數據通信技術基礎知識

1、數據通信技術基礎知識數據通信技術基礎知識2.1數據通信技術數據通信技術2.1.1模擬數據通信和數字數據通信模擬數據通信和數字數據通信1.幾個術語的解釋幾個術語的解釋1)數據－定義為有意義的實體。數據可分為模擬數據和數字數據。數據－定義為有意義的實體。數據可分為模擬數據和數字數據。模擬數據是在某區(qū)模擬數據是在某區(qū)間內連續(xù)變化的值；數字數據是離散的值間內連續(xù)變化的值；數字數據是離散的值。2)信號－是數據的電子或電磁編碼。信號－是數據的電子或

2、電磁編碼。信號可分為模擬信號和數字信號。信號可分為模擬信號和數字信號。模擬信號是隨模擬信號是隨時間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波；數字信號則是一系列離散的電脈沖。時間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波；數字信號則是一系列離散的電脈沖。可選擇適當的可選擇適當的參量來表示要傳輸的數據。參量來表示要傳輸的數據。3)信息－是數據的內容和解釋。信息－是數據的內容和解釋。4)信源－通信過程中產生和發(fā)送信息的設備或計算機。信源－通信過程中產生和發(fā)送信息的設備

3、或計算機。5)信宿－通信過程中接收和處理信息的設備或計算機。信宿－通信過程中接收和處理信息的設備或計算機。6)信道－信源和信宿之間的通信線路。信道－信源和信宿之間的通信線路。2.模擬信號和數字信號的表示模擬信號和數字信號的表示模擬信號和數字信號可通過參量模擬信號和數字信號可通過參量(幅度幅度)來表示：來表示：圖2.1模擬信號、數字信號的表示模擬信號、數字信號的表示3.模擬數據和數字數據的表示模擬數據和數字數據的表示模擬數據和數字數據都可

4、以用模擬信號或數字信號來表示，因而無論信源產生的是模模擬數據和數字數據都可以用模擬信號或數字信號來表示，因而無論信源產生的是模擬數據還是數字數據，在傳輸過程中都可以用適合于信道傳輸的某種信號形式來傳輸。擬數據還是數字數據，在傳輸過程中都可以用適合于信道傳輸的某種信號形式來傳輸。1)模擬數據可以用模擬信號來表示。模擬數據可以用模擬信號來表示。模擬數據是時間的函數，并占有一定的頻率范模擬數據是時間的函數，并占有一定的頻率范圍，即頻帶圍，即頻

5、帶。這種數據可以直接用占有相同頻帶的電信號，即對應的模擬信號來表示。模。這種數據可以直接用占有相同頻帶的電信號，即對應的模擬信號來表示。模擬電話通信是它的一個應用模型。擬電話通信是它的一個應用模型。2)數字數據可以用模擬信號來表示。如數字數據可以用模擬信號來表示。如Modem可以把數字數據調制成模擬信號；也可以把數字數據調制成模擬信號；也可以把模擬信號解調成數字數據可以把模擬信號解調成數字數據。用。用Modem撥號上網是它的一個應用模型

6、。撥號上網是它的一個應用模型。3)模擬數據也可以用數字信號來表示。模擬數據也可以用數字信號來表示。對于聲音數據來說，完成模擬數據和數字信號對于聲音數據來說，完成模擬數據和數字信號轉換功能的設施是編碼解碼器轉換功能的設施是編碼解碼器CODEC。它將直接表示聲音數據的模擬信號，編碼轉換成。它將直接表示聲音數據的模擬信號，編碼轉換成二進制流近似表示的數字信號二進制流近似表示的數字信號而在線路另一端的而在線路另一端的CODEC則將二進制流碼恢復

7、成原來的模則將二進制流碼恢復成原來的模擬數據。擬數據。數字電話通信是它的一個應用模型。數字電話通信是它的一個應用模型。4)數字數據可以用數字信號來表示。數字數據可以用數字信號來表示。數字數據可直接用二進制數字脈沖信號來表示，數字數據可直接用二進制數字脈沖信號來表示，但為了改善其傳播特性，一般先要對二進制數據進行編碼。但為了改善其傳播特性，一般先要對二進制數據進行編碼。數字數據專線網數字數據專線網DDN網絡通網絡通信是它的一個應用模型。信

8、是它的一個應用模型。4.數據通信的長距離傳輸及信號衰減的克服數據通信的長距離傳輸及信號衰減的克服1)模擬信號和數字信號都可以在合適的傳輸媒體上進行傳輸模擬信號和數字信號都可以在合適的傳輸媒體上進行傳輸(如圖如圖2.2)；[例2]普通電話線路帶寬約普通電話線路帶寬約3kHz，則碼元速率極限值，則碼元速率極限值B=2H=23k=6kBaud；若碼元的離散值個數若碼元的離散值個數N=16，則最大數據傳輸速率，則最大數據傳輸速率C=23klog

9、216=24kbps。3)連續(xù)的信道容量連續(xù)的信道容量香農公式香農公式帶噪信道容量公式：帶噪信道容量公式：C=Hlog2(1SN)(bps)......⑺式中式中S為信號功率，為信號功率，N為噪聲功率，為噪聲功率，SN為信噪比，通常把信噪比表示成為信噪比，通常把信噪比表示成10lg(SN)分貝分貝(dB)。[例3]已知信噪比為已知信噪比為30dB，帶寬為，帶寬為3kHz，求信道的最大數據傳輸速率。，求信道的最大數據傳輸速率?！?0lg(

10、SN)=30∴SN=103010=1000∴C=3klog2(11000)≈30kbps3.誤碼率誤碼率二進制數據位傳輸時出錯的概率。二進制數據位傳輸時出錯的概率。它是衡量數據通信系統(tǒng)在正常工作情況下的傳輸可靠性的指標。它是衡量數據通信系統(tǒng)在正常工作情況下的傳輸可靠性的指標。在計算機網絡中，一在計算機網絡中，一般要求誤碼率低于般要求誤碼率低于106，若誤碼率達不到這個指標，可通過差錯控制方法檢錯和糾錯。，若誤碼率達不到這個指標，可通過差

11、錯控制方法檢錯和糾錯。誤碼率公式：誤碼率公式：Pe=NeN......⑻式中式中Ne為其中出錯的位數；為其中出錯的位數；N為傳輸的數據總數。為傳輸的數據總數。2.1.3通信方式通信方式1.并行通信方式并行通信方式并行通信傳輸中有多個數據位，同時在兩個設備之間傳輸。發(fā)送設備將這些數據位通并行通信傳輸中有多個數據位，同時在兩個設備之間傳輸。發(fā)送設備將這些數據位通過對應的數據線傳送給接收設備，還可附加一位數據校驗位。接收設備可同時接收到這些過

12、對應的數據線傳送給接收設備，還可附加一位數據校驗位。接收設備可同時接收到這些數據，不需要做任何變換就可直接使用。數據，不需要做任何變換就可直接使用。并行方式主要用于近距離通信并行方式主要用于近距離通信。計算機內的總線。計算機內的總線結構就是并行通信的例子。這種方法的優(yōu)點是傳輸速度快，處理簡單。結構就是并行通信的例子。這種方法的優(yōu)點是傳輸速度快，處理簡單。圖2.3并行數據傳輸并行數據傳輸2.串行通信方式串行通信方式串行數據傳輸時，數據是一

13、位一位地在通信線上傳輸的，先由具有幾位總線的計算機串行數據傳輸時，數據是一位一位地在通信線上傳輸的，先由具有幾位總線的計算機內的發(fā)送設備，將幾位并行數據經內的發(fā)送設備，將幾位并行數據經并串轉換串轉換硬件轉換成串行方式，再逐位經傳輸線到達硬件轉換成串行方式，再逐位經傳輸線到達接收站的設備中，并接收站的設備中，并在接收端將數據從串行方式重新轉換成并行方式在接收端將數據從串行方式重新轉換成并行方式，以供接收方使用。，以供接收方使用。串行數據傳