成信元交換的優(yōu)缺點信元交換04數(shù)據(jù)通信協(xié)議VS是一種規(guī)定通信雙方如何進(jìn)行通信的規(guī)則，確保了通信過程中信息的正確性、完整性和可靠性。分類按照不同的通信介質(zhì)和通信方式，可以將通信協(xié)議分為有線通信協(xié)議和無線通信協(xié)議。通信協(xié)議通信協(xié)議的概念和分類OSI模型：是一個描述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層模型，由七個層次組成，分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。OSI模型各層次的功能物理層：負(fù)責(zé)傳輸比特流，涉及到機(jī)械、電氣、定時和同步等問題。數(shù)據(jù)鏈路層：負(fù)責(zé)將比特流組合成幀，以及幀的發(fā)送和接收。OSI模型負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不出現(xiàn)丟失、重復(fù)或亂序等問題。傳輸層負(fù)責(zé)建立和維護(hù)通信會話。會話層OSI模型負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解碼，以確保發(fā)送方和接收方之間的數(shù)據(jù)格式一致。表示層負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)。應(yīng)用層OSI模型是一種常用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，包括TCP、IP、UDP等協(xié)議。TCP/IP協(xié)議族是一種簡單的傳輸協(xié)議，相對于TCP協(xié)議，它不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。UDP協(xié)議是一種可靠的傳輸協(xié)議，能夠保證數(shù)據(jù)的正確傳輸。它通過序列號、確認(rèn)號、校驗和等機(jī)制實現(xiàn)可靠性。TCP協(xié)議是一種無連接的協(xié)議，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址。它通過IP地址進(jìn)行尋址。IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議族HDLC協(xié)議：是一種高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議，用于在同步鏈路上進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳輸。它支持全雙工通信，并具有流量控制和錯誤控制等功能。HDLC協(xié)議05數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用和發(fā)展用于連接不同城市、不同國家之間的計算機(jī)和設(shè)備，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)傳輸和信息交換。廣域網(wǎng)（WAN）用于連接同一建筑物、同一地區(qū)或同一公司內(nèi)的計算機(jī)和其他設(shè)備，實現(xiàn)資源共享和信息交流。局域網(wǎng)（LAN）介于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間，通常用于連接一個城市內(nèi)的計算機(jī)和其他設(shè)備，實現(xiàn)城市范圍內(nèi)的信息傳輸和數(shù)據(jù)交換。城域網(wǎng)（MAN）有線數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用無線局域網(wǎng)（WLAN）利用無線技術(shù)構(gòu)建的局域網(wǎng)，實現(xiàn)在一定范圍內(nèi)的計算機(jī)和其他設(shè)備的無線連接和信息傳輸。衛(wèi)星通信利用衛(wèi)星作為中繼站，實現(xiàn)地球上不同地點之間的通信。移動通信通過無線電波傳輸語音、圖像、視頻和數(shù)據(jù)等多媒體信息，實現(xiàn)移動用戶之間的通信。無線數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用光通信利用光波作為傳輸介質(zhì)，實現(xiàn)高速、大容量、遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。5G技術(shù)第五代移動通信技術(shù)，具有更高的傳輸速率、更低的延遲、更高的可靠性和更多的連接數(shù)。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）通過互聯(lián)網(wǎng)連接物理設(shè)備，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤和管理，促進(jìn)各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)據(jù)通信的發(fā)展趨勢和新技術(shù)06數(shù)據(jù)通信實驗及案例分析實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗了解數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕驹砗图夹g(shù)，掌握數(shù)據(jù)傳輸過程的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。實驗設(shè)備計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器、集線器等。數(shù)據(jù)通信實驗一：數(shù)據(jù)傳輸實驗實驗步驟1.將實驗設(shè)備連接起來，構(gòu)成一個簡單的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2.通過計算機(jī)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，觀察數(shù)據(jù)傳輸過程中的延遲、丟包等現(xiàn)象。數(shù)據(jù)通信實驗一：數(shù)據(jù)傳輸實驗數(shù)據(jù)通信實驗一：數(shù)據(jù)傳輸實驗3.調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)備參數(shù)，如帶寬、丟包率等，觀察對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?。實驗結(jié)果及分析：通過實驗，可以觀察到數(shù)據(jù)傳輸過程中的延遲、丟包等現(xiàn)象，并可以調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)備參數(shù)，分析其對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽Ｍㄟ^實驗了解數(shù)據(jù)交換的基本原理和技術(shù)，掌握數(shù)據(jù)交換過程的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。計算機(jī)、交換機(jī)、路由器、防火墻等。實驗?zāi)康膶嶒炘O(shè)備數(shù)據(jù)通信實驗二：數(shù)據(jù)交換實驗實驗步驟1.將實驗設(shè)備連接起來，構(gòu)成一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2.通過計算機(jī)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，觀察數(shù)據(jù)交換過程中的路徑選擇、時延等現(xiàn)象。數(shù)據(jù)通信實驗二：數(shù)據(jù)交換實驗3.調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)備參數(shù)，如路徑選擇策略、時延等，觀察對數(shù)據(jù)交換的影響。實驗結(jié)果及分析：通過實驗，可以觀察到數(shù)據(jù)交換過程中的路徑選擇、時延等現(xiàn)象，并可以調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)備參數(shù)，分析其對數(shù)據(jù)交換的影響。數(shù)據(jù)通信實驗二：數(shù)據(jù)交換實驗電話網(wǎng)是數(shù)據(jù)通信的一個重要應(yīng)用場景，早期的電話網(wǎng)采用的是模擬信號傳輸，隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號逐漸取代了模擬信號。案例介紹數(shù)字信號的編碼方式有很多種，如PCM編碼、ADPCM編碼等。在電話網(wǎng)中，采用PCM編碼方式將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行傳輸。技術(shù)原理電話網(wǎng)中的數(shù)據(jù)通信主要應(yīng)用于語音通信、傳真等業(yè)務(wù)。應(yīng)用場景數(shù)字信號具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點。技術(shù)優(yōu)勢數(shù)據(jù)通信案例分析一：電話網(wǎng)中的數(shù)據(jù)通信案例介紹互聯(lián)網(wǎng)是數(shù)據(jù)通信的另一個重要應(yīng)用場景，它是一個由各種不同類型的網(wǎng)絡(luò)組成的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。技術(shù)原理在互聯(lián)網(wǎng)中，各種不同類型的網(wǎng)絡(luò)通過協(xié)議進(jìn)行互聯(lián)