第二章数据通信技术
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第二章数据通信基础知识数据通信原理
第二章数据通信基理础知识•回返数据通信•束原结
•学习要求
• 1. 了解信号分类方式，掌握信号频谱与带宽的概念。 • 2. 了解调制解调的基本原理 • 3. 了解信道噪声的种类及特点，掌握信道容量公式。 • 4. 了解各种信道的特点。 • 5. 了解话音信道传输数据信号的基本要求。 • 6. 掌握频分复用、时分复用技术的基本原理。 • 7. 掌握语音压缩比编码和数据压缩编码的基础知识。 • 8. 掌握数据通信系统同步类型及其实现方式
• 奈奎斯特研究了理想信道(无噪声、无码间干扰)时带宽与速率的 关系，并得到以下结论：
•其中 B为带宽单位是Hz， • M为传输时数据信号的取值状态，即采用M进制传输
•2. 香农信道容量公式•
• 香农研究了用模拟信道传输数字信号时的信道容量问题，并得出 了著名的香农公式：
•其中B为带宽，单位是Hz，S/N为信噪功率比 。
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.3 信道噪声 •3. 高斯白噪声
• 可以从以下两方面对高斯白噪声下定义 ： 其任意维概率密度函数都服从高斯分布(即正态分布)——高斯噪声 在整个频域具有均匀分布的功率谱密度——白噪声
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.4 信道容量
•1.奈奎斯特信道容量公式
其对应的误码率公式为:
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.2 传输介质 •1. 双绞线
双绞线由两根相互绝缘的铜线以均匀的扭矩对称扭绞在一起形成。
绞合的目的: (1) 减少线对之间的相互干扰， (2) 同时还增强了机械和电气稳定性
分类
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.2 传输介质 •2. 同轴电缆
•调制信道 •编码信道 •有线信道
•学习要求
• 1. 了解信号分类方式，掌握信号频谱与带宽的概念。 • 2. 了解调制解调的基本原理 • 3. 了解信道噪声的种类及特点，掌握信道容量公式。 • 4. 了解各种信道的特点。 • 5. 了解话音信道传输数据信号的基本要求。 • 6. 掌握频分复用、时分复用技术的基本原理。 • 7. 掌握语音压缩比编码和数据压缩编码的基础知识。 • 8. 掌握数据通信系统同步类型及其实现方式
• 奈奎斯特研究了理想信道(无噪声、无码间干扰)时带宽与速率的 关系，并得到以下结论：
•其中 B为带宽单位是Hz， • M为传输时数据信号的取值状态，即采用M进制传输
•2. 香农信道容量公式•
• 香农研究了用模拟信道传输数字信号时的信道容量问题，并得出 了著名的香农公式：
•其中B为带宽，单位是Hz，S/N为信噪功率比 。
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.3 信道噪声 •3. 高斯白噪声
• 可以从以下两方面对高斯白噪声下定义 ： 其任意维概率密度函数都服从高斯分布(即正态分布)——高斯噪声 在整个频域具有均匀分布的功率谱密度——白噪声
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.4 信道容量
•1.奈奎斯特信道容量公式
其对应的误码率公式为:
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.2 传输介质 •1. 双绞线
双绞线由两根相互绝缘的铜线以均匀的扭矩对称扭绞在一起形成。
绞合的目的: (1) 减少线对之间的相互干扰， (2) 同时还增强了机械和电气稳定性
分类
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.2 传输介质 •2. 同轴电缆
•调制信道 •编码信道 •有线信道
第二章-数据通信技术-1
• 结论：采样速率必须是最高频率的两倍，因为波形的每 个周期相当于两个值——一个表示正的幅度级别，另一 个表示负的幅度级别。因此，如果每秒有 w 个周期 （即，赫兹），那么我们就有 2w 个信号状态。如果无 噪声信道每个信号状态使用 N 个值，则信道每秒的最 大数据传输能力可由下式给出： • • • • C=2W×log2 N C=数据传输率，单位bit/s W= 带宽，单位Hz N= 信号状态编码级数
模拟信号数字化的三步骤
•
1)采样，以采样频率Fs把模拟信号的值采出；
•
2)量化，使连续模拟信号变为时间轴上的离散值；
•
3)编码，将离散值变成一定位数的二进制数码。
奈奎斯特公式-编码的基础
• 1920年 ，奈奎斯特发现无噪声信道的最大信号传输速 率是采样数目的两倍。通过标准正弦载波可以看出这 个发现，正弦波自然形态的半个周期表示一个信号状 态是可能的，因为这两个半周期互为镜像。
6.1 数字数据的数字信号编码
• 编码方式
• 编码特点 • 同步过程
编码方式
• 不归零编码(NRZ) 1：单极性不归零码 2：双极性不归零码 • 归零编码(RZ) 1：单极性归零码 2：双极性归零码
两类编码图例
单极性脉冲编码
双极性归零脉冲编码
双极性脉冲编码
单极性归零脉冲编码
交替双极性归零脉编码
图例
6.2 数字数据的模拟信号编码
• 为了利用廉价的公共电话交换网实现计算机之 间的远程通信，必须将发送端的数字信号变换 成能够在公共电话网上传输的音频信号，经传 输后再在接收端将音频信号逆变换成对应的数 字信号。实现数字信号与模拟信号互换的设备 称作调制解调器(Modem)。 • 模拟信号传输的基础是载波，载波具有三大要 素：幅度、频率和相位，数字数据可以针对载 波的不同要素或它们的组合进行调制。
第二章数据通信的基础知识
第二章 数据通信的基础知识
❖ 1.4.2 报文交换 ❖ 在数据交换中，对一些实时性要求不高的信
息，可以采用另一种方法叫作报文交换的数 据交换方法。报文交换方式传输的单位是报 文，在报文中包括要发送的正文信息和指明 收发站的地址及其他控制信息。 比如信件。
第二章 数据通信的基础知识
❖ 2. 报文交换的特点 ❖ (1) 报文从源点传送到目的地采用“存储—转发”
第二章 数据通信的基础知识
❖ 2. 报文交换的特点 ❖ (4) 报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的
地，而电路交换网络很难做到这一点。 ❖ (5) 报文交换网络可以进行速度和代码的转换。 ❖ (6) 不能满足实时或交互式的通信要求，报文经过
网络的延迟时间长且不定。 ❖ (7) 有时结点收到过多的数据而无空间存储或不能
正反纠错码等。 检错码：奇偶校验码
第二章 数据通信的基础知识
❖ 3. 编码效率 ❖ R=k/n=k/(k+r) ❖ 式中：k为码字中的信息位位数； ❖ r为编码时外加冗余位位数； ❖ n为编码后的码字长度。
第二章 数据通信的基础知识
❖ 1.6.2 奇偶校验
第二章 数据通信的基础知识
第二章 数据通信的基础知识
及时转发时，就不得不丢弃报文，而且发出的报文 不按顺序到达目的地。
第二章 数据通信的基础知识
❖ 1.4.3 分组交换 ❖ 1. 什么是分组交换 ❖ 分组交换又叫报文分组交换，是国际上计算
机网络普遍采用的数据交换方式。综合报文 交换和线路交换的优点。
第二章 数据通信的基础知识
❖ 分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交 换两种，如图1-14所示。它是计算机网络中 使用最广泛的一种交换技术。
第二章-数据通信基础
告 诉 自 己 那 个人我 曾经爱 过。或 许人一 生可以 爱很多 次，然 而总有 一个人 让我们 笑 的 最 灿 烂 ，哭的 最透彻 ，想的 最深切 。 3.无 论 生 活 的 多么艰 难，最 后你总 会 找 到 一 个 让你心 甘情愿 傻傻相 伴的人 。 4.每 个 人 都 有 一个死 角，自 己走不
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▪ 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
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▪ 模拟传输和数字传输所使用的技术
模拟数据，模拟信号
语音
模拟
移频,调制
模拟数据，数字信号
模拟
数字
PCM编码
8
zhuxh
▪ 信息通过数据通信系统进行传输的过程
➢ 把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地
信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输
“A” 01000001
01000001 “A”
信息→数据→信号→在信道信道上传输→信号→数据→信息
信息编码 数据编码 调制
解调 数据解码 信息解码
➢ 编码：数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错 ➢ 调制：数字信号→适合传输的形式——按频率、幅度、相位 ➢ 解调：接收波形→数字信号 ➢ 解码：数字信号→原始数据
➢ 例如：通过电话网络传输数据
▪ 宽带传输：把信号调制成频带为几十MHZ 到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方 需要解调。
➢ 例如：闭路电视的信号传输
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码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
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▪ 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
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▪ 模拟传输和数字传输所使用的技术
模拟数据，模拟信号
语音
模拟
移频,调制
模拟数据，数字信号
模拟
数字
PCM编码
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▪ 信息通过数据通信系统进行传输的过程
➢ 把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地
信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输
“A” 01000001
01000001 “A”
信息→数据→信号→在信道信道上传输→信号→数据→信息
信息编码 数据编码 调制
解调 数据解码 信息解码
➢ 编码：数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错 ➢ 调制：数字信号→适合传输的形式——按频率、幅度、相位 ➢ 解调：接收波形→数字信号 ➢ 解码：数字信号→原始数据
➢ 例如：通过电话网络传输数据
▪ 宽带传输：把信号调制成频带为几十MHZ 到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方 需要解调。
➢ 例如：闭路电视的信号传输
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码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
数据通信基础教案
1000110（1）你就必须加1了这样原来有3个1要想1的个数为偶数就只能添1了。
三、 循环冗余码校验（CRC）。
循环冗余码 （Cyclic Redundancy Code， CRC），又称为多项式码。CRC的工作方法是在发送端产生一个冗余码，附加在信息位后面一起发送到接收端，接收端收到的信息按发送端形成循冗余码同样的算法进行校验，如果发现错误，则通知发送端重发。
*调制技术
1、调制：发送端根据数据内容命令调制器(modulator)改变载波的物理特性使其能够携带信息。
“调制”常通过改变载波的“振幅、频率、相位”三种物理特性来完成。控制载波振幅的技术称为“振幅调制”技术；控制载波频率的技术则为“频率调制”技术；控制载波相位的技术便是“相位调制”技术。
2、振幅调制技术
B为信道带宽，S为接受端信号的平均功率，N为信道内噪声平均功率，C为信道容量。
三、 码元和码字
在数字传输中，有时把一个数字脉冲称为一个码元，是构成信息编码的最小单位。
计算机网络传送中的每一位二进制数字称为“码元”或“码位”，例如二进制数字10000001是由7个码元组成的序列，通常称为“码字”。
四、 数据通信系统主要技术指标
电路交换必定是面向连接的，电话系统就是这种方式。
电路交换的三个阶段：
（1）电路建立阶段
（2）数据传输阶段
（3）拆除电路阶段
三、 报文交换
报文是一个带有目的端信息和控制信息的数据包。报文交换采取的是“存储—转发”（Store-and-Forward）方式，不需要在通信的两个节点之间建立专用的物理线路。
带宽越大，所能达到的传输速率就越大，所以通道的带宽是衡量传输系统的一个重要指标。
2.数据传输率
数据传输率是指单位时间信道内传输的信息量，即比特率，单位为比特/秒。
三、 循环冗余码校验（CRC）。
循环冗余码 （Cyclic Redundancy Code， CRC），又称为多项式码。CRC的工作方法是在发送端产生一个冗余码，附加在信息位后面一起发送到接收端，接收端收到的信息按发送端形成循冗余码同样的算法进行校验，如果发现错误，则通知发送端重发。
*调制技术
1、调制：发送端根据数据内容命令调制器(modulator)改变载波的物理特性使其能够携带信息。
“调制”常通过改变载波的“振幅、频率、相位”三种物理特性来完成。控制载波振幅的技术称为“振幅调制”技术；控制载波频率的技术则为“频率调制”技术；控制载波相位的技术便是“相位调制”技术。
2、振幅调制技术
B为信道带宽，S为接受端信号的平均功率，N为信道内噪声平均功率，C为信道容量。
三、 码元和码字
在数字传输中，有时把一个数字脉冲称为一个码元，是构成信息编码的最小单位。
计算机网络传送中的每一位二进制数字称为“码元”或“码位”，例如二进制数字10000001是由7个码元组成的序列，通常称为“码字”。
四、 数据通信系统主要技术指标
电路交换必定是面向连接的，电话系统就是这种方式。
电路交换的三个阶段：
（1）电路建立阶段
（2）数据传输阶段
（3）拆除电路阶段
三、 报文交换
报文是一个带有目的端信息和控制信息的数据包。报文交换采取的是“存储—转发”（Store-and-Forward）方式，不需要在通信的两个节点之间建立专用的物理线路。
带宽越大，所能达到的传输速率就越大，所以通道的带宽是衡量传输系统的一个重要指标。
2.数据传输率
数据传输率是指单位时间信道内传输的信息量，即比特率，单位为比特/秒。
第二章 数据通信基础
(a)模拟信号是在一定范围内可以连续取值的信号，是一 种连续变化的电信号（如：语言信号），它可以不同频率在 介质上传输。
(b)数字信号是一种离散的脉冲序列，它的取值是有限个 数，它以恒定的正电压/负电压，表示“1”、“0”，可以用不 同的位速率在介质上传输。
2. 传输（通信） 传输又叫通信，是把信息从一个地方送到另一个地方。 涉及模拟通信、数字通信、数据通信几个概念。 通信系统模型如右图： 接收信息 的目的地 1) 模拟通信 若信源产生模拟信号，且以模拟信道传输，则称为模 拟通信，如电话、电视系统目前都采用这种方式。 2) 数字通信 若信源产生模拟信号，但以数字信道传输，（传输的 是数字信号），则称为数字通信。如IP电话，把语音信号 经压缩编码后，经Intenet把数字编码传到对方，再解码还 原为语音信号。 信息产生和出现 的发源地
注意： 1个码元，是一个电脉冲，它表示一个脉冲状态，1个码 元并不一定代表一个比特，它所表示的信息（携带信息）可 能是2bit、3bit，若脉冲状态有4种，00、01、10、11，则一 个码元传2bit信息。 仅当电脉冲信号状态数为2时，即只有“0”“1”两个状态 时，每个电信号只传输1位二进制数，比特率=特波率，但意 义仍不同。 此外，波特和比特含义不同，一个是码元速率，一个是 信息量的单位。 · 波特率与比特率间关系： S=Blog2N (bps) N：脉冲状态数（电信号的状态数）
(2)信道容量
· 信道容量 指信道上能够传送的最大数据率。当传输率高于信道容 量时，信道上根本不能传送信号，即信道容量是信道的一个 极限参数。 · 传输率受限原因： 任何信道都不是理想的，信道带宽有限，信道上存在多 种干扰，在传输信号时会带来各种失真。 1924奈奎斯特（Nyquist）有限带宽无噪声信道极限数据率 · 奈奎斯特公式： Rmax=2W (Baud) =2Wlog2N (bps) 其中： W为信道带宽，N为脉冲状态数（码元离散值个数）。 当N=2时， Rmax=2W
第二章数据通信基础
数据传输以信号传输为基础，数据传输质 量的好坏，除了与发送和接收设备的性能 有关外，还取决于： • 传输信号本身的质量 • 传输信道的特性
2.1.3 通信方式
2.1.3.1 并行传输和串行传输
按照计算机系统各部件之间同时传送的 位数，可以分为并行传输和串行传输。 并行传输
• 串行传输
2.1.3.2 信道的通信方式
冗余（校验码）产生方法 ----即已知k(x)求R(x)的过程 生成多项式G(x):根据多项式理论求得的具 有某种特殊属性的多项式 生成多项式的国际标准： CRC-12=x12+x11+x3+x2+x+x0 CRC-16=x16+x15+x2+1 CRC-CCITT=x16+x12+x5+1 利用生成多项式，就可以通过k(x)求得R(x)
2.3 数据传输技术
2.3.1 多路复用技术
当信道带宽大于各路信号的总带宽时，可 以将信道分割成若干个子信道，每个子信 道用来传输一种信号。 1.频分多路复用----FDM：频分多路复用要通 过频谱搬移技术，保证各路信号的频谱在 传输过程中在传输过程中不相干扰
2.时分多路复用----TDM 将使用信道的时间分成一个个的时间片， 每一路信号只能在自己的时间片内独占信 道进行传输。 · 同步TDM：时间片的分配是事先约定的，且 固定不变。 · 异步TDM：时间片是按需分配，事先申请。
5. 误码率：传输出错的码元数占传输总码元 数的比例。用来衡量数据通信系统在正常工 作情况下传输的可靠性。 Pe=Ne/N 意义：决定传输数据单元大小的一个重要依据。
6.吞吐量：单位时间传输的总信息量（bps） • 受网络拥挤程度影响 7.延迟时间：网络中相距最远的两个节点的 传输时间。 如:500m的同轴电缆，延迟时间是2.5us 卫星信道延迟时间是270ms
第二章 数据通信基础知识--数据通信原理
随机信号的频谱常用其功率普密度表示：
P ()LiE m |F()|2
t
T
功率普密度与信号平均功率的关系：
S P(f)df
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2.1.2 信号的带宽
信号的绝对带宽(B)通常是指信号频谱正频域非零部分对应的频率 范围，如下图所示：
P(f)
-fb
fb f
0B
基带数据信号的一般都具有无穷大的绝对带宽，如下图所示：
段上的过程，而解调是将信道中来的频带信号恢复为基带信号的反过程。
调制解调器(Modem)就是调制和解调的统称
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2.1.3 调制解调的基本概念
2. 调制器模型
x(t)
s(t)
C(t) Ac cos(2f ct 0)
x(t) 调制信号，即数据终端产生的基带信号 C(t)是载波，AC是载波幅度，fC是载波频率简称载频,θ0是载波的初始相位。 s(t)是已调信号，即调制后的频带信号，其中包含了x(t)的全部信息，信道中
C B lo 2 ( 1 g S /N ) b/s it
其中B为带宽，单位是Hz，S/N为信噪功率比 。
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2.2.5 话音信道传输数据信号
1. 线性系统分析
输入端 时域： x(t) 频域： X(f)
时域分析（卷积）
冲激响应h(t) 线性系统 传输函数H(f)
按照调制器功能
幅度调制：调制信号控制载波幅度变化，例如AM、ASK等 频率调制：调制信号控制载波瞬时频率变化，例如FM、FSK等 相位调制：调制信号控制载波瞬时相位变化，例如PM、PSK等。
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2.1.3 调制解调的基本概念
4. 解调分类
第二章数据通信技术基础
传送所有的比特。它比较便宜， 用在长距离连接中也比并行传 输更加可靠。因为它每次只能 发送一个比特位，所以其速度 比较慢。
（2）并行数据传输
并行传输指可以同时传输
一组比特，每个比特使用单独
一条线路（导线）。这些线路
通常被捆扎在一条电缆里。并
行传输非常普遍，特别是应用
于两个短距离和设备之间。
11
2.3 数据通信方式-பைடு நூலகம்步与同步
2
2.1 数据通信的基本概念
4、信道
在数据通信系统中，信道是传输信号的通道。 逻辑上，信道一般都是用来表示向某一个方向 传送信息的“介质”。一般来说，一条通信线路至 少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于 接收的信道。 信道可分为适合传送模拟信号的模拟信道和适 合传送数字信号的数字信道。
3
2.1 数据通信的基本概念
半双工通信由要频繁调换信道方向，故效率低，但可节省 传输线路。
19
2.3 数据通信方式-传输方向
3．全双工通信（双向同时通信 ） 全双工通信是指能同时做双向通信。如图所示。这种方
式适用于普通电话、手机以及计算机——计算机间高速数据 通信。
全双工与半双工比较,全双工通信效率高，控制简单，但 是结构较复杂，成本较高。
例如，一般不发字符时线路保持“1”状态，当发送一个 字符代码时，字符前面要加一个起始信号，极性为“0”，即 空号极性，预告字符的信息代码即将开始。在数据位和校验 位结束后面要加一个终止符号，极性为“1”，即传号极性， 表示该字符已结束。
异步方式实现起来简单容易，每个字符都为该字符的位同步
提供了时间基准，对线路和收发器要求较低。缺点是通信开销较
(2)如果不是二进制码元，必须折合成二进制来计算。 传输延迟 数据从信源（源计算机）到信宿（目的计算机）所花 费的时间。
（2）并行数据传输
并行传输指可以同时传输
一组比特，每个比特使用单独
一条线路（导线）。这些线路
通常被捆扎在一条电缆里。并
行传输非常普遍，特别是应用
于两个短距离和设备之间。
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2.3 数据通信方式-பைடு நூலகம்步与同步
2
2.1 数据通信的基本概念
4、信道
在数据通信系统中，信道是传输信号的通道。 逻辑上，信道一般都是用来表示向某一个方向 传送信息的“介质”。一般来说，一条通信线路至 少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于 接收的信道。 信道可分为适合传送模拟信号的模拟信道和适 合传送数字信号的数字信道。
3
2.1 数据通信的基本概念
半双工通信由要频繁调换信道方向，故效率低，但可节省 传输线路。
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2.3 数据通信方式-传输方向
3．全双工通信（双向同时通信 ） 全双工通信是指能同时做双向通信。如图所示。这种方
式适用于普通电话、手机以及计算机——计算机间高速数据 通信。
全双工与半双工比较,全双工通信效率高，控制简单，但 是结构较复杂，成本较高。
例如，一般不发字符时线路保持“1”状态，当发送一个 字符代码时，字符前面要加一个起始信号，极性为“0”，即 空号极性，预告字符的信息代码即将开始。在数据位和校验 位结束后面要加一个终止符号，极性为“1”，即传号极性， 表示该字符已结束。
异步方式实现起来简单容易，每个字符都为该字符的位同步
提供了时间基准，对线路和收发器要求较低。缺点是通信开销较
(2)如果不是二进制码元，必须折合成二进制来计算。 传输延迟 数据从信源（源计算机）到信宿（目的计算机）所花 费的时间。
数据通信基础
分类： 3类线、4类线、5类线和超5类线
UTP非常适合于楼宇内部的结构化布线
屏蔽双绞线（STP）
优点： 传输质量较高 电缆尺寸和重量与UTP相当
缺点： 安装不合适有可能引入外界干扰
2. 同轴电缆
同轴电缆由内导体铜质芯线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽 层以及保护塑料外层所组成，如图所示。
图 【同轴电缆】
§2.1.2通信系统模型
通信系统模型 通信系统的三个基本要素：
➢信源是产生和发送信息的一端 ➢信道是信息传输的介质 ➢信宿是接受信息的一端
数据通信系统的实例
2.1.3 数据的传输方式
1、并行传输 数据以成组的方式在多条并行信道上同时进行传输。 方式：将构成1个字符代码的几位二进制比特分别通过几个并
2.4数据交换
3、分组交换方工式
将报文划分为若干个大小相等的分组(Packet)进行存储转发。
优点： 1）存储量要求较小，可以用内存来缓冲分组——速度快； 2）转发延时小——适用于交互式通信； 3）某个分组出错仅重发该分组——效率高； 4）各分组可通过不同路径传输，可靠性高。 特点： 1）数据传输前不需要建立一条端到端的通路。 2）有强大的纠错机制、流量控制和路由选择功能。
电话机
例如，现实生活中的电话机通话就是一个全双工的通信过程。
单工、半双工与全双工通信综合比较
传 通信方 输
式方 向
固
单工
定 单
向
限
半双工
时 双
向
全双工
双 向
信
道 个
收发方的限制
数
优缺点
应用
1
一方只能发送，一 方只能接收
结构简单、效 率低、只能单 向传输信息
UTP非常适合于楼宇内部的结构化布线
屏蔽双绞线（STP）
优点： 传输质量较高 电缆尺寸和重量与UTP相当
缺点： 安装不合适有可能引入外界干扰
2. 同轴电缆
同轴电缆由内导体铜质芯线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽 层以及保护塑料外层所组成，如图所示。
图 【同轴电缆】
§2.1.2通信系统模型
通信系统模型 通信系统的三个基本要素：
➢信源是产生和发送信息的一端 ➢信道是信息传输的介质 ➢信宿是接受信息的一端
数据通信系统的实例
2.1.3 数据的传输方式
1、并行传输 数据以成组的方式在多条并行信道上同时进行传输。 方式：将构成1个字符代码的几位二进制比特分别通过几个并
2.4数据交换
3、分组交换方工式
将报文划分为若干个大小相等的分组(Packet)进行存储转发。
优点： 1）存储量要求较小，可以用内存来缓冲分组——速度快； 2）转发延时小——适用于交互式通信； 3）某个分组出错仅重发该分组——效率高； 4）各分组可通过不同路径传输，可靠性高。 特点： 1）数据传输前不需要建立一条端到端的通路。 2）有强大的纠错机制、流量控制和路由选择功能。
电话机
例如，现实生活中的电话机通话就是一个全双工的通信过程。
单工、半双工与全双工通信综合比较
传 通信方 输
式方 向
固
单工
定 单
向
限
半双工
时 双
向
全双工
双 向
信
道 个
收发方的限制
数
优缺点
应用
1
一方只能发送，一 方只能接收
结构简单、效 率低、只能单 向传输信息
第二章数据通信基础
2.1
数据通信系统概述
数据通信的产生和发展
现代意义上的数据通信是在电流发现之后产生的，可大致分为3个阶段：初级阶段、近代阶段和现代阶段
2.11数据通信的产生和发展 1.初级数据通信阶段
1837年，莫尔斯展示了实用电报系统，在莫尔斯电报系统中，所有的传输都采用二进制信号形式，且所 有的用户文本信息必须首先被转换成二进制数据形式，因此,莫尔斯电报系是现代数据通信系统的先驱。
3.编码
将量化后的数值编码成一定位数的二进制数值。当量化值为N时，对应的二进制位数为
log2N。
调制解调器（modem），是调制器和解调器的缩写 ，一种计算机硬件，它能把计算机的数字 信号翻译成可沿普通电话线传送的模拟信号，而这些模拟信号又可被线路另一端的另一个调制解调 器接收，并译成计算机可懂的语言。这一简单过程完成了两台计算机间的通信。
2.4
同步技术和多路复用技术
同步技术
在数据通信系统中,接收端收到的信息应与发送端发出的信息完全一致,这就要求在通信中收发双 方必须有统一的、协调一致的动作。若收发两端的动作互不联系不协调,则收发之间就会出现误差,随 着时间的增加和误差的积累将导致收发“失步”,使系统不能正确传输信息。为了避免收发“失步”, 使整个通信系统可靠地工作,需要采取“同步”技术，统一收发两端动作、保持收发步调一致的过程就 称为“同步”。常用的同步方式有两种同步传输方式和异步传输方式。
全双工通信
全双通信是指同时可以作双向的通信。通信的一方在发送信息的同时也能够接收信息。例如：电 话和电话、计算机和计算机之间的通信。
广播式通信
若一台计算机用通信信道发送分组时，所有其他的计算机都能接收到改分组，这种通信方式称为 广播式通信。发送的分组中带有目的地址和源地址，接收到分组的计算机检查目的地址是否与本地址 相同，相同接收，不同丢弃。
高职高专周珂(第四版).第二章数据通信技术详解
2．非屏蔽双绞线的类型
按照EIA/TIA（电气工业协会/电信工业协会）568A标准，共分为 1～6 类。
1类线 可用于电话传输，但不适合数据传输，这一级电缆没有固定 的性能要求。 2类线 可用于电话传输和最高为4Mbit/s的数据传输，包括4对双绞 线。 3类线 可用于最高为10Mbit/s的数据传输，包括4对双绞线，常用于 10Base－T以太网的语音和数据传输。 4类线 可用于16Mbit/s的令牌环网和大型10Base－T以太网，包括4 对双绞线。其测试速度可达20Mbit/s。 5类线 既可用于100Mbit/s的快速以太网连接又支持150Mbit/s的 ATM数据传输，包括4对双绞线，是连接桌面设备的首选传输介质。 超5类线 比5类线具有更小的信号衰减、串扰和时延误差，其主要 用途是保证5类线更好的支持1000 Base－T千兆位以太网。
单工通信
单工通信是指数据信号仅沿一个方向传输，发送方只能发送不能接 收，接收方只能接收而不能发送，任何时候都不能改变信号传送方向。 如图2-2所示：
发送端
数据的单方向性
主机
接收端
显示器
图2-2 单工通信示意图
半双工通信
半双工通信是指信号可以沿两个方向传送，但同一时刻一个信道只 允许单方向传送，即两个方向的传输只能交替进行，而不能同时进行。 如图2-3所示：
在同步字符或字节之后，可以连续发送任意多个字符或数据块，发 送数据完毕后，再使用同步字符或字节来标识整个发送过程的结束， 如图2-8所示。
同步字节
数据帧
同步字节
01111110 1011010101101100...1111010110110100 01111110
计算机
计算机
第二章 数据通信基础(1) (1)
• 全双工：通信是双向的，可同时发送和接收（两条独 立信道，单一信道，共享带宽）
数字信号和模拟信号下的双工与半双工
• 数字化信号通常全双工需要独立的两条路径(如两路双 绞线),而半双工只需一条。 • 对模拟化信号, 复用技术将取决于可用的频率,如果一 工作站在同一频率上发送和接收信号,它只能工作在半 双工模式下(除非使用两条独立的、相互绝缘的传输导 体)；如果工作站发送和接收各占一段频率,它便可以 以全双工模式工作。
2.1.2 信道和信道参数
信道描述的重要指标： • 数据传输速率、带宽（网络中一样，通信中不同） • 信号传播速率（信号在介质中的传播速度） • 载波频率：物理媒体有很一定的带宽，可以分成多个 信道，每个信道都有不同的载波频率（无线电传播） • 采样频率：网络中接收端要将连续的信号转变成数字 数据的方法 • 量化：量化的等级和噪声的大小有关系 • 噪声，信噪比 信道其他参数 信息流方向：单工、半双工、全双工
2.2 数据传输
• 模拟传输：指模拟数据的传输，不关心所传输信号的 内容，而只关心尽量减少信号的衰减和噪声，长距离 传输时，采用信号放大器放大被衰减的信号，但同时 也放大了信号中的噪声（电话机到电话局）
• 数字传输：指数字数据的传输，关心信号的内容，长 距离传输时，采用转发器，可消除噪声的积累（电话 局之间） • 长距离传输时，通常采用的是数字传输
信道容量－有噪声
• 香农定理：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时， 数据传输速率Rmax与信道带宽B，信噪比S/N 的关系为Rmax = B· 2（1+S/N） log S/N为信噪比（S为信号功率，N为噪声功率） 信躁比S/N的表示（分贝） • S/N＝1000：该信道上的信号功率是噪声功率的1000 倍 • 若S/N＝1000，B=3000HZ，那么最大数据传输速率约 为30kb/s • 信噪比可以用分贝表示（db),所以若S/N＝1000，那么 S/N(db)=10lg(S/N)=30db
数据通信基础知识
模拟的和数字的数据、信号
模拟数据 模拟数据 数字数据 数字数据
放大器 调制器
PCM 编码器
调制器
数字 发送器
模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号
模拟信号和数字信号
模拟信号 时间上连续，包含无穷多个信号值
数字信号 时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的 是二值信号
t
t
a） 模拟信号
b） 数字信号
• 1 数据传输速率
–比特（bit）：即一个二进制位。
数据的传输速率
–比特率：为每秒传输的比特数bps或b/s。 –码元（Code cell）：时间轴上的一个信号编码单元。 –波特：每秒传送的码元数，又称波特率。单位为波特
信号的传输速率
Baud。
码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
信号
t
同步脉冲
• 原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。 载波信号 S(t) = Acos(t+)
• S(t)的参量包括： 幅度A、频率 、初相位
– 调制就是要使A、 或随数字基带信号的变化而变化
–ASK：用载波的两个不同振幅表示0和1 –FSK：用载波的两个不同频率表示0和1 –PSK：用载波的起始相位的变化表示0和1
• 2 数字通信与模拟通信
–数字通信 • 在数字信道上实现模拟数据或数字数据的传输
–模拟通信 • 在模拟信道上实现模拟数据或数字数据的传输
• 数字通信的优点
– 抗噪声（干扰）能力强 – 可以控制差错，提高了传输质量 – 便于用计算机进行处理 – 易于加密、保密性强 – 可以传输语音、数据、影像，通用、灵活
宽带线路 A 窄带线路 A
错误的概念
在宽带线路上比特传播得快
第二章 数据通信基础内容知识总结
第二章数据通信基础内容知识总结数据通信的基本概念是什么？：数据通信是两个实体间的数据传输和交换，他是通过各种不同的方式和传输介质，把处在不同地理位置的终端和计算机，或计算机与计算机连接起来，完成数据传输、信息交换和通信处理等任务。
什么是信息和数据？信息：是对客观事物的反应，信息有各种存在形式，例如，数字、文字、声音、图像、图形等。
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。
数据是信息的载体，信息则是数据的内在含义或解释。
什么是信道和信道容量？信道：是传输信号的一条通道，分为物理通道和逻辑通道。
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。
逻辑信道也是传输信号的一条通路。
信道容量：是指信道传输信息的最大能力，用信息速率来表示。
什么是码元和码字？：在数据传输中，有时把一个数字脉冲成为一个码元是构成信息编码的最小单位。
数据通信系统主要技术指标有以下几项：比特率：是一种数字信号的传输速率，他表示单位时间内所传送的二进制带码的有效位数，单位比特每秒（bps）或千比特每秒（bps）表示。
波特率：是一种调制速率，也称为波形速率。
单位（Baud）误码率：信息传输的错误率，也称错误率，是通信系统在正常工作的情况下，衡量传输可靠性的指标。
误码率P e=N e除N吞吐量：是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：吞吐率=信道容量乘传输速率。
信道传输延迟：信号在信道内传输时，从信源到信宿需要一定的时间，这个时间成为传播延迟或（时延）《与距离有关》带宽与数据传输率是什么？信道带宽：是指信道所能传送的信号频率宽度，他的值为信道上可传送信号的最高频率与最低频率之差。
数据传输率：是指单位时间内信道内传输的信息量即比特率S=Blog2NB是数字信号的脉冲频率，即波特率；N是调制电平数。
数字传输方式数据通信系统模型包括：数据线路端设备数据终端设备数据终端设备：是指用于处理用户数据的设备，是数据通信系统的信源和信宿。
第二章数据通信技术
多车道公路是并行传输
通信线路上通常都是串行传输
„„100101110100100111010001011010
数字通信系统与模拟通信系统
• 如果在数据通信系统中，处于DCE• 间的 之 信号是模拟信号，则这个通信系统就被称 之为模拟通信系统。 • 如果在是数据通信系统中，处于DCE之间 的信号为数字信号，则这个通信系统就被 称为数字通信系统。
• 频带传输就是把基带数字信号经调制变换，变换 成能在话音电路上传输的模拟信号(例：音频信 号)，模拟信号经传输媒体被传送到接收端，在 接收端，模拟信号再被复原的传输。 • 频带传输与基带传输不同，基带传输中，基带信 号占有信道的全部带宽，而频带传输中的模拟信 号通常由某一频率或某几个频率组成，它占用一 个固有频带，即整个频道的一部分，这也是称之 为频带传输的原因。
通信信道
• 在通信系统中，各种信号都要通过通信 信道才能从一端点传至另一端点，通信 信道是通信双方以传输媒体为基础的信 号传递的通道。从抽象的角度看，信道 是指电信号在通过传输媒体时所占有的、 指定的一段频带，它在准许信号通过的 同时，对信号传输加以限制。信道中的 设备包括：传输媒体和有关设备。
信号的时域
2.3.1 模拟传输与数字传输
• 模拟传输所传输的信号是模拟信号. • 在传输过程中，信号会受到干扰和信号能量 的损失而产生变形和衰减。 • 所以，传输中每隔一定的距离就要通过放大 器来放大信号的强度，但同时也放大了畸变 信号。传输距离越远，所需要的放大器个数 越多，从而信号失真就越大。
• 模拟传输不考虑其传输的内容，而数字 传输关心的是信号的内容，即0或1。 • 不论是数字信号，还是模拟信号，只要 他代表了0和1变化模式的数据，就可以 采用数字传输。 • 在数字传输中也存在信号变形和衰减问 题，其解决的方法与模拟传输解决的方 法不同。数字传输解决信号变形和衰减 采用的方法是每隔一定的距离放一个转 发器。转发器将完全消除了衰减和畸形 的信号转发出去，从而解决了失真累加 的问题。
网络技术基础(第二章)
第二章数据通信基础本章主要内容2.1 数据通信的基本概念2.2 信号同步与编码2.3 数据通信系统模型2.4 传输方式2.5 多路复用技术2.6 传输差错检测与校验2.1 数据通信的基本概念2.1.1 信号与信道a、信号（signal）计算机内部的数据（文字/数值/图像/声音等）均要转换为通信线路上电信号或光信号才能传送。
通信信号一般可分为两类：◆模拟信号（analog signal）连续变化值（如数学中之实数）。
自然界产生的物理量一般均为模拟信号。
◆数字信号（digital signal）离散变化值（如数字中之整数）。
计算机内部传输和处理的均为矩形脉冲形式的数字信号（1和0），又称为“基带信号”。
信号的特性有：振幅（变化的大小）、频率（变化的快慢）、相位（变化的时间）。
振幅越大、频率越高，信号传送的距离越远（如高音喇叭）。
b、信道（channel）所谓“信道”，顾名思义，就是通信信号传输的“通道”。
信道与实际通信线路并不等同。
一条通信线路往往包括一条发送信道和一条接收信道。
信道一般也可分为两类：◆模拟信道专用于传送模拟信号◆数字信道专用于传送数字信号无论是模拟信号还是数字信号,在传输过程中都要变成适合信道传输的信号形式，否则就会因传输衰减等原因变得无法使用.信源是模拟数据，在模拟信道上传输——模拟通信信源是模拟数据，在数字信道上传输——数字通信信源是数字数据，在模拟信道或数字信道上传输——数据通信c、带宽（bandwidth）信号所占据的频率范围称为信号的带宽。
信道能传送的频率范围称为信道的带宽。
信道带宽必须大于被传送的信号的带宽，否则就会出现失真。
对模拟信号，带宽为通信信道所能提供的频率宽度（范围）；对数字信号，带宽为通信信道每秒能传送的二进制位数（bps ）。
一般认为具有8～10Mbps 及以上数据传输速率的网络称为“宽带网”。
最新发展还有所谓“广带”（broadband ）无线接入技术，其传输速率≥10兆位/秒。
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2.1.5 传输速率与带宽
传输速率是指通信线路上传输信息的速度,它是描述数据传输系统的 重要技术指标之一。传输速率一般有两种表示方法，即信号速率和调 制速率。
信号速率是指单位时间内所传送的二制位代码的有效位数，以每秒 多少比特数计，单位为比特/秒（bit/s），即BPS。数字信号的传输速 率通常用“比特”来表示。
1、单工、半双工与全双工通信
单工通信
单工通信是指数据信号仅沿一个方向传输，发送方只能发送不能接 收，接收方只能接收而不能发送，任何时候都不能改变信号传送方向。 如图2-2所示：
发送端
数据的单方向性
主机
接收端
显示器
图2-2 单工通信示意图
第二章数据通信技术
半双工通信
半双工通信是指信号可以沿两个方向传送，但同一时刻一个信道只 允许单方向传送，即两个方向的传输只能交替进行，而不能同时进行。 如图2-3所示：
0
1
1
发端
0 0
0
1
0
8个比特顺次发送 01100010
并/串 转换器
串/并 转换器
0
11Βιβλιοθήκη 0 0收端0
1
0
并行通信
图2- 5 串行通信示意图
并行通信，是指数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传 输，如图2-6所示。其优点是速度快，但发送与接收端之间有若干条 线路，费用高，仅适合于近距离和高速数据通信的环境下使用。
调制速率是指每秒传送的脉冲数，单位为波特（Baud），是指信号 在调制过程中，调制状态每秒钟转换的次数。模拟信号的速率通常用 “波特”来表示。
第二章数据通信技术
注意： “波特”与“比特”的意义是不同的，每一“波特”，即模拟信号的
一个状态不仅仅表示一位数据，而是代表了多位数据。
2.1.6 通信方式
第二章数据通信技术
8个比特同时发送
0
1
1
0
发端
0 1
0
1
需要8条线 收端
图2- 6 并行通信示意图
3、同步技术
同步，就是要求通信的收发双方在时间基准上保持一致，它是数 字通信中必须要解决的一个重要问题。
在数据通信过程中，常用的同步技术有以下两种。
异步通信方式
第二章数据通信技术
➢ 每传送1个字符都要在每个字符码前加1个起始位，以表示字符代码 的开始；在字符代码和校验位后面加1或2个停止位，表示字符结束。
发送端
任何时刻的数据双向传输 图2- 4 全双工通信示意图
接收端
电话机
2、串行通信和并行通信 串行通信
第二章数据通信技术
串行通信，是将待传送的每个字符的二进制代码按由低到高的顺 序，依次发送，如图2-5所示。其优点是：收、发双方只需要一条传 输信道，易于实现，成本低；缺点是：速度比较慢。在远程数据通 信中，一般都采用串行通信方式。
数据是指把事件的某些属性规范化后的表现形式，它能被识别，也 可以被描述。数据可分为模拟数据与数字数据两种。
信号是数据的具体物理表现，它是信息（数据）的一种电磁编码， 具有确定的物理描述，信号中包含了所要传递的信息。例如电压、磁 场强度等。信号一般以时间为自变量，以表示信息（数据）的某个参 量（振幅、频率或相位）为因变量。
对讲机
发送端 /接收端
不同时刻的数据双向传输 图2-3 半双工通信示意图
发送端/ 接收端
对讲机
全双工通信
第二章数据通信技术
全双工通信是指数据可以同时沿相反的两个方向作双向传输，比如， 电话通话。全双工通信需要两条信道，一条用来接收信息，一条用来 发送信息，因此其通信效率很高。如图2-4所示。
电话机
第二章数据通信技术
同步通信方式
➢ 该方式中，传输的信息格式是一组字符或一个二进制位组成的数 据块（帧）。
➢ 对这些数据，不需要附加起始位和停止位，而是在发送一组字符或 数据块之前先发送一个同步字符SYN（以表示）或一个同步字节（）， 用于接收方进行同步检测，从而使收发双方进入同步状态。
➢ 接收方根据起始位和停止位来判断一个新字符的开始和结束，从 而起到通信双方的同步作用。异步通信方式如图2-7所示。
停止位 数据位 起始位
数据传输方向
00 1 10 1 10
计算机
1 10110101 0 1 00110110 0 1 00010111 0 计算机
图2- 7 异步通信方式
➢ 异步方式的实现比较简单，但每传输一个字符都需要多使用2到3 位，所以适合于低速通信。
按传输信号的类型分类，信道可以分为数字信道与模拟信道；
数字信道是用来传输离散数字信号的。离散的数字信号在计算机中 指由“0”和“1”的二进制代码组成的数字序列，当利用数字信道传输数 字信号时不需要进行变换，通常需要进行数字编码。
第二章数据通信技术
模拟信道是用来传输模拟信号的。模拟信号的电平随时间连续变化， 语音信号就是典型的模拟信号。如果利用模拟信道传送数字信号，则 必须经过数字与模拟信号之间的变换（A/D变换器）。调制解调器就是 完成这种变换的。
第二章数据通信技术
2.1.2 模拟信号和数字信号
模拟信号是指信号的波高和频率（每秒的波数）是连续变化的信号, 如图2-1(a)所示，如电视图像信号、语音信号、温度压力传感器的输出 信号等。
数字信号是指离散的信号,如图2-1(b)所示，如计算机使用的由“0” 和“1”组成的信号。数字信号在通信线路上传输时要借助电信号的状态 来表示二进制代码的值。因为电信号可呈现两种状态，可以分别表示 “0”和“1”。
图2-1 模拟信号和数字信号波形
第二章数据通信技术
2.1.3 基带信号与宽带信号
基带信号就是将计算机发送的数字信号“0”或“1”用两种不同的电压 表示后，直接送到通信线路上传输的信号。
宽带信号是基带信号经过调制后形成的频分复用模拟信号。
2.1.4 信道、数字信道与模拟信道
信道是信号传输的必经之路，包括传输媒体和通信设备。传输媒体 可以是有形媒体，如电缆、光纤等，也可以是无形媒体，如传输电磁 波的空间。
第二章 数据通信技术
本章学习要点：
➢ 数据通信的基本概念
➢ 传输介质的主要特性和应用 ➢ 无线与卫星通信技术
➢ 数据交换技术
➢ 数据传输技术
➢ 数据编码技术
➢ 差错控制技术
第二章数据通信技术
2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息、数据与信号
信息是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识。任何事 物的存在，都伴随着相应的信息的存在，信息不仅能反映事物的特征、 运动和行为，而且还能够借助媒体（如空气、光波、电磁波等）传播 和扩散。信息的载体可以是数值、文字、图形、声音、图像以及动画 等。
传输速率是指通信线路上传输信息的速度,它是描述数据传输系统的 重要技术指标之一。传输速率一般有两种表示方法，即信号速率和调 制速率。
信号速率是指单位时间内所传送的二制位代码的有效位数，以每秒 多少比特数计，单位为比特/秒（bit/s），即BPS。数字信号的传输速 率通常用“比特”来表示。
1、单工、半双工与全双工通信
单工通信
单工通信是指数据信号仅沿一个方向传输，发送方只能发送不能接 收，接收方只能接收而不能发送，任何时候都不能改变信号传送方向。 如图2-2所示：
发送端
数据的单方向性
主机
接收端
显示器
图2-2 单工通信示意图
第二章数据通信技术
半双工通信
半双工通信是指信号可以沿两个方向传送，但同一时刻一个信道只 允许单方向传送，即两个方向的传输只能交替进行，而不能同时进行。 如图2-3所示：
0
1
1
发端
0 0
0
1
0
8个比特顺次发送 01100010
并/串 转换器
串/并 转换器
0
11Βιβλιοθήκη 0 0收端0
1
0
并行通信
图2- 5 串行通信示意图
并行通信，是指数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传 输，如图2-6所示。其优点是速度快，但发送与接收端之间有若干条 线路，费用高，仅适合于近距离和高速数据通信的环境下使用。
调制速率是指每秒传送的脉冲数，单位为波特（Baud），是指信号 在调制过程中，调制状态每秒钟转换的次数。模拟信号的速率通常用 “波特”来表示。
第二章数据通信技术
注意： “波特”与“比特”的意义是不同的，每一“波特”，即模拟信号的
一个状态不仅仅表示一位数据，而是代表了多位数据。
2.1.6 通信方式
第二章数据通信技术
8个比特同时发送
0
1
1
0
发端
0 1
0
1
需要8条线 收端
图2- 6 并行通信示意图
3、同步技术
同步，就是要求通信的收发双方在时间基准上保持一致，它是数 字通信中必须要解决的一个重要问题。
在数据通信过程中，常用的同步技术有以下两种。
异步通信方式
第二章数据通信技术
➢ 每传送1个字符都要在每个字符码前加1个起始位，以表示字符代码 的开始；在字符代码和校验位后面加1或2个停止位，表示字符结束。
发送端
任何时刻的数据双向传输 图2- 4 全双工通信示意图
接收端
电话机
2、串行通信和并行通信 串行通信
第二章数据通信技术
串行通信，是将待传送的每个字符的二进制代码按由低到高的顺 序，依次发送，如图2-5所示。其优点是：收、发双方只需要一条传 输信道，易于实现，成本低；缺点是：速度比较慢。在远程数据通 信中，一般都采用串行通信方式。
数据是指把事件的某些属性规范化后的表现形式，它能被识别，也 可以被描述。数据可分为模拟数据与数字数据两种。
信号是数据的具体物理表现，它是信息（数据）的一种电磁编码， 具有确定的物理描述，信号中包含了所要传递的信息。例如电压、磁 场强度等。信号一般以时间为自变量，以表示信息（数据）的某个参 量（振幅、频率或相位）为因变量。
对讲机
发送端 /接收端
不同时刻的数据双向传输 图2-3 半双工通信示意图
发送端/ 接收端
对讲机
全双工通信
第二章数据通信技术
全双工通信是指数据可以同时沿相反的两个方向作双向传输，比如， 电话通话。全双工通信需要两条信道，一条用来接收信息，一条用来 发送信息，因此其通信效率很高。如图2-4所示。
电话机
第二章数据通信技术
同步通信方式
➢ 该方式中，传输的信息格式是一组字符或一个二进制位组成的数 据块（帧）。
➢ 对这些数据，不需要附加起始位和停止位，而是在发送一组字符或 数据块之前先发送一个同步字符SYN（以表示）或一个同步字节（）， 用于接收方进行同步检测，从而使收发双方进入同步状态。
➢ 接收方根据起始位和停止位来判断一个新字符的开始和结束，从 而起到通信双方的同步作用。异步通信方式如图2-7所示。
停止位 数据位 起始位
数据传输方向
00 1 10 1 10
计算机
1 10110101 0 1 00110110 0 1 00010111 0 计算机
图2- 7 异步通信方式
➢ 异步方式的实现比较简单，但每传输一个字符都需要多使用2到3 位，所以适合于低速通信。
按传输信号的类型分类，信道可以分为数字信道与模拟信道；
数字信道是用来传输离散数字信号的。离散的数字信号在计算机中 指由“0”和“1”的二进制代码组成的数字序列，当利用数字信道传输数 字信号时不需要进行变换，通常需要进行数字编码。
第二章数据通信技术
模拟信道是用来传输模拟信号的。模拟信号的电平随时间连续变化， 语音信号就是典型的模拟信号。如果利用模拟信道传送数字信号，则 必须经过数字与模拟信号之间的变换（A/D变换器）。调制解调器就是 完成这种变换的。
第二章数据通信技术
2.1.2 模拟信号和数字信号
模拟信号是指信号的波高和频率（每秒的波数）是连续变化的信号, 如图2-1(a)所示，如电视图像信号、语音信号、温度压力传感器的输出 信号等。
数字信号是指离散的信号,如图2-1(b)所示，如计算机使用的由“0” 和“1”组成的信号。数字信号在通信线路上传输时要借助电信号的状态 来表示二进制代码的值。因为电信号可呈现两种状态，可以分别表示 “0”和“1”。
图2-1 模拟信号和数字信号波形
第二章数据通信技术
2.1.3 基带信号与宽带信号
基带信号就是将计算机发送的数字信号“0”或“1”用两种不同的电压 表示后，直接送到通信线路上传输的信号。
宽带信号是基带信号经过调制后形成的频分复用模拟信号。
2.1.4 信道、数字信道与模拟信道
信道是信号传输的必经之路，包括传输媒体和通信设备。传输媒体 可以是有形媒体，如电缆、光纤等，也可以是无形媒体，如传输电磁 波的空间。
第二章 数据通信技术
本章学习要点：
➢ 数据通信的基本概念
➢ 传输介质的主要特性和应用 ➢ 无线与卫星通信技术
➢ 数据交换技术
➢ 数据传输技术
➢ 数据编码技术
➢ 差错控制技术
第二章数据通信技术
2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息、数据与信号
信息是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识。任何事 物的存在，都伴随着相应的信息的存在，信息不仅能反映事物的特征、 运动和行为，而且还能够借助媒体（如空气、光波、电磁波等）传播 和扩散。信息的载体可以是数值、文字、图形、声音、图像以及动画 等。