数据通信的基本概念.

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1、第二章 计算机网络基础知识 .1 .1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 $2.1.1$2.1.1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 在介绍数据通信之前,先对几个基本术语做一下解释: (1)数据一一可定义为有意义的实体,它涉及到事物的存在形式。 数据可分为模拟数据和数字数据两大类。 模拟数据是在某个区间内连续变化的植,例如声音和视频都是幅度连续 变化的波形,又如温度和压力也都是连续变化的值; 数字数据是离散的值,例如文本信息和整数。 (2)信号一一是数据的电子或电磁编码。 对应于模拟数据和数字数据,信号也可分为模拟信号和数字信号。 模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电

2、磁波,可以利用其某个参 量(如幅度、频率或相位等)来表示要传输的数据; 数字信号则是一系列离散的电脉冲,可以利用其某一瞬间的状态来表示 要传输的数据 (3)信息一一是数据的内容和解释。 (4)信源一一即通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。 (5)信宿一一即通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。 (6)信道一一是信源和信宿之间的通信线路。 2.1 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.1 数据、信息 信息是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某 种认识; 数据是把事件的某些属性规范化后的表现形式; 信号是数据的具体的物理表现。 2.1 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基

3、本概念 雪 六角形 凉 白色 信息 数据 信号 例子 2.1 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 信息：人对雪花和马的认识 数据：文字，二进制数，十进制数 信号：电压，光，磁场强度 2.1 2.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 两种不同类型的量： A.时间、温度、电波、声音 B.字符，二进制数，电脉冲 信号中没有断开或不连续的的地方； 信号仅取一些有限数目的值； 2.1.2 信号与信号传输 2.1 数据通信的基本概念 模拟： 波动性； 持续变化； 反映事物的本质； 在电信业已经被广泛 使用超过100年； 数字： 离散性； 跃变性； 设备性能先进， 较为便宜； 模拟信号与数字信

4、号的特点 .1 .1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 $2.1.1$2.1.1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 .1 .1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 $2.1.1$2.1.1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 幅度 （a）模拟信号 幅度 （b）数字信号 模拟信号和数字信号的表示 模拟信号和数字信号的对比 数字信号的离散性，使具有较模拟信号更强的抗干扰性。 1 0111001 011100 .1 .1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 $2.1.1$2.1.1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 $2.1.1$2.1.1

5、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 模拟信号和数字信号都可以在合适的传输媒体上进行传输,即模 拟传输和数字传输。无论哪种情况,在传输一定距离之后,模拟 信号都将衰减。为了实现长距离传输,模拟传输系统要用放大器 来增强信号中的能量,但同时也会使噪音分量增强,以至引起信 号畸变。 对于模拟数据来说,例如声音,即使存在一些畸变,内容仍然可以 听懂理解;但对于数字数据来说,畸变将会使数据传输产生错误 。数字传输的衰减也会危及数据的完整性,数字信号只能在一个 有限距离内传输,为了获得更大的传输距离,可以使用中继器。 中继器接收衰减了的数字信号,把数字信号恢复为“、“1“的 标准电平,然

6、后重新传输这种新的信号,这样就有效地克服了衰 减。 信道 信道 信号传输的通道 模拟信道 传输模拟信号的通道 数字信道 传输数字信号的通道 .1 .1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 $2.1.1$2.1.1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 对于远程通信来说,目前数字信号传输仍不像模拟信号传输 那样用途广泛和实用。然而,无论在价格方面还是在质量方 面,数字传输都比模拟传输优越。因此,远程通信系统正在把 声音数据和数字数据逐步转变为数字传输。数字传输是今后 数据通信的发展方向。 数据通信是一种通过计算机或其它数据装置与通信线路,完 成数据编码信号的传输、转接、存储和处理

7、的通信技术。即 数据通信系统也就是以计算机为中心、用通信线路连接分布 在异地的数据终端设备,以实施数据传输的一种系统。 在局部网中,由于距离近以及数字电路器件价格的下降,采用 数字传输技术更具优越性。 .1 .1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 $2.1.2$2.1.2 数据通信中的主要技术指标 数据通信中的主要技术指标 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,并且既经济又便于使用维护 。这些要求可以用下列技术指标加以描述。 1.数据传输速率（比特率、传输率） 定义：是指每秒能传输的二进制信息位数。 单位： 位/秒(bits per sec-on

8、d),记作bps或bit/s。 信号速率（传码率、调制速率） 定义：每秒发送的信号个数 单位：baud（波特） =1/Tlog2N （当时） =1/T .1 .1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 $2.1.2$2.1.2 数据通信中的主要技术指标 数据通信中的主要技术指标 2.信道容量 信道容量表征一个信道传输数据的能力,单位也用位/秒 (bps)。 信道容量与数据传输速率的区别： 信道容量表示信道的最大数据传输速率,是信道传输数据能 力的极限。 数据传输速率则表示实际的数据传输速率。 （就像公路上的最大限速值与汽车实际速度之间的关系一样 ,它们虽然采用相同的单位;但表征的是不同的含义。

9、） .1 .1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 $2.1.2$2.1.2 数据通信中的主要技术指标 数据通信中的主要技术指标 2.信道容量 信道容量的计算 理想无噪声信道的信道容量 奈奎斯特公式 C=2Hlog2n(bps) 理想有噪声信道的信道容量 香农公式 C=Hlog2（1S/N）(bps) 信噪比（dB）=10lg（S/N） 例如：电话拨号线路，信道带宽4000Hz，以信噪比30dB 计算，信道容量C=4000*log2（1103 ）=40Kbps 影响信道容量的因素 信道容量不仅由传输介质决定，还受到信道上网络设 备处理速度的影响。 带宽就像水管的粗细 网络设备就像水管的阀门、

10、连接器等 数据就像水管中的水 信道容量 带宽就像道路的宽窄 数据就像要跑在道路上的车 .1 .1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 $2.1.2$2.1.2 数据通信中的主要技术指标 数据通信中的主要技术指标 3.误码率 误码率是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠 性的指标。 它定义为二进制数据位传输时出错的概率。 设传输的二进制数据总数为N位,其中出错的位数为Ne,则误 码率表示为: Pe =Ne/N 计算机网络中,一般要求误码率低于10-9,即平均每传输109位 数据仅允许错一位。可若误码率达不到这个指标,可以通过 差错控制方法进行检错和纠错。 .1 .1 数据通信的基本概念数

11、据通信的基本概念 $2.1.3 $2.1.3 通信方式通信方式 通信有两种基本方式:即串行方式和并行方式 0 1 2 3 : : n-1 信号地 0 1 2 3 : : n-1 信号地 源 DTE 目的 DTE 1 1 0 0 0 1 信号地 1 0 0 1 0 0 1 1 并 行 串 行 成本低， 远程通信中常用 需解决位同步问题 通常情况下: 并行方式用于近距离通信 串行方式用于距离较远的通 信。 .1 .1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 $2.1.3 $2.1.3 通信方式通信方式 在并行数据传输中有多个数据位,例如8 个数据位,同时在两个设备之间传输。发 送设备将8个数据位通过

12、8条数据线传送 给接收设备,还可附加一位数据校验位。 接收设备可同时接收到这些数据,不需做 任何变换就可直接使用。 在计算机内部的数据通信通常以并行方 式进行。并行的数据传送线也叫总线,如 并行传送8位数据就叫8位总线,并行传送 16位数据就叫16位总线。 1.并行通信方式 优点:是传输速度快,处理简单 缺点：进行远距离数据传输时费用高 .1 .1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 $2.1.3 $2.1.3 通信方式通信方式 串行数据传输时,先由具有8位总线的计 算机内的发送设备,将8位并行数据经并 一串转换硬件转换成串行方式,再逐位经 传输线到达接收站的设备中,并在接收端 将数据从串行方式重新转换成并行方式, 以供接收方使用。 1.串行通信方式 优点:现实意义更大 缺点：与并行传输相比速度慢 .1 .1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 $2.1.3 $2.1.3 通信方式通信方式 .串行通信的方向性结构：单工、半双工、和全双工 全双工数据通信允许数据同 时在两个方向上传输,因此全 双工通信是两个单工通信方 式的结合,它要求发送设备和 接收设备都有独立的接收和 发送能力。 单工数据传输只支持数据在 一个方向上传输; 半双工数据传输允许数据 在两个方向上传输,但是, 在某一时刻,只允许数据在 一个方向上传输,因而半双 工通信实际上是一种可切 换方向的单工通信;