计算机网络技术第2章数据通信基础第2章数据通信基础2.1数据通信的基本概念1.数字信道和模拟信道2.模拟信号和数字信号•串行通信：各数据位沿一条信道依次传输，远程通信常用串行传输。•并行通信：多个数据位可沿多条信道同时传输。如计算机内部通常用并行传输。4.通信方式—按数据流动的方向5.数据通信中的主要技术指标1）数据传输速率指每秒能传送的二进制信息位数，也叫比特率。单位：位/每秒，记作bps或bit/s。2）信号传输速率单位时间里通过信道传输的码元个数，也叫波特率。单位：波特，记作Baud。t比特率和波特率的关系：1Baud=（log2M）bps其中M是信号的编码级数。也可以写成Rbit=Rbaudlog2M一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。换句话说，一个码元中可以传送多个比特（bit）。3）信道容量指1个信道的最大数据传输速率。单位：位/每秒。4）误码率指二进制数据位传输时出错的概率，是衡量信道传输可靠性的指标。在计算机网络中，一般要求误码率低于10－6。P=错误的位数/传输的总位数2.2常见传输介质及特性（2）同轴电缆：抗干扰性较强，早期局域网常用的传输介质。（3）光纤：性能最好，应用前途最广泛的传输介质。利用折射定律和全反射规律，传播光信号。低损耗、高带宽、高数据传输速率、安全性好。（4）无线通信介质：常用的有微波、红外线和可见光。无线通信系统有：微波通信、蜂窝移动通信和卫星通信。微波只能沿直线传播，在地面一般采用点对点方式通信。蜂窝移动通信是广播式传输，采用多址接入技术区分用户。卫星通信覆盖面积大，通信距离远，通信费用和距离无关，有传输延迟。1.数字数据的模拟信号编码ASK：用载波的两个不同振幅表示0和1FSK：用载波的两个不同频率表示0和1PSK：用前后两个信号的相位的绝对值表示数字0和1（绝对调相）用前后两个信号的相位的相对偏移值表示0和1（相对调相）2.数字数据的数字信号编码曼彻斯特编码(Manchestercode)用电压的变化表示0和1。规定在每个码元的中间发生跳变：低→高的跳变——0，高→低的跳变——1因为每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号，使接收端的时钟与发送设备的时钟保持一致。所以曼彻斯特编码称为自同步码（Self-SynchronizingCode）。它具有自同步机制，无需外同步信号。缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的2倍）。差分曼彻斯特编码(DifferentialManchestercode)与曼彻斯特编码相同的是，在每个码元的中间，信号都会发生跳变，作同步之用；不同之处在于：用在码元开始处有无跳变来表示0和1：码元开始处有跳变——0码元开始处无跳变——12.3数据编码技术奈奎斯特定理（采样定理）：如果连续变化的模拟信号最高频率为F，若以2F的采样频率对其采样，则采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。编码后的信号称为PCM（PulseCodedModulation）信号（脉码调制信号）PCM转换过程举例1.基带传输技术人们把数字数据信号固有的频带称为基带，相应的矩形脉冲信号称为基带信号。基带传输技术是指在数字信道上，直接传送基带信号的方法，它是最基本的数据传输方式。大多数局域网都使用基带传输，如以太网。2.频带传输技术1）电话交换网的结构2）频带传输的定义利用模拟信道传输数据信号的方法称为频带传输。它需要调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调。频带传输中，调制解调器是最典型的通信设备。例如：通过电话模拟信道传输3）宽带传输的定义宽带指比音频带宽更宽的频带，指传输介质的频带宽度较宽的信息传输，它可同时传播多路信号，进行高速数据传输。4）调制解调器的基本工作原理（1）调制解调器的工作原理通过调幅、调频等技术实现数字信号和模拟信号的转换。（2）全双工通信的工作原理使用带通滤波器将双方的发送与接收通道分开，达到全双工通信的目的。带通滤波器是一种选频电路，它只允许特定频率范围的信号通过。3.同步传输与异步传输所谓同步，就是要求通信的接收端要按照发送端所发送的每比特的重复频率以及起止时间来接收数据，即收发双方在时间基准上保持一致。数据通信的同步包括：位同步、字符同步。1)位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步（1）外同步法——发送端发送数据的同时，另外发送同步时钟信号，接收方用它来校准自己的时钟脉冲频率。（2）内同步法——通过特殊编码（如曼彻斯特编码），这些数据编码信号本身包含了同步脉冲，接收方提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲