第2章数据通信基础。
1、数据(data):由数字、字符和符号等组成,是信息的载体。
2、模拟数据:在某个区间内连续变化的值,具有连续性,可采用电波形式表示。
数字数据:取值具有离散性,它只能在有限个离散点上取值,3、数据通信系统的基本组成有三个要素:信源、信道和信宿。
1)信源:数据源,是发出待传送信息的设备。2)信道:
在发送设备和接收设备之间用于传输信号的介质。3)信宿:指信息的接收者,将接收到的信号转换成相应的信息。
4、噪声:信号在传输过程中受到的干扰。干扰可能来自外部,也可能由信号传输过程本身产生。
5、数据编码技术:1.不归零编码2.曼彻斯特编码3.差分曼彻斯特编码。
数字数据的模拟信号编码1.幅移键控法调幅 2.频移键控法调频3.相移键控法调相。
模拟数据的数字信号编码:1)采样2)量化3)编码。
6、异步传输以字符为单位的数据传输。传送的数据每次为一个字符,每个字符的长度为5~8位,具体取决于数据所采用的字符集。异步传输数据格式:
发送端与接收端除了采用相同的数据格式(字符的位数、停止位的位数、有无校验位及校验方式)外,还必须采用相同的传输速率。异步传输又称起止式异步通信方式,其特点:(1)每个字符**附加的起始位和停止位标识字符的开始和结束。
(2)起始位和停止位兼作线路两端的同步时钟。(3)字符之间间隔任意。(4)传输速率较低,适合于误码率高及对数据速率要求低的线路。
7、同步传输优点:开销少、效率高,适合于高速数据传输。缺点:
发送端和接收端的控制复杂,对线路要求高,整个数据块一旦有一位差错,就必须重传整个数据块的内容。数据通信方式:并行传输与串行传输并行传输:
局域网距离近,至少有8位数据(一般可为8位、16位、32位或64位)同时传输。计算机内部的数据多是并行传输。串行传输:
距离较远的情况,每次由源到目的传输的数据只有一位。成本因素,远距离通信一般采用串行传输技术。
8、数字信道:以数字脉冲形式,例如二进制的“0”、“1”,作为信息的载体来传输数据的信道;模拟信道:以连续模拟信号形式,例如正弦信号,承载有用信息来传输数据的信道。
9、数字信道传输数字数据:优点:信号在传输过程中对干扰的敏感程度不高;可以用差错控制技术消除某些在传输过程中产生的差错;数字设备可以大规模的集成。
然而,要求较宽的频带,信道利用率较低。目前卫星信道和光纤信道的发展已经为我们提供了更为宽泛的频带资源。
10、数据通信过程数据从发送端出发到接收端并被正确接收,是一个完整的通信过程。包含传输数据和通信控制两方面的内容。包括以下五个阶段:
1.通信线路的建立。2数据传输链路的建立3.
数据及控制信息的传输。4.数据传输链路的逻辑拆除。
5.通信线路的拆除。
11、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。
12、数据传输介质:传输介质是数据通信系统中的发送器和接收器之间的物理通路,信号在介质中以电磁波的形式进行传输。介质类型:
有线传输介质:同轴电缆(基带同轴电缆、宽带同轴电缆、细同轴、粗同轴)、双绞线、光纤等。无线传输介质:
地面微波卫星微波红。
13、频分多路复用(fdm)原理:整个传输频带被划分为若干个频率通道,每个用户占用一个频率通道。频率通道之间留有防护频带fdm优点:
信道的利用率高,允许复用的个数多,分路也很方便,并且频带宽度越大,则在此频带宽度内所容纳的用户数就越多。缺点:设备复杂,需要大量的调制/解调器和带通滤波器,而且还要求接收端提供相关载波。
由于在传输过程中的非线性失真及频分复用信号抗干扰性能较差,不可避免地会产生路际串音干扰。为了减少载频的数量和所需设备部件的类型,一般采用多级调制的方法。
14、时分多路复用(tdm) 原理:将一条物理信道的传输时间分成若干个时间片轮流分配给多个信号源使用,每个时间片被复用的一路信号占用 。
15、tdm与fdm在原理上的差别是很明显的:(1)tdm适用于数字信号,而fdm适用于模拟信号。(2)tdm在时域上各路信号是分开的,但频域上各路信号是混叠在一起的。
fdm在频域上各路信号是分开,但时域上各路信号是混叠在一起的。(3)tdm信号的形成和分离都可通过数字电路实现,比fdm信号使用调制器和滤波器要简单得多。
16、波分多路复用(wdm) 原理:整个波长频带被划分为若干个波长范围,每个用户占用一个波长范围来进行传输。波分多路复用光纤通信系统:
单向系统和双向系统。wdm具有以下特点:(1)充分利用光纤带宽,使一根光纤的传输容量大大提高。
(2)目前使用的波分多路复用器具有体积小巧、结构简单、可靠性高、成本低且无中继长距离传输。(3)在波分多路复用技术中,各波长的工作系统是彼此独立的,各系统中所用的调制方式、信号传输速率等都可以不一致,甚至模拟信号和数字信号都可以在同一根光纤中占用不同的波长来传输,因此,光信道传输具有全透明的特征。
17、码分多路复用(cdma)技术的原理:基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩,以实现信息通信。
cdma有着鲜明的特点:在cdma系统中所有用户使用同一频率,占用相同的带宽,各个用户可以同时发送或接受信号,各个用户的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的,而是用各自不同的地址码序列来区分,或者说是靠信号的不同波形来区分。从时域或频域上看,各个用户同时发送或接受的信号是相同的。
cdma具有抗干扰能力强、保密性好、灵活机动等特点。
18、数据交换技术实现交换的方法主要有:电路交换、报文交换、分组交换。
电路交换特点:数据传输前需要建立一条端到端的通路。优缺点:
1.建立连接的时间长;2.一旦建立连接就独占线路,线路利用率低;3.
纠错机制;4.建立连接后,传输延迟小。应用:
目前广泛建立和应用的专用**网 。
报文交换整个报文作为一个整体一起发送。在交换过程中,交换设备将接收到的报文先存储,待信道空闲时再**出去,一级一级中转,直到目的地。这种数据传输技术称为存储-**。
优点:(1)线路效率较高,无需独占线路资源;(2)不需要同时使用发送器和接收器来传输数据;(3)当通信量变得很大时,仍然可以接收报文;(4)可以将一个报文发送到多个目的节点;(5)建立报文的优先权,同时可以在网络上实现差错控制和纠错处理;(6)可以进行速度和**的转换。缺点:
1.报文大小不一,造成缓冲区管理复杂;2.大报文造成存储**的延时过长;3.
出错后整个报文全部重发。
应用:1.公众电报、用户电报和智能用户电报网;2.(不适合于实时交互通信如声音传输,也不适合于交互式终端到计算机的连接。)
分组交换 :将报文划分为若干个大小相等的分组(packet)进行存储**。(仍然采用存储-**方式 )1.
数据报方式 2.虚电路方式优点:1)存储量要求较小,可以用内存来缓冲分组——速度快;2)**延时小——适用于交互式通信;3)某个分组出错仅重发该分组——效率高;4)各分组可通过不同路径传输,可靠性高。
特点1)数据传输前不需要建立一条端到端的通路。2)有强大的纠错机制、流量控制和路由选择功能。
差错控制技术,产生差错的原因:1.信道的电气特性引起信号幅度、频率、相位的畸变;2.
信号反射;3.串扰;4.闪电、大功率电机的启停等。
线路传输差错是不可避免的,但要尽量减小其影响。通常采取的措施如下:(1)改善线路质量;(2)差错检测和校正技术,即差错控制技术。
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