数据通信基础知识

1、1，第2章，数据通信的基本知识，数据通信系统的基本概念，传输介质，数据编码，信道复用，数据交换，差错控制，数据通信性能指标，2，2.1数据通信系统，源系统，源点：源点设备生成要通过通信网络传输的数据。发射机：一般情况下，源点生成的数据经过发射机编码后才能在传输系统中传输。目的系统接收器：接收由传输系统传输的信号，并将其转换成可由目的设备处理的信息。端点：端点设备从接收器获得传输的信息。传输系统可以是简单的物理通信线路或连接源系统和目的系统的复杂网络设备。3.数据通信的基本过程。这五个阶段包括两个内容：数据传输和通信控制过程。与电话相比，建立物理连接。拨打对方电话建立逻辑连接。确认身份数据传输。

2、互相打电话。断开逻辑连接。互相确认以结束通话并断开物理连接。*请注意，并非所有数据通信都需要所有五个阶段。4、2.2一些基本概念，数据和信道通信模式，传输模式，同步模式，5、2.2.1数据和信号，数据(数据)传输(携带)信息实体。信息数据的内容或解释。信号数据的物理量编码(通常是电编码)，它以信号的形式在介质中传播。6.模拟信号在时间上是连续的，数字信号包含无限数量的信号值，在时间上是离散的，只包含有限数量的信号值。最常见的是二进制信号、t、a)模拟信号、b)数字信号和7。周期性信号由重复的固定模式(如正弦波)组成。非周期信号没有固定的模式和波形周期(如声音声波)。周期信号，非周期信号，8，信

3、息编码：用二进制数表示信息的方法。例如，ASCII编码、BCD编码和其他数据编码：用物理量表示数据的方法。例如，字符“a”的ASCII码是0100001，其数据码可以是9。在通过数据通信系统传输信息的过程中，携带信息的数据以物理信号的形式通过信道传输到目的地。信息和数据(二进制位)不能在信道上直接传输。编码：数据适合传输的数字信号便于同步、识别和纠错调制：数字信号适合传输的形式根据频率、幅度、相位解调：接收波形数字信号解码：数字信号原始数据，10。在四种情况下，不同类型的信号在不同类型的信道上传输：11。模拟传输和数字传输技术，12。编码和调制的区别编码：用数字信号传输数字或模拟数据调制：用模

4、拟信号传输数字或模拟数据，编码器，解码器，数字或模拟数据，数字信号，x(t)，g(t)，数字或模拟数据，编码和解码，数字信道，发送器，接收器，g(t)，编码，解码，13，调制和解调，14，2.2.2信道，信道(1)数字信道：以数字脉冲(离散信号)形式传输数据的信道。在计算机网络中，数字信道主要用于数据传输。模拟信道：以连续模拟信号的形式传输数据的信道。有线电视，无线电广播，电话拨号线路，15。数字通信和模拟通信数字通信在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输数字通信的优点抗噪声(干扰)能力强，能控制错误，提高传输质量，便于计算机处理，易于加密，保密性强，能传输语音、数据和图像。通用和灵活的计算

5、机通信将只在必要时采用模拟。16、2.2.3通信模式，单工数据单向传输(如无线电广播)半双工数据可以在两个方向上交替传输，但不能同时在两个方向上传输(如步话机)。全双工数据可以在两个方向上同时传输(如电话)，这需要两条物理上独立的传输线；或者需要在一条物理线路上有两个通道，用于不同方向的信号传输。17、发射机、接收机、发射机/接收机、发射机/接收机、发射机/接收机、单工模式、半双工模式、全双工模式、站A、站B、同时但不同时，18例如，以太网(局域网)频带传输：数字信号在传输前被调制成音频模拟信号，接收机需要解调。例如，通过电话网络的宽带数据传输：将信号调制成频率范围从几十兆赫到几百兆赫的模拟信

6、号，然后发送出去，接收机需要解调。例如：闭路电视信号传输，2.2.4传输模式，19，同步因子：当同步脉冲频率数据开始和结束时，需要实现三级同步：位位同步字符位同步帧)帧同步，2.2.5同步模式，20，同步脉冲：用于符号的同步定时，识别符号开始的时间同步脉冲也可以位于符号的中间一个符号也可以有多个对应的同步脉冲、等符号1，符号2，符号3，符号4，符号5，信号，同步脉冲，t，21，目的：使接收端自同步使用特殊编码(如曼彻斯特编码)使数据编码信号包含同步信号，接收机从数据编码信号中提取同步信号以锁定其自身的时钟频率。 位同步，22，目的：找到正确的字符边界。通常用于启动-停止(异步)。这样，每个字符

7、的传输需要1个起始位、5 8个数据位、1、1.5或2个停止位。这种同步模式下的通信也称为“异步通信”。起止式的优点和缺点：频率漂移不会累积，每个字符将在开始时重新同步；每两个字符之间的间隔不是固定的；增加辅助比特，传输效率低；例如，当使用一个起始位、八个数据位和两个停止位时，传输效率为8/11 73%，字符同步，23，目的是识别帧的开始和结束。帧：数据链路中的传输单元包含数据和控制信息。面向字符的用同步字符(SYN，16H)标记帧的开始。面向比特的用特殊的比特序列(7EH，即0111110)标记帧的开始。它适用于任何数据类型的帧，7eh。帧同步、24、2.3传输介质、高带宽、低成本和高延迟(小

8、时)的磁介质很少用于通信。例如：7GB/8毫米磁带，1000张光盘/50*50*50cm3，可在24小时内发送到任何地方。总容量=7 * 1000 * 8GB，总时间=24*60*60=86400s传输速率=56000Gb/86400s=648Mb/s如果要求刘翔传输10GB的磁带，其在110米(12.91秒)内的传输速率是多少？金属导体双绞线，同轴电缆(粗细)光纤无线介质无线电，微波，卫星，红外线，25同轴电缆计算机网络使用基带同轴电缆阻抗50，它有两种应用：粗同轴和细同轴：总线局域网(以太网)性能：10Mb/s，500m/185m，26，双绞线(TP)-螺旋双绞线-4对，25对和1800对

9、每对-典型连接距离100m(局域网)-RJ45插座和插头-优点和缺点：低成本，高组装密度， 节省空间且易于安装(集成布线系统)、均衡传输(高速)、抗干扰和一般短连接距离应用领域：电话网络、计算机局域网、27、屏蔽双绞线(STP)、非屏蔽双绞线(UTP)，其由铝箔屏蔽以减少干扰和串扰。 很少使用，双绞线外没有屏蔽层，被广泛使用。常用双绞线：3类(16Mb/s)和5类(155Mb/s)，28，双绞线连接标准色标和连接方法：交叉线：交换机-交换机，个人电脑-个人电脑，集线器(标准端口)直接线：个人电脑/路由器-交换机/集线器-集线器(级联端口)，交叉线EIA-568B，直接线EIA-568A，29，

10、光纤光脉冲在玻璃光纤中传播的优缺点：高传输带宽：受光电转换器件限制( 100 GB/s)，传输损耗低，适用于便携性好，价格高，需要光电转换核心材料：塑料二氧化硅(高纯度玻璃)，30，光纤传输原理当反射光从高折射率介质入射到低折射率介质时，会发生折射。 折射量取决于两种介质的折射率。当入射角大于或等于临界值时，会发生全反射而不发生泄漏。纤芯-高折射率，玻璃包层-低折射率亮度调制：带光脉冲-1，不带光脉冲-0光传输系统：光源，介质，光检测光源：850纳米/1300纳米/1500纳米，发光二极管/激光二极管光电探测器：光电二极管PIN/雪崩二极管APD单向传输，双向需要两根光纤应用领域：局域网主干，

11、电信多模光纤(MMF)单模光纤(SMF):光纤直径接近一个光波波长，32。典型光缆、单芯光缆和多芯光缆，通用规格：芯线50um慢变型-MMF 62.5 m慢变型/增强型-MMF 8.3 m突变型-SMF包层125 um，33，000增强芯线、光纤、外护套、增强芯线、光纤束、无线介质(信号在大气或外层空间自由传播)使用电磁波或光波传输信息优点和缺点：不需要物理连接，适用于长距离或不方便布线的地方、35。微波通信是通过地面站之间的中继传输的。中继站之间的距离：地球同步卫星和地面站可以在一个相对固定的位置覆盖整个世界，传输延迟时间较长(约270毫秒)。广播传输应用：电视传输、长途电话专用网、广域网、

12、35，784公里、地球、37。激光传输将激光束调制成光脉冲来传输数据。特点：激光器具有较高的频率和带宽。激光束方向性好，不受电磁干扰，不怕窃听。受天气影响，它只能用于短距离通信。38.红色无线通信的红外传输系统利用墙壁或屋顶反射的红外线在整个房间内形成一个广播通信系统。特点：红外通信设备相对便宜，带宽高，传输距离有限，易受室内空气条件(如烟雾等)的影响。)。39岁。在短波通信中，无线链路用于基站和终端之间的通信。应用领域：移动通信、无线局域网、基站覆盖的无线区域、基站、用户计算机和终端、40、常用传输介质的比较、41、2.4数据编码、数字数据的数字信号编码使数字数据能够在数字信道上传输。数字数

13、据的调制编码使数字数据能够在模拟信道上传输。42，1。数字数据的数字信号编码，NRZ(不归零)的二进制数字0和1分别由两个电平表示。常用-5v表示1，5v表示0；缺点：有DC分量，传输中不能有变压器或电容器；没有自同步机制，在传输过程中必须使用外部同步。曼彻斯特编码表示电压变化时的0和1。规定跳跃发生在每个符号的中间：高低跳跃代表0，低高跳跃代表1。接收器可以提取这种变化作为同步信号。这种编码也称为自同步码。缺点：需要双倍的传输带宽(即信号速率是数据速率的两倍)。在差分曼彻斯特编码中(差分)，跳跃仍然发生在每个符号的中间。0和1由符号开头是否有跳跃来表示，跳跃表示0，没有跳跃表示1。43，三个

14、数字编码波形，44，2，数字数据的调制，三种常用的调制技术：幅移键控ASK(幅移键控)频移键控FSK(频移键控)相移键控PSK(相移键控)原理：用数字信号调制载波的不同参数。载波信号s (t)=acos (t) s (t)的参数包括：幅度a、频率和初始相位调制，即随着数字基带信号的变化而变化。45、ask:用载波的两个不同幅度表示0和1 FSK使用两个不同的载波频率来表示0和1 PSK；用载波初始相位的变化来表示0和1，46，3。模拟数据的数字信号编码，采样定理：如果模拟信号的最高频率为f，如果在采样频率2F时采样，原始信号可以从采样的离散信号序列中完全恢复。要转换的模拟数据主要是电话语音信号，模拟数据必须转换成数字信号，在数字线路上传输。脉码调制：采样：以一定的间隔对语音信号进行采样和量化；将每个采样舍入到最接近的量化级别进行编码；将每个舍入后的采样编码后的信号称为脉码调制信号。47，语音信号的数字化语音带宽是最大语音频率的f2倍)样本量化级别：256个级别(8位/样本)数据速率：8000次/s * 8位=64 KB/s每个PCM信号的速率=64kb/s，48，脉冲编码调制过程示例，49，2.5多路复用技术，多路复用：由多个信息源共享提高线路利用率。适用场合：当信道的传