数据通信技术介绍.docVIP

???? 数据通信技术是构成现代计算机网络的重要基石之一。随着计算机网络的发展，计算机技术与数据通信技术融为一体，密不可分。数据通信系统一般由数据传输设备、传输控制设备和传输控制规程及通信软件组成。这里简单介绍一些有关数据通信的基本知识，以便于大家能更好的理解计算机网络。 ?基本概念 ?????数据通信 ????数据通信系统是通过传输媒体将信息从一个地方传送到另一个地方的电子系统。在通信过程中，数据以信号形式出现。信号有模拟信号（信号连续取值，如话音信号）和数字信号（信号取值是离散的，如计算机中所用二进制代码）两种形式。对一个通信系统来说，它必须具备信源、传输媒体、信宿三个基本要素。其中，信源是信息的发源地；传输媒体是信息传输过程中承载信息的媒体；信宿是接收信息的目的地，如图8.2.1所示。 ?????数据编码 ?????·数字信号编码 ????数字信号编码就是将二进制数字数据用两个不同的电平值或电压极性来表示，形成矩形脉冲电信号。常用的方法有：① 非归零编码 用高电平（电压）代表1，低电平（电压）代表0。② 曼彻斯特（Manchester）编码 将每个码元分为前后两个相等的部分，当前半部分为高电平，后半部分为低电平时代表1，反之代表0。其波形如图6.2.2所示，两条虚线之间为一个码元的信号。③ 差分曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。其特点是码元中间的电平跳变仅作为时钟，用于信号传输的同步。用每个码元开始边界是否发生跳变来决定值（与前一码元后半部分电平相比较），有跳变为0，无跳变为1，其波形如图8.2.3所示，。图8.2.2 曼彻斯特编码波形 图8.2.3 差分曼彻斯特编码波形图8.2.4所示为数应的三种编码波形示意（假定差分曼彻斯特编码的第一个波形为1）。 ?????·模拟信号编码 ????模拟信号是连续变化的。一次波形循环是从波峰到波谷，再从波谷回到波峰的过程。描述模拟信号的波形需要用到3个参数：振幅、频率和相位。将数字信号进行模拟传输时，需要将数字信号转换成模拟信号，数字信号转换成模拟信号实质就是频谱变换。其方法是选取某一频率的正（余）弦模拟信号作为载波，用要传输的数字信号改变载波的振幅、频率或相位，达到运载所要传输的数字信号的目的。这种将数字信号放到载波上的过程称为调制。最基本的调制方式有以下几种：① 调幅 载波的振幅随数字信号变化。例如0对应无载波输出，1对应有载波输出。② 调频 载波的频率随数字信号变化。例如0对应频率f1，1对应频率f2。③ 调相 载波的初始相位随数字信号变化。例如1对应相位角0O，而0对应相位角180O，或相反设置。三种调制方式示意如图8.2.5所示。 ?????信道 ????在传输介质电路中，用信道表示向某一个方向传送信息的媒体。一般可以将信道视为一条通信电路的逻辑部分。信道按照传输介质可分为有线信道、无线信道和卫星信道；按照使用权限可分为专用信道和公用信道；按照传输信号的种类，又可分为模拟信道和数字信道。不同类型的信道具有不同的特性和使用方式，模拟信道传输的是连续变化的、具有周期性的正弦波信号；而数字信道传输的是不连续的、离散的二进制脉冲信号（对称的方波波形）。在通信网的发展初期，所有的通信信道都是模拟信道。但由于数字技术的高速发展，数字信道可提供更高的通信服务质量，因此，过去建造的模拟信道正在被数字信道所代替。现在计算机通信所使用的通信信道在主干线路上已基本是数字信道。 ?????带宽 ?? 带宽是指信道能传送信号的频率宽度，也就是可传送的信号的最高频率与最低频率之差。例如，一个标准电话话路的频带为300Hz ~3 400Hz，即带宽为3 100Hz。由于传输信号时会产生各种失真，外界的干扰也会以各种不同的方式进入信道，在实际使用中只能利用频带中间的一段，其带宽约为2 400Hz左右。通常我们用带宽来描述传输介质的传输容量，介质的容量越大，带宽就越宽，通信能力就越强，传输率也越高。衡量传输能力的指标可以使用比特率或波特率。比特率描述数字信号的传输速率，即单位时间内传输二进制代码有效位数，单位为bps（bits per second）或b/s。波特率描述调制速率，即线路中每秒传送的波形的个数，其单位为波特（baud）。两者的换算关系为：比特率 = 波特率 × log 2 N其中，N为一个脉冲信号表示的有效状态数。例如，当脉冲信号仅表示为0、1两种状态时，N=2。在二元调制方式中，比特率和波特率的值相等，习惯上二者可通用（注意：两者在概念上是不同的）。当在多元调制方式中，由于log 2 N ≠ 1，则应将它们区分开来。 ?????基带与宽带 ????所谓基带就是电信号所固有的基本频率。简单说来，基带就是将全部介质带