数据通信基础
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在计算机网络中，由于传输的需要，数据信号必领进行调制或编码，使得与传输介质及协议相适应。通常，有4种数据的调制和编码方法：模拟数据的模拟调制、数字数据的模拟调制、数字数据的数字编码、模拟数据的数字编码。
数据编码技术
1.数字数据的数字编码
数字数据的数字编码问题是研究如何把数宇数据用物理信号（妇电信号）的波形表示。
数据、信息和信号
数据通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文宇、语音、图形或图像等。计算机产生的信息一般是数字、文字、语音、图形或图像的组合。为了传送这些信息，首先要将数字、文字、语音、图形或图像用二进制代码的数据（数字数据）来表示。因此，在数据通信技术中，信号 （signal)、信息（information） 与数据（data）是十分重要的概念。
3.信号变换器
直州信号变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。对应不同的信源和信道，信号变换器有不同的组成和变换功能。发送端的信号变换器可以是编码器或调制器，接收端的信号变换器相对应的就是译码器或解调器。
编码器的功能是把信源或其他设备输人的二进制数宇序列作相应的变换，使之成为其他形式的数字信号或不同形式的模拟信号。编码的目的有两个：一是将信源输出的信息变换后便于在信道上有效传输，此为信源编码；二是将信源输出的信息或经过信源编码后的信息再
根据一定规则加人一些冗余码元，以便在接收端能正确识别信号，降低信号在传输过程中可能出现差错的概率，提高信息传输的可靠性，此为信道编码。译码器是在接收端完成编码的反过。
调制器把信源或编码器输出的二进制脉冲信号变换（调制）成模拟信号，以便在模拟信道上进行远距离传输；解调器的作用是把接收端接收的模拟信号还原为二进制脉冲数宇信号。
按照在传输介质上传输的信号类型，可将信号分为模拟信号和数字信号两类。
模拟信号(analog sienal）是指信号的幅度随时间变化呈连续变化的信号。普通电视里的因像和语音信号是模拟信号。普通电话线上传送的电信号是随着通话者的声音大小变化而变化的，这不变化的电 信号无论在时间上还是在幅度上都是连续的，这种信号也是模拟信号。模拟信号在时问上和幅值上均是连续变化的，它在一定的范围内可能取任意值。
1. 数据
对于数据通信来说，被传输的二进制代码称为“数据”。数据是信息的载体。数据涉及对事物的表示形式，是通信双方交换的具体内容。数据通信的任务就是要传输二进制代码比特序列，而不需要解释代码所表示的内容。在数据通信中，人们习惯将被传输的二进制代码的0、1称为码元。
数据又分为模拟数据和数字数据。模拟数据的取值是连续的（现实生活中的数据大多是连续的，如人的语音强度、电压高低）；数字数据的取值只在有限个离散的点上取值（如计算机输出的二进制数据只有0、1两种)。数字数据比较容易存储、处理和传输，模拟数据经过处理也很容易变成数字数据，这就是为什么要从模拟系统发展到数字系统的原因。当然，数字数据传输也有它的缺点，如系统庞大、设备复杂，所以在某些需要简化设备的情况下，模拟数据传输还会被采用。
4.专用信道和公共交换信道
如果按照信道使用方式的不同，信道又可以分为专用信道和公共交换信道。专用信道又称专线，这是一种连接用户之间设备的固定线路，它可以是自行架设的专门线路，也可以是向电信部门租用的专线。专用线路一般用在距离较短或数据传输量较大的场合。公共交换信道是一种通过公共交换机转接，为大量用户提供服务的信道。顾名思义，采用公共交换信道时，用户与用户之间的通信，通过公共交换机到用户交换机之间的线路转接。公共电话交换网就属于公共交换信道。
（2）归零码
单极性归零码。单极性归零码（RZ）是指它的电脉沖宽度比码元周期7窄，当发送1时：只在码元周期7内特线一段时间的高电平后降为零电平，其余时同内则为零电平，所以称这种码为单极性归零码，单极性归零码的胁冲笮，有利于减小码无间波形的干扰；码元间隔明显，有利于同步时钟提取。但因胁冲窄，码元能量小，按收输出信噪比较低。
2.信息
信息是数据的内涵，数据是信息的载体。信息需要通过数据表示出来，涉及对数据所表示内容的解释。信息的载体可以是数字、文宇、语音、图形或图像。计算机产生的信息一般
是字母、数字、符号的组合。为了传送这些信息，首先要将每一个字母、数字或符号用二进制代码表示。
3. 信号
信号是数据在传输过程中的电磁波信号的表示形式。在数据通信中，信息被转换为适合在通信信道上传输的电编码、电磁编码或光编码。这种在信道上传输的电/光编码叫作信号。
数据通信系统的组成
信息的传递是通过通信系统来实现的。
1．信源和信宿
武山信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的用户或设备；信宿就是信息的接收端，是接收所传送信息的用户或设备。大部分信源和信宿都是计算机或其他数据终端设备（DataTerminal Equipment, DTE)。
2.信道
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（如收发设备)上的。该定义似乎与传输介质一样，但实际上两者并不完全相同。一条通信介质构成的线路上往往可包含多个信道。信道本身也可以是模拟或数宇方式的，用于传输模拟信号的信道叫作模拟信道，用于传输数字信号的信道称为数字信道。模拟信道只能传输模拟信号，数字信道只能传输数宇信号。因此数字信号要想通过模拟信道，必领先将数字信号转换成模拟信号。
②双极性归零码。双极性归零码（BRZ）是指在每一码元周期工内，当发送1时，发出正的窄脉冲；当发送口时，发负的窄脉冲，相邻脉冲之间必定留有零电平的间隔，间隔时间可以大于每一个窄脉冲的宽度。解调时，通常将抽样时间对准窄脉冲的中心位置。双极性归零码的特点与单板性归零码基本相同。
2.有线信道和无线信道
根据传输介质是否有形，物理信道可以分为有线信道和无线信道。有线信道包括电话线、双绞线、同轴电缆、光约等有形传输介质。无线信道包括无线电、微波、激光和红外线等无形传输介质。
3.模拟信道和数字信道
如果按照信道中传输数据信号类型的不同，物理信道又可以分为模拟信道和数字信道。
模拟信道中传输的是模拟信号，而在数字信道中直接传输的是二进制数字脉冲信号。如果要在模拟信道上传输计算机直接输出的三进制数字脉冲信号，就需要在信道两边分别安装调制解调器，对数宇脉冲信号和模拟信号进行调制或解调。
（1）不归零码
①单极性不归零码。单极性不归零码（NRZ）的波形如图 2.11（a） 所示。该码在每一码元时间间隔内，用高电平和低电平 （常为零电平）分别表示二进制数据的1和0。容易看出，这种信号在一个码元周期工内电平保持不变，电脉冲之间无间隔，极性单一，有直流分量。解调时，通常将每一个码元的中心时间作为抽样时间，判决门限设为半幅度电平，即0.5E，若接收信号的值在0.5E 与五之间，则判为1；若在0与0.5E之间，则判为0。单极性不归零码适用于近距离信号传输。
数据通信基础
数据通信的基本概念
理解：数据通信(datacommunication）是指在计算机之间、计算机与终端以及终端与终端之间传送表示宇符、数宇、语音、图像的二进制代码0、1比特序列的过程。数据通信系统是由计算机、远程终端和数宇电路以及有关通信设备组成的一个完整系统。任何一个远程信息处理系统或计算机网络都必须实现数据通信与信息处理两方面的功能，前者为后者提供信息传输服务，而后者则是在利用前者提供的服务基础上实现系统的应用。
通常可以由许多不同形式的电信号的波形来表示数宇数据。数字信号是离散的、不连续的电居或电流的脉沖)序列，每个脉冲代表一个信号单元 （或称码元）。
这里主要讨论二进制的数据信号，即用两种码元形式分别表示二进制数字符号1和0，每一位二进制符号和一个码元相对应。采用不同的编码方案，产生出的表示二进制数字码元的的形式也不同。下面主要介绍最常用的不归零码、归零码和曼彻斯特码等。
数据的编码和调制
理解：模拟信号和数宇信号在通过某一介质传输时，往往须进行调制和编码，以提高信号的传输性能。编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便通过数字通信介质传输出去；在接收端，数字信号通过译码变换成原来的形式。根据任务的不同，编码可以分为了种形式：一是为数字传输将模拟信号通过模拟/数宇（A/D）转换为数宇信号，叫信源编码；二是为提高可靠性而采取的差错控制编码或抗干扰编码，叫信道编码；三是为了通信保密，在信源编码后对信号加密，而在相应的接收端解密的保密编码，这里的编码是指信源编码。
由于网络中绝大多数信息都是双向传输的，因此在大多数情况下，信源也作为信宿，信宿地作为信源：编码器也具有译码功能，洋码器也应能编码，因此它们合并通称为编译码器。同样调制器也能解调，解调器也可调制，因此合并通称为调制解调器。
4. 噪声源
一个通信系统容观上是不可避免地存在噪声千扰的，而这些干扰分布在数据传输过程的各个部分。为分析或研究问题方便，通常把它们等效为一个作用于信道上的噪声源。
调制就是用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使这些参量随基带信号变化。载波信号通常为高频模拟信号，任何载波信号有了个特征：振幅（A)、频率（F）和相位(P)。相应地，调制技术涉及载波信号的幅度、 频率和相位的一个或几个参数的变化，即振幅调制（Amplitude Modulation, AM）、率调制（Frequency Modulation, FM)、相位调制(Phase Modulation，PM) 或多重调制。无论基带信号是模拟数据还是数字数据，经过调制后就作为模拟信号通过模拟通信系统来传输，并在接收端进行解调，再变换成原来的形式。调制的目的是使无线传输时高频调制信号易于发射，也便于频分多路传输，以提高线路利用率。调制根据载波形式的不同，可分为正弦波调制和脉冲调制两大类。
②双极性不归零码。双极性不归零码（BNRZ）的波形如图 2.11（b）所示。该码在每一码元时间问隔内，用正电平和负电平分别表示二进制数据的 1和0，正电平的幅值和负电平的幅值相等。与单极性不归零码一样，在一个码元周期工 内电平保持不变，电脉冲之间无问隔。这种码中不存在零电平，当1，0符号等概率出现时，无直流成分。解调时，这种情况的判决门限定为零电平。接收信号的值如在零电平以上，判为1；接收信号的值在零电平以下判为 0。双极性不归零码的抗干扰能力较强，适用于有线信号传输。以上两种不归零码信号属于全宽码，即每一位码占用全部的码元宽度，如重复发送1，就要连续发送正电平；如重复发送0，就要连续发送零电平或负电平。这样，上一位码元和下一位码元之问没有间隙，不易互相识别，并且无法提取位同步，需要使用某种方法来使发於雄到楼收機遊行定时戏问生。此t外如果传给中1我。 优势的话，则特有累积的直流分址。这样，使用登压器以及在数握通信设备和所处环境之间提供良好的绝缘的绝缘的交流耦合是不可能的。
通信信道的分类
信道是数据信号传输的必经之路，它一般由传输线路和传输设备组成。
1.物理信道和逻辑信道
物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，它由传输介质及有关通信设备组成。逻辑信道也是网络上的一种通路，在信号的接收和发送之问不仅存在一条物理上的传输介质，而且在此物理信道的基础上，还在节点内部实现了其他“连接”，通常把这些“连接” 称为逻辑信道。因此，同一物理信道上可以提供多条逻辑信道，而每一逻辑信道上只允许一路信号通过。
数据编码技术
1.数字数据的数字编码
数字数据的数字编码问题是研究如何把数宇数据用物理信号（妇电信号）的波形表示。
数据、信息和信号
数据通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文宇、语音、图形或图像等。计算机产生的信息一般是数字、文字、语音、图形或图像的组合。为了传送这些信息，首先要将数字、文字、语音、图形或图像用二进制代码的数据（数字数据）来表示。因此，在数据通信技术中，信号 （signal)、信息（information） 与数据（data）是十分重要的概念。
3.信号变换器
直州信号变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。对应不同的信源和信道，信号变换器有不同的组成和变换功能。发送端的信号变换器可以是编码器或调制器，接收端的信号变换器相对应的就是译码器或解调器。
编码器的功能是把信源或其他设备输人的二进制数宇序列作相应的变换，使之成为其他形式的数字信号或不同形式的模拟信号。编码的目的有两个：一是将信源输出的信息变换后便于在信道上有效传输，此为信源编码；二是将信源输出的信息或经过信源编码后的信息再
根据一定规则加人一些冗余码元，以便在接收端能正确识别信号，降低信号在传输过程中可能出现差错的概率，提高信息传输的可靠性，此为信道编码。译码器是在接收端完成编码的反过。
调制器把信源或编码器输出的二进制脉冲信号变换（调制）成模拟信号，以便在模拟信道上进行远距离传输；解调器的作用是把接收端接收的模拟信号还原为二进制脉冲数宇信号。
按照在传输介质上传输的信号类型，可将信号分为模拟信号和数字信号两类。
模拟信号(analog sienal）是指信号的幅度随时间变化呈连续变化的信号。普通电视里的因像和语音信号是模拟信号。普通电话线上传送的电信号是随着通话者的声音大小变化而变化的，这不变化的电 信号无论在时间上还是在幅度上都是连续的，这种信号也是模拟信号。模拟信号在时问上和幅值上均是连续变化的，它在一定的范围内可能取任意值。
1. 数据
对于数据通信来说，被传输的二进制代码称为“数据”。数据是信息的载体。数据涉及对事物的表示形式，是通信双方交换的具体内容。数据通信的任务就是要传输二进制代码比特序列，而不需要解释代码所表示的内容。在数据通信中，人们习惯将被传输的二进制代码的0、1称为码元。
数据又分为模拟数据和数字数据。模拟数据的取值是连续的（现实生活中的数据大多是连续的，如人的语音强度、电压高低）；数字数据的取值只在有限个离散的点上取值（如计算机输出的二进制数据只有0、1两种)。数字数据比较容易存储、处理和传输，模拟数据经过处理也很容易变成数字数据，这就是为什么要从模拟系统发展到数字系统的原因。当然，数字数据传输也有它的缺点，如系统庞大、设备复杂，所以在某些需要简化设备的情况下，模拟数据传输还会被采用。
4.专用信道和公共交换信道
如果按照信道使用方式的不同，信道又可以分为专用信道和公共交换信道。专用信道又称专线，这是一种连接用户之间设备的固定线路，它可以是自行架设的专门线路，也可以是向电信部门租用的专线。专用线路一般用在距离较短或数据传输量较大的场合。公共交换信道是一种通过公共交换机转接，为大量用户提供服务的信道。顾名思义，采用公共交换信道时，用户与用户之间的通信，通过公共交换机到用户交换机之间的线路转接。公共电话交换网就属于公共交换信道。
（2）归零码
单极性归零码。单极性归零码（RZ）是指它的电脉沖宽度比码元周期7窄，当发送1时：只在码元周期7内特线一段时间的高电平后降为零电平，其余时同内则为零电平，所以称这种码为单极性归零码，单极性归零码的胁冲笮，有利于减小码无间波形的干扰；码元间隔明显，有利于同步时钟提取。但因胁冲窄，码元能量小，按收输出信噪比较低。
2.信息
信息是数据的内涵，数据是信息的载体。信息需要通过数据表示出来，涉及对数据所表示内容的解释。信息的载体可以是数字、文宇、语音、图形或图像。计算机产生的信息一般
是字母、数字、符号的组合。为了传送这些信息，首先要将每一个字母、数字或符号用二进制代码表示。
3. 信号
信号是数据在传输过程中的电磁波信号的表示形式。在数据通信中，信息被转换为适合在通信信道上传输的电编码、电磁编码或光编码。这种在信道上传输的电/光编码叫作信号。
数据通信系统的组成
信息的传递是通过通信系统来实现的。
1．信源和信宿
武山信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的用户或设备；信宿就是信息的接收端，是接收所传送信息的用户或设备。大部分信源和信宿都是计算机或其他数据终端设备（DataTerminal Equipment, DTE)。
2.信道
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（如收发设备)上的。该定义似乎与传输介质一样，但实际上两者并不完全相同。一条通信介质构成的线路上往往可包含多个信道。信道本身也可以是模拟或数宇方式的，用于传输模拟信号的信道叫作模拟信道，用于传输数字信号的信道称为数字信道。模拟信道只能传输模拟信号，数字信道只能传输数宇信号。因此数字信号要想通过模拟信道，必领先将数字信号转换成模拟信号。
②双极性归零码。双极性归零码（BRZ）是指在每一码元周期工内，当发送1时，发出正的窄脉冲；当发送口时，发负的窄脉冲，相邻脉冲之间必定留有零电平的间隔，间隔时间可以大于每一个窄脉冲的宽度。解调时，通常将抽样时间对准窄脉冲的中心位置。双极性归零码的特点与单板性归零码基本相同。
2.有线信道和无线信道
根据传输介质是否有形，物理信道可以分为有线信道和无线信道。有线信道包括电话线、双绞线、同轴电缆、光约等有形传输介质。无线信道包括无线电、微波、激光和红外线等无形传输介质。
3.模拟信道和数字信道
如果按照信道中传输数据信号类型的不同，物理信道又可以分为模拟信道和数字信道。
模拟信道中传输的是模拟信号，而在数字信道中直接传输的是二进制数字脉冲信号。如果要在模拟信道上传输计算机直接输出的三进制数字脉冲信号，就需要在信道两边分别安装调制解调器，对数宇脉冲信号和模拟信号进行调制或解调。
（1）不归零码
①单极性不归零码。单极性不归零码（NRZ）的波形如图 2.11（a） 所示。该码在每一码元时间间隔内，用高电平和低电平 （常为零电平）分别表示二进制数据的1和0。容易看出，这种信号在一个码元周期工内电平保持不变，电脉冲之间无间隔，极性单一，有直流分量。解调时，通常将每一个码元的中心时间作为抽样时间，判决门限设为半幅度电平，即0.5E，若接收信号的值在0.5E 与五之间，则判为1；若在0与0.5E之间，则判为0。单极性不归零码适用于近距离信号传输。
数据通信基础
数据通信的基本概念
理解：数据通信(datacommunication）是指在计算机之间、计算机与终端以及终端与终端之间传送表示宇符、数宇、语音、图像的二进制代码0、1比特序列的过程。数据通信系统是由计算机、远程终端和数宇电路以及有关通信设备组成的一个完整系统。任何一个远程信息处理系统或计算机网络都必须实现数据通信与信息处理两方面的功能，前者为后者提供信息传输服务，而后者则是在利用前者提供的服务基础上实现系统的应用。
通常可以由许多不同形式的电信号的波形来表示数宇数据。数字信号是离散的、不连续的电居或电流的脉沖)序列，每个脉冲代表一个信号单元 （或称码元）。
这里主要讨论二进制的数据信号，即用两种码元形式分别表示二进制数字符号1和0，每一位二进制符号和一个码元相对应。采用不同的编码方案，产生出的表示二进制数字码元的的形式也不同。下面主要介绍最常用的不归零码、归零码和曼彻斯特码等。
数据的编码和调制
理解：模拟信号和数宇信号在通过某一介质传输时，往往须进行调制和编码，以提高信号的传输性能。编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便通过数字通信介质传输出去；在接收端，数字信号通过译码变换成原来的形式。根据任务的不同，编码可以分为了种形式：一是为数字传输将模拟信号通过模拟/数宇（A/D）转换为数宇信号，叫信源编码；二是为提高可靠性而采取的差错控制编码或抗干扰编码，叫信道编码；三是为了通信保密，在信源编码后对信号加密，而在相应的接收端解密的保密编码，这里的编码是指信源编码。
由于网络中绝大多数信息都是双向传输的，因此在大多数情况下，信源也作为信宿，信宿地作为信源：编码器也具有译码功能，洋码器也应能编码，因此它们合并通称为编译码器。同样调制器也能解调，解调器也可调制，因此合并通称为调制解调器。
4. 噪声源
一个通信系统容观上是不可避免地存在噪声千扰的，而这些干扰分布在数据传输过程的各个部分。为分析或研究问题方便，通常把它们等效为一个作用于信道上的噪声源。
调制就是用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使这些参量随基带信号变化。载波信号通常为高频模拟信号，任何载波信号有了个特征：振幅（A)、频率（F）和相位(P)。相应地，调制技术涉及载波信号的幅度、 频率和相位的一个或几个参数的变化，即振幅调制（Amplitude Modulation, AM）、率调制（Frequency Modulation, FM)、相位调制(Phase Modulation，PM) 或多重调制。无论基带信号是模拟数据还是数字数据，经过调制后就作为模拟信号通过模拟通信系统来传输，并在接收端进行解调，再变换成原来的形式。调制的目的是使无线传输时高频调制信号易于发射，也便于频分多路传输，以提高线路利用率。调制根据载波形式的不同，可分为正弦波调制和脉冲调制两大类。
②双极性不归零码。双极性不归零码（BNRZ）的波形如图 2.11（b）所示。该码在每一码元时间问隔内，用正电平和负电平分别表示二进制数据的 1和0，正电平的幅值和负电平的幅值相等。与单极性不归零码一样，在一个码元周期工 内电平保持不变，电脉冲之间无问隔。这种码中不存在零电平，当1，0符号等概率出现时，无直流成分。解调时，这种情况的判决门限定为零电平。接收信号的值如在零电平以上，判为1；接收信号的值在零电平以下判为 0。双极性不归零码的抗干扰能力较强，适用于有线信号传输。以上两种不归零码信号属于全宽码，即每一位码占用全部的码元宽度，如重复发送1，就要连续发送正电平；如重复发送0，就要连续发送零电平或负电平。这样，上一位码元和下一位码元之问没有间隙，不易互相识别，并且无法提取位同步，需要使用某种方法来使发於雄到楼收機遊行定时戏问生。此t外如果传给中1我。 优势的话，则特有累积的直流分址。这样，使用登压器以及在数握通信设备和所处环境之间提供良好的绝缘的绝缘的交流耦合是不可能的。
通信信道的分类
信道是数据信号传输的必经之路，它一般由传输线路和传输设备组成。
1.物理信道和逻辑信道
物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，它由传输介质及有关通信设备组成。逻辑信道也是网络上的一种通路，在信号的接收和发送之问不仅存在一条物理上的传输介质，而且在此物理信道的基础上，还在节点内部实现了其他“连接”，通常把这些“连接” 称为逻辑信道。因此，同一物理信道上可以提供多条逻辑信道，而每一逻辑信道上只允许一路信号通过。