数据通信概念、术语与调制基础
2 数据通信基础
又称为延迟，是指一个分组从发送端开始发送到接收端接收 所需的时间。数据传输总的时延等于发送时延、传播时延和 处理时延的总和。
2.4 数据交换方式
2.4.1 电路交换（Circuit Switching）
使用电路交换的通信意味着在通信的两个站之间 首先需要存在一条专用的通信通路。电话通信就是 线路交换的典型例子。
信息传输率Rb与码元传输率RB之间的关系为： Rb=RB*log2N 式中，N为码元的进制数。
3. 误码率
误码率是指二进制码元在数据正常传输过程中出错的概率， 也称为“出错率”，常用Pe表示。Pe的定义公式如下：
ne Pe n
4. 时延（delay）
n为传输的二进制代 码总数，ne 表示接收
中传错的码元数。
2.2.2差错控制编码
2.2.2.1 奇偶校验码
基本原理：在需要传输的k位信息的尾部都加上1个冗余 校验位，构成一个带有校验位的码组，使码组中“1”的个数成 为偶数（称为偶校验）或奇数（称为奇校验），并把整个码 组一起发送出去。接收端在收到码组后，对码组中的每个码 元进行异或运算检查其中“1”的个数是否为偶数（偶校验）或 奇数（奇校验），如果检查通过就认为收到的数据正确，否 则认为出错。 奇偶校验法简单，易于实现，编码效率高，其编码效率为 R=k/(k+1)，但它并不是一种十分安全可靠的检错方法。
2 数据通信基础
2.1 数据通信系统
2.1.1数据通信基本概念
1. 信息
信息（Information）是客观事物属性和相互联系特 性的表征，它反映了客观事物的存在形式和运动状态。
2. 数据
数据通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传 输的二进制数字编码。数据可分为模拟数据和数字数据 两类。
第2章 数据通信基础
2.3.4三种交换技术的比较 (1) 数据报分组交换适用于短报文交换,虚 电路分组交换适用于长报文交换. (2) 两节点间的负载较重且持续时间较长时, 租用线路,采取线路交换的方式是很合算的. (3) 在交互性要求较高的场合下,报文交换 是不合适的. (4) 分组交换技术在局域网和公用数据网中 都有很多应用.
2.1.3数据通信系统的主要质量指标 2.1.3数据通信系统的主要质量指标
1.数据传输速率 (1)数据传输速率 数据传输速率又称比特率,指单位时间内所传 送的二进制位数的个数,单位为比特每秒,表 示为b/s. (2)信号传输速率 信号传输速率又称波特率或调制速率,指单位 时间内所传送的信号的个数,单位为baud(波 特)
2.数据通信系统 通信的目的是传输信息.为了实现这一目的, 通信必须具备3个必要条件:信源,媒体和信 宿.信源,媒体和信宿也称为通信的三要素. 信源是发出信息的信息源,信息源可以是人, 也可以是机器.
2.1.2数据通信系统的分类
在数据通信系统中,传输模拟信号的系 统称为模拟通信系统,传输数字信号的 系统称为数字通信系统.
三种数据交换技术总结如下: (1)线路交换:在数据传送之前需建立一条物 理通路,在线路被释放之前,该通路将一直被 一对用户完全占有. (2)报文交换:报文从发送方传送到接收方采 用存储转发的方式.在传送报文时,只占用一 段通路:在交换节点中需要缓冲存储,报文需 要排队.因此,这种方式不满足实时通信的要 求. (3)分组交换:此方式与报文交换类似,但报 文被分成组传送,并规定了分组的最大长度, 到达目的地后需重新将分组组装成报文.这是 网络中采用最广泛的一种交换技术.
2.3.3分组交换 1.分组交换原理 分组交换(Packet Switching)也称包交换, 它是将用户发送的一个报文,分割成若干规 定长度的信息组,即分组信息,接着将这些 分组信息逐一在网络上通过多个地点(分组交 换)发送出去,当这些分组信息到达终点后, 再将它们重新装配成完整的报文.在主机中 产生的信息是以报文形式出现的,送到主机 去的信息也是报文形式,也就是说主机与主 机间是以报文形式通信的,报文是面向用户 的,根据用户需要而定,格式与长度都是与 用户使用要求紧密相连的.
通信专业词汇
通信专业词汇通信专业是一个与信息传输和交流有关的学科领域，涉及到许多专有的词汇和术语。
了解和掌握这些词汇对于学习和研究通信专业至关重要。
本文将介绍一些通信专业常用的词汇，帮助读者更好地理解和应用这些概念。
一、基础通信概念1. 信号（Signal）信号是指携带信息的物理量或波形。
在通信中，信号负责传递和表示信息。
常见的信号类型包括模拟信号和数字信号。
2. 噪声（Noise）噪声是指在信号传输过程中产生的干扰信号。
在通信系统中，噪声是不可避免的，它会降低信号的质量和可靠性。
3. 带宽（Bandwidth）带宽是指系统传输信号的频率范围。
它表示信号能够传输的最高频率。
带宽越大，传输的数据量越大。
4. 调制（Modulation）调制是指利用调制信号将信息传输到载波上的过程。
常见的调制方式包括调幅、调频和调相。
5. 解调（Demodulation）解调是指从调制信号中恢复出原始信息的过程。
二、通信网络1. 信道（Channel）信道是指信号传输的媒介，可以是电缆、光纤或无线传输介质等。
不同的信道具有不同的传输特性和带宽。
2. 网络拓扑（Network Topology）网络拓扑是指多个节点（设备）之间的连接方式。
常见的网络拓扑包括星型、环形、总线型和网状型等。
3. 路由（Routing）路由是指在网络中选择最佳路径将数据从源节点传输到目标节点的过程。
路由选择的准则包括距离、带宽和拥塞情况等。
4. 协议（Protocol）协议是指在通信中规定数据交换标准和规则的规范。
不同的通信协议适用于不同的通信场景和需求。
5. 互联网（Internet）互联网是全球范围内的公共网络，通过TCP/IP协议进行数据传输和交换。
它由各种物理网络和路由器组成。
三、无线通信1. 扩频（Spread Spectrum）扩频是一种通过使用更宽的带宽来传输数据的技术。
它提高了信号的抗噪声能力和抗干扰能力。
2. 多路复用（Multiplexing）多路复用是指在同一信道上同时传输多个信号的技术。
数据通信的基本概念
数据通信的基本概念1、数据通信的概念数据通信是指计算机与计算机之间交换数据的过程。
2、数据和信息的区别和联系数据是由数字、字符和符号等组成，可以用描述任何概念和事物，是信息的载体。
信息则是说过一句的具体内容和解释，有具体含义。
信息是数据经过加工处理后得到的，即信息是按一定要求以一定格式组织起来的、具有一定意义的数据。
3、信号在数据传输过程中，常常需要通过传输介质将数据从某一端传输到另一端。
信号是数据在具体物理表示，具有确定的物理描述。
4、模拟数据和数字数据当数据采用离散电信号表示时，这样的数据就是数字数据；当数据采用电波表示时，这样的数据就是模拟数字。
5、模拟信号和数字信号随时间连续变化的信号叫模拟信号；随时间离散变化的信号是数字信号。
6、数据通信的三要素，它们分别指什么？信源、信宿和信道。
信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的人或设备；信宿就是信息的接收端，是接收所传送信息的人或设备；信道是通信双方以传输介质为基础的传输信息的通道，它是建立在通信线路及其附属设备上的。
7、数字通信和模拟通信数字通信就是指在通信信道中传送数字信号的通信方式；与之相对，在通信信道中传输模拟信号的通信方式是模拟通信。
8、数据通信的主要技术指标，分别表示什么意思？信道带宽，指通信系统中传输信息的信道具有一定的频率范围（即频带宽度）信道容量，指单位时间内信道所能传输的最大信息量，即一个信道能够达到的最大传输速率，它表征信道的传输能力。
数据传输速率，指通信系统单位时间内传输的二进制代码的位（比特）数，因此又称比特率。
调制速率又叫波特率或码元速率，它是数字信号经过调制后的传输速率，表示每秒传输的电信号单元（码元）数，即调制后模拟电信号每秒的变化次数。
误码率是衡量通信系统在正常工作情况下传输可靠性的指标；也就是指二进制码元在传输过程被传错的概率。
传输延迟，指由于各种原因的影响，而使系统信息在传输过程中存在着不同程度的延误或滞后的现象。
数据通信基础
有线通信 传输线缆 电话、有线电视、计算机网络
无线通信
电磁波
无线广播、无线电视、卫星通信
蜂窝无线通信 基站、PSTN结合 手机、移动通信
• 数据通信按照通信者的移动性分类
• 固定通信 • 移动通信
2、按允许通过的信号类型分类 （1）模拟信道 能够传输模拟信号的信道称为模拟信道。一般 来说，各种传输媒体都可以传输模拟信号。利用模 拟信道进行模拟信号传输的方式称为模拟传输。
数据通信模型
数据通信系统 数字比特流 模拟信号 公用电话网 调制解调器 源系统 传输系统 传输 系统 调制解调器 目的系统 PC 机 模拟信号 数字比特流 正文
正文
PC 机
输 入 信 息
源点
输 入 数 据
发送器
发送 的信号
接收 的信号
接收器 输 出 数 据
终点 输 出 信 息
二、 数据通信方式的分类
数字信号通过实际的信道
• 失真不严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真） 输入信号波形 输出信号波形 (失真不严重)
• 失真严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
输入信号波形
输出信号波形 (失真严重)
数据通信模型
• 信息是人类所创造的各种声、像、图、文形式的知识。 数据是信息在计算机中的表现形式。数据传输过程是将 信息从源站传到目标站。首先需要将信息用二进制代码 来表示，其次还要将二进制代码以一定的信号方式（如 电压、电流、脉冲等）来表示。然后将信号由信道进行 传输。到达接受方后，再根据这些信号恢复为数据代码， 从而使目标站得到源站发送端的信息。
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
第二章数据通信技术基础
（2）并行数据传输
并行传输指可以同时传输
一组比特，每个比特使用单独
一条线路（导线）。这些线路
通常被捆扎在一条电缆里。并
行传输非常普遍，特别是应用
于两个短距离和设备之间。
11
2.3 数据通信方式-பைடு நூலகம்步与同步
2
2.1 数据通信的基本概念
4、信道
在数据通信系统中，信道是传输信号的通道。 逻辑上，信道一般都是用来表示向某一个方向 传送信息的“介质”。一般来说，一条通信线路至 少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于 接收的信道。 信道可分为适合传送模拟信号的模拟信道和适 合传送数字信号的数字信道。
3
2.1 数据通信的基本概念
半双工通信由要频繁调换信道方向，故效率低，但可节省 传输线路。
19
2.3 数据通信方式-传输方向
3．全双工通信（双向同时通信 ） 全双工通信是指能同时做双向通信。如图所示。这种方
式适用于普通电话、手机以及计算机——计算机间高速数据 通信。
全双工与半双工比较,全双工通信效率高，控制简单，但 是结构较复杂，成本较高。
例如，一般不发字符时线路保持“1”状态，当发送一个 字符代码时，字符前面要加一个起始信号，极性为“0”，即 空号极性，预告字符的信息代码即将开始。在数据位和校验 位结束后面要加一个终止符号，极性为“1”，即传号极性， 表示该字符已结束。
异步方式实现起来简单容易，每个字符都为该字符的位同步
提供了时间基准，对线路和收发器要求较低。缺点是通信开销较
(2)如果不是二进制码元，必须折合成二进制来计算。 传输延迟 数据从信源（源计算机）到信宿（目的计算机）所花 费的时间。
计算机网络与通信(2 数据通信)
2.1 数据通信的概念
11. 时域： 信号是时间的函数—给出了每一时刻信号的振幅值(连续或离散) 特例：周期信号 s(t+T)=s(t),T为常量（周期） 例：正弦波 s(t)=Asin(2πft+φ)
12. 频域：信号是频率的函数——信号由多个频率组成 其它频率都为某个频率的整数倍时，最小的频率称为基频。 整个信号的周期（频率）等于基频的周期（频率）。 任何信号都可看成是由各种频率成分组成的，每个频率成分都 是正弦波。 13. 频谱：信号的频率范围（分布）。
2.1 数据通信的概念
增大传输距离的方法
数字传输：中继方式（中继器） 模拟传输：放大方式（放大器） 数字传输的优点： ①设备简单：只需处理0、1，优化信道设计 ②传输质量高，出错率低 ③增大通信能力 ④便于统一多种网络 数字传输现在还不能用于远距离卫星通信。
2.1 数据通信的概念
2.1.4 基带传输与频带传输 1. 基带传输 基带：未经调制变换的信号所占的频带。 基带信号：高限频率与低限频率之比远大于 1 的信号。 基带传输：不搬移基带信号频谱的传输方式 • 基带数字信号的频谱从0开始。 • 为了经济地利用频带，通常需要作一些 码型变换。
课堂练习
1000Mbps以太网上的主机A要连续发送两 个长度为5000比特的分组给主机B,其路径 上有一个存储转发交换机, 假定每条链路的 传播延迟为10μs,并且交换机在接收完分组 后立即开始转发分组,求从A开始发送数据 到B接收完数据的总时延。
往返时延
• 往返时延 RTT (Round-Trip Time) 表示从发 送端数据送到链路开始，到发送端收到来 自接收端的确认（接收端收到数据后立即 发送确认），总共经历的时延。
2.1 数据通信的概念
数据通信技术基础的知识点整理3篇
数据通信技术基础的知识点整理第一篇：物理层基础一、数据通信基础概念1. 数据通信：指在两个或多个设备之间传输数据所使用的技术和方法。
2. 信号：数据在传输过程中所采用的电、光等物理形式。
3. 信道：数据通过的传输媒介。
4. 带宽：信道所能够传输的数据量。
5. 波特率：信号每秒钟变化的次数。
6. 编码：将数据转换为特定的电信号或光信号。
二、模拟信号与数字信号1. 模拟信号：连续的信号，可以取得任意一连串数值。
2. 数字信号：离散的信号，只能取到有限的数值。
三、调制与解调1. 调制：将数字信号转化为模拟信号的过程。
2. 解调：将模拟信号重新转化为数字信号的过程。
四、常见的调制方法1. 幅度调制（AM）：将数字信号调制到载波中的幅度上。
2. 频率调制（FM）：将数字信号调制到载波中的频率上。
3. 相位调制（PM）：将数字信号调制到载波中的相位上。
五、数字通信系统中的编码方式1. 非归零编码：0对应低电平，1对应高电平。
2. 归零编码：每个位周期的中间都有一次电平变化，0对应低电平，1对应高电平。
3. 曼彻斯特编码：每个比特都由一个位周期内两次电平跳变组成。
4. 差分曼彻斯特编码：每个比特的位周期内第一次电平跳变表示1，否则表示0。
六、常见传输介质1. 双绞线：应用广泛，可分为UTP和STP两种。
2. 同轴电缆：常用于有线电视和以太网。
3. 光纤：传输速度快，适用于远距离传输。
4. 无线电波：适用于无线网络和移动通信。
七、多路复用技术1. 时分复用（TDM）：将时间分成若干时隙，不同的信号在不同的时隙进行传输。
2. 频分复用（FDM）：将频率带宽分成若干频道，不同的信号在不同的频道进行传输。
3. 波分复用（WDM）：利用光的不同波长来实现频分复用。
4. 码分复用（CDM）：每个用户分配唯一的码，所有用户共用相同频率带宽，通过解码来实现分离。
八、数据的传输方式1. 单工传输：只有一个方向的传输，如广播电视。
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双绞线
卫星
光纤
同轴电缆
地面微波
海事 调幅 无线电 无线电
调频 移动 无线电 无线电
电视
波段
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
极低频 ELF (Extremely Low Frequency) 3-30Hz 超低频 SLF (Super Low Frequency) 30-300Hz 特低频 ULF (Ultra Low Frequency) 300-3000Hz 甚低频 VLF (Very Low Frequency) 3-30KHz 低频 LF ( Low Frequency) 30-300KHz 中频 MF (Medium Frequency) 300-3MHz 高频 HF (High Frequency) 3-30MHz 甚高频 VHF (Very High Frequency) 30-300MHz 特高频 UHF (Ultra High Frequency) 300-3000MHz 超高频 SHF (Super High Frequency) 3-30GHz 极高频 EHF (Extremely High Frequency) 30-300GHz
输 源点 输 发送器
发送
传输 系统
入
入
的信号
信
数
息
据
Hale Waihona Puke 接收器终点接收
输
输
的信号
出
出
数
信
据
息
• 物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的 接口的一些特性，即：
– 机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、 引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
– 电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的 电压的范围。
– 功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电 压表示何种意义。
–一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道
• 信道与传输介质也是有区别的
–传输介质是指用于连接两个或多个网络节点的物理传 输线路
• 通信信道建立在传输介质之上
–包括传输介质和通信设备
由于噪声的影响和信道带宽的限制，信号可能 发生失真.
差错率/误码率：传输比特总数与其中出错比 特数的比值 Pe = 出错比特数传输/比特总数 例： 传输10000bit, 有2bit出错，
• 传输是指将信号从发送传到接收端，并且在接收 端进行恢复
• 模拟传输和数字传输 • 数字传输的优点
– 数字器件的体积和价格的降低 – 数据转发器，减少错误累计 – 多路复用简单、高效 – 安全和保密 – 综合性
• 并行传输和串行传输
– 串行（serial）通讯，每个字 符的二进制位按位排列进行传 输，速度慢，但传输距离相对 较远，鼠标口和USB口都是串 行端口；
• 全双工通信——通信的双 方可以同时发送和接收信 息。
• 话音信号
– 话音信号的标准带宽为300Hz～3400Hz
• 音乐信号（CD音质）
– 要求的带宽是20Hz ~ 20KHz
• 电视信号(PAL或NTSC制式)
– 电视信号的带宽约为4.2MHz
数据通信概念、术语和调制基础
2.1 概念和术语 2.2 数据通信基础理论 2.3 传输介质 2.4 编码与调制 2.5 复用 2.6 调制解调器 2.7 物理层接口
数据通信系统
数字比特流 模拟信号
模拟信号 数字比特流
正文 PC 机 调制解调器
公用电话网
调制解调器
正文 PC 机
源系统
传输系统
目的系统
字符内部的各个比特采用固定的时间模式，每个字符独立传输， 字符之间间隔任意，用独特的起始位和终止位来限定每个字符。 传输效率较低
线路空闲
起
终
起
始
止
位 1 1 1 0 1 0 1 0位
始 位
线路空闲
一个字符
下一字符
• 单工通信——只能有一个 方向的通信而没有反方向 的交互。
• 半双工通信——通信的双 方都可以发送信息，但不 能双方同时发送(当然也 就不能同时接收)。
– 规程特性 指明对于不同功能的各种可能事件 的出现顺序。
f (Hz) 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
无线电 微波
红外线
X射线
射线
可见光 紫外线
f (Hz) 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
2.1.1 数据 2.1.2 信号 2.1.3 传输 2.1.4 传输方式
• 信息：客观事物属性和相互关系的表征
• 数据：信息的表现
信息是在人们之间传递的知识，数据是信息的具 体表现形式，其本身是各种各样的物理符号或它 们的组合
• 模拟数据
– 音频（例如：无线广播） – 视频（例如：电视）
• 数字数据
– 计算机存储的文本文件（例如：*.doc） – 编解码后的多媒体文件（例如：*.mp3）
• 信号
–信号是数据的电子或电磁编码，数据必须经过 编码转换为电信号后才能在传输介质中传输
– 模拟信号与数字信号
模拟的和数字的数据、信号
模拟数据 模拟数据
放大器 调制器
PCM 编码器
模拟信号 数字信号
数字数据 数字数据
– 并行（parallel）通讯，每个 字符的二进制位使用多条数据 线同时进行传输，传输速度相 对要快些，但传输距离相对不 能太远，计算机内部数据传输 一般都是采用这种方法，标准 打印口是属并行端口
• 异步方式和同步方式
– 异步传输以字符为独立的传输单位。
– 同步传输时，数据块以稳定的比特流的形式传输
调制器
数字 发送器
模拟信号 数字信号
• 通信的双方完成一次通信需要满足三个基 本要求：
–一是双方有通信的愿望
–二是通信的双方之间有信息传递的信道，也即 是说通信要经过传输介质以及有关的传输设备
–三是通信双方要遵循通信的规则和约定，即通 信双方按照通信协议传输信息，并能理解这些 通信协议
• 信道与电路并不等同，信道表示信号的通路，一 般是用来表示向某一个方向传输信息的媒体
Pe ＝ 2/10000 差错率越高表示信道的质量越差
信道的差错率与信号的传输速率和传输距离成正比
数字信号通过实际的信道
• 失真不严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
输入信号波形
• 失真严重 实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
输出信号波形 (失真不严重)
输入信号波形
输出信号波形 (失真严重)