数据通信概念、术语与调制基础

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
• 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
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)。
– 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
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Leabharlann Baidu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)
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
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
– 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
–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，
– 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
• 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；
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
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
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。