第二章数据通信基础知识
同步制字符同步的性能: 同步方式效率高，但一旦有错误，就要全部重传，在通信中 多普遍采用同步制字符传输。
三、数据通信方式
例1：信源以字节(8比特)为单位传输数据，对下列两种情况 分 别计算有效数据传输速率： (1)异步串行传输，无校验位、1位停止位； (2)同步串行传输，每帧包含48位控制位和4096位数据位。 例2：某公司采用一条租用专线与在外地的分公司相连，使用 的Modem的数据传输率为2400bps,现有数据12×106字节，若以 异步方式传送，不加校验位，1位停止位，则最少需要多少时 间（以秒为单位）才能传输完毕？（设数据信号在线路上的 传 播延迟时间忽略不计）问1分钟能传多少汉字？
二、数据通信的特性
无噪声的信道容量（理想） 奈奎斯特(Nyquist)无噪声下的码元速率极限值B与信 道带宽H的关系：B=2*H (波特) 奈奎斯特公式--无噪信道传输能力公式： C=2*H*log2N (bps) 说明：C为信道容量，H为信道的带宽，单位为Hz；N 为一个码元所取的离散值个数。
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二、数据通信的特性
1、数据通信的性能指标 衡量数据通信的性能的指标：传输速率和误码率 传输速率 ① 传码率：每秒钟传送的码元数，称为传码率（RB）， 单位为波特。 码元：数字信号的编码。 注意：不一定是二进制，也可为其它进制。例1或0为1 个码元，A表示16进制的1个码元。 每个码元的时间宽度为TB，因此RB ＝1/TB
0
t
模拟信号
数字信号
一、基本概念
模拟信道：以连续模拟信号形式传输的信道 例：电话线路、有线电视线路 模拟信道传输的特点： 在传输一定距离后信号衰减，克服的办法是用放大器来增强 信号的能量，但噪音也会增强，会引起信号畸变。 数字信道：以数字脉冲形式传输数据的信道 例：双绞线、同轴电缆 数字信道传输特点： 长距离传输也会衰减，克服的办法是使用中继器，把数字信 号恢复为“0、1”的标准电平后继续传输。故数字信道在传输 时，信号质量要好。 注意：模拟信号不一定只在模拟信道上传输，数字信号也不 一定只在数字信道上传输。
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并 行 通 信 信 道
。
b3 b4 b5 b6 b7
三、数据通信方式
串行通信与并行通信的特点：
①
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②
③ ④
串行通信采用一条信道进行通信，并行通信采用多条信 道同时通信； 串行通信传输的数据从低位到高位依次进行，并行通信 同时进行； 相同速率下，并行通信传输的码元数是串行通信的n倍； 在实际通信中，大都采用串行通信。
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例：普通电话线路带宽约3kHz，则码元速率极限值： B=2*H=2*3k=6kBaud 若码元的离散值个数N=16，则最大数据传输速率 C=2*3k*log216=24kbps。
二、数据通信的特性
带噪信道容量 香农公式（Shannon）： C=H*log2(1+S/N) (bps) 说明：S为信号功率，N为噪声功率。 在通信系统中，信噪比通常用分贝dB表示。 S/N(dB)=10lg(S/N)
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例：已知信噪比为30dB，带宽为3kHz，求信道的最大数据传 输 速率。 ∵ 10lg(S/N)=30 ∴ S/N=1030/10=1000 ∴ C=3k×log2(1+1000)≈30k bps
二、数据通信的特性
例：带宽为4KHz的信道，若有8种不同的物理状态表示数据， 信噪比为30db，问按照奈奎斯特定理计算，其极限速率是多 少？按香农定理计算，其极限速率又为多少？ 解： （1）奈奎斯特定理：Cmax=2Hlog2N, H=4KHz Cmax= 2*4K*log28 = 24Kbps （2）香农定理：Cmax=Hlog2（1+S/N）,H=4KHz, 又∵10lgS/N=30 ∴ S/N=1000 Cmax=4K*log2（1+1000）≈40Kbps 思考：该题究竟该以哪个为准？
四、传输介质
传输介质是连接网络上各个节点的物理通道，分为有 线介质和无线介质。 计 1、有线介质
算 机 网 络ຫໍສະໝຸດ 同轴电缆 铜芯 外部导体 外部保护层
四、传输介质
型号：
• • • • RG-8或RG-11 （阻抗50欧姆）——粗缆 RG-58（50欧姆）——细缆 RG-59（75欧姆）——CATV细缆 RG-62（93欧姆）——ARCnet网络及IBM3270系统专用
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三、数据通信方式
2、数据的传输方式
基带传输 基带：计算机或终端的数字信号都是二进制序列，它是一 种矩形脉冲信号，这种矩形脉冲信号称为基带信号。 基带传输是指在通信介质上传输0或1数字信号。 特点： ① 基带传输传输的是数字信号，不需要调制解调器； ② 基带传输受距离和传输介质的限制，距离长，容易发 生畸变，适合短距离的数据传输，用于局域网。
①
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三、数据通信方式
②
字符同步
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以字符为边界实现字符的同步接收 异步制 在一个字符的前后加上起止符，字符内同步,字符之间异步。 字符传输时设臵1个起始位、8个数据位和2个停止位，下一字 符的起始位在前一字符的停止位之后的任意时间出现。 异步制字符同步的性能: ① 字符起、止位用于同步时钟调整，每个字符开始时都会 重新同步； ② 每两个字符之间的间隔时间不固定； ③ 增加了辅助位，传输效率低。例：采用1个起始位、 8个 数据位、2个停止位时，其效率为8/11<72%。
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三、数据通信方式
3、数据同步方式 同步的目的是使接收端与发送端在时间基准上一致 ( 包括开始时间、位边界、重复频率等)。 在通信过程中必须解决同步问题。 数据通信的同步有： • 位同步 • 字符同步 • 帧同步
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三、数据通信方式
位同步 接收端根据发送端发送数据的时钟频率与数据的起始时刻， 校正自己的时钟频率与接收数据的起始时刻，这个过程叫做 位同步。实现位同步的方式有：外同步法和内同步法 外同步法 发送端在发送数据前，先向接收端发送一串同步时钟，接收 端根据此时钟频率来校正时钟频率，以便在接收数据的时始 终与发送端保持同步。 内同步法（自同步法） 通过特殊编码(曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码)，这些数 据编码信号包含了同步信号，接收方从中提取同步信号来锁 定自己的时钟脉冲频率。
二、数据通信的特性
2、信道容量
表示一个信道的最大数据传输速率，单位：bps 信道容量与数据传输速率的区别：前者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，而后者是实际的数 据传输速率。 在实际中，通常用带宽表示网络的传输速率。带宽与传输速 率的关系：奈奎斯特定律和香农定律
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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。
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三、数据通信方式
基带传输适用于局域网传输，计算机的远程通信中，通常是
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借助于电话交换网来实现，此时需要频带传输。 频带传输 将基带信号变换（调制）成能在模拟信道中传输的模拟信 号（频带信号），再将这种频带信号在模拟信道中传输。 特点： ① 计算机网络的远距离通信通常采用的是频带传输； ② 频带传输在发送端和接收端都要设臵调制解调器，基 带信号与频带信号的转换需要调制解调器完成。
②
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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？
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二、数据通信的特性
误码率
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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。
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三、数据通信方式
③
帧同步
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帧同步方式是以识别一个帧的开始和结束来同步的。分为“ 面 向字符的帧同步方式”和“面向比特的帧频同步方式”两种 。 ① 帧（Frame）是数据链路中的传输单位，由数据和控制信 息部分组成的二进制序列。 ② 面向字符的帧同步方式是以同步字符（SYN）来标识一个 帧的开始，适用于字符类型的数据帧。例：BSC协议 ③ 面向比特的帧同步方式是以特殊位序列（7EH，即 01111110）来标识一个帧的开始，适用于任意数据类型 的帧。例HDLC协议、PPP协议、帧中继等。
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第二章数据通信基础知识
本章讲授内容
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1、基本概念 2、数据通信的特性 3、数据通信方式 4、传输介质 5、数据编码 6、多路复用技术 7、数据交换技术 8、差错控制与检测
一、基本概念
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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
二、数据通信的特性
思考题：要在带宽为4KHZ的信道上用4秒钟发送完20k字节的 数据块,按照香农公式,信道的信噪比最小应为多少分贝(取整
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第二章：数据通信基础
第二章：数据通信基础名词解释：【信息】：是对客观食物的反映，可以是对物质的形态、大小、结构、性能等全部或部分特性的描述，也可以表示物质与外部的联系。
【数据】：信息可以用数字的形式来表示，数字化的信息称为数据。
【信道容量】：是指信道传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示。
【码元】：计算机网络传送中的每1位二进制数字称为“码元”或“码位”。
【比特率】：是一种数字信号的传输速率，它表示单位时间内所传送的二进制编码的有效位数。
【波特率】：是一种调制速率，也称波形速率。
它是针对在模拟信通上进行数字传输时，从调制解调器输出的调制信号，每秒钟载波调制状态改变的次数。
或者说，在数据传输过程中，线路上每秒钟传送的波形个数就是波特率。
【误码率】：误码率指信息传输的错误率，也称错误率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标。
【吞吐量】：是单位时间内整个网络能够处理的信息总量。
【信道的传输延迟】：信号在信道中传输，从信源端到达信宿需要一定的时间，这个时间称为传播延迟（或时延）。
【信道带宽】：信道带宽是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为信道上可传送信号的最高频率与最低频率之差。
【数据传输率】：是指单位时间内信道内传输的信息量，即比特率。
【数据终端设备（DTE）】：是指用于处理用户数据的设备，是数据通信系统的信源和信宿，在计算机网络中，它是资源子网的主题。
【数据线路端接设备（DCE）】：又称为数据通信设备，是介于DTE与传输介质之间的设备，用于将DTE发出的数字信号变换成适合于在传输介质上传输的信号形式，并将它送至传输截至上；或者将从传输介质上接收的远端信号变换为计算机能接收的数字信号形式，并送往计算机。
【频带传输】：就是将代表数据的二进制信号，通过调制解调器，变换成具有一定频带范围的模拟数据信号进行传输，传输到接收端后再将模拟数据信号解调还原为数字信号。
【基带】：人们把矩形脉冲信号的固有频带称为基本频带，简称基带。
第2章 数据通信基础知识(4学时)
8个比特顺次发送 个比特顺次发送 发 送 端 0 1 1 0 0 1 0 1 01100101 0 1 1 0 0 1 0 1 接 收 端
并/串 串 转换器
串 /并 并 转换器
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2.2.2 信道的通信方式
按照信号传送方向与时间的关系， 按照信号传送方向与时间的关系 ， 信道的通信方式 可以分为单工 半双工和全双工三种 单工、 三种。 可以分为单工、半双工和全双工三种。 1. 单工通信 单工方式指通信信道是单向信道， 单工方式指通信信道是单向信道 ， 数据信号仅沿一 个方向传输，发送方只能发送不能接收， 个方向传输 ， 发送方只能发送不能接收 ， 而接收方只能 接收而不能发送，任何时候都不能改变信号传送方向。 接收而不能发送 ， 任何时候都不能改变信号传送方向 。 例如，无线电广播和电视都属于单工通信。 例如，无线电广播和电视都属于单工通信。
1、并行通信 数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输。 数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输。 方式：将构成1 方式：将构成1个字符代码的几位二进制比特分别通过几个并 行的信道同时传输， 并行传输中一次传送8个比特。 行的信道同时传输，如，并行传输中一次传送8个比特。 优缺点：速度快，但发送端与接收端之间有若干条线路， 优缺点： 速度快 ，但发送端与接收端之间有若干条线路 ，费 用高， 适合于近距离和高速率的通信。 用高， 仅适合于近距离和高速率的通信。 并行通信在计算机内部 总线以及并行口通信中已经得到广泛应用。 总线以及并行口通信中已经得到广泛应用。
发送端 主机
数据的单方向性
接收端 显示器
13
2. 半双工通信 半双工通信是指信号可以沿两个方向传送， 半双工通信是指信号可以沿两个方向传送，但同一 时刻一个信道只允许单方向传送， 时刻一个信道只允许单方向传送，即两个方向的传输只 能交替进行。当改变传输方向时， 能交替进行。当改变传输方向时，要通过开关装置进行 切换。 切换。
并/串 串 转换器
串 /并 并 转换器
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2.2.2 信道的通信方式
按照信号传送方向与时间的关系， 按照信号传送方向与时间的关系 ， 信道的通信方式 可以分为单工 半双工和全双工三种 单工、 三种。 可以分为单工、半双工和全双工三种。 1. 单工通信 单工方式指通信信道是单向信道， 单工方式指通信信道是单向信道 ， 数据信号仅沿一 个方向传输，发送方只能发送不能接收， 个方向传输 ， 发送方只能发送不能接收 ， 而接收方只能 接收而不能发送，任何时候都不能改变信号传送方向。 接收而不能发送 ， 任何时候都不能改变信号传送方向 。 例如，无线电广播和电视都属于单工通信。 例如，无线电广播和电视都属于单工通信。
1、并行通信 数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输。 数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输。 方式：将构成1 方式：将构成1个字符代码的几位二进制比特分别通过几个并 行的信道同时传输， 并行传输中一次传送8个比特。 行的信道同时传输，如，并行传输中一次传送8个比特。 优缺点：速度快，但发送端与接收端之间有若干条线路， 优缺点： 速度快 ，但发送端与接收端之间有若干条线路 ，费 用高， 适合于近距离和高速率的通信。 用高， 仅适合于近距离和高速率的通信。 并行通信在计算机内部 总线以及并行口通信中已经得到广泛应用。 总线以及并行口通信中已经得到广泛应用。
发送端 主机
数据的单方向性
接收端 显示器
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2. 半双工通信 半双工通信是指信号可以沿两个方向传送， 半双工通信是指信号可以沿两个方向传送，但同一 时刻一个信道只允许单方向传送， 时刻一个信道只允许单方向传送，即两个方向的传输只 能交替进行。当改变传输方向时， 能交替进行。当改变传输方向时，要通过开关装置进行 切换。 切换。
第二章数据通信基础知识数据通信原理
第二章数据通信基理础知识•回返数据通信•束原结
•学习要求
• 1. 了解信号分类方式，掌握信号频谱与带宽的概念。 • 2. 了解调制解调的基本原理 • 3. 了解信道噪声的种类及特点，掌握信道容量公式。 • 4. 了解各种信道的特点。 • 5. 了解话音信道传输数据信号的基本要求。 • 6. 掌握频分复用、时分复用技术的基本原理。 • 7. 掌握语音压缩比编码和数据压缩编码的基础知识。 • 8. 掌握数据通信系统同步类型及其实现方式
• 奈奎斯特研究了理想信道(无噪声、无码间干扰)时带宽与速率的 关系，并得到以下结论：
•其中 B为带宽单位是Hz， • M为传输时数据信号的取值状态，即采用M进制传输
•2. 香农信道容量公式•
• 香农研究了用模拟信道传输数字信号时的信道容量问题，并得出 了著名的香农公式：
•其中B为带宽，单位是Hz，S/N为信噪功率比 。
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.3 信道噪声 •3. 高斯白噪声
• 可以从以下两方面对高斯白噪声下定义 ： 其任意维概率密度函数都服从高斯分布(即正态分布)——高斯噪声 在整个频域具有均匀分布的功率谱密度——白噪声
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.4 信道容量
•1.奈奎斯特信道容量公式
其对应的误码率公式为:
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.2 传输介质 •1. 双绞线
双绞线由两根相互绝缘的铜线以均匀的扭矩对称扭绞在一起形成。
绞合的目的: (1) 减少线对之间的相互干扰， (2) 同时还增强了机械和电气稳定性
分类
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.2 传输介质 •2. 同轴电缆
•调制信道 •编码信道 •有线信道
•学习要求
• 1. 了解信号分类方式，掌握信号频谱与带宽的概念。 • 2. 了解调制解调的基本原理 • 3. 了解信道噪声的种类及特点，掌握信道容量公式。 • 4. 了解各种信道的特点。 • 5. 了解话音信道传输数据信号的基本要求。 • 6. 掌握频分复用、时分复用技术的基本原理。 • 7. 掌握语音压缩比编码和数据压缩编码的基础知识。 • 8. 掌握数据通信系统同步类型及其实现方式
• 奈奎斯特研究了理想信道(无噪声、无码间干扰)时带宽与速率的 关系，并得到以下结论：
•其中 B为带宽单位是Hz， • M为传输时数据信号的取值状态，即采用M进制传输
•2. 香农信道容量公式•
• 香农研究了用模拟信道传输数字信号时的信道容量问题，并得出 了著名的香农公式：
•其中B为带宽，单位是Hz，S/N为信噪功率比 。
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.3 信道噪声 •3. 高斯白噪声
• 可以从以下两方面对高斯白噪声下定义 ： 其任意维概率密度函数都服从高斯分布(即正态分布)——高斯噪声 在整个频域具有均匀分布的功率谱密度——白噪声
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.4 信道容量
•1.奈奎斯特信道容量公式
其对应的误码率公式为:
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.2 传输介质 •1. 双绞线
双绞线由两根相互绝缘的铜线以均匀的扭矩对称扭绞在一起形成。
绞合的目的: (1) 减少线对之间的相互干扰， (2) 同时还增强了机械和电气稳定性
分类
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.2 传输介质 •2. 同轴电缆
•调制信道 •编码信道 •有线信道
第二章数据通信的基础知识
第二章 数据通信的基础知识
❖ 1.4.2 报文交换 ❖ 在数据交换中，对一些实时性要求不高的信
息，可以采用另一种方法叫作报文交换的数 据交换方法。报文交换方式传输的单位是报 文，在报文中包括要发送的正文信息和指明 收发站的地址及其他控制信息。 比如信件。
第二章 数据通信的基础知识
❖ 2. 报文交换的特点 ❖ (1) 报文从源点传送到目的地采用“存储—转发”
第二章 数据通信的基础知识
❖ 2. 报文交换的特点 ❖ (4) 报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的
地，而电路交换网络很难做到这一点。 ❖ (5) 报文交换网络可以进行速度和代码的转换。 ❖ (6) 不能满足实时或交互式的通信要求，报文经过
网络的延迟时间长且不定。 ❖ (7) 有时结点收到过多的数据而无空间存储或不能
正反纠错码等。 检错码：奇偶校验码
第二章 数据通信的基础知识
❖ 3. 编码效率 ❖ R=k/n=k/(k+r) ❖ 式中：k为码字中的信息位位数； ❖ r为编码时外加冗余位位数； ❖ n为编码后的码字长度。
第二章 数据通信的基础知识
❖ 1.6.2 奇偶校验
第二章 数据通信的基础知识
第二章 数据通信的基础知识
及时转发时，就不得不丢弃报文，而且发出的报文 不按顺序到达目的地。
第二章 数据通信的基础知识
❖ 1.4.3 分组交换 ❖ 1. 什么是分组交换 ❖ 分组交换又叫报文分组交换，是国际上计算
机网络普遍采用的数据交换方式。综合报文 交换和线路交换的优点。
第二章 数据通信的基础知识
❖ 分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交 换两种，如图1-14所示。它是计算机网络中 使用最广泛的一种交换技术。
第二章-数据通信基础
告 诉 自 己 那 个人我 曾经爱 过。或 许人一 生可以 爱很多 次，然 而总有 一个人 让我们 笑 的 最 灿 烂 ，哭的 最透彻 ，想的 最深切 。 3.无 论 生 活 的 多么艰 难，最 后你总 会 找 到 一 个 让你心 甘情愿 傻傻相 伴的人 。 4.每 个 人 都 有 一个死 角，自 己走不
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▪ 不同类型的信号在不同类型的信道上传输 有4种情况：
数据：模拟数据 数字数据
信号：模拟信号 数字信号
信道：模拟信道 数字信道
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▪ 模拟传输和数字传输所使用的技术
模拟数据，模拟信号
语音
模拟
移频,调制
模拟数据，数字信号
模拟
数字
PCM编码
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▪ 信息通过数据通信系统进行传输的过程
➢ 把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地
信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输
“A” 01000001
01000001 “A”
信息→数据→信号→在信道信道上传输→信号→数据→信息
信息编码 数据编码 调制
解调 数据解码 信息解码
➢ 编码：数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错 ➢ 调制：数字信号→适合传输的形式——按频率、幅度、相位 ➢ 解调：接收波形→数字信号 ➢ 解码：数字信号→原始数据
➢ 例如：通过电话网络传输数据
▪ 宽带传输：把信号调制成频带为几十MHZ 到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方 需要解调。
➢ 例如：闭路电视的信号传输
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码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
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▪ 不同类型的信号在不同类型的信道上传输 有4种情况：
数据：模拟数据 数字数据
信号：模拟信号 数字信号
信道：模拟信道 数字信道
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▪ 模拟传输和数字传输所使用的技术
模拟数据，模拟信号
语音
模拟
移频,调制
模拟数据，数字信号
模拟
数字
PCM编码
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▪ 信息通过数据通信系统进行传输的过程
➢ 把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地
信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输
“A” 01000001
01000001 “A”
信息→数据→信号→在信道信道上传输→信号→数据→信息
信息编码 数据编码 调制
解调 数据解码 信息解码
➢ 编码：数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错 ➢ 调制：数字信号→适合传输的形式——按频率、幅度、相位 ➢ 解调：接收波形→数字信号 ➢ 解码：数字信号→原始数据
➢ 例如：通过电话网络传输数据
▪ 宽带传输：把信号调制成频带为几十MHZ 到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方 需要解调。
➢ 例如：闭路电视的信号传输
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码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
计算机网络数据通信的基础知识
2.1 数据通信的基本概念
4. 通信系统模型
通信的三个要素：信源、信宿和信道
信源：一次通信中产生和发送信息的一端
信宿：一次通信中接收信息的一端 信道：信源和信宿之间传送信息的通道，以通信线路为物质基础
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第五页，共五5十三页。
2.1 数据通信的基本概念
2.1.2 数据通信系统的主要构成
2.1 数据通信的基本概念
1. 数据传输系统（通信子网）的组成：
传输线路：信息的传输路径（包括传输介质和中继设备）
传输介质：有线的（如同轴电缆、光纤，双绞线等），无线 的（微波、无线电、红外线等）
中继设备：信号在传输过程中有衰减，每隔一定距离需要对 传输信号放大、恢复信号幅度和相位后继续传送
调制解调器
表示。 ➢ 当传输的信号速率超过信道的最大信号速率时，就会产生失真。
➢ 信道容量是衡量一个信道传输数字信号能力的重要参数。
“带宽”同“速率”之间关系如何？
由于信道带宽总是有限的，以及信道干扰的存在，信道的数据 传输速率总会有一个上限，并且和带宽有相应关系。
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22 第二十二页，共五22十三页。
频带，单位用赫兹（Hz）表示。 信道带宽是由信道的物理特性所决定的，例如，电话线路的频率
范围在300～3400Hz，则它的信道带宽300～3400Hz ；
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21 第二十一页，共2五1十三页。
2.2 信道及其主要特征
2.信道容量（信道最大数据传输速率 ）：
➢ 单位时间内信道上所能传输的最大比特数，用每秒比特数（bps）
0 100 10 1 A B
码元 信息比特
第二章 数据通信基础
(a)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（如：语言信号），它可以不同频率在 介质上传输。
(b)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，表示“1”、“0”，可以用不 同的位速率在介质上传输。
2. 传输（通信） 传输又叫通信，是把信息从一个地方送到另一个地方。 涉及模拟通信、数字通信、数据通信几个概念。 通信系统模型如右图： 接收信息 的目的地 1) 模拟通信 若信源产生模拟信号，且以模拟信道传输，则称为模 拟通信，如电话、电视系统目前都采用这种方式。 2) 数字通信 若信源产生模拟信号，但以数字信道传输，（传输的 是数字信号），则称为数字通信。如IP电话，把语音信号 经压缩编码后，经Intenet把数字编码传到对方，再解码还 原为语音信号。 信息产生和出现 的发源地
注意： 1个码元，是一个电脉冲，它表示一个脉冲状态，1个码 元并不一定代表一个比特，它所表示的信息（携带信息）可 能是2bit、3bit，若脉冲状态有4种，00、01、10、11，则一 个码元传2bit信息。 仅当电脉冲信号状态数为2时，即只有“0”“1”两个状态 时，每个电信号只传输1位二进制数，比特率=特波率，但意 义仍不同。 此外，波特和比特含义不同，一个是码元速率，一个是 信息量的单位。 · 波特率与比特率间关系： S=Blog2N (bps) N：脉冲状态数（电信号的状态数）
(2)信道容量
· 信道容量 指信道上能够传送的最大数据率。当传输率高于信道容 量时，信道上根本不能传送信号，即信道容量是信道的一个 极限参数。 · 传输率受限原因： 任何信道都不是理想的，信道带宽有限，信道上存在多 种干扰，在传输信号时会带来各种失真。 1924奈奎斯特（Nyquist）有限带宽无噪声信道极限数据率 · 奈奎斯特公式： Rmax=2W (Baud) =2Wlog2N (bps) 其中： W为信道带宽，N为脉冲状态数（码元离散值个数）。 当N=2时， Rmax=2W
第二章 数据通信基础知识--数据通信原理
随机信号的频谱常用其功率普密度表示：
P ()LiE m |F()|2
t
T
功率普密度与信号平均功率的关系：
S P(f)df
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2.1.2 信号的带宽
信号的绝对带宽(B)通常是指信号频谱正频域非零部分对应的频率 范围，如下图所示：
P(f)
-fb
fb f
0B
基带数据信号的一般都具有无穷大的绝对带宽，如下图所示：
段上的过程，而解调是将信道中来的频带信号恢复为基带信号的反过程。
调制解调器(Modem)就是调制和解调的统称
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2.1.3 调制解调的基本概念
2. 调制器模型
x(t)
s(t)
C(t) Ac cos(2f ct 0)
x(t) 调制信号，即数据终端产生的基带信号 C(t)是载波，AC是载波幅度，fC是载波频率简称载频,θ0是载波的初始相位。 s(t)是已调信号，即调制后的频带信号，其中包含了x(t)的全部信息，信道中
C B lo 2 ( 1 g S /N ) b/s it
其中B为带宽，单位是Hz，S/N为信噪功率比 。
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2.2.5 话音信道传输数据信号
1. 线性系统分析
输入端 时域： x(t) 频域： X(f)
时域分析（卷积）
冲激响应h(t) 线性系统 传输函数H(f)
按照调制器功能
幅度调制：调制信号控制载波幅度变化，例如AM、ASK等 频率调制：调制信号控制载波瞬时频率变化，例如FM、FSK等 相位调制：调制信号控制载波瞬时相位变化，例如PM、PSK等。
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2.1.3 调制解调的基本概念
4. 解调分类
第2章-数据通信基础知识
同步 TDM
带宽浪费
A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2
周期1 统计TDM
周期2 可用带宽
A1 B1 B2 C2
周期1
周期2
2.5 差错控制与流量控制
1.差错的产生
1）差错的定义
通过通信信道后接收的数据与发送的数据不 一致的现象。
2）差错产生的原因和类型
差错产生的原因是热噪声。主要有信道固有 的随机热噪声和外界因素引起的冲击热噪声。
外护套
加固材料 塑料屏蔽层
玻璃纤维和包层
图2-4光缆结构
（4）无线通信
电磁波传播方式有两种：无线、有线 常用的有微波、红外线和可见光。 无线通信系统有：微波通信、蜂窝移动通信和卫星通信。
微波只能沿直线传播，在地面一般采用点对点方式通信。 蜂窝移动通信是广播式传输，采用多址接入技术区分用户。
卫星通信覆盖面积大，通信距离远，通信费用和距离无关， 有传输延迟。
• 单工：数据单向传输（无线电广播）
• 半双工：数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输
（对讲机） • 全双工：数据可同时双向传输（电话）
两个方向的信号共享链路带宽： 1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或 2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输
数据通信的操作方式
3.数据通信中的主要技术指标
统计时分多路复用（ATDM）－也叫异步时分多路复用
根据用户对时间片的需要来分配时间片，没有数据传 输的用户不分配时间片，同时，对每一个时间片加上用户 标识，以区别该时间片属于哪一个用户。提高了通信线路 利用率。
该技术为异步传输模式ATM的研究奠定了理论基础。
t1 t2 t3
A B C D
待发数据
数据通信的基础知识
例如：字母‘A’的ASCII编码为01000001，其数据编码可能为 0 1 0 0 0 0 0 1 t
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●通信系统模型
通信的三个要素：信源、信宿和信道 任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：
信源 编码 调制 信道 解调 解码 信宿
噪声
编码器：数据适合传输的信号——便于识别、纠错 调制器：信号适合传输的形式——按频率、幅度、相位 解码器：传输信号原始数据 解调器：接收波形数字信号序列
第二章 数据通信的基础知识
本章重点 基本概念 信道 传输媒体 编码
多路复用 ●数据交换技术 ●差错控制
●
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2.1 基本概念
●一些术语
数据(Data)：传递（携带）信息的实体（描述物体的数字 、字母或符号），信息(Information)则是数据的内容或解 释。 --模拟(Analog)数据是指在某个区间内连续变化的值。
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比特率(Bit Rate)：数据传输速率 (bps，b/s)是 单位时间内所传送的二进制位的个数，单位为bps 或b/s 。
码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元
码字: 码元的有意义的序列称为码字。
码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
信号
t
同步脉冲
如用modem通过拨号线路传输数字信号。
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2.3传输模式(通信方式)
按照通信中字节使用的信道数，数据通信方式可 分为串行通信和并行通信。 1．并行传输方式 采用并行传输方式，可以一次传输多位数据。相应 地，从发送端到接收端的信道需要若干根传输线。 例如，计算机的并行口常用于连接打印机，每次并 行输出8位数据，如图所示。 2．串行传输方式 串行传输是一位一位地传送的，从发送端到接收端 只要一根传输线即可如图所示。 2013/7/22 page 26
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●通信系统模型
通信的三个要素：信源、信宿和信道 任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：
信源 编码 调制 信道 解调 解码 信宿
噪声
编码器：数据适合传输的信号——便于识别、纠错 调制器：信号适合传输的形式——按频率、幅度、相位 解码器：传输信号原始数据 解调器：接收波形数字信号序列
第二章 数据通信的基础知识
本章重点 基本概念 信道 传输媒体 编码
多路复用 ●数据交换技术 ●差错控制
●
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2.1 基本概念
●一些术语
数据(Data)：传递（携带）信息的实体（描述物体的数字 、字母或符号），信息(Information)则是数据的内容或解 释。 --模拟(Analog)数据是指在某个区间内连续变化的值。
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比特率(Bit Rate)：数据传输速率 (bps，b/s)是 单位时间内所传送的二进制位的个数，单位为bps 或b/s 。
码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元
码字: 码元的有意义的序列称为码字。
码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
信号
t
同步脉冲
如用modem通过拨号线路传输数字信号。
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2.3传输模式(通信方式)
按照通信中字节使用的信道数，数据通信方式可 分为串行通信和并行通信。 1．并行传输方式 采用并行传输方式，可以一次传输多位数据。相应 地，从发送端到接收端的信道需要若干根传输线。 例如，计算机的并行口常用于连接打印机，每次并 行输出8位数据，如图所示。 2．串行传输方式 串行传输是一位一位地传送的，从发送端到接收端 只要一根传输线即可如图所示。 2013/7/22 page 26