数据通信基础知识
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? 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）
? 可Biblioteka Baidu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
0
1
1
0
发端
0 1
0
1
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。
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 ）
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。
? 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
? 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
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
? 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：
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。
? 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
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。
0
1
1
发端
0 0
0
1
0
8个比特顺次发送 01100010
并/串 转换器
串/并 转换器
0
1
1
0 0
收端
0
1
0
? 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
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。
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。
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）
? 可Biblioteka Baidu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
0
1
1
0
发端
0 1
0
1
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。
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 ）
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。
? 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
? 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
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
? 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：
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。
? 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
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。
0
1
1
发端
0 0
0
1
0
8个比特顺次发送 01100010
并/串 转换器
串/并 转换器
0
1
1
0 0
收端
0
1
0
? 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
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。
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。