数据通信基础一

数据通信基础（一）,用任何方法，通过任何媒体，将信息从一地传送到另一地，从广义上均可称为通信。,用任何方法，通过任何媒体，将信息从一地传送到另一地，从广义上均可称为通信。,Third level,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,数据通信基础一,数据通信根底一,实际生活中，通信系统大多为双向的，信道可以双向传输，信源与信宿合为一体，变换器与反变换器也合为一体。,信源,变换器,信道,反变换器,信宿,发送端,接收端,噪声,信源即通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。,信宿即通信过程中承受和处理信息的设备或计算机。,信道是信源和信宿之间的通信线路。,2,通信,用任何方法，通过任何媒体，将信息从一地传送到另一地，从广义上均可称为通信。,我们现在的通信一般指的是电子通信使用电信号进展通信：采用电压、电流、电磁波来传递信息。,3,电子通信系统中传输的信号可分为连续变化的电信号和离散变化的电信号两大类。,连续变化的电信号称为模拟信号,离散变化的电信号号称为数字信号,所以信道也可以分为二类：,传输模拟信号的称为模拟信道,传输离散取值的数字信号那么称为数字信道,通信系统可以分为二类：,数字通信系统：传输数字信号,模拟通信系统：传输模拟信号,4,数据通信是一种通过计算机或其他数据装置与通信线路，完成数据编码信号的传输、转接、存储和处理的通信技术。,数据通信系统就是以计算机为中心，用通信线路连接分布在远地的数据终端设备，实施数据通信的一种系统。,例：通过模拟信道进展数据通信,DTE MODEM,模拟信道,MODEM DTE,数字信号模拟信号模拟信号数字信号,5,DTE：,数据终端设备Data Terminal Equipment是数据的源或目的，或者二者兼有之。它具有根据协议来控制数据通信的功能如计算机、终端等。,DCE：,数据电路终接设备 Data Communication Equipmen-t是对网络设备的统称，为用户设备提供入网的连接点。它不是数据的源或目的，也不是二者兼有之。它不具有根据协议来控制数据通信的功能如MODEM、网桥等。,6,数据通信根底一,1.,数据和信号的概念,A.,数据,定义为有意义的实体，它涉及到事物的存在形式。,例如：声音、图象、温度、压力等为模拟数据；,十进制数字等为数字数据。,数据可分为,模拟数据：是在某个区间内连续变化的值。,数字数据：是在某个区间内离散的值。,7,B.,信号,是数据的电子或电磁编码,信号也可以分为,模拟信号：随时间连续变化的电流、电压或电磁波，可利用其某个参数如幅度、频率、相位来表示要传输的数据。,数字信号：是一系列离散的电脉冲，可以利用其某一瞬间的状态来表示要传输的数据。,8,C.信息是数据的内容和解释。,D.信源即通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。,E.信宿即通信过程中承受和处理信息的设备或计算机。,F.信道是信源和信宿之间的通信线路。,9,数据的传输形式可分为四种：,模拟数据的模拟信号传输 系统,数字数据的模拟信号传输要使用调制介调器,模拟数据的数字信号传输要使用编码解码器,数字数据的数字信号传输数字发射机或计算机内部的信息传输,10,2.数据通信的几个主要技术指标：,1传码率,是信号码元传输的速率，又称为调制速率、码元速率、波特率。单位为波特Baud。,表示为：每秒钟通过信道传输的码元个数；或信号调制过程中，调制状态的每秒转换次数；或每秒钟传输的信号个数。,定义为： B=1/T,T：,为一个数字脉冲信号的宽度,全宽码情况,为一个数字脉冲信号的重复周期,归零码的情况,11,2数据传输速率：每秒能传输的二进制信息位数,单位为：位/秒，b/s, bps,定义为：S=1/Tlog2N,=Blog2N,N为一个码元所取的有效离散值个数，也称调制电平数，一般取2的整数次方值。,当N=2时，S=B 在二元调制方式中,12,当N2时，SB 在多元调制方式中,13,例：四相调制解调器，采用T=83310-6s的单位脉冲，该脉冲与两个比特组合的双比特相对应，即N=4，这时数据速率为：,S=1/Tlog24=1/83310-62=2400bps,而B=1/T=1200 baud,注：,1 s=103 ms 毫秒 1kb=1000 bit,1ms=103s 微秒 1Mb=1000 kb,1s=103 ns毫微秒 1Gb=1000 Mb,14,3误码率,衡量数据通信系统在正常情况下的传输可靠性的指标，定义为二进制数据位传输时出错的概率。,Pe Ne/ N,N：传输的二进制数据位总数,Ne：出错的位数,Pe：误码率,网络中一般要求低于10-6，在网络中经常还使用一种帧的错误率，因为在网络中，数据常常组织成帧来传输，在一个帧里错一个和错几个是一样的，都需要重新传送。,15,4信道的容量,信道每秒所能传输的比特数表示信道可以传输的最大数据速率。,单位：bit/s，bps,信道的容量是受信道的带宽所限制的。,信道的容量又是受噪声的影响的。,16,信道的容量是受信道的带宽所限制的。,带宽任何实际的信道所能传输信号的频率都是有一定范围的，该范围称为信道的通频带宽简称带宽。,一个信道，假设对于从0到截止频率fc的信号通过时，振幅不会衰减，或者衰减很小，而当超过该频率时，振幅就会大大衰减，那么此信道的带宽为fc单位：HZ。,17,信道的容量又是受噪声的影响的。,躁声分为二大类：,随机热噪声：是信道所固有的，是持续存在的，随机热噪声产生的错误称为随机错，常常为孤立的单个错。,冲击噪声：是由外界特定的短暂原因所造成的，冲击噪声造成的过失呈突发状，称为突发错误由外界干扰源引起。,突发错误的突发长度：从突发错误发生的第一个码元到有错的最后一个码元之间所有码元的个数。,1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1,E,E,突发长度,18,奈奎斯特定理：无噪声信道的容量理想状态,C=2Hlog2N,H为低通信道的带宽单位：HZ,N为每个信号可能取的有效离散值个数,C为信道的最大的数据速率单位：bps,例：某信道带宽为4KHZ，任何时刻数字信号可取0、1、2和3四种电平值之一N=4，那么最大数据速率为：,C=24KHZlog24=16Kbps,19,香农定理Shannon,香农研究了受随机热噪声干扰的信道的情况没有考虑冲击噪声，所以也是一种理想状态。,C=Hlog21+S/N,H为信道带宽,C为信道容量,S为信号功率,N为噪声功率，S/N为信噪比,由于实际使用的信道的信噪比都要足够大，常表示成10log10S/N，以分贝db为单位来计量。,20,例2：,对于带宽为4KHZ的信道，用8种不同的物理状态来表示数据，信噪比为30db。,问按奈奎斯特定理，最大限制的数据速率是多少？按香农定理，最大限制的数据速率是多少？该信道实际传输时的数据速率不会超过多少？,解：按奈奎斯特定理：,C=2Hlog2N=24KHZlog28=24Kbps,按香农定理：,30db=10log10S/N S/N=1030/10=1000,C=Hlog21+S/N=4KHZlog21001 4KHZ10=40Kbps,由于这两个定理计算的都是理想状态，是不可能到达的。所以该信道实际传输时的数据速率不会超过24Kbps。,21,例3：,某信道误码率为10-5，每帧长度为10000bits，试问:,1假设过失都是单个错，那么在该信道上传送的帧的平均出错率是多少？,2假设过失大多为突发错，平均突发长度为100bit，那么在该信道上传送的帧的平均出错率是多少？,解：,1Pe=Ne/N 因为过失都是单个错，那么Ne=1；,N=Ne/Pe=105bits,帧的个数= N10000bit/帧=10个帧；,即每传输10个帧，就会出现一个帧的错误，故帧的出错率为0.1(10%)。,22,2假设过失大多为突发错，平均突发长度为100bit，那么在该信道上传送的帧的平均出错率是多少？,解：,2因为过失大多为突发错; 突发错误的突发长度为100bit ; Ne=100bit,N=Ne/Pe=100bit/10-5=107bits,帧的个数= N10000bit/帧=1000个帧。,又100bit的突发错误可以发生在一个帧中，或在二个帧当中；故帧的出错率为1/1000或2/1000。,23,谢谢！,