第2章 数据通信基础

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1、第2章数据通信基础2.1数据通信的基本概念2.2数据通信的基本方式2.3数据编码技术2.4多路复用技术2.5数据交换方式2.6差错检验和控制2.1数据通信的基本概念2.1.1数据、信息与信号2.1.2数据通信系统2.1.3基本概念和术语2.1.1数据、信息与信号1．数据和信息数据是指预先约定的具有某种含义的数字、字母和符号的组合，是现实客观事物的具体描述。从形式上，数据分为模拟数据和数字数据两种:模拟数据的取值是连续的数字数据的取值是离散的数据通信中的数据是指能被计算机处理的一种信息编码形式。人们对数据进行加工处理（解释），就可以得到某种意义，这就是信息。数据是信息的载体，是信息的

2、表示形式，而信息是数据的具体含义。2.1.1数据、信息与信号2．信号:是数据的具体表示形式。通信系统中所使用的信号通常是电信号，即随时间变化的电压或电流。分为两种形式：模拟信号和数字信号。模拟信号是一种连续变化的电信号数字信号是用离散的不连续的电信号表示数据2.1.1数据、信息与信号不论是模拟数据还是数字数据，都可以用模拟信号或数字信号来表示，并以这些形式进行传输。2.1.2数据通信系统数据通信是指依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息。2.1.2数据通信系统1．信源和信宿信源就是信息的发送端，是发出待传送数据的设备；信宿就是信息的接收端，是接收所传送数据的设

3、备。2．信道信号的传输通道称为信道，包括通信设备和传输介质。（1）按照传输介质分类：有线信道和无线信道。（2）按照传输信号类型分类：传输模拟信号的通道称为模拟信道，传输数字信号的通道称为数字信道。（3）按照使用权限分类：专用信道和公用信道。2.1.2数据通信系统3．信号转换设备（1）发送部分中的信号转换设备将信源发出的数据转换成适于在信道上传输的信号。（2）接收部分中的信号转换设备将信道传输过来的数据还原成原始的数据。2.1.3基本概念和术语1．信号传输速率和数据传输速率信号传输速率，又称为传码率或调制速率，即每秒钟发送的码元数，单位为波特（Baud），信号传输速率又称为波特率。在

4、数字通信中，通常用时间间隔相同的信号来表示一位二进制数字，这样的信号称为二进制码元，而这个间隔被称为码元长度。如果脉冲的周期为T（全宽码时即为脉冲宽度），则波特率B为：数据传输速率，又称为信息传输速率，是指单位时间内传输的二进制位的位数，单位为比特/秒（bps，也可用Kbps或Mbps）。在计算机网络中的速率，通常指的就是数据传输速率。数据传输速率和波特率之间的关系如下：2.1.3基本概念和术语2．误码率是指二进制码元在传输系统中被传错的概率。若传输总位数为N，传错位数为Ne，则误码率Pe为：2.1.3基本概念和术语3．信道带宽在模拟系统中，“带宽”（handwidth）是指信号所

5、占用的频带宽度。对于数字信道，虽仍然延续了“带宽”这个词，但却是指数字信道的数据传输速率，单位为比特/秒。2.1.3基本概念和术语4．信道容量信道容量的定义为：信道在单位时间内所能传送的最大信息，即信道的最大传输速率，单位是比特/秒（bps）。对于无噪声理想信道，下述奈奎斯特（Nyquist）准则给出了这种关系：香农公式（1）信道容量C与信道带宽H成正比。（2）信道容量C与信噪比S/N成正比。（3）当信道容量C存在一个定值时，信道带宽和信噪比成反比的关系。2.2数据通信的基本方式2.2.1并行传输与串行传输2.2.2单工、半双工和全双工传输2.2.3同步传输和异步传输2.2.4基带

6、传输与频带传输2.2.1并行传输与串行传输1．并行传输；多个数据位同时在信道上传输，并且每个数据位都有自己专用的传输通道。2.2.1并行传输与串行传输2．串行传输：数据将按照顺序一位一位地在通信设备之间的信道中传输。2.2.2单工、半双工和全双工传输1．单工通信：是两数据站之间只能沿一个指定的方向进行数据传输2．半双工通信：是指信息流可在两个方向上传输，但某一时刻只限于一个方向传输。3．全双工通信：如果在两个通信站之间有两条通路，则发送信息和接收信息就可以同时进行。2.2.3同步传输和异步传输数据通信的同步包括位同步和字符（或帧）同步两种情况：位同步。要求接收方根据发送方发送数据的

7、起止时间和时钟频率来校正自身的时间基准和时钟频率，这个过程就是位同步。实现方法有：（1）外同步法（2）内同步法字符同步。在每个二进制位的同步问题得到解决后，由若干个二进制位组成的字符（字节）或数据块（帧）的同步问题也需要加以考虑。两种解决方法：1．同步传输：将字符组织成组，以组为单位连续传送。在有效数据传送之前首先发送一个或多个用于同步控制的特殊字符，称为同步字符SYN。接收端收到SYN后，根据SYN来确定数据的起始与终止，以实现同步传输的功能。2．异步通信：指通信中