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数据通信基础 教学课件

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第二章 数据通信基础

第二章 数据通信基础


多路复用
TDM（Time-Division Multiplexing)
时分多路复用:通过分割时间片来划分信道，每个时间片由一个复用信号占 用。适用于数字信号。
警戒
频率
时间 间隔
信 信信 信 道 道道 道
1
23
4
时间
多路复用
WDM(Wavelength Division Multiplexing)
有几种多路复用技术：
① 频分多路复用技术 ② 时分多路复用技术 ③ 波分多路复用技术 ④ 码分多路复用技术
多路复用
FDM(Frequency-Division Multiplexing) 频分多路复用：通过分割线路的带宽来实现，适用于模拟信号。
频率
频率 5 频率 4 频率 3 频率 2 频率 1
时间
数据通信基础
通信方式
串行和并行传输
１
０
１
１
设备
１
设备
１
１１００１ 设备
１
２
并行特点：一次8位传输，速度快，线路昂贵，距离短 串行特点：一次一位传输，速度慢，价格便宜
通信方式
传输模式：比特流从一个设备传到另一个设备的方式。
数据流向
单工
数据流向
第二次数据流向 第一次数据流向
半双工
波分多路复用是利用多个激光器在单条光纤上同时发送多束不同波长激光 的技术。
它在一定的带宽上将输入的光信号调制到特定的频率上，然后将调制后的 信号复用到一根光纤上。
多路复用
光调制器
0 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 复 4 1554 nm 用 5 1555 nm 器 6 1556 nm 7 1557 nm
数据通信PPT课件

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20
第20页/共38页
使用这种不归零制NRZ信号的最大问题就是难以确定一位的结束和另
一位的开始，并且当出现一长串连续的1或连续的0时，在接收端无法从
收到的比特流中提取位同步信号。曼彻斯特编码则可解决这一问题。它的
编码方法是将每个码元再分成两个相等的间隔，码元1是由高至低电平转 换，即其前半个码元的电平为高电平，后半个码元的电平为低电平。码元 0则正好相反，从低电平到高电平的变换，即其前半个码元的电平为低电 平，后半个码元的电平为高电平。这种编码的好处是可以保证在每一个码 元的正中间出现一次电平的转换，即这个位中间跳变提供了时钟定时，这 对接收端提取同步信号是非常有利的。但是从曼彻斯特编码的波形图不难 看出其缺点，就是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。
2.4.2 同步和异步传输
同 步 字 符 数 据 1 数 据 2
一 帧
下 一 帧
…
数 据 n
校 验 字 符校 验 字 符
C R C 1
C R C 2
同 步 字 符
数 据 场
（a）单同步格式
一 帧
下 一 帧
同 步 字 符同 步 字 符数 据 1 数 据 2 …数 据 n 校 验 C R 字 C 1 符 校 验 C R 字 C 2 符 同 步 字 符
标准话路带宽）提供全双工的数字信道。
14
第14页/共38页
调制解调器最基本的调制方法有以下几种（图中给出了这几种波形传输数
据的波形的示意图）： （1）调幅（AM） 即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0对应于无 载波输出，而1对应于有载波输出。 （2）调频（FM） 即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0对应于频 率f1，而1对应于频率f2。 （3）调相（PM） 即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0对应 于相位0度，而1对应于180度。
CCNA全套教学课件(中文版)

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802.3 / 802.2 HDLC
EIA/TIA-232 V.35
PDU
PDU（protocol data unit):每一层使用自己层的协议和别的系统的对 应层相互通信，协议层的协议在对等层之间交换的信息叫协议数据单 元。
上层
: message
transport layer : segment
to WAN
to LAN
AA
Frame Relay
BB
2.2.2.2
2.2.2.2 1.1.1.1 Data Fram relay 2.2.2.2 1.1.1.1 Data
2.2.2.2 1.1.1.1 Data Ethernet 2.2.2.2 1.1.1.1 Data
2.2.2.2 1.1.1.1 Data Data
CCNA教材
目录
第一章 数据通信基本原理 第二章 管理CISCO设备 第三章 使用CDP和Telnet 第四章 路由器的构造和启动 第五章 交换机的基本配置 第六章 VLAN的配置
第七章 IP路由(static、rip、igrp、eigrp、ospf)
第八章 访问列表 第九章 NAT(网络地址转换) 第十章 点到点连接 第十一章 帧中继 第十二章 ISDN技术 第十三章 VPN技术 第十四章 无线技术
Switch show version Command
sw2950#show version
Cisco Internetwork Operating System Software IOS (tm) C2950 Software (C2950-I6Q4L2-M), Version 12.1(14)EA1a, RELEASE SOFTWARE (fc1) Copyright (c) 1986-2003 by cisco Systems, Inc. Compiled Tue 02-Sep-03 03:33 by antonino Image text-base: 0x80010000, data-base: 0x805C0000
信息技术学科通信基础教学课件

信息技术学科通信基础教学课件


数据单元 在数据传输时，通常将较大的数据块 （如报文）分割成较小的数据单元（如 分组），并在每一段数据上附加一些信 息。这些数据单元及其附加的信息在一 起被称为“数据单元”。其中附加的信 息通常是序号、地址及校验码等。
数据通信 的方式
数据通信的方式
并行传输
串行传输
信道8
信道7
信道6
发
接
送
信道5
收
端
信道4
端
信道3
信道2
信道1
图2-8 并行数据传输方式
“并行传输”是指二进制的数据流 以成组的方式，在多个并行信道上 同时传输的方式。计算机的并行端 口常用于连接打印机，一个字符分 为8位，每次并行传输8比特信号。 并行传输的速率高，但传输线路和 设备都需要增加若干倍；因此，一 般适用于短距离、传输速度要求高 的场合。
图2-9 串行数据传输
串行传输
单工通信 数据通过一条信道，只能向一个方向传送，例如： 打印机
单工通信
半双工通信
全双工通信
在单工通信中，信号在信道中只能 从发送端A传送到接收端B。因此， 理论上应采用“单线制”，而实际 采用“双线制”；在实际中，需要 用两个通信信道，一个用来传送数 据，一个传送控制信号，简称为 “二线制”，如图2-10所示。
通信媒体 信号转换设备
新宿
信道及信道的分类
Hale Waihona Puke “信道”是数据信号传输的必经
之路，它一般由传输线路和传输
设备组成。
信道
信道及信道的分类
信道的分类
物理信道：是由信道中的实际传输介质与相关设备组成。 逻辑信道：是指在同时建立的多条逻辑上的“连接”。
有线信道和无线信道，是根据传输介质是否有形。模拟 信道和数字信道，是按照信道中传输的数据信号的类型 来分。
《数据通信原理》课件

《数据通信原理》课件

2023
《数据通信原理》 PPT课件
REPORTING
2023
目录
• 数据通信概述 • 数据传输原理 • 数据交换原理 • 数据通信协议 • 数据通信的应用 • 数据通信的发展趋势
2023
PART 01
数据通信概述
REPORTING
数据通信的定义
数据通信的定义
数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式，它通过传输信道将 数据终端与计算机连接起来，实现数据终端之间或数据终端与计算机之间的远程数据传输 和信息交换。
拥塞控制
防止过多的数据在网络中造成拥塞。
信道管理
合理分配和使用信道资源，提高数据传输 效率。
2023
PART 03
数据交换原理
REPORTING
数据交换的类型
01
02
03
电路交换
通过建立电路连接来提供 连续的数据传输服务。
报文交换
将数据打包成报文，通过 存储转发的方式进行交换 。
分组交换
将数据分割成多个分组， 通过动态分配路径进行交 换。
无线数据通信技术
总结词
无线数据通信技术以其灵活性和便捷性，成为现代数据通信的重要组成部分。
详细描述
无线数据通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。这些技术使得设备之间可以无 线连接，方便用户随时随地获取和交换信息。
物联网数据通信技术
总结词
物联网技术的发展，使得数以亿计的 设备能够相互连接并进行数据交换。 物联网数据通信技术是实现这一目标 的关键。
2023
PART 02
数据传输原理
REPORTING
数据传输方式
并行传输
数据在多个通道上同时传输， 适用于近距离、高速传输。
数据通信基础知识PPT课件

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的信号传输。
.
11
3 传输介质
有线介质
双绞线 同轴电缆 光纤
无线介质
无线电 微波（大地微波、卫星微波） 红外线（毫米波） 激光
.
12
3.1 双绞线
双绞线(TP)--由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成。
屏蔽双绞线STP（IBM）
Type 1或Type 2
非屏蔽双绞线UTP（ EIA/TIA）
电压范围
量化 编码
（ V） （十进制）（二进制）
0.5～0.7 t 0.3～0.5
3 011 2 010
t 0.1～0.3
1 001
110
101 -0.1～0.1
0
000
-0.3～-0.1 －1 111
t -0.5～-0.3 －2 110
-0.7～-0.5 －3 101
-0.9～-0.7 －4 100
∵ 10log10(S/N)=30 ∴S/N=10(30/10)=1000
∴Rmax=3k log2(1+1000)≈30kbps
.
8
Nyquist公式和Shannon公式的比较
C = 2B log2N 用于理想信道 数据传输率随信号抽样的离散值个数增加而增加。
C = B log2（1+S/N） 用于有噪声信道（实际的信道总是有噪声！） 无论信号抽样的离散值个数增加到多少，此公式给出了 有噪声信道可能达到的最大数据传输速率上限。 原因：噪声的存在将使抽样的离散值个数不可能无限增 加。
.
6
(1)无噪声下的信道容量（奈奎斯特定理）
Nyquist证明，无噪声下的信道的最大信号传输速率Rmax与
信道带宽B的关系，即奈奎斯特--无噪信道容量公式：
第02课【课件】数据通信基础(一)

第02课【课件】数据通信基础(一)


第02课：数据通信基础
l 考点09：光纤(光缆)：分为单模光纤SMF（左 图）、多模光纤MMF（右图）。
l 1310、1550nm
850、1300nm
第02课：数据通信基础
l 考点10：区别对比：单（身）美女的眼光：高 贵细远
第02课：数据通信基础
l 考点11：无线信道：分为无线电波和红外光波。
传播延迟时间=2000km/(200km/ms) =10ms 发送时间=4000b/(64000b/s)=0.0625s=62.5ms 总时间=62.5+10=72.5ms。
l 例题004：C
第02课：数据通信基础
பைடு நூலகம்
第02课：数据通信基础
l 考点19：串行通信与并行通信；基带传输(原 始)与宽带(高于音频)传输；噪声、时延与衰减。
例题004
l PCM编码是把模拟信号数字化的过程，通常 模拟话音信道的带宽是4000Hz，则在数字化 采样频率至少( )次/秒。
A. 2000 B. 4000 C. 8000 D. 16000
例题答案
l 例题001：C 使用香农公式C=Wlog2(1+S/N)，和公式 dB=10lg10(S/N)，由30dB得到S/N=1000；
N=1000，则lg N=lg 1000=lg (103)=3
第02课：数据通信基础
l 考点04：数字信道带宽计算：香农定理(有噪 声)
l 香农定理：
l 其中，C为数据速率，W为信道带宽，S为信 号的平均功率，N为噪声平均功率，S/N为信 噪比。
l 信噪比和分贝数：dB=10lg(S/N)
第02课：数据通信基础
（无噪声）
W为带宽
l 奈奎斯特定理：B=2W（B码元速率、波特率）
数据通信基础知识PPT课件

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• 模拟信号的传输 • 按频率区分信号—传输介质的带宽划分为若干个不重叠、相互隔离的窄频带，
每一路信号占用一个窄频带 • 典型应用：无线电广播系统、有线电视系统(CATV)、宽带局域网、模拟载
波系统、ADSL（非对称数字用户线）
第34页/共65页
试题分析1
• ADSL 使用的多路复用技术是___(33)___。 （） A．频分多路复用 B．时分多路复用 C．码分多址
第41页/共65页
试题分析4
• 8个64kb/s的信道通过统计时分复用到一条主干线路，如果该线路的利用率 为80%，则其带宽应该是（21）kb/s 。(06.11) A．410 B．512 C．640 D．1440
• 答案：C • (64kb/s*8/80%=640kb/s)
第42页/共65页
波分多路复用(WDM)
• ATM(异步转移模式)是一种采用统计时分复用技术 “面向分组”的传送模式；
• 在ATM中，信息流被组织成固定尺寸的块（称为 “信元”）进行传送，信元长度为53字节；信元的 传送是“面向连接”的，只有在已经建立好的虚连 接（“虚电路”）上才能接收和发送信元。
第40页/共65页
试题分析3
• 下面关于信元（Cell Switch）交换的描述中， 不正确的是（20）。(06.11) A．信元的大小为固定长度 B．信元交换采用了统计时分复用的传输方 式 C．信元交换的实时性比较差 D．信元交换结合了分组交换和电路交换的 优点
• 答案:数字数据 ,数字数据或模拟数据 ,脉冲噪 声 ,高速数字信号 , p=kd
第10页/共65页
2 信道的特性
• 信道:是信号的传输媒质 • 波特率和比特率 • 调制
第11页/共65页
《数据通信与计算机网络课件》(王磊) 第2章

《数据通信与计算机网络课件》(王磊) 第2章

循环冗余校验是一种通过多项式除法运算检测错误的方法， 因此首先需要了解多项式和二进制数之间的联系。
数据通信与计算机网络
【注】关于多项式和二进制数
从数学的角度来讲，所有的数都可以用多项式来表示。例如， 123可以表示为：
123=1×102+2×101+3×100 这里的1、2、3分别是多项式的系数。扩展开来，对于二进制数 10111，可以表示为以x为基数的多项式： x4+x2+x+1 当然，反过来用一串二进制数来表示一个多项式也是可以的。
带限信号的频率上限为fH，用fS≥2fH的频率对其进行抽样，那
么在接收端就可以通过低通滤波器将该信号完整的恢复出来。
PCM的编码过程包括采样、电平量化和编码三个步骤。
数据通信与计算机网络
脉冲编码调制（PCM）
数据通信与计算机网络 差错控制编码
差错控制编码概述
差错控制编码的实质就是通过增加冗余信息来保证数据传输 的完整性和准确性。
奇偶校验的主要优点是简单，缺点是当出现偶数个错误的时 候检测不能显示出错，因此奇偶校验只能检测出部分传输差错。
数据通信与计算机网络
为了增强奇偶校验的检错能力，人们在奇偶校验的基础上 又开发出了二维奇偶校验的方法（又称水平垂直奇偶校验）， 其方法是对数据块进行水平和垂直两个方向进行校验，其在传 输时按列顺序进行传输。
0
1
0
0
数据通信与计算机网络
循环冗余校验（CRC）
循环冗余校验（Cyclic Redundancy Code，CRC）是普兰奇 （Prange）在1957年提出的。在其后的20多年里，随着循环码的 代数结构、性能和编译方法的不断提高，极大的推动了循环冗余 校验在实际差错控制系统中的应用。目前，循环冗余校验过程已 由集成电路产品实现，由于其运算速度较快，因此在多种通信和 网络设备中广泛应用。
第2章 数据通信基础知识

第2章 数据通信基础知识

传送方向
40
设有一个10000字符的文件，采用异步传 输，以2400b/s速率进行传输，
1）设每一个字符包含一个起始比特，8位 数据比特和一个停止比特，试问：额外 的开销是多少？
2）设数据以帧的方式传播，每个帧包含了 1000个字符，以及48控制比特，试问： 额外的开销是多少？
41
2.3.1 传输方式(续4)
n
e(t) e(kt) (t kt)t，
k 0
取极限
e(t )
e(
)
(t
)d
17
其中一个脉冲函数的响应：
rk (kt) e(kt)h(t kt)t
取和：
n
r(t) e(kt)h(t kt)t
k 0
取极限，得到卷积公式：
r(t)
t
0
e(
)h(t
)dt
e(t)
h(t)
18
（2）频域分析法 频域分析的基本思想：
33
2.3.1 传输方式(续1)
2、串行传输和并行传输
按照传输数据的时空顺序，传输方式可分为 两类：
串行传输 指数据在一个信道上按位、依次 传输的方式。
按位：一位一位地进行传输，每一位数据都 占据一个固定的时间长度。
例：键盘、鼠标器与主机间采用的就是串行 数据传送。
34
其特点：① 所需线路数少，投资省，线 路利用率高；② 在发送和接收端需要分 别进行并/串和串/并转换；③ 收发之间必 须实施同步。适用于远距离数据传输。
最高频率与最低频率这之间的频率范围 。
调制：把基带信号变换成传输信号的技术。
31
回顾
带宽：某信号所具有的频带宽度,表征信 道传送信号的能力。 1 模拟信号 Hz 2 数字信号 b/s
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3
3、信号 信号是数据的具体物理表现形式，它具有确定的物理描述,
如电信号、光信号或磁场强度等。信号分为数字信号和模拟信 号两种。
⑴ 模拟信号：是一种连续变 y
化的电脉冲序列，例如电话语 音信号、电视信号等，它是随 时间变化的函数曲线，如图2-2
t （a）连续的模拟信号
（a）所示。 ⑵ 数字信号：是离散的不连 y
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6
• 使用权限：专业信道和共用信道 • 传输介质：有线信道和无线信道 • 传输信号种类：模拟信道和数字信道
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7
信道容量
信道容量用来表征一个信道传输信息的 最大能力，通常用信息来表示。
信道的最大传输速率是与信道带宽有直接 联系的。
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8
香农公式--带噪信道容量公式：
续的电信号, 通常用“高”和
t
“低”电平脉冲序列组成的编
（b）离散的数字信号
码来表示数据, 如图2-2(b)所示。 图 2-2 模拟信号与数字信号波形
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4
信道
信道是传送信号的一条通道，可以分为物理信道 和逻辑信道。
物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路， 由传输介质及其附属设备组成。
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12
• 比特率是测量每秒可传输数据比特位(0和1)数量的单 位。例如，每秒2,400位的比特率是指每一秒钟传输 了2,400个1和0。
• 波特率表示每秒钟一个信号(从0变为1或从1变为0)或 符号(连接的电压、频率或相位)在信道中改变状态或 发生变化的次数。例如，2,400波特率是指该通道每 秒钟最多改变状态2,400次。在这个例子中，波特率 和比特率是相同的数值：2,400bps，1比特率等于1波 特率。
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17
B与S的关系：
• S=B×log2N (b/s)
• N:调制电平数 • B：数字信号的脉冲数率，即波特率
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18
作业：
• 随堂练 P12 • 1,2,4,8,10
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19
数据传输方式
一、 数据通信系统模型 1、数据通信系统的一般结构模型，它是由数据终端设 备（DTE）、数据线路端接设备（DCE）和通信线路等 组成。
第二章 数据通信 基础
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1
§2.1 数据通信的基本概念
信息
• 信息（Information）是客观事物属性和相互联系 特性的表征，它反映了客观事物的存在形式和运 动状态。例如事物的运动状态、结构、温度、性 能等都是信息的不同表现形式。信息可以以文字、 声音、图形、图像等各种不同形式存在。
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10
数据通信系统的基本结构
任何一个通信系统都可以看作是由发送设备、传输信道和接 收设备三大部分组成。我们把产生和发送信息的一端称为信源， 把接收信息的一端称为信宿，把信源传送到信宿的通信线路称 为信道。
在实际通信系统中，难免受到外界电磁波等噪音源的干扰影 响。因此，数据通信系统的基本结构如图2-3所示。
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逻辑信道而是在物理信道基础上，由节点设备内 部的连接来实现。
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5
举例：
物理信道：高速公路
逻辑信道：各种运输车队，可以按时分在高速公路上跑， 就是A车队跑一趟，然后换B车队跑一趟，也可以按频 分跑，就是高速公路有4车道，那就可以跑4个车队。 物理信道是真实存在的，传送实际信息的，不管上层 跑什么车队。 逻辑信道是人为定义的，但最终都要在物理信道上传 送
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数据
• 信息可以用数字的形式来表示，数字化的信 息称为数据。数据可以分为模拟数据和数字数据 两种。
• ⑴ 模拟数据：在时间和幅值取值上都是连续变化 的, 例如声音、语音、视频和动画片等。模拟数据 通常用传感器收集。
• ⑵ 数字数据：在时间上是离散的,在幅值上是经 过量话的,它一般是由0、1构成的二进制代码组成 的数字序列。
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数据通信系统主要技术指标
• 误码率
指信息传输的错误率，也称错误率。是在正常 工作情况下，衡量传输可靠性的指标。
误码率=传输中的误码/所传输的总码数*100%。
• 吞吐量
Pe=Ne/N。
单位时间内整个网络能够处理的信息总量。单位是字节
/秒或位/秒。在单信道总线型网络中：吞吐量=信道容 量*传输效率。
信源
信道
信宿
数据+噪音 噪音源
图 2-3 通信系统的基本结构
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数据通信系统主要技术指标
• 比特率 是一种数字信号的传输速率。是指每秒传送的二进制代
码的有效位数（比特数(bit) ）。单位为 bps(Bit Per Second)，比特率越高，传送数据速度越快。 • 波特率（码元速率） 是一种调制速率，也称波形速率。在数据传输过程中， 线路上每秒载波调制状态改变的次数就是波特率，其 单位是波特（Baud）
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数据传输率（S）
是指单位时间内信道内传输的信息量。
其定义是：通信线路(或系统)单位时间(每秒)内传输 的字符个数；或者单位时间(每秒)内传输的码组(字块) 数或比特数。其单位是字符/秒；或者码组/秒、比特/ 秒(可见，当数据传输率用“bit/s”作单位时，即等于 比特率)。
一般来说，数据传输率的高低由传输每1位数据所占时 间决定，传输每1位数据所占的时间越小，则速率越 高。
C=B× log2(1+S/N) (bps)
B为信道带宽 （Hz） S为信号功率 N为噪声功率， S/N为信噪比，通常把信噪比表示成
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9
码元 码字
所谓“码元”，或称为“码位”，是对计算机网络传 送的二进制数字中的每一位的通称。是构成信息编 码的最小单位。
而由若干个码元序列表示的数据单元代码通常称为 “码字”。例如，二进制数字是由7个码元组成的序 列，可以视为一个码字。在7位ASCII码中，这个码 字表示字母A。
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14
数据通信系统主要技术指标
• 信道的传播延迟 信号在信道中传播，从信源端到达信宿端
需要一定的时间，这个时间称为传播延迟（或 时延）。这个时间与信源端和信宿端的距离有 关，也与具体信道中的信号传播速度有关。
PPT学习交流
15
信道带宽：
是指信道所能传送的信号频率宽度，它 的值为信道上可传送信号的最高频率与最低频 率之差。带宽越大，所能达到的传输速率就越 大。