网络多媒体技术（西电版）第4章网络技术基础

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1、第4章网络技术基础4.1数据通信基础4.2网络的基本概念4.3OSI分层网络模型4.4网络通信协议4.5网络设备4.6本章小结思考练习题在信息化社会中,计算机已从单一使用发展到群集使用。越来越多的应用领域需要计算机在一定的地理范围内联合起来进行群集工作,从而促进了计算机和通信这两种技术的紧密结合,形成了计算机网络这门学科。本章首先对数据通信基础知识进行介绍，然后对网络基本概念、OSI分层网络模型、网络通信协议以及网络设备进行全面介绍。计算机网络是通信技术和计算机技术相结合的产物，为了更加全面、深入地了解网络知识，非常有必要对数据通信的基础知识进行

2、了解。4.1数据通信基础4.1.1数据通信的基本概念1.数据数据被定义为有意义的实体。数据涉及事物的形式,而信息涉及数据的内容和解释。数据有模拟数据和数字数据两种形式。　　模拟数据是指在某个区间产生的连续的值，例如声音和视频图像、温度和压力等都是连续变化的值。数字数据是指离散的值，例如文本信息和整数数列。2.信号信号是数据的表示形式，或称数据的电磁或电子编码，它使数据能以适当的形式在介质上传输。信号也有模拟信号和数字信号两种基本形式。　　模拟信号是在一定的数值范围内可以连续取值的信号，是一种连续变化的电信号(例如某些物理量的测量结果、模拟计算

3、机的输出等)。这种电信号可以按照不同频率在各种介质上传输。数字信号是一种离散的脉冲序列(例如数字计算机的输出、数字仪表的测量结果等)。它用恒定的正电压和负电压来表示二进制的1和0值，可以按照不同的位速率在有线介质上传输。　　图4-1给出了模拟信号和数字信号的示例。图4-1模拟信号和数字信号的示例3.信号的频谱与带宽信号具有时域和频域两种最基本的表现形式。时域特性反映信号振幅(或幅值)随时间变化的情况；频域特性反映信号振幅随频率变化的特征。通常，我们习惯于在时域上研究信号，如正弦信号的时域表达式为f(t)＝Asin(2ft＋θ)(4-1

4、)式中，A为振幅，f为频率，θ为初始相位。幅值、频率以及相位是周期信号的3个重要特性。而在通信领域我们常常需要了解信号的频谱和带宽，也就是说，要在频域中研究信号。因为通过对信号的频域特性的分析，可以清楚地了解信号的频谱分布情况及所占用的带宽，以便得到所传输的信号对通信设备及信道的要求。信号的频域特性表示出了信号包含的各个频率分量和它们的幅值、相位的关系。法国伟大的数学家吉·傅立叶已经证明：任何一个周期为T的函数都是由无穷多个正弦函数和余弦函数合成的，即(4-2)式中其中，f＝1/T是基频，an和bn是次正弦谐波和余弦谐波的振幅，0＝2f。

5、在分析信号的频谱时，只要求出An、θn之值便可确定所对应的频率分量的幅值和相位。我们把f(t)各次谐波的振幅An按照频率高低依次排列起来所形成的谱状图形称为信号的频谱，而把信号频谱所覆盖的频率范围称为绝对带宽。　　由于信号的大部分能量都集中在一个相对较小的低频带范围之内，因此，我们将这段频带称为有效带宽(简称带宽)。任何信号都有带宽。一般来说，信号的带宽越大，意味着该信号传送数据的速率就越高，要求传输介质的带宽也越大。4.传输数据传输是指用电信号把数据从发送端传送到接收端的过程。传输信道为数据信号从发送端传送到接收端提供了物理通路。传输信道可能

6、是由同轴电缆、光纤、双绞线等构成的有线线路,也可能是由卫星和地面微波站等构成的无线线路,还可能是有线线路和无线线路的结合。传输信道给数据信号的传输提供了通路,但也引入了噪声和干扰，使信号发生畸变,可能造成数据传输的差错。由于传输信道的传输介质特性不同,信息的传输速率受到一定的限制。　　模拟数据和数字数据都可以用模拟信号和数字信号来表示,因此也可以用这两种形式来传播。一般来说,模拟数据是时间的连续函数,并且占有一定的频谱范围。这种数据可以直接用占有相同频谱范围的电信号来表示。典型的例子是模拟电话传输系统。对于声波,其声音数据的频率范围是20Hz～

7、20kHz。然而，大多数语音能量集中在300～4300Hz的范围内,比上述范围要窄得多。如果要清楚地辨别传播的声音，这个较窄的声频范围已经足够了。所以，语音信号的标准频率是300～3400Hz。电话传输系统中的电话设备以及电话线路都是依据这一频率范围而设计的。人的声音通过电话机产生频率为300~3400Hz的电信号，经过电话线和电话交换设备传输到另一端的电话机，再把电信号还原成原来的声音。数字数据也可以用模拟信号来表示，以便在模拟信道上进行传输。这时要使用调制解调器(Modem)将数字数据调制成与模拟信道特性相匹配的模拟信号进行传输。Modem的

8、作用是通过一个载波频率把二进制电压脉冲序列调制转换成模拟信号，使这些数据能够适合在音频电话线路上传输。在线路的另一端，再由Modem把模