数据通信的基本概念
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。
数据通信基本概念
数据通信基本概念一、引言数据通信是指通过某种传输媒介，将信息从一个地方传输到另一个地方的过程。
在现代社会中，数据通信已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
本文将从以下几个方面详细介绍数据通信的基本概念。
二、传输媒介1. 有线传输媒介有线传输媒介是指用电缆或光缆等物理媒介来进行数据传输。
常见的有线传输媒介包括：双绞线、同轴电缆、光纤等。
2. 无线传输媒介无线传输媒介是指通过无线电波来进行数据传输。
常见的无线传输媒介包括：Wi-Fi、蓝牙、红外线等。
三、数据通信的基本要素1. 发送端（Sender）发送端是指发送信息的设备或程序，例如计算机或手机等。
2. 接收端（Receiver）接收端是指接收信息的设备或程序，例如计算机或手机等。
3. 信道（Channel）信道是指信息在两个设备之间进行传递时所经过的物理路径，例如电缆或无线电波等。
4. 编码方式（Encoding）编码方式是将原始信息转换为计算机可以处理的数字信号的过程。
常见的编码方式包括：ASK、FSK、PSK等。
5. 解码方式（Decoding）解码方式是将数字信号转换为原始信息的过程。
常见的解码方式包括：ASK解调器、FSK解调器、PSK解调器等。
四、数据传输模式1. 单工传输模式单工传输模式是指信息只能从发送端流向接收端，不能反向传输。
例如广播电台就是采用单工传输模式进行信息传递。
2. 半双工传输模式半双工传输模式是指信息可以在发送端和接收端之间进行双向传递，但是同一时间只能进行一方向的数据传输。
例如对讲机就是采用半双工传输模式进行信息传递。
3. 全双工传输模式全双工传输模式是指信息可以在发送端和接收端之间进行双向传递，并且同一时间可以同时进行双方向的数据传输。
例如电话就是采用全双工传输模式进行信息传递。
五、数据通信协议数据通信协议是指在数据通信过程中规定了发送和接收设备之间交换信息的规则和标准。
常见的数据通信协议包括TCP/IP协议、HTTP协议等。
数据通信基本概念
三、数据通信方式
宽带传输 借助频带传输，将链路容量分解成多个信道，每个信道可 以携带不同的信号，这就是宽带传输。 宽带传输中的所有信道都可以同时发送信号。 例：CATV、ISDN等。 基带和宽带的区别： ① 数据传输速率不同。基带数据传输速率通常在1Mb／s～ 2.5Mb／s；宽带数据传输速率通常在5Mb／s～10 Mb／。 ② 传输信号不同，基带传输数字信号，宽带传输模拟信号 ③ 宽带传输一定是采用频带传输技术。
二、数据通信的特性
信息速率：每秒钟传输的比特数，单位bps，记为Rb 说明： 二进制的码元是0或1，一个码元携带的信息量为1b， 故RB=Rb N进制的码元携带的信息量为I=Log2N，故Rb= RB*Log2N 常用的数据传输速率单位： 1Kbps=1×103bps 1Mbps=1×103Kbps 1Gbps=1×103Mbps
②
二、数据通信的特性
思考题：在数字传输系统中,码元速率为1200波特,数据速率 为4800bps,则信号取几种不同的状态?若要使得码元速率与数 据速率相等,则信号取几种状态？
二、数据通信的特性
误码率
由于噪声的干扰，信号在传输过程中会出现差错，差错的多 少决定了数据通信的质量。 • 误码率Pe=发生差错的码元数/传输的总码元数 • 误比特率Pb=发生差错的比特数/传输的总比特数 说明： 在计算机网络中，一般要求误比特率低于10-6，若误比特率达 不到这个指标，可通过差错控制方法检错和纠错。
一、基本概念
信号：数据的电磁或电子编码形式 信源：通信中产生和发送信息的一端 信宿：接收信息的一端 信道：信号传输的通道（传输介质和相关设备） 噪声：信号在传输的过程中受到的干扰
信道 信源 信宿
噪声
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。
数据通信的基本概念
数据通信的基本概念
数据通信是指在计算机网络中，利用通信设备和协议对数据进行传输和交换的过程。
以下是与数据通信相关的基本概念：
1. 数据传输：指通过通信设备将数据从一个地方传输到另一个地方的过程。
2. 数据交换：指在计算机网络中，数据在不同的设备之间传输和交流的过程。
3. 通信协议：指规定了通信设备进行数据通信时所遵循的规则和标准。
4. 传输介质：指在数据通信过程中所采用的物理媒介，例如电缆、光缆、无线信号等。
5. 数据包：指在数据通信过程中，由通信协议定义的、包含有必要信息的数据块。
6. 数字信号：指将原始数据转换为数字形式的信号。
7. 带宽：指数字信号在传输介质上的传输速率，通常以每秒传输的比特数（bps）作为单位来衡量。
8. 误码率：指在数据传输过程中出现的错误比特数占总传输比特数的比率。
9. 可靠性：指数据通信系统能够在各种异常情况下保证数据正确、完整、及时地到达目的地的能力。
数据通信的基础知识
并行通信信道
9
串行通信与并行通信的比较
1、在相同的发送时钟下，并行通信的数据传输速 率将大于串行通信。
2、并行通信需要多个并行信道，实现昂贵。 3、并行通信方式适合于近距离通信（如计算机中）
而在远程通信中一般采用串行通信方式。
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二、数据通信的系统模型
信号（signal）是数据在传输过程中的电磁波 表示形式。
3
模拟信号与数据信号
模拟信号是指信号 数字信号是指信号的因
的因变量随时间连
变量不随时间连续变化的
续变化的信号，又
信号，通常表现为离散的
被称为连续信号。
脉冲形式，因此也被称作
离散信号。
4
模拟的和数字的数据、信号
模拟数据 模拟数据 数字数据
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三、数据通信系统的性能指标
速率（数据传输速率） 数据传输速率是指单位时间内信道上所能传输 的数据量，其基本单位是比特每秒（bit per second，简写为bps）。
信道的最大传输速率又被称为信道容量，它是指单 位时间内在信道上所能传输的最大比特数。
信道带宽是指信道的频率宽度，即信道所能传输信 号的频率范围，其单位为Hz。
数据通信系统
数字比特流 模拟信号
模拟信号 数字比特流
PC 机 调制解调器 源系统
公用电话网 传输系统
调制解调器 PC 机 目的系统
输 源点 输 发送器
发送
传输 系统
入
入
的信号
信
数
息
据
接收器
终点
接收
输
输
的信号
出
出
数
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1. 数据与信息 2.信号与信道 3.数字数据与模拟数据 4.数据通信模型 5. 数据通信系统的主要技术指标
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1. 数据与信息
数据是包含有一定内容的物理符号，是传 送信息的载体。
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1. 数据与信息
信息是指数据在传输过程中的表示形式或 向人们提供关于现实世界事实的知识，它 不随载荷符号的形式不同而改变。
数字信号是一种离散的脉冲序列，它的取值是 有限个数，它以恒定的正电压/负电压或正电 压/0电压，表示“1”、“0”，可以用不同的位 速率在介质上传输。
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4.数据通信模型
通信系统的基本作用是在发送方(信源)和接收 方(信宿)之间传递和交换信息。根据通信系统 是利用模拟信号还是数字信号来传递消息，通 信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统。
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数据传输的相关概念
模拟通信：模拟信号通过模拟信道进行 传 输。 数字通信：模拟信号通过数字信道进行传输。 数据通信：是专指信源和信宿中数据的形式是数 字的，而不论是通过数字信道传输还是模拟信道 传输
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数字传输的优点：
⑴ 抗干扰能力强 ⑵ 适合远距离传输 ⑶ 安全保密性好 ⑷ 适合多媒体信息传输
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5. 数据通信系统的主要技术指标
波特率 波特率也称调制速率，也称码元速率
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5. 数据通信系统的主要技术指标
误码率 误码率指信息传输的错误率，是衡量 传输系统可靠性的指标。误码率以在接收的码 元中的错误码元占总传输码元的比例来衡量， 通常应低于10-6
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数据传输
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4.数据通信模型
模拟通信系统利用模拟信号来传递信息，如现 在广泛使用的电话、广播和电视。系统一般由 信源、调制器、信道、解调器、信宿以及噪声 源组成
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4.数据通信模型
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4.数据通信模型
人们日常使用的拨号上网就是一个模拟通信系 统的实例，发送端工作站发送的数据经调制解 调器转换为模拟信号后，送到公共电话网上传 输，到接收端经调制解调器变换为数字信号后， 与服务器通信
宽带信号是将多组基带信号分别调制不同频率 的载波，并由这些载波分别占用不同频段的调 制载波组成
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⑵ 宽带信号与宽带传输
宽带传输是将数据加载到载波信号上进行传送 的数据传输方式
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⑵ 宽带信号与宽带传输
基带传输和宽带传输最重要的区别在于：基带 传输采用的是“直接控制信号状态”的传输方 式，而宽带传输采用的是“控制载波信号状态” 的传输技术
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3.数字数据与模拟数据
模拟数据是指在某个区间产生的连续值，如： 声音、视频、温度、压力。数字数据是有限个 离散值，如字符串、整数数列。
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3.数字数据与模拟数据
模拟信号是在一定范围内可以连续取值的信号， 是一种连续变化的电信号，它可以不同频率在 介质上传输。
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3.数字数据与模拟数据
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5. 数据通信系统的主要技术指标
信道容量 即单位时间内最大可传输信息的位 数，是信道传输信息的最大能力的指标
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5. 数据通信系统的主要技术指标
位速率 位速率也称信号速率，常用S表示， 位速率是数字信号的传输速率，它用单位时间 内传输的二进制代码的有效位数来表示，其单 位为位每秒(bps)
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4.数据通信模型
人们日常使用的拨号上网就是一个模拟通信系 统的实例，发送端工作站发送的数据经调制解 调器转换为模拟信号后，送到公共电话网上传 输，到接收端经调制解调器变换为数字信号后， 与服务器通信
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5. 数据通信系统的主要技术指标
带宽 信号在通信线路上传输时最高频率与最 低频率之差叫信号的频带宽度，简称带宽或称 为通频带。数字信号带宽与脉冲宽度成反比
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ห้องสมุดไป่ตู้
4.数据通信模型
数字通信系统利用数字信号来传递信息，如计 算机通信，数字电话、数字电视等。数字通信 系统由信源、信源编码器、信道编码器、调制 器、信道、解调器、信道译码器、信源译码器 以及发送端和接收端时钟同步组成
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4.数据通信模型
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4.数据通信模型
主要特点：数字通信抗干扰能力强，可以实现 信号的差错控制，传输质量高，通过对信号加 密和防火墙技术可以实现保密通信，但数字通 信所占的信道带宽远远大于模拟信道
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⑴ 并行传输
并行传输的优点在于传送速率高，发收双方间 不存在字符同步的问题，缺点是需要多个并行 信道，增加了设备的成本，而且并行线路的电 平相互干扰也会影响传输质量，不适合做较长 距离的通信，主要用于计算机内部或同一系统 设备间的通信
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1. 数据与信息
数据是信息传送的形式，信息是数据表达 的内涵
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2.信号与信道
信号是数据的电编码、电磁编码或其它编码。 信号可以分为模拟信号和数字信号。
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2.信号与信道
信道是信号传输的通道，包括通信设备和传输 媒体。信道按传输信号的形式可以分为模拟信 道和数字信道。模拟信道用于传输模拟信号， 数字信道用于传输数字信号。
1.数据传输的过程 2. 基带传输和宽带传输 3.并行传输和串行传输
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1.数据传输的过程
两台计算机之间的数据传输首先需要 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形式(如电压、电 流、脉冲等)来表示，然后将信号经由信道 进行传输，到达接收方后，再根据这些信 号恢复为代码，从而得到发送端的信息
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2. 基带传输和宽带传输
数据传输方式依其数据在传输线上原样不 变地传输还是调制变样后再传输，可以分 为基带传输和宽带传输两大类
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⑴ 基带信号与基带传输
二进制数字脉冲信号称为基带信号 基带传输是将数据直接转换为脉冲信号加到电
缆上进行传送的数据传输方式
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⑵ 宽带信号与宽带传输
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3.并行传输和串行传输
依据传输线数目的多少，可以将数据传输方式 分为：并行传输和串行传输。并行传输用于短 距离、高速率的通信，串行传输用于长距离、 低速率的通信
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⑴ 并行传输
并行传输是指数字信号以成组的方式在多个并 行信道上传输，数据由多条数据线同时传送与 接收，每个比特使用单独的一条线路