數(shù)據(jù)通信的基本概念(1).

1、模塊一模塊一 信息、數(shù)據(jù)及通信的基本概念信息、數(shù)據(jù)及通信的基本概念 考點(diǎn)一：信息、數(shù)據(jù)的基本概念1、信息與數(shù)據(jù) 信息是人對現(xiàn)實(shí)世界事物存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的某種認(rèn)識(shí);通常是由文字，符號(hào)，圖形等表現(xiàn)出來的消息，音訊等，泛指人類社會(huì)傳播的一切內(nèi)容。數(shù)據(jù)是把事物的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式;是信息的具體表現(xiàn)形式。如：數(shù)字、字符、聲音、圖像等?？键c(diǎn)一：信息、數(shù)據(jù)的基本概念2、信息的特征 （1）載體依附性（2）價(jià)值相對性（3）時(shí)效（4）可共享（5）可傳遞（6）客觀性（7）可處理性（8）真?zhèn)涡钥键c(diǎn)一：信息、數(shù)據(jù)的基本概念3、常見術(shù)語 IT（Information Technology)：信息技術(shù)3C技術(shù)：通

2、信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)的合稱。例題解析例題解析例題解析在介紹數(shù)據(jù)通信之前在介紹數(shù)據(jù)通信之前, ,先對幾個(gè)基本術(shù)語做一下解釋先對幾個(gè)基本術(shù)語做一下解釋: : (1)(1)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)一一可定義為有意義的實(shí)體一一可定義為有意義的實(shí)體, ,它涉及到事物的存在形式。它涉及到事物的存在形式。數(shù)據(jù)可分為數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)和和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩大類。兩大類。模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)是在某個(gè)區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的植是在某個(gè)區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的植, ,例如聲音和視頻都是幅度連續(xù)例如聲音和視頻都是幅度連續(xù)變化的波形變化的波形, ,又如溫度和壓力也都是連續(xù)變化的值又如溫度和壓力也都是連續(xù)變化的值; ;數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是離散

3、的值是離散的值, ,例如文本信息和整數(shù)。例如文本信息和整數(shù)。(2)(2)信號(hào)信號(hào)一一是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)形式，如：電子或電磁編碼。一一是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)形式，如：電子或電磁編碼。對應(yīng)于模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對應(yīng)于模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù), ,信號(hào)也可分為信號(hào)也可分為模擬信號(hào)模擬信號(hào)和和數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)模擬信號(hào)是隨時(shí)間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波是隨時(shí)間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波, ,可以利用其某個(gè)參可以利用其某個(gè)參量量( (如幅度、頻率或相位等如幅度、頻率或相位等) )來表示要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來表示要傳輸?shù)臄?shù)據(jù); ;數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)則是一系列離散的電脈沖則是一系列離散的電脈沖, ,可以利用其某一

4、瞬間的狀態(tài)來表示可以利用其某一瞬間的狀態(tài)來表示要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(3)(3)通信的三要素：通信的三要素：信源信源一一即通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的一一即通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計(jì)算機(jī)設(shè)備或計(jì)算機(jī)。 信宿信宿一一即通信過程中接收和處理信息的一一即通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計(jì)算機(jī)設(shè)備或計(jì)算機(jī)。信道信道一一是信源和信宿之間的一一是信源和信宿之間的通信線路通信線路。 考點(diǎn)2 通信的基本概念雪六角形涼白色信息數(shù)據(jù)信號(hào)例子 1、信息、數(shù)據(jù)、信號(hào)三者的關(guān)系信息：人對雪花和馬的認(rèn)識(shí)信息：人對雪花和馬的認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)：文字，二進(jìn)制數(shù)，十進(jìn)制數(shù)數(shù)據(jù)：文字，二進(jìn)制數(shù)，十進(jìn)制數(shù)信號(hào)：電壓，光，磁場強(qiáng)度信號(hào)

5、：電壓，光，磁場強(qiáng)度時(shí)間、溫度、電波、聲音字符，二進(jìn)制數(shù)，電脈沖信號(hào)中沒有斷開或不連續(xù)的的地方；信號(hào)僅取一些有限數(shù)目的值；2、數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)模擬信號(hào)：數(shù)字信號(hào)：幅度（a）模擬信號(hào)幅度（b）數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的表示模擬： 波動(dòng)性； 持續(xù)變化； 反映事物的本質(zhì)； 在電信業(yè)已經(jīng)被廣泛 使用超過100年；數(shù)字： 抗干擾性強(qiáng)； 可靠性高； 易加密， 容易存儲(chǔ)處理和傳輸 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的對比模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的對比數(shù)字信號(hào)的離散性，使具有較模擬信號(hào)更強(qiáng)的抗干擾性數(shù)字信號(hào)的離散性，使具有較模擬信號(hào)更強(qiáng)的抗干擾性。1 0111001 011100模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)都可以

6、在合適的傳輸媒體上進(jìn)行傳輸,即模擬傳輸和數(shù)字傳輸。無論哪種情況,在傳輸一定距離之后,模擬信號(hào)都將衰減。為了實(shí)現(xiàn)長距離傳輸,模擬傳輸系統(tǒng)要用放大器來增強(qiáng)信號(hào)中的能量,但同時(shí)也會(huì)使噪音分量增強(qiáng),以至引起信號(hào)畸變。對于模擬數(shù)據(jù)來說,例如聲音,即使存在一些畸變,內(nèi)容仍然可以聽懂理解;但對于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來說,畸變將會(huì)使數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生錯(cuò)誤。數(shù)字傳輸?shù)乃p也會(huì)危及數(shù)據(jù)的完整性,數(shù)字信號(hào)只能在一個(gè)有限距離內(nèi)傳輸,為了獲得更大的傳輸距離,可以使用中繼器。中繼器接收衰減了的數(shù)字信號(hào),把數(shù)字信號(hào)恢復(fù)為“、1的標(biāo)準(zhǔn)電平,然后重新傳輸這種新的信號(hào),這樣就有效地克服了衰減。 信道信道信道 信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ佬盘?hào)傳輸?shù)耐ǖ滥M信道模

7、擬信道 傳輸模擬信號(hào)的通道傳輸模擬信號(hào)的通道數(shù)字信道數(shù)字信道 傳輸數(shù)字信號(hào)的通道傳輸數(shù)字信號(hào)的通道電話模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)（a）模擬數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸調(diào)制/解調(diào)器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)（b）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸編碼解碼器（c）模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)信號(hào)的傳輸方式1、基帶傳輸基帶傳輸（數(shù)字傳輸）：2、頻帶傳輸頻帶傳輸（模擬傳輸）特點(diǎn)：原樣傳輸，速度快，設(shè)備簡，不適合遠(yuǎn)距離傳輸特點(diǎn)：適合遠(yuǎn)距離傳輸，需要使用調(diào)制解調(diào)器3、寬帶傳輸寬帶傳輸：將、聲音、圖像等多媒體信息綜合到一個(gè)物理信道進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離遠(yuǎn)，技術(shù)復(fù)雜，成本相對較高。數(shù)據(jù)通信的任務(wù)是傳輸數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)通信的任務(wù)是傳輸數(shù)

8、據(jù)信息, ,希望達(dá)到傳輸速度快、出希望達(dá)到傳輸速度快、出錯(cuò)率低、信息量大、可靠性高錯(cuò)率低、信息量大、可靠性高, ,并且既經(jīng)濟(jì)又便于使用維護(hù)。并且既經(jīng)濟(jì)又便于使用維護(hù)。這些要求可以用下列技術(shù)指標(biāo)加以描述。這些要求可以用下列技術(shù)指標(biāo)加以描述。 1.數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率、傳輸率）數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率、傳輸率）定義：是指每秒能傳輸?shù)亩M(jìn)制信息位數(shù)。定義：是指每秒能傳輸?shù)亩M(jìn)制信息位數(shù)。單位：單位： 位位/秒秒(bits per sec-ond),記作記作bpsbps或或bit/sbit/s。信號(hào)速率（傳碼率、調(diào)制速率）信號(hào)速率（傳碼率、調(diào)制速率） 定義：每秒發(fā)送的信號(hào)個(gè)數(shù)定義：每秒發(fā)送的信號(hào)個(gè)數(shù)單位：

9、單位：baud（波特）波特） 2.信道容量信道容量 信道容量表征一個(gè)信道傳輸數(shù)據(jù)的能力信道容量表征一個(gè)信道傳輸數(shù)據(jù)的能力,單位也用位單位也用位/秒秒(bps)。 信道容量信道容量與與數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率的的區(qū)別區(qū)別： 信道容量表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率信道容量表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率,是信道傳輸數(shù)據(jù)是信道傳輸數(shù)據(jù)能力的極限。能力的極限。 數(shù)據(jù)傳輸速率則表示實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率。數(shù)據(jù)傳輸速率則表示實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率。（就像公路上的最大限速值與汽車實(shí)際速度之間的關(guān)系一樣（就像公路上的最大限速值與汽車實(shí)際速度之間的關(guān)系一樣, ,它們雖然采用相同的單位它們雖然采用相同的單位; ;但表征的是不同的含

10、義。）但表征的是不同的含義。）影響信道容量的因素 信道容量不僅由傳輸介質(zhì)決定，還受到信道上網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理速度的影響。 帶寬就像水管的粗細(xì) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就像水管的閥門、連接器等 數(shù)據(jù)就像水管中的水信道帶寬、信道容量、比特率的關(guān)系 帶寬就像道路的寬窄 容量就像道路上的限速 數(shù)據(jù)就像要跑在道路上的車 比特率就如實(shí)際車速3.誤碼率誤碼率 誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下的傳輸可靠誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下的傳輸可靠性的指標(biāo)。性的指標(biāo)。它定義為二進(jìn)制數(shù)據(jù)位傳輸時(shí)出錯(cuò)的概率。它定義為二進(jìn)制數(shù)據(jù)位傳輸時(shí)出錯(cuò)的概率。 通信有兩種基本方式通信有兩種基本方式: :即即串行方式串行方式和并行方式和并

11、行方式0123:n-1信號(hào)地0123:n-1信號(hào)地源DTE目的DTE110001信號(hào)地1 0 0 1 0 0 1 1并行串行速度低，成本低，速度低，成本低，遠(yuǎn)程通信中常用遠(yuǎn)程通信中常用需解決位同步問題需解決位同步問題通常情況下通常情況下:并行方式用于近距離通信并行方式用于近距離通信串行方式用于距離較遠(yuǎn)的通串行方式用于距離較遠(yuǎn)的通信。信。 在并行數(shù)據(jù)傳輸中有多個(gè)數(shù)據(jù)位在并行數(shù)據(jù)傳輸中有多個(gè)數(shù)據(jù)位, ,例如例如8 8個(gè)數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)據(jù)位, ,同時(shí)在兩個(gè)設(shè)備之間傳輸。發(fā)同時(shí)在兩個(gè)設(shè)備之間傳輸。發(fā)送設(shè)備將送設(shè)備將8 8個(gè)數(shù)據(jù)位通過個(gè)數(shù)據(jù)位通過8 8條數(shù)據(jù)線傳送條數(shù)據(jù)線傳送給接收設(shè)備給接收設(shè)備, ,還可附加

12、一位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。還可附加一位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。接收設(shè)備可同時(shí)接收到這些數(shù)據(jù)接收設(shè)備可同時(shí)接收到這些數(shù)據(jù), ,不需做不需做任何變換就可直接使用。任何變換就可直接使用。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信通常以并行方在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信通常以并行方式進(jìn)行。并行的數(shù)據(jù)傳送線也叫總線式進(jìn)行。并行的數(shù)據(jù)傳送線也叫總線, ,如如并行傳送并行傳送8 8位數(shù)據(jù)就叫位數(shù)據(jù)就叫8 8位總線位總線, ,并行傳送并行傳送1616位數(shù)據(jù)就叫位數(shù)據(jù)就叫1616位總線。位總線。1.1.并行通信方式并行通信方式優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :是傳輸速度快是傳輸速度快, ,處理簡單處理簡單缺點(diǎn)：進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸時(shí)費(fèi)用高缺點(diǎn)：進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸時(shí)費(fèi)用高 串行數(shù)據(jù)

13、傳輸時(shí)串行數(shù)據(jù)傳輸時(shí), ,先由具有先由具有8 8位總線的計(jì)位總線的計(jì)算機(jī)內(nèi)的發(fā)送設(shè)備算機(jī)內(nèi)的發(fā)送設(shè)備, ,將將8 8位并行數(shù)據(jù)經(jīng)位并行數(shù)據(jù)經(jīng)并并一串轉(zhuǎn)換硬件一串轉(zhuǎn)換硬件轉(zhuǎn)換成串行方式轉(zhuǎn)換成串行方式, ,再逐位經(jīng)再逐位經(jīng)傳輸線到達(dá)接收站的設(shè)備中傳輸線到達(dá)接收站的設(shè)備中, ,并在接收端并在接收端將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉(zhuǎn)換成并行方式將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉(zhuǎn)換成并行方式, ,以供接收方使用。以供接收方使用。1.1.串行通信方式串行通信方式優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :現(xiàn)實(shí)意義更大現(xiàn)實(shí)意義更大缺點(diǎn)：與并行傳輸相比速度慢缺點(diǎn)：與并行傳輸相比速度慢 串行通信按數(shù)據(jù)傳送方式分為：同步通信和異步通信串行通信按數(shù)據(jù)傳送方式分為：同步通信和異步通信 串行通信按數(shù)據(jù)傳送的方向結(jié)構(gòu)分為：單工、半雙工、和全雙工串行通信按數(shù)據(jù)傳送的方向結(jié)構(gòu)分為：單工、半雙工、和全雙工發(fā)送機(jī)發(fā)送機(jī)發(fā)送機(jī)接收機(jī)發(fā)送機(jī)接收機(jī)接收機(jī)接收機(jī)接收機(jī)發(fā)送機(jī)數(shù)據(jù)應(yīng)答數(shù)據(jù)應(yīng)答數(shù)據(jù)應(yīng)答數(shù)據(jù)應(yīng)答（a）單工通信（b）半雙工通信（c）全雙工通信全雙工全雙工數(shù)據(jù)通信允許數(shù)據(jù)同數(shù)據(jù)通信允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸, ,因此全因此全雙工通信是兩個(gè)單工通信方雙工通信是兩個(gè)單工通信方式的結(jié)合式的結(jié)合, ,它要求發(fā)送設(shè)備和它要求發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備都有獨(dú)立的接收和接收設(shè)備都有獨(dú)立的接收