数据通信基础

数据通信基础国 林[email protected]哈尔滨工程大学

1 概 述 通信的概念 计算机通信的发展 数据通信的关键问题 数据通信的体系结构

通信的概念通信（ Communication ）是把消息从一地有效地传递到另一地，即消息传递的全过程。

电话的产生与发展三大电信运营商

1854 年 Western Union 公司成立， 1877 年成立美国之音电话公司1876 年贝尔电话公司成立， 1925 年贝尔实验室成立1900 年美国 AT&T 公司成立

电话的产生与发展1910 年， AT&T 、贝尔实验室、 Western Electric 从运营公司分离。1996 年 AT&T 重组：通信业务集团（ Communication Services Group ）朗讯科技（ Lucent Technologies ）咨询公司（ Global Information Solutions ）

电话交换方式的发展1880-1910 ：人工交换（ Manual Switch ）

乔治 ·贝尔发明世界上第一部电话机已经 100 多年；最早的电话交换使用人工转接方式，接线话务员使用塞绳（ link ）把要通话的两端物理上连接起来；容量小、交换效率低，但它是一次远程电信号通信的跨跃。

1910-1970 ：机电交换（ Electromechanical Switching ）

1910-1960 ：步进制系统（ Step-by-Step ）1940-1975 ：纵横制交换机（空分制），即 Crossbar-System

1960- 现在：电子交换（ Electronic Switching ）

模拟交换 (Analog Switching)数字交换 (Digital Switching)

贝尔系统解体前的交换体系

贝尔系统解体后的交换体系

我国长话网络的交换体系结构

国际电话网交换体系

计算机通信技术的发展1864 年美国 Rand 公司提出存储转发的概念，电路交换向分组交换过渡。快速分组交换技术——帧中继、 ATMB-ISDN—— 综合化、高速化

计算机网络的发展1969 年 美国国防部 ARPANET1976 年 X.25 标准1989 年 ATM 交换1993 年 国家信息基础结构（ NII ）行动计划：信息高速公路1994 年 全球信息基础结构（ GII ）1996 年 下一代因特网计划（ NGI ）

传统的电话网络的交换系统不适合计算机的数据传输

计算机的数据传输具有间歇性 计算机通信具有突发性 电路交换在建立通路之前的呼叫时间太长

分组交换技术与虚电路

面向 21 世纪的计算机通信 宽带综合业务数字网 (B-ISDN) 计算机无线通信

数字通信涉及的主要技术 (1)

信道与噪声

涉及的基本问题有信道的概念、常用信道的特性及对所传信道的影响，克服不良信道特性的办法等。

数字通信涉及的主要技术 (2)

数字终端技术

包括发端、收端对信号进行处理过程中所涉及到的技术。

模拟信号数字化问题中的信源编码 / 译码；数据压缩处理，语音压缩编码技术；多路复用、数字复接技术等。

数字通信涉及的主要技术 (3)

数字基带传输技术

信号传输码型码间串扰问题实现无码间串扰传输的理想条件及减少码间串扰的部分响应系统和均衡技术。

数字通信涉及的主要技术 (4)

数字频带传输技术

数字频带传输技术主要是指数字通信系统的核心技术之一——数字调制 /解调技术，是将输入的数字信号（基带数字信号）变换为适合于信道传输的频带信号。

数字通信涉及的主要技术 (5)

数字同步技术

同步就是使系统的收发两端在时间上保持步调一致。

同步的主要内容有载波同步、位同步、帧同步以及网同步。

数字通信涉及的主要技术 (6)

差错控制编码技术

差错控制编码 / 译码，属信道编码之范畴。

信道编码技术主要研究检错、纠错码概念及基本实现方法。

数字通信涉及的主要技术 (7)

信道共享技术公共信道应同时为多对用户提供数据传输服务，不能被某一对用户独占，这是提高线路利用率的有效方法。

数字通信涉及的主要技术 (8)

数据交换技术数据交换又叫数据转接。这与电话系统的交换局一样，因为任意一对用户都是用公共的网络，转接是必然的，转接技术直接影响了通信质量和线路利用率。它与信道共享问题密切相关。

数字通信涉及的主要技术 (9)

流量控制流量是计算机通信过程在网络中的通信量。在网络中通信链路的容量、交换结点的缓冲区和处理机等都是网络资源。在某一段时间里，如果对网络资源的需求超过了网络所能提供的，则产生了拥塞，解决网络拥塞的办法是流量控制。

数字通信涉及的主要技术 (10)

寻址与路由选择在互联网中，两台计算机可能位于不同的子网上，此时的寻址问题最为复杂。要确定哪两个子网上的哪两台计算机通信，还要确定这两台计算机上的哪两个进程通信。在单个子网上就不必寻网址了。寻址是计算机通信中最基本的问题。在网络中两台计算机通信时，它们之间可能经过许多转接点和链路，也可能经过许多通信子网，有许多路由，如何选择其中一条，这就是路由选择要解决的问题。

数据通信的层次结构

交换系统

高层接口 进程与寻址

交换层

路径选择流量控制信道共享与交换网络寻址

传输系统

帧控与链路管理

链路管理帧序检测与控制帧流量控制

接入与传输

误码检测与控制数据透明传输同步信号变换与编码

数据通信系统的质量指标 信息传输速率

信息传输速率 ( 或称信息速率、比特率 ) 指单位时间内所传送的信息量，单位是比特 / 秒 (b/s ，或 bps) 。

码元速率码元速率又称为调制速率，或波特率，是指单位时间内所传递的码元数目，单位是波特 (Baud) 。

误码率误码率是指码元在传输系统出差错的概率。常用的误码率可表示为：

接收到出差错的比特数误码率=总的传输比特数

频带利用率频带利用率是描述数据传输速率和带宽之间关系的一个指标，也是衡量数据通信系统有效性的指标。它是单位时间内所能传输的信息速率，可表示为

2

1log ( / )b

B

RN b sHz

B BT

制订数据通信标准的机构ISO

International Standard OrganizationITU

International Telecommunication UnionIEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers

EIAElectronics Industries Association

IABInternet Architecture Board