普通高等教育“十一五”规划教材：数据通信原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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詹仕华，余国伟 著

图书标签:

• 数据通信
• 通信原理
• 高等教育
• 教材
• 网络
• 计算机网络
• 数据传输
• 协议
• 数字通信
• 通信工程

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787508397160

版次：1

商品编码：10449090

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-01-01

页数：277

正文语种：中文

内容简介

《数据通信原理》为普通高等教育“十一五”规划教材。全书共分为9章，主要内容包括：绪论、随机过程分析、数据传输的信道与噪声、数据信号的基带传输、数据信号的频带传输、差错控制、数据交换技术、通信协议和数据通信网等。每章都附有本章的重点内容和习题，同时在附录部分给出习题的参考答案。
《数据通信原理》可作为高等院校通信、电子信息、计算机科学与技术及其相关专业的数据通信课程的教材，也可作为从事相关专业的工程技术人员的学习参考书。

目录

前言
第1章 绪论
1.1 数据通信的基本概念
1.2 数据通信系统
1.3 数据传输方式
1.4 多路复用
1.5 数据通信网与计算机通信网
1.6 数据通信系统的主要性能指标
1.7 数据通信系统的应用与发展
小结
习题

第2章 随机过程分析
2.1 引言
2.2 随机过程的描述
2.3 平稳随机过程
2.4 高斯过程
2.5 窄带随机过程
2.6 随机过程通过线性系统
2.7 平稳随机过程通过乘法器
小结
习题

第3章 数据传输的信道与噪声
3.1 信道定义与数学模型
3.2 有线信道
3.3 无线信道
3.4 信道的噪声及特性描述
3.5 信道容量
小结
习题

第4章 数据信号的基带传输
4.1 数据信号及特性描述
4.2 基带传输系统的组成
4.3 无码间干扰的基带传输
4.4 眼图
4.5 无码间干扰基带系统的抗噪声性能
4.6 改善数据传输系统性能的几个措施
小结
习题

第5章 数据信号的频带传输
5.1 频带传输系统的构成
5.2 二进制数字调制解调
5.3 二进制数字调制系统性能分析
5.4 多进制数字调制解调
5.5 正交幅度调制
小结
习题

第6章 差错控制
6.1 差错控制的基本概念
6.2 检错与纠错
6.3 简单差错控制编码
6.4 汉明码
6.5 线性分组码
6.6 循环码
6.7 卷积码
6.8 交织码
小结
习题

第7章 数据交换技术
7.1 概述
7.2 电路交换
7.3 报文交换
7.4 分组交换
7.5 帧方式
7.6 几种数据交换技术的比较
小结
习题

第8章 通信协议
8.1 开放系统互联参考模型
8.2 物理层协议
8.3 数据链路传输控制规程
8.4 分组交换协议-X.25建议
8.5 帧中继协议
小结
习题

第9章 数据通信网
9.1 数据通信网概述
9.2 公共电话交换网
9.3 分组交换网
9.4 帧中继网
9.5 综合业务数字网ISDN
9.6 数字数据网DDN
9.7 ATM网
小结
习题
附录A Q函数和误差函数
附录B 缩写词中英文对照表
附录C 习题答案
参考文献

精彩书摘

（1）抗干扰能力强，尤其是数字信号通过中继再生后可消除噪声积累。
（2）数字信号通过差错控制编码，可以提高通信的可靠性。
（3）由于数字通信传输一般采用二进制编码，所以可以使用计算机对数字信号进行处理，实现复杂的远距离大规模自动控制系统和自动数据处理系统，实现以计算机为中心的通信网。
（4）在数字通信中，各种消息（模拟的和离散的）都可以变成统一的数字信号进行传输。在系统中对数字信号传输的监控信号、控制信号及业务信号都可以采用数字信号。数字传输和数字交换技术结合起来组成的ISDN对于来自不同信源的信号自动地进行变换、综合、传输、处理、存储和分离，实现各种综合业务。
（5）数字信号易于加密处理，使数字通信保密性强。
数字通信的缺点是比模拟信号多占带宽，但由于毫米波和光纤通信的出现，带宽已不成问题。
3.数据通信
与模拟通信系统和数字通信系统不同，在数据通信系统中，信源是数字信号（数据信号），、不管广义信道上信号为何种形式，都称为数据通信。所谓的数据通信是指按照一定的通信协议，利用数据传输技术在两个终端之间传递数据信息的一种通信方式和通信业务。它可以实现计算机和计算机、计算机和终端以及终端与终端之间的数据信息传递，是继电报、电话业务之后的第三种最大的通信业务。数据通信中传递的信息均以二进制数据形式来表现。
数字通信与数据通信的区别主要有两点，一个是数字通信中需要将模拟信号进行模／数转换后变成数字信号进行传输，而数据通信中在数据终端产生的直接就是数字形式的信号；第二个区别在于，虽然它们当中都有基带传输和频带传输，基带传输，表面上看来概念是一样，但是它们所用的设备是不一样的，也就是它们的构成是有区别的。频带传输，二者概念就有很大区别，数字通信中，需要将基带数字信号搬移到微波、卫星等无线信道上传输，而数据通信中，将基带数据信号的频带搬移到话音频带上传输。
1.1.4 数据通信的特点
从数据传输的角度来讲，数据通信中数据都是经过编码后以二进制或者多进制的形式传输的，所以数据通信可以认为是数字通信的一种形式。但和传统的数字通信（如PCM数字电话通信）相比，具有如下特点：
（1）计算机终端作为主体直接参与通信。
（2）数据终端发出的数据是离散信号（数字信号），既可利用现有的PSTN，又可利用数据网络来完成。
（3）需要建立通信控制规程，也就是要制定出严格的通信协议或标准。
（4）数据传输的可靠性要求高，即误码率要低。
（5）数据通信的业务量呈突发性，即数据通信速率的平均值和高峰值差异较大。
（6）数据通信要求有灵活的接口能力。
（7）不同的数据通信业务对通信时延的要求也不同，且时延要求的变化范围大。
（8）数据通信每次呼叫平均持续时间短，数据通信要求接续和传输响应时间快。
（9）容易加密，且加密技术、加密手段优于传统通信方式。
（10）数据通信从面向终端发展到今天的面向网络，而且数据通信总是与远程信息处理相联系的，包括科学计算、过程控制和信息检索等广义的信息处理。

前言/序言

　　数据通信是20世纪50年代随着计算机技术的迅速发展而发展起来的一种新的通信方式，它是计算机和通信这两个技术相互渗透相互结合的产物。当今信息技术和信息产业已成为知识经济的主导，数据通信已成为人们进行信息交流和交换的重要手段。
　　数据通信原理是一门理论与实践相互结合的课程。不仅应该掌握数据通信的基本原理和基本分析方法，还应该深刻理解通信的重要概念；不仅要理解所用数学工具及其分析方法，还要尽可能将分析结论与实际的物理概念进行联系。
　　本书主要介绍了数据通信的基本概念和基本原理、数据传输技术和控制技术、数据交换技术、数据通信协议和数据通信网等内容。
　　全书共分为9章。第l章绪论，介绍了数据通信的基本概念、数据通信系统的组成和分类、数据传输方式、多路复用、数据通信系统的主要性能指标、数据通信系统的应用与发展和数据通信网与计算机通信网等内容；第2章随机过程分析，首先对随机过程进行了描述，接着介绍了平稳随机过程、高斯过程和窄带随机过程，最后分析了噪声及其特性和通过线性系统的平稳随机过程等内容；第3章数据传输的信道与噪声，首先介绍了信道的概念及其数学模型，接着讨论了有线信道和无线信道，最后分析了信道噪声和信道容量等内容；第4章数据信号的基带传输，首先介绍了基带传输系统的组成、常用的数据基带信号及其频谱特性，接着讨论了无码间干扰的传输特性和眼图，然后分析了基带传输系统性能和提出了改善数据传输系统性能的措施，最后阐述了基带数据传输系统的应用；第5章数据信号的频带传输，首先介绍了频带传输系统的构成，接着讨论了二进制数字调制解调、多进制数字调制解调和正交幅度调制，并对二进制数字调制系统性能进行分析；第6章差错控制，首先介绍了差错控制的基本概念及原理，然后详细分析了几种简单的差错控制编码、汉明码、线性分组码、循环码、卷积码的相关内容，最后简单介绍了交织码；第7章数据交换技术，首先介绍了数据交换的必要性和类型，接着分析了电路交换、报文交换、分组交换和帧方式，最后对几种交换方式进行了比较；第8章通信协议，首先介绍了开放系统互连参考模型，接着具体阐述了物理层协议、数据链路传输控制规程、分组交换X.25建议和帧中继协议等内容；第9章数据通信网，首先介绍了数据通信网的构成和分类，然后详细介绍了公共电话交换网、分组交换网、帧中继网、ISDN网、DDN网、ATM.网的具体内容。
　　本书第1章、第3章和第4章由薛岚燕编写，第2章、第5章和第7章由谢秀娟编写，第8章由余国伟编写，第6章、第9章和附录由詹仕华编写。全书由詹仕华统稿，由景林主审。
　　在本书的编写过程中，参阅了相关的文献和资料，在此对这些文献和资料的著作者深表感谢！同时也感谢中国电力出版社给予的支持和协助！
　　限于编者水平，书中难免存在缺点和错误，恳请专家和读者批评指正。

数据通信原理 一、 引言 在信息技术飞速发展的今天，数据通信已成为现代社会不可或缺的基石。从社交媒体上的实时互动，到跨国企业的高效协作，再到物联网设备的广泛连接，一切都离不开数据的快速、可靠传输。本书旨在深入探讨数据通信的核心原理，为读者构建扎实的理论基础，理解数据如何在各种网络环境中高效、安全地流动。 本书并非简单罗列技术名词，而是着重于揭示数据通信背后的 fundamental 规律和设计思想。我们将从最基本的数据表示形式出发，逐步剖析数据在传输过程中可能遇到的挑战，以及为了克服这些挑战而发展出的各种关键技术。无论您是计算机科学、通信工程领域的在读学生，还是希望深入理解网络技术的工作机制的从业者，本书都将为您提供一条清晰的学习路径。 二、 数据表示与编码 任何通信的起点都是数据的有效表示。在数字世界中，信息被转化为一系列比特（0和1）。本书将首先介绍二进制、十进制、十六进制等基本数制转换，以及它们在数据表示中的应用。随后，我们将深入探讨字符编码，如ASCII、Unicode（UTF-8、UTF-16等），理解不同编码方式如何将人类可读的字符映射为计算机能够处理的二进制序列。 数据在传输过程中，常常需要被转换为适合传输的格式。我们将会详细介绍各种编码技术，例如： 行编码 (Line Coding): 如单极性码、双极性码（AMI、Manchester）、Manchester码、差分Manchester码等。这些编码不仅将比特流转化为适合在传输介质上传输的信号波形，还可能包含自同步、直流分量抑制等功能，以提高传输的可靠性。我们将分析不同编码方式的优缺点，以及它们在特定场景下的适用性。 块编码 (Block Coding): 如2B1Q、4B5B等。这类编码将固定长度的比特块转换为另一个固定长度的码组，其目的是为了改善信号的传输特性，例如增加信号的开关次数，消除长串的0或1，从而利于接收端的时钟恢复。 差错控制编码 (Error Control Coding): 这是保证数据可靠传输的关键。本书将详细讲解分组码，如汉明码、循环冗余校验码（CRC）的工作原理，理解它们如何通过添加冗余信息来检测和纠正传输过程中产生的错误。我们还会介绍卷积码和更高级的纠错码，如Turbo码和LDPC码，探讨它们的编码和译码过程，以及它们在现代通信系统中的重要作用。 三、 传输介质与信号 数据通信的物理基础是传输介质，它承载着电信号或光信号的流动。本书将涵盖各种主要的传输介质，包括： 有线介质: 双绞线 (Twisted Pair Cable): 如UTP（非屏蔽双绞线）和STP（屏蔽双绞线），分析其结构、工作原理、传输特性，以及在局域网（LAN）中的广泛应用。 同轴电缆 (Coaxial Cable): 介绍其结构、优于双绞线的性能，以及在早期以太网和有线电视系统中的应用。 光纤 (Optical Fiber): 深入探讨光纤的通信原理，包括光信号的产生、传输（全反射）和接收。我们将区分单模光纤和多模光纤，分析其结构、损耗、色散等影响传输性能的因素，以及光纤通信在长距离、高带宽传输中的优势。 无线介质: 电磁波 (Electromagnetic Waves): 介绍电磁波的传播特性，包括频率、波长、带宽等概念。 无线电波 (Radio Waves): 讨论其在短距离和长距离通信中的应用，如Wi-Fi、蓝牙、蜂窝通信等。 微波 (Microwaves): 分析微波通信的特点、定向性以及在点对点通信中的应用。 红外线 (Infrared): 探讨其在近距离通信中的应用，如遥控器、短距离数据传输。 在传输介质上，数据以信号的形式传播。本书将深入分析信号的性质，包括： 模拟信号 (Analog Signals): 连续变化的信号，用于表示模拟信息。 数字信号 (Digital Signals): 离散的信号，表示为0和1的序列。 信号的频谱 (Spectrum of a Signal): 理解信号的频率分量，以及带宽的概念，它直接决定了通信系统的容量。 噪声 (Noise): 讨论各种噪声源（热噪声、闪变噪声、串扰等）对信号的影响，以及如何通过信号处理和编码技术来抑制噪声。 四、 数据传输的速率与带宽 数据的传输速率是衡量通信系统性能的重要指标。本书将详细介绍： 比特率 (Bit Rate): 单位时间内传输的比特数，通常用bps（bits per second）表示。 波特率 (Baud Rate): 单位时间内传输的信号变化次数。理解比特率与波特率的关系，以及在多电平调制下的区别。 带宽 (Bandwidth): 传输介质能够传输信号的频率范围。分析带宽与数据传输速率之间的关系，即香农-哈特利定理（Shannon-Hartley Theorem），理解在给定信噪比下，最大信道容量是如何确定的。 吞吐量 (Throughput): 实际可用的数据传输速率，受限于网络拥塞、协议开销等因素。 五、 多路复用技术 为了更有效地利用有限的传输介质资源，多路复用技术应运而生。本书将深入剖析： 频分多路复用 (Frequency Division Multiplexing - FDM): 将可用带宽划分为多个不重叠的频段，每个频段用于传输一路信号。分析其原理、应用（如模拟电话、广播电视）以及滤波器在其中的作用。 时分多路复用 (Time Division Multiplexing - TDM): 将传输时间划分为多个不重叠的时间槽，每个时间槽用于传输一路信号。区分同步TDM和异步TDM，分析其原理和应用（如早期的数字电话系统）。 统计时分多路复用 (Statistical Time Division Multiplexing - STDM): 是一种更高效的TDM，它根据信道的实际需求动态分配时间槽，避免了空闲资源的浪费。分析其工作原理，以及在分组交换网络中的应用。 波分多路复用 (Wavelength Division Multiplexing - WDM): 在光纤通信中，利用不同波长的光信号来承载不同的数据流，实现超高带宽。详细介绍WDM的原理、组件（如激光器、光复用器/解复用器）及其在现代骨干网中的关键作用。 码分多址 (Code Division Multiple Access - CDMA): 允许多个用户在同一时间和同一频率上通信，但通过使用不同的扩频码来区分不同的用户。分析CDMA的原理、优点（抗干扰能力强、安全性高）及其在移动通信中的应用。 六、 数据交换技术 数据在网络中需要经过交换设备进行转发。本书将介绍两种主要的交换方式： 电路交换 (Circuit Switching): 在通信双方建立一条端到端的物理连接，直至通信结束。分析其特点（独占资源、实时性好）和缺点（资源利用率低、不适用于突发性数据）。 分组交换 (Packet Switching): 将数据分割成若干个分组（packets），每个分组独立地在网络中传输，并在目的地重新组装。重点介绍： 报文交换 (Message Switching): 早期的一种分组交换形式，以整个报文为单位进行传输。 数据报 (Datagram): 每个分组独立路由，路由决策在每个节点做出。分析其优点（灵活性高、健壮性好）和缺点（分组乱序、头部开销）。 虚电路 (Virtual Circuit): 在通信开始前建立一条逻辑连接，后续分组沿该连接传输。分析其结合了电路交换和数据报的优点，在X.25、ATM等网络中的应用。 七、 差错检测与纠正 数据在传输过程中不可避免地会受到噪声和其他干扰，导致比特错误。本书将详细阐述差错检测和纠正的原理与技术： 差错检测码 (Error Detection Codes): 奇偶校验码 (Parity Check Code): 最简单的检测方法，用于检测单个比特错误。 二维奇偶校验码 (Two-dimensional Parity Check Code): 提高了检测能力。 循环冗余校验码 (Cyclic Redundancy Check - CRC): 广泛应用于数据链路层和存储设备，能够高效地检测多比特错误。我们将深入解析CRC的生成多项式、生成和校验过程。 差错纠正码 (Error Correction Codes - ECC): 汉明码 (Hamming Code): 能够检测最多两位错误，并纠正一位错误。我们将详细介绍汉明码的构造和译码算法。 其他纠错码: 简要介绍卷积码、Reed-Solomon码等在更复杂环境下的应用，为读者提供进一步学习的指引。 八、 流控制与拥塞控制 在多用户、多节点的数据通信网络中，如何协调发送方和接收方的速率，以及如何避免网络拥塞，是至关重要的问题。 流控制 (Flow Control): 停止等待协议 (Stop-and-Wait Protocol): 最简单的流控制机制，但效率低下。 滑动窗口协议 (Sliding Window Protocol): 允许发送方在收到确认前发送多个帧，显著提高了效率。我们将深入分析GBN（Go-Back-N）和SR（Selective Repeat）协议的工作原理和性能。 拥塞控制 (Congestion Control): 开环拥塞控制: 在网络设计阶段避免拥塞。 闭环拥塞控制: 在网络运行过程中检测和解决拥塞。我们将讨论TCP的拥塞控制算法，如慢启动（Slow Start）、拥塞避免（Congestion Avoidance）、快重传（Fast Retransmit）和快恢复（Fast Recovery），理解它们如何动态调整发送速率以适应网络状况。 九、 数据链路层协议 数据链路层负责在相邻节点之间提供可靠的数据传输服务。本书将重点介绍： 帧的封装与分帧: 如何将网络层数据包封装成帧，以及如何识别帧的边界。 介质访问控制 (Medium Access Control - MAC): 随机访问介质访问控制: 如ALOHA、载波侦听多路访问（CSMA）及其变种（CSMA/CD、CSMA/CA）。我们将分析这些协议的工作原理、性能特点以及在以太网等网络中的应用。 受控访问介质访问控制: 如令牌传递（Token Passing）和轮询（Polling）。 可靠传输: 结合流控制和差错控制技术，实现可靠的数据交付。 常用的数据链路层协议: 如Ethernet（以太网）、PPP（Point-to-Point Protocol）等。 十、 网络层与传输层概述 虽然本书主要聚焦于数据通信的底层原理，但为了完整性，我们将简要介绍网络层和传输层在整个数据通信过程中的作用： 网络层: 负责将分组从源主机传输到目的主机，实现路由选择和逻辑寻址（如IP地址）。 传输层: 负责端到端的通信，提供面向连接（如TCP）或无连接（如UDP）的服务，并处理分段、重组、端口寻址等功能。 十一、 结语 数据通信的原理是一个广阔而深刻的领域，本书希望能为您打下坚实的基础。通过理解数据的表示、编码，传输介质的特性，以及各种关键技术的设计思想，您将能够更好地把握现代通信系统的脉络。我们鼓励读者在掌握本书内容后，进一步探索更高级的通信协议、网络架构和前沿技术，为信息时代的持续发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

作为一名计算机科学专业的学生，我一直对数据通信领域充满好奇，尤其是那些能够系统性地讲解其核心原理的教材。最近，我入手了一本名为《普通高等教育“十一五”规划教材：数据通信原理》的书籍，虽然我还没来得及深入研读，但仅仅是翻阅目录和部分章节，我就被其内容的深度和广度所吸引。这本书似乎不仅仅停留在概念的介绍，而是试图为读者构建一个扎实理论基础。我尤其期待书中关于数据链路层协议的详细讲解，比如各种差错控制和流量控制机制，以及它们在实际网络通信中的应用。网络层路由算法的演进和比较，以及传输层TCP/IP协议族的精妙设计，都是我希望在这本书中得到清晰解答的重点。此外，关于物理层信号传输、编码解码的数学原理，以及它们如何影响通信的速率和可靠性，也是我非常感兴趣的部分。这本书的编排看起来非常注重逻辑性和系统性，从底层的物理传输到高层的应用层协议，层层递进，相信能帮助我建立起对整个数据通信体系的全面认知。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对新技术充满好奇的学生，我一直想弄清楚我们日常使用的互联网是如何运作的。《普通高等教育“十一五”规划教材：数据通信原理》这本书，从书名来看，似乎是一本非常系统和全面的入门指南。我希望它能够清晰地解释诸如IP地址、端口号、DNS解析等基本概念，以及它们在互联网通信中的作用。我对网络是如何将一个庞大的信息流分割成一个个小的数据包，然后又如何在接收端重新组装的整个过程感到非常着迷。书中是否会详细介绍TCP和UDP协议的区别和适用场景？它们各自的优势和劣势是什么？此外，我对于网络中的各种常见设备，如路由器、交换机，它们在数据通信过程中扮演的角色和工作原理，也希望能够有所了解。如果这本书能够用通俗易懂的语言，结合实际的例子，来讲解这些复杂的概念，那么对于我构建对互联网整体运作机制的认知，无疑会非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

最近我在学习网络技术，想找一本真正能让我理解“为什么”的书，而不是仅仅记住“是什么”。《普通高等教育“十一五”规划教材：数据通信原理》这本书，从它的书名来看，就给人一种扎实、权威的感觉。我个人对网络协议的底层实现非常着迷，尤其是那些能够提升效率和鲁棒性的巧妙设计。比如，在数据链路层，我对如何有效地检测和纠正传输错误感到好奇，这本书能否像一本侦探小说一样，揭示各种纠错码（如海明码、CRC）背后的数学原理和实现细节？还有，在网络层，各种动态路由协议（如RIP、OSPF、BGP）是如何根据网络拓扑的变化来动态调整路径的？它们在效率、收敛速度和稳定性方面又有哪些权衡？我希望这本书能够深入剖析这些算法的设计思想，并辅以清晰的图示和实例，让我在脑海中形成一幅生动的网络通信图景。另外，对于不同类型的网络（如局域网、广域网、无线网络）在数据传输方面是否存在显著的差异和挑战，这本书是否会有所涉及？

评分☆☆☆☆☆

我是一名在职的IT从业者，工作中经常会接触到各种网络设备和协议，但总觉得对底层的原理理解不够透彻。《普通高等教育“十一五”规划教材：数据通信原理》这本书，听起来就像是一本能够填补我知识空白的宝藏。我尤其想了解在实际的网络环境中，数据是如何从一个节点传输到另一个节点的？这个过程中涉及哪些关键的技术和协议？例如，在物理层，不同类型的传输介质（如铜缆、光纤、无线电波）在传输速率、可靠性和安全性方面有哪些差异？在数据链路层，MAC地址和IP地址是如何协同工作的，以确保数据能够准确地送达目标设备？书中是否会深入探讨各种局域网（LAN）和广域网（WAN）的典型架构和通信方式？对于一些复杂的概念，比如拥塞控制、流量控制，以及它们在TCP协议中的具体实现，我希望能得到清晰的解释，以便在工作中更好地优化网络性能，解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

我最近对网络安全方面的内容产生了浓厚的兴趣，而数据通信原理无疑是理解网络安全的基础。我希望《普通高等教育“十一五”规划教材：数据通信原理》这本书能为我打下坚实的基础。我特别关注书中关于数据传输过程中可能存在的安全隐患，比如在物理层和数据链路层，信息是如何被编码和传输的？是否存在被窃听或篡改的可能性？书中是否会讨论一些基本的加密和认证机制，比如对称加密和非对称加密的基本概念，以及它们如何在数据传输的各个环节中发挥作用？我还想了解，当数据在网络中传输时，它是如何被分段、寻址和路由的？这些过程是否也存在安全漏洞，以及如何通过协议的设计来防范？如果这本书能够深入浅出地讲解这些内容，那么对于我理解后续的网络安全课程，以及未来的信息安全实践，都将大有裨益。我非常期待这本书能为我打开数据通信世界的大门，让我能够从本质上理解网络通信的运作机制。