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数据通信基础2.1 数据通信中的基本概念数据通信是以计算机参与、能直接进行各种数据传输为特征的一种现代通信技术，可分为模拟通信和数字通信。数据通信系统主要包括：信源：产生和发送信息的设备或计算机。信宿：接收和处理信息的设备或计算机。信号变换装置：对数据进行表示，使之能够传输的设备。信道：信源和信宿之间的通信线路。噪声源信号 在通信技术中，一般使用电、光信号来传输信息。信号是数据的表现形式，或称数据的电磁或电子编码，它能使数据以适当的形式在介质上传输。模拟信号模拟信号是随时间变化的电流、电压或电磁波。电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变化的电信号称为模拟信号(analog signal)；模拟信号的信号电平是连续变化的；数字信号数字信号则是一系列电脉冲。计算机所产生的电信号是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号，这种电信号称为数字信号(digital signal）；2.2数据传输的基本形式基带传输：所谓基带，就是指电信号所固有的基本频带，简称基带。数字信号的基本频带是从0至若干兆赫，由传输速率决定。当利用数据传输系统直接传送基带信号，不经频谱搬移时，则称之为基带传输 。从计算机到监视器、打印机等外设的信号就是基带传输。大多数的局域网使用基带传输，如以太网和令牌环网。 所谓频带传输，就是把二进制信号(数字信号)进行调制交换，成为能在公用电话网中传输的 音频信号(模拟信号)，将音频信号在传输介质中传送到接收端后，再由调制解调器将该音 频信号解调变换成原来的二进制电信号。这种把数据信号经过调制后再传送，到接收端后又 经过解调还原成原来信号的传输，称为频带传输。 宽带是指比音频带宽更宽的频带，指传输介质的频带宽度较宽的信息传输，一般在300-400MHz左右。使用这种宽频带传输的系统，称为宽带传输系统。它可以容纳全部广播，并可进行高速数据传输。宽带传输系统多是模拟信号传输系统。宽带传输中的所有信道都可以同时发送信号。如CATV、ISDN等。宽带传输的优点:宽带传输与基带传输相比有以下优点：(1)能在一个信道中传输声音、图像和数据信息，使系统具有多种用途；(2)一条宽带信道能划分为多条逻辑基带信道，实现多路复用，因此信道的容量大大增加；(3)宽带传输的距离比基带远，因基带直接传送数字，传输的速率愈高，传输的距离愈短。方式 单工方式 半双工方式 全双工方式 描述 只支持数据的单向流动。 支持数据双向分时流动，线路只有一条，两个方向须分时使用信道。 支持数据双向同时流动，线路有两条或四条。 根据信号传输方向与时间的关系，可以将通信方式分为：单工、半双工和全双工发方收方A方B方A方B方串行传输与并行传输 按数据代码传输的顺序可将数据传输方式分为：串行传输：指一位一位地传送数据，从发送端到接收端只要一根传输线即可。并行传输：一次可以传送一个字节(8位)，发端到收端用8根线。目前，计算机内部操作多用并行传输。 串行通信方式通信线路数小，线路利用率高,适合于远距离传输。在发送端和接收端需要并/串转换和串/并转换。需要实施同步措施，以确保不产生错字。优点是节省设备, 降低费用；缺点是速度慢。并行通信方式特点：不需要对传输代码进行时序转换需要数据线数目多。传输速率高。2.3数据通信中的主要技术指标1. 数据传输速率：每秒能传输的二进制信息位数，单位为b/s。S＝(log2N)/T2. 信号传输速率：单位时间里通过信道传输的码元个数，也叫码元速率、调制速率或波特率，单位为Baud。B=1/T**比特率与波特率的关系：S＝Blog2N 或 B＝S/log2N采用8进制信号时波特率是比特率的3倍。（） 3. 信道容量：表征信道传输数据的能力，指信道的最大数据传输速率，单位为b/s。奈奎斯特公式给出在理想情况下，信道容量与带宽的关系: C＝2Hlog2N仙农公式则给出在有热噪声存在的情况下，信道容量的计算公式：C＝Hlog2(1+S/N)其中S/N为信道功率与噪声功率的比值。信噪比的单位为分贝(db)，用10log10(S/N)表示。例：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20分贝，问按奈奎斯特定理最大限制的数据速率是多少？按仙农定理最大限制的数据速率是多少？ 4. 误码率：衡量数据通信系统在正常工作时的传输可靠性的指标，定义为二进制数据位在传输时出错的概率。pe＝Ne/NNe为传错的位数，N为传输的总位数。2.4数字传输系统 对于数字数据在数字信道上传输来说，最普遍而且最容易的办法是用两个不同的电压电平来表示两个二进制数字。例如，无电压（也就是无电流）常用来表示0，而恒定的正电压用来表示1。这种技术称为不归零制编码方式，NRZ（Non—Return to Zero）。数字数据在数字信道