数据通信基础

基本概念

  • 消息
  • 信息 （有用的消息）
  • 数据
  • 信号 信息的物理表现 主要为电信号

定义

（依照通信协议 ，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息，它可实现计算机与计算机、计算机与终端或终端与终端之间的数据信息传递）

数据信号基本传输方式

基带传输（直接传输数字信号），频带传输（信道上实际传输的是模拟信号）和数字传输（PCM信道）。

模拟信号：频带传输。 数字信号：基带传输和数字传输

传输代码

国际五号码，IA5，ASCII码

语音的数据编码
A/D转化要经过:采样、量化、编码。
采样速度: fs>2fm （采样定理）。
fm为语音信号的最高频率，一般为4 kHz.
采用A律特性的PCM调制，每个量化值用8位二进制数表示，因此一路数字话音速率为64 kbps.
条形码
条形码是在商店里几乎在每件商品上都可以看到的那些万能的黑白条状粘贴物。条形码是一系列由白色间隔分隔的> > 黑条。黑条的宽度以及它们的反光能力代表二进制的“1”和“0”，用来识别商品的价格或物品。

数据通信系统

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  模拟通信系统，利用模拟信号传输，需要经过模拟信号和原始电信号(基带信号)的转变，基带信号和频带信号
数字通信模型
![image](./o/r/18/b31623f5-daff-4c77-8d87-def1c155fd42/1681713207_image.png)
  • 信源编码与译码目的：提高信息传输的有效性;完成模/数转换。
  • 信道编码与译码目的：增强抗干扰能力。
  • 加密与解密目的：保证所传信息的安全。
  • 数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号。
  • 同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。
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数据终端设备（DTE）将信息变化为数据：数据输入设备，数据输出设备，传输控制器。

传输控制器控制数据的传输过程

数据电路：数据电路端接设备（DCE）和 传输路线 ！并不是说，数据通信一定是数字信号，也可以有模拟信号的传输。

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基带传输时，DCE对DTE的数据信号进行变换，使信号功率谱与信道相适应，使得数据信号适合在电缆信道中传输。
频带信号传输时，DCE具体是调制解调器，实现用基带信号调制载波信号，实现频带搬移。 
数据信号在数字信道上传输时，即数字数据传输，DCE是数据服务单元，即信号格式变换，消除信号中的直流成分和防止长串1或长串0编码，信号再生和定时等。
数据电路加上数据传输控制功能、通信控制功能后就构成了数据链路。
控制装置是按照双方事先约定的规程进行控制的。

中央计算机系统(CCS)

组成：由通信控制器、主机及其外围设备组成；
功能：处理从DTE输入的数据信息，并将处理结果向相应的DTE输出。
通信控制器：是数据电路和计算机系统的接口。
通信控制器又称为前置处理机，用于管理与数据终端相连接的所有通信线路；
完成信号的串并转换。（对DTE来说其功能是差错控制和传输过程控制等）。
主机：又称为中央处理机，由中央处理单元（CPU）、主存储器、输入/输出设备及其他外围设备组成。
其功能主要是进行数据处理。

传输信道

狭义：传输介质
广义：传输介质和各种信号之间的转化。
分类：

1.

  • 有线信道
  • 无线信道（电磁波）
  • 数字信道
    • 模拟信道

3.

  • 专用信道
    • 公用信道
      介质特性：物理特性，传输特性，干扰特性。
      卫星通信（270ms时延）

传输损耗

衰减(信噪比低)，延迟(产生信号畸变)，噪声(破坏信号，产生误码，0.01s560比特)

  • 光纤损耗最小点在1.31和1.55m
  1. 衰减
    传输的过程中转化为热能，导致信号强度不断减弱。D=10lgP0/P1（信噪比）介质的输入功率和输出功率之差。
  2. 噪声和干扰
    分子热运动，高斯白噪声，无法预测。
    幅度的概率密度服从高斯分布；
    功率谱密度(单位W/Hz)N0在整个频率域内均匀分布。
    噪声功率=带宽*功率谱密度 PN = BN0
    信号功率与噪声功率之比:
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