数据通信技术基础传输介质.PPTVIP

第二章 数据通信技术基础 本章内容 第一节 传输信道概述 第二节 数据编码技术 第三节 数据压缩技术 第四节 差错控制技术 本章重点难点 了解数据通信传输信道类型 了解信道容量 掌握常用的编码技术 掌握数据压缩的目的和常用的压缩编码方法 掌握奇偶校验码和CRC码 第一节 传输信道概述 一、信道的类型 信道是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。是传输信息的必经之路。一般来说，一条通信线路至少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于接收的信道。 1、按照范围分类 狭义信道：传输信号的具体媒介。如电缆、光缆等。 广义信道：不仅包含具体的物理介质，而且还包含了终端（收/发端）的部分设备在内的那段信号通路。如编码信道、调制信道等。 第一节 传输信道概述 一、信道的类型 2、按照传输的信号类型分类 模拟信道：传输的是在幅度和时间上都连续变化的模拟信号。如电话线就是一个模拟信道。 数字信道：在信道上只能传输数字信号的信道。如数字电话信道、计算机组成的局域网等。 3、按照信道的使用方式分类 专用信道：两点或多点之间的线路是固定不变的。如民航系统、金融系统内部自己组建的网络等。 公用信道：通过公用网络为广大用户提供服务的信道。如公用电话网、数字数据网等。 第一节 传输信道概述 一、信道的类型 4、按照传输媒质分类 有线信道：由固体媒体(如铜线或光纤)传输的导向媒体。 无线信道：在自由空间传输的非导向媒体如短波、微波）。 第一节 传输信道概述 二、信道容量 信道容量：表征一个信道传输数据的能力，指通信系统的最大传输速率，也就是指信道极限传输能力。单位为bps。 1、奈奎斯特准则(Nyquist) 奈奎斯特首先给出了无噪声情况下码元速率的极限值与信道带宽的关系。 ? 理想低通信道下的最高码元传输速率 最高码元传输速率＝2×B（Baud） 其中B是理想低通信道的带宽，即信道能传输的上、下限频率的差值,单位为Hz。 由此可推出表征信道数据传输能力的奈奎斯特公式: C =2×B×log2M? (bps) 其中M表示携带数据的码元可能取的离散值的个数，C即是该信道最大的 数据传输速率。 第一节 传输信道概述 二、信道容量 1、奈奎斯特准则(Nyquist) 对于特定的信道,其码元速率不能超过信道带宽的两倍,否则将出现码元之间的相互干扰，以致接收端无法正确判定；但若能提高每个码元可能取的离散值的个数,则数据传输速率便可成倍提高。 例：有一带宽为3kHz的理想低通信道,则其最高码元传输速率为多少？若每个码元能携带3bit的信息量，则最高信息传输速率为多少？ 解答： 最高码元传输速率= 2×3k = 6k（Baud） C = 3 ×6k = 18k（bps） 第一节 传输信道概述 二、信道容量 1、奈奎斯特准则(Nyquist) 理想带通信道下的最高码元传输速率 最高码元传输速率 = B （Baud） 则 C = B×log2M（bps） 2、香农公式(Shannon) 实际的信道总要受到各种噪声的干扰,香农则进一步研究了受随机噪声干扰的信道的情况,给出了计算信道容量的香农公式:???????????????? C =B×log2(1+S/N)??(bps)其中S表示信号功率，N为噪声功率，S/N则为信噪比。由于实际使用的信道的信噪比都要足够大，故常表示成10log10(S/N)，以分贝(dB)为单位来计量，在使用时要特别注意。 第一节 传输信道概述 二、信道容量 2、香农公式(Shannon) 例：某一受随机噪声影响的信道，信噪比为30dB，带宽为3kHz，则其信道的最大数据传输速率是多少？ 解答： 10log10(S/N) = 30dB S/N = 1000 C = 3k × log2(1+S/N) = 3k × log21001 ? 30k（bps） 注意：上述的奈奎斯特公式和香农公式计算得到的只是信道数据传输速 率的极限值,实际使用时必须留有充足的余地。 第一节 传输信道概述 三、传输介质 1、有线传输介质 ? 双绞线 双绞线是由两根外包绝缘层的铜线，以一定的绞距均匀地纽绞在一起形成，这样可以较少邻近线路地电气串扰。当有许多双绞线并行走线太长时所有导线应扎成束，并包封在护套中。双绞线可以分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)。 第一节 传输信道概述 三、传输介质 1、有线传输介质 ? 同轴电缆 同轴电缆是有内导体、绝缘层、外导体屏蔽层及塑料保护外套构成，具有较高抗干扰能力和较高地传输带宽，传输速率高但是成本比双绞线高。有两种广泛使用的同轴电缆：一种是50?电缆，用于基带数字传输；一种是7