數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)知識

1、數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)知識2.1數(shù)據(jù)通信技術(shù)數(shù)據(jù)通信技術(shù)2.1.1模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信1.幾個術(shù)語的解釋幾個術(shù)語的解釋1)數(shù)據(jù)－定義為有意義的實體。數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)－定義為有意義的實體。數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)是在某區(qū)模擬數(shù)據(jù)是在某區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值；數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是離散的值間內(nèi)連續(xù)變化的值；數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是離散的值。2)信號－是數(shù)據(jù)的電子或電磁編碼。信號－是數(shù)據(jù)的電子或

2、電磁編碼。信號可分為模擬信號和數(shù)字信號。信號可分為模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號是隨模擬信號是隨時間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波；數(shù)字信號則是一系列離散的電脈沖。時間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波；數(shù)字信號則是一系列離散的電脈沖?？蛇x擇適當(dāng)?shù)目蛇x擇適當(dāng)?shù)膮⒘縼肀硎疽獋鬏數(shù)臄?shù)據(jù)。參量來表示要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。3)信息－是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。信息－是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。4)信源－通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計算機(jī)。信源－通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備

3、或計算機(jī)。5)信宿－通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計算機(jī)。信宿－通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計算機(jī)。6)信道－信源和信宿之間的通信線路。信道－信源和信宿之間的通信線路。2.模擬信號和數(shù)字信號的表示模擬信號和數(shù)字信號的表示模擬信號和數(shù)字信號可通過參量模擬信號和數(shù)字信號可通過參量(幅度幅度)來表示：來表示：圖2.1模擬信號、數(shù)字信號的表示模擬信號、數(shù)字信號的表示3.模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的表示模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的表示模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可

4、以用模擬信號或數(shù)字信號來表示，因而無論信源產(chǎn)生的是模模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以用模擬信號或數(shù)字信號來表示，因而無論信源產(chǎn)生的是模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在傳輸過程中都可以用適合于信道傳輸?shù)哪撤N信號形式來傳輸。擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在傳輸過程中都可以用適合于信道傳輸?shù)哪撤N信號形式來傳輸。1)模擬數(shù)據(jù)可以用模擬信號來表示。模擬數(shù)據(jù)可以用模擬信號來表示。模擬數(shù)據(jù)是時間的函數(shù)，并占有一定的頻率范模擬數(shù)據(jù)是時間的函數(shù)，并占有一定的頻率范圍，即頻帶圍，即頻

5、帶。這種數(shù)據(jù)可以直接用占有相同頻帶的電信號，即對應(yīng)的模擬信號來表示。模。這種數(shù)據(jù)可以直接用占有相同頻帶的電信號，即對應(yīng)的模擬信號來表示。模擬電話通信是它的一個應(yīng)用模型。擬電話通信是它的一個應(yīng)用模型。2)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以用模擬信號來表示。如數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以用模擬信號來表示。如Modem可以把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號；也可以把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號；也可以把模擬信號解調(diào)成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以把模擬信號解調(diào)成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。用。用Modem撥號上網(wǎng)是它的一個應(yīng)用模型

6、。撥號上網(wǎng)是它的一個應(yīng)用模型。3)模擬數(shù)據(jù)也可以用數(shù)字信號來表示。模擬數(shù)據(jù)也可以用數(shù)字信號來表示。對于聲音數(shù)據(jù)來說，完成模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字信號對于聲音數(shù)據(jù)來說，完成模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字信號轉(zhuǎn)換功能的設(shè)施是編碼解碼器轉(zhuǎn)換功能的設(shè)施是編碼解碼器CODEC。它將直接表示聲音數(shù)據(jù)的模擬信號，編碼轉(zhuǎn)換成。它將直接表示聲音數(shù)據(jù)的模擬信號，編碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制流近似表示的數(shù)字信號二進(jìn)制流近似表示的數(shù)字信號而在線路另一端的而在線路另一端的CODEC則將二進(jìn)制流碼恢復(fù)

7、成原來的模則將二進(jìn)制流碼恢復(fù)成原來的模擬數(shù)據(jù)。擬數(shù)據(jù)。數(shù)字電話通信是它的一個應(yīng)用模型。數(shù)字電話通信是它的一個應(yīng)用模型。4)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以用數(shù)字信號來表示。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以用數(shù)字信號來表示。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可直接用二進(jìn)制數(shù)字脈沖信號來表示，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可直接用二進(jìn)制數(shù)字脈沖信號來表示，但為了改善其傳播特性，一般先要對二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。但為了改善其傳播特性，一般先要對二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)專線網(wǎng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)專線網(wǎng)DDN網(wǎng)絡(luò)通網(wǎng)絡(luò)通信是它的一個應(yīng)用模型。信

8、是它的一個應(yīng)用模型。4.數(shù)據(jù)通信的長距離傳輸及信號衰減的克服數(shù)據(jù)通信的長距離傳輸及信號衰減的克服1)模擬信號和數(shù)字信號都可以在合適的傳輸媒體上進(jìn)行傳輸模擬信號和數(shù)字信號都可以在合適的傳輸媒體上進(jìn)行傳輸(如圖如圖2.2)；[例2]普通電話線路帶寬約普通電話線路帶寬約3kHz，則碼元速率極限值，則碼元速率極限值B=2H=23k=6kBaud；若碼元的離散值個數(shù)若碼元的離散值個數(shù)N=16，則最大數(shù)據(jù)傳輸速率，則最大數(shù)據(jù)傳輸速率C=23klog

9、216=24kbps。3)連續(xù)的信道容量連續(xù)的信道容量香農(nóng)公式香農(nóng)公式帶噪信道容量公式：帶噪信道容量公式：C=Hlog2(1SN)(bps)......⑺式中式中S為信號功率，為信號功率，N為噪聲功率，為噪聲功率，SN為信噪比，通常把信噪比表示成為信噪比，通常把信噪比表示成10lg(SN)分貝分貝(dB)。[例3]已知信噪比為已知信噪比為30dB，帶寬為，帶寬為3kHz，求信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。，求信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率?！?0lg(

10、SN)=30∴SN=103010=1000∴C=3klog2(11000)≈30kbps3.誤碼率誤碼率二進(jìn)制數(shù)據(jù)位傳輸時出錯的概率。二進(jìn)制數(shù)據(jù)位傳輸時出錯的概率。它是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下的傳輸可靠性的指標(biāo)。它是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下的傳輸可靠性的指標(biāo)。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，一在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，一般要求誤碼率低于般要求誤碼率低于106，若誤碼率達(dá)不到這個指標(biāo)，可通過差錯控制方法檢錯和糾錯。，若誤碼率達(dá)不到這個指標(biāo)，可通過差

11、錯控制方法檢錯和糾錯。誤碼率公式：誤碼率公式：Pe=NeN......⑻式中式中Ne為其中出錯的位數(shù)；為其中出錯的位數(shù)；N為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總數(shù)。為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總數(shù)。2.1.3通信方式通信方式1.并行通信方式并行通信方式并行通信傳輸中有多個數(shù)據(jù)位，同時在兩個設(shè)備之間傳輸。發(fā)送設(shè)備將這些數(shù)據(jù)位通并行通信傳輸中有多個數(shù)據(jù)位，同時在兩個設(shè)備之間傳輸。發(fā)送設(shè)備將這些數(shù)據(jù)位通過對應(yīng)的數(shù)據(jù)線傳送給接收設(shè)備，還可附加一位數(shù)據(jù)校驗位。接收設(shè)備可同時接收到這些過

12、對應(yīng)的數(shù)據(jù)線傳送給接收設(shè)備，還可附加一位數(shù)據(jù)校驗位。接收設(shè)備可同時接收到這些數(shù)據(jù)，不需要做任何變換就可直接使用。數(shù)據(jù)，不需要做任何變換就可直接使用。并行方式主要用于近距離通信并行方式主要用于近距離通信。計算機(jī)內(nèi)的總線。計算機(jī)內(nèi)的總線結(jié)構(gòu)就是并行通信的例子。這種方法的優(yōu)點是傳輸速度快，處理簡單。結(jié)構(gòu)就是并行通信的例子。這種方法的優(yōu)點是傳輸速度快，處理簡單。圖2.3并行數(shù)據(jù)傳輸并行數(shù)據(jù)傳輸2.串行通信方式串行通信方式串行數(shù)據(jù)傳輸時，數(shù)據(jù)是一

13、位一位地在通信線上傳輸?shù)?，先由具有幾位總線的計算機(jī)串行數(shù)據(jù)傳輸時，數(shù)據(jù)是一位一位地在通信線上傳輸?shù)?，先由具有幾位總線的計算機(jī)內(nèi)的發(fā)送設(shè)備，將幾位并行數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)的發(fā)送設(shè)備，將幾位并行數(shù)據(jù)經(jīng)并串轉(zhuǎn)換串轉(zhuǎn)換硬件轉(zhuǎn)換成串行方式，再逐位經(jīng)傳輸線到達(dá)硬件轉(zhuǎn)換成串行方式，再逐位經(jīng)傳輸線到達(dá)接收站的設(shè)備中，并接收站的設(shè)備中，并在接收端將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉(zhuǎn)換成并行方式在接收端將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉(zhuǎn)換成并行方式，以供接收方使用。，以供接收方使用。串行數(shù)據(jù)傳