网络体系结构和网络协议.ppt

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第第22章章网络体系结构与网络协议网络体系结构与网络协议第第22章章网络体系结构与网络协议网络体系结构与网络协议本章学习要求：

本章学习要求：

掌握网络体系结构的基本概念掌握网络体系结构的基本概念掌握物理层及物理层下面的传输媒体掌握物理层及物理层下面的传输媒体掌握数据交换技术掌握数据交换技术了解数据通信的基础知识了解数据通信的基础知识了解模拟传输与数字传输了解模拟传输与数字传输了解信道复用技术了解信道复用技术了解差错控制方法了解差错控制方法第第22章章网络体系结构与网络协议网络体系结构与网络协议重点和难点：

重点和难点：

重点重点：

计算机网络的体系结构、开放系统：

计算机网络的体系结构、开放系统互连参考模型的概念、物理层接口与协议、互连参考模型的概念、物理层接口与协议、数据交换技术。

数据交换技术。

难点难点：

数据通信的主要技术指标、信道复：

数据通信的主要技术指标、信道复用技术用技术2.12.1数据通信的基础知识数据通信的基础知识2.1.12.1.1信息、数据、信号、信源、信宿与信道信息、数据、信号、信源、信宿与信道1.1.信息：

信息：

在一般情况下，信息是指人们所说的消息，或者在一般情况下，信息是指人们所说的消息，或者在一般情况下，信息是指人们所说的消息，或者在一般情况下，信息是指人们所说的消息，或者是通信的内容。

是通信的内容。

是通信的内容。

是通信的内容。

广义地说，信息是指人类感官所能直接或间接感广义地说，信息是指人类感官所能直接或间接感广义地说，信息是指人类感官所能直接或间接感广义地说，信息是指人类感官所能直接或间接感知的消息。

知的消息。

知的消息。

知的消息。

2.2.数据：

数据：

数据是计算机化的信息数据是计算机化的信息数据是计算机化的信息数据是计算机化的信息。

它是采用计算机能够识。

它是采用计算机能够识。

它是采用计算机能够识。

它是采用计算机能够识别、存储和处理方式对现实世界的事物进行的描述。

别、存储和处理方式对现实世界的事物进行的描述。

别、存储和处理方式对现实世界的事物进行的描述。

别、存储和处理方式对现实世界的事物进行的描述。

例如，整数、字符、声音、图像等都是数据。

因为它例如，整数、字符、声音、图像等都是数据。

因为它例如，整数、字符、声音、图像等都是数据。

因为它例如，整数、字符、声音、图像等都是数据。

因为它们都可以输入机器并加以处理。

们都可以输入机器并加以处理。

们都可以输入机器并加以处理。

们都可以输入机器并加以处理。

3.3.信号：

信号：

信号是数据传输过信号是数据传输过程中电信号的表示形式。

程中电信号的表示形式。

电话线上传输的按电话线上传输的按照声音的强弱幅度连续照声音的强弱幅度连续变化的电信号称为变化的电信号称为模拟模拟信号信号。

模拟信号的信号。

模拟信号的信号电平是连续变化的。

电平是连续变化的。

计算机所产生的电计算机所产生的电信号是用两种不同电平信号是用两种不同电平表示表示00、11比特序列的电比特序列的电压脉冲信号，这种信号压脉冲信号，这种信号称为称为数字信号数字信号。

2.1.1信息、数据、信号、信源、信宿与信道信息、数据、信号、信源、信宿与信道4.4.信源：

信源：

信源是通信过程中产生和发送信息的设信源是通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。

备或计算机。

5.5.信宿：

信宿：

信宿是通信过程中接收和处理信息的设信宿是通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。

备或计算机。

6.6.信道：

信道：

信道是信源和信宿之间的通信线路。

信道是信源和信宿之间的通信线路。

2.1.1信息、数据、信号、信源、信宿与信道信息、数据、信号、信源、信宿与信道1.1.数据通信系统的模型数据通信系统的模型一个数据通信系统由一个数据通信系统由源系统源系统、传输系统传输系统和和目的系统目的系统三大部分组成。

三大部分组成。

源系统含有输入信息的源点和输入数据的源系统含有输入信息的源点和输入数据的发送器两部分；发送器两部分；传输系统实际上就是公用电话网；传输系统实际上就是公用电话网；目的系统含有接收信号的接收器和输出信目的系统含有接收信号的接收器和输出信息的终点组成。

息的终点组成。

2.1.2模拟数据通信和数字数据通信模拟数据通信和数字数据通信发送方将要发送的数据转换成信号通发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信道传输到数据接收方的过程称为过物理信道传输到数据接收方的过程称为数据通信数据通信。

信号可以是离散变化的数字信号，也信号可以是离散变化的数字信号，也可以是连续变化的模拟信号，所以数据通可以是连续变化的模拟信号，所以数据通信被分为模拟数据通信和数字数据通信。

信被分为模拟数据通信和数字数据通信。

所谓所谓模拟数据通信模拟数据通信是指在模拟信道上是指在模拟信道上以模拟信号形式来传输数据；以模拟信号形式来传输数据；数字数据通信数字数据通信则是指利用数字信道以则是指利用数字信道以数字信号方式来传输数据。

数字信号方式来传输数据。

2.1.2模拟数据通信和数字数据通信模拟数据通信和数字数据通信2.1.2模拟数据通信和数字数据通信模拟数据通信和数字数据通信2.2.模拟数据的表示模拟数据的表示模拟数据是时间的函数，并占有一定的频率范模拟数据是时间的函数，并占有一定的频率范模拟数据是时间的函数，并占有一定的频率范模拟数据是时间的函数，并占有一定的频率范围，也就是频带。

这种数据可以直接用占有相同频围，也就是频带。

这种数据可以直接用占有相同频围，也就是频带。

这种数据可以直接用占有相同频围，也就是频带。

这种数据可以直接用占有相同频率的电信号，即对应的模拟信号表示。

率的电信号，即对应的模拟信号表示。

率的电信号，即对应的模拟信号表示。

率的电信号，即对应的模拟信号表示。

3.3.数字数据的表示数字数据的表示数字数据可以用模拟信号表示，此时要利用调数字数据可以用模拟信号表示，此时要利用调数字数据可以用模拟信号表示，此时要利用调数字数据可以用模拟信号表示，此时要利用调制解调器制解调器制解调器制解调器ModemModemModemModem将数字数据调制转换为模拟信号，使将数字数据调制转换为模拟信号，使将数字数据调制转换为模拟信号，使将数字数据调制转换为模拟信号，使之能适合于此种模拟信号的媒体的传输。

之能适合于此种模拟信号的媒体的传输。

之能适合于此种模拟信号的媒体的传输。

之能适合于此种模拟信号的媒体的传输。

4.4.模拟信号和数字信号的传输模拟信号和数字信号的传输模拟信号和数字都可以在合适的传输媒体上传模拟信号和数字都可以在合适的传输媒体上传模拟信号和数字都可以在合适的传输媒体上传模拟信号和数字都可以在合适的传输媒体上传输。

输。

输。

输。

2.1.2模拟数据通信和数字数据通信模拟数据通信和数字数据通信数据通信的任务是传输数据信息，希望达到传数据通信的任务是传输数据信息，希望达到传数据通信的任务是传输数据信息，希望达到传数据通信的任务是传输数据信息，希望达到传输速度快、出错率低、信息量大、可靠性高，并且输速度快、出错率低、信息量大、可靠性高，并且输速度快、出错率低、信息量大、可靠性高，并且输速度快、出错率低、信息量大、可靠性高，并且既经济又便于使用维护。

既经济又便于使用维护。

既经济又便于使用维护。

既经济又便于使用维护。

1.1.数据传输速率数据传输速率数据传输速率数据传输速率数据传输速率数据传输速率是指每秒能传输的二进制信息位是指每秒能传输的二进制信息位是指每秒能传输的二进制信息位是指每秒能传输的二进制信息位数，单位为位数，单位为位数，单位为位数，单位为位/秒秒秒秒（b/s）（b/s）（b/s）（b/s），它可由下式表示：

它可由下式表示：

它可由下式表示：

它可由下式表示：

TTTT为一个数字脉冲信号的重复周期。

为一个数字脉冲信号的重复周期。

为一个数字脉冲信号的重复周期。

为一个数字脉冲信号的重复周期。

NNNN为一个码元所取的有效离散值的个数。

为一个码元所取的有效离散值的个数。

为一个码元所取的有效离散值的个数。

为一个码元所取的有效离散值的个数。

2.1.3数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标什么是码元？

什么是码元？

一个数字脉冲称为一个一个数字脉冲称为一个码元码元。

当一个码元可取当一个码元可取00和和11二种离散值时，二种离散值时，信号传输速率信号传输速率（也称为调制速率、码元速（也称为调制速率、码元速率、波特率）表示式为：

率、波特率）表示式为：

2.1.3数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标信号传输速率信号传输速率是单位时间内通过信道的是单位时间内通过信道的码元个数，即信号经调制后的传输速率。

码元个数，即信号经调制后的传输速率。

数据传输速率和信号传输速率的数据传输速率和信号传输速率的区别是什么？

区别是什么？

2.1.3数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标一个码元对应于一个比特信息时，此时，一个码元对应于一个比特信息时，此时，信号传输速率等于数据传输速率，即信号传输速率等于数据传输速率，即数据传输速率和信号传输速率的对应关系数据传输速率和信号传输速率的对应关系式为：

式为：

2.1.3数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标例题：

例题：

N=4N=4，T=833*10T=833*10-6-6数据传输速率：

数据传输速率：

S=1/TlbN=1/83310S=1/TlbN=1/83310-6-6lb42400（b/s）lb42400（b/s）信号传输速率：

信号传输速率：

B=1/T=S/B=1/T=S/lbNlbN=2400/lb4=1200（Band）=2400/lb4=1200（Band）2.1.3数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标2.2.信道容量信道容量信道容量表征一个信道传输数据的能力，信道容量表征一个信道传输数据的能力，单位为位单位为位/秒秒（b/s）（b/s）。

信道容量与数据传输速率的区别在于信道容量与数据传输速率的区别在于：

前者表示信道最大的数据传输速率，是信道前者表示信道最大的数据传输速率，是信道传输数据能力的极限，而后者则表示实际的传输数据能力的极限，而后者则表示实际的数据传输速率。

数据传输速率。

2.1.3数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标信道容量按以下两种情况考虑：

信道容量按以下两种情况考虑：

信道容量按以下两种情况考虑：

信道容量按以下两种情况考虑：

（1111）奈奎斯特给出了无噪声情况下码元速率的极限）奈奎斯特给出了无噪声情况下码元速率的极限）奈奎斯特给出了无噪声情况下码元速率的极限）奈奎斯特给出了无噪声情况下码元速率的极限值与信道带宽的关系为：

值与信道带宽的关系为：

值与信道带宽的关系为：

值与信道带宽的关系为：

其中，其中，其中，其中，HHHH是信道能传输上、下限频率的差值，单位为是信道能传输上、下限频率的差值，单位为是信道能传输上、下限频率的差值，单位为是信道能传输上、下限频率的差值，单位为赫兹赫兹赫兹赫兹（Hz）（Hz）（Hz）（Hz）。

由此可以推导出由此可以推导出由此可以推导出由此可以推导出奈奎斯特公式奈奎斯特公式奈奎斯特公式奈奎斯特公式,C,C为最大数据传为最大数据传输速率输速率：

2.1.3数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标（2222）香农研究了受随机噪音干扰的信道情况，给出）香农研究了受随机噪音干扰的信道情况，给出）香农研究了受随机噪音干扰的信道情况，给出）香农研究了受随机噪音干扰的信道情况，给出了计算信道容量的香农公式：

了计算信道容量的香农公式：

了计算信道容量的香农公式：

了计算信道容量的香农公式：

其中，其中，其中，其中，是信噪比，是信噪比，是信噪比，是信噪比，SSSS是信号功率，是信号功率，是信号功率，是信号功率，NNNN是噪音功率。

是噪音功率。

是噪音功率。

是噪音功率。

2.1.3数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标例例11普通电话线的带宽约为普通电话线的带宽约为3K,3K,则其码元速率则其码元速率极限为：

极限为：

6KBaud6KBaud例例22若每个码元可能取的离散值为若每个码元可能取的离散值为1616，则信，则信道容量为：

道容量为：

C=2