2022年数据通信的基础知识.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料1. 简述数据通信系统的主要构成;答:数据通信系统的基本构成,包传输介质、传输设备(多路复用器、交换机)等及数据处理系统;2. 什么叫码元速率?什么叫信息速率?两者有何关系?答:码元速率( RB):又称为信号速率,它指每秒传送的码元数,单位为“ 波特”(Baud),也称波特率;信息速率( Rb):指每秒传送的信息量;单位为“bit/s” ;对 M 进制信号,信息速率和码元速率两者的关系是: Rh=RBlog2M3. 说明模拟通信系统与数字通信系统的区分;4. 在带宽为 10MHz 的信道上,假如使用 少比特?答: 10 log
2、24 20M (bps)4 个电平的数字信号,每秒钟能发送多5. 一个数字信号通过信噪比为 20db 的 3kHz 信道传送,其数据速率不会超过多 少?答:依据香农定理:最大数据传输率 = 3 log2 1 + 20 4.39 K bps 6. 信道的通信方式有哪几种?在实际的网络中最常使用哪种方式?为什么 . 答:信道的通信方式主要有单工通信、半双工通信以及全双工通信;在实际的网 络中最常使用半双工方式;性价比最高;7. 什么叫自同步法?自同步编码有什么特点?答:自同步法是从数据信息波形的本身提取同步信号的方法;自同步编码要求在编码器进行编码信号传输系统中, 从编码信号码元中提取同步信号;
3、相位编码(或 称相位调制)的脉冲信号以调相方法进行传输就是一例;8. 通过比较说明双绞线、同轴电缆与光纤三种常用传输介质的特点;答:参与表 21;9. 无线介质与有线介质相比有何特点,在挑选传输介质时应考虑哪些问题?答:无线介质与有线介质相比最大的优势在于无需布线,适合于复杂的传输环境;挑选传输介质时应重点考虑满意建网要求,包括:传输容量,传输效率,安全 性,牢靠性,价格,网络的扩展要求等;10. 数字数据的数字编码与模拟数据的数字编码有何区分?11. 给出比特流 011000101111的曼彻斯特码波形图,以及差分曼彻斯特码波形 图;12. 为何要采纳多路复用?多路复用有哪几种形式,各有何特
4、点?答:复用的基本思想是把公共共享信道用某种方法划分成多个子信道,每个子信道传输一路数据;多路复用主要有以下几种形式:1)频分多路复用 整个传输频带被划分为如干个频率通道,每路信号占用一个频率通道进行传输;频率通道之间留有防护频带以防相互干扰;名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料2)时分多路复用时间分割成小的时间片, 每个时间片分为如干个时隙, 每路数据占用一个时隙进 行传输;在通信网络中应用极为广泛;3)波分多路复用 整个波长频带被划分为如干个波长范畴,每路信号占用一个波长范畴来进行传 输;名师归
5、纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料4)码分多路复用 每个用户把发送信号用接收方的地址码序列编码(任意两个地址码序列相互正交);不同用户发送的信号在接收端被叠加,然后接收者用同样的地址码序列解码;由于地址码的正交性, 只有与自己地址码相关的信号才能被检出,由此复原 出原始数据;1、数据通信的基本概念(25 分钟)数据通信的三个基本概念(信息、数据与信号)数据通信系统的基本结构(信源、信宿和信道,分为数字通信系统和模拟通 信系统)通信信道的分类(有线与无线、模拟与数字、公用与专用)数据通信的技术指标(数据通
6、信速率、误码率和误比特率、信道带宽和信道 容量)2、数据的通信方式( 20 分钟)串/并行通信(见图 2-6 和 2-7)通信电路的连接方式(电到点:图2-8、点到多点:图 2-9)信道的通信方式(单工:图 2-10、半双工:图 2-11、全双工:图 2-12)信号的传输方式(基带、频带、宽带)3、数据的编码和调制方式 20 分钟 名师归纳总结 幅移键控( ASK ,Amplitude Shift Keying )第 3 页,共 20 页频移键控( FSK ,Frequency Shift Keying)相移键控( PSK ,Phase Shift Keying)不归零编码( NRZ,NonR
7、eturn to Zero)- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编优秀资料曼彻斯特编码( Manchester)差分曼彻斯特编码( Difference Manchester)4、数据交换、信道服用技术 15 分钟电路交换储备转发交换储备转发技术频分复用( Frequency Division Multiplexing ,FDM)时分复用( Time Division Multiplexing ,TDM )波分复用( Wavelength Division Multiplexing ,WDM )码分复用5、传输介质、差错掌握技术 10 分钟同轴电缆
8、非屏蔽双绞线( UTP)屏蔽双绞线( STP)光缆无线电【课时支配】理论课时: 2 课时2.1 数据通信的基本概念引言:通过日常生活中的信息交换引入数据通信的相关基本概念;通信的目的是什么?如何实现相互通信?2.1.1 信息、数据与信号通信的目的是为了交换信息(Information);信息的载体可以包含语音、音乐、图形图像、文字和数据等多种媒体;运算机产生的信息是什么形式的呢?运算机的终端产生的信息一般是字母、数字和符号的组合;运算机之间信息的传输是通过二进制代码来实现的;被传输的二进制代码称为数据(Data);信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式;电话线上传送的依据声音的强弱幅度连续变
9、化的电信号称为模拟信号(Analog Signal );模拟信号的电平是连续变化的,其波形如图 2-1 所示; 运算机中所产生的电信号是用两种不同的电平去表示 0、1 比特序列的电压脉冲信号,这种电信号称为数字信号(Digital Signal );数字信号的波形如下图所示;依据在传输介质上传输的信号类型,可以将通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料图 2-1 模拟信号与数字信号 模拟信号是一种波形连续变换的电信号,它的取值可以是无限个,比如语音 信号;而数
10、字信号是一种离散信号,它的取值是有限的;2.1.2 数据通信系统的基本结构数据通信系统的基本结构可以用一个简洁的通信模型来表示;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,如图 2-2 所示;图 2-2 通信系统的简洁模型 1、模拟通信系统 一般的电话、广播、电视等都属于模拟通信系统,模拟通信系统的结构模型 如下图所示;模拟通信系统通常由信源、调制器、信道、解调器、信宿以及噪声 源组成;信源所产生的原始模拟信号一般都要经过调制后再通过信道传输;到达 信道后,再通过解调器将信号解调出来;如图 2-3 所示;2、数字通
11、信系统名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料运算机通信、数字电话以及数字电视都属于数字通信系统,数字通信系统的 结构模型如图 2-4 所示;数字通信系统由信源、信源编码器、信道编码器、调制 器、信道、解调器、信道译码、信源译码器、信宿、噪声源组成;在发送端和接收端仍要时钟同步系统;图 2-4 数字通信系统的结构模型2.1.3 通信信道的分类1、有线信道与无线信道 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两种;2、模拟信道与数字信道 按传输信道的类型分类,信道可以分为模拟信道和数字信道两类
12、;3、专用信道和公用信道 信道按使用方式可以分为专用信道和公用信道2.1.4 数据通信的技术指标1. 数据通信速率(传输速率)传输速率是指数据在信道中传输的速度;它分为两种:码元速率和信息速率;码元速率 RB:每秒钟传送的码元数,单位为波特 /秒(Baud/s),又称为波特 率;信息速率 Rb:每秒钟传送的信息量, 单位为比特 /秒(bit/s),又称为比特率;信息速率和码元速率之间的关系是:RbRBlog2M 2. 误码率和误比特率 误码率是指码元在传输过程中, 错误码元占总传输码元的概率; 在二进制传 输中,误码率也称为误比特率;3. 信道带宽与信道容量 信道带宽是指信道中传输的信号在不失
13、真的情形下所占用的频率范畴,通常 称为信道的通频带,单位用赫兹(Hz)表示;信道容量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名师归纳总结 内信道上所能传输的最大比特数,用比特每秒(bit/s)表示;第 6 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料信道容量和信道带宽具有正比的关系2.2 数据的通信方式引言:通过现实生活中的通信方式引入运算机网络是如何通信的;运算机之间如何实现通信 实现通信有哪几种方式2.2.1 串/并行通信什么是终端?终端的特点是什么?具有通信功能的面对终端的运算机系统,如图1-4(a)所示
14、,或以单台运算机为中心的远程联机系统,如图 1-4(b)所示,被称为第一代运算机网络面对终端的运算机通信网络;图 1-4 面对终端的运算机通信网络以 SAGE 为例进一步说明;强调:面对终端的运算机通信网并不是真正意义上的运算机网络2.2.2 通信电路的连接方式1. 点对点的线路连接点对点的连接就是在发送端和接收端之间采纳一条线路连接,使用的线路可以是专用线路、租用线路和交换线路,如下图所示;名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料图 2-8 点到点的线路连接2. 多点线路连接多点线路连接是指各个站点通
15、过一条公用通信线路连接,如图 2-9 所示;图 2-9 多点线路的连接方式2.2.3 信道的通信方式依据信号传送方向与时间的关系,信道的通信方式可以分为单工、半双工和全双工三种;1. 单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, 而接收方只能接收而不能发送, 任何时候都不能转变信号传送方向,如图 2-10 所示;例如,无线电广播和电视都属于单工通信;图 2-10 单工通信2. 半双工通信名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料半双工通信是指信号可以沿两个方向传
16、送,向传送,即两个方向的传输只能交替进行,如图 用的“ 对讲机” 和军队使用的“ 步话机”;但同一时刻一个信道只答应单方 2-11 所示;例如,公安系统使图 2-11 半双工通信3. 全双工通信 全双工通信是指数据可以同时沿相反的两个方向进行双向传输,如图 2-12 所示;例如,电话机通话;图 2-12 全双工通信2.2.4 信号的传输方式1. 基带传输 就数字信号而言,它是一个离散的矩型波, “ 0” 代表低电平,“ 1” 代表高电 平;这种矩形波固有的频带称为基带,矩形波信号称为基带信号;2. 频带传输 所谓频带传输, 在发送端就是将数字信号调制成音频信号后再进行发送和传输,当音频信号到达
17、接收端时,再把音频信号解调成原先的数字信号;3. 宽带传输 宽带传输系统实现声音、 文字和图像的一体化传输, 这也就是通常所说的 “ 三网合一” ,三网是指语音网、数据网和电视网;通过三种传输方式的特点比较优劣;2.3 数据传输的同步方式1、异步方式 在异步传输方式中,每传送 1 个字符( 7 或 8 位)都要在每个字符码前加 1 个起始位,以表示字符代码的开头; 在字符代码和校验码后面加 1 或两个停止位,表示字符终止; 接收方依据起始位和停止位来判定一个新字符的开头和终止,从而起到通信双方的同步作用,如下列图;名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 20 页精选学习资料 -
18、 - - - - - - - - 名师精编 优秀资料异步方式的实现比较简洁,但每传输一个字符都需要多使用 23 位,所以适合于低速通信;2. 同步方式通常,同步传输方式的信息格式是一组字符或一个二进制位组成的数据块(帧);对这些数据,不需要附加起始位和停止位,而是在发送一组字符或数据块之前先发送一个同步字符SYN以 01101000表示 或一个同步字节(01111110),用于接收方进行同步检测,从而使收发双方进入同步状态;在同步字符或字节之后, 可以连续发送任意多个字符或数据块,发送数据完毕后, 再使用同步字符或字节来标识整个发送过程的终止,如下列图;2.4.1 数字数据的调制典型的模拟通信
19、信道是电话通信信道;它是当前世界上掩盖面最广、应用最普遍的通信信道之一; 传统的电话通信信道是为传输语音信号设计的,用于传输音频 3003400Hz 的模拟信号,不能直接传输数字数据;为了利用模拟语音通信的电话交换网实现运算机的数字数据的传输,信号,也就是要对数字数据进行调制;必需第一将数字信号转换成模拟调制:在发送端将数字数据信号变换成模拟信号的过程称为调制(Modulation),调制设备就称为调制器(Modulator.解调:在接收端将模拟数据信号仍原成数字数据信号的过程称为解调 Demodulation,解调设备就称为解调器 Demodulator.名师归纳总结 - - - - - -
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- 2022 数据通信 基础知识
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