数据通信基础
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元。
随着计算机技术的发展，多媒体 （multimedia）技术得到了广泛的应用。媒体 （media）在计算机领域中有两种含义：一是指 用以存储信息的实体，例如磁盘、光盘、磁带与 半导体存储器；二是指信息的载体，例如数字、 文字、语音、图形与图像。多媒体技术中的媒体 是指后者。多媒体计算机技术就是要研究计算机 交互式综合处理多种媒体信息（文本、图形、图 像与语音）。利用数字通信系统来实现多媒体信 息的传输，是通信技术研究的重要内容之一。
按照在传输介质上传输的信号类型，可以相应 地将通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统
两种。
1.2 数据通信系统
信息的传递是通过通信系统来实现的，通信系统的基 本模型共有五个基本组件，即发送设备、接受设备、发送 机、信道和接收机。其中，把除去两端设备的部分叫做信 息传输系统。信息传输通信系统由三个主要部分组成信源
由于网络中绝大多数信息都是双向传输的，所以在 大多数情况下，信源也作信宿，信宿也作信源；编码 器也具有译码功能，译码器也应能编码，因此合并通 称为编码译码器；同样调制器也能解调，解调器也可
在不同计算机之间进行传送的问题。
信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式。 电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变化的
电信号称为模拟信号（analog signal）。
计算机所产生的电信号是用两种不同的电平去 表示0、1比特序列的电压脉冲信号，这种电信号
称为数字信号（digital signal）。
1.1 数据、信息与信号
通信的目的是交换信息（information）， 信息的载体可以是数字、文字、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。数据通信是 指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号
的二进制代码0、1比特序列的过程。
数据通信基础
数据通信技术是网络技术发展 的基础。学习本章的内容将会对 最基本的数据通信技术、广域网 中数据传输原理与实现方法的理 解有很大帮助。
主要内容 1 数据通信的基本概念 2 数据通信方式 3 多路复用技术 4 数据交换技术 5 数据通信的主要性能指标 6 传输媒体 7 总结与习题
1 数据通信的基本概念
与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信 息传输的特点是：要求数据通信系统具有高速率 与低延时的特性。以图像信息传输为例，如果每 帧图像由1024×768个点阵组成，图像颜色有 256种，每个点阵用1字节二进制数表示，每秒钟 传送30帧图像，那么每秒钟需要传送23592960 字节。如果传送数字化的语音信号，每秒钟对语 音信号进行22050 次取样，每次取样值用1字节 表示，那么单声道每秒钟需要传送22050字节；
数据通信最引人注目的发展是在19世纪中期。美国人 Samuel F.B. Morse完成了电报系统的设计，他设计了用一 系列点、划的组合表示字符方法，即莫尔斯（Morse）电报 码，并在1844 年通过电线从华盛顿向巴尔的摩发送了第一条
报文。
1866年，通过美国、法国之间贯穿大西洋的电缆，电报将 世界上的不同国家连接起来。莫尔斯电报的重要性在于它提出 了一个完整的数据通信方法，即包括数据通信设备与数据编码
双声道立体声每秒钟需要传送44100字节。
多媒体技术在网络中的应用，将对数据通信系 统提出更高的要求。
对于计算机系统来说Biblioteka Baidu它关心的是信息用什 么样的编码体制表示出来。例如，如何用ASCII码 表示字母、数字与符号，如何用双字节去表示汉
字，如何表示图形、图像与语音。
对于数据通信技术来说，它要研究的是如何将 表示各类信息的二进制比特序列通过传输介质，
订版在数据通信中几乎使用了半个世纪。
目前应用最广泛的是美国信息交换标准编码ASCII码 （American Standard Code for Information Interchange）。ASCII 码本来是一个信息交换编码的国家标 准，后来被国际标准化组织接受，成为国际标准ISO 646，又 称为国际5号码。因此，它被用于计算机内码，也是数据通信
（发送机）、信宿（接收机）和信道。
1 信源和信宿 信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的人或 设备；信宿就是信息的接收端，是接收所传送信息的 人或设备。 2 信道 信道本身也可以是模拟的或数字方式的，用以传输 模拟信号的信道叫做模拟信道，用以传输数字信号的 信道叫做数字信道。
3 信号变换器
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。
中的编码标准。
ASCII码采用7位二进制比特编码，可以表示128个字符。 字符分为图形字符与控制字符两类。
二进制编码按高位到低位（b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0）的顺 序排列，而b7位一般用于字符的校验。那么，英文单词 NETWORK（大写）的ASCII码编码的二进制比特序列（不考 虑校验位）应该是“1001110 1000101 1010100 1010111 1001111 1010010 1001011”。如果要从主机A将这样的 二进制比特序列准确地传送到主机B，并且主机A、B都使用 ASCII编码，那么主机B就可以将接收的二进制比特序列解释
的完整的方法。莫尔斯电报系统的某些术语，如传号 (marker)、空号(space)，至今仍在使用。
莫尔斯电报码只适用于电报操作员手工发报，而不适用于 机器的编码与解码。1870年，法国人Emile Baudot发明了适 用于机器编码、解码的博多（Baudot）码。由于博多码采用 5位信息码元（即5位0、1比特序列），只能产生32种可能的 组合，因此在用来表示26个字母、10个十进制数字、标点符 号与空格时是远远不够的。为了弥补这个缺陷，博多码不得不 增加两个转义字符。尽管博多码并不完善，但是博多码及其修
为“NETWORK”。
对于数据通信来说，被传输的二进制代码称之为“数据” （data）；数据是信息的载体。数据涉及对事物的表示形式， 信息涉及对数据所表示内容的解释。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
随着计算机技术的发展，多媒体 （multimedia）技术得到了广泛的应用。媒体 （media）在计算机领域中有两种含义：一是指 用以存储信息的实体，例如磁盘、光盘、磁带与 半导体存储器；二是指信息的载体，例如数字、 文字、语音、图形与图像。多媒体技术中的媒体 是指后者。多媒体计算机技术就是要研究计算机 交互式综合处理多种媒体信息（文本、图形、图 像与语音）。利用数字通信系统来实现多媒体信 息的传输，是通信技术研究的重要内容之一。
按照在传输介质上传输的信号类型，可以相应 地将通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统
两种。
1.2 数据通信系统
信息的传递是通过通信系统来实现的，通信系统的基 本模型共有五个基本组件，即发送设备、接受设备、发送 机、信道和接收机。其中，把除去两端设备的部分叫做信 息传输系统。信息传输通信系统由三个主要部分组成信源
由于网络中绝大多数信息都是双向传输的，所以在 大多数情况下，信源也作信宿，信宿也作信源；编码 器也具有译码功能，译码器也应能编码，因此合并通 称为编码译码器；同样调制器也能解调，解调器也可
在不同计算机之间进行传送的问题。
信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式。 电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变化的
电信号称为模拟信号（analog signal）。
计算机所产生的电信号是用两种不同的电平去 表示0、1比特序列的电压脉冲信号，这种电信号
称为数字信号（digital signal）。
1.1 数据、信息与信号
通信的目的是交换信息（information）， 信息的载体可以是数字、文字、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。数据通信是 指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号
的二进制代码0、1比特序列的过程。
数据通信基础
数据通信技术是网络技术发展 的基础。学习本章的内容将会对 最基本的数据通信技术、广域网 中数据传输原理与实现方法的理 解有很大帮助。
主要内容 1 数据通信的基本概念 2 数据通信方式 3 多路复用技术 4 数据交换技术 5 数据通信的主要性能指标 6 传输媒体 7 总结与习题
1 数据通信的基本概念
与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信 息传输的特点是：要求数据通信系统具有高速率 与低延时的特性。以图像信息传输为例，如果每 帧图像由1024×768个点阵组成，图像颜色有 256种，每个点阵用1字节二进制数表示，每秒钟 传送30帧图像，那么每秒钟需要传送23592960 字节。如果传送数字化的语音信号，每秒钟对语 音信号进行22050 次取样，每次取样值用1字节 表示，那么单声道每秒钟需要传送22050字节；
数据通信最引人注目的发展是在19世纪中期。美国人 Samuel F.B. Morse完成了电报系统的设计，他设计了用一 系列点、划的组合表示字符方法，即莫尔斯（Morse）电报 码，并在1844 年通过电线从华盛顿向巴尔的摩发送了第一条
报文。
1866年，通过美国、法国之间贯穿大西洋的电缆，电报将 世界上的不同国家连接起来。莫尔斯电报的重要性在于它提出 了一个完整的数据通信方法，即包括数据通信设备与数据编码
双声道立体声每秒钟需要传送44100字节。
多媒体技术在网络中的应用，将对数据通信系 统提出更高的要求。
对于计算机系统来说Biblioteka Baidu它关心的是信息用什 么样的编码体制表示出来。例如，如何用ASCII码 表示字母、数字与符号，如何用双字节去表示汉
字，如何表示图形、图像与语音。
对于数据通信技术来说，它要研究的是如何将 表示各类信息的二进制比特序列通过传输介质，
订版在数据通信中几乎使用了半个世纪。
目前应用最广泛的是美国信息交换标准编码ASCII码 （American Standard Code for Information Interchange）。ASCII 码本来是一个信息交换编码的国家标 准，后来被国际标准化组织接受，成为国际标准ISO 646，又 称为国际5号码。因此，它被用于计算机内码，也是数据通信
（发送机）、信宿（接收机）和信道。
1 信源和信宿 信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的人或 设备；信宿就是信息的接收端，是接收所传送信息的 人或设备。 2 信道 信道本身也可以是模拟的或数字方式的，用以传输 模拟信号的信道叫做模拟信道，用以传输数字信号的 信道叫做数字信道。
3 信号变换器
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。
中的编码标准。
ASCII码采用7位二进制比特编码，可以表示128个字符。 字符分为图形字符与控制字符两类。
二进制编码按高位到低位（b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0）的顺 序排列，而b7位一般用于字符的校验。那么，英文单词 NETWORK（大写）的ASCII码编码的二进制比特序列（不考 虑校验位）应该是“1001110 1000101 1010100 1010111 1001111 1010010 1001011”。如果要从主机A将这样的 二进制比特序列准确地传送到主机B，并且主机A、B都使用 ASCII编码，那么主机B就可以将接收的二进制比特序列解释
的完整的方法。莫尔斯电报系统的某些术语，如传号 (marker)、空号(space)，至今仍在使用。
莫尔斯电报码只适用于电报操作员手工发报，而不适用于 机器的编码与解码。1870年，法国人Emile Baudot发明了适 用于机器编码、解码的博多（Baudot）码。由于博多码采用 5位信息码元（即5位0、1比特序列），只能产生32种可能的 组合，因此在用来表示26个字母、10个十进制数字、标点符 号与空格时是远远不够的。为了弥补这个缺陷，博多码不得不 增加两个转义字符。尽管博多码并不完善，但是博多码及其修
为“NETWORK”。
对于数据通信来说，被传输的二进制代码称之为“数据” （data）；数据是信息的载体。数据涉及对事物的表示形式， 信息涉及对数据所表示内容的解释。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