数据通信的基本概念资料

２.1 数据通信的基本概念
$2.1.3 通信方式 ３.串行通信的方向性结构：单工、半双工、和全双工
数据 发送机 应答 （a）单工通信 发送机 数据 应答 接收机 （b）半双工通信 数据 发送机 应答 数据 接收机 应答 （c）全双工通信 发送机 接收机 发送机 接收机 接收机
单工数据传输只支持数据在 一个方向上传输; 半双工数据传输允许数据 在两个方向上传输,但是, 在某一时刻,只允许数据在 一个方向上传输,因而半双 工通信实际上是一种可切 换方向的单工通信; 全双工数据通信允许数据同 时在两个方向上传输,因此全 双工通信是两个单工通信方 式的结合,它要求发送设备和 接收设备都有独立的接收和 发送能力。
2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 数据、信息 信息是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某 种认识; 数据是把事件的某些属性规范化后的表现形式; 信号是数据的具体的物理表现。
2.1 数据通信的基本概念
例子 信息 数据 雪 六角形 凉 白色 信号
2.1 数据通信的基本概念
• 信息：人对雪花和马的认识
（当Ｎ＝２时）
Ｒ=1/T
２.1 数据通信的基本概念
$2.1.2 数据通信中的主要技术指标 2.信道容量 信道容量表征一个信道传输数据的能力,单位也用位/秒 (bps)。 信道容量与数据传输速率的区别： 信道容量表示信道的最大数据传输速率,是信道传输数据 能力的极限。 数据传输速率则表示实际的数据传输速率。
信道
信道 • 信号传输的通道 模拟信道 • 传输模拟信号的通道 数字信道 • 传输数字信号的通道
模拟数据 电话
模拟信号
（a）模拟数据在模拟信道上传输 数字数据 调制/解调器 模拟信号
（b）数字数据在模拟信道上传输 模拟数据 编码解码器 数字信号
（c）模拟数据在数字信道上传输
２.1 数据通信的基本概念
• 数据：文字，二进制数，十进制数
• 信号：电压，光，磁场强度
2.1 数据通信的基本概念
2.1.2 信号与信号传输 两种不同类型的量：
A.时间、温度、电波、声音
信号中没有断开或不连续的的地方；
B.字符，二进制数，电脉冲
信号仅取一些有限数目的值；
2.1 数据通信的基本概念
模拟信号与数字信号的特点
模拟： 波动性； 持续变化； 反映事物的本质； 在电信业已经被广泛 使用超过100年； 数字： 离散性； 跃变性； 设备性能先进， 较为便宜；
（就像公路上的最大限速值与汽车实际速度之间的关系一样, 它们虽然采用相同的单位;但表征的是不同的含义。）
２.1 数据通信的基本概念
$2.1.2 数据通信中的主要技术指标 2.信道容量 信道容量的计算
理想无噪声信道的信道容量 奈奎斯特公式 C=2Hlog2n(bps)
理想有噪声信道的信道容量 香农公式 C=Hlog2（1＋S/N）(bps) 信噪比（dB）=10lg（S/N） 例如：电话拨号线路，信道带宽4000Hz，以信噪比30dB 计算，信道容量C=4000*log2（1＋103 ）=40Kbps
影响信道容量的因素
• 信道容量不仅由传输介质决定，还受到信道上网络设 备处理速度的影响。
• 带宽就像水管的粗细 • 网络设备就像水管的阀门、连接器等
• 数据就像水管中的水
信道容量
• 带宽就像道路的宽窄
• 数据就像要跑在道路上的车
２.1 数据通信的基本概念
$2.1.2 数据通信中的主要技术指标 3.误码率 误码率是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠 性的指标。 它定义为二进制数据位传输时出错的概率。 设传输的二进制数据总数为N位,其中出错的位数为Ne,则误 码率表示为: Pe =Ne/N 计算机网络中,一般要求误码率低于10-9,即平均每传输109位 数据仅允许错一位。可若误码率达不到这个指标,可以通过 差错控制方法进行检错和纠错。
优点:是传输速度快,处理简单 缺点：进行远距离数据传输时费用高
２.1 数据通信的基本概念
$2.1.3 通信方式 1.串行通信方式
串行数据传输时,先由具有8位总线的计 算机内的发送设备,将8位并行数据经并 一串转换硬件转换成串行方式,再逐位经 传输线到达接收站的设备中,并在接收端 将数据从串行方式重新转换成并行方式, 以供接收方使用。 优点:现实意义更大 缺点：与并行传输相比速度慢
２.1 数据通信的基本概念
$2.1.2 数据通信中的主要技术指标 数据通信的任务是传输数据信息,希望达到传输速度快、出 错率低、信息量大、可靠性高,并且既经济又便于使用维护。 这些要求可以用下列技术指标加以描述。 1.数据传输速率（比特率、传输率） 定义：是指每秒能传输的二进制信息位数。 单位： 位/秒(bits per sec-ond),记作bps或bit/s。 信号速率（传码率、调制速率） 定义：每秒发送的信号个数 单位：baud（波特） Ｒ=1/T· log2N
２.1 数据通信的基本概念
$2.1.1模拟数据通信和数字数据通信
２.1 数据通信的基本概念
$2.1.1模拟数据通信和数字数据通信
幅度 幅度
１ ０ １ １ ０ １
Ｔ （a）模拟信号
Ｔ （b）数字信号
模拟信号和数字信号的表示
２.1 数据通信的基本概念
$2.1.1模拟数据通信和数字数据通信
模拟信号和数字信号的对比
数字信号的离散性，使具有较模拟信号更强的抗干扰性。
10 11001
10 11001
$2.1.1模拟数据通信和数字数据通信
模拟信号和数字信号都可以在合适的传输媒体上进行传输,即模 拟传输和数字传输。无论哪种情况,在传输一定距离之后,模拟 信号都将衰减。为了实现长距离传输,模拟传输系统要用放大器 来增强信号中的能量,但同时也会使噪音分量增强,以至引起信 号畸变。 对于模拟数据来说,例如声音,即使存在一些畸变,内容仍然可以 听懂理解;但对于数字数据来说,畸变将会使数据传输产生错误。 数字传输的衰减也会危及数据的完整性,数字信号只能在一个有 限距离内传输,为了获得更大的传输距离,可以使用中继器。 中继器接收衰减了的数字信号,把数字信号恢复为“０"、"1"的 标准电平,然后重新传输这种新的信号,这样就有效地克服了衰 减。
２.1 数据通信的基本概念
$2.1.3 通信方式 通信有两种基本方式:即串行方式和并行方式
0 并 1 行 2 3 : : n-1 信号地
0 0 1 0 1 1
0 1 2 3 : : n-1 信号地
通常情况下: 并行方式用于近距离通信Βιβλιοθήκη Baidu串行方式用于距离较远的通 信。
10010011 串 行 源 DTE 信号地
第二章
计算机网络基础知识
２.1 数据通信的基本概念
$2.1.1模拟数据通信和数字数据通信
在介绍数据通信之前,先对几个基本术语做一下解释: (1)数据一一可定义为有意义的实体,它涉及到事物的存在形式。 数据可分为模拟数据和数字数据两大类。 模拟数据是在某个区间内连续变化的植,例如声音和视频都是幅度连续 变化的波形,又如温度和压力也都是连续变化的值; 数字数据是离散的值,例如文本信息和整数。 (2)信号一一是数据的电子或电磁编码。 对应于模拟数据和数字数据,信号也可分为模拟信号和数字信号。 模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波,可以利用其某个参 量(如幅度、频率或相位等)来表示要传输的数据; 数字信号则是一系列离散的电脉冲,可以利用其某一瞬间的状态来表示 要传输的数据 (3)信息一一是数据的内容和解释。 (4)信源一一即通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。 (5)信宿一一即通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。 (6)信道一一是信源和信宿之间的通信线路。
$2.1.1模拟数据通信和数字数据通信 对于远程通信来说,目前数字信号传输仍不像模拟信号传输 那样用途广泛和实用。然而,无论在价格方面还是在质量方 面,数字传输都比模拟传输优越。因此,远程通信系统正在把 声音数据和数字数据逐步转变为数字传输。数字传输是今后 数据通信的发展方向。 数据通信是一种通过计算机或其它数据装置与通信线路,完 成数据编码信号的传输、转接、存储和处理的通信技术。即 数据通信系统也就是以计算机为中心、用通信线路连接分布 在异地的数据终端设备,以实施数据传输的一种系统。 在局部网中,由于距离近以及数字电路器件价格的下降,采用 数字传输技术更具优越性。
成本低， 目的 远程通信中常用 DTE 需解决位同步问题
２.1 数据通信的基本概念
$2.1.3 通信方式 1.并行通信方式
在并行数据传输中有多个数据位,例如8 个数据位,同时在两个设备之间传输。发 送设备将8个数据位通过8条数据线传送 给接收设备,还可附加一位数据校验位。 接收设备可同时接收到这些数据,不需做 任何变换就可直接使用。 在计算机内部的数据通信通常以并行方 式进行。并行的数据传送线也叫总线,如 并行传送8位数据就叫8位总线,并行传送 16位数据就叫16位总线。