第二篇数据通信基础知识.ppt

第二章数据通信基础知识 本章讲授内容 1、基本概念 2、数据通信的特性 3、数据通信方式 4、传输介质 5、数据编码 6、多路复用技术 7、数据交换技术 8、差错控制与检测 一、基本概念 信号：数据的电磁或电子编码形式 信源：通信中产生和发送信息的一端 信宿：接收信息的一端 信道：信号传输的通道（传输介质和相关设备） 噪声：信号在传输的过程中受到的干扰 一、基本概念 信号分类：模拟信号和数字信号 模拟信号：随时间连续变化的电流、电压或电磁波。 例电话、电视和广播 数字信号：一系列离散的电脉冲，其值限制在有限的几个数字之内。例:用1表示恒定的正电压，0表示恒定的负电压。 波形图： 一、基本概念 模拟信道：以连续模拟信号形式传输的信道 例：电话线路、有线电视线路 模拟信道传输的特点： 在传输一定距离后信号衰减，克服的办法是用放大器来增强 信号的能量，但噪音也会增强，会引起信号畸变。 数字信道：以数字脉冲形式传输数据的信道 例：双绞线、同轴电缆 数字信道传输特点： 长距离传输也会衰减，克服的办法是使用中继器，把数字信 号恢复为“0、1”的标准电平后继续传输。故数字信道在传输 时，信号质量要好。 注意：模拟信号不一定只在模拟信道上传输，数字信号也不 一定只在数字信道上传输。 二、数据通信的特性 1、数据通信的性能指标 衡量数据通信的性能的指标：传输速率和误码率 传输速率 传码率：每秒钟传送的码元数，称为传码率（RB），单位为波特。 码元：数字信号的编码。 注意：不一定是二进制，也可为其它进制。例1或0为1 个码元，A表示16进制的1个码元。 每个码元的时间宽度为TB，因此RB ＝1/TB 二、数据通信的特性 信息速率：每秒钟传输的比特数，单位bps，记为Rb 说明： 二进制的码元是0或1，一个码元携带的信息量为1b，故RB=Rb N进制的码元携带的信息量为I=Log2N，故Rb= RB*Log2N 常用的数据传输速率单位： 1Kbps=1×103bps 1Mbps=1×103Kbps 1Gbps=1×103Mbps 二、数据通信的特性 思考题：在数字传输系统中,码元速率为1200波特,数据速率 为4800bps,则信号取几种不同的状态?若要使得码元速率与数 据速率相等,则信号取几种状态？ 二、数据通信的特性 误码率 由于噪声的干扰，信号在传输过程中会出现差错，差错的多 少决定了数据通信的质量。 误码率Pe=发生差错的码元数/传输的总码元数 误比特率Pb=发生差错的比特数/传输的总比特数 说明： 在计算机网络中，一般要求误比特率低于10-6，若误比特率达 不到这个指标，可通过差错控制方法检错和纠错。 二、数据通信的特性 2、信道容量 表示一个信道的最大数据传输速率，单位：bps 信道容量与数据传输速率的区别：前者表示信道的最大数据 传输速率，是信道传输数据能力的极限，而后者是实际的数 据传输速率。 在实际中，通常用带宽表示网络的传输速率。带宽与传输速 率的关系：奈奎斯特定律和香农定律 二、数据通信的特性 无噪声的信道容量（理想） 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? (波特)　　　　　　　　 奈奎斯特公式--无噪信道传输能力公式：　　　　　　 C=2*H*log2N (bps)　　　　　　 说明：C为信道容量，H为信道的带宽，单位为Hz；N 为一个码元所取的离散值个数。 例：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。 二、数据通信的特性 带噪信道容量 香农公式（Shannon）：　　　C=H*log2(1+S/N) (bps) 说明：S为信号功率，N为噪声功率。 在通信系统中，信噪比通常用分贝dB表示。 S/N(dB)=10lg(S/N) 例：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=3k×log2(1+1000)≈30k bps 二、数据通信的特性 例：带宽为4KHz的信道，若有8种不同的物理状态表示数据， 信噪比为30db，问按照奈奎斯特定理计算，其极限速率是多 少？按香农定理计算，其极限速率又为多少？ 解： （1）奈奎斯特定理：Cmax=2Hlog2N, H=4KHz Cmax= 2*4K*log28 = 24Kbps （2）香农定理：Cmax=Hlog2（1+S/N）,H=4KHz, 又∵10lgS/N=30 ∴ S/N=1000