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ch02-数据通信基础

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第2章数据通信基础

2.1 数据通信系统概述

2.2 数据通信的信源

2.3 通信信道

2.4 传输技术

2.5 错误检测和纠错

2.6 数据交换技术

2.7 扩展读物

2.8 课外作业

本章要点

本章内容涉及了数据通信的基本概念、信源和信宿、信道、传输技术、

差错检测和数据交换技术等基础知识。具体内容如下。

（1）数据通信概述。本节介绍了数据通信的产生和发展；数据通信的

基础知识、信号的特性、一些重要结论和衡量标准；并简要概述了

现代数据通信系统模型。

（2）数据通信的信源。本节介绍了数据通信中信息的类型和信息的二

进制数字表示形式；讨论了二进制数据的信号表示形式和传输特性。

（3）通信信道。本节讨论了信道的基本特征和数据传输特性；着重介

绍有线和无线传输介质的特征，分别讨论了铜线、光纤和无线电传

输的特点和作用。

（4）传输技术。本节介绍模拟传输与数字传输的特征，常用的传输变

换技术，数字信号调制技术、模拟信号的脉码调制技术及数字信号

的编码技术。常用的数据传输方式和信道复用技术。

学习目标

了解数据通信基本理论和一些重要结论

描述信号的特性和数据通信系统基本模型

描述数据通信系统中的信息类型，二进制数据表示法和信号表示法

描述传输介质的基本特征，同轴电缆、双绞线、光纤和无线通信系统的特性与基本用途

了解信道的传输带宽、吞吐量、信道复用技术等特性

区分模拟传输、数字传输和数据传输

描述常用的数字调制技术、模拟信号的脉码调制技术及数字信号的编码技术

描述电路交换、报文交换、分组交换技术特点和优缺点

重要术语

模拟传输：Analog Transmission 数字传输：Digital Transmission数据传输：Data Transmission传输速率：Transmission Rate模拟信号：Analog Signal数字信号：Digital Signal带宽：Band Width比特率：Bit Rate波特率：Baud Rate信道：Channal传输介质：Transmission Medium差错检测：Error Check单工通信：Simple Duplex半双工通信：Half Duplex全双工通信：Full Duplex多路复用：Multiplexing

差分曼彻斯特编码：Differncial Manchester Encoding

曼彻斯特编码：Manchester Encoding

频移键控（FSK）：Frequency Shift Keying

相移键控（PSK）：Phase Shift Keying

幅移键控（ASK）：Amplitude Shift Keying

脉冲编码调制：Pulse Code Modulate

基带传输：Baseband Transmission

宽带传输：Broadband Transmission

电路交换：Circuit Switching

报文交换：Message Switching

分组交换：

Packet Switching

2.1 数据通信系统概述

2.1.1 数据通信的产生和发展

2.1.2 数据通信的基础知识

2.1.3 数据通信系统模型和组成

2.1.4 数据通信衡量标准

2.1.1 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，可划分为3个阶段：

1．初级数据通信阶段

1837年，莫尔斯发明了电报系统，通过在铜线中发送短的或长的电流脉冲来传送Morse码，实现了长距离的文本信息传输。

1876年，Bell发明了可以实时传输完整语音信号的有线电话。模拟原始语音的电信号直接通过电话线路传输，实现了语音信息的长距离传输。

1901年，马克尼发明了无线电报。

2．近代数据通信阶段

1946年，计算机的产生和数字化技术的快速崛起，对数据通信中数字传输的兴起、发展起了至关重要的作用，计算机技术是现代数据通信产生的基础。

3．现代数据通信阶段

20世纪90年代以来，随着计算机网络技术的发展及互联网的出现和快速普及，使得分布在世界各地的属于不同网络的计算机之间能够进行快速的数据通信，数据通信技术和应用进入了快速发展阶段。

2.1.2 数据通信的基础知识

•通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、

文字、语音、图形或图像。

•为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、

图形或图像用二进制代码的数据来表示。

•为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或

数字信号编码的方式表示。

2.1.2 数据通信的基础知识

信息、数据与信号的关系

•数据是信息的载体；

•信号是数据的电磁表现。

数据通信

•是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、

符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字

信号的过程。

举例说明信息、数据、信号的关系

信息：NET（英文单词，意思是网络）

数据：1001110(ASCII值78表示字母“N”)

1000101(ASCII值69表示字母“E”)

1010100(ASCII值84表示字母“T”)信号：

2.1.2 数据通信的基础知识

1．模拟信号和数字信号

信号可以分为模拟信号和数字信号。不管是模拟信号还是数字信号，都能用于传输信息。但是，由于模拟信号和数字信号的自身特征，数字信号更适于传输数据信息。

（1）模拟信号

模拟信号是一种连续变化的电信号，其波形为连续曲线，中间无断裂和不连续。信号的强度取值随时间取值变化而连续变化，其波形如图所示。

A

t

TTT

OtA

2.1.2 数据通信的基础知识

（2）数字信号

数字信号是一种非连续变化的电信号，其波形为不

连续的曲线。信号的强度始终在有限个数的值之间变化。

tA

OtA

O

2.1.2 数据通信的基础知识

2．基带信号和频带信号

在通信信道中传送的信号还有基带信号和频带信号之分。

•所谓基带信号就是将数字信号1或0直接用两种不同的

电压来表示，然后送到线路上去传输。即信号占据传

输信道的全部带宽。

•而频带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复

用模拟信号。基带信号进行调制后，频谱被搬移到较

高的频率处。运用这种方法，可以把多路基带信号的

频谱搬移到不同的频段，使得多路信号共同占据一条

传输信道的全部带宽。

2.1.3 数据通信系统模型和组成

•数据通信是计算机与计算机或计算机与终端设备之间的通

信，它传输信息的目的不仅是为了交换数据信息，更主要

是为了利用计算机来处理数据信息。

•数据通信系统的一般模型如图所示。

数据终端（DTE）数据通信设备（DCE）通信信道数据通信设备（DCE）数据终端（DTE）

165432

输入信息输入数据g(t)发送信号s(t)接收信号r(t)输出数据g'(t)输出信息二进制数字序列模拟或数字信号模拟或数字信号二进制数字序列

2.1.3 数据通信系统模型和组成

•一般认为数据通信系统由数据终端设备（Data

Terminal Equipment，DTE）、数据通信设备

（Data Communication Equipment，DCE）

和传输信道构成。

•如图所示是一个常见的实际数据通信系统，通信

双方的计算机（DTE）通过调制解调器（DCE）连接到电话线路上。

2.1.4 数据通信衡量标准

1．带宽

带宽指某个信号具有的频带宽度，即最高频率和最低频率之差。单位：赫兹（Hz）。

2．信道容量

每个信道传输数据的速率有一个上限，把这个速率上限叫做信道的最大传输速率或信道容量。单位：比特/秒（bps）。

3．吞吐量

吞吐量是信道在单位时间内成功传输的信息量。单位：比特/秒（bps）。

4．延迟

延迟指从发送者发送第一位数据开始，到接收者成功地接收到最后一位数据为止，所经历的时间。

5．错误率

错误率是衡量通信信道可靠性的重要指标，在数据通信中最常用的是比特错误率和分组错误率。

2.1.4 数据通信衡量标准

6．波特率

波特率指信道的码元传输速率，即信号每秒钟变化的

次数。单位：波特（Baud），即码元/秒。

7．比特率

比特率也称数据传输速率，指信号每秒钟传输的二进

制位数。单位：比特/秒（bps）。

8.比特率（Rb）与波特率（RB）之间的关系

Rb=RB*log2V

注：V－信号状态数。

2.2 数据通信的信源

2.2.1 数据通信的信源分类

2.2.2 二进制数据的信号表示

2.2.1 数据通信的信源分类

什么是信息？

是任何可由人或数字终端设备读懂的、有意义的

消息。

什么是数据？符号化的信息。

数据通信中信源产生的信息主要表现为数字化的

文字、字符或代码，语音，图像和视频等形式。

大致可分为三大类：

1.数据信息

2.音频信息

3.视频信息

2.2.1 数据通信的信源分类

1．数据信息

数据信息通常指文本信息，文本信息一般是文字、数字、图形、图表及可打印或不可打印的符号记录，如电子邮件、Excel表格、传真图像等。这些信息都可以按照一定的编码方式将其转变为0或1的序列。

（1）字符编码

把文本信息中的符号转换成二进制序列的方法称为字符编码，目前存在很多种编码。最为流行的编码是美国标准信息交换码（American Standard Code for Information Interchange，ASCII）。

（2）图形编码

图形编码主要有以下几种方法：镶嵌图形法、几何图形法和增量法。

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通信基础知识通信工程设计方案设计常识总结

通信基础知识通信工程设计方案设计常识总结

通信基础知识,通信工程设计方案设计常识总结

1 / 6 通信基础知识

■一般宏蜂窝载波输出功率按43dBm/CH(最大47dBm)设计，微蜂窝载波输出功率按最大功率输出，若实际有其他需求则按实际需求进行设计

■RBS2206：最大输出功率DCS1800为47dBm，GSM900为45dBm，单机架最大载波数为12，使用的TRU模快为双载波模块，所以RBS2206的载波数只能为双载波，

RBS2202：最大输出功率为47dBm，单机架最大载波数为6

■当使用RBS2206与RBS2111时，需增加3dB电桥进行上下行信号合路；

当使用RBS2308与RBS2309时，输出口需增加二功分器方便以后扩容。

■利用光纤传输，传输距离远，最远可达20km（最大光路损耗10dB）

■干放和直放站类似，但干放的增益比直放站小，干放增益一般约30~40db，干放的输入功率一般在-5~5dbm左右，目前常用的干放有2W、5W、10W、20W四种，各种功率型号干放的输出功率计算与直放站一样，一般按8载波计算，若实际信源载波大于8则按实际载波计算。

耦合度(dB) 纯耦合损耗(dB) 插入损耗(dB) 直通总损耗(dB) 应用值(dB)

6 1.3 0.1 1.4 1.4

10 0.5 0.1 0.6 0.6

15 0.1 0.1 0.2 0.2

20 0 0.1

0.1 0.2

30 0 0.1 0.1 0.2

40 0 0.1 0.1 0.2

功分器类型 纯耦合损耗(dB) 插入损耗(dB) 直通总损耗(dB) 应用值(dB)

二功分

3 0.1 3.1 3.2

三功分 4.8 0.1 4.9 5.0

四功分 6 0.1 6.1 6.2

3dB电桥插损按3dB计算，两频或三频合路器插损按0.6dB计算

频率(MHz) 损耗(dB/100m)

1/2″ 7/8″ 1-5/8″

900 7 4 2.4

1800 11.2 6.5 3.4

CH-92通讯协议(MODBUS RTU 功能码16,06)1

CH-92通讯协议(MODBUS RTU 功能码16,06)1

1

CH-92显示屏通讯协议

CH-92T点阵同步屏地址：1，波特率：9600，偶校验。CH-92D点阵脱机屏和CH-92S数码管显示屏地址和通讯参数可设置,设置方法见使用说明。

一、通讯协议

（一）、通讯传送方式：

通讯传送分为独立的信息头和发送的编码数据。以下的通讯传送方式定义也与MODBUS RTU通讯规约相兼容：

编 码 8位二进制

起始位 1位

数据位 8位

奇偶校验位 1位（偶校验位）

停止位 1位

错误校检 CRC（冗余循环码）

初始结构 = ≥4字节的时间

地址码 = 1 字节

2 功能码 = 1 字节

数据区 = N 字节

错误校检 = 16位CRC码

结束结构 = ≥4字节的时间

地址码：地址码为通讯传送的第一个字节。这个字节表明由用户设定地址码的从机将接收由主机发送来的信息。并且每个从机都有具有唯一的地址码，并且响应回送均以各自的地址码开始。主机发送的地址码表明将发送到的从机地址，而从机发送的地址码表明回送的从机地址。

功能码：通讯传送的第二个字节。ModBus通讯规约定义功能号为1到127。本仪表只利用其中的一部分功能码。作为主机请求发送，通过功能码告诉从机执行什么动作。作为从机响应，从机发送的功能码与从主机发送来的功能码一样，并表明从机已响应主机进行操作。如果从机发送的功能码的最高位为１(比如功能码大与此同时127)，则表明从机没有响应操作或发送出错。

数据区：数据区是根据不同的功能码而不同。数据区可以是实际数值、设置点、主机发送给从机或从机发送给主机的地址。

CRC码：二字节的错误检测码。

（二）、通讯规约：

当通讯命令发送至仪器时，符合相应地址码的设备接通讯命令，并除去地址码，读取信息，如果没有出错，则执行相应的任务；然后把执行结果返送给发送者。返送的信息中包括地址码、执行动作的功能码、执行动作后结果的数据以及错误校验码。如果出错就不发送任何信息。

ch02[1]

ch02[1]

裘宗燕 从问题到程序（2003年修订），第二章

1第二章 数据对象与计算

计算机程序处理数据，写程序就是描述数据的处理过程，其中必然涉及数据的描述和计

算问题。例如，在C程序里可以写出下面片段，这是一个表示了某种计算过程的“表达式”，

其中包含了一些“数据”，如整数和实数等：：

-(3.24 * 5 + sin(2,3)) / 4 * 6.24

要理解这种表达式，写程序时知道如何写出所需表达式，就必须知道C语言对各种数据的

写法（术语是数据的描述）有什么规定：在表达式里可以写什么？它们表示什么意思？写出

的表达式表示了什么计算过程？有关计算的结果是什么？本章首先解决这些问题。

本章将首先讨论C语言中各种基本数据的描述，然后介绍如何从基本数据元素出发描

述计算，如何写好能求出所需结果的表达式。在这一章里，读者将初步接触到计算机领域的

许多重要概念，看到它们在简单程序中的地位和作用。

2.1 基本字符、名字表示、标识符和关键字

一个C程序就是C语言基本字符的一个符合规定形式的序列。C语言基本字符包括：

1. 数字字符，0，1，2，3，4，5，6，7，8，9；

2. 大小写拉丁字母：a～z，A～Z；

3. 其他一些可打印（可以显示）的字符（如各种标点符号、运算符号、括号等），包括：

~!%&*()_-+={}[]:;"'<>,.?/|\

现在不必死记这些，随着学习进展，读者将很容易记住这些字符的意义和作用。

4. 还有一些特殊字符，如空格符、换行符、制表符等。

空格符、换行符、制表符等统称为空白字符。空白字符在程序中主要用于分隔其他成分。

按规定，C程序中大部分地方增加空白字符都不影响程序意义。因此人们写程序中常利

用这种性质，通过加入一些空白字符，把程序排成适当格式，以增强程序的可读性。例如，

在适当地方换行，在适当地方加空格或制表符。这样能使程序的表现形式更好反映其结构和

所实现的计算过程。举例说，第1章的简单C程序也可以写成下面样子：

JAVA数据结构——单链表的操作

JAVA数据结构——单链表的操作

单链表的操作

方法一：

package ch02;

(1)建立结点类Node.java

public class Node {

public Object data;//存放结点数据值

public Node next;//存放后继结点

//无参构造函数

public Node(){ this(null,null);

}

//只有结点值的构造函数

public Node(Object data){ this(data,null);

}

//带有节点值和后继结点的构造函数

public Node(Object data,Node next){ this.data=data;

this.next=next;

}

}

(2)建立链表及操作LinkList.java

package ch02;

import java.util.Scanner;

public class LinkList implements IList{ public Node head;//单链表的头指针

//构造函数初始化头结点

public LinkList(){

head=new Node();

}

//构造函数构造长度为n的单链表

public LinkList(int n,boolean Order) throws Exception{ this();

if(Order)

create1(n); //头插法顺序建立单链表

else

create2(n); //尾插法逆序建立单链表

}

//头插法顺序建立单链表

public void create1(int n) throws Exception{

Scanner sc=new Scanner(System.in);

System.out.println("请输入结点的数据(头插法)：”)；

for(int i=0;i

insert(0,sc.next());

}

}

//尾插法逆序建立单链表