數據通信技術基本概念

   信息、數據和信號

   信息是客戶事物的屬性和相互聯系特性的表現，它反映了客觀事物的存在形式或運動狀態。數據是信息的載體，是信息的表現形式。信號是數據在傳輸過程的具體物理表示形式，具有確定的物理描述。傳輸介質是通信中傳送信息的載體，又稱為信道。

   模擬通信和數字通信

   通信系統主要由5個基本系統元件構成，信源、轉換器、信道、反轉換器、信宿

   源系統將信源發出的信息轉換成適合在傳輸系統中傳輸的信號形式，通過信道傳輸到目的系統，目的系統再將信號反變換為具體的信息。通過系統的傳輸的信號一般有模擬信號和數字信號兩種表達方式。模擬信號是一個連續變化的物理量，即在時間特性上幅度（信號強度）的取值是連續的，一般用連續變化的電壓表示。數字信號是離散的，即在時間特性上幅度的取值是有限的離散值，一般用脈沖序列來表示。數字信號比模擬信號可靠性高，數字信號比較容易存儲、處理和傳輸。

   數據通信的技術指標

   1、信道帶寬

   是描述信道傳輸能力的技術指標，它的大小是由信道的物理特性決定的。

   信道能夠傳送電磁波的有效頻率范圍就是該信道的帶度

   2、數據傳輸速率

   稱為比特率，是指信道每秒鐘所能傳輸的二進制比特數，記為bps，常見的單位有Kbps、Mpbs、Gbps等，數據傳輸速率的高低，由每位數據所占的時間決定，一位數據所占用的時間寬度越小，則傳輸速率越高

   3、信道容量：

   信道的傳輸能力是有一定限制的，信道傳輸數據的速率的上限，稱為信道容量，一般表示單位時間內最多可傳輸的二進制數據的位數

   C=Wlog2（1+S/N）

   C為信道容量；W為信道帶寬；N為噪聲功率；S為信號功率

   S/N稱為信噪比，用來描述信道的質量，噪聲小的系統信噪比高，信噪比S/N通常用10lg（S/N）來表示，其單位為分貝。

   無噪聲離散信道容量公式為C=2Wlog2L （L為傳輸二進制信號）

   4、波特率：

   是傳輸的信號值每秒鐘變化的次數，如果被傳輸的信號周期為T，則波特率Rb=1/T.Rb稱為波形速率或調制速率。

   R=Rblog2V

   V表示所傳輸信號所包含的離散電平數

   5、信道延遲

   信號沿信道傳輸需要一定的時間，就是信道延遲，信道延遲時間的長短，主要受發送設備和接收設備的響應時間、通信設備的轉發和等待時間、計算機的發送和接收處理時間、傳輸介質的延遲時間等的影響。

   信道延遲=計算機的發送和接收處理時間+傳輸介質的延遲時間+發送設備和接收設備的響應時間+通信設備的轉發和等待時間

   6、誤碼率：

   是指接收的錯誤碼元數占傳送總碼元數的比例，即碼元在傳輸系統中被傳錯的概率。

   Pc=Ne/N

   Ne表示單位時間內接收的錯誤碼元數；N表示單位時間內系統接收的總碼元數

   誤碼率越低，通信系統的可靠性越高，通信質量越好。

   數據的傳輸

   串/并行通信

   數據的傳輸方式有串行通信和并行通信兩種，并行通信用于較低距離的數據傳輸，串行通信用于較遠距離的數據傳輸

   1、串行通信

   串行通信在傳輸數據時，數據是一位一位地在通信上傳輸的

   USB指串行總線。網卡負責串行數據和并行數據的轉換工作。

   2、并行通信

   是指要傳輸的數據中多個數據位同時在兩個設備中傳輸，發送設備將這些數據位通過對應的數據線傳送給接收設備，還可附加一位校驗位。接收設備可同時接收到這些數據，而且無需變換就可以直接使用

   并行通信特點：傳輸速度快，處理簡單

   通信線路的連接方式

   1、點對點連接方式

   指在發送端和接收端之間采用一條線路連接，使用的線路可以是專用線路、租用線路或交換線路。

   2、多點連接方式

   指各個站點通過一條公共的通信線路或集線器連接起來

   信道的通信方式

   1、單工通信

   在單工通信方式中，信號只能向一個方向傳輸，任何時候都不能改變信號的傳輸方向。

   2、半雙工通信

   信號可以雙向傳送，但必須交替進行，在任一時刻只能向一個方向傳送。

   3、全雙工通信

   信號可以雙向傳送數據，通信效率高，適合于計算機與計算機之間的通信

   信號的傳輸方式

   基帶傳輸指按照它們的原樣進行傳輸

   頻帶傳輸是利用它們調制載荷的高頻載波信號進行傳輸。根據載波信號的不同又可分為模擬傳輸和數字傳輸

   1、基帶傳輸

   把矩形脈沖信號的固有頻帶稱做基帶，把矩形脈沖信號叫做基帶信號。在數據通信信道上直接傳輸數據基帶信號的通信方式稱為基帶傳輸

   發送端要通過編碼器將信源的數據變換為直接傳輸的數字基帶信號，在接收端通過譯碼進行解碼，恢復發送端的原始數據

   基帶傳輸的優點是無需調制就可以傳送數字信號，從而簡化了通信處理過程，提高了傳輸速度。基帶傳輸不適合遠距離傳輸

   2、頻帶傳輸

   是將數字信號調制成模擬信號后再發送和傳輸，到達接收端時再把音頻信號解調成原來的數字信號。需要使用調制解調器

   3、寬帶傳輸

   寬帶是指比音頻更寬的頻帶，包括大部分電磁波頻譜，利用寬帶進行的數據傳輸稱為寬帶傳輸。寬帶傳輸可容納全部的廣播信號，可以把聲音、圖像及數據等信息綜合到一個物理信道進行高速數據傳輸，采用頻分多路復用的形式進行數據傳輸。

   寬帶傳輸優點是傳輸距離遠，可達幾十千米，技術復雜，傳輸系統的成本相對較高

   數據傳輸的同步技術

   常用的同步技術有兩種：異步傳輸方式和同步傳輸方式

   1、異步傳輸

   每傳送一個字符，都要在字符前加1個起始位，表示字符的開始，在字符代碼和檢驗碼后面加1或2個停止位，表示字符的結束。接收方根據起始位或停止位判斷一個字符開始或結束，從而起到通信雙方的同步作用。

   特點：

   （1）每個字符作為一個獨立的整體進行傳送

   （2）字符之間的時間間隔是任意的

   （3）每傳輸一個字符都需要多使用2-3個二進制位，增加了通信的開銷，適合于低速通信

   2、同步傳輸

   是數據塊為單位進行傳輸，在數據塊之前先發送一個或多個同步字符SYN，用于接收方進行同步檢測，從而使通信雙方進行同步狀態。在同步字符之后，可以連續發送任意多個字符或數據塊，發送完畢，再使用同步字符來標識整個發送過程結束。

   特點：

   傳輸效率高，對傳輸設備要求高

（責任編輯：liushengbao）

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