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第二章 数据通信技术

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第二章-数据通信技术-1

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

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

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
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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

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。

第二章 数据通信基础

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

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。
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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。
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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

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。
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1. 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：
数据的单方向性
发送端
主机
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
接收端
显示器
图2-2 单工通信示意图
2．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：
玻璃芯的直径接近光波波长
图 2-13 单模光纤传播示意图
多模光纤采用发光二极管产生可见光作为光源，当光纤芯线的直径 比光波波长大很多时，由于光束进入芯线中的角度不同传播路径也不 同，这时光束是以多种模式在芯线内不断反射而向前传播，如图2-14 所示。

玻璃芯的直径大于光波波长
图 2-14 多模光纤传播示意图

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。

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。
3. 双绞线组网常用的连接设备
图2-8 RJ-45水晶头
图2-9 集线器/交换机
2.2.3 同轴电缆（Coaxial cable）
1．同轴电缆的物理特性
同轴电缆是由绕同一轴线的两个导体所组成，即内导体（铜芯导线） 和外导体(屏蔽层)，外导体的作用是屏蔽电磁干扰和辐射，两导体之 间用绝缘材料隔离，如图2-10所示。同轴电缆具有较高的带宽和极好 的抗干扰特性。

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。

信息、数据、信号三者关系：信息一般是用数据来表示的，而表示信 息的数据通常要转变为信号进行传递。

微波经长距离传送后会发生衰减，因此每隔一段距离就需要架设一 个微波中继站，两个中继站之间的距离一般为30km～50km，如图217所示。

地球
图2-17 微波通信示意图
微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信信道的容量很 大，可同时传送大量的信息，且传输质量也比较稳定。与相同容量和 长度的电缆载波通信比较，微波通信建设投资少、见效快。
2．光纤的特点
光纤有较大的带宽，通信容量大。 光纤的传输速率高，能超过千兆位/秒。 光纤的传输衰减小，连接的范围更广。 光纤不受外界电磁波的干扰，因而电磁绝缘性能好，适宜在电气 干扰严重的环境中使用。 光纤无串音干扰，不易被窃听和截取数据，因而安全保密性好。

3．光纤的规格
光纤类型 62.5/125 玻璃芯（微米） 62.5 覆层（微米） 125
发送端
电话机
接收端
电话机 图2- 4 全双工通信示意图
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2.2 传输介质的主要特性和应用
2.2.1 传输介质的主要类型
常用的网络传输介质可分为两类：一类是有线的，一类是无线 的。有线传输介质主要有双绞线（Twisted Pair，包括屏蔽双绞线 和非屏蔽双绞线）、同轴电缆（Coaxial Cable）及光纤（Fiber Optics），如图2-5所示；无线传输介质有无线电和微波等。

图2-6 双绞线结构示意图
双绞线是模拟和数字数据通信最普通的传输媒体，它的主要应用 范围是电话系统中的模拟话音传输，最适合于较短距离的信息传输， 当超过几千米时信号会发生衰减，这时就要使用中继器来放大信号 和再生波形。

双绞线的价格在传输媒体中是最便宜的，并且安装简单，所以得 到广泛的使用。

在局域网中一般都采用双绞线作为传输媒体。双绞线可分为非屏 蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP），如图2-7所示。两者的差 异在于屏蔽双绞线在双绞线和外皮之间增加了一个铅箔屏蔽层，如 图2-7(a)所示，目的是提高双绞线的抗干扰性能。
2. 电磁波的频谱图
按照频率由低到高的顺序排列，不同频率的电磁波可以分为无线电、 微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线,如图2-15所示。
图2-15 电磁波谱与通信类型关系示意图
2.3.2 无线电通信
无线电通信主要有以下一些特点：
传播距离较远，容易穿过建筑物，而且无线电波是全方向传播的，因 此无线电波的发射和接收装置不必要求精确对准。
图2-1 模拟信号和数字信号波形
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。 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。
不同时刻的数据双向传输
发送端 /接收端
对讲机 图2-3 半双工通信示意图
发送端/ 接收端
对讲机
3．全双工通信
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。
任何时刻的数据双向传输

（a）屏蔽双绞线STP
（b）非屏蔽双绞线UTP
图2-7 STP与UTP
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 1～5 类，其中计算机网络常用的是3类和5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。
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
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。 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。

无线电波极易受到电子设备的各种电磁干扰 ，并且其传播特性与频率 密切相关。

中、低频（频率在1MHz以下）无线电波沿地球表面传播，能轻易 地绕过一般障碍物，但其能量随着传播距离的增大而急剧下降，且通 信带宽较低，如图2-16(a)所示。

高频和甚高频（频率在3MHz～1GHz之间）无线电波趋于直线传播， 易受障碍物的阻挡并将被地球表面吸收。但是到达离地球表面大约 100km～500km高度的带电粒子层的无线电波将被反射回地球表面， 如图2-16(b)所示。我们可以利用无线电波的这种特性来进行数据通信。

图2-12 光纤结构示意图
一根光缆可以包括二至数百根光纤，并用加强芯和填充物来提高机 械强度。光束在玻璃纤维内传输，防磁防电，传输稳定，质量高。因 此光纤多适用于高速网络和骨干网。

根据使用的光源和传输模式，光纤可分为多模光纤和单模光纤。
单模光纤采用注人式激光二极管作为光源，激光的定向性强。单模 光纤的芯线直径非常接近光波的波长，当激光束进人玻璃芯中的角度 差别很小时，光线则不必经过多次反射式的传播，而是一直向前传播 能以单一的模式无反射地沿直线传播，如图2-13所示。
图2- 5 常用的有线传输介质
2.2.2 双绞线（Twisted-pair）
1、双绞线的物理特性
双绞线是由相互绝缘的两根铜线按一定扭距相互绞合在一起的类似 于电话线的传输媒体，为了减少信号传输中串扰及电磁干扰（EMI） 影响的程度，通常将这些线按一定的密度互相缠绕在一起。每根铜线 加绝缘层并有颜色来标记，如图2-6所示：
50/125
100/140 8.3/125
50.0
100.0 8.3
125
140 125
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2.3 无线与卫星通信技术
2.3.1 电磁波谱
1. 电磁波
描述电磁波的参数有三个：波长λ 、频率f 和光速C。三者间的关系 为：C=λ×f 电磁波的传播有两种方式：一种是在有限空间领域内传播，如利用 双绞线、同轴电缆和光纤来传输电磁波；另一种方式是在自由空间中 传播，即通过无线方式传播。