第七章通信与网络技术

数据传输速率是衡量系统传输数据能力的 主要指标，数据传输率是指单位时间内传 送的信息量，即每秒钟传送的二进制位比 特数，单位为每秒位，记作bps或b/s。
4、数字通信系统的性能指标与计算 1）有效性指标
① 码元传输速率：即码元速率，表示单位时间 内信号波形的变换次数，即通过信道传输的 码元个数。单位：波特。
1 RB TB (Baud )
② 信息传输速率：即比特率，表示信源在单位 时间内传递的平均信息量。单位：bps或b/s。
R H (x) bits / s T
信息速率和码元速率之间的关系，其中N表示 每个符号可能有N种状态
R RB log2 N (b / s)
③ 平均信息速率： 若每秒输出n个信号，每个信号的平均信息
1）频分多路复用（FDM）
在一条通信线路设计多路通信信道；每路信道的 信号以不同的载波频率进行调制；各个载波频率 是不重叠的, 那么一条通信线路就可以同时独立 地传输多路信号。
2）时分多路复用（TDM）
时分多路复用是将信道用于传输的时间划分为若 干个时间片；每个用户分得一个时间片；在其占有 的时间片内，用户使用通信信道的全部带宽。
R 4.7 230 8bits 4.82Mbps 133 60s
例7-2：若数字传输系统中传送二进制码元速率为 2400B，求传送十六进制码元的信息速率。
R 2400 log2 16 9600bps
例7-3：设一信息源的输出由128个符号构成，其 中16个出现的概率为1/32,其余112个出现的概率 为1/224,信息源每秒发出1000个符号，每个符号 彼此独立，计算信息源的平均信息速率。
1、网络的形成于发展
第一阶段：远程终端联机阶段 第二阶段：计算机网络阶段 第三阶段：计算机网络互联阶段 第四阶段：信息高速公路阶段
2）香农定理：
最大数据传输速率C=Wlog2（1＋S/N） (bps)
C：用每秒位数表示的线路容量的实际限 制值，W：信道带宽，S：平均信号强度， N：平均噪声强度。
S/N（信噪比）的单位分贝（dB），定 义为：10log10S/N
例如S/N（信噪比）100 ，等于20dB
例7-5：电话信道信噪比30dB，带宽为 3.4KHz，计算最高信息传输率。
n
R nH ( X ) n pi log pi 6405bps i 1
5、信道容量
1）奈奎斯特定理
奈奎斯特定理阐述了带宽与系统每秒能传输 的最大位数之间的基本关系。它对数据传输的 最大速率给出了一个理论上的上限。 最大数据传输速率 C=2Blog2N(bps) C：最大数据传输率， B：是信道带宽， N： 传输系统采用N种电压。 注意：奈奎斯特定理没有考虑信道中噪声的干扰。
第七章 通信与网络技术
【本章内容】 7.1 通信与网络技术的历史回顾 7.2 数据通信的基本原理 7.3 计算机网络
7.5 Inernet基础 7.6 Internet的接入方式
7.1 通信与网络技术的历史回顾
❖ 通信技术的发展(自学)
无线与有线通信技术的发展（包括电报、 电话、广播、电视等）
卫星通信技术的发展
根据香农公式，信号传输率≤信道容量C
W
C
29.9106 3.02MHz
log2 (1 S / N ) log2 (11000)
6、通信系统中信道差错控制方法
1）前向纠错方式（FEC） 2）检错重发方式（ARQ） 3）混合纠错方式（HEC）
7、 多路复用技术
多路复用是指将多路信号组合在一条物理信道上 进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号 分离出来，多路复用可以极大地提高通信线路的 利用率。
信噪比为30dB，即S/N=1000 根据香农公式：
C W log2 (1 S / N ) 3.4104bps
例7-6：一帧电视信号由300000个像素构成，每个 像素有10个亮度信号，每个亮度信号等概率出现， 每秒发送30帧图像，信道的信噪比为1000，计算传 输信号的最小带宽。
R 30 300000 log2 10 29.9106bps
❖ 计算机数据网络技术的发展(自学)
包交换技术的发展 ARPA网——Internet的前身
7.2 数据通信的基本原理
1、通信系统模型
发送 方
编码/ 调制
通信 信道
解码/ 解调
接收 方
信源：数据通信中产生或发送数据的一端 信来自百度文库：数据通信中接受数据的一端 信道（传输介质）：如双绞线、光纤等
2、基带传输与频带传输
3）波分多路复用（WDM）
光纤通道技术采用了波长分隔多路复用方法，简 称为波分复用WDM;
4）码分多路访问（CDMA）
以不同频率，不同码址来区分同时通信的不同用 户的无线通信技术。
7.3 计算机网络
计算机网络是指把若干地理位置不同， 且具有独立功能的计算机，用通信线路和通 信设备互相连接起来，在网络软件的支持下 实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统。
❖ 基带描述的是信息可以以数字形式在单一 信道中传输的通信系统，而这样的信道占 有传输媒介的整个带宽。
❖ 基带系统中的每个设备都共享相同的信道。
❖ 基带传输占用的频率范围为信道提供的全 部带宽。基带系统也可以以半双工方式支 持双向信号流。
❖ 频带（宽带）是指某种传输媒介的宽频带 特性及其同时传输多种信号和业务的能力。
量为H(x)，则平均信息速率为：
R n H (x)(b / s)
或者，若已知码元传输速率RB，则平均信息速率
R RB H ( X )(b / s)
2）可靠性
①误码率（码元差错率） 错误的码元数
Pe 传输的总码元数 ②误信率（信息差错率）
错误的比特数 Pb 传输的总比特数
例7-1：已知容量为4.7GB的DVD盘可存储133分 钟的视频数据，试计算该数字信号的数据传输率。
❖ 传输媒介的带宽分割为多个子信道，每个 子信道都可以独立地传输一路信号。
❖ 宽带系统必须为数据的发送和接收提供独 立的线路。
3、数字通信系统中带宽的概念
早期的电子通信系统都是模拟系统。带 宽就是媒体能够传输的信号最高频率和 最低频率的差值。
数字通信系统中“带宽”的含义完全不 同于模拟系统，它通常是指数字系统中 数据的传输速率。