1.5数据通信基础 数据通信的基本概念 1信息、数据与信号 信息: 通信的目的是交换信息,信息的载体可以是数字、文字、语 图形或图像,计算机中信息一般是字母、数字、语音、图形或图 像的组合; ■数据(Data):被传输的二进制代码 为了传送这些信息,首先要将字母、数字、语音、图形图像用 进制代码的数据来表示; 信号:是数据的具体物理表现。 信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式,为传输二进制代 码的数据,必须将它们用模找或数字信号编码的方式表示。 数据通信: 是指在不同计算机之间传送表示字母数字、符号的二进制代码 0、1比特序列的模拟或数字信号的过程
1.5 数据通信基础 一、数据通信的基本概念 1 信息、数据与信号 ◼ 信息： ◼ 通信的目的是交换信息， 信息的载体可以是数字、文字、语音、 图形或图像，计算机中信息一般是字母、数字、语音、图形或图 像的组合； ◼ 数据（Data）: 被传输的二进制代码 ◼ 为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用 二进制代码的数据来表示； ◼ 信号: 是数据的具体物理表现。 ◼ 信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式，为传输二进制代 码的数据，必须将它们用模拟或数字信号编码的方式表示。 ◼ 数据通信: ◼ 是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码 0、1比特序列的模拟或数字信号的过程
2.数据通信系统基本结构 数据通信系统的基本通信模型:产生和发送信息的一端 叫信源,接收信息的一端叫信宿。信源与信宿通过通信 线路进行通信,在数据通信系统中,也将通信线路称为 信道 在数据通信系统中,传输模拟信号的系统称为模拟通信 系统,而传输数字信号的系统称为数字通信系统。 01011010010 信道 门L|信源 信宿 01011010010 「几 A.理想状态 出错 01011010010 信道 信源 信宿 01010010110 噪声(干扰 B.实际环境下
2. 数据通信系统基本结构 ◼ 数据通信系统的基本通信模型：产生和发送信息的一端 叫信源，接收信息的一端叫信宿。信源与信宿通过通信 线路进行通信，在数据通信系统中，也将通信线路称为 信道； ◼ 在数据通信系统中，传输模拟信号的系统称为模拟通信 系统，而传输数字信号的系统称为数字通信系统。 信源 信宿 信道 信源 信宿 噪声（干扰） 信道 A.理想状态 B.实际环境下 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 出错
二、通信信道的分类 信道是信号传输的通道,包括传输媒体和通信设 备。传输媒体可以是有形媒体,如电缆、光纤等, 也可以是无形媒体,如传输电磁波的空间。 n信道按所使用的传输介质分类,可以分为有线信 道与无线信道; 有线信道 使用有形的媒体作为传输介质的信道称之为有线信道。有线信 道包括电话线、双绞线、同轴电缆和光缆等 无线信道 以电磁浪在空间传播方式传送信息的信道称之为无线信道。无 线信道包括无线电、微浪、红外线和卫星通信信道等
二、通信信道的分类 ◼ 信道是信号传输的通道，包括传输媒体和通信设 备。传输媒体可以是有形媒体，如电缆、光纤等， 也可以是无形媒体，如传输电磁波的空间。 ◼ 信道按所使用的传输介质分类，可以分为有线信 道与无线信道； ◼ 有线信道 ◼ 使用有形的媒体作为传输介质的信道称之为有线信道。有线信 道包括电话线、双绞线、同轴电缆和光缆等； ◼ 无线信道 ◼ 以电磁波在空间传播方式传送信息的信道称之为无线信道。无 线信道包括无线电、微波、红外线和卫星通信信道等
三、数据通信的技术指标 数据通信速率(传输速率) 传输率是指数据在信道中传输的速度。数据通信速率分为两种:码 元速率和信息速率。 n码元速率:每秒中传送的码元数,单位为波特/秒(Baud/s),又称为 波特率 信息速率:每秒中传送的信息量,单位为比特秒〔bit/s),又称为比 特率; ■信道带宽 是指信道中传输的信号在不失真的情况下所占用的频率范围,通常称为信 道的通频带,单位用赫兹(Hz)表示。信道带宽是由信道的物理特性所决 定的,如电话线路的频率范围在300~3400Hz,则它的带宪300 3400Hz 信道容量(信道的最大传输速率) 是衡量一个信道传输数字信号的重要参数。信道容量是指单位时间内信道 上所能传输的最大比特数,用每秒比特数〔bps)表示。当传输的信号速 率超过信道的最大信号速率时,就会产生失真
三、数据通信的技术指标 ◼ 数据通信速率（传输速率） ◼ 传输率是指数据在信道中传输的速度。数据通信速率分为两种：码 元速率和信息速率。 ◼ 码元速率：每秒中传送的码元数，单位为波特/秒（Baud/s），又称为 波特率； ◼ 信息速率：每秒中传送的信息量，单位为比特/秒（bit/s），又称为比 特率； ◼ 信道带宽 ◼ 是指信道中传输的信号在不失真的情况下所占用的频率范围，通常称为信 道的通频带，单位用赫兹（Hz）表示。信道带宽是由信道的物理特性所决 定的，如电话线路的频率范围在300～3400Hz，则它的带宽300～ 3400Hz。 ◼ 信道容量（信道的最大传输速率） ◼ 是衡量一个信道传输数字信号的重要参数。信道容量是指单位时间内信道 上所能传输的最大比特数，用每秒比特数（bps）表示。当传输的信号速 率超过信道的最大信号速率时，就会产生失真
四、数据传输方式 1.数据的串行传输和并行通信 串行通信 申行通信信道 n数据流以串行方式在一条信道 上传输, 发送端 接收端 串行通信的优点是收、发双方 只需要一条传输信道,易于实 现,成本低,但速度比较低。 b5 如b23456 并行通信 n数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输。 n并行通信的优点是速度快,但发端与收端之间有若干条线 路,导致费用高,仅适合于近距离和高速率的通信
四、数据传输方式 ◼ 并行通信 ◼ 数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输。 ◼ 并行通信的优点是速度快，但发端与收端之间有若干条线 路，导致费用高，仅适合于近距离和高速率的通信。 1. 数据的串行传输和并行通信 发送端 接收端 串行通信信道 (a) 发送端 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 接收端 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 并 行 通 信 信 道 (b) ◼ 串行通信 ◼ 数据流以串行方式在一条信道 上传输， ◼ 串行通信的优点是收、发双方 只需要一条传输信道，易于实 现，成本低，但速度比较低
2.单工、半双工、全双工通信 单工方式:指通信信道是单向信道, 数据信号仅沿一个方向传输,发送 方只能发送不能接收,接收方只能[* 接收而不能发送,任何时候都不能 改变信号传送方向。 半双工通信:是指信号可以沿两个 接收 双向通道 方向传送,但同一时刻一个信道只 发送 允许单方向传送,即两个方向的传 输只能交替进行,而不能同时进行。 当改变传输方向时,要通过开关装 接收 双向通道 置进行切换。如公安系统使用的 接收 发送 “对讲机” 全双工通信:是指数据可以同时沿 相反的两个方向作双向传输。比如, 电话通话
2.单工、半双工、全双工通信 ◼ 单工方式：指通信信道是单向信道， 数据信号仅沿一个方向传输，发送 方只能发送不能接收，接收方只能 接收而不能发送，任何时候都不能 改变信号传送方向。 ◼ 半双工通信：是指信号可以沿两个 方向传送，但同一时刻一个信道只 允许单方向传送，即两个方向的传 输只能交替进行，而不能同时进行。 当改变传输方向时，要通过开关装 置进行切换。如公安系统使用的 “对讲机” ◼ 全双工通信：是指数据可以同时沿 相反的两个方向作双向传输。比如， 电话通话。 主机 显示器 发送端 接收端 数据的单方向性 发送 单向通道 接收 双向通道 双向通道 (a) (b) (c) 发送 接收 接收 发送 发送 接收 接收 发送
3.基带传输、频带传输 基带传输 就数字信号而言,它是一个离散的方波,“0代表低电平,“1” 代表高电平,这种方波固有的频带称为基带,方波信号称为基带 信号,因此,基带实际上就是数字信号所占用的基本频带。基带 传输是在信道中直接传输数字信号,且传输媒体的整个带宽都被 基带信号占用,双向地传输信息。 频带传输 所谓频带传输是指将数字信号调制成音频信号后再发送和传输, 到达接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号。可见,在采 用频带传输方式时,要求发送端和接收端都要安装调制器和解调 器 ■在实现远距离通信时,经常借助于电话线路,此时就需要利用频 带传输方式。利用频带传输,不仅解决了利用电话系统传输数字 信号的问题,而且可以实现多路复用,以提高传输信道的利用率
3.基带传输、频带传输 ◼ 基带传输 ◼ 就数字信号而言，它是一个离散的方波，“0”代表低电平，“1” 代表高电平，这种方波固有的频带称为基带，方波信号称为基带 信号，因此，基带实际上就是数字信号所占用的基本频带。基带 传输是在信道中直接传输数字信号，且传输媒体的整个带宽都被 基带信号占用，双向地传输信息。 ◼ 频带传输 ◼ 所谓频带传输是指将数字信号调制成音频信号后再发送和传输， 到达接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号。可见，在采 用频带传输方式时，要求发送端和接收端都要安装调制器和解调 器。 ◼ 在实现远距离通信时，经常借助于电话线路，此时就需要利用频 带传输方式。利用频带传输，不仅解决了利用电话系统传输数字 信号的问题，而且可以实现多路复用，以提高传输信道的利用率
五、信道复用技术 信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同的 信道上,共享信道资源。 四种信道复用方式:频分复用FDM、时分复用 TDM、(波分复用WDM和码分复用) 篇 昌昌昌昌 条传输线路 日日日日日日 多路复用器传输多路信号 ig口 多路复用器 计算机 计算机
五、信道复用技术 ◼ 信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同的 信道上，共享信道资源。 ◼ 四种信道复用方式：频分复用FDM、时分复用 TDM、(波分复用WDM和码分复用)。 多路复用器 多路复用器 一条传输线路 传输多路信号 计算机 计算机
1.频分多路复用FDM FDM是把信道的可用频带分成多个互不交叠的频 段(带),每个信号占其中一个频段。接收时用 适当的滤波器分离出不同信号,分别进行解调接收。 解调 调制 滤波 解调 f f2 f3 调制 发送带宽 滤波 解调 多路复用器 多路解复器
1. 频分多路复用FDM ◼ FDM是把信道的可用频带分成多个互不交叠的频 段（带） ，每个信号占其中一个频段。接收时用 适当的滤波器分离出不同信号，分别进行解调接收。 调制 调制 调制 + f1 f2 f3 f1 f2 f3 解调 解调 解调 f2 f1 f3 滤波 滤波 滤波 f3 多路复用器 多路解复器 发送带宽
2.时分多路复用TDM 同步时分复用STDM STDM采用固定时间片分配方式,将传输信号的时间按特定长度连续 地划分成特定时间段(一个周期),再将每一时间段划分成等长度的 多个时隙,每个时隙以固定的方式分配给各路数字信号,各路数字信 号在每一时间段都顺序分配到一个时隙。 由于在同步时分复用方式中,时隙预先分配且固定不变,无论时隙拥 有者是否传输数据都占有一定时隙,形成了时隙浪费,其时隙的利用 率很低。 要发送的数据 接收到的数据 AAAA AAAA 时隙浪费,信道资源利用率低 BB 的A回A回回A回EA C 一个周期的数据块(帧) DDD DDD 计算机 在不同时刻,开关切换到 复用器不同输入设备 解复器 计算机
2. 时分多路复用TDM 同步时分复用STDM ◼ STDM采用固定时间片分配方式，将传输信号的时间按特定长度连续 地划分成特定时间段（一个周期），再将每一时间段划分成等长度的 多个时隙，每个时隙以固定的方式分配给各路数字信号，各路数字信 号在每一时间段都顺序分配到一个时隙。 ◼ 由于在同步时分复用方式中，时隙预先分配且固定不变，无论时隙拥 有者是否传输数据都占有一定时隙，形成了时隙浪费，其时隙的利用 率很低 。 计算机 计算机 AAAA BB C DDD A D A D B A DCB A AAAA BB C DDD 在不同时刻，开关切换到 复用器 不同输入设备 解复器 时隙浪费，信道资源利用率低 要发送的数据 接收到的数据 一个周期的数据块（帧）