数据通信原理

数据是预先定义好的具有某种含义的任何一个数字或者一个字母以及他们的组合。

数据通信是：依照通信协议利用该数据传输技术在两个功能单元之间传送数据信息他实现计算机与计算机、计算机与终端、终端与终端之间数据信息的传送。

数据通信系统是通过数据电路将分布在很远地方的数据终端设备与计算机系统连接起来实现数据传播、交换、存储和处理的系统。

数据终端设备（DTE）：由数据输入设备设备、数据输出设备和传输控制器组成。

DTE在数据通信中的作用相当于电话与电报交换中的电话机和电传机，他是人和及机器的之间的接口。

数据电路由传输信道及其两端的数据电路终端接设备（DCE）组成

数据电路位于DTE与计算机系统之间，他的作用是为数据通信提供数字传输通道。

传输信道包括通信线路和通信设备。

发放的DCE有两个功能：

1）将来自DTE的数据信号进行变换使之消除原来信号的直流分量是信号功率和信道相适应防止数据信号很长时收发双方的失步。

2）当传送信道是模拟的时候时，让来自DTE的基带信号调制载频信号实现频带搬移。数据服务单元（DSU）的功能是信号格式变换消除信号中的直流分量和纺织长串零的编码、信号再生和定时等。

计算机系统是由通信控制器、主机及其周围设备组成具有处理从数据终端设备输入的数据信息并将处理结果向相应的数据终端设备输出的功能。

通信控制器是数据电路和计算机系统的接口控制远远程数据终端设备连接的全部通信信道接受远程DTE发来的数据信号。

他的主要功能是：差错控制，终端的接续控制，确认控制传输顺序控制和切断等的控制。

数据通信系统根据处理形式的不同可以分为：联机实时系统，远程批处理系统和分时处理系统。数据传输速率是衡量系统传输能力的主要指标。有三种定义：调制速率、数据传输速率、数据传送速率。

联机实时系统是指从终端输入的数据在中央计算机上处理并将结果直接返回给终端的形式，

询问处理系统是指远程终端发送电文到中央计算机并将经过处理的结果电文送回终端，

会话处理系统是终端和计算机进行一次全面的会话一面进行处理的系统，

数据收集系统是将多台远程终端的数据定时的收集到中央计算机进行处理和存储在加工为各种报表资料。

数据减缓系统是中央计算机接收某一终端送来的数据经识别该数据的接收端地址在转发个目的的接收终端。

远程批处理系统是从远程终端向中央计算机投入作业获得处理结果。

分时处理系统是中央计算机将时间划分成很短的时间片共各个远程终端使用.

当数据信号是二进制脉冲时数据传信数率和数据调制数率是相同的。

数据传送方式指数据在信道上面传送采用的方式通常有同步方式和异步方式。

并行传输和串行传输，单工、双工和全双工数据传输。

并行传输不需要另外措施就实现了收发双方的字符同步缺点是需要传输信道多设备复杂成本高串行同步相反。

接收端如何从数据码流中正确的划分出发送的一个个字符所用的措施称为字符同步。

异步传输的有点是：实现字符同步比较简单收发双方的时钟信号不需要精确的同步缺点是降低了传输效率。

同步传输是以固定失踪节拍来发送数据信号的。

衡量数据传输质量的最终指标是差错率

数据传输效率的指标是：频带利用率

真正衡量数据传输系统的信息传输效率是单位频带内的调制数率

信道容量是指在单位时间内所传送的最大信息量。

数据通信网是一个由分布在各地的数据终端数据交换设备和通信线路所构成

数据通信网可以分为：交换网和广播网两大类。

交换网可以分为电路交换和存储转发交换两种

电路交换分为空分交换和时分交换

存储转发按信息的不同分为报文交换和分组交换

因为报文交换的利用率和传输可靠性高被广泛使用于数据通信网。数据通信网分为硬件和软件硬件包括：数据传输设备、数据交换设备和线路。软件是我为了支持这些硬件而配置的网路协议。

凡是不能预测的噪声我们称为随机噪声

平稳随机过程是指他的n维分布函数或者概率密度函数不随时间的平移而变化或者说不随时间远点的选取而变化。

物理系统中对信号的传输与处理起扰乱作用而又不能完全控制的一种不需要的波形称为噪声。在通信系统中由于电流和电压的自然起伏所产生的噪声成为起伏噪声

散粒噪声是由电子器件中电流的离散性质所引起的噪声

热噪声是指导体中电子的随机运动所产生的一种电声。

当噪声的任意n维分布都服从高斯分布时、这类噪声就称为高斯噪声。

基带是指未经调制变换的信号所占的频带基带信号的频谱是从零开始的，通常进行码型变换来提高经济利用。

数据通信有3种传输方式：基带传输、频带传输和数字传输。

数据通信中采用电平传输可以在相同码元数率下提高传信率。

随机数据信号序列功率谱可能包括两个部分：连续普和离散谱。

了解信号的功率谱密度的意义：1大致可以掌握传输某一数据信号所需要的基带宽度，2 如何从数据信号的谱特性中提取收端需要的码元定时信息。

发送滤波器的作用是限制信号频带，接受滤波器用来滤除噪声和干扰均衡器用来均衡信道畸变理想基带系统是指技能消除符号间干扰又采取最佳发收滤波器是的接收滤波器输出具有最大信噪比的系统。

频域均衡的思路是利用幅度均衡器和相位均衡器来补偿传输系统的幅频特性的不理想性以达到所要求的理想形成波形从而消除符号间干扰。时域均衡器主要由衡截取滤波器构成。

扰乱器的作用是发端将传送的数据序列中存在的短周期的序列或全0（1

）序列按照某种规律点换为长期的主要用途是：防止发送功率密度普中因有固定谱线而易干扰其他系统，有利于数据接受设备中的定时恢复

非线性变换有多种方法：基带信号延迟相乘法、平方变换发和微分整流法等。

以基带数据信号控制一个载波的幅度称为数字调幅（ASK）

以基带数据信号控制载波的相位使他作不连续的有限取值的变化实现传输先洗的方法称为数字调幅（PSK）

所谓的插入导频就是在已调信号频谱中额外的加入一个低功率的线谱其对应的正炫波称为导频信号。

异步数据方式分为代码变换和脉冲塞入方式。

代码变换方式分为：取样法游标法定标法和双模法。

数字数据网是利用数字信道来传输数据信号的数据传输网！

数字数据网的作用：为用户建立自己的数字数据网创造条件，为分组交换公用数字网提供用户和网络连接用的接入信道。

同步传输方式的缺点是：由于所有的DTE都处于受控的从属地位数据传输系统的灵活性差。将低速数据流合并成高速数据流的常用方法是时分复用。

统计时分复用（STDM）又称智能时分复用（ITDM）他是针对一般TDM的缺点采用动态的分配集合信道的时隙只给那些确定要传送数据的终端分配一个时隙使他们建立数据链路

STDM也可以分为字符交织型和比特交织型。

DDN一般分为单层网和分层网。

分层网把DDN分为两层：下层主要由复用器数据电路终结设备和用户数据终端设备构成主要完成业务的接入和接出。而上层主要由柱子交叉连接系统及其相应的智能网管控制器组成，其主要功能是建立业务之间的逻辑路由。

分层网与单层网相比的优点：1、形成中枢网大量减少中继线路，2、便于网络的集中管理，3可以使整个DDN的同步精确可靠，4便于DDN 的扩容。

DDN的优点：网络分层便于规划和扩容，集中式网路管理、调度和监控提高网络的可靠性和可控制性，采用数字交叉连接系统大大提高网路的灵活性，提供高精度时钟源以及时钟分配网，减少不必要的路由迂回降低建设和运行费用。

一个数组数据DDN网络有四部分组成：本地传输系统、复用及交叉连接系统、居中传输及同步时钟供给系统、网路管理系统。

本地传输系统指：从终端用户到DDN的本地局之间的传输系统。

以数据数字传输为基础的DDN必须要求全网时钟同步否则将无法实现电路的转接。

辅主局是从接受主局或临近主局的数字信号流中提取标准时频信号一般采用数字锁相环。

差错控制的基本思路是：发送端在被传输的信息序列上附加一些码元这些多余的码元和信息码元之间以某种确定的规则相互关联着、接受端根据既定的规则检验信息码元和监督码元之间的关系如传输过程发生错误这一关系受到破坏从而时接收端可以发现传输中的错误乃至纠正错误。

噪声大体分为两类：随机噪声和脉冲噪声。

随机噪声导致传输中的随机差错、脉冲噪声使传输出现突发差错。

随机差错又称独立差错他是指那些独立的稀疏的和互不相关的发生的差错。

突发差错指一串串升值是成片出现的差错差错之间有相关性差错出现是密集的

差错控制方式一般有四中方式：

检错重发：在发送端对数据序列进行分组编码加入一定多余码元使之间具有一定的检错能力，称为能够发现错误的码组。

前向纠错：发送端的信道编码器将输入数据序列变成能纠正错误的码接收端的译码器根据编码规律检验出错误的位置并自动纠正。

混合纠错：他是检错重发和前向纠错的结合。

信息反馈：又称为回程效验手段把收到的数据序列全部由反向信道送回发端发端比较发送的数据序列与送回的数据序列从而发现错误并把认为错误的数据序列的元数据再次传送知道发端没有发现错误为止。

码的检错和纠错能里是用信息量的冗余度来换取的。

纠错编码之所以具有检错和纠错的能力是因为在信息吗志伟附加了监督码。

在信道编码中定义码组中非零码元的数目为码组的重量简称码重

编码效率是指一个码组中信息位所占的比重，她是衡量码性能的一个重要参数。

纠错编码的分类：功能分为检错码和纠错码、关系分线性码和非线性码、处理方法的不同有分组码和卷积码、是否保持不变有系统码和非系统码。纠错类型有纠正随即错误的码和纠正突发错误的码，码元取值分为二进制码和多进制码。

一个完整的DTE/DCE接口应该包括四个特性机械特性、电气特性、功能特性、规程特性。

在100系列中定义了41条供选用分为四部分信号地线与公共回线数据电路控制电路和定时电路。

200系列接口是DTE与DCE中的自动呼器之间的接口。

一个完整的数据通信过程：

1.接通线路

2.确认通信对象确定接受发送的状态

3.进行数据传送

4.确认通信结束

5.切断通信线路。

传输控制规程的功能：

1.数据链路的建立和解除

2.信息传输

3.传输差错控制

4.异常情况的处理

国际上通用的传输控制规程有两种类型：基本型传输规程和高级链路控制规程。

面向字符的数据传输控制规程也称为基本型控制规程特点是：传输信息的基本单位为字符并规