【正文】 第 2 章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識1內(nèi)容介紹v 數(shù)據(jù)通信的基本概念 v 數(shù)據(jù)通信方式 v 數(shù)據(jù)編碼技術(shù) v 多路復(fù)用技術(shù) v 廣域網(wǎng)中數(shù)據(jù)交換技術(shù) v 差錯控制技術(shù) 計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 2 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院數(shù)據(jù)（ Data） 是對客觀事實(shí)進(jìn)行描述和記載的物理符號；是傳遞（攜 帶）信息的載體。信息（ Information） 是數(shù)據(jù)的含義或解釋。信號（ Signal） 數(shù)據(jù)的物理量編碼 （通常為電磁編碼）， 數(shù)據(jù)以信號的 形式在介質(zhì)中傳播。 數(shù)據(jù)通信的基本概念1. 數(shù)據(jù)與信號計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 3 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院模擬信號 模擬信號是指幅值可連續(xù)取值的連續(xù)信號，電視圖像信 號、語音信號、溫度壓力傳感器的輸出信號以及許多遙 感遙測信號都是模擬信號。數(shù)字信號 數(shù)字信號指幅度的取值被限制 在有限個離散數(shù)值之內(nèi)的連續(xù) 信號，二進(jìn)制碼就是一種數(shù)字 信號，計算機(jī)數(shù)據(jù)、數(shù)字電話 和數(shù)字電視等都是數(shù)字信號。t 數(shù)據(jù)通信的基本概念計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 4 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院2. 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)噪聲 任何信道都不完美，對傳輸?shù)男盘柈a(chǎn) 生干擾 外界：閃電、串?dāng)_、電氣設(shè)備 內(nèi)部：介質(zhì)特性 數(shù)據(jù)通信的基本概念信源 產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備發(fā)送器 根據(jù)傳輸介質(zhì)特性，進(jìn)行信號變換接受器 接受信號，還原成合適的信號信宿 接受和處理信息的設(shè)備信道 信源和信宿間的通信線路計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 5 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院v 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸線路 有線介質(zhì)、無線介質(zhì)傳輸設(shè)備 調(diào)制解調(diào)器、中繼器、多路復(fù)用器、交換機(jī)等n DCEv 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) （計算機(jī)、終端等）? 源系統(tǒng)（信源＋發(fā)送器） 發(fā)出數(shù)據(jù)的計算機(jī)? 目的系統(tǒng)（信宿＋接收器） 接收數(shù)據(jù)的計算機(jī)n DTE 數(shù)據(jù)通信的基本概念計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 6 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院v 碼元與比特碼元（ Code cell） 信號傳輸時，一個波形稱為一個碼元（信號編碼單元）。 數(shù)據(jù)通信的基本概念3. 數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo) 比特： 二進(jìn)制數(shù)的一位。計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 7 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院v 信號傳輸率與數(shù)據(jù)傳輸速率 信號傳輸率 (波特率 ) B 單位時間內(nèi)傳送的波形數(shù)，單位為波特 (Baud)，又稱 波形速率 (線路上每秒鐘傳送的 波形個數(shù) ) ，又稱碼元 速率 。數(shù)據(jù)傳輸率 (比特率 ) S 即單位時間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制信息的位數(shù)，單位為位 /秒，記作 bps或 b/s。 數(shù)據(jù)通信的基本概念計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 8 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院 數(shù)據(jù)通信的基本概念比特率 S和波特率 B的關(guān)系 S＝ Blog 2N上式中， N為一個碼元所取的離散值個數(shù)。通常 N=2K， K為二進(jìn)制信息的位數(shù) K=log2N； N=2時， S=B， 計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 9 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院v 帶寬 物理信道頻帶寬度，即信道允許傳送信號的最高頻率和 最低頻率之差。單位： Hz。v 信道容量 信道容量表示一個信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，是信道傳 輸數(shù)據(jù)能力的極限，單位為 bps。信道容量與數(shù)據(jù)傳輸速率的區(qū)別： 前者表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，而后者是實(shí)際的數(shù) 據(jù)傳輸速率。 數(shù)據(jù)通信的基本概念計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 10 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院v 信道容量的計算無噪聲的信道容量 奈奎斯特公式： C=2Hlog2N(b/s) 式中， H為信道的帶寬，即信道傳輸上、下限 頻率的差值，單位為赫 (Hz)； N為一個碼元所取的 離散值個數(shù)。[例 22] 普通電話線路帶寬約 3k Hz，若碼元的離散值個數(shù) N=16，則最大數(shù)據(jù)傳輸速率是多少？ 數(shù)據(jù)通信的基本概念計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 11 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院有噪聲的信道容量 香農(nóng)公式： C=Hlog2(1+S/N) (b/s) 式中， S為信號功率， N為噪聲功率， S/N稱為信噪比。 通常把信噪比表示成 10lg(S/N) 分貝 (dB)。[例 23] 已知信噪比為 30dB，帶寬為 3kHz，求最 大數(shù)據(jù)傳輸速率是多少？ 數(shù)據(jù)通信的基本概念計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 12 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院v 數(shù)據(jù)通信方式是指數(shù)據(jù)在信道上傳輸所采取的方式。 通常有如下分類方法：216。 按信號的類型分模擬通信和數(shù)字通信。216。 按數(shù)據(jù)代碼傳輸?shù)捻樞蚍譃榇袀鬏敽筒⑿袀鬏敗?16。 按數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞椒譃橥絺鬏敽彤惒絺鬏敗?16。 按數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧飨蚝蜁r間關(guān)系分為單工、半雙工和 雙工傳輸。216。 基帶傳輸與頻帶傳輸。 數(shù)據(jù)通信方式計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 13 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院 1. 模擬通信與數(shù)字通信 數(shù)據(jù)通信方式v 模擬通信 在線路上傳輸模擬信號的通信方式v 數(shù)字通信 是指用數(shù)字信號作為載體來傳輸信息，或者用數(shù)字信號對載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后再傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健? 計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 14 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院 數(shù)據(jù)通信方式v 數(shù)字通信的特點(diǎn) ① 抗噪聲（干擾）能力強(qiáng)② 可以控制差錯，提高了傳輸質(zhì)量③ 能適應(yīng)各種通信業(yè)務(wù)④ 易于加密、保密性強(qiáng)⑤ 通信設(shè)備微型化、集成化v 缺點(diǎn) 占用頻帶寬計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 15 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)Modulator Demodulator數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬信號模擬信號g(t)s(t)g(t)載波模擬信道模擬信道發(fā)送方 接收方調(diào)制 解調(diào)制調(diào)制： 對信號源的信息進(jìn)行處理 ,使其變?yōu)檫m合于信 道傳輸形式的過程。解調(diào)： 接受方將收到的已調(diào)制的信號還原成原信號。 數(shù)據(jù)通信方式 2. 調(diào)制與解調(diào)計計 算機(jī)算機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù) 16 沈沈 陽陽 理工大理工大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用技用技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院v 對模擬信號的調(diào)制 對模擬信號調(diào)制的實(shí)質(zhì)是頻譜搬移。其作用和目的是：n 將調(diào)制