31数据通信的基础知识1
数据通信基础知识
数据通信基础知识在当今数字化的时代，数据通信已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从我们日常使用的手机与朋友聊天、发送电子邮件，到企业之间的大规模数据传输和全球范围内的信息共享，数据通信的身影无处不在。
那么，什么是数据通信？它又是如何工作的呢？让我们一起来探索数据通信的基础知识。
一、数据通信的定义和重要性数据通信，简单来说，就是在不同的地点之间以数字形式传输数据的过程。
这些数据可以是文本、图像、音频、视频或其他任何形式的信息。
数据通信的重要性不言而喻。
它使得人们能够迅速、准确地获取和传递信息，大大提高了工作效率和生活质量。
比如，在医疗领域，医生可以通过数据通信远程诊断病情，为患者提供及时的治疗建议；在教育领域，学生可以在线学习丰富的课程资源，不受时间和空间的限制；在商业领域，企业可以实时监控库存和销售数据，做出更明智的决策。
二、数据通信的基本要素要实现有效的数据通信，需要以下几个基本要素：1、发送方和接收方发送方是产生数据并将其发送出去的设备或个人，而接收方则是接收并处理这些数据的设备或个人。
2、数据数据是通信的内容，可以是各种形式的信息。
3、信号信号是数据的物理表现形式，比如电信号、光信号等。
4、传输介质传输介质是信号传输的通道，常见的有双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波等。
5、协议协议是通信双方遵循的规则和标准，确保数据能够正确、有序地传输和理解。
三、数据通信的传输方式数据通信有两种主要的传输方式：串行传输和并行传输。
串行传输是逐位地传输数据，一次只传输一位。
这种方式虽然速度相对较慢，但成本较低，适用于长距离通信。
并行传输则是同时传输多位数据，速度较快，但成本较高，通常用于短距离通信，如计算机内部的数据传输。
四、数据通信的网络类型1、局域网（LAN）局域网通常覆盖一个较小的地理区域，如办公室、学校或家庭。
它具有较高的传输速度和较低的误码率。
2、城域网（MAN）城域网覆盖的范围比局域网大，一般是一个城市。
数据通信基础知识
细缆（便宜的同轴电缆） 细缆（便宜的同轴电缆）
非中继传输距离185米 米 非中继传输距离 Rmax=10 Mbps
铜芯 绝缘层 外导体 屏蔽层
宽带电缆
非中继传输距离<100km 非中继传输距离 Rmax= 900Mbps 传有线电视
保护套
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3.3 光纤
光纤--由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成的 光纤 由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成的 。
需要具有两条物理上独立的传输线路； 需要具有两条物理上独立的传输线路； 或者需要具有一条物理线路上的两个信道，分别用于不同方向 或者需要具有一条物理线路上的两个信道， 的信号传输。 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） 微波（大地微波、卫星微波） 红外线（毫米波） 红外线（毫米波） 激光
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双绞线的连接标准
色彩标记和连接方法： 色彩标记和连接方法： 线对 色彩码 白蓝， 白蓝，蓝 1 白橙，橙 2 白绿，绿 3 4
白棕，棕
1 2 3 4 5 6 7 8
直连线 EIA-568A
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
交叉线 EIA-568B
1 2 3 4 5 6 7 8
......⑶
2
比特率
或 B = R / log2 N
= 波特率 * log
(Baud)
N
......⑷
[例1]采用四相调制方式，即N=4，且一个数字脉冲信号 例 采用四相调制方式， ， 采用四相调制方式 的宽度T=833x10-6秒,则： 的宽度 （1） f = 1/（833*10-6 ）= 1200 Hz （2）R=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps) （3）B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud)
数据通信基础知识
数据通信基础知识数据通信是指通过传输介质将数据从一个地点传输到另一个地点的过程。
在现代社会中，数据通信已经成为了人们生活和工作中不可或者缺的一部份。
本文将详细介绍数据通信的基础知识，包括数据通信的定义、传输介质、数据传输方式、数据通信的协议以及常见的数据通信技术。
一、数据通信的定义数据通信是指将数据从一个地点传输到另一个地点的过程。
在数据通信中，数据被转换成电信号或者光信号，并通过传输介质进行传输。
数据通信可以是在同一地点内的设备之间进行，也可以是在不同地点之间进行。
二、传输介质传输介质是指用于传输数据的物理媒介。
常见的传输介质包括有线传输介质和无线传输介质。
1. 有线传输介质有线传输介质是指通过物理线缆进行数据传输的介质。
常见的有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光纤。
- 双绞线：双绞线是一种由两根绝缘导线以一定的规则缠绕在一起的传输介质。
双绞线通常用于传输较短距离的数据信号，适合于局域网和电话路线等。
- 同轴电缆：同轴电缆是一种由内导体、绝缘层、外导体和外护层组成的传输介质。
同轴电缆适合于传输较长距离的高频信号，常用于电视信号和宽带网络等。
- 光纤：光纤是一种由光导纤维组成的传输介质。
光纤通过光的全内反射来传输数据信号，具有高带宽和抗干扰能力强的特点，常用于长距离的高速数据传输。
2. 无线传输介质无线传输介质是指通过无线电波或者红外线等无线信号进行数据传输的介质。
常见的无线传输介质包括无线局域网（WLAN）、蓝牙和挪移通信网络。
- 无线局域网（WLAN）：无线局域网是一种通过无线电波进行数据传输的局域网。
无线局域网适合于在有线网络无法覆盖的区域提供无线网络连接，常用于家庭、办公室和公共场所等。
- 蓝牙：蓝牙是一种短距离无线通信技术，适合于在个人设备之间进行数据传输。
蓝牙常用于手机、耳机、键盘和鼠标等设备之间的无线连接。
- 挪移通信网络：挪移通信网络是一种通过无线电波进行挪移通信的网络。
挪移通信网络包括2G、3G、4G和5G等不同的技术标准，适合于挪移电话和挪移互联网等。
数据通信技术基础的知识点整理3篇
数据通信技术基础的知识点整理第一篇：物理层基础一、数据通信基础概念1. 数据通信：指在两个或多个设备之间传输数据所使用的技术和方法。
2. 信号：数据在传输过程中所采用的电、光等物理形式。
3. 信道：数据通过的传输媒介。
4. 带宽：信道所能够传输的数据量。
5. 波特率：信号每秒钟变化的次数。
6. 编码：将数据转换为特定的电信号或光信号。
二、模拟信号与数字信号1. 模拟信号：连续的信号，可以取得任意一连串数值。
2. 数字信号：离散的信号，只能取到有限的数值。
三、调制与解调1. 调制：将数字信号转化为模拟信号的过程。
2. 解调：将模拟信号重新转化为数字信号的过程。
四、常见的调制方法1. 幅度调制（AM）：将数字信号调制到载波中的幅度上。
2. 频率调制（FM）：将数字信号调制到载波中的频率上。
3. 相位调制（PM）：将数字信号调制到载波中的相位上。
五、数字通信系统中的编码方式1. 非归零编码：0对应低电平，1对应高电平。
2. 归零编码：每个位周期的中间都有一次电平变化，0对应低电平，1对应高电平。
3. 曼彻斯特编码：每个比特都由一个位周期内两次电平跳变组成。
4. 差分曼彻斯特编码：每个比特的位周期内第一次电平跳变表示1，否则表示0。
六、常见传输介质1. 双绞线：应用广泛，可分为UTP和STP两种。
2. 同轴电缆：常用于有线电视和以太网。
3. 光纤：传输速度快，适用于远距离传输。
4. 无线电波：适用于无线网络和移动通信。
七、多路复用技术1. 时分复用（TDM）：将时间分成若干时隙，不同的信号在不同的时隙进行传输。
2. 频分复用（FDM）：将频率带宽分成若干频道，不同的信号在不同的频道进行传输。
3. 波分复用（WDM）：利用光的不同波长来实现频分复用。
4. 码分复用（CDM）：每个用户分配唯一的码，所有用户共用相同频率带宽，通过解码来实现分离。
八、数据的传输方式1. 单工传输：只有一个方向的传输，如广播电视。
数据通信技术基础的知识点整理
数据通信技术基础的知识点整理数据通信技术基础是计算机科学与技术中的重要领域，主要研究计算机之间的数据传输，包括信号传输、数字编码、调制解调、传输介质、网络传输协议等方面。
以下是对数据通信技术基础的知识点整理。
一、数字信号传输数字信号传输是指将数据转换成数值信号后，以数字模式传输。
在数字信号传输过程中，需要选择合适的传输介质、信号调制方式，以及正确的信号编码方式等。
数字信号传输的主要知识点有：1.二进制编码二进制编码是将数据转换为二进制形式的编码方式。
二进制编码有 ASCII码、BCD码、格雷码等形式。
2.信号调制信号调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，主要有模拟调制和数字调制两种方式。
在数字调制中，常用的调制方式有ASK、FSK和PSK等。
3.传输介质传输介质是数字信号传输的物理媒介，包括电缆、光纤、无线电波、卫星、载波等。
不同的传输介质具有不同的传输速度、误码率等特性。
4.差错控制差错控制是数据传输过程中一种重要的技术，它主要是指如何在传输过程中检测和纠错错误，以保证数据的可靠传输。
常用的差错控制方式有循环冗余检验（CRC）和海明码等。
二、模拟信号传输模拟信号传输是指将连续的信号以模拟的方式传输。
在模拟信号传输过程中，需要选择合适的传输介质、信号调制方式，以及正确的信号编码方式等。
模拟信号传输的主要知识点有：1.模拟调制模拟调制是将模拟信号经过调制器调制为可以传输的信号形式。
在模拟调制中，常用的调制方式有调幅、调频和调相等。
2.传输介质传输介质也是模拟信号传输的物理媒介，常用的传输介质包括电缆、无线电波等。
3.信噪比信噪比是指传输信号和噪声信号之间的比例。
在模拟信号传输中，信号的质量主要是通过信噪比来衡量的。
4.线路衰减线路衰减是指随着传输距离的增加，信号的功率逐渐减弱的现象。
在模拟信号传输中，最容易受到线路衰减影响的是高频信号。
三、计算机网络计算机网络是连接两台或多台计算机的互联网络，主要分为局域网、广域网和互联网三大类。
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
13
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
数据通信的基础知识
数据通信的基础知识数据通信是一个广泛的领域，它涵盖了很多与数据传输和通信相关的知识和技术。
数据通信的基础知识包括以下几个方面：1.数据通信的定义和作用数据通信通常是指通过某种通信媒介（如电缆、光纤、无线电波）传输数字数据的过程。
它可以使得不同的设备（如计算机、路由器、交换机）之间进行数据交换，并使得人们能够访问远程网络。
数据通信的作用在于促进信息的传输和共享，提高工作效率和信息化程度。
2.数字信号与模拟信号在数据通信中，数字信号和模拟信号是两个基本概念。
数字信号是由一系列离散的数字来表示的信号，它在传输和处理过程中具有较强的抗干扰能力和可靠性。
而模拟信号则是由连续的模拟波形来表示的信号，容易受到噪声和干扰的影响。
3.编码和解码技术在数据通信中，编码和解码技术是非常重要的技术手段。
编码技术是将数字信息转换为某种信号格式的过程，常见的编码技术有曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。
解码技术则是将接收到的信号解析成原来的数字信息的过程，常见的解码技术有线性解码、非线性解码等。
4.数据传输的基本方式数据传输的基本方式主要包括点对点传输、广播传输和多播传输三种方式。
点对点传输是指数据只能在两个设备之间进行传输，所需的网络带宽和传输速度较高。
广播传输则是指数据可以在网络中的所有设备之间进行传输，但会占用大量的网络资源。
多播传输则是指数据可以在网络中的一个组中的所有设备之间进行传输，而不影响其他设备。
总的来说，了解数据通信的基础知识对于我们理解和应用网络技术以及保障信息安全都具有重要的意义。
在日常生活和工作中，我们需要更多地学习和掌握有关数据通信的知识，以不断提高自己的技能水平和工作效率。
数据通信基础知识
数据传输速率
1.4
信道容量
1.5
数据通信系统的主要性能指标
1.6 1.7
数据信号的传输方式 数字数据信号的编码
1.8
多路复用技术
目录
1.9
数据传输介质
1.10 数据通信网
1.1.1 数据通信的基本概念
4
数据是信息的表示形式，是信息的物理表现。所有信息都要用某种形式的数据表 示和传播。例如，“汽车”可以使用文字、声音、图画等数据形式表示。信息是 数据表示的含义，是数据的逻辑抽象。信息不会因数据的表示形式不同而改变。 但在一般情况下并不严格地区分信息与数据，比如把数据帧也叫信息帧，传递数 据也叫传递信息。
代码在顺序传输过程中一般以b1为第一位，b7为最后一位。 为了提高可靠性，常在b7之后附加一位b8用于奇偶校验。
ASCII是当前在数据通信中使用最普遍的一种代码，我国在 1980年颁布的国家标准GBl988-80“信息处理交换用的七位编 码字符集”也是根据ASCII制定的，它与ASCII的差别只在于2/4 位置上，将国际通用货币符号“¤”改为“￥”，在国内通用。
数据通信与计算机网
第1章 数据通信基础知识
1 掌握数据通信的基本概念、数据通信系统的构成。
2
掌握数据通信的数据传输速率、传输方式、信道容量 和性能指标。
学习目标
3 掌握数据通信的传输方式、复用技术和数字编码。 4 了解数据传输介质、数据通信网的构成和分类。
1.1
数据通信概述
1.2
数据传输代码
1.3
2．国际电报2号码
17
国际电报2号码（ITA2）是一种5单位代码，又称波多码，是 起止式电传电报通信中的标准代码。目前在采用普通电传机作为 终端的低速数据通信系统中，仍使用这种代码。
通信工程师数据通信工程专业知识要点
通信工程师数据通信工程专业知识要点（一）数据通信工程基础知识1.数据通信概述：（1）数据通信的定义和分类；（2）数据通信的特点；（3）数据通信发展趋势。
2.数据传输技术：（1）数据通信模型；（2）数据的信源编码和差错控制；（3）数据通信过程；（4）数据通信主要指标；（5）数据通信方式；（6）数据传输方式。
3.数据通信网络技术：（1）数据网络体系结构；（2）介质接入控制层；（3）数据链路层功能和方法；（4）网络层功能与服务；（5）传输层协议；（6）高层协议；（7）网络的流量控制、优化及管理；（8）数据交换技术；（9）局域网技术；（10）数据网络和IP技术；4.DDN技术：（1）DDN的基本原理；（2）DDN的用途。
5.分组交换网：（1）分组交换网的相关协议；（2）分组交换网的基本业务；（3）分组交换网的基本原理。
6.B-ISDN&ATM技术：（1）B-ISDN概述；（2）ATM基本原理；（3）ATM技术的应用。
（1）FR相关协议；（2）FR基本原理；（3）FR基本业务。
8.IP网技术：（1）TCP／IP协议；（2）IP地址；（3）IP路由原理；（4）IP综合业务。
9.数据通信新技术：（1）IPv6及IPoverX；（2）光交换技术；（3）MPLS技术；（4）NGN概述；（5）软交换技术。
10.计算机基础：（1）数据库技术；（2）编程语言；（3）各类操作系统的常用命令。
11.其他：（1）网络安全知识；（2）网络测试基础；（3）本专业维护规程。
（二）数据通信工程技术知识教你如何用WORD文档(2012-06-27 192246)转载▼标签：杂谈1. 问：WORD 里边怎样设置每页不同的页眉？如何使不同的章节显示的页眉不同？答：分节，每节可以设置不同的页眉。
文件――页面设置――版式――页眉和页脚――首页不同。
2. 问：请问word 中怎样让每一章用不同的页眉？怎么我现在只能用一个页眉，一改就全部改了？答：在插入分隔符里，选插入分节符，可以选连续的那个，然后下一页改页眉前，按一下“同前”钮，再做的改动就不影响前面的了。
第1章 数据通信基础知识总结
参考教材
• 《数据通信原理与技术（第2版）》 [达新宇 电子工业出版社]
• 《数据通信与计算机网络（第4版）》 [杨心强,陈国友 电子工业出版社]
• 《数据通信技术教程》 [吴延海，陈光军 北京大学出版社] • 《现代数据通信技术与应用》 [张亮 电子工业出版社] • 《通信原理》（第6版） [樊昌信 国防工业出版社 ] • 《物联网技术基础》 [解相吾、朱冠良 清华大学出版社 ]
● 课程概述
第1章 数据通信基础知识 第2章 数据通信关键技术 第3章 数据通信网基础 第4章 数据通信技术应用
4.1 物联网
4.1.1 物联网基本概念 4.1.2 物联网体系结构 4.1.3 物联网系统组成 4.1.4 物联网关键技术
4.1.5 物联网应用领域
4.2 三网融合 4.3 多媒体通信 4.4 下一代网络NGN
无线两大类。 ①有线介质。 看得见、摸得着，信号沿导线传输，能量相 对集中，传输效率较高。 ②无线介质。传输信息的媒质为自由空间，信号分散，传 输效率较低，安全性较差，分长波、中波、短波、超短波 和微波等。
1.4.1 传输介质概述
表2 常用传输介质类型与特点
1.4.1 传输介质概述
（2）传输介质的特性 ①物理特性。说明传输介质的特征。 ②传输特性。包括信号形式、调制技术、传输速率及频带宽度
1.2 通信系统技术基础
1.2.1 通信系统概述 1.2.2 模拟通信系统 1.2.3 数字通信系统 1.3 数据通信系统概述 1.4 数据通信传数据通信基础知识 第2章 数据通信关键技术 第3章 数据通信网基础 第4章 数据通信技术应用
2.1 数据通信传输技术 2.2 数据通信复用技术 2.3 数据通信交换技术 2.4 数据通信同步技术
数据通信基础
“数字信号”是一种离散信号
第2章 数据通信基础
“模拟信号”是一种连续变化的信号
第3 页
2.1 数据通信的基本概念
4. 信道及信道的分类 （1）信道:信号传输线路。由传输线路和传 输设备组成 （2）物理信道和逻辑信道
①物理信道：是由信道中的实际传输介质与相 关设备组成。 ②逻辑信道：是指在同时建立的多条逻辑上的 “连接”。
第8 页
图2-2 比特率和波特率的区别
比特率和波特率在实际应用中的区别与联系
第2章 数据通信基础
第9 页
4. 带宽
对于模拟信道，带宽是指物理信道的频带宽度， 其本来的意思是指信道允许传送信号的最高频率和 最低频率之差, 单位为：赫兹（Hz）、千赫 （kHz）、兆赫（MHz）等。 对于数字信道，指在信道上能够传送的数字信 号的速率，即数据传输速率S。因此，此时带宽的 单位就是比特每秒（bit/s），表示为：b/s、Kb/s、 Mb/s等。
第2章 数据通信基础
第18页
2. 数字信号的编码
在基带传输中，用不同极性的电压、电平值代 表数字信号 “0”和“1”的过程，称为基带信号的 “编码”；其反过程称为“解码”。
第2章 数据通信基础
第16页
2.3 数据传输类型及相应技术
数据通信专指信源（发送信息的一方）和信宿 （接收数据的一方）中信号的形式均为数字信号的 通信方式。 可以将“数据通信”定义为：在不同的计算机 和数字设备之间传送二进制代码“0”、“1”对应的 比特位信号的过程。 在数据通信过程中，传输的数据信号的类型不 同，使用的技术就不同。为此，数据传输系统有 “基带传输”和“频带传输”两种传输方式。
数据通信基础知识
数据通信基础知识计算机之间之间通过计算机网络的通信都涉及由传输介质传输某种形式的数据编码信号。
传输介质在计算机、计算机网络设备间起互连和通信作用，为数据信号提供从一个节点传送到另一个节点的物理通路。
计算机与计算机网络中采用的传输介质可分为有线和无线传输介质两大类。
一、有线传输介质(Wired Transmission Media)有线传输介质在数据传输中只作为传输介质，而非信号载体。
计算机网络中流行使用的有线传输介质(Wired Transmission Media)为：铜线和玻璃纤维。
1. 铜线铜线(Copper Wire)由于具有较低的电阻率、价廉和容易安装等优点因而成为最早用于计算机网络中的传输介质，它以介质中传输的电流作为数据信号的载体。
为了尽可能减小铜线所传输信号之间的相互干涉(Interference)，我们使用两种基本的铜线类型：双绞线和同轴电缆。
(1)双绞线双绞线(Twisted Pair)是把两条互相绝缘的铜导线纽绞起来组成一条通信线路，它既可减小流过电流所辐射的能量，也可防止来自其他通信线路上信号的干涉。
双绞线分屏蔽和无屏蔽两种，其形状结构如图1.1所示。
双绞线的线路损耗较大，传输速率低，但价格便宜，容易安装，常用于对通信速率要求不高的网络连接中。
(2)同轴电缆同轴电缆(Coaxial Cable)由一对同轴导线组成。
同轴电缆频带宽，损耗小，具有比双绞线更强的抗干扰能力和更好的传输性能。
按特性阻抗值不同，同轴电缆可分为基带(用于传输单路信号)和宽带(用于同时传输多路信号)两种。
同轴电缆是目前LAN局域网与有线电视网中普遍采用的比较理想的传输介质。
2.玻璃纤维目前，在计算机网络中十分流行使用易弯曲的石英玻璃纤维来作为传输介质，它以介质中传输的光波(光脉冲信号)作为信息载体，因此我们又将之称为光导纤维，简称光纤(Optical Fiber)或光缆(Optical Cable)。
光缆由能传导光波的石英玻璃纤维(纤芯)，外加包层（硅橡胶）和保护层构成。
第1章 数据通信基础知识
1.4.3 数据通信的主要技术指标
误码率是二进制数据位传输时出错的概率。
Ne Pe N
出错位数
传输二进制总位数
在计算机网络中，一般要求误码率低于10-6， 一般通过差错控制方法进行检错和纠错来保证低 误码率。
1.4.3 数据通信的主要技术指标
传输延迟是信息在系统中传输过程中存在 着延迟。 传输延迟=发送和接收处理时间+电信号响应 时间+中间转发时间+信道传输延迟 响应时间越小，延迟就越小。
1.4.3 数据通信的主要技术指标
实际网络通信中的信道总要受到各种噪声 的干扰，香农（Shannon） 给出受随机噪声干 扰的信道容量计算公式： 信号功率
S C Wlog 2 (1 ) N
S/N 信噪比
噪声功率
1.4.3 数据通信的主要技术指标
实际使用的信道的信噪比都要足够大，故 常表示成10lg（S/N），单位是分贝（dB）。 例：信噪比为 30dB，带宽为3kHZ的信道，求 最大数据传输速率。 ∵ 10lg(S/N)=30 ∴ S/N=1030/10=1000 C=3000×log2(1+1000)=3000×9.9672 =29901.6≈30k bps
第1章 数据通信基础知识
第2章 网络数据通信
问题 原由 数据通信技术完成数据的编码、传输和处理，为计 算机网络的应用提供必要的技术支持和可靠的通信 环境。那么，它是如何实现这些功能的呢？这就是 本章所要讨论的问题。 本章重点讨论数据通信系统和常用通信信道类型、 数据调制与编码技术、数据传输技术、多路复用技 术、数据交换技术和差错控制等技术。 掌握: 数据通信的基本概念,数据传输与编码技术. 了解：数据传输技术的发展趋势。 熟悉: 多路复用技术、数据交换技术、差错控制技 术等。
数据通信基础概念知识
在基带传输中,必须解决两个最基本的问题: 基带信号的编码问题;收发双方的同步问题. (2)基带信号的编码问题 常采用的编码方式有三种: ①不归零编码 编码规则.用正电压表示”1”,用负电压表
示 “0”. NRZ编码的特点与同步信号 优点: 简单,容易实现.
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缺点:收发双方无法保持同步.为了保证收 发同步,必须在发送NRZ编码的同时,用另一 个信道同时发送同步时钟信号. ②曼彻斯特编码（Manchester） 编码规则 每比特的周期T分为前后两个相等的部分. 前半周期传送该码元值的反码,后半周期 传送该码元值的原码. 中间的电平跳变作为双方的同步信号
1948年香农经研究得出了著名的香农公式 该公式指出,信道的带宽和信噪比越高,则信 道的容量就越高.
在网络设计中,一定要注意所用的数据传输 速率一定要低于信道容量所规定的数值.
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5.带宽,数据传输速率和信道容量的关联 6.误码率 误码率是指二进制码元在数据传输中被传错
的概率,也称出错率.可表示为:
每秒钟的变化次数.具体来讲,在数据传输过
程中,线路上每秒钟传输的波形个数就是波
特率B.
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假设T表示每个波形的持续时间,则调制速
率可以表示为:
B
1 T
.
比特率和波特率之间有下列关系: SBlo2gn
其中,n为一个脉冲信号所表示的有效状态数. 对于多相调制来说,n表示相的数目.如,在二相调制 中,n=2,所以S=B,但在多相(n大于2)调制时,则有 S>B.(见表1-2)
9
1.3.2通信系统的主要技术指标
1.数据传输速率S(,它是
指在有效带宽上,单位时间内所传送的二进
制代码的有效位数.常用 b/s,Mb/s等单位
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数字信号通过实际的信道
❖ 有失真，但可识别
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
发送信号波形
接收信号波形
❖ 失真大，无法识别
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
发送信号波形
接收信号波形
❖ 信道传输数据的能力是受到限制的，信道的 最大容量与信道的带宽有关。
在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否 则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的 判决（即识别）成为不可能。
练习
1. 一个带宽为3k的理想低通信道，其最高码元传输 速率是多少？若一个码元能携带3bit信息，则其最 高传输率是多少？
2. 设信号的脉冲周期为0.002s，脉冲信号有效值状 态个数为8，问
① 如果用二进制代码表示上述信号，一个脉冲信号需要用 几位二进制代码表示
② 用二进制代码表示上述信号，其数据率是多少？
如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高 频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元 而不出现码间串扰。
奈氏(Nyquist)准则
❖ 1924 年，奈奎斯特(Nyquist)就推导出了著名的 奈氏准则。他给出了在假定的理想条件下，为了 避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。
理想低通信道的最高码元传输速率 = 2H Baud H 是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz)
第3章 数据通信 技术基础
本章学习内容及要求
❖ 熟悉
数据通信的基本概念
❖ 掌握
信道复用技术、编码技术、交换技术和差错控制技术 的原理和实现方法
❖ 掌握
网络传输时延计算方法 以及网络传输介质的选用方法
3.1.1 信息、数据与信号
❖ 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
❖ 基带传输就是在数字信道上直接传送基带信号
❖ 频带传输是利用模拟信道传输数据信号，例如把 计算机设备输出的信号进行调制以后再放在传输 介质上传输。
频带传输有时也称为宽带传输
❖ 频带传输的目的是，把基带信号经过载波调制后， 将信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道 中传输。
信道的带宽
带宽(broad width)与信道可以允许通过的信号的最高频 率与最低频率有关，一个信道允许的信号的最大频率和最 低频率的差值，称为该信道的带宽。
❖ 两种数据、两种信号有四种类型的编码组合:
即数字数据分别编码成数字信号或模拟信号 模拟数据分别编码成模拟信号或数字信号
3.1.2 通信的基本要求
❖ 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
包括传输介质和通信设备
❖ 按信道中传输的是模拟信号还是数字信号，把 信道分为模拟信道和数字信道。
3.1.6 基带传输和频带传输
❖ 把基本频率分量对应的矩形脉冲信号称为基本频带， 简称为基带，对应的矩形脉冲信号称为基带信号(即 基本频带信号baseband) 。
❖ 像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信 号都属于基带信号。
其中：C为数据传输率； B为调制速率； L为一个信号可能取值的个数
每个信号有4种电平（状态）的情况
信号可能的取值个数 L=4，则调制速率B与 数据率C之间的关系 为：C=2B
3.1.4 信道的最大容量
❖ 任何实际的信道都不是理想的，在传输信 号时会产生各种失真以及带来多种干扰。
❖ 码元传输的速率越高，或信号传输的距离 越远，在信道的输出端的波形的失真就越 严重。
信噪比
❖ 噪声存在于所有的电子设备中，它可以影响接 收端对码元的判决。如果信号较强则噪声的影 响就相对较小。
❖ 信噪比就是信号的平均功率与噪声的平均功率 之比，记为S/N。
S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。
❖ 信噪比的度量单位是分贝（dB），其定义为：
信噪比（dB） = 10 log10(S/N) （dB） 例如，S/N=1000时，信噪比为30dB。
双方按照通信协议传输信息，并能理解这些通信 协议
信道
❖ 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
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
能通过
0
H (Hz)
不能通过
频率(Hz)
❖ 将调制速率与数据率的关系带入，可得奈奎 斯特定理的公式为（理想信道）：
C = 2H log2 L (bps)
例：
❖ 假定一条线路每秒采样16次，传输信号共 有16种状态，则传输速率是
A、16bit/s B、 48bit/s C、 64bit/s D、 256bit/s
传播速率，是一个常量，与光速联系
❖ 调制速率也称为码元速率、波形速率或信号速率
指的是每秒种发送信号的数目，单位为波特(baud)
❖ 数据传输率为每秒种发送的二进制位数，单位为bps， 读作每秒位。
调制速率与数据传输率之间的关系
❖ 调制速率与数据传输率之间的关系为： C = B log2 L (bps)
信息涉及到数据的内容和解释
❖ 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
❖ 数据和信号都有两种不同的形式
一种称为模拟数据和信号 另一种称为数字数据和信号
“模拟的”(analogous)：代表信号参数取值是连续 的。
“数字的”(digital)：代表信号参数取值是离散的。
香农定理
❖ 香农(Shannon)用信息论的理论推导出了 带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的 极限、无差错的信息传输速率。
❖ 信道的极限信息传输速率 C 可表达为 C = H log2(1+S/N) b/s
3.1.3 数据通信传输系统模型
❖ 一个数据通信系统由
源ห้องสมุดไป่ตู้统、传输系统、目的系统三部分组成
输入 汉字
数字比特流 模拟信号
主机A 调制解调器
公用电话网
模拟信号 数字比特流
输出 汉字
调制解调器
主机B
3.1.4 计算机网络中的速率
❖ 计算机网络中信号的速率涉及三种：
传播速率；调制速率；数据传输率
❖ 信号的传播速率是常量