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第一部分数据通信ppt课件
源
信
译
源
码
码
制
道
调
码
码
宿
器
器
器
器
它使变换后的信号能在传输介质 信源发送编端时码钟器的主要作用：一是进行模/接数收端转时换钟 ；二是 降低信中号传的输数，码或率提。高噪信声道的传输效率
发送端和接收端使用各自的时钟；
接收时钟与发送时钟必须保持同步
第二章 数据通信基础知识
4
Networking techno;ogy
信号带宽
信号频域图所覆盖的频率范围称为信号的带宽 我们将信号大部分能量集中的那段频带称为信号的
有效带宽，简称为带宽(Bandwidth)； 任何信号都有一定的带宽。
第二章 数据通信基础知识
9
Networking techno;ogy
绝对带宽和有效带宽
第二章 数据通信基础知识
10
Networking techno;ogy
信息量的计算公式：I=loga(1/P)= -loga(P)
然而：信道对不同频率的信号其衰减幅度是不 相同的，因而会发生畸变。一般来说，频率越 高的信号，其衰减幅度越大
2.2.2 信道的截止频率与带宽 2.2.3 信道的最大数据传输率
第二章 数据通信基础知识
7
Networking techno;ogy
2.2.1 信号的频谱和带宽
傅立叶已经证明：任f(何t) 一个周期为T的函数f(t)都是由 无穷多个正弦和余弦函数合成，即：
11
Networking techno;ogy
脉冲信号频谱图
信号的脉冲宽度与其带宽成反比，因此信 号的数据率越高，信号的带宽也就越宽。
第二章 数据通信基础知识
《数据通信基本概述》课件
《数据通信基本概 述》ppt课件
目 录
• 数据通信概述 • 数据通信技术基础 • 数据通信协议 • 数据通信网络架构 • 数据通信安全
01
数据通信概述
数据通信的定义
数据通信的定义
数据通信是利用传输媒介（如电缆、光纤、无线电波等）和设备，将数据、文 字、声音、图像等信号从一个地点传送到另一个地点的一种通信方式。
数据加密技术
01
02
03
04
对称加密
加密和解密使用相同密钥的方 式，如AES算法。
非对称加密
加密和解密使用不同密钥的方 式，如RSA算法。
哈希函数
将任意长度的数据映射为固定 长度的输出，如SHA-256。
混合加密
结合对称和非对称加密的优点 ，提高数据传输的安全性。
防火墙技术
包过滤防火墙
根据预设规则对网络数据包进行过滤。
代码审计
对软件源代码进行安全检查，发现潜 在的安全漏洞。
感谢观看
THANKS
01
03
应用层协议能够提供各种应用服务，如网页浏览、电 子邮件、文件传输和远程登录等。
04
应用层协议的主要功能包括数据表示、会话管理和安 全机制等。
04
数据通信网络架构
局域网（LAN）
总结词
局域网是一种在有限地理区域内使用的计算机网络，通常覆 盖范围在几百米到几公里之间。
详细描述
局域网通常用于连接一个建筑物、校园或企业内的计算机和 其他设备，实现高速数据传输、资源共享、打印服务等功能 。常见的局域网类型包括以太网、令牌环和FDDI等。
蜜罐技术
通过模拟受攻击目标吸 引攻击者的方式来捕获
攻击者行为。
沙箱技术
将可疑程序运行在隔离 的环境中，观察其行为
目 录
• 数据通信概述 • 数据通信技术基础 • 数据通信协议 • 数据通信网络架构 • 数据通信安全
01
数据通信概述
数据通信的定义
数据通信的定义
数据通信是利用传输媒介（如电缆、光纤、无线电波等）和设备，将数据、文 字、声音、图像等信号从一个地点传送到另一个地点的一种通信方式。
数据加密技术
01
02
03
04
对称加密
加密和解密使用相同密钥的方 式，如AES算法。
非对称加密
加密和解密使用不同密钥的方 式，如RSA算法。
哈希函数
将任意长度的数据映射为固定 长度的输出，如SHA-256。
混合加密
结合对称和非对称加密的优点 ，提高数据传输的安全性。
防火墙技术
包过滤防火墙
根据预设规则对网络数据包进行过滤。
代码审计
对软件源代码进行安全检查，发现潜 在的安全漏洞。
感谢观看
THANKS
01
03
应用层协议能够提供各种应用服务，如网页浏览、电 子邮件、文件传输和远程登录等。
04
应用层协议的主要功能包括数据表示、会话管理和安 全机制等。
04
数据通信网络架构
局域网（LAN）
总结词
局域网是一种在有限地理区域内使用的计算机网络，通常覆 盖范围在几百米到几公里之间。
详细描述
局域网通常用于连接一个建筑物、校园或企业内的计算机和 其他设备，实现高速数据传输、资源共享、打印服务等功能 。常见的局域网类型包括以太网、令牌环和FDDI等。
蜜罐技术
通过模拟受攻击目标吸 引攻击者的方式来捕获
攻击者行为。
沙箱技术
将可疑程序运行在隔离 的环境中，观察其行为
数据通信PPT课件
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。
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。
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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。
数据通信技术ppt课件
06 数据通信技术发展趋势与 展望
高速数据通信技术发展
总结词
随着互联网和云计算技术的快速发展，高速数据通信技术已成为当前的研究热点。
详细描述
目前，高速数据通信技术已经取得了显著的进步，如光纤通信、5G/6G移动通信等。这些技术的发展使得数据传 输速度大幅提升，满足了大数据时代对海量数据处理和传输的需求。
05 无线数据通信技术
无线局域网（WLAN）
要பைடு நூலகம்一
总结词
无线局域网是一种短距离的无线通信技术，用于连接局域 网中的计算机、设备等，实现高速数据传输和资源共享。
要点二
详细描述
无线局域网采用无线电波作为传输媒介，通过无线接入点 （AP）连接多个终端设备。它具有灵活、便捷、高速的特点， 广泛应用于企业、学校、医院等场所。
物联网数据通信技术发展
总结词
物联网技术的发展推动了数据通信技术的进步，使得数以亿计的设备能够相互 连接和通信。
详细描述
物联网数据通信技术涉及多种无线通信协议，如Wi-Fi、Zigbee、LoRa等。这 些技术使得各种智能设备能够实时传输数据、共享信息，从而为智能家居、智 慧城市等领域的发展提供了有力支持。
02 数据通信技术基础
数据传输方式
总结词
数据传输方式是指数据在通信网络中传输的方式，包括串行传输和并行传输两 种方式。
详细描述
串行传输是指数据一位一位地顺序传输，占用通信线路少，适合长距离传输； 并行传输是指数据以字节为单位进行传输，传输速度快，适合近距离传输。
数据编码技术
总结词
数据编码技术是指将数据转换成适合在通信网络中传输的信 号的过程。
数据通信技术的应用场景
• 总结词：数据通信技术在各个领域都有广泛的应用，如互联网、物联网、云计算等。 • 详细描述：数据通信技术在各个领域都有广泛的应用。在互联网领域，数据通信技术是实现互联网信息传输的
数通基础知识介绍PPT课件
4 传输层
传输层
3 网络层
网络层
2 数据链路层
数据链路层
1 物理层
物理层
19.10.2024
7
OSI 参考各层的功能
物理层：定义接口与传输介质的机械、电气特性 数据链路层：对数据不作任何改动的传输变成可靠的
链路，并负责接点到接点的传输 网络层：负责将包从源到目标的传递，可能会通过多
个网络 传输层：负责整个报文从源到目标（端到端）的传递 会话层：是网络的对话控制器，它建立和维护以及同
主机
cro ss
cro ss
normal
N/A
SC/ST
路由器 cro ss
cro ss
normal
N/A
SC/ST
交换机 普通口
nor mal
nor mal
cross
Normal N/A
交换机 级连口
N/A
N/A
Normal
N/A
N/A
交换机 光口
SC/ SC/ ST ST
N/A
N/A
SC/ST
19.10.2024
19.10.2024
19
IP地址的分类和子网划分
网络地址与子网掩码
19.10.2024
20
IP地址的分类和子网划分
子网掩码的表示方法
19.10.2024
21
IP地址的分类和子网划分
网络地址的计算
19.10.2024
22
IP地址的分类和子网划分
主机数的计算
19.10.2024
23
IP地址的分类和子网划分
步通信系统交互操作 表示层：关于两个系统之间交换信息的语法和语义 应用层：使得用户（不管是人还是软件）可以访问网
《数据通信基础》课件
超文本传输协议，用于在Web浏览器 和Web服务器之间传输网页内容。
03
数据交换技术
电路交换
电路交换是一种传统的通信交换 方式，通过建立电路连接来实现 数据传输。
电路交换的优点是数据传输稳定 、可靠，但资源利用率相对较低 。
在电路交换中，通信双方在通信 过程中始终占用通信资源，无论 是否传送数据。
数据通信的原理
通过传输信道，利用各种通信设备传输二进制数据，并在终 端设备上对数据进行处理和显示。
数据通信的特点
数据通信具有传输速度快、信息量大、可靠性高、灵活性强 等优点，广泛应用于军事、商业、科研等领域。
数据通信的分类
有线数据通信
通过有线信道传输数据，如光纤、同轴电缆等 。
无线数据通信
通过无线信道传输数据，如无线局域网、移动 通信等。
5G技术的发展趋势
随着技术的不断进步和应用需求的增加，5G技术将不断演 进和完善，未来将与人工智能、云计算等技术深度融合， 推动各行业的数字化转型。
物联网技术
物联网技术概述
物联网技术是指通过各种信息传 感器设备，实时采集物理世界的 信息，与互联网结合形成的一个 庞大的网络。
物联网技术的应用
场景
物联网技术在智能家居、智能交 通、智能工业等领域具有广泛的 应用前景，能够实现设备的远程 监控和管理，提高生产效率和生 活的便利性。
流。
02
数据传输技术
有线传输技术
光纤传输
利用光信号在光纤中传输数据，具有传输距离远、传输速度快、抗干扰能力强等优点。
铜线传输
利用双绞线或同轴电缆等传输数据，适用于短距离传输，成本较低。
专线传输
通过专用线路直接连接两个地点，传输质量较高，但成本也较高。
数据通信基础知识PPT课件
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：
.
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：
数据通信第PPT课件
模拟信号 电话交换网
模拟信号
Modem 调制器 带通滤波器 fol =1170Hz
解调器 带通滤波器 foh =2125Hz
应答端 呼叫端
第35页/共68页
2.6.3 调制解调器的分类与应用
外置Modem与计算机的连接
电话机
串行或 USB电缆
电话线 电话线
电话交换网
计算机
Modem
电话插座
第36页/共68页
系统两种。
第6页/共68页
模拟信号与数字信号波形
v(t)
t
v(t)
(a)模拟信号
t (b)数字信号
第7页/共68页
2.1.2 数据传输类型与通信方式
网络中两台计算机的通信过程
资源子网 通信子网
CCPE
CCPF
H
A
CCPA
CCPB
HB
CCPC
CCPD
第8页/共68页
网络通信系统设计中要解决的几个基本问题：
传输介质的特性：
• 物理特性：传输介质物理结构的描述； • 传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及
调制技术、传输容量、传输的频率范围； • 连通特性：允许点-点或多点连接； • 地理范围：传输介质最大传输距离； • 抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据
影响的能力； • 相对价格：器件、安装与维护费用。
• 数据传输类型 模拟通信 数字通信
• 数据通信方式 串行通信、并行通信 单工通信、半双工或全双工通信
• 同步方式 同步通信 异步通信
第9页/共68页
串行通信与并行通信
发送端
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 串行信道
《数据通信》课件
讨论数据通信中不断增长的需求和提高传输速率和带宽的技术解决方案。
2 数据安全和隐私保护
探讨如何保障数据在传输和存储过程中的安全性和隐私性。
3 数据通信的可靠性和稳定性
说明网络和通信设备故障对数据通信的影响，以及相应的可靠性和稳定性解决方案。
数据通信的未来发展
5G技术的应用
展望5G技术为数据通信带来的革命性变化和广泛应 用。
《数据通信》PPT课件
什么是数据通信？ - 定义数据通信 - 数据通信的作用 - 数据通信的基本原理
数据通信的技术
数据通信的分类
介绍数据通信的分类方式， 如有线和无线通信，广域网 和局域网等。
串行传输和并行传输
讨论串行传输和并行传输的 区别和使用场景。
常用的数据通信协议
介绍常见的数据通信协议， 如TCP/IP、HTTP、FTP等。
全球
全球范围内数据通信的需求和发展趋势。
数据通信的应用
1
互联网的发展和应用
探讨互联网对社会、经济和文化的影响，移动通信技术的进步，如3G、4G和5G的应用和发展。
3
物联网的发展和应用
说明物联网连接了日常生活中的设备和系统，提供智能化的控制和信息交流。
数据通信的挑战和解决方案
1 传输速率和带宽的提高
2 数据安全和隐私保护
探讨如何保障数据在传输和存储过程中的安全性和隐私性。
3 数据通信的可靠性和稳定性
说明网络和通信设备故障对数据通信的影响，以及相应的可靠性和稳定性解决方案。
数据通信的未来发展
5G技术的应用
展望5G技术为数据通信带来的革命性变化和广泛应 用。
《数据通信》PPT课件
什么是数据通信？ - 定义数据通信 - 数据通信的作用 - 数据通信的基本原理
数据通信的技术
数据通信的分类
介绍数据通信的分类方式， 如有线和无线通信，广域网 和局域网等。
串行传输和并行传输
讨论串行传输和并行传输的 区别和使用场景。
常用的数据通信协议
介绍常见的数据通信协议， 如TCP/IP、HTTP、FTP等。
全球
全球范围内数据通信的需求和发展趋势。
数据通信的应用
1
互联网的发展和应用
探讨互联网对社会、经济和文化的影响，移动通信技术的进步，如3G、4G和5G的应用和发展。
3
物联网的发展和应用
说明物联网连接了日常生活中的设备和系统，提供智能化的控制和信息交流。
数据通信的挑战和解决方案
1 传输速率和带宽的提高
数据通信 ppt课件
图7-17 RS-232C双机通信接口电路
第6章 数 据 通 信
5
RS-232信号电平的规定： 逻辑0：+5V~+15V 逻辑1：-5V~-15V 显然若采用RS-232接口通信，必须经过电平转换。
第6章 数 据 通 信
6
第6章 数 据 通 信
7
第6章 数 据 通 信
8
6.1.2 RS-232通信实例
USART0 TXD/RXD
IE2 |= URXIE1;
// Enable
USART0 RX interrupt
P3SEL |= 0x30;
// P3.4,5 = USART0 TXD/RXD
P3DIR |= 0x10;
// P3.4 output direction
return ;
}
第6章 数 据 通 信
MSP430F133内部自带UART通信模块，因此，只需 将SP3232的TTL/CMOS接收、发送端与单片机的UTXD、 URXD相连，即可通过单片机内部UART通信模块将需要 传输的数据通过RS-232通信方式实现。MSP430F133与 SP3232接口电路如图6-2所示。
Байду номын сангаас
第6章 数 据 通 信
12
UART发送数据子函数：UART发送一个字节数据， 在程序中调用此函数，而不是使用中断。
void UART1_TX_byte(unsigned char data) { while ((IFG2 & UTXIFG1) != UTXIFG1); // USART1 TX buffer ready?
_interrupt void usart1_rx_sever(void) { int i; i = U1RXBUF; // 处理接收的数据，如数据处理时间较长，则可将 数据存在一个全局变量数组中，在此处置 // 标志位，在主程序中检测此处置的标志位来判断是 否有数据需处理
ch2数据通信基础.ppt课件
21
频率、频谱和带宽
▪ （1） 时域概念 电磁信号是连续或离散的； 正弦波：s（t）=A sin（2πft+∮）（注：少一个字符） （A） 振幅（A）：信号对比时间的峰值，单位：伏特或
瓦特 （B） 频率（f）：信号重复的速度，单位：周/秒或赫兹
（HZ） （C） 周期（T）：信号重复一次所需的时间，单位：秒
误码位
29
▪ Shannon公式：用于有噪声干扰信道
C = W log2 （1+S/N）
C: 传输率，单位b/s W: 带宽，单位Hz S/N: 信噪比
▪ 例：信道带宽W=3.1kHz，S/N=2000，则
C = 3100×log2（1+2000）≈ 34kb/s 即该信道上的最大数据传输率不会大于34kb/s。
据传输速率提供了依据。
• 例如，话音级线路的带
M 2
最大数据率 6200 b/s
宽约为3.1kHz，根据上 式计算的信道最大数据 传输率如右表所示
4
12400 b/s
18600 b/s
16
24800 b/s
32
31000 b/s
28
▪ 非理想信道
• 传实输际数据的：信道上0 存1 在0损1耗、1 延0 迟0 、1噪1声。0 0 1 0 1 0
信噪比的单位也可用分贝(dB)表示： S/NdB=10log10 S/N 所以，若S/NdB=30dB ，则S/N=1000。
30
Nyquist公式和Shannon公式的比较
▪ C = 2W log2M
• 用于理想信道（这样的信道存在吗？） • 数据传输率随信号编码级数增加而增加。
▪ C = W log2（1+S/N）
频率、频谱和带宽
▪ （1） 时域概念 电磁信号是连续或离散的； 正弦波：s（t）=A sin（2πft+∮）（注：少一个字符） （A） 振幅（A）：信号对比时间的峰值，单位：伏特或
瓦特 （B） 频率（f）：信号重复的速度，单位：周/秒或赫兹
（HZ） （C） 周期（T）：信号重复一次所需的时间，单位：秒
误码位
29
▪ Shannon公式：用于有噪声干扰信道
C = W log2 （1+S/N）
C: 传输率，单位b/s W: 带宽，单位Hz S/N: 信噪比
▪ 例：信道带宽W=3.1kHz，S/N=2000，则
C = 3100×log2（1+2000）≈ 34kb/s 即该信道上的最大数据传输率不会大于34kb/s。
据传输速率提供了依据。
• 例如，话音级线路的带
M 2
最大数据率 6200 b/s
宽约为3.1kHz，根据上 式计算的信道最大数据 传输率如右表所示
4
12400 b/s
18600 b/s
16
24800 b/s
32
31000 b/s
28
▪ 非理想信道
• 传实输际数据的：信道上0 存1 在0损1耗、1 延0 迟0 、1噪1声。0 0 1 0 1 0
信噪比的单位也可用分贝(dB)表示： S/NdB=10log10 S/N 所以，若S/NdB=30dB ，则S/N=1000。
30
Nyquist公式和Shannon公式的比较
▪ C = 2W log2M
• 用于理想信道（这样的信道存在吗？） • 数据传输率随信号编码级数增加而增加。
▪ C = W log2（1+S/N）
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2.1.3数据编码技术
• 不同类型的信号在不同类型的信道上传输 有4种情况： 数据：模拟数据 数字数据
信号：模拟信号 数字信号
信道：模拟信道 数字信道
• 模拟传输和数字传输所使用的技术
模拟数据，模拟信号
话音
模拟
移频,调制
模拟数据，数字信号
模拟
数字
PCM编码
数字数据，模拟信号
数字 1010
模拟
调制
“1”。，又称调相(phase modulation)
按照使用相位的绝对值或相位的相对偏移两大表示分 为绝对调相和相对调相；
三种调制方式的比较
幅移键控 ： 技术简单，抗干扰能力差
频移键控： 技术简单，抗干扰能力强
相移键控： 技术较复杂，抗干扰能力强 ，编码效率
高 目前在网络中广为使用的调制方式是上述三 种基本方式的变种。
介字通信系统 的模型。 该系统要解决的关键问题是数字数据的编码和 解码问题
在发送端，要解决如何将二进制数据序列通过某种编码（ encoding）方式转化为可直接传送的数字信号；
在接收端，则要解决如何将收到的数字信号通过解码 (Decoding)恢复为与发送端相同的二进制数据序列。
基带传输
基带：基本频带，调制前信号所占有的 频带。 基带传输：在通信电缆上原封不动的传 输由通信终端设备产生的0和1数字脉冲 信号 基带传输被广泛应用于局域网信号的传 输，以太网就是采用基带信号的。
基带传输
特点：
➢ 抗噪声能力强，成本低，传输速率高 ➢ 信号衰减严重，只能利用有线介质近距离
传输 ➢ 基带信号频带宽，传输时要占用整个传输
计算机
D/A转换
模拟信道
A/D转换
计算机
发送模拟信号 信道带宽 接收模拟信号
2.1.2 数据通信基础理论
• 信号的频谱与带宽
– 信号具有时域和频域两种最基本的表现形式和特性 – 时域特性反映信号随时间变化的情况。信号的时域特性表示出
信号随时间变化的情况。如正弦信号就可以表示为： f(t) =ASin( 2лft + θ )
n1
n0
其中：
an 2
T
f (t)Sin(2nft)dt
T0
bn 2
T
f (t)Cos(2nft)dt
T0
T
C 0 f(t)dt
a b An
2 2
n
n
n arctg(an / bn)
矩形脉冲信号的傅里叶分析 (图示)
数据通信基础理论
• 信号的频谱与带宽
– 频谱：f (t)各次谐波的振幅An 按照频率高低依次排列起来所形 成的谱状图形
三种基本调制方法（续）
幅移键控ASK ：
通过载波信号的振幅变化来表示二进制 “0”与“1” ；
又称调幅(amplitude modulation)
幅移键控FSK
改变载波信号的频率来表示二进制 “0”与“1” ； 又称调频(frequency modulation)
相移键控PSK
通过改变载波信号的相位值表示二进制 “0”和
按传输介质的类型来划分，信道被分为有线信 道和无线信道；
按信道中所传输的信号类型来划分，信道可被 分为模拟信道和数字信道。
数字通信系统和模拟通信系统
计算机
编/解码器
数字信道
编/解码器
计算机
发送数字信号 信道带宽 接收数字信号
在数字通信系统中，信号转换器的主要功能是分别在发送端和接收端完成数字数 据的编码和解码； 在模拟通信系统中，信号转换器的主要功能是分别在发送端和接收端完成数/模 （D/A)和模/数(A/D)转换功能。
三种常见的数字数据编码
➢ 不归零编码
➢ 曼彻斯特编码 ➢ 差分曼彻斯特编码
不归零编码
规则：
以高电平表示逻辑“1”，低电平表示逻辑 “0”。
信源
信号 转换器
通信信道
信号 转换器
信宿
发送信号
信道带宽 系统噪声
接收信号
数据通信系统由信源、信宿和信道三部分 组成。
信源、信宿和信道
信源与信宿：
通常将数据的发送方称为信源，而将数据的接收 方称为信宿。
信源和信宿一般是计算机或其它一些数据终端 设备。
信道：
在信源和信宿之间所建立的用于传送信号的物理 通道，被称为物理信道，简称信道。
– 绝对带宽：信号频谱所覆盖的频率范围
– 有效带宽(简称带宽)：信号的大部分能量都集中在一个较小的 范围之内，这段频带称为带宽
– 信号的带宽越大，利用这种信号传送数据的速率就越高，要求 传输介质的带宽也越大
– 常见信号的频谱和带宽：声音信号的频谱大致在20 Hz ～20kHz 的范围(低于20 Hz 的信号为次声波，高于20 KHz的信号为超声 波)，但用一个窄得多的带宽就能产生可接受话音的重现，因而 话音信号的标准频谱为300 Hz ～3400 Hz ，其带宽为3 kHz 。电 视信号的频谱为0 ～4 MHz ，因此其带宽为4 MHz
其中： A：振幅 f：频率 θ：初始相位
– 幅度、频率以及相位是周期信号f (t)的3个重要特性
• 信号的频谱与带宽
– 傅立叶变换：任何一个周期为T 的函数f (t)都是由无穷多个正弦 函数和余弦函数合成：
f (t) C / 2 (anSin2nft bnCos2nft) AnCos(2nft n)
– 数字信号：表示消息的因变量是离散的，自变量时间的取值也是离散 的信号
– 通信：将表示消息的信号从发送方(信源)传递到接收方(信宿)。既然 信号可分为模拟信号和数字信号，与之相对应的，通信也可分为模拟 通信和数字通信
ƒ(t) a) 模拟信号
x(nT)
t
nT
1 0011 0 11
b) 数字信号
数据通信系统模型
数字数据，数字信号
数字
数字
1010
数字编码
三种基本调制方法
根据调制过程中所采用的载波的特性不 同，分为三种基本调制方法：
y=A sin(ω t+φ)
幅移键控（ASK, Amplitude-Shift Keying） 频移键控（FSK ,Frequency-Shift Keying） 相移键控（PSK ,Phase-Shift Keying）
第2章 数据通信
2.1.1 基本概念
• 信号与通信
– 信号：以时间为自变量，以表示消息(或数据)的某个参量(振幅、频 率或相位)为因变量。信号按其因变量的取值是否连续可分为模拟信 号和数字信号
– 模拟信号：信号的因变量完全随连续消息的变化而变化的信号。模拟 信号的自变量可以是连续的，也可以是离散的；但其因变量一定是连 续的