计算机网络技术及应用 第02章 数据通信基础

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1、数据通信基础第2章本章要点：基本概念调制解调与编码交换方式多路复用差错控制2.1基本概念2.1.1数据通信系统模型2.1.2信道特性2.1.3传输介质2.1.4数据通信方式2.1.1数据通信系统模型通信的目的就是传递信息。通信中产生和发送信息的一端叫做信源，接收信息的一端叫做信宿，信源和信宿之间的通信线路称为信道。信息在进入信道前要变换为适合信道传输的形式，在进入信宿前又要变换为适合信宿接受的形式。信道的物理性质不同，对通信的速率和传输质量的影响也不同。另外，信息在传输过程中可能会受到外界的干扰，我们把这种干扰称为噪声。不同的物理信道受各种干扰的影响不同，例如，如果信道上传输的是

2、电信号，就会受到外界电磁场的干扰，光纤信道则基本不受外界的电磁干扰。图2-1通信系统模型1．数据通信的定义数据通信是指按照一定的通信协议，将数据以某种信号的方式，通过数据通信系统来完成数据信息的传输、交换、存储和处理的过程。由此可知，数据通信包括数据传输和数据在传输前后的处理。信息与消息数据：模拟数据和数字数据信号：数字信号和模拟信号模拟通信、数字通信、数据通信2．数据通信的特点（1）数据量具有突发性（2）数据传输的可靠性要求高（3）适应性强（4）信息传输效率高（5）灵活的接口能力3．数据通信的质量指标（1）有效性数据速率，也称数据传输速率（或称比特率），用Rb来表示，它表示单位时间内通过

3、信道的信息量，单位是比特/秒（b/s或bps）。当使用二进制数字传输，且0和1取值等概率时，其比特率即为单位时间内传输的二进制脉冲的个数。码元速率，也称码元传输速率（或称调制速率、波特率），用Rs表示，它表示单位时间内信道上实际传输码元的个数或脉冲个数（可以是多进制），单位是波特（Baud）。码元速率和数据速率之间可以换算。对于二进制码元，两者在数值上是相等的；对于多进制，若将码元速率转换为数据速率，则必须转换为相应的二进制码元来计算。如一个四进制传输系统，若码元传输速率为1000Baud，则相应的数据速率为2000b/s。对于八进制来说，每一个码元代表三个二进制码元，则数据速率是码元速率

4、的三倍。由此可得到数据速率与码元速率之间的转换关系：式中M为符号的进制数（码元的种类数）。（2）可靠性可靠性是指接收信息的准确程度，是衡量数据传输系统质量的主要指标之一，可用错误率（差错率）来度量。根据研究对象的不同又分为误比特率和误码元率等多种描述方法。误比特率（误信率）指在传输的比特总数中，发生差错的比特所占的比例。这是一个统计的概念，当统计的比特数较大时，它与理论上的误比特率很接近。误码元率（误符号率）是指在传输的码元总数中，发生差错的码元所占的比例，简称误码率，同样它也是一个统计的概念。另外还有误字率、误句率、误组率、误包率等方法表示差错率。在数据通信中，用户更多关心的是误比特率，

5、通常要求误比特率小于10-8～10-9，当信道不能满足要求时，需要采用相应的差错控制措施。有效性和可靠性是相互矛盾又相互联系的两个方面，二者可以互换。如通过降低数据速率可以减少误码率，提高可靠性，或者牺牲可靠性提高数据传输速率。2.1.2信道特性1．信道的定义在数据通信系统中，传输信道（简称信道）是其中重要的组成部分，其特性的好坏，在很大程度上决定了通信系统的性能。一般可以从以下两个不同的角度理解信道的概念。一种是从信源到信宿之间的传输介质，以及完成各种形式信号变换功能的设备都包含在内的信道，我们称这种范围被扩大化的信道为广义信道。另外，广义信道根据研究对象和功能的不同，可划分为调制信道和

6、编码信道。所谓调制信道，是指从调制的输出端到解调的输入端，包括所有设备和传输介质在内的集合体，适用于作为调制和解调的研究对象。编码信道是指从编码器输出端到译码器输入端，包括所有设备和传输介质在内的集合体，这种定义适用于从编译码角度进行分析和研究。与广义信道相对的另一种定义是狭义信道，它仅指传输介质（电缆、光纤、红外线、微波等）。图2-2狭义信道与广义信道狭义信道调制信道编码信道传输介质转换器转换器编码器信源调制器译码器解调器信宿2．信道类型（1）按照信号传输采用的介质可分为有线信道和无线信道（2）按所传输的信号类型可分为模拟信道和数字信道（3）专用信道和公共信道（4）物理信道和逻辑信道（5

7、）在双向传输时根据信息的传输方向可分为前向信道和反向信道3．信道技术参数（1）信道带宽（2）频带利用率（3）信道容量（4）信道延迟2.1.3传输介质1．双绞线2．同轴电缆3．光缆4．无线信道1．双绞线双绞线由粗约1mm的互相绝缘的一对铜导线扭在一起组成，对称均匀的绞扭可以减少线对之间的电磁干扰。双绞线分为屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线。无屏蔽双绞线电缆（UnshieldedTwistedPair，UTP）由不同颜色的（橙/绿/