计算机网络与通信 教学课件 作者 申普兵 第2章 数据通信基础.ppt

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1、第2章数据通信基础数据通信的基本概念2.1数据传输技术2.2多路复用技术2.3数据交换技术2.4差错控制技术2.5【本章内容简介】本章主要介绍数据通信的基本概念、数据传输技术、多路复用技术、数据交换技术以及差错控制技术。【本章重点难点】本章重点是数据传输和数据交换技术，难点是数据传输技术。2.1数据通信的基本概念2.1.1数据通信系统的基本组成1．通信系统的基本模型通信就是把消息从一个地方传递到另一个地方。在这个模型中，信息源和输入转换器的作用是把各种可能的消息转换成电信号；发送设备的作用是把该电信号变换成适合于信道传输的信号。图2.1通信系统模型基于图2.1所示的通信系统模型可对

2、通信系统进行分类。从信道的角度来分，可分为有线通信系统和无线通信系统；从传输体制来分，可分为模拟通信系统和数字通信系统；从通信业务来分，可分为电话通信系统、传真通信系统、数据通信系统、图像通信系统等。2．数据通信系统的组成数据通信是为了实现计算机与计算机或终端与计算机之间的信息交互而产生的一种通信技术。数据通信和数字通信这两个概念的区别。通常把传输模拟信号的通信方式称模拟通信，而把传输数字信号的通信方式称数字通信。数据既可以在模拟通信网中以模拟信号的方式传输，也可以在数字通信网中以数字信号的方式传输，也就是说，数据通信既可以借助于模拟通信手段，也可以借助于数字通信手段。数据通信系统

3、是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。典型的数据通信系统主要由中央计算机系统、数据终端设备（DTE）和数据电路三部分构成，如图2.2所示。图2.2数据通信系统的基本构成数据终端设备（DataTerminalEquipment，DTE）由数据输入设备（数据信源）、数据输出设备（数据信宿）和传输控制器组成。数据电路由传输信道（传输线路）及其两端的数据电路终接设备（DataCircuitTerminatingEquipment，DCE）组成。传输信道包括通信线路和通信设备。中央计算机系统由通信控制器（或称前置处理机）、主机及外

4、围设备组成，具有处理从数据终端设备输入的数据信息，并将处理结果向相应的数据终端设备输出的功能。通信控制器是数据电路和计算机系统的接口，控制与远程数据终端设备连接的全部通信信道，接收远程DTE发来的数据信号，并向远程DTE发送数据信号。主机又称中央处理机，由中央处理单元（CPU）、主存储器、输入输出设备以及其他外部设备组成。其主要功能是进行数据处理。数据链路是由控制装置（传输控制器和通信控制器）和数据电路所组成。2.1.2数据通信的几个基本概念1．信号频带及频谱分析（1）信号周期、频率和角频率信号周期：表示信号重复变化一次的时间，用T表示，单位为秒。信号频率：单位时间内信号重复变化的

5、次数，用f表示，单位为Hz。角频率：单位时间内信号相位变化的弧度，用表示，单位为rad/s。（2）周期性非正弦信号的傅氏级数及频谱特性一个周期为T的非正弦周期性信号f(t)可以在区间（t,t+T）内展开为傅氏级数：式中，a0为信号f（t）在周期T内的平均值，即直流分量。n= 1时，a1cost和b1sint合成为频率为的正弦分量，称为基波分量。n＞1时，ancosnt+bnsinnt合成为频率为n的正弦分量，称为n次谐波分量。其中,由傅氏级数展开式可看到，f(t)可以用一直流分量和一系列谐波分量之和来表示，据此可画出信号的频谱图。（3）非周期信号的频谱特性非周期性信号

6、可以看作是T→的周期信号。当T→时，→0，即：谱线无限密集，其频谱变为连续的频谱。（4）信号的频带对于一个信号，从零频开始到需要考虑的最高频率分量之间的频率范围称为信号的带宽。在实际中，对于包络线为抽样函数的频谱，把从零频率开始到频谱包络第一次过零点对应的频率之间的频率范围定义为信号频带；对于一般频谱，从零频率开始到频率振幅降为包络线最大值的1/10处对应的频率之间的频率范围定义为信号频带。（5）二进制数字信号的频谱特性图2.5脉冲信号及其频谱图脉冲信号的带宽B=1/，当T不变，减小时，信号带宽增加；反之，当不变，T增加时，频率密度增加；当T→时，其频谱成为连续频谱。

7、二进制数字信号可以看作是脉冲信号的演变，它是非周期信号，以高电平代表“1”，低电平代表“0”。当码元“0”连续排列时，相当于脉冲“周期”增加，而当码元“1”连续排列时，相当于“脉宽”增加，可以证明，无论二进制数字信号如何变化，其主要频率分量的带宽基本上仍是一个码元宽度的倒数。（6）信号时间特性和频率特性间的关系信号周期T减小，谱线间隔就会变大，谱线占有频率范围变大，信号频带就会增加，反之亦然。所以可以得出结论：时间函数变化较快的信号有较宽的频带。例如，数字通信系统，