数据通信概念.ppt

2.1数据通信的基本概念 一、数据、信息和信号、信道 信息是字母、数字及符号的集合，其载体可以是数字、文字、 语音、视频和图像等。 在交换信息或者说传输信息时，通常把产生和发送信息的一方称为信源，接收信息的一方叫信宿，信息从信源到信宿的必经之路称为信道，在信道上所传输的内容称为信息。 信息在计算机内的表现：0和1的序列 数据是传递（携带）信息的实体。 模拟(Analog)数据与数字(Digital)数据 信号是传输信息的载体，数据的电编码。 数据以信号的形式传播 研究电磁信号的方法 时域:信号随时间变化的情况（时间的函数） 每个信号在不同时刻的幅值或能量，S(t) 频域:信号中频率分量的组成情况（频率的函数） 每个信号在不同频率的幅值或能量，S(f) 信号按时域可分为模拟信号和数字信号两种 模拟信号：连续变化的电磁波。时间上连续，包含无穷多个值(a—正弦波) 数字信号：是一系列的电脉冲,时间上离散，仅包含有限数目的预定值(b—脉冲波) 周期信号：信号由不断重复的固定模式组成（如正弦波） 频率 频率是相对于时间的变化率。如果一个信号的值在极短时间内发生了变化，它就是高频率。如果一个信号的值在长时间内才发生变化，它就是低频率。 两个极端： 如果一个信号永不发生变化，它的频率是0。 如果一个信号在瞬时发生变化，它的频率是无穷大。 频域的概念 傅里叶分析表明：任何电磁信号都可以看做是由不同频率成分组成，即由一组不同振幅、频率和相位的正弦波构造而成（叠加）。其关系可用频域图表示。 任何一个周期信号都分解成一组不同频率的正弦波（叠加）。 频域图：离散 任何非周期信号则可分解成无限个连续频率的 正弦波（叠加） 。 频域图：连续 频域图 模拟信号： 正弦波 最基本的周期模拟信号，可用三个参数表示—— 峰值振幅 (A) 信号强度之峰值 单位：伏特 频率(f) 信号变化的速率 单位：赫芝 (Hz) 周期 T = 1/f 相位(?) 不同时间点相对位置 正弦波可用下式表示 　s(t) = A sin(2πf t + ?) 简单信号（正弦波）: 时域和频域 含有直流分量的正弦信号 数字信号： 方波 频谱与带宽 信号的频谱 信号所包含的频率范围。 信号的绝对带宽 信号的频谱宽度。 信号的带宽 信号频谱的某一窄小频带范围集中了信号的绝大部分能量。这一频带称为“有效带宽”或者“带宽”。 信道带宽 —— 信道所能传送的频率范围。 带 宽 传输媒体的带宽 任何传输媒体都只能传输某些频率范围内的信号，即具有一个有限的带宽。 如果媒体带宽小于信号的有效带宽，接收将会失真。 关于数字信号 数字信号可以分解成无限个被称为“谐波”的简单正弦波，每个谐波具有不同的振幅、频率和相位。这意味着我们通过某个传输媒体发送一个数字信号时，可以看作是在发送无限个简单信号。为了确保接收时的数字信号无失真，所有谐波必须能“忠实地”通过传输媒介传送。 如果某些谐波不能传输成功，接收的信号就会失真。而现有的传输媒体都不能实现全频率范围的传输，所以传输失真总是存在。 并非谬论——数字信号不可能无失真传输 虽然数字信号的频谱包含了无限个具有不同振幅的频率分量，如果我们能够传送那些大振幅的频率分量，仍可保证在接收时重新生成合适精度的数字信号。 数字信号通过实际的信道 失真不严重 失真严重 二、数据通信模型 数据通信系统的模型 信道 传送信号的通路。 数据通信系统的组成： 信源：产生要传输的电信号（这个信号称为基带信号）。 发送设备（编码器+变换器）：将信源产生的信号变换为适合于信道传输的信号。最常见的变换方式是正弦调制。经正弦调制后的信号称为频带信号。 信道：信号传输媒介的总称。信道有两种类型：有线信道（双绞线、光纤等）；无线信道（微波、红外等）。 接收设备（反变换器+译码器）：将接收到的信号进行反变换，从存在干扰的信号中正确无误地恢复出原基带信号。 信宿：信息传送的终点。 三、数据通信方式 数据通信方式 并行通信：字符编码的各位（比特）同时传输 传输速度快:一位（比特）时间内可传输一个字符； 通信成本高:每位传输要求一个单独的信道支持； 不支持长距离传输:一般不适合用于网络传输 串行通信：将组成字符的各位串行地发往线路 传输速度较低：一次一位； 通信成本较低:只需一个信道； 支持长距离传输:目前的计算机网络。 数据的串/并行转换 串行通信方式：数据流动方向 单工通信：数据单向传输（无线电广播） 半双工：数据可双向传输，但不能在同一时刻双向传输 （对讲机） 全双工：数据可同时双向传输（电话） 数字数据传输形式 异步传输