第二章 数据通信基础知识
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可利用宽带传输系统来实现声音、文字和 图像的一体化传输，这也是通常所说的
数据的串行传输和并行传输
并行通信
8个比特同时发送
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Βιβλιοθήκη Baidu发端
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需要8条线 收端
数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输。
并行通信的优点是速度快，但发端与收端之间有若 干条线路，导致费用高，仅适合于近距离和高速率 的通信。
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发端
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8个比特顺次发送 01100010
并/串 转换器
串/并 转换器
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收端
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波特（Baud）：码元传输的速率单位。波特 率为每秒传送的码元数（即信号传送速率）。
比特率、波特率和信号编码级数的关系如下：
Rbit = Rbaud log2M
上式中： M-信号的编码级数，Rbit-比特率，Rbaud-波特率
传播时延=d/s d:距离，s:介质中信号传播速度(≈0.7c)
误码率：信道传输可靠性指标，是一个概率 值。
信息编码：将信息用二进制数表示的方法。
例如：ASCII编码、BCD编码等
数据编码：将数据用物理量表示的方法。
例如：字符‘A’的ASCII编码为01000001，其 数据编码可能为
01000001
t
信号的传输方式——基带传 输
基带传输
就数字信号而言，它是一个离散的方波， “0”代表低电平，“1”代表高电平，这 种方波固有的频带称为基带，方波信号称 为基带信号，因此，基带实际上就是数字 信号所占用的基本频带。基带传输是在信 道中直接传输数字信号，且传输媒体的整 个带宽都被基带信号占用，双向地传输信 息。
信道（Channel）：传送信息的线路（或通路）。 比特（bit）：即一个二进制位。比特率为每秒传输
的比特数（即数据传送速率）。 码元（Code cell）：时间轴上的一个信号编码单元。
带宽（Band width，BW）：信道传输能力的度量。 在传统的通信工程中：
BW ≈ fmax－ fmin 单位：赫兹（Hz）
第二章 数据通信基础知识
2.1 数据通信的理论基础
数据（Data）：传递（携带）信息的实体。 信息（Information）：数据的内容或解释。 信号（Signal）：数据的物理量编码（通常为电编
码），数据以信号的形式在介质中传播。
模拟信号、数字信号 基带（Base band）、宽带（Broad band）
数据的串行传输和并行传输
串行通信
数据流以串行方式在一条信道上传输，由于计算机内
部都采用并行通信，因此，数据在发送之前，要将计 算机中的字符进行并/串变换，在接收端再通过串/并 变换，还原成计算机的字符结构，才能实现串行通信。
串行通信的优点是收、发双方只需要一条传输信道， 易于实现，成本低，但速度比较低。
系统组成
数据终端设备 通信控制器 通信信道 信号变换器
数据通信的方向
• 单工：数据单向传输（无线电广播）
• 半双工：数据可以双向传输，但不能在同
一时刻双向传输（对讲机） • 全双工：数据可同时双向传输（电话）
两个方向的信号共享链路带宽： 1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或 2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输
模拟数据通信：用来出书模拟数据或数字数据对 应的模拟信号。使用某一频率的电磁波做为载波
数字数据通信：直接利用数字传输技术在数字设 备之间传输数字数据，或模拟数据对应的数字信 号
模拟信号和数字信号
一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固 定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。 换句话说，一个码元中可以传送多个比特。 例如：当波特率为9600时
若M=2，数据传输率为9600b/s 若M=16，数据传输率为38.4kb/s
数据通信系统的模型
通信的三个要素：信源、信宿和信道 任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：
周期信号和非周期信号
周期信号：信号由不断重复的固定模式组成（如正弦 波） 非周期信号：信号没有固定的模式和波形循环（如语 音的音波信号），能被分解成无数个周期信号的叠加。
t
t
T
TT
T TT
周期信号
数据通信的基本方式
数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输 数据的信道。
模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信 道。
信号的传输方式——宽带传
输
宽带传输
宽带传输采用75Ω的CATV电视同轴电缆或 光纤作为传输媒体，带宽为300MHz。使用 时通常将整个带宽划分为若干个子频带， 分别用这些子频带来传送音频信号、视频 信号以及数字信号。宽带同轴电缆原是用 来传输电视信号的，当用它来传输数字信 号时，需要利用电缆调制解调器（Cable Modem）把数字信号变换成频率为几十兆 赫兹到几百兆赫兹的模拟信号。
在计算机网络中，用每秒允许传输的二进制位数作为带 宽的计量单位。主要单位： b/s ，kb/s，Mb/s，Gb/s。
例如：传统以太网理论上每秒可以传输一千万比特，它的带宽为 10Mb/s。
时延（Delay）：信息从网络的一端传送到另一端所需的时 间。
• 时延=处理时延+排队时延 +发送时延+传播时延 处理时延=对数据进行处理和错误校验所需的时间 排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间 发送时延=数据位数/信道带宽
信源
编码
调制
信道
解调
解码
信宿
噪声
编码器：数据适合传输的信号——便于识别、纠错 调制器：信号适合传输的形式——按频率、幅度、相位 解码器：传输信号原始数据 解调器：接收波形数字信号序列
信息通过通信系统传输
信息→数据→信号→在介质上传输→信号→数据→信息
通信系统的任务
把携带信息的数据用物理信号形式通过介质传 送到目的地。 信息和数据（0、1比特）不能直接在介质上传输。
信号的传输方式 ——频带传 输
频带传输
所谓频带传输是指将数字信号调制成音频信 号后再发送和传输，到达接收端时再把音频 信号解调成原来的数字信号。可见，在采用 频带传输方式时，要求发送端和接收端都要 安装调制器和解调器。
在实现远距离通信时，经常借助于电话线路， 此时就需要利用频带传输方式。利用频带传 输，不仅解决了利用电话系统传输数字信号 的问题，而且可以实现多路复用，以提高传
数据的串行传输和并行传输
并行通信
8个比特同时发送
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Βιβλιοθήκη Baidu发端
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需要8条线 收端
数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输。
并行通信的优点是速度快，但发端与收端之间有若 干条线路，导致费用高，仅适合于近距离和高速率 的通信。
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发端
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8个比特顺次发送 01100010
并/串 转换器
串/并 转换器
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收端
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波特（Baud）：码元传输的速率单位。波特 率为每秒传送的码元数（即信号传送速率）。
比特率、波特率和信号编码级数的关系如下：
Rbit = Rbaud log2M
上式中： M-信号的编码级数，Rbit-比特率，Rbaud-波特率
传播时延=d/s d:距离，s:介质中信号传播速度(≈0.7c)
误码率：信道传输可靠性指标，是一个概率 值。
信息编码：将信息用二进制数表示的方法。
例如：ASCII编码、BCD编码等
数据编码：将数据用物理量表示的方法。
例如：字符‘A’的ASCII编码为01000001，其 数据编码可能为
01000001
t
信号的传输方式——基带传 输
基带传输
就数字信号而言，它是一个离散的方波， “0”代表低电平，“1”代表高电平，这 种方波固有的频带称为基带，方波信号称 为基带信号，因此，基带实际上就是数字 信号所占用的基本频带。基带传输是在信 道中直接传输数字信号，且传输媒体的整 个带宽都被基带信号占用，双向地传输信 息。
信道（Channel）：传送信息的线路（或通路）。 比特（bit）：即一个二进制位。比特率为每秒传输
的比特数（即数据传送速率）。 码元（Code cell）：时间轴上的一个信号编码单元。
带宽（Band width，BW）：信道传输能力的度量。 在传统的通信工程中：
BW ≈ fmax－ fmin 单位：赫兹（Hz）
第二章 数据通信基础知识
2.1 数据通信的理论基础
数据（Data）：传递（携带）信息的实体。 信息（Information）：数据的内容或解释。 信号（Signal）：数据的物理量编码（通常为电编
码），数据以信号的形式在介质中传播。
模拟信号、数字信号 基带（Base band）、宽带（Broad band）
数据的串行传输和并行传输
串行通信
数据流以串行方式在一条信道上传输，由于计算机内
部都采用并行通信，因此，数据在发送之前，要将计 算机中的字符进行并/串变换，在接收端再通过串/并 变换，还原成计算机的字符结构，才能实现串行通信。
串行通信的优点是收、发双方只需要一条传输信道， 易于实现，成本低，但速度比较低。
系统组成
数据终端设备 通信控制器 通信信道 信号变换器
数据通信的方向
• 单工：数据单向传输（无线电广播）
• 半双工：数据可以双向传输，但不能在同
一时刻双向传输（对讲机） • 全双工：数据可同时双向传输（电话）
两个方向的信号共享链路带宽： 1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或 2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输
模拟数据通信：用来出书模拟数据或数字数据对 应的模拟信号。使用某一频率的电磁波做为载波
数字数据通信：直接利用数字传输技术在数字设 备之间传输数字数据，或模拟数据对应的数字信 号
模拟信号和数字信号
一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固 定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。 换句话说，一个码元中可以传送多个比特。 例如：当波特率为9600时
若M=2，数据传输率为9600b/s 若M=16，数据传输率为38.4kb/s
数据通信系统的模型
通信的三个要素：信源、信宿和信道 任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：
周期信号和非周期信号
周期信号：信号由不断重复的固定模式组成（如正弦 波） 非周期信号：信号没有固定的模式和波形循环（如语 音的音波信号），能被分解成无数个周期信号的叠加。
t
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T
TT
T TT
周期信号
数据通信的基本方式
数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输 数据的信道。
模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信 道。
信号的传输方式——宽带传
输
宽带传输
宽带传输采用75Ω的CATV电视同轴电缆或 光纤作为传输媒体，带宽为300MHz。使用 时通常将整个带宽划分为若干个子频带， 分别用这些子频带来传送音频信号、视频 信号以及数字信号。宽带同轴电缆原是用 来传输电视信号的，当用它来传输数字信 号时，需要利用电缆调制解调器（Cable Modem）把数字信号变换成频率为几十兆 赫兹到几百兆赫兹的模拟信号。
在计算机网络中，用每秒允许传输的二进制位数作为带 宽的计量单位。主要单位： b/s ，kb/s，Mb/s，Gb/s。
例如：传统以太网理论上每秒可以传输一千万比特，它的带宽为 10Mb/s。
时延（Delay）：信息从网络的一端传送到另一端所需的时 间。
• 时延=处理时延+排队时延 +发送时延+传播时延 处理时延=对数据进行处理和错误校验所需的时间 排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间 发送时延=数据位数/信道带宽
信源
编码
调制
信道
解调
解码
信宿
噪声
编码器：数据适合传输的信号——便于识别、纠错 调制器：信号适合传输的形式——按频率、幅度、相位 解码器：传输信号原始数据 解调器：接收波形数字信号序列
信息通过通信系统传输
信息→数据→信号→在介质上传输→信号→数据→信息
通信系统的任务
把携带信息的数据用物理信号形式通过介质传 送到目的地。 信息和数据（0、1比特）不能直接在介质上传输。
信号的传输方式 ——频带传 输
频带传输
所谓频带传输是指将数字信号调制成音频信 号后再发送和传输，到达接收端时再把音频 信号解调成原来的数字信号。可见，在采用 频带传输方式时，要求发送端和接收端都要 安装调制器和解调器。
在实现远距离通信时，经常借助于电话线路， 此时就需要利用频带传输方式。利用频带传 输，不仅解决了利用电话系统传输数字信号 的问题，而且可以实现多路复用，以提高传