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第二章 数据通信基础 2.1 数据通信系统 2.2 数据通信方式 2.3 数据传输技术 2.4 数据交换技术 2.5 差错控制技术 通信子网 资源子网:实现资源共享功能的设备及其软件的集合 通信子网:实现网络通信功能的设备及其软件的集合 基本概念 数据Data，最原始，计算机能表示的 信息Information，数据加工后，数据的解释 信号Signal，数据的表示形式，模拟与数字 数据处理与信息处理 信息编码：将信息用二进制数表示的方法。 数据编码：将数据用物理量表示的方法。 基本概念 通信系统一般模型 基本概念 通讯系统一般模型 信源：信息的发送方 信宿：信息的接受方 信道：信号传送的通道。 信号：数据的电编码或电磁编码表示 信号变换器 噪声：干扰信道的无用信号 噪声 热噪声： 介质固有 内调制杂音：设备调制时产生 串扰： 距离相近的设备相互干扰 脉冲噪声： 随机产生 前三种是设备固有的，可预防，后一种是随时机产生的，不可预约，对数字数据干扰大 模拟信号与数字信号 ?模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值 ?数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值 数字通信优点 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、必威体育官网网址性强 ? 可以传输语音、数据、影像，通用、灵活 ? 仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信。 如用modem通过拨号线路传输数字信号。 数据通信 数据通信 数据通信的技术指标 信道带宽：信道传输信号的最高频率与最低频率之差 信道容量：单位时间内可传输的最大码元数 数据传输速率 1)信号传输速率--单位时间内通过信道传输的码元数，单位为波特，记作Baud。　　　计算公式: B=1/T (Baud) 2)数据传输速率--每秒传输二进制信息的位数，单位为位/秒，记作bps或b/s。　　　计算公式: S=1/T*log2N(bps) 　T为一个数字脉冲信号的宽度 例题 [例1]采用四相调制方式，即N=4，且T=833x10-6秒，则 S=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps)　 B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud) 信道的最大容量1 奈奎斯特(Nyquist)无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H的关系： B=2*H? (Baud) 奈奎斯特公式--无噪信道传输能力公式： C=2*H*log2N (bps)  N为一个码元所取的离散值个数 例题 普通电话线路带宽约3kHz，则码元速率极限值B=2*H=2*3k=6kBaud ； 若码元的离散值个数N=16，则最大数据传输速率C=2*3k*log216=24kbps。 信道的最大容量2 香农公式--带噪信道容量公式： C=H*log2(1+S/N) (bps) 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10lg(S/N)分贝(dB)。 即：S/N=10lg(dB) 例题 已知信噪比为30dB，带宽为3kHz，求信道的最大数据传输速率。　　　　∵ 10lg(S/N)=30? ∴ S/N=1030/10=1000　　　　　∴ C=3klog2(1+1000)≈30k bps 误码率 误码率--二进制数据位传输时出错的概率。 误码率公式：　　　　　Pe=Ne/N　 Ne为其中出错的位数；N 为传输的数据总数。 计算机网络系统要求误码率低于10-6。 误字率 多个码元构成一个码字， 误字率=错误码字/总码元 码字中错误一个码元整个码字全错,所以，误字率与误码率不一定相等 如：8个码元，错了2位，误码率=1/4 但如果分成四个码字的话，假如第1个码字的两个码元全错，则误字率是：1/8 例题 对于带宽为3KHz的信道，若有8种不同的物理状态来表示数据，信噪比为20dB，问：按Nyquist定理或Shannon定理最大限制的数据速率是多少？ 传输延迟 时延 信息从网络的一端传送到另一端所需的时间 时延之和=处理时延+排队时延 +发送时延+传播时延 处理时延=分组首部和错误校验等处理（微秒） 排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间 发送时延=发送和接收时占用的时间 传播时延=d/s（毫秒）d:距离 s:传播速度≈光速 时延带宽乘积 某一链路所能容纳的比特数 时延带宽乘积=带宽×传播时延 例如，某链路的时延带宽乘积为100万比特，这意味着第一个比特到达目的端时，源端已发送了100万比特。 往返时延 (Round-Trip Time ，RTT) 从信源发送数据开始，到信