任务三 认识数据通信技术（课件）《计算机网络基础与应用》（重庆大学出版社第5版）【上好课】

任务三 认识数据通信技术 计算机网络基础与应用(第5版） (重庆大学出版社) 学习目标 1. 理解模拟信号与数字信号的特征、区别及相互转换方式。 2. 掌握数据通信方式、带宽/基带/宽带及通信系统组成等基本概念。 3. 了解信道复用、同步传输及电路交换、报文交换、分组交换的基本原理。 1. 能区分单工、半双工、双工三种通信方式并列举典型应用。 2. 能对比电路交换、报文交换、分组交换的特点及适用场景。 3. 能说明调制解调器在数模信号转换中的作用及工作过程。 1. 培养严谨的科学思维和分析通信问题的能力。 2. 提升国产品牌意识与民族自豪感，增强爱国情怀。 1 2 3 知识目标 技能目标 素养目标 目录 信号基础与数据通信基本概念 信道复用与同步传输技术 数据交换技术 总结与练习 教学引入 思考：1.通话过程如何完成？2.通话质量会受到哪些因素的影响？ 知识讲授 数据通信 两个实体间按照约定规则完成数据传输与交换的过程，是计算机网络的核心应用基础。 关键要素： · 信源：产生数据的设备 · 信宿：接收数据的设备 · 信道：传输数据的通道 · 协议：双方遵守的规则 信号基础与数据通信基本概念 第一部分 知识讲授 模拟信号及数字信号通讯 知识讲授 数字信号传输： 1. 数字信号：电压脉冲,用恒定的正电压来表示二进制1，用恒定的负电压来表示二进制0。 2. 数字数据：数字数据表示的信号称作数字信号。 知识讲授 模拟信号 模拟信号 模拟信号是一种连续变化的电磁波（正弦波）。 模拟信号传输 电磁波可以按照不同频率在各种介质上传输 知识讲授 模拟信号及数字信号通讯 知识讲授 模拟信号 vs 数字信号 模拟信号 连续变化的电磁波，幅值连续 数字信号 离散的二进制脉冲，只有0和1两种状态 特点：连续变化，适合语音、温度等连续数据 缺点：易受噪声干扰，信号衰减后难以恢复 典型应用：传统电话网、广播系统 特点：离散二进制脉冲，抗干扰能力强 优势：通信成本低，便于存储和处理 典型应用：计算机网络，可通过Modem与模拟信号互转 知识讲授 数据通信方式 单工：仅单向传输，如广播、遥控器 半双工：双向但不同时，如对讲机 双工：同时双向传输，计算机通信常用 知识讲授 通信系统的组成要素 1. 信源（信息起点） 作用：把声音、文字、图像等信息变成电信号。 例子：人说话 → 麦克风 → 电信号。 2. 发送设备（信号加工厂） 作用：把电信号“加工”成适合传输的格式（比如调频、加密）。 例子：像把生肉做成罐头，方便运输。 3. 信道（传输公路） 有线：网线、光纤（像固定快递路线）。 无线：Wi-Fi、4G（像空中快递）。 知识讲授 通信系统的组成要素 4. 接收设备（信号还原器） 作用：把收到的信号“拆包”，恢复成原始电信号。 例子：像拆罐头变回可吃的肉。 5. 信宿（信息终点） 作用：把电信号变回人能理解的信息。 例子：音箱把电信号 → 声音，电脑把数据 → 屏幕画面。 知识讲授 模数转换的过程 编码：发送端压缩数据（信源编码）并加纠错码（信道编码），调制后传输。 解码：接收端解调信号，用纠错码修复错误，解压还原原始信息。 （核心：压缩+抗干扰 → 纠错+还原） 背诵记忆 序号 核心考点 记忆要点与核心解析 01 数字信号 离散二进制脉冲，抗干扰强，计算机网络首选 02 双工通信 支持同时双向传输，是计算机通信的常用方式 03 带宽 网络传输能力，单位bps，带宽越高传输速率越快 课堂练习 单选题 在数据通信中，将数字信号转换为模拟信号的过程称为（） A. 解调 B. 调制 C. 编码 D. 解码 答案：B 解析：调制是将数字信号转化为模拟信号的过程，解调是将模拟信号还原为数字信号的过程，二者由调制解调器（Modem）完成。编码是对数据进行格式转换，解码是编码的逆过程，均不涉及数模信号转换。 信道复用与同步传输技术 第二部分 知识讲授 信道复用技术 知识讲授 信道复用技术 为了有效地利用传输系统，我们都希望同时携带多个信号或同时给多个用户高效地使用传输介质，这就是网络中所谓的多路复用。 时分多路复用（TDM） 统计时分多路复用技术 频分多路复用（FDM） 一、多路复用： 二、分类： 知识讲授 认识同步传输 同步传输： 同步传输方式中采用的是同步通信方式，该方式中接收方的时钟与信号时钟同步，确保正确提取信号。有3种方式可以实现同步通信:独立时钟信号法、过采样法和状态改变法。 知识讲授 认识异步传输 异步传输： 信号的传输是间歇性的，用这种方式一次传输一个字符的数据，每个字符用一个起始位引导（如编码为0），用一个停止位结束（如编码为1）。在数据发送的间歇期，系统会向其中填充停止位（即1），这样在0与1之间的数据就是有用的。 知识讲授 同步传输 vs 异步传输 异步传输 起始位 1个字符 停止位 传输单位：一次传输1个字符 同步方式：收发双方时钟独立 附加位：起始位 + 停止位 优点：成本低，实现简单 缺点：传输速率慢，开销大 适用：低速短距离场景 同步传输 同步 字符1 字符2 字符3 校验 传输单位：一次传输多个字符的数据块 同步方式：收发双方时钟同步 附加位：同步字符 + 校验字段 优点：传输效率高，速度快 缺点：实现复杂，成本较高 适用：高速网络的主流方式 背诵记忆 序号 名称 核心说明与记忆要点 01 多路复用的概念 为有效利用传输系统，同时携带多个信号或同时给多个用户高效使用传输介质，即多路复用。最大优点是降低通信成本。 02 同步的概念 通信过程中，收、发双方必须在时间上保持同步：一方面数字信号中每一位之间要保持同步，另一方面由每一位组成的字符或数据块之间在起止时间上也要保持同步。所谓同步，就是要求接收端按照发送端的速率来接收，接收端的校正过程就是同步。 03 异步传输 信号传输是间歇性的，一次传输一个字符的数据，每个字符用一个起始位引导（如编码为0），用一个停止位结束（如编码为1）。数据发送间歇期填充停止位（即1）。接收方和发送方各自使用自己内部时钟对信号采样，会出现不同步现象。 课堂练习 基础题 在信道复用技术中，将线路带宽划分为多个子信道、每个子信道以不同载波频率传输信号的技术是（） A. 时分多路复用 B. 频分多路复用 C. 码分多路复用 D. 波分多路复用 答案：B 解析：频分多路复用（FDM）是将一定带宽的线路划分为多条较小带宽的信道，各信道中心频率不重合，每个信号以不同载波频率调制，可同时传输多路信号，典型应用如有线电视。时分多路复用（TDM）是按时间片轮流使用信道；码分和波分不属于本PPT介绍范围。 数据交换技术 第三部分 知识讲授 数据交换技术 知识讲授 电路交换技术 1. 首先建立一条端到端的物理连接，这种物理连接由各段电路组成，每一段电路都要为该连接提供一条专用的信道，只能由该连接独享，除非释放连接。 2.电路交换的通信过程分3个阶段：线路建立→数据传送→线路拆除 知识讲授 报文交换 数据在网内使用“存储—转发”方式传输。 知识讲授 分组交换 它采用存储—转发—交换原理进行工作 两种主要的方式：虚电路分组交换和数据报分组交换 知识讲授 三类数据交换技术对比 知识讲授 三类数据交换技术对比 电路交换 工作方式 先建立端到端物理连接，再传输数据，最后释放连接 核心特点 独占带宽，传输稳定 线路利用率低 典型应用 传统电话网 报文交换 工作方式 以完整报文为单位存储转发，无固定连接 核心特点 线路利用率较高 传输时延大 典型应用 电报等低速场景 分组交换 工作方式 将数据拆分为固定长度分组，存储转发 核心特点 线路利用率高 时延较小，灵活可靠 典型应用 互联网核心交换技术 师生互动 01 分组交换相比电路交换有什么优势？那为什么打电话早期会用电电路交换，而互联网选择分组交换？ 阅读教材，仔细观察下面的交换原理图，对三种交换技术进行对比。 做一做 知识小结 课后任务 布置作业： 1. 基础作业：制作本节课思维导图，梳理"认识数据通信技术"的完整知识体系；完成课件配套练习题。 2. 拓展任务：列举生活中3个通信实例（如手机通话、看电视、微信视频等），分别说明其使用的通信方式和交换技术，下节课分享。 谢谢观看 THANKS Lavf59.14.100 Lavf59.14.100 Lavf59.14.100 $