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1、1河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全第第2章章 数据通信技术基础 2.1 数据通信的基本概念2.2 数据通信的主要技术指标2.3 模拟传输2.4 数字传输2.5 多路复用技术2.6 数据交换方式2.7 差错控制2河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全2.1 数据通信的基本概念2.1.1数据、信息和信号数据、信息和信号2.1.2通信系统模型通信系统模型2.1.3数据传输方式数据传输方式2.1.4基带传输、频带传输和宽带传输基带传输、频带传输和宽带传输2.1.5数据通信方式数据通信方式3河北工业大学
2、经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全2.1.1 数据、信息和信号 1. 数据数据数据是对客观事实进行描述与记载的物理符号。它是信息的载体，可以是数字、文字、语言、图形和图像等。 2. 信息信息信息是数据的集合、含义与解释。数据与信息的比较：数据相对具体，信息相对抽象概括；两者相对存在，有时可以将二者等同起来。 3. 信号信号信号是数据的物理表示形式，即数据的电气的或电磁的表现。在数据通信系统中，传输媒体以适当形式传输的数据都是信号。无论是数据还是信号，都可以分为模拟的与数字 两种。模拟信号是随时间连续变化的信号；数字信号是离散信号。如图2.1所示。4河北工
3、业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全2.1.1 数据、信息和信号5河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全模拟数据与数字数据 一般说来，模拟数据和数字数据都可以转换成模拟信号或数字信一般说来，模拟数据和数字数据都可以转换成模拟信号或数字信号，因此有以下四种情况：号，因此有以下四种情况：（1 1）模拟数据、模拟信号：最早的电话系统即如此；）模拟数据、模拟信号：最早的电话系统即如此；（2 2）模拟数据、数字信号：将模拟数据转换成数字形式后，就可以）模拟数据、数字信号：将模拟数据转换成数字形式后，就可以利用先进
4、的数字传输和交换设备；利用先进的数字传输和交换设备；（3 3）数字数据、模拟信号：有些传输媒体只适合传输模拟信号，因）数字数据、模拟信号：有些传输媒体只适合传输模拟信号，因此必须把数字数据经调制变换为模拟信号才能传输，这个过程叫做此必须把数字数据经调制变换为模拟信号才能传输，这个过程叫做调制调制（传输后再把模拟信号转换为数字信号进入接收端的计算机的过程，叫（传输后再把模拟信号转换为数字信号进入接收端的计算机的过程，叫做做解调解调）；）；（4 4）数字数据、数字信号：把数字数据编码成数字信号的设备比从）数字数据、数字信号：把数字数据编码成数字信号的设备比从数字到模拟的调制设备更简单、更廉价。数字
5、到模拟的调制设备更简单、更廉价。6河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全2.1.2 通信系统模型通信：通信：是把信息从一个地方传送到另一个地方的过程。用来实现是把信息从一个地方传送到另一个地方的过程。用来实现通信过程的系统称为通信系统。通信过程的系统称为通信系统。通信系统的基本要素：信源、传输媒体和信宿。通信系统的基本要素：信源、传输媒体和信宿。数据通信系统的模型数据通信系统的模型源系统源系统目标系统目标系统传输系统传输系统源点源点发送器发送器传输系统传输系统接收器接收器终点终点输入输入信息信息输入输入数据数据发送的发送的信号信号接收的接收的信号
6、信号输出输出数据数据输出输出信息信息7河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全2.1.2 通信系统模型 源点是产生和发送信息的一端，终点是接受信息的一端。发送器源点发出的信息要经过发送器编码后才可以在传输信道中传输。接收器接收传输系统传送过来的信号，并把它转化为能够被目的设备处理的信息。在实际的通信系统中有各种具体的名称，如源点发出的是数字信号而要以模拟信号传输，则用调制解调器；源点发出的是模拟信号而要以数字信号传输，则用编码解码器。 噪声是通信系统中存在的并叠加在有用信号之上的无用成分，它对系统中的信号传输与处理起扰乱作用，又不能完全控制。噪声可
7、以从系统的各部分侵入，按其来源可分为通信系统外部噪声和系统内部噪声。 无论是模拟信号还是数字信号，在传输过程中都要变成适合信道传输的信号形式，在模拟信道中传输的是模拟信号，在数字信道中传输的是数字信号。8河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全2.1.3数据传输方式 1. 模拟传输模拟传输 模拟传输指信道中传输的为模拟信号。当传输的是模拟信号时，可以直接进行传输。当传输的是数字信号时，进入信道前要经过调制解调器调制，变换为模拟信号。 如图2.3所示，（a）为当信源为模拟数据时的模拟传输，（b）为当信源为数字数据时的模拟传输。 其主要优点在于信道的利
8、用率较高，但是其在传输过程中信号会衰减，会受到噪声干扰，且信号放大时噪声也会放大。9河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全2.1.3数据传输方式图图2.3 模拟传输模拟传输（a） 信源为模拟数据信源为模拟数据 （b） 信源为数字数据信源为数字数据 10河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全2.1.3数据传输方式 2. 数字传输数字传输 数字传输指信道中传输的为数字信号。当传输的信号是数字信号时，可以直接进行传输。当传输的是模拟信号时，进入信道前要经过编码解码器编码，变换为数字信号。 如图2.4所示，
9、（a）为当信源为数字数据时的数字传输，（b）为当信源为模拟数据时的数字传输。 其主要优点是信号传输不失真，误码率低，能被复用和有效地利用设备，但是传输数字信号比传输模拟信号所要求的频带要宽的多，因此数字传输的信道利用率较低。11河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全2.1.3数据传输方式图图2.4 数字传输数字传输（a）信源为数字数据信源为数字数据 （b）信源为模拟数据信源为模拟数据 12河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全1 1、基带传输、基带传输n数字设备中，二进制数字序列最方便的电信号形式为
10、方波，即数字设备中，二进制数字序列最方便的电信号形式为方波，即“1”1”或或“0”0”分别用高分别用高( (或低或低) )电平或低电平或低( (或高或高) )电平表示。电平表示。n未经调制的电脉冲信号呈现方波形式，所占据的频带通常从直流未经调制的电脉冲信号呈现方波形式，所占据的频带通常从直流和低频开始和低频开始, ,因而称为基带信号。所谓因而称为基带信号。所谓基带基带指的是基本频带，也就指的是基本频带，也就是数据编码电信号所固有的频带，这种信号可称为是数据编码电信号所固有的频带，这种信号可称为基带信号基带信号。n所谓基带传输就是对基带信号不加调制而直接在线路上进行传输，所谓基带传输就是对基带信
11、号不加调制而直接在线路上进行传输，它将占用线路的全部带宽，也可称为数字基带传输。它将占用线路的全部带宽，也可称为数字基带传输。 2.1.4 基带传输、频带传输和宽带传输13河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全2 2、频带传输、频带传输n传统的电话通信信道是为传输语音信号而设计的，它只适用于传输传统的电话通信信道是为传输语音信号而设计的，它只适用于传输音频范围音频范围(300Hz-3400Hz)(300Hz-3400Hz)的模拟信号，不适用于直接传输计算机的数的模拟信号，不适用于直接传输计算机的数字基带信号。为了利用电话交换网来传输计算机之间的数
12、字信号字基带信号。为了利用电话交换网来传输计算机之间的数字信号, ,就就必须将数字信号转换成模拟信号。必须将数字信号转换成模拟信号。n为此，需要在发送端选取音频范围的某一频率的正为此，需要在发送端选取音频范围的某一频率的正( (余余) )弦模拟信号弦模拟信号作为载波，用它运载所要传输的数字信号，通过电话信道将其进行传作为载波，用它运载所要传输的数字信号，通过电话信道将其进行传送；在接收端再将数字信号从载波上取出来，恢复为原来的数字信号送；在接收端再将数字信号从载波上取出来，恢复为原来的数字信号波形。这种利用模拟信道实现数字信号传输的方法称为波形。这种利用模拟信道实现数字信号传输的方法称为“频带
13、传输频带传输”。14河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全* * 宽带传输宽带传输n在宽带局域网中采用了宽带传输，它是以电视电缆在宽带局域网中采用了宽带传输，它是以电视电缆(CATV)(CATV)技术为基础，采技术为基础，采用频率调制等把带宽为用频率调制等把带宽为400 MHz400 MHz的电视电缆分割成多个子频带，这些子频带可的电视电缆分割成多个子频带，这些子频带可用于模拟或数字信号的单向或双向传送。每个子频带都有各自的调制解调装用于模拟或数字信号的单向或双向传送。每个子频带都有各自的调制解调装置。因此，宽带传输就是在单根电缆置。因此，宽带传
14、输就是在单根电缆( (有时用双根电缆，一根用于发送，另一有时用双根电缆，一根用于发送，另一根用于接收根用于接收) )上采用多路调制解调过程的传输。上采用多路调制解调过程的传输。n频带传输，较基带传输最突出的优点是传输距离长。它的载波频率虽然很频带传输，较基带传输最突出的优点是传输距离长。它的载波频率虽然很高，但信道传输的速率却是有限的。在宽带传输时，它不但能传输数据信息，高，但信道传输的速率却是有限的。在宽带传输时，它不但能传输数据信息，而且也能传输语音、图形和图像信息。而且也能传输语音、图形和图像信息。15河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全
15、2.1.5 数据通信方式1.并行传输和串行传输并行传输和串行传输2.单工、半双工与全双工通信单工、半双工与全双工通信3.3.异步传输和同步传输异步传输和同步传输16河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全1. 并行传输和串行传输并行传输和串行传输(1)(1)并行数据传输：并行数据传输：是在传输中有多个数据位同时在设备之间进是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。也就是说同时传送一个编了码的字符。如行的传输。也就是说同时传送一个编了码的字符。如ASCIIASCII码是码是用八位表示一个字符，所以传输用八位表示一个字符，所以传输ASCIIASC
16、II码的并行传输过程如下：码的并行传输过程如下：发发送送端端接接收收端端1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 81 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 01 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 81 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0并行数据传输过程并行数据传输过程17河北工业大学经济管理学院河北工业大学经济管理学院 网络通讯与信息安全网络通讯与信息安全(2)(2)串行数据传输：串行数据传输：串行数据传输是在传输中只有一个数据位在串行数据传输是在传输中只有一个数据位在设备之间进行的传输。对任何一个由若干位二进制数表示的字设备之间进行的传输。对任何一个由若干位二进制数表示的字符，串行传输都是用一个传输信道，按位有序地对字符进行传符，串行传输都是用一个传输信道，按位有序地对字符进行传输。传输输。传输ASCIIASCII码的串行传输过程如下：码的串行传输过程如下：发发送送端端接接收收端端1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 81 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0
