数据通信ppt课件
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数字通信-PPT课件
1
本课程研究的主要内容
介绍数字通信系统分析和设计基础的基本原理，介 绍数字通信技术发展的新成果；
研究内容包括：数字形式的信息从信源到一个或多 个目的地的传输问题。
先修课程： 通信原理；概率论和随机过程等
参考教材： Digital communication， Proakis，
电子工业出版社
2
第1章 绪论
xl (t) xi (t) jxq (t)
从带通信号中 提取低通信号 的处理过程
—— 解调
解调器
23
第2章 确定与随机信号分析
介绍后续各章所需的背景知识 自己复习相关的基础知识：傅里叶变换及 其性质；随机过程，等等
2.1 带通与低通信号的表示
频谱：
X ( f ) F[x(t)] x(t)e j2 ftdt Re[xl (t)e j2 f0t ] e j2 ftdt
介绍后续各章所需的背景知识 自己复习相关的基础知识：傅里叶变换及 其性质；随机过程，等等
2.1 带通与低通信号的表示
带通信号（系统）
是一种实窄带高频信号，其频谱集中在某个频率（±f0）附近， 且频谱宽度远小于f0的信号（系统）
双边带调制DSB：
传输信号的信道带宽限制在以载 波为中心的一个频段上。
单边带调制SSB：
xl (t) x (t)e j2 f0t [x(t) jxˆ(t)]e j2 f0t xl (t) [x(t) cos 2 f0t xˆ(t) sin 2 f0t] j[xˆ(t) cos 2 f0t x(t) sin 2 f0t]
xi (t) x(t) cos 2 f0t xˆ(t) sin 2 f0t xq (t) xˆ(t) cos 2 f0t x(t) sin 2 f0t
本课程研究的主要内容
介绍数字通信系统分析和设计基础的基本原理，介 绍数字通信技术发展的新成果；
研究内容包括：数字形式的信息从信源到一个或多 个目的地的传输问题。
先修课程： 通信原理；概率论和随机过程等
参考教材： Digital communication， Proakis，
电子工业出版社
2
第1章 绪论
xl (t) xi (t) jxq (t)
从带通信号中 提取低通信号 的处理过程
—— 解调
解调器
23
第2章 确定与随机信号分析
介绍后续各章所需的背景知识 自己复习相关的基础知识：傅里叶变换及 其性质；随机过程，等等
2.1 带通与低通信号的表示
频谱：
X ( f ) F[x(t)] x(t)e j2 ftdt Re[xl (t)e j2 f0t ] e j2 ftdt
介绍后续各章所需的背景知识 自己复习相关的基础知识：傅里叶变换及 其性质；随机过程，等等
2.1 带通与低通信号的表示
带通信号（系统）
是一种实窄带高频信号，其频谱集中在某个频率（±f0）附近， 且频谱宽度远小于f0的信号（系统）
双边带调制DSB：
传输信号的信道带宽限制在以载 波为中心的一个频段上。
单边带调制SSB：
xl (t) x (t)e j2 f0t [x(t) jxˆ(t)]e j2 f0t xl (t) [x(t) cos 2 f0t xˆ(t) sin 2 f0t] j[xˆ(t) cos 2 f0t x(t) sin 2 f0t]
xi (t) x(t) cos 2 f0t xˆ(t) sin 2 f0t xq (t) xˆ(t) cos 2 f0t x(t) sin 2 f0t
数据通信PPT课件
20
第20页/共38页
使用这种不归零制NRZ信号的最大问题就是难以确定一位的结束和另
一位的开始，并且当出现一长串连续的1或连续的0时，在接收端无法从
收到的比特流中提取位同步信号。曼彻斯特编码则可解决这一问题。它的
编码方法是将每个码元再分成两个相等的间隔，码元1是由高至低电平转 换，即其前半个码元的电平为高电平，后半个码元的电平为低电平。码元 0则正好相反，从低电平到高电平的变换，即其前半个码元的电平为低电 平，后半个码元的电平为高电平。这种编码的好处是可以保证在每一个码 元的正中间出现一次电平的转换，即这个位中间跳变提供了时钟定时，这 对接收端提取同步信号是非常有利的。但是从曼彻斯特编码的波形图不难 看出其缺点，就是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。
2.4.2 同步和异步传输
同 步 字 符 数 据 1 数 据 2
一 帧
下 一 帧
…
数 据 n
校 验 字 符校 验 字 符
C R C 1
C R C 2
同 步 字 符
数 据 场
（a）单同步格式
一 帧
下 一 帧
同 步 字 符同 步 字 符数 据 1 数 据 2 …数 据 n 校 验 C R 字 C 1 符 校 验 C R 字 C 2 符 同 步 字 符
标准话路带宽）提供全双工的数字信道。
14
第14页/共38页
调制解调器最基本的调制方法有以下几种（图中给出了这几种波形传输数
据的波形的示意图）： （1）调幅（AM） 即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0对应于无 载波输出，而1对应于有载波输出。 （2）调频（FM） 即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0对应于频 率f1，而1对应于频率f2。 （3）调相（PM） 即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0对应 于相位0度，而1对应于180度。
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使用这种不归零制NRZ信号的最大问题就是难以确定一位的结束和另
一位的开始，并且当出现一长串连续的1或连续的0时，在接收端无法从
收到的比特流中提取位同步信号。曼彻斯特编码则可解决这一问题。它的
编码方法是将每个码元再分成两个相等的间隔，码元1是由高至低电平转 换，即其前半个码元的电平为高电平，后半个码元的电平为低电平。码元 0则正好相反，从低电平到高电平的变换，即其前半个码元的电平为低电 平，后半个码元的电平为高电平。这种编码的好处是可以保证在每一个码 元的正中间出现一次电平的转换，即这个位中间跳变提供了时钟定时，这 对接收端提取同步信号是非常有利的。但是从曼彻斯特编码的波形图不难 看出其缺点，就是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。
2.4.2 同步和异步传输
同 步 字 符 数 据 1 数 据 2
一 帧
下 一 帧
…
数 据 n
校 验 字 符校 验 字 符
C R C 1
C R C 2
同 步 字 符
数 据 场
（a）单同步格式
一 帧
下 一 帧
同 步 字 符同 步 字 符数 据 1 数 据 2 …数 据 n 校 验 C R 字 C 1 符 校 验 C R 字 C 2 符 同 步 字 符
标准话路带宽）提供全双工的数字信道。
14
第14页/共38页
调制解调器最基本的调制方法有以下几种（图中给出了这几种波形传输数
据的波形的示意图）： （1）调幅（AM） 即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0对应于无 载波输出，而1对应于有载波输出。 （2）调频（FM） 即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0对应于频 率f1，而1对应于频率f2。 （3）调相（PM） 即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0对应 于相位0度，而1对应于180度。
第2章数据通信基础PPT课件
பைடு நூலகம்.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。
(3)比特率与波特率的关系
比特率与波特率都是衡量信息在传输线路上 传输快慢的指标，但两者针对的对象有所不 同，比特率针对的是二进制位数传输，波特 率针对的是信号波形的传输
(4）带宽与数据传输速率 在现代网络技术中，人们总是以“带宽”来 表示信道的数据传输速率。通信信道最大传 输速率与信道带宽之间存在着密切的关系， 所谓带宽指的是频带的宽度，用来描述传输 信道的容量，所以人们可以用“带宽”去取 代“速率”。
第2章数据通信基础
本章要点 数据通信的基本概念 数据传输介质 信息交换技术 数据编码与调制 多路复用技术 数据通信方式 差错控制与校验
2.1.1数据通信的基本概念
1.信息、数据和信号 (1) 信息：不同领域对信息有着不同的定义。 一般认为，信息是人对现实世界事物存在方 式和运行状态的某种认识，是客观事物属性 和相互联系特性的表现，它反映了客观事物 的存在形式和运动状态。
(2) 数据：
把事物的某些属性规范化后的表现形式。它 可以被识别，也可以被描述。狭义的“数据” 通常指具有一定数据特征的信息，如统计数 据、测量数据、气象数据及计算机中区别于 程序的一些计算机数据等。但是在计算机网 络中，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，即“信 息的数字化形式”或“信息的二进制表示形 式”。
新编第3章数据通信系统PPT课件
数据通信系统
公用电话网
源系统
传输系统
目的系统
输入 信息
源点
发送器
传输系统
接收器
输入 数据
发送的信号
接收的信号
输出 数据
终点
输出 信息
通信系统的模型
3.1.3 数据通信中的主要性能指标
• 在数据通信系统中，为了描述数据传输速率的大小和传输质量的 好坏，需要运用波特率和比特率等技术指标。波特率和比特率是 用不同的方式描述系统传输质量的参量。
• ① 比特率S 比特率又称为信息速率，它反映一个数据通信系 统每秒所传输的2进制数据位数（bit），单位是：比特/秒（ bits/s）或bps。
• ② 波特率B 波特率是一种调制速率，又称波形速率。它是指 数字信号经过调制后的速率，即经过调制后的模拟信号每秒钟变 化的次数，也就是数据通信系统中线路上每秒传送的波形个数， 其单位为波特。
3.3.1 电路交换
电路交换最典型的例子就是电话通信系统。一百多年来，经过 了多次改革和更新，已经从电话交换机的人工转接，发展到了现 代程控交换机的自动转接。
用户线 中继线 A
交换机 C
交换机
中继线 交换机
D
电路交换示意图
交换机 B
用户线
3.3.1 电路交换
• 特点：在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通 路。在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。 对于猝发式的通信，电路交换效率不高。
3.1.1 信息、数据和信号
模拟信号与数字信号
模拟数据 模拟数据 数字数据 模拟数据
放大器 调制器
PCM 编码器
调制器
数字 发送器
模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号
模拟数据、数字数据和模拟信号、数字信号
公用电话网
源系统
传输系统
目的系统
输入 信息
源点
发送器
传输系统
接收器
输入 数据
发送的信号
接收的信号
输出 数据
终点
输出 信息
通信系统的模型
3.1.3 数据通信中的主要性能指标
• 在数据通信系统中，为了描述数据传输速率的大小和传输质量的 好坏，需要运用波特率和比特率等技术指标。波特率和比特率是 用不同的方式描述系统传输质量的参量。
• ① 比特率S 比特率又称为信息速率，它反映一个数据通信系 统每秒所传输的2进制数据位数（bit），单位是：比特/秒（ bits/s）或bps。
• ② 波特率B 波特率是一种调制速率，又称波形速率。它是指 数字信号经过调制后的速率，即经过调制后的模拟信号每秒钟变 化的次数，也就是数据通信系统中线路上每秒传送的波形个数， 其单位为波特。
3.3.1 电路交换
电路交换最典型的例子就是电话通信系统。一百多年来，经过 了多次改革和更新，已经从电话交换机的人工转接，发展到了现 代程控交换机的自动转接。
用户线 中继线 A
交换机 C
交换机
中继线 交换机
D
电路交换示意图
交换机 B
用户线
3.3.1 电路交换
• 特点：在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通 路。在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。 对于猝发式的通信，电路交换效率不高。
3.1.1 信息、数据和信号
模拟信号与数字信号
模拟数据 模拟数据 数字数据 模拟数据
放大器 调制器
PCM 编码器
调制器
数字 发送器
模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号
模拟数据、数字数据和模拟信号、数字信号
数据通信与计算机网络基础PPT课件
三、执行器与驱动器 • 台达变频器 • RS-485接口 • Modbus协议 • 可安装PROFIBUS、 DeviceNet、LonWorks、 CANopen通信扩展卡
4 工业控制网络的节点
三、执行器与驱动器 • 台达伺服驱动器 • RS-232接口 • RS-485接口 • Modbus协议 • CANopen通信口
差错控制的主要目的是减少通信信道的传输 错误，差错控制的方法是对发送的信息进行控制 编码。
差错控制编码可分为检错码和纠错码，检错码 是能自动发现差错的编码，纠错码是不仅能自动 发现差错而且能自动纠正差错的编码。
3 传输差错及其检测
一、奇偶校验码
1. 纵向奇偶校验码 2. 横向奇偶校验码 3. 纵横奇偶校验码
数据通信与计算机网络基础
1 数据通信系统概述 2 数据编码技术 3 传输差错及其检测 4 工业控制网络的节点 5 通信传输介质 6 网络拓扑结构 7 网络传输介质的访问控制方式 8 OSI参考模型
1 数据通信系统概述
控制网络是一类特殊的局域网，既有局域网 的基本特征，也有控制网络固有的技术特征
现场总线==控制领域的计算机局域网络
1. 幅移键控法ASK 2. 频移键控法FSK 3. 相移键控法PSK
2 数据编码技术
二、数字数据的数字信号编码 1. 单极性不归零码 2. 双极性不归零码 3. 单极同步方式 1. 位同步
（1）外同步法 （2）自同步法
2 数据编码技术
三、数字同步方式
4 工业控制网络的节点
四、人机界面 • 台达触摸屏 • RS-232接口 • RS-485接口 • 以太网接口 • Modbus协议 • MCGS
4 工业控制网络的节点
五、网络互联设备 1. 网络接口卡 2. 中继器 3. 集线器 4. 网桥 5. 交换机 6. 路由器 7. 网关
4 工业控制网络的节点
三、执行器与驱动器 • 台达伺服驱动器 • RS-232接口 • RS-485接口 • Modbus协议 • CANopen通信口
差错控制的主要目的是减少通信信道的传输 错误，差错控制的方法是对发送的信息进行控制 编码。
差错控制编码可分为检错码和纠错码，检错码 是能自动发现差错的编码，纠错码是不仅能自动 发现差错而且能自动纠正差错的编码。
3 传输差错及其检测
一、奇偶校验码
1. 纵向奇偶校验码 2. 横向奇偶校验码 3. 纵横奇偶校验码
数据通信与计算机网络基础
1 数据通信系统概述 2 数据编码技术 3 传输差错及其检测 4 工业控制网络的节点 5 通信传输介质 6 网络拓扑结构 7 网络传输介质的访问控制方式 8 OSI参考模型
1 数据通信系统概述
控制网络是一类特殊的局域网，既有局域网 的基本特征，也有控制网络固有的技术特征
现场总线==控制领域的计算机局域网络
1. 幅移键控法ASK 2. 频移键控法FSK 3. 相移键控法PSK
2 数据编码技术
二、数字数据的数字信号编码 1. 单极性不归零码 2. 双极性不归零码 3. 单极同步方式 1. 位同步
（1）外同步法 （2）自同步法
2 数据编码技术
三、数字同步方式
4 工业控制网络的节点
四、人机界面 • 台达触摸屏 • RS-232接口 • RS-485接口 • 以太网接口 • Modbus协议 • MCGS
4 工业控制网络的节点
五、网络互联设备 1. 网络接口卡 2. 中继器 3. 集线器 4. 网桥 5. 交换机 6. 路由器 7. 网关
数据通信技术ppt课件
06 数据通信技术发展趋势与 展望
高速数据通信技术发展
总结词
随着互联网和云计算技术的快速发展，高速数据通信技术已成为当前的研究热点。
详细描述
目前，高速数据通信技术已经取得了显著的进步，如光纤通信、5G/6G移动通信等。这些技术的发展使得数据传 输速度大幅提升，满足了大数据时代对海量数据处理和传输的需求。
05 无线数据通信技术
无线局域网（WLAN）
要பைடு நூலகம்一
总结词
无线局域网是一种短距离的无线通信技术，用于连接局域 网中的计算机、设备等，实现高速数据传输和资源共享。
要点二
详细描述
无线局域网采用无线电波作为传输媒介，通过无线接入点 （AP）连接多个终端设备。它具有灵活、便捷、高速的特点， 广泛应用于企业、学校、医院等场所。
物联网数据通信技术发展
总结词
物联网技术的发展推动了数据通信技术的进步，使得数以亿计的设备能够相互 连接和通信。
详细描述
物联网数据通信技术涉及多种无线通信协议，如Wi-Fi、Zigbee、LoRa等。这 些技术使得各种智能设备能够实时传输数据、共享信息，从而为智能家居、智 慧城市等领域的发展提供了有力支持。
02 数据通信技术基础
数据传输方式
总结词
数据传输方式是指数据在通信网络中传输的方式，包括串行传输和并行传输两 种方式。
详细描述
串行传输是指数据一位一位地顺序传输，占用通信线路少，适合长距离传输； 并行传输是指数据以字节为单位进行传输，传输速度快，适合近距离传输。
数据编码技术
总结词
数据编码技术是指将数据转换成适合在通信网络中传输的信 号的过程。
数据通信技术的应用场景
• 总结词：数据通信技术在各个领域都有广泛的应用，如互联网、物联网、云计算等。 • 详细描述：数据通信技术在各个领域都有广泛的应用。在互联网领域，数据通信技术是实现互联网信息传输的
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3.评价
案例分析：大约在公元前409年，有一个叫罗莫洛的贵族， 生前立遗嘱，希望把他一半的财产捐给那些跟随他作战受 伤或战死士兵的家人。但罗莫落死后，他的家人却不履行 罗莫洛的遗嘱，受伤或战死士兵的家人因此告上了法庭。
第5表 死者的财产需按其遗嘱进行处理.
——摘编自《十二铜表法》
法官该如何判案？
由袒护贵族到依照法律条文判给士兵家属一半财产
政治：罗马帝国长期的对外扩张 经济：奴隶制商品经济的迅速发展
灵活 注重形式，程序繁琐， 性 缺乏灵活与变通
简洁灵活、实用有效
第三课 罗马人的法律
从这一判决说明什么问题？
《十二铜表法》限制了贵族的专横，打破了他们对法律知识的 垄断，在一定程度上保护了平民的利益。
第3表 债权人可将无力偿还债务的人.交付法庭判决直到将其 戴上足枷、手铐、甚至杀死或卖之为奴。
第5表 死者的财产需按其遗嘱进行处理.
第8表 凡故意伤人肢体而又未能取得调解时,则伤人者也需受 到同样的伤害。不过,如有人打断自由人的头骨,他必须偿付 300盎司罚金; 如果被打折骨头的是奴隶,罚金可减半。
5
Network application
市场营销 金融服务 制造业 电子报文传递 目录服务 信息服务 电子数据交换 电话会议 蜂窝电话 有线电视
6
Protocol and Standard
协议：一组用来控制信息通信的各个方面的规则（约 定）。
实体：能够发送和接收信息的任何事物，如应用程序、文 件传输软件、数据库管理系统、电子邮件。 系统：含一个或多个实体的物理对象，如计算机。 为了能够进行通信，实体之间必须达成一个协议。
3.评价
（1）是罗马第一部有章可循的成文法。
积 极
案例分析：大约在公元前409年，有一个叫罗莫洛的贵族， 生前立遗嘱，希望把他一半的财产捐给那些跟随他作战受 伤或战死士兵的家人。但罗莫落死后，他的家人却不履行 罗莫洛的遗嘱，受伤或战死士兵的家人因此告上了法庭。
第5表 死者的财产需按其遗嘱进行处理.
——摘编自《十二铜表法》
法官该如何判案？
由袒护贵族到依照法律条文判给士兵家属一半财产
政治：罗马帝国长期的对外扩张 经济：奴隶制商品经济的迅速发展
灵活 注重形式，程序繁琐， 性 缺乏灵活与变通
简洁灵活、实用有效
第三课 罗马人的法律
从这一判决说明什么问题？
《十二铜表法》限制了贵族的专横，打破了他们对法律知识的 垄断，在一定程度上保护了平民的利益。
第3表 债权人可将无力偿还债务的人.交付法庭判决直到将其 戴上足枷、手铐、甚至杀死或卖之为奴。
第5表 死者的财产需按其遗嘱进行处理.
第8表 凡故意伤人肢体而又未能取得调解时,则伤人者也需受 到同样的伤害。不过,如有人打断自由人的头骨,他必须偿付 300盎司罚金; 如果被打折骨头的是奴隶,罚金可减半。
5
Network application
市场营销 金融服务 制造业 电子报文传递 目录服务 信息服务 电子数据交换 电话会议 蜂窝电话 有线电视
6
Protocol and Standard
协议：一组用来控制信息通信的各个方面的规则（约 定）。
实体：能够发送和接收信息的任何事物，如应用程序、文 件传输软件、数据库管理系统、电子邮件。 系统：含一个或多个实体的物理对象，如计算机。 为了能够进行通信，实体之间必须达成一个协议。
3.评价
（1）是罗马第一部有章可循的成文法。
积 极
精品课件-数字通信原理PPT课件
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网 X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
数据通信基础知识PPT课件
的信号传输。
.
11
3 传输介质
有线介质
双绞线 同轴电缆 光纤
无线介质
无线电 微波（大地微波、卫星微波） 红外线（毫米波） 激光
.
12
3.1 双绞线
双绞线(TP)--由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成。
屏蔽双绞线STP（IBM）
Type 1或Type 2
非屏蔽双绞线UTP（ EIA/TIA）
电压范围
量化 编码
（ V） （十进制）（二进制）
0.5～0.7 t 0.3～0.5
3 011 2 010
t 0.1～0.3
1 001
110
101 -0.1～0.1
0
000
-0.3～-0.1 －1 111
t -0.5～-0.3 －2 110
-0.7～-0.5 －3 101
-0.9～-0.7 －4 100
∵ 10log10(S/N)=30 ∴S/N=10(30/10)=1000
∴Rmax=3k log2(1+1000)≈30kbps
.
8
Nyquist公式和Shannon公式的比较
C = 2B log2N 用于理想信道 数据传输率随信号抽样的离散值个数增加而增加。
C = B log2（1+S/N） 用于有噪声信道（实际的信道总是有噪声！） 无论信号抽样的离散值个数增加到多少，此公式给出了 有噪声信道可能达到的最大数据传输速率上限。 原因：噪声的存在将使抽样的离散值个数不可能无限增 加。
.
6
(1)无噪声下的信道容量（奈奎斯特定理）
Nyquist证明，无噪声下的信道的最大信号传输速率Rmax与
信道带宽B的关系，即奈奎斯特--无噪信道容量公式：
.
11
3 传输介质
有线介质
双绞线 同轴电缆 光纤
无线介质
无线电 微波（大地微波、卫星微波） 红外线（毫米波） 激光
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3.1 双绞线
双绞线(TP)--由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成。
屏蔽双绞线STP（IBM）
Type 1或Type 2
非屏蔽双绞线UTP（ EIA/TIA）
电压范围
量化 编码
（ V） （十进制）（二进制）
0.5～0.7 t 0.3～0.5
3 011 2 010
t 0.1～0.3
1 001
110
101 -0.1～0.1
0
000
-0.3～-0.1 －1 111
t -0.5～-0.3 －2 110
-0.7～-0.5 －3 101
-0.9～-0.7 －4 100
∵ 10log10(S/N)=30 ∴S/N=10(30/10)=1000
∴Rmax=3k log2(1+1000)≈30kbps
.
8
Nyquist公式和Shannon公式的比较
C = 2B log2N 用于理想信道 数据传输率随信号抽样的离散值个数增加而增加。
C = B log2（1+S/N） 用于有噪声信道（实际的信道总是有噪声！） 无论信号抽样的离散值个数增加到多少，此公式给出了 有噪声信道可能达到的最大数据传输速率上限。 原因：噪声的存在将使抽样的离散值个数不可能无限增 加。
.
6
(1)无噪声下的信道容量（奈奎斯特定理）
Nyquist证明，无噪声下的信道的最大信号传输速率Rmax与
信道带宽B的关系，即奈奎斯特--无噪信道容量公式：
《数据通信》课件
讨论数据通信中不断增长的需求和提高传输速率和带宽的技术解决方案。
2 数据安全和隐私保护
探讨如何保障数据在传输和存储过程中的安全性和隐私性。
3 数据通信的可靠性和稳定性
说明网络和通信设备故障对数据通信的影响，以及相应的可靠性和稳定性解决方案。
数据通信的未来发展
5G技术的应用
展望5G技术为数据通信带来的革命性变化和广泛应 用。
《数据通信》PPT课件
什么是数据通信？ - 定义数据通信 - 数据通信的作用 - 数据通信的基本原理
数据通信的技术
数据通信的分类
介绍数据通信的分类方式， 如有线和无线通信，广域网 和局域网等。
串行传输和并行传输
讨论串行传输和并行传输的 区别和使用场景。
常用的数据通信协议
介绍常见的数据通信协议， 如TCP/IP、HTTP、FTP等。
全球
全球范围内数据通信的需求和发展趋势。
数据通信的应用
1
互联网的发展和应用
探讨互联网对社会、经济和文化的影响，移动通信技术的进步，如3G、4G和5G的应用和发展。
3
物联网的发展和应用
说明物联网连接了日常生活中的设备和系统，提供智能化的控制和信息交流。
数据通信的挑战和解决方案
1 传输速率和带宽的提高
2 数据安全和隐私保护
探讨如何保障数据在传输和存储过程中的安全性和隐私性。
3 数据通信的可靠性和稳定性
说明网络和通信设备故障对数据通信的影响，以及相应的可靠性和稳定性解决方案。
数据通信的未来发展
5G技术的应用
展望5G技术为数据通信带来的革命性变化和广泛应 用。
《数据通信》PPT课件
什么是数据通信？ - 定义数据通信 - 数据通信的作用 - 数据通信的基本原理
数据通信的技术
数据通信的分类
介绍数据通信的分类方式， 如有线和无线通信，广域网 和局域网等。
串行传输和并行传输
讨论串行传输和并行传输的 区别和使用场景。
常用的数据通信协议
介绍常见的数据通信协议， 如TCP/IP、HTTP、FTP等。
全球
全球范围内数据通信的需求和发展趋势。
数据通信的应用
1
互联网的发展和应用
探讨互联网对社会、经济和文化的影响，移动通信技术的进步，如3G、4G和5G的应用和发展。
3
物联网的发展和应用
说明物联网连接了日常生活中的设备和系统，提供智能化的控制和信息交流。
数据通信的挑战和解决方案
1 传输速率和带宽的提高
数据通信基础知识PPT课件
• 模拟信号的传输 • 按频率区分信号—传输介质的带宽划分为若干个不重叠、相互隔离的窄频带，
每一路信号占用一个窄频带 • 典型应用：无线电广播系统、有线电视系统(CATV)、宽带局域网、模拟载
波系统、ADSL（非对称数字用户线）
第34页/共65页
试题分析1
• ADSL 使用的多路复用技术是___(33)___。 （） A．频分多路复用 B．时分多路复用 C．码分多址
第41页/共65页
试题分析4
• 8个64kb/s的信道通过统计时分复用到一条主干线路，如果该线路的利用率 为80%，则其带宽应该是（21）kb/s 。(06.11) A．410 B．512 C．640 D．1440
• 答案：C • (64kb/s*8/80%=640kb/s)
第42页/共65页
波分多路复用(WDM)
• ATM(异步转移模式)是一种采用统计时分复用技术 “面向分组”的传送模式；
• 在ATM中，信息流被组织成固定尺寸的块（称为 “信元”）进行传送，信元长度为53字节；信元的 传送是“面向连接”的，只有在已经建立好的虚连 接（“虚电路”）上才能接收和发送信元。
第40页/共65页
试题分析3
• 下面关于信元（Cell Switch）交换的描述中， 不正确的是（20）。(06.11) A．信元的大小为固定长度 B．信元交换采用了统计时分复用的传输方 式 C．信元交换的实时性比较差 D．信元交换结合了分组交换和电路交换的 优点
• 答案:数字数据 ,数字数据或模拟数据 ,脉冲噪 声 ,高速数字信号 , p=kd
第10页/共65页
2 信道的特性
• 信道:是信号的传输媒质 • 波特率和比特率 • 调制
第11页/共65页
每一路信号占用一个窄频带 • 典型应用：无线电广播系统、有线电视系统(CATV)、宽带局域网、模拟载
波系统、ADSL（非对称数字用户线）
第34页/共65页
试题分析1
• ADSL 使用的多路复用技术是___(33)___。 （） A．频分多路复用 B．时分多路复用 C．码分多址
第41页/共65页
试题分析4
• 8个64kb/s的信道通过统计时分复用到一条主干线路，如果该线路的利用率 为80%，则其带宽应该是（21）kb/s 。(06.11) A．410 B．512 C．640 D．1440
• 答案：C • (64kb/s*8/80%=640kb/s)
第42页/共65页
波分多路复用(WDM)
• ATM(异步转移模式)是一种采用统计时分复用技术 “面向分组”的传送模式；
• 在ATM中，信息流被组织成固定尺寸的块（称为 “信元”）进行传送，信元长度为53字节；信元的 传送是“面向连接”的，只有在已经建立好的虚连 接（“虚电路”）上才能接收和发送信元。
第40页/共65页
试题分析3
• 下面关于信元（Cell Switch）交换的描述中， 不正确的是（20）。(06.11) A．信元的大小为固定长度 B．信元交换采用了统计时分复用的传输方 式 C．信元交换的实时性比较差 D．信元交换结合了分组交换和电路交换的 优点
• 答案:数字数据 ,数字数据或模拟数据 ,脉冲噪 声 ,高速数字信号 , p=kd
第10页/共65页
2 信道的特性
• 信道:是信号的传输媒质 • 波特率和比特率 • 调制
第11页/共65页
数据通信 ppt课件
图7-17 RS-232C双机通信接口电路
第6章 数 据 通 信
5
RS-232信号电平的规定： 逻辑0：+5V~+15V 逻辑1：-5V~-15V 显然若采用RS-232接口通信，必须经过电平转换。
第6章 数 据 通 信
6
第6章 数 据 通 信
7
第6章 数 据 通 信
8
6.1.2 RS-232通信实例
USART0 TXD/RXD
IE2 |= URXIE1;
// Enable
USART0 RX interrupt
P3SEL |= 0x30;
// P3.4,5 = USART0 TXD/RXD
P3DIR |= 0x10;
// P3.4 output direction
return ;
}
第6章 数 据 通 信
MSP430F133内部自带UART通信模块，因此，只需 将SP3232的TTL/CMOS接收、发送端与单片机的UTXD、 URXD相连，即可通过单片机内部UART通信模块将需要 传输的数据通过RS-232通信方式实现。MSP430F133与 SP3232接口电路如图6-2所示。
Байду номын сангаас
第6章 数 据 通 信
12
UART发送数据子函数：UART发送一个字节数据， 在程序中调用此函数，而不是使用中断。
void UART1_TX_byte(unsigned char data) { while ((IFG2 & UTXIFG1) != UTXIFG1); // USART1 TX buffer ready?
_interrupt void usart1_rx_sever(void) { int i; i = U1RXBUF; // 处理接收的数据，如数据处理时间较长，则可将 数据存在一个全局变量数组中，在此处置 // 标志位，在主程序中检测此处置的标志位来判断是 否有数据需处理
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.
2.1.3数据编码技术
• 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
.
• 模拟传输和数字传输所使用的技术
模拟数据，模拟信号
话音
模拟
移频,调制
模拟数据，数字信号
模拟
数字
PCM编码
数字数据，模拟信号
数字 1010
模拟
.
基带传输
基带：基本频带，调制前信号所占有的 频带。 基带传输：在通信电缆上原封不动的传 输由通信终端设备产生的0和1数字脉冲 信号 基带传输被广泛应用于局域网信号的传 输，以太网就是采用基带信号的。
.
基带传输
特点：
➢ 抗噪声能力强，成本低，传输速率高 ➢ 信号衰减严重，只能利用有线介质近距离
传输 ➢ 基带信号频带宽，传输时要占用整个传输
调制
数字数据，数字信号
数字
数字
1010
数字编码
.
三种基本调制方法
根据调制过程中所采用的载波的特性不同 ，分为三种基本调制方法：
y=A sin(ω t+φ)
➢ 幅移键控（ASK, Amplitude-Shift Keying） ➢ 频移键控（FSK ,Frequency-Shift Keying） ➢ 相移键控（PSK ,Phase-Shift Keying）
数据通信系统模型
信源
信号 转换器
通信信道
信号 转换器
信宿
发送信号
信道带宽 系统噪声
接收信号
数据通信系统由信源、信宿和信道三部分 组成。
.
信源、信宿和信道
信源与信宿：
通常将数据的发送方称为信源，而将数据的接收 方称为信宿。
信源和信宿一般是计算机或其它一些数据终端 设备。
信道：
在信源和信宿之间所建立的用于传送信号的物理 通道，被称为物理信道，简称信道。
.
三种基本调制方法（续）
幅移键控ASK ：
通过载波信号的振幅变化来表示二进制 “0”与“1” ；
又称调幅(amplitude modulation)
幅移键控FSK
改变载波信号的频率来表示二进制 “0”与“1” ； 又称调频(frequency modulation)
相移键控PSK
通过改变载波信号的相位值表示二进制 “0”和
按传输介质的类型来划分，信道被分为有线信 道和无线信道；
按信道中所传输的信号类型来划分，信道可被 分为模拟信道和数字信道。
.
数字通信系统和模拟通信系统
计算机
编/解码器
数字信道
编/解码器
计算机
发送数字信号 信道带宽 接收数字信号
在数字通信系统中，信号转换器的主要功能是分别在发送端和接收端完成数字数 据的编码和解码； 在模拟通信系统中，信号转换器的主要功能是分别在发送端和接收端完成数/模（ D/A)和模/数(A/D)转换功能。
计算机
D/A转换
模拟信道
A/D转换
计算机
发送模拟信号
信道带宽
.
接收模拟信号
2.1.2 数据通信基础理论
• 信号的频谱与带宽
– 信号具有时域和频域两种最基本的表现形式和特性 – 时域特性反映信号随时间变化的情况。信号的时域特性表示出
信号随时间变化的情况。如正弦信号就可以表示为： f(t) =ASin( 2лft + θ )
“1”。，又称调相(phase modulation)
按照使用相位的绝对值或相位的相对偏移两大表示分 为绝对调相和相对调相；
.
.
三种调制方式的比较
幅移键控 ： 技术简单，抗干扰能力差
频移键控： 技术简单，抗干扰能力强
相移键控： 技术较复杂，抗干扰能力强 ，编码效率
高 目前在网络中广为使用的调制方式是上述三 种基本方式的变种。
第2章 数据通信
.
2.1.1 基本概念
• 信号与通信
– 信号：以时间为自变量，以表示消息(或数据)的某个参量(振幅、频 率或相位)为因变量。信号按其因变量的取值是否连续可分为模拟信 号和数字信号
– 模拟信号：信号的因变量完全随连续消息的变化而变化的信号。模拟 信号的自变量可以是连续的，也可以是离散的；但其因变量一定是连 续的
– 常见信号的频谱和带宽：声音信号的频谱大致在20 Hz ～20kHz 的范围(低于20 Hz 的信号为次声波，高于20 KHz的信号为超声 波)，但用一个窄得多的带宽就能产生可接受话音的重现，因而 话音信号的标准频谱为300 Hz ～3400 Hz ，其带宽为3 kHz 。电 视信号的频谱为0 ～4 MHz ，因此其带宽为4 MHz
其中： A：振幅 f：频率 θ：初始相位
– 幅度、频率以及相位是周期信号f (t)的3个重要特性
.
• 信号的频谱与带宽
– 傅立叶变换：任何一个周期为T 的函数f (t)都是由无穷多个正弦 函数和余弦 S2 i n n b f n C t2 n o ) fst A n C ( 2 n o f s n )t
• 信号的频谱与带宽
– 频谱：f (t)各次谐波的振幅An 按照频率高低依次排列起来所形 成的谱状图形
– 绝对带宽：信号频谱所覆盖的频率范围
– 有效带宽(简称带宽)：信号的大部分能量都集中在一个较小的 范围之内，这段频带称为带宽
– 信号的带宽越大，利用这种信号传送数据的速率就越高，要求 传输介质的带宽也越大
介质的带宽
.
数字数据编码
采用基带信号进行传输适用的是数字通信系统 的模型。 该系统要解决的关键问题是数字数据的编码和 解码问题
在发送端，要解决如何将二进制数据序列通过某种编码（ encoding）方式转化为可直接传送的数字信号；
在接收端，则要解决如何将收到的数字信号通过解码 (Decoding)恢复为与发送端相同的二进制数据序列。
n 1
n 0
其中：
2
an
T
f ( t ) Sin ( 2 nft ) dt
T0
b n 2
T
f ( t ) Cos ( 2 nft ) dt
T0
T
C 0 f(t) dt
a b An
2 2
n
n
n arctg ( a n / b n ) .
矩形脉冲信号的傅里叶分析 (图示)
.
数据通信基础理论
– 数字信号：表示消息的因变量是离散的，自变量时间的取值也是离散 的信号
– 通信：将表示消息的信号从发送方(信源)传递到接收方(信宿)。既然 信号可分为模拟信号和数字信号，与之相对应的，通信也可分为模拟 通信和数字通信
.
ƒ(t) a) 模拟信号
x(nT)
t
nT
1 0011 0 11
b) 数字信号
.
2.1.3数据编码技术
• 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
.
• 模拟传输和数字传输所使用的技术
模拟数据，模拟信号
话音
模拟
移频,调制
模拟数据，数字信号
模拟
数字
PCM编码
数字数据，模拟信号
数字 1010
模拟
.
基带传输
基带：基本频带，调制前信号所占有的 频带。 基带传输：在通信电缆上原封不动的传 输由通信终端设备产生的0和1数字脉冲 信号 基带传输被广泛应用于局域网信号的传 输，以太网就是采用基带信号的。
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基带传输
特点：
➢ 抗噪声能力强，成本低，传输速率高 ➢ 信号衰减严重，只能利用有线介质近距离
传输 ➢ 基带信号频带宽，传输时要占用整个传输
调制
数字数据，数字信号
数字
数字
1010
数字编码
.
三种基本调制方法
根据调制过程中所采用的载波的特性不同 ，分为三种基本调制方法：
y=A sin(ω t+φ)
➢ 幅移键控（ASK, Amplitude-Shift Keying） ➢ 频移键控（FSK ,Frequency-Shift Keying） ➢ 相移键控（PSK ,Phase-Shift Keying）
数据通信系统模型
信源
信号 转换器
通信信道
信号 转换器
信宿
发送信号
信道带宽 系统噪声
接收信号
数据通信系统由信源、信宿和信道三部分 组成。
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信源、信宿和信道
信源与信宿：
通常将数据的发送方称为信源，而将数据的接收 方称为信宿。
信源和信宿一般是计算机或其它一些数据终端 设备。
信道：
在信源和信宿之间所建立的用于传送信号的物理 通道，被称为物理信道，简称信道。
.
三种基本调制方法（续）
幅移键控ASK ：
通过载波信号的振幅变化来表示二进制 “0”与“1” ；
又称调幅(amplitude modulation)
幅移键控FSK
改变载波信号的频率来表示二进制 “0”与“1” ； 又称调频(frequency modulation)
相移键控PSK
通过改变载波信号的相位值表示二进制 “0”和
按传输介质的类型来划分，信道被分为有线信 道和无线信道；
按信道中所传输的信号类型来划分，信道可被 分为模拟信道和数字信道。
.
数字通信系统和模拟通信系统
计算机
编/解码器
数字信道
编/解码器
计算机
发送数字信号 信道带宽 接收数字信号
在数字通信系统中，信号转换器的主要功能是分别在发送端和接收端完成数字数 据的编码和解码； 在模拟通信系统中，信号转换器的主要功能是分别在发送端和接收端完成数/模（ D/A)和模/数(A/D)转换功能。
计算机
D/A转换
模拟信道
A/D转换
计算机
发送模拟信号
信道带宽
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接收模拟信号
2.1.2 数据通信基础理论
• 信号的频谱与带宽
– 信号具有时域和频域两种最基本的表现形式和特性 – 时域特性反映信号随时间变化的情况。信号的时域特性表示出
信号随时间变化的情况。如正弦信号就可以表示为： f(t) =ASin( 2лft + θ )
“1”。，又称调相(phase modulation)
按照使用相位的绝对值或相位的相对偏移两大表示分 为绝对调相和相对调相；
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三种调制方式的比较
幅移键控 ： 技术简单，抗干扰能力差
频移键控： 技术简单，抗干扰能力强
相移键控： 技术较复杂，抗干扰能力强 ，编码效率
高 目前在网络中广为使用的调制方式是上述三 种基本方式的变种。
第2章 数据通信
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2.1.1 基本概念
• 信号与通信
– 信号：以时间为自变量，以表示消息(或数据)的某个参量(振幅、频 率或相位)为因变量。信号按其因变量的取值是否连续可分为模拟信 号和数字信号
– 模拟信号：信号的因变量完全随连续消息的变化而变化的信号。模拟 信号的自变量可以是连续的，也可以是离散的；但其因变量一定是连 续的
– 常见信号的频谱和带宽：声音信号的频谱大致在20 Hz ～20kHz 的范围(低于20 Hz 的信号为次声波，高于20 KHz的信号为超声 波)，但用一个窄得多的带宽就能产生可接受话音的重现，因而 话音信号的标准频谱为300 Hz ～3400 Hz ，其带宽为3 kHz 。电 视信号的频谱为0 ～4 MHz ，因此其带宽为4 MHz
其中： A：振幅 f：频率 θ：初始相位
– 幅度、频率以及相位是周期信号f (t)的3个重要特性
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• 信号的频谱与带宽
– 傅立叶变换：任何一个周期为T 的函数f (t)都是由无穷多个正弦 函数和余弦 S2 i n n b f n C t2 n o ) fst A n C ( 2 n o f s n )t
• 信号的频谱与带宽
– 频谱：f (t)各次谐波的振幅An 按照频率高低依次排列起来所形 成的谱状图形
– 绝对带宽：信号频谱所覆盖的频率范围
– 有效带宽(简称带宽)：信号的大部分能量都集中在一个较小的 范围之内，这段频带称为带宽
– 信号的带宽越大，利用这种信号传送数据的速率就越高，要求 传输介质的带宽也越大
介质的带宽
.
数字数据编码
采用基带信号进行传输适用的是数字通信系统 的模型。 该系统要解决的关键问题是数字数据的编码和 解码问题
在发送端，要解决如何将二进制数据序列通过某种编码（ encoding）方式转化为可直接传送的数字信号；
在接收端，则要解决如何将收到的数字信号通过解码 (Decoding)恢复为与发送端相同的二进制数据序列。
n 1
n 0
其中：
2
an
T
f ( t ) Sin ( 2 nft ) dt
T0
b n 2
T
f ( t ) Cos ( 2 nft ) dt
T0
T
C 0 f(t) dt
a b An
2 2
n
n
n arctg ( a n / b n ) .
矩形脉冲信号的傅里叶分析 (图示)
.
数据通信基础理论
– 数字信号：表示消息的因变量是离散的，自变量时间的取值也是离散 的信号
– 通信：将表示消息的信号从发送方(信源)传递到接收方(信宿)。既然 信号可分为模拟信号和数字信号，与之相对应的，通信也可分为模拟 通信和数字通信
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ƒ(t) a) 模拟信号
x(nT)
t
nT
1 0011 0 11
b) 数字信号
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