数据通信的应用及发展.docx

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数据通信的应用及发展

数据通信的应用及发展

四川邮电职业技术学院

毕业论文

论文（设计）题目：

数据通信及其应用发展

班级：

2011级光纤通信二班

姓名：

苟超

学号：

2011001119

指导教师：

罗晓蓉

时间：

2014年3月6日

四川邮电职业技术学院

毕业设计（论文）任务书

班级

2011级光纤二班

姓名

苟超

学号

2011001119

论文（或设计）题目

数据通信及其应用与发展

指导教师姓名

罗晓蓉

指导教师

专业技术职称

讲师

设计根据、内容、技术要求，主要设计方法（或步骤）：

利用数据通信方式，采用有线数据通信与无线数据通信通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。

本论文要求完成如下内容：

一、数据通信

1、数据通信构成；

2、数据通信发展；

3、数据通信的交换方式和原理。

二、数据通信网络

1、分组交换网；

2、帧中继网；

3、数字数据网。

三、数据通信应用与发展

1、数据通信应用；

2、数据通信发展。

四、致谢

五、参考文献

主要参考文献、资料：

《数据通信原理与技术》、《数据通信原理》等。

要求完成时间

5月25日

注：

本表由指导教师填写一式四份，一份指导教师存，一份交学生（提交论文时附

在前面），一份交系部，一份交教务处。

内容摘要

数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。

要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线数据通信之分。

但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。

数字数据网（DDN）开始在公安专用通信网的应用，促进公安专用通信网的快速发展，并逐步向数字化、综合化、宽带化方向发展。

公安机关掌握着大量的社会信息，要实现信息资源共享必须逐步向这个方向发展。

信息高速公路将通过同步数字体系（SDH）等大容量光纤、多媒体技术，把电话、传真、数据、动态图像等各种通信业务综合在一起，采用计算机综合处理，应用ATM技术，以交互方式快速传递，把全国各级公安机关ccIc连接起来，使各类公安信息在不同层次上相互交流，实现信息资源共享。

关键词：

数据通信、交换方式、网络应用、网络分类、发展。

第一章数据通信

第一节数据通信的构成

通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和，包括信息源、发送设各、传输介质、信息接收者和接收设备。

数字通信系统传输的数据是数字化了的信息。

单向数字通信系统的结构，如下图1-1-1所示。

图1-1-1数据通信系统组成

1、信息源中，模拟信息源（如模拟式电话机、电视摄像机）输出的是幅度连续变化的信号，离散信息源（如计算机）输出的是离散的符号序列或文字。

通过采样和量化可以将模拟信息变换为离散信息。

2、发送设备的基本功能是使不同种类和速率的信息源与传输媒介相匹配，通常是将信息源产生的信息经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输介质。

编码包括信源编码与信道编码两部分。

信源编码把连续消息变换为数字信号，信道编码则使数字信号与传输介质匹配，提高传输的可靠性和有效性。

调制是多种变换方式中最常见的一种。

3、发送设备还包括为达到某些特殊要求所进行的各种处理，如多路复用、保密处理、纠错编码处理等。

4、传输介质是发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介，例如：

电磁波、红外线等无线传输介质，各种电缆、光缆、双绞线等有线传输介质。

传输过程中必然会引入热噪声、衰减、脉冲等干扰。

介质的固有特性和干扰特性直接关系到编码方式的选取。

5、接收设备的基本功能是完成对发送的反变换（解调、译码、解密等），从带有干扰的信号中恢复出正确的原始信息；对于多路复用信号还包括解除多路复用和实现正确分路（或称输出扫描）。

双向通信要求通信双方都有发送设备和接收设备，如果两个方向共用一个传输媒介，则必须采用分频或分时的办法。

信息的传输系统和交换系统组成完整的通信系统，直至构成复杂的通信网络。

6、 噪声干扰：

信号在传输过程中受到的干扰。

噪声过大将影响被传送信号的真实性或正确性。

第二节数据通信的发展

第一阶段：

以语言为主，通过人力、马力、烽火等原始手段传递信息。

第二阶段：

文字、邮政。

（增加了信息传播的手段）

第三阶段：

印刷。

（扩大信息传播范围）

第四阶段：

电报、电话、广播。

（进入电器时代）

第五阶段：

信息时代，除语言信息外，还有数据、图像历史

通信（Communication）作为电信（Telecommunication）是从19世纪30年代开始的。

1831年法拉第发现电磁感应。

1837年莫尔斯发明电报。

1873年马克斯韦尔的电磁场理论。

1876年贝尔发明电话。

1895年马可尼发明无线电。

开辟了电信（Telecommunication）的新纪元。

1906年发明电子管，从而模拟通信得到发展。

1928年奈奎斯特准则和取样定理。

1948年香农定理。

20世纪50年代发明半导体，从而数字通信得到发展。

20世纪60年代发明集成电路。

20世纪40年代提出静止卫星概念，但无法实现。

20世纪50年代航天技术。

1963年第一次实现同步卫星通信。

20世纪60年代发明激光，企图用于通信，未成功。

20世纪70年代发明光导纤维，光纤通信得到发展。

第三节数据通信的交换方式

对于计算机和终端之间的通信，交换是一个重要的问题。

如果我们想使用任何遥远的计算机，若没有交换机，只能采用点对点的通信。

为避免建立多条点对点的信道，就必须使计算机和某种形式的交换设备相连。

交换又称转接，这种交换通过某些交换中心将数据进行集中和转送，可以大大节省通信线路。

在当前的数据通信网中，有三种交换方式，那就是电路交换、报文交换和分组交换。

一个通信网的有效性、可靠性和经济性直接受网中所采用的交换方式的影响。

数据通信交换的三种方式的交换原理、交换特点及适用范围都不相同。

下面就对几种交换方式简单了解一下。

3.1电路交换

3.1.1工作原理

电路交换（CircuitExchanging）方式与电话交换方式的工作过程很类似。

在线路交换中，两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接，如下图1-3-1所示。

图1-3-1线路交换方式中建立的物理连接

利用电路路交换进行通信需以下三个阶段：

（1）线路建立

在数据传送之前，必须先建立一条利用中间节点构成的端到端的专用物理连接线路。

（2）数据传输

 两端点沿着已建立好的线路传输数据。

（3）线路拆除

 数据传送结束后，应拆除该物理连接，以释放该连接所占用的专用资源。

3.1.2交换特点

1、电路交换优点

（1）线路建立后，所有数据直接传输。

因此数据传输可靠、迅速、有序（按原来的次序）。

2、电路交换缺点

（1）线路接通后即为专用信道，因此线路利用率低。

例如，线路空闲时，信道容量被浪费。

（2）线路建立时间较长，造成有效时间的浪费。

例如，只有少量数据要传送时，也要花不少时间用于建立和拆除电路。

3.1.3适用范围

电路交换方式通常应用于公用电话网、公用电报网及电路交换的公用数据网（CSPDN）等通信网络中。

前两种电路交换方式系传统方式；后一种方式与公用电话网基本相似，但它是用四线或二线方式连接用户，适用于较高速率的数据交换。

正由于它是专用的公用数据网，其接通率、工作速率、用户线距离、线路均衡条件等均优于公用电话网。

其优点是实时性强、延迟很小、交换成本较低；其缺点是线路利用率低。

电路交换适用于一次接续后，长报文的通信。

3.2报文交换

3.2.1工作原理

报文交换的工作原理是"存储-转发"，可参考图1-3-2报文交换原理图所示。

发送端将一个目的地址附加在报文上发送出去；每个中间节点先接收整个报文，检查无误后暂存这个报文（存储），然后根据报文的目的地址，选择一条合适的空闲输出线路将整个报文传送给下一节点（转发）；直至目的节点。

报文：

站点一次性要发送的数据块，其长度不限且可变。

在报文交换方式中，当一个站点要发送数据给另一个站点时，不需要事先在两站之间建立专用通路。

图1-3-2报文交换原理

3.2.2交换特点

1、报文交换的优点

（1）线路利用率高由于两站点之间的线路不是专用线路，因此许多报文可以分时共享这些线路。

（2）可以进行速度和代码的转换即，可以实现不同类型计算机间的通信。

（3）故障的影响小如果两站点之间的某条线路发生故障，报文可以选择其它线路进行传送。

（4）多目的报文可以将一个报文发送到多个目的地。

（5）不需要收、发两端同时处于激活状态

2、报文交换的缺点

（1）延迟时间长且不定不适合于对实时性要求强的传输，例如：

会话或实时转播等。

（2）报文长度不限对中间节点的要求高，例如：

存储能力或处理能力等。

（3）通信不可靠、失序有时中间节点收到过多的数据而无空间存储或不能及时转发时，就不得不丢弃报文；而且发出的报文不按顺序到达目的。

3.2.3适用范围

报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。

由于这种方式，网络传输时延大，并且占用了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统安全性高、网络时延较小的数据通信。

3.3分组交换

3.3.1工作原理

分组交换方式吸取了报文交换方式的优点，仍然采用“存储-转发”的方式，但不象报文交换方式那样以报文为交换单位，而是把报文“裁成”若干比较短的、规格化的“分组”或者称为包Packet，如图1-3-3所示。

图1-3-3报文与报文分组的结构

报文交换方式发送数据时，无论发送数据长度是多少，都把它看成一个逻辑单元，在发送的数据上加上目的地址、源地址和控制信息，按一定的格式打包后就组成一个报文。

而报文分组方式是，限制数据的最大长度（典型值为一千或几千比特），发送站将一个长报文分成多个报文分组，接收站再将多个报文分组按分组号顺序重新组织成一个长报文。

如图1-3-4报文交换原理图所示。

图1-3-4报文交换原理图

分组交换适用于计算机网络，在实际应用中有两种类型：

虚电路方式和数据报方式。

3.3.1.1数据报

（1）数据报方式的工作原理

   数据报（DG，Datagram）是报文分组存储转发的一种形式。

在数据报方式中，结点间不需要建立从源主机到目的主机的固定连接。

源主机所发送的每一个分组都独立地选择一条传输路径。

每个分组在通信子网中可以通过不同传输路径，从源主机到达目的主机。

数据报方式的数据交换过程如图1-3-5所示，具体过程可分为以下几步

图1-3-5数据报方式的数据交换过程

3.3.1.2虚电路

虚电路（VC，VirtualCircuit）方式试图将数据报方式和线路交换方式结合起来，发挥两种办法的优点，以达到最佳的数据交换效果。

数据报方式在分组发送之前，发送方与接收方之间不需要预先建立连接。

而虚电路方式在分组发送前，需要在发送方与接收方之间建立一条逻辑通路，如图1-3-6所示。

每个分组除了包含数据之外还包含一个虚电路标识符。

在预先建好的路径上的每个结点都知道把这些分组引导到哪里去，不再需要路由选择判定。

之所以称为“虚”电路，是因为这条电路不是专用的。

图1-3-6虚电路交换方式

3.3.2交换特点

数据报：

1、传输无需连接建立和释放的过程；

2、每个数据报中需带较多的地址信息；

3、用户的连续数据块会无序地到达目的地；接受站点处理复杂。

4、当使用网状拓扑组建网络时，任一中间