数据通信基础概念知识
数据通信基础知识
数据通信基础知识数据通信是现代社会中不可或缺的一部分，它依赖于各类不同的网络技术、传输媒介以及各种通信设备来实现信息的传输。
数据通信作为计算机网络的一个分支领域，在信息技术的发展历史中，一直扮演着至关重要的角色。
因此，对于数据通信的基础知识的掌握，对于从事计算机行业的人员来说显得格外重要。
一、数据通信的基本概念数据通信指的是通过各种可以传输数据的设备或网络工具将数据以特定的格式从一处传输到另一处的通信过程。
数据本身是以二进制编码方式来存储和传输，这种编码方式只包括数字0和1。
在数据通信领域，每一个0和1被定义为一个比特，也就是二进制信息位。
数据通信是实现计算机之间连接的基础，我们是通过数据通信技术将计算机与其他设备和网络连接起来。
二、数据通信的主要组成部分1.信源：信源指的是产生和发送信息的物理设备。
比如计算机、手机等都是信源的代表。
信源产生的数据信号可能是按照数字或者模拟信号来产生。
2.编码器：在数据信号经过信源后，信源产生的信号不一定是经过处理的二进制码流，因此需要对信源产生的信号进行编码操作，将原始信号转换为正确的数码形式，这就要用到编码器。
3.信道：信道就是传输信息信号的传输媒介，信道的种类很多，例如：电缆、光纤、无线电波等等。
4.解码器：按照收发双方协议规定，收到的信息信号需要进行解码操作，将数码形式转换为指定的信号形式并还原原始信息。
5.信宿：信宿是指接收信息的物理设备，例如计算机、手机等。
三、数据通信的传输模式在数据通信中有两种主要的传输模式：串行传输和并行传输。
串行传输：串行传输是指每一个二进制数位依次流动地发出，它的传输速度比并行传输要慢很多，但是传输的反差强度高。
串行传输通常应用在一些要求传输距离较远、传输速度较慢但是信号质量要求比较高的场合，如电子标签、传感器等。
并行传输：并行传输就是将多个二进制数同时传输，它的传输速度比串行传输要快，但受到电磁干扰的影响也比串行传输严重。
数据通信技术基础
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)
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往返时延（Round-Trip Time，RTT）：从发送端发送数据开始，到 发送端收到接收端的确认所经历的时间
例如，话音级线路的带 宽约为3.1kHz，根据上
C = 数据传输率，单位b/s W = 带宽，单位Hz M = 信号编码级数
式计算的信道最大数据
传输率如右表所示
M 2 4 8 16 32
最大数据率 6200 b/s 12400 b/s 18600 b/s 24800 b/s 31000 b/s
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每秒能传送多少个比特数 bps(bit per second) C=1/T×log2N T为传输信息的电脉冲宽度，N为一个码元所取得的 有效离散值个数（调制电平数）
信号传输速率（波特率） 用B表示
码元速率、调制速率 每秒传送的码元数 波特（Baud） B=1/T
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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：
3
金属导体
双绞线、 同轴电缆(粗、细)
光纤 无线介质
无线电、微波、卫星、红外线
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双绞线（Twist Pair，TP）
内导体芯线
绝缘 内屏蔽
外屏蔽
外套
--螺旋绞合的双导线 --每根4对、25对、1800对 --典型连接距离100m（LAN） --RJ45插座、插头 --优缺点： 成本低 组装密度高、节省空间 安装容易（综合布线系统） 平衡传输（高速率） 抗干扰性一般 连接距离短
第二章-数据通信基础
23.03.2022
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▪ 不同类型的信号在不同类型的信道上传输 有4种情况：
数据：模拟数据 数字数据
信号：模拟信号 数字信号
信道：模拟信道 数字信道
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▪ 模拟传输和数字传输所使用的技术
模拟数据，模拟信号
语音
模拟
移频,调制
模拟数据，数字信号
模拟
数字
PCM编码
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▪ 信息通过数据通信系统进行传输的过程
➢ 把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地
信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输
“A” 01000001
01000001 “A”
信息→数据→信号→在信道信道上传输→信号→数据→信息
信息编码 数据编码 调制
解调 数据解码 信息解码
➢ 编码：数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错 ➢ 调制：数字信号→适合传输的形式——按频率、幅度、相位 ➢ 解调：接收波形→数字信号 ➢ 解码：数字信号→原始数据
➢ 例如：通过电话网络传输数据
▪ 宽带传输：把信号调制成频带为几十MHZ 到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方 需要解调。
➢ 例如：闭路电视的信号传输
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码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
第二章 数据通信基础
(a)模拟信号是在一定范围内可以连续取值的信号，是一 种连续变化的电信号（如：语言信号），它可以不同频率在 介质上传输。
(b)数字信号是一种离散的脉冲序列，它的取值是有限个 数，它以恒定的正电压/负电压，表示“1”、“0”，可以用不 同的位速率在介质上传输。
2. 传输（通信） 传输又叫通信，是把信息从一个地方送到另一个地方。 涉及模拟通信、数字通信、数据通信几个概念。 通信系统模型如右图： 接收信息 的目的地 1) 模拟通信 若信源产生模拟信号，且以模拟信道传输，则称为模 拟通信，如电话、电视系统目前都采用这种方式。 2) 数字通信 若信源产生模拟信号，但以数字信道传输，（传输的 是数字信号），则称为数字通信。如IP电话，把语音信号 经压缩编码后，经Intenet把数字编码传到对方，再解码还 原为语音信号。 信息产生和出现 的发源地
注意： 1个码元，是一个电脉冲，它表示一个脉冲状态，1个码 元并不一定代表一个比特，它所表示的信息（携带信息）可 能是2bit、3bit，若脉冲状态有4种，00、01、10、11，则一 个码元传2bit信息。 仅当电脉冲信号状态数为2时，即只有“0”“1”两个状态 时，每个电信号只传输1位二进制数，比特率=特波率，但意 义仍不同。 此外，波特和比特含义不同，一个是码元速率，一个是 信息量的单位。 · 波特率与比特率间关系： S=Blog2N (bps) N：脉冲状态数（电信号的状态数）
(2)信道容量
· 信道容量 指信道上能够传送的最大数据率。当传输率高于信道容 量时，信道上根本不能传送信号，即信道容量是信道的一个 极限参数。 · 传输率受限原因： 任何信道都不是理想的，信道带宽有限，信道上存在多 种干扰，在传输信号时会带来各种失真。 1924奈奎斯特（Nyquist）有限带宽无噪声信道极限数据率 · 奈奎斯特公式： Rmax=2W (Baud) =2Wlog2N (bps) 其中： W为信道带宽，N为脉冲状态数（码元离散值个数）。 当N=2时， Rmax=2W
数据通信基础
有线通信 传输线缆 电话、有线电视、计算机网络
无线通信
电磁波
无线广播、无线电视、卫星通信
蜂窝无线通信 基站、PSTN结合 手机、移动通信
• 数据通信按照通信者的移动性分类
• 固定通信 • 移动通信
2、按允许通过的信号类型分类 （1）模拟信道 能够传输模拟信号的信道称为模拟信道。一般 来说，各种传输媒体都可以传输模拟信号。利用模 拟信道进行模拟信号传输的方式称为模拟传输。
数据通信模型
数据通信系统 数字比特流 模拟信号 公用电话网 调制解调器 源系统 传输系统 传输 系统 调制解调器 目的系统 PC 机 模拟信号 数字比特流 正文
正文
PC 机
输 入 信 息
源点
输 入 数 据
发送器
发送 的信号
接收 的信号
接收器 输 出 数 据
终点 输 出 信 息
二、 数据通信方式的分类
数字信号通过实际的信道
• 失真不严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真） 输入信号波形 输出信号波形 (失真不严重)
• 失真严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
输入信号波形
输出信号波形 (失真严重)
数据通信模型
• 信息是人类所创造的各种声、像、图、文形式的知识。 数据是信息在计算机中的表现形式。数据传输过程是将 信息从源站传到目标站。首先需要将信息用二进制代码 来表示，其次还要将二进制代码以一定的信号方式（如 电压、电流、脉冲等）来表示。然后将信号由信道进行 传输。到达接受方后，再根据这些信号恢复为数据代码， 从而使目标站得到源站发送端的信息。
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
数据通信基础知识
数据通信基础知识在当今数字化的时代，数据通信已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从我们日常使用的手机与朋友聊天、发送电子邮件，到企业之间的大规模数据传输和全球范围内的信息共享，数据通信的身影无处不在。
那么，什么是数据通信？它又是如何工作的呢？让我们一起来探索数据通信的基础知识。
一、数据通信的定义和重要性数据通信，简单来说，就是在不同的地点之间以数字形式传输数据的过程。
这些数据可以是文本、图像、音频、视频或其他任何形式的信息。
数据通信的重要性不言而喻。
它使得人们能够迅速、准确地获取和传递信息，大大提高了工作效率和生活质量。
比如，在医疗领域，医生可以通过数据通信远程诊断病情，为患者提供及时的治疗建议；在教育领域，学生可以在线学习丰富的课程资源，不受时间和空间的限制；在商业领域，企业可以实时监控库存和销售数据，做出更明智的决策。
二、数据通信的基本要素要实现有效的数据通信，需要以下几个基本要素：1、发送方和接收方发送方是产生数据并将其发送出去的设备或个人，而接收方则是接收并处理这些数据的设备或个人。
2、数据数据是通信的内容，可以是各种形式的信息。
3、信号信号是数据的物理表现形式，比如电信号、光信号等。
4、传输介质传输介质是信号传输的通道，常见的有双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波等。
5、协议协议是通信双方遵循的规则和标准，确保数据能够正确、有序地传输和理解。
三、数据通信的传输方式数据通信有两种主要的传输方式：串行传输和并行传输。
串行传输是逐位地传输数据，一次只传输一位。
这种方式虽然速度相对较慢，但成本较低，适用于长距离通信。
并行传输则是同时传输多位数据，速度较快，但成本较高，通常用于短距离通信，如计算机内部的数据传输。
四、数据通信的网络类型1、局域网（LAN）局域网通常覆盖一个较小的地理区域，如办公室、学校或家庭。
它具有较高的传输速度和较低的误码率。
2、城域网（MAN）城域网覆盖的范围比局域网大，一般是一个城市。
数据通信基础知识
细缆（便宜的同轴电缆） 细缆（便宜的同轴电缆）
非中继传输距离185米 米 非中继传输距离 Rmax=10 Mbps
铜芯 绝缘层 外导体 屏蔽层
宽带电缆
非中继传输距离<100km 非中继传输距离 Rmax= 900Mbps 传有线电视
保护套
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3.3 光纤
光纤--由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成的 光纤 由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成的 。
需要具有两条物理上独立的传输线路； 需要具有两条物理上独立的传输线路； 或者需要具有一条物理线路上的两个信道，分别用于不同方向 或者需要具有一条物理线路上的两个信道， 的信号传输。 的信号传输。
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3 传输介质
有线介质
双绞线 同轴电缆 光纤
无线介质
无线电 微波（大地微波、卫星微波） 微波（大地微波、卫星微波） 红外线（毫米波） 红外线（毫米波） 激光
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双绞线的连接标准
色彩标记和连接方法： 色彩标记和连接方法： 线对 色彩码 白蓝， 白蓝，蓝 1 白橙，橙 2 白绿，绿 3 4
白棕，棕
1 2 3 4 5 6 7 8
直连线 EIA-568A
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
交叉线 EIA-568B
1 2 3 4 5 6 7 8
......⑶
2
比特率
或 B = R / log2 N
= 波特率 * log
(Baud)
N
......⑷
[例1]采用四相调制方式，即N=4，且一个数字脉冲信号 例 采用四相调制方式， ， 采用四相调制方式 的宽度T=833x10-6秒,则： 的宽度 （1） f = 1/（833*10-6 ）= 1200 Hz （2）R=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps) （3）B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud)
第1章-数据通信基础知识-课件(1)
1.4.2 有线传输介质
有线传输媒质为看得见、摸得着的架空明线、 双绞线、电缆、光纤等。 ①优点。信号沿导线传输，能量相对集中， 传输效率高；监控网络布线受外界因素影响 小，传输质量较有保障。 ②缺点。通信成本高，受地形影响较大，敷 设时受地面因素影响，有些区域难以覆盖。
1.4.2 有线传输介质
1.1 数据通信基本概念
2.数据通信研究内容 数据通信主要任务是完成计算机或数据终端 间数据的传输、交换、存储和处理等。通常 从数据通信系统各组成部分功能的角度，把 数据通信研究的内容分为3个基本方面。
①数据传输。 ②通信接口。 ③通信处理。
1.1 数据通信基本概念
3.数据通信涉及的技术 数据通信涉及的技术主要有信道特性、传输技 术、多路复用技术、同步技术、交换技术、通 信接口技术、差错控制技术、数据通信网技术、 多媒体通信技术等。 ①通信信道。研究常用信道的特性及有线信道、 无线信道的工作机理。 ②数据传输技术。包括基带传输和频带传输。
③实现信道多路复用。实现同一信道中多个信 号互不干扰地同时传输。
1.2.2 模拟通信系统
3.常用调制方式
载波的1～2个参量成比例地受控于调制信号的
变化规律。根据m（t）和c（t）的不同类型和
完成调制功能的调制器传输函数不同，调制主 要有AM、FM、。
1.2.2 模拟通信系统
表1-2 3种调制方式标比较
说明
本课件配套电子工业出版社
《现代数据通信技术与应用》
内容安排
从宏观角度全景式介绍现代数据通信技术及 其应用，共4章。 ①第一章——数据通信基础知识； ②第二章——数据通信关键技术； ③第三章——数据通信网基础； ④第四章——数据通信技术应用。 此外，每章安排7个兼顾知识性、实用性、 前瞻性的阅读材料，作为正文补充、拓展。
数据通信基础
数据有两种类型：数字数据和模拟数据，前者的值是离散，如电 话号码、邮政编码等；而后者的值则是连续变化的量，如身高、体重 等。
3、信号
信号简单地说就是携带信息的传输介质。数据通信中信号是 数据在传输过程中的电磁波的表示形式。根据信号参量取值不同， 信号有两种表示形式：模拟信号(Analog Signal)与数字信号 (Digital Signal)
(2)调制速率 调制速率又称为码元速率，所谓码元是承载信息的基本
信号单位。码元速率是指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。若信号码元宽度为T，则码元 速率B=1/T。码元速率也叫波特率，通常用来表示调制解调 器之间传输信号的速率。
R=Blog2n (bps)
其中：R表示信号速率，B表示调制率，n为一个码元所携带的 信息量。当在二元调制方式中，码元所携带的信息量n =2， 即只有0和1两个离散值时，信号速率和调制速率相等( R=B)。
2.2 数据传输 介质
一般的，物理介质可大致分为有线介质（铜 线和光纤）和无线介质（电波和光波）。
有线介质是最常用也最简便的通信介质，一 直有大量的铜线和光纤应用于电话系统中。在广 域网领域，利用现成的电话系统线路进行通信传 输几乎是最实际也最简便的方式，而在局域网领 域，利用改进的专用线缆进行通信传输也简便易 行。常见的有线介质有双绞线、同轴电缆、光纤 等。
光纤和同轴电缆外形相似只是没有网状屏蔽层，光 纤由纤芯、封套及外套组成。纤芯由一玻璃或塑料组成， 封套是玻璃的，使光信号可以反射回去，沿着光纤进行 传输，外套则由塑料组成，用于防止外界的伤害和干扰。
根据传输点模数的不同，光纤分为单模 光纤（single-mode fiber）和多模光纤 （multi-mode fiber）两种(“模”是指以 一定角速度进入光纤的一束光)。单模光 纤采用激光二极管LD作为光源，而多模光 纤采用发光二极管LED为光源。
数据通信技术基础的知识点整理3篇
数据通信技术基础的知识点整理第一篇：物理层基础一、数据通信基础概念1. 数据通信：指在两个或多个设备之间传输数据所使用的技术和方法。
2. 信号：数据在传输过程中所采用的电、光等物理形式。
3. 信道：数据通过的传输媒介。
4. 带宽：信道所能够传输的数据量。
5. 波特率：信号每秒钟变化的次数。
6. 编码：将数据转换为特定的电信号或光信号。
二、模拟信号与数字信号1. 模拟信号：连续的信号，可以取得任意一连串数值。
2. 数字信号：离散的信号，只能取到有限的数值。
三、调制与解调1. 调制：将数字信号转化为模拟信号的过程。
2. 解调：将模拟信号重新转化为数字信号的过程。
四、常见的调制方法1. 幅度调制（AM）：将数字信号调制到载波中的幅度上。
2. 频率调制（FM）：将数字信号调制到载波中的频率上。
3. 相位调制（PM）：将数字信号调制到载波中的相位上。
五、数字通信系统中的编码方式1. 非归零编码：0对应低电平，1对应高电平。
2. 归零编码：每个位周期的中间都有一次电平变化，0对应低电平，1对应高电平。
3. 曼彻斯特编码：每个比特都由一个位周期内两次电平跳变组成。
4. 差分曼彻斯特编码：每个比特的位周期内第一次电平跳变表示1，否则表示0。
六、常见传输介质1. 双绞线：应用广泛，可分为UTP和STP两种。
2. 同轴电缆：常用于有线电视和以太网。
3. 光纤：传输速度快，适用于远距离传输。
4. 无线电波：适用于无线网络和移动通信。
七、多路复用技术1. 时分复用（TDM）：将时间分成若干时隙，不同的信号在不同的时隙进行传输。
2. 频分复用（FDM）：将频率带宽分成若干频道，不同的信号在不同的频道进行传输。
3. 波分复用（WDM）：利用光的不同波长来实现频分复用。
4. 码分复用（CDM）：每个用户分配唯一的码，所有用户共用相同频率带宽，通过解码来实现分离。
八、数据的传输方式1. 单工传输：只有一个方向的传输，如广播电视。
数据通信技术的基础知识
数据通信技术的基础知识数据通信技术是现代社会中极其重要的一种技术手段，它使得人们能够在远距离之间传递信息、分享资源。
在当今信息化社会中，数据通信技术得到了广泛的应用，成为了信息交流的基础。
本文将讨论一些数据通信技术的基础知识，包括通信的方式、信号传输、调制与解调、信道编码与纠错等。
一、通信的方式数据通信通常是通过电信、无线电、光纤等传输介质实现的。
通信方式可以分为有线通信和无线通信两种方式。
有线通信是指利用电缆等有线传输介质传输数据。
有线通信的优点是速率高，可靠性强，但需要铺设电缆，一旦故障难以修复。
无线通信是指利用无线电波或红外线等无线传输介质传输数据。
无线通信的优点是建设成本低，可灵活移动，但受到信号质量影响较大。
二、信号传输在数据通信中，信号传输是指将信息转换成电磁信号通过传输介质进行的过程。
信号可以是模拟信号或数字信号。
模拟信号是一种连续的信号，通常表示为正弦波形式。
在传输过程中，由于传输介质和信道的干扰，会导致信号的失真和噪声增加，降低了传输质量。
数字信号是一种离散的信号，由一系列的数字组成。
数字信号能够更好地抵御干扰和噪声，同时能够实现更高效率的传输。
三、调制与解调调制是将数字信号转换成模拟信号的过程，利用调制可以将数字信号发送到更远的地方。
调制的方式很多，如频率调制、振幅调制、相位调制等。
在调制的过程中，需要确定调制的频谱、速率和波形等参数。
解调是从调制信号中恢复原始数字信号的过程。
解调的方式通常与调制的方式相对应，如频率解调、振幅解调、相位解调等。
解调的关键是确定解调参数，如带宽、采样速率等参数。
四、信道编码与纠错信道编码是一种将数据加以处理、并对其进行纠错的方法。
在传输过程中，受到干扰和噪声等因素的影响，会导致数据失真或丢失。
利用信道编码可以使传输的数据更加可靠，同时也能够提高传输速率。
常见的信道编码方法包括海明码、环码、卷积码等。
这些编码方法能够通过增加冗余信息来提高传输的可靠性。
数据通信的基础知识
并行通信信道
9
串行通信与并行通信的比较
1、在相同的发送时钟下，并行通信的数据传输速 率将大于串行通信。
2、并行通信需要多个并行信道，实现昂贵。 3、并行通信方式适合于近距离通信（如计算机中）
而在远程通信中一般采用串行通信方式。
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二、数据通信的系统模型
信号（signal）是数据在传输过程中的电磁波 表示形式。
3
模拟信号与数据信号
模拟信号是指信号 数字信号是指信号的因
的因变量随时间连
变量不随时间连续变化的
续变化的信号，又
信号，通常表现为离散的
被称为连续信号。
脉冲形式，因此也被称作
离散信号。
4
模拟的和数字的数据、信号
模拟数据 模拟数据 数字数据
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三、数据通信系统的性能指标
速率（数据传输速率） 数据传输速率是指单位时间内信道上所能传输 的数据量，其基本单位是比特每秒（bit per second，简写为bps）。
信道的最大传输速率又被称为信道容量，它是指单 位时间内在信道上所能传输的最大比特数。
信道带宽是指信道的频率宽度，即信道所能传输信 号的频率范围，其单位为Hz。
数据通信系统
数字比特流 模拟信号
模拟信号 数字比特流
PC 机 调制解调器 源系统
公用电话网 传输系统
调制解调器 PC 机 目的系统
输 源点 输 发送器
发送
传输 系统
入
入
的信号
信
数
息
据
接收器
终点
接收
输
输
的信号
出
出
数
数据通信的基础知识
数据通信的基础知识数据通信是一个广泛的领域，它涵盖了很多与数据传输和通信相关的知识和技术。
数据通信的基础知识包括以下几个方面：1.数据通信的定义和作用数据通信通常是指通过某种通信媒介（如电缆、光纤、无线电波）传输数字数据的过程。
它可以使得不同的设备（如计算机、路由器、交换机）之间进行数据交换，并使得人们能够访问远程网络。
数据通信的作用在于促进信息的传输和共享，提高工作效率和信息化程度。
2.数字信号与模拟信号在数据通信中，数字信号和模拟信号是两个基本概念。
数字信号是由一系列离散的数字来表示的信号，它在传输和处理过程中具有较强的抗干扰能力和可靠性。
而模拟信号则是由连续的模拟波形来表示的信号，容易受到噪声和干扰的影响。
3.编码和解码技术在数据通信中，编码和解码技术是非常重要的技术手段。
编码技术是将数字信息转换为某种信号格式的过程，常见的编码技术有曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。
解码技术则是将接收到的信号解析成原来的数字信息的过程，常见的解码技术有线性解码、非线性解码等。
4.数据传输的基本方式数据传输的基本方式主要包括点对点传输、广播传输和多播传输三种方式。
点对点传输是指数据只能在两个设备之间进行传输，所需的网络带宽和传输速度较高。
广播传输则是指数据可以在网络中的所有设备之间进行传输，但会占用大量的网络资源。
多播传输则是指数据可以在网络中的一个组中的所有设备之间进行传输，而不影响其他设备。
总的来说，了解数据通信的基础知识对于我们理解和应用网络技术以及保障信息安全都具有重要的意义。
在日常生活和工作中，我们需要更多地学习和掌握有关数据通信的知识，以不断提高自己的技能水平和工作效率。
数据通信基础知识
数据传输速率
1.4
信道容量
1.5
数据通信系统的主要性能指标
1.6 1.7
数据信号的传输方式 数字数据信号的编码
1.8
多路复用技术
目录
1.9
数据传输介质
1.10 数据通信网
1.1.1 数据通信的基本概念
4
数据是信息的表示形式，是信息的物理表现。所有信息都要用某种形式的数据表 示和传播。例如，“汽车”可以使用文字、声音、图画等数据形式表示。信息是 数据表示的含义，是数据的逻辑抽象。信息不会因数据的表示形式不同而改变。 但在一般情况下并不严格地区分信息与数据，比如把数据帧也叫信息帧，传递数 据也叫传递信息。
代码在顺序传输过程中一般以b1为第一位，b7为最后一位。 为了提高可靠性，常在b7之后附加一位b8用于奇偶校验。
ASCII是当前在数据通信中使用最普遍的一种代码，我国在 1980年颁布的国家标准GBl988-80“信息处理交换用的七位编 码字符集”也是根据ASCII制定的，它与ASCII的差别只在于2/4 位置上，将国际通用货币符号“¤”改为“￥”，在国内通用。
数据通信与计算机网
第1章 数据通信基础知识
1 掌握数据通信的基本概念、数据通信系统的构成。
2
掌握数据通信的数据传输速率、传输方式、信道容量 和性能指标。
学习目标
3 掌握数据通信的传输方式、复用技术和数字编码。 4 了解数据传输介质、数据通信网的构成和分类。
1.1
数据通信概述
1.2
数据传输代码
1.3
2．国际电报2号码
17
国际电报2号码（ITA2）是一种5单位代码，又称波多码，是 起止式电传电报通信中的标准代码。目前在采用普通电传机作为 终端的低速数据通信系统中，仍使用这种代码。
数据通信基础知识
数据通信基础知识数据通信是指通过传输介质将数据从一个地点传输到另一个地点的过程。
在现代社会中，数据通信已经成为了人们生活和工作中不可或缺的一部分。
本文将详细介绍数据通信的基础知识，包括数据通信的定义、传输介质、数据传输方式、数据通信的协议以及常见的数据通信技术。
一、数据通信的定义数据通信是指将数据从一个地点传输到另一个地点的过程。
在数据通信中，数据被转换成电信号或光信号，并通过传输介质进行传输。
数据通信可以是在同一地点内的设备之间进行，也可以是在不同地点之间进行。
二、传输介质传输介质是指用于传输数据的物理媒介。
常见的传输介质包括有线传输介质和无线传输介质。
1. 有线传输介质有线传输介质是指通过物理线缆进行数据传输的介质。
常见的有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光纤。
- 双绞线：双绞线是一种由两根绝缘导线以一定的规则缠绕在一起的传输介质。
双绞线通常用于传输较短距离的数据信号，适用于局域网和电话线路等。
- 同轴电缆：同轴电缆是一种由内导体、绝缘层、外导体和外护层组成的传输介质。
同轴电缆适用于传输较长距离的高频信号，常用于电视信号和宽带网络等。
- 光纤：光纤是一种由光导纤维组成的传输介质。
光纤通过光的全内反射来传输数据信号，具有高带宽和抗干扰能力强的特点，常用于长距离的高速数据传输。
2. 无线传输介质无线传输介质是指通过无线电波或红外线等无线信号进行数据传输的介质。
常见的无线传输介质包括无线局域网（WLAN）、蓝牙和移动通信网络。
- 无线局域网（WLAN）：无线局域网是一种通过无线电波进行数据传输的局域网。
无线局域网适用于在有线网络无法覆盖的区域提供无线网络连接，常用于家庭、办公室和公共场所等。
- 蓝牙：蓝牙是一种短距离无线通信技术，适用于在个人设备之间进行数据传输。
蓝牙常用于手机、耳机、键盘和鼠标等设备之间的无线连接。
- 移动通信网络：移动通信网络是一种通过无线电波进行移动通信的网络。
移动通信网络包括2G、3G、4G和5G等不同的技术标准，适用于移动电话和移动互联网等。
计算机网络技术 第2章 数据通信基础知识
图2-9 时分多路复用的基本工作原理
2.4 数据交换技术
本节主要讲述： 1、电路交换 2、存储转发交换 3、其他高速交换技术
2.3 数据传输技术
2.3.3 多路复用技术
1.频分多路复用(Frequency Division Multiplexing)
原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每个用户占用一个频率通道。频 率通道之间留有防护频带，适用于模拟信号传输 。如图2-7所示。
频分多路复用的特点是：每个用户终端的数据通过专门分配给它的子信道传输， 在用户没有数据传输时，别的用户也不能使用。
在计算机网络中，一般要求误码率低于10－6 。
P= 错误的位数 / 传输的总位数
2.2 数据编码技术
本节主要讲述： 1、数据编码类型 2、数字数据的模拟信号编码方法 3、数字数据的数字信号编码方法 4、模拟数据的数字信号编码方法
2.2 数据编码技术
2.2.1. 数据编码类型
1.数字数据的模拟信号编码技术。 2.数字数据的数字信号编码技术。 （非归0编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码） 3.模拟数据的数字信号编码技术。
2.字符同步：保证收发双方正确传输字符。 （1）同步式：由同步控制字符领先，以组为单位连续传送。
（2）异步式：每个字符独立传送，各字符间的时间间隔可以任意。需添加冗余位以 确认字符的开始和结束。
2.3 数据传输技术
2.3.3 多路复用技术
指在一条物理线路上建立多条通信信道的技术。 发送方通过复用器将多个用户的数据汇集，经一条物理线路传送到接收设备，接收设
数据通信基础概念知识
在基带传输中,必须解决两个最基本的问题: 基带信号的编码问题;收发双方的同步问题. (2)基带信号的编码问题 常采用的编码方式有三种: ①不归零编码 编码规则.用正电压表示”1”,用负电压表
示 “0”. NRZ编码的特点与同步信号 优点: 简单,容易实现.
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缺点:收发双方无法保持同步.为了保证收 发同步,必须在发送NRZ编码的同时,用另一 个信道同时发送同步时钟信号. ②曼彻斯特编码（Manchester） 编码规则 每比特的周期T分为前后两个相等的部分. 前半周期传送该码元值的反码,后半周期 传送该码元值的原码. 中间的电平跳变作为双方的同步信号
1948年香农经研究得出了著名的香农公式 该公式指出,信道的带宽和信噪比越高,则信 道的容量就越高.
在网络设计中,一定要注意所用的数据传输 速率一定要低于信道容量所规定的数值.
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5.带宽,数据传输速率和信道容量的关联 6.误码率 误码率是指二进制码元在数据传输中被传错
的概率,也称出错率.可表示为:
每秒钟的变化次数.具体来讲,在数据传输过
程中,线路上每秒钟传输的波形个数就是波
特率B.
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假设T表示每个波形的持续时间,则调制速
率可以表示为:
B
1 T
.
比特率和波特率之间有下列关系: SBlo2gn
其中,n为一个脉冲信号所表示的有效状态数. 对于多相调制来说,n表示相的数目.如,在二相调制 中,n=2,所以S=B,但在多相(n大于2)调制时,则有 S>B.(见表1-2)
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1.3.2通信系统的主要技术指标
1.数据传输速率S(,它是
指在有效带宽上,单位时间内所传送的二进
制代码的有效位数.常用 b/s,Mb/s等单位
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特点:技术简单,信号容易实现,但抗干扰能力差.
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模拟数据信号的编码方法
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②频率调制(FSK) 在频率调制中,振幅和相位是常数,频率为变 量.其电压波形的数学表达式为:
u (t ) Am sin(1t 0 ) u (t ) Am sin( 2 t 0 )
数字”1”
数字”0”
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相位调制的特点是: 占用的频带较窄,抗干扰 性能好,其中相对调相有更高的抗干扰性能. 1.3.5数据传输中的同步技术 在网络中,收发双方是通过通信介质连接起 来的,当发送方将数据发送出去后,接收方 如何识别这些数据位并将它们组合成字符 呢?这些问题的解决都要靠交换数据的设备 之间的定时机制来实现.这个定时机制就是 我们所说的同步技术,同步技术需要解决的 主要问题如下:
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特点与同步信号 ③差分曼彻斯特编码（Difference Manchester）
编码规则
每个码元值无论是”1”,还是”0”,中间都有一
次 电平跳变,这个跳变可以作为同步信号使用. 如果码元值为”0”,则其前半个码元的电平与 上一个码元的后半个码元的电平相反;如果码元 值为”1”,则其前半个码元的电平与上一个码元 的后半个码元的电平相同.
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在接收端把模拟信号恢复为数字信号的 过程称为解调,相应的的设备称为解调器. 同时具备调制和解调功能的设备称为调 制解调器. (2)模拟信号的调制 在调制过程中选用的载波信号可以表示为:
其中,A:振幅, :角频率, :相位,这 三个量是载波信号的3个可变电参量.
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u(t ) A(t ) sin(t )
4
4.信道及信道的分类
(1)信道:是数据信号传输的必经之路,它 一般由传输线路和传输设备组成.
发送设备 发送机 信道 接收机 接收设备
通信系统基本模型
发送设备 信息 发送机 信号 信道 信号 接收机 信息 接收设备
比特流 编码器 译码器
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数据传输系统模型
(2)物理信道和逻辑信道 物理信道:是指用来传送信号或数据的物理通 路,一般由传输介质和通信设备组成. 逻辑信道:是在物理信道的基础上,在节点内部 实现了其他”连接”,通常把这些”连接”称为 逻辑 信道.因此,同一条物理信道上可以提供多条逻辑 信道. (3)有线信道和无线信道 (4)模拟信道和数字信道
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在基带传输中,必须解决两个最基本的问题: 基带信号的编码问题;收发双方的同步问题. (2)基带信号的编码问题 常采用的编码方式有三种: ①不归零编码 编码规则.用正电压表示”1”,用负电压表 示 “0”. NRZ编码的特点与同步信号 优点: 简单,容易实现.
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缺点:收发双方无法保持同步.为了保证收 发同步,必须在发送NRZ编码的同时,用另一 个信道同时发送同步时钟信号. ②曼彻斯特编码（Manchester） 编码规则 每比特的周期T分为前后两个相等的部分. 前半周期传送该码元值的反码,后半周期 传送该码元值的原码. 中间的电平跳变作为双方的同步信号
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5.带宽,数据传输速率和信道容量的关联 6.误码率 误码率是指二进制码元在数据传输中被传错
Ne 的概率,也称出错率.可表示为: pe N
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1.3.3数据传输方式
1.并行传输 一次同时传输若干比特的数据. 2.串行传输 一次只能传输1比特的数据.
串行通信与并行通信
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串行数据通信具有以下三种方式: (1)单工通信. (2)半双工通信.(3)全双工通信
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例如,在四相调制中,可以将待发送的数字信 号按两个比特为一组进行编组, 一共有 四组:00,01,10,11,这样,在调相信号的传 输过程中,相位每发生一次变化,便可以传送 两个比特的数据. 同理,在8相调制中,如果将待发送的数字 信号按每3个比特一组进行编组,那么一共 有8种组合.那么,在调相信号传输的过程中, 相位每发生一次改变,便可以传送3个比特 的数据.(见表1-3)
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3.带宽 对于模拟信道来说,带宽是指物理信道的 频带宽度.意思是指,信道允许传送信号的 最高频率和最低频率之差,单位为 Hz,kHz,MHz等. 对于数字信道来说,带宽是指在信道上能 够传送的数字信号的速率,即数据传输速 率S.单位为b/s或bps.
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4.信道容量 是指物理信道能够传输数据的最大能力.当 信道上传输的数据速率大于信道所允许的 数据速率时,信道就不能用来传输数据了. 1948年香农经研究得出了著名的香农公式 该公式指出,信道的带宽和信噪比越高,则信 道的容量就越高. 在网络设计中,一定要注意所用的数据传输 速率一定要低于信道容量所规定的数值.
这三个量是正弦波的控制参数,也称为调制 参数,它们的变化将对正弦波的波形产生影响. 通过改变这三个参数来实现对模拟信号编 码时,就会产生三种不同的调制方式: 幅度调制(调幅) 频率调制(调频) 相位调制 应当注意的是每次在改变一个电参数时,要固 定另外两个.
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①幅度调制(ASK) 在幅度调制中,频率和相位是常数,振幅是变 量,也就是说,载波的幅度随发送的数字信号 的值而变化.例如,可以用具有 Am 幅度的载波 信号表示二进制数字”1”,用幅度为0的载波信 号 表示二进制数字”0”.其电压波形的数学表达式 u (t ) Am sin(t 0 ) 数字”1” 为: u (t ) 0 数字”0”
单工、半双工与全双工通信
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1.3.4 数据传输类型及相应技术 在数据通信过程中,传输的数据信号类型不 同,所使用的技术也不同,通常分为基带传输 和频带传输. 1.基带传输与数字信号的编码 (1)基带信号和基带传输 基带信号:就是数字信号,也称为数字基带 信号. 基带传输:在线路上直接传输基带信号的 方法称为基带传输.
数据:在网络中传输的二进制代码称为 数据.数据是传输信息的载体. 数据和信息的区别在于:数据是信息的 表示形式,而信息则是数据的内容和解释. 对于数据通信系统来说,他关心的是信 息的表示方式和传输方法.如,如何将表示 信息的二进制比特通过传输介质,在计算 机系统之间进行传递.
3
信号:是数据在传输过程中的表示形式. 根据数据表示方式的不同,可以把信号分 为数字信号和模拟信号. (1)数字信号:是一种离散的电信号. (2)模拟信号:是一种连续变化的电信号.
特点: 电路简单,抗干扰能力强,但频带利用率 低.因此,FSK适用于传输速率较低的数字信号.
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③相位调制(PSK) 振幅和频率为常数,相位为变量.相位调制 可以分为:绝对调相,相对调相和多相调制. 绝对调相的调制规则 用相位的绝对值表示数字信号”0”和”1”. 例如:用初始相位 0 0 表示数字”1”,用初 始相位 表示数字”0”,则电压波形的数学 表达式为: u (t ) A sin(t 0 0 )
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假设T表示每个波形的持续时间,则调制速
1 率可以表示为: B T .
比特率和波特率之间有下列关系:
S B log 2 n
其中,n为一个脉冲信号所表示的有效状态数. 对于多相调制来说,n表示相的数目.如,在二相调制 中,n=2,所以S=B,但在多相(n大于2)调制时,则有 S>B.(见表1-2)
0
m
u (t ) Am sin(t )
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相对调相的调制规则 用当前波形的初始相位,相对于前一个波形 的初始相位的偏移值来表示数字”0”和”1”. 例如:用 0'' 0' 0 表示数字信号”0”,用
来表示数字信号”1”.
'' 0 ' 0
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多相调制 以上讨论的是两相调制的方法,即用两个 不同的相位值来分别表示二进制数值”0” 和”1”.但是在模拟信号的通信系统中,人 们经常用多相调制的方法,来达到提高数 据传输速率的目的.与两相调制类似的是, 在多相调制中也存在绝对调相和相对调相 之分.
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1.3.2通信系统的主要技术指标 1.数据传输速率S(比特率) 比特率:是一种数字信号的传输速率,它是 指在有效带宽上,单位时间内所传送的二进 制代码的有效位数.常用 b/s,Mb/s等单位 来表示. 2.波形调制速率B(波特率) 波特率:是一种调制速率,它是指数字信号经 过调制后的速率,即经过调制后的模拟信号 每秒钟的变化次数.具体来讲,在数据传输过 程中,线路上每秒钟传输的波形个数就是波 特率B.
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奇 停 偶 b7 b6b5 b4 b3 b2 b1 起 始 止位
DEC
工作过程如下:平时在线路上没有信号时,线路上处于空号状态 即高电平状态;一旦接收端检测到传输线路从高电平跳向低电 平,也即接收端收到起始位,说明发送端已经开始传输数据.那么 接收端利用传输线的这种电平跳变,启动内部时钟,使其对准接 收信息的每一位进行采样,以确保正确的接收.当接收端收到停 止位时,标志着传输结束. 36
1.3 数据通信基础知识
1.3.1 数据通信的基本概念 1.信息 信息的载体:数字、字符、声音、图象等。 计算机及其外围设备产生和交换的信息都 是由二进制代码表示的字母，数字或控制符 的组合。 因此，为了传送信息，必须对信息中包含 的每一个字符进行编码。 用二进制代码表示信息中的每个字符就是 编码。
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何时开始发送数据
发送过程中双方的数据传输速率是否一致.
持续时间是多少 发送时间间隔是多少.
统一接收方和发送方动作的措施以及使得通 信双方在时间基准上保持一致的技术就称为 同步技术. 常用的同步技术有:异步传输方式和同步传 输方式两种.
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1.异步传输方式 (1)什么是异步传输方式 所谓异步传输方式就是在被传送的字符 前后加起止位,实现定时的传输方式. 这种传输方式是以一个字符为单位进行 数据传输的,并且在每个字符代码的前后附 加上起始位和停止位(这些标记数据起止的 位又称为成帧信息).