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数据通信基础知识pdf

发布日期:2020-05-31 10:44 来源:未知 点击:

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  2014-11-23 第2章数据通信基础 2.1 基本概念 计 计 1. 数据通信的基本概念 算 主要内容: 算 机 机  信息:载体可以是数字、文字、语音、图形或图 网 基本概念; 多复用; 网 像,计算机产生的信息一般是字母、数字、符号 络 络 数据传输方式; 的组合。 技 数据交换技术; 技 术 术  数据通信:指在不同计算机之间传送表示字母、 传输介质; 差错控制 及 及 数字、符号的二进制代码0、1比特序列的过程。 应 数据编码; 应  二进制编码标准:最常用的是ASCII码。 用 用 1 2 2.1 基本概念 2.1 基本概念 计 计  数据(Data) :网络中传输的二进制代码 ,是传递(携 模拟信号和数字信号 算 算 带)信息的实体,涉及对事物的表示形式,信息 机 机 模拟信号:时间上连续,包含无穷多个值 网 (Information)则是数据的内容或解释。 网 数字信号:时间上离散,仅包含有限数目的预定值 络 --模拟(Analog)数据与数字(Digital)数据 络 技 技  信号(Signal) :数据的物理量编码 (通常为电编码) , t t 术 术 数据以信号的形式。 及 及 应 --模拟信号与数字信号 应 a) 模拟信号 b) 数字信号 用 用 --基带( Base band ) 与宽带( Broadband )信号 3 4 2.1 基本概念 2.1 基本概念 计 计 周期信号和非周期信号 算 算 机 周期信号:信号由不断重复的固定模式组成(如正弦 机 波 ) 网 网 络 非周期信号:信号没有固定的模式和波形循环 (如语 络 技 音的音波信号 ),能被分解成无数个周期信号的叠加。 技 术 术 及 t 及 t 应 应 T T T 用 用 T T T 非周期周期信号 周期信号 5 6 1 2014-11-23 2.1 基本概念 2.1 基本概念 计 计  信道(Channel) :传送信息的线(或通)。  码元(Code Cell) :时间轴上的一个信号编码单元(二进制0、1) 算 算 物理信道 :传输信号的物理通,由通信设备和传输介 机 机  码字:由码元组成的二进制字符串系列 质组成; 网 网 逻辑信道:建立在物理信道之上,一个物理信道可提供 码元1 码元2 码元3 码元4 码元5 络 多个逻辑信道,如多复用。 络 信号 t 技 技 数字信道:以数字脉冲形式(离散信号)传输数据的信 术 术 道。在计算机网络中如ISDN、DDN、ATM、局域网。 同步脉冲 及 及 模拟信道:以连续模拟信号形式传输数据的信道。如 应 应 同步脉冲:用于码元的同步定时,识别码元的开始 CATV、无线电、电话拨号线。 用 用 ●同步脉冲也可位于码元的中部 信道与无线信道、公用信道与专用信道 (专线 ●一个码元也可有多个同步脉冲相对应 8 2.1 基本概念 2.1 基本概念 计 计  比特率(Bit Rate) :数据传输速率 ,单位时间内传输二进制数据 算 算 的位数(bps ,b/s) 机 机  波特率(Baud) :每秒传送的码元数,即信号传送速率 网 网 1 Baud = (log M ) bps 2 络 其中M是信号的编码级数,即一个脉冲信号所表示的有效状态数 络 技 R = R log M (比特率=波特率X信号所含比特数) 技 bit baud 2 术 术 注意: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 及 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 及 应 个比特(bit )。 应 例如:当波特率为9600时,若M=2 ,数据传输率为9600b/s ; 用 用 若M=16 ,数据传输率为38.4kb/s 9 10 2.1 基本概念 2.1 基本概念 计 计  带宽(Band width ,BW) :信号或信道占据的频率范围(模拟 算 算 信息编码:将信息用二进制数表示的方法 信号)/信号的传输速率Mbps(数字信号) 机 机 信道传输能力的度量,在传统的通信工程中:BW ≈ f max -f min (Hz) 数据编码:将数据用物理量表示的规则 网 网 计算机网络中一般用每秒允许传输的二进制位数作为带宽 络 络 例如:字母‘A’的ASCII编码,其数据编码可能为 的计量单位(比特率) ,如b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s。 技 技  信道容量(Channel capacity) :信道的最大数据率(比特率) 0 1 0 0 0 0 0 1 术 术 t 及  误码率(Bit error rate) :信道传输可靠性指标 及 应 应 P= 错误的位数 / 传输的总位数 用 用 注意:信道带宽越大,信道容量也越大,传输速率也越高。 11 12 2 2014-11-23 2.1 基本概念 2.1 基本概念 计 计 2. 数据通信系统模型 数字比特流 模拟信号 模拟信号 数字比特流 算 算 正 正 公用电话网 文 机 任何一个通信系统都由发送设备、传输信道和接受设备组成 机 文 PC机 调制解调器 调制解调器 PC机 网 通信系统三要素 :信源、信宿和信道 网 络 络 源系统 传输系统 目的系统 信源 编码 调制 信道 解调 解码 信宿 技 技 术 术 源点 发送器 传输系统 接收器 终点 产生和发送信息端 噪声 通信线 接受信息端 输入 输入 发送的信号 接收的信号 输出 输出 信息 数据 数据 及 及 信息  任何信道都不是完美无缺的,因此会对传输的信号产生干扰,即“ 应 应 噪声”。 数据通信系统的模型 用 用  :闪电、串扰、电气设备  内部:介质特性(衰减、延迟-与频率有关) 13 14 2.1 基本概念 2.1 基本概念 计 信息通过数据通信系统的传输过程 计 3. 模拟通信与数字通信 算 算 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; 模拟通信:信道中传输模拟信号。当传输的是模拟信号时,可以直接 机 机 信息和数据(二进制位)不能直接在信道上传输 进行传输。当传输的是数字信号时,信号进入信道前要经过调制解调器 网 网 调制,变换为模拟信号。 ‘A ’ ‘A ’ 络 络 信道 信息→数据→信号→在信道上传输→信号→数据→信息 技 技 特点 :信道利用率 术 数据编码 调制 解调 数据解码 术 较高,但传输过程中 及 编码:数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错 及 (a )信源为模拟数据 信号会衰减,会受到 应 调制:数字信号→适合传输的形式——按频率、幅度、相位 应 解调:接收波形→数字信号 噪声干扰,且信号放 用 用 解码:数字信号→原始数据 大时噪声也会放大。 15 (b )信源为数字数据 16 2.1 基本概念 2.1 基本概念 计 计 DTE 数字通信:指信道中传输数字信号。当传输的信号是数字 4. 通信系统的构成 DCE 算 算 通信信道 信号时,可以直接进行传输。当传输的是模拟信号时,进入 由DTE、DCE、通信信道组成。 机 机 网 信道前要经过编码解码器编码,变换为数字信号。 网 ◆数据传输系统: DTE DCE 络 络 1 )传输线:包括传输介质和中继设备——信道 技 技 2 )传输设备:调制解调器、多复用器、交换机、由器等. 调制 术 为什么要进行数字化? 术 解调器等网络接入设备也称DCE (Data Circuit Equipment )。 (a )信源为模拟数据 ◆数据处理系统 :计算机、终端等。又分为: 及 (1 )抗干扰、抗噪声性 及 能好; (2 )差错可控; 源系统(信源+发送器):发出数据的计算机 应 应 (3 )易加密; 目的系统(信宿+接收器):接收数据的计算机、终端等 用 用 (4 )便于计算机处理。 计算机、终端设备也称为DTE (Data Terminal Equipment ) (b )信源为数字数据 17 18 3 2014-11-23 2.1 基本概念 2.2 数据传输模式 计 5. 数据通信的基本过程 计 1. 按照字节使用通道数分 算 算 5个阶段、两项内容:数据传输和通信控制 机 机 过程 与打电话比较 串行传输:按照由低位到高位的顺序逐个传 网 网 建立物理连接 拨号,拨通对方 送比特位。 (一条线 ,适应长距离传输 ,成 络 络 本低 ,速度慢 )。 技 建立逻辑连接 互相确认身份 技 术 数据传输 互相通话 术 并行传输: 同时传输多个比特 ,每个比特使 及 断开逻辑连接 互相确认要结束通话 及 用一条线。 (适应短距离之间的通信 ,如主 应 断开物理连接 双方挂机 应 机和打印机、显示器、硬盘等 )。 用 用 *注意:并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。 19 20 2.2 数据传输模式 2.2 数据传输模式 计 计 串/并行传输 算 并行传输 算 1 1 机 机 信道 1 2 2 网 信道 2 网 3 3 络 信道 3 络 并 串 发 4 4 接 信道4 串 1 2 3 4 5 6 7 8 并 技 发 接 技 送 5 转 转 5 收 送 信道 5 收 端 端 换 换 术 端 端 术 6 6 信道 6 7 7 及 及 信道 7 8 8 应 信道 8 应 用 用 21 数据通信系统数据传输 动画演示 22 2.2 数据传输模式 2.2 数据传输模式 计 计 数据 流 2. 按照信号传送方向分 发送 设备 接 收设备 算 算 通信连 接 (a )单 工 机 • 单工(Simplex) :数据单向传输(无线电 ) 机 数据 流 发送 设备 发送 设备 网 • 半双工(Half Duplex) :数据可以双向传输,但不能在同 网 络 一时刻双向传输(对讲机 ) 络 接 收设备 通信连 接 接 收设备 技 • 全双工(Full Duplex) :数据可同时双向传输(电话 ) 技 (b )半双 工 术 术 数据 流 两个方向的信号共享链带宽: 发送 设备 接 收设备 及 及 1 )链具有两条物理上的传输线,或 应 应 接 收设备 发送 设备 2 )将带宽一分为二,分别用于不同方向的信号传输 通信连 接 用 用 (c )全双 工 23 动画演示 24 4 2014-11-23 2.2 数据传输模式 2.2 数据传输模式 计 计 单工、半双工与全双工通信 3. 按信号是否调制分 算 算 机 传输 信道