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1、第四章 数据通信基础,基本概念,通信系统的分类按照传输介质不同，分为有线通信和无线通信两大类按照所传输的消息，分为模拟通信、数字通信和数据通信数据通信的定义依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息。（P71）,数据通信的特点,数据通信实现的是机与机之间的通信。数据传输的准确性和可靠性要求高。传输速率高。通信持续时间差异较大。数据通信具有灵活的接口能力。,数据通信系统的模型,主要原理：是通过某种类型的介质把数据从一个地点向另一个地点传送。DTE DCE DCE DTE,传输控制器数据I/O设备,数据电路终端设备,计算机系统通信控制器,数据电路终端设备,信道,数据电路,数据链路
2、,图4.1 数据通信系统的一般模型,相关名词,数据终端设备DTE是数据通信系统的输入和输出设备，主要完成数据的输入、数据处理和存储以及通信控制等功能。数据电路终端设备DCE是数据信号的变换设备，其作用是在传输网络能提供的信道特征和质量的基础上实现正确的数据传输，并实现收发之间的同步。传输信道TC也叫传输媒介，是两地间传输数据信号的通路。有专用线路和交换线路之分。,相关名词,数据电路DC是指在线路或信道上加接上信号变换设备之后形成的二进制比特流通路，由TC加上DCE构成的。数据链路DL是指按照信息的特定方式进行操作的两个或两个以上的终端装置与互连线路的一种组合体。,数据通信系统的质量指标,数据通
3、信的基本目的是及时准确地完成传递、交换信息的任务，因此，在衡量和评价一个通信系统的质量指标时，可以从有效性和可靠性两个方面来考虑。有效性：是指在给定信道内所传送信息量的大小。可靠性：是指在给定信道内接收到的信息的可靠程度。,通信信号与介质,数字信号与物理信号的对应基带信号与频带信号基带信号的码型单极不归零码单极归零码双极性归零码双极性非归零码双向脉冲编码,通信介质的定义,又称传输媒介，是通信传输系统中发方与收方之间的物理路径，也是数据通信系统的重要组成部分之一。（P80）,常见的通信介质双绞线,将一对绝缘线纽绞在一起，任意拧成螺旋形就构成了双绞线，见图4.6。拧在一起的原因是为了减少外部的干扰
4、和对串音的敏感。双绞线的优点是价格较便宜，使用方便、安装容易，因此常作用户与本地中心站间及中心站与中心站间的连线。双绞线根据其有无屏蔽层可分为非屏蔽双绞线（UTP：Unshielded Twisted Pair）和屏蔽双绞线（STP：Shielded Twisted Pair）两种。,常见的通信介质同轴电缆,同轴电缆：由不对称的同轴管构成的一种通信回路，其内导体是一铜质芯线，外面包有绝缘层和网状编织物的外导体屏蔽层，最外面是塑料保护外层。同轴电缆按其阻抗特性来分主要有三大类，即50、75和93。,常见通信介质光纤,又称光导纤维，通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝状，是一根很细的、可弯曲的、能传导
5、光束的介质。其物理结构和同轴电缆相似，但是没有网状屏蔽层。中心是玻璃纤芯，芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，又叫包层，再外面是一层薄的塑料外壳，用来保护玻璃封套。塑料制成的外壳可以吸收光线，防止串音，保护外层表面；透明玻璃制成的纤芯和包层可使光线沿着纤芯传播，并在它们之间的接触面上进行光的反射。纤芯的折射率要高于包层的，以保证光线在纤芯中传输时比在包层中慢，这样就使从纤芯向包层传送的光波能被反射回纤芯，并沿光纤传播。,光纤的特性,光纤的传输原理是利用光导纤维传递光脉冲来完成通信，目前广泛应用的光纤分为两类，一类是单模光纤，一类是多模光纤。从传输特性等分析，无论何种光纤，都有以下共同特点：
6、传输频带宽，速率高。光纤通信带宽高达2500030000GHz，故通信容量大；传输损耗低，传输距离远。由于光纤的损耗明显低于同轴线的明线，故中继距离较长，可在几十公里以上的距离中以G级的高速率传输数据，；对远距离传输特别经济；抗雷电和电磁的干扰性好。主要因为光既不会受到电磁场干扰又不会幅射电磁能量，同时由于其抽头困难，故可用在有大电流脉冲干扰的环境，具有良好的光电隔离效果；保密性好，不易被窃听或截获数据；传输的误码率很低，可靠性高；体积小、重量轻。这对于现有电缆管道已拥塞不堪的状况特别有利。光纤的缺点是接续困难，光接口还比较昂贵。,常见通信介质电磁波,无线传输介质：无线传输介质是利用可以穿越外
7、太空的大气电磁波来传输信号的。由于无线信号不需要物理的媒体，它可以克服线缆限制引起的不便，解决某些布线有困难的区域联网问题。无线传输介质具有不受地理条件的限制、建网速度快等特点，目前应用于计算机无线通讯的手段主要有无线电短波、超短波、微波、红外线、激光以及卫星通信等。,信息的传输方式,通信方式通信线路可由一个或多个信道组成，根据信道的多少和在某一时间内信息传输的方向，可有三种通信方式。单工通信、半双工通信、全双工通信。,信息的传输方式,并行传输是指数字信号以成组的方式在多个并行信道上传输，通常是将构成一个字符代码的几位(如7单位或8单位码)都在同一个时钟节拍上发送出去，因此需要多个并排的信道。
8、并行传输的优点在于传送速率高，发收双方间不存在字符同步的问题；缺点是需要多个并行信道，增加了设备的成本，而且并行线路间的电平相互干扰也会影响传输质量。,信息的传输方式,串行传输就是将比特流逐位在一条信道上传送，由于数据流是串行的，必须解决收发双方如何保持码组或字符同步的问题，否则，在接收方将无法正确区分每一个码字，这样，会使传输过来的信息变为一串毫无意义的比特流。相对于并行传输，串行传输的效率低，但由于只有一条信道，减少了设备的成本，且易于实现，因此，是目前计算机通信采取的一种主要方式。,同步方法,同步方法是从可靠性角度来考虑数字信息传输的。目前所采用的同步方式有两种，一种叫做异步传输方式，一
9、种叫做同步传输方式。异步传输方式又称起止式同步方式，它是以字符为单位进行同步的，且每一字符的起始时刻可以为任意。为了给接收端提供一个字符开始和结尾的信息，在每个字符前设置“起”信号和在结尾处设置“止”信号。在异步传输方式中，字符可以被单独发送或连续发送，字符与字符的间隔期间可以连续发送“1”状态，而且当不传字符时，不要求收发时钟同步，而仅在传输字符时，收发时钟才需在字符的每一位上均同步。同步的具体过程是：若发端有信息要发送时，即将自己从不传信息的平时态转到起始态，接收端检测出这种极性改变时，就利用该极性的反转启动接收时钟以实现收发时钟的同步。同理，接收端一旦收到终止位，就将定时器复位以准备接收
10、下一个字符。同步传输方式是以固定的时钟节拍来串行的发送数字信号的一种方法。在数字信息流中，各码元的宽度相同且字符间无间隙。为使接收方能够从连续不断的数据流中正确区分出每个比特，则需首先建立收发方的同步时钟。,复用方式,复用的概念是从提高通信的有效性角度提出来的，其主要目的是为了有效地利用带宽。复用的原理从其本质上来说，只有频分多路复用(FDM：Frequency Division Multiplexing)和时分多路复用(TDM：Time Division Multiplexing)两大类。频分复用是最早的复用技术，它应用于模拟信道中，其基本概念是在一对传输线上同时传送多路信号。时分复用技术原理的基本思想是将每个信号在时间上分时采样，使之互不重叠。,
