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1、第四讲 数据通信技术,数据通信技术,本章主要内容 数据通信基本概念 数据的传输和数据编码调制技术 数据交换技术 信道的多路复用技术 通信接口与传输介质 差错控制技术,3.1 数据通信基本概念,信息（Information） 客观事物的属性和相互联系特性的表现。 数据（Data） 信息的载体，它是信息的表示形式。数据可以是数字、字符、符号等。 信号（Signal） 数据在传输过程中的具体物理表示形式。,基本概念,传输介质 通信中传送信息的载体，又称为信道（Channel） 传输介质分为有线传输介质和无线传输介质。 信息、数据和信号三者的关系 数据通过信号形式传输，信息由各种数据来表达。数据通信就
2、是把表达这个信息的数据通过物理信号进行传递。,模拟通信和数字通信,通信系统模型 模拟信号 是一个连续变化的物理量，一般用连续变化的电压表示。,模拟通信和数字通信,数字信号 是离散的，即在时间特性上幅度的取值是有限的离散值，一般用脉冲序列来表示。常用的数字是二进制数字0和1，分别低电平和高电平两个状态信号。 数字通信 使用数字信号进行数据传输的通信系统。,模拟通信和数字通信,模拟信号与数字信号，在传输过程中都会受到干扰导致信号的变形。 数字信号的可靠性比模拟信号要高 数字信号比较容易存储、处理和传输 模拟信号和数字信号是可以相互转换的。,数据通信的技术指标,1.信道带宽 信道能够传送电磁波的有效
3、频率范围就是该信道的带宽 有效是指信号在传输过程中没有失真 为使数据信号通过信道的失真尽量小，就要求有足够的带宽 2.数据传输速率 数据传输速率也称为比特率，是指信道每秒所能传输的二进制比特数，单位为bps。 数据传输速率的高低，由每位数据所占用的时间决定,数据通信的技术指标,3.信道的容量 信道传输数据速率的上限，称为信道的容量。 信道容量与信道带宽、噪声功率和信号功率的关系 香农定理：CWlog2(1+S/N )，其中C信道容量；W为信道带宽；N为噪声功率；S为信号功率。 信噪比即S/N，通常采用10lgS/N来表示，其单位为分贝（dB）。 奈奎斯特定理给出了有限带宽、无噪声离散信道的信道
4、容量公式：C=2Wlog2L，式中L是信号有效状态的数量 。,数据通信的技术指标,例1：典型的模拟电话系统带宽为3kHz，信噪比为30dB，即S/N1000，它的信道容量为： C3000log2(1+1000)30000bps 例2，一个无噪声3kHz带宽的信道，若传输二进制信号（L=2），它的信道容量为： C=23000log22=6000bps,数据通信的技术指标,4.波特率 波特率是传输的信号值每秒变化的次数。如果被传输的信号周期为T秒，则波特率Rb=1/T。 波特率Rb与比特率R的关系：RRblog2V，其中V表示所传输信号所包含的离散电平数 采用不同的调制方法，波特率和比特率的相对关
5、系也就不一样,数据通信的技术指标,5.信道延迟 信号沿信道传输需要一定的时间，这就是信道延迟。 信道延迟发送和接收处理时间传输介质的延迟时间发送和接收设备的响应时间通信设备转发时间 6.误码率 误码率是接收错误的码元数占传送总码元数的比例。 Pe= Ne /N 误码率越低，通信系统可靠性越高，通信质量越好。,3.2 数据的传输,数据传输模式 串行通信 数据是一位一位地在通信线路上传输的 串行通信技术标准RS-232,RS-422,RS-485,USB 并行通信 要传输的数据中的多个数据位同时在两个设备中传输 计算机内部的总线结构就是并行通信,通信线路的连接方式,点到点连接方式 点到点的连接就是
6、在发送端和接收端之间采用一条线路连接，使用的线路可以是专用线路、租用线路或交换线路。,图3-2点到点连接示意图,通信线路的连接方式,多点连接方式 多点连接方式是指各个站点通过一条公共的通信线路或集线器连接起来。,图33多点连接示意图1 图34多点连接示意图2,信道的通信方式,单工通信 在单工通信方式中，信号只能向一个方向传输。 典型例子：无线广播电台的广播、电视播放,图3-5单工通信,信道的通信方式,半双工通信 在半双工通信方式中，信号可以双向传送，但必须交替进行，在任一时刻只能向一个方向传送。 典型例子：对讲机、串行通信标准,图3-6半双工通信,信道的通信方式,全双工通信 在全双工通信方式中
7、，信号可以同时双向传送数据 。 典型例子：以太网通信、串行通信标准232,图3-7全双工通信,信号的传输方式,基带传输 在数据通信中，二进制比特序列0和1的数字信号按照矩形脉冲信号的固有频率进行传输称为基带传输。 基带传输的优点：无须调制就可以传送数字信号，简化了通信处理过程，提高了传输速度 基带传输适合于近距离（几公里以内）传输,信号的传输方式,频带传输 频带传输方式是将数字信号调制成模拟音频信号后再发送和传输，到达接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号。 频带传输不仅可以利用电话系统传输数字信号，而且可以实现多路复用，提高信道的利用率。 频带传输既适合于近距离（几公里以内）传输，也适合远
8、距离传输,信号的传输方式,宽带传输 宽带是指比音频更宽的频带，它包括大部分电磁波频谱，利用宽带进行的数据传输称为宽带传输。 宽带传输系统可以是模拟或数字传输系统。宽带系统可容纳全部的广播信号，可以把声音、图像及数据等信息综合到一个物理信道进行高速数据传输。 宽带传输的优点是传输距离远，可达几十公里，但技术复杂，传输成本较高 。,数据传输的同步技术,通信双方在发送接收比特序列时，要求接收端按照发送端所发送的二进制位的传送频率和起止时间来接收数据，使收发两端在时间基准上保持一致，我们把这种协调一致的通信过程称为同步。 同步最基本的单位是字符同步，可以有异步传输和同步传输两种方式。,数据传输的同步技
9、术,异步传输（Asynchronous Transmission） 不发送数据时，信道一直处于高电平状态，每传送一个字符（7位或8位）都要在字符前加1个起始位（起始位为低电平），表示字符的开始，在字符代码和校验码后面加1或2位停止位（停止位为高电平），表示字符结束。接收方根据这种规则进行同步。,图3-8异步传输方式,数据传输的同步技术,同步传输（Synchronous Transmission） 是以数据块（一组字符或比特流）为单位进行传输的。在数据块之前先发送一个或多个同步字符SYN，用于接收方进行同步检测，从而使通信双方进入同步状态。在同步字符之后，可以连续发送任意多个字符或数据块，发送完毕，再使用同步字符来标识整个发送过程结束 。,图3-9同步传输方式,数据传输的同步技术,异步、同步传输的比较 异步传输的特点是： 每个字符作为一个独立的整体进行传送， 字符之间的时间间隔是任意的， 每传输一个字符都需要多使用23个二进制位，增加开销，适合于低速通信。 同步传输方式 比异步传输方式的传输效率高， 对传输设备也有较高的要求，需要时钟同步， 适合大数据量的传输。,
