數(shù)據(jù)通信PPT-第三版第一章第二講

第一章數(shù)據(jù)通信概論第二講數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)數(shù)據(jù)通信的主要研究?jī)?nèi)容數(shù)據(jù)通信的信號(hào)表示調(diào)制速率、比特率和數(shù)據(jù)傳送速率數(shù)據(jù)通信信號(hào)的帶寬需求內(nèi)容提要數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)數(shù)據(jù)通信作為一種通信業(yè)務(wù)方式，具有不同于其他通信業(yè)務(wù)方式的特點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下：

1）需要建立通信控制規(guī)程，也就是要制定出嚴(yán)格的通信協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)；

2）數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸蟾撸凑`碼率要低。下表列出了各種通信業(yè)務(wù)的誤碼率要求。數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)

3）數(shù)據(jù)通信的業(yè)務(wù)量呈突發(fā)性，即數(shù)據(jù)通信速率的平均值和高峰值差異較大。

4）數(shù)據(jù)通信要求要有靈活的接口能力。

5）不同的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)對(duì)通信時(shí)延的要求不同，且時(shí)延要求的變化范圍大。

6）數(shù)據(jù)通信每次呼叫平均持續(xù)時(shí)間短，因此，數(shù)據(jù)通信要求接續(xù)和傳輸響應(yīng)時(shí)間快。

7）數(shù)據(jù)通信從面向終端發(fā)展到今天的面向網(wǎng)絡(luò)，而且數(shù)據(jù)通信總是與遠(yuǎn)程信息處理相聯(lián)系的，包括科學(xué)計(jì)算、過(guò)程控制和信息檢索等廣義的信息處理。數(shù)據(jù)通信的主要研究?jī)?nèi)容數(shù)據(jù)通信＝數(shù)據(jù)處理＋數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸是指通過(guò)某種方式建立一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸通道將數(shù)據(jù)信號(hào)在其中傳輸。數(shù)據(jù)處理的目的是為了使數(shù)據(jù)更有效、更可靠地傳輸，它包括數(shù)據(jù)集中、數(shù)據(jù)交換、差錯(cuò)控制和傳輸規(guī)程等。因此，數(shù)據(jù)通信主要研究的內(nèi)容如下圖所示。數(shù)據(jù)通信的主要研究?jī)?nèi)容傳輸交換通信處理通信接口協(xié)議數(shù)據(jù)通信的主要研究?jī)?nèi)容傳輸傳輸解決如何為信息載體提供通路，研究適合傳輸?shù)男盘?hào)形式及相應(yīng)的各種傳輸設(shè)備。通信接口通信接口解決怎樣把發(fā)送端的信號(hào)變換為適合于傳輸?shù)男问?，或把傳輸?shù)浇K點(diǎn)的信號(hào)變換為適合接收端設(shè)備接收的形式。交換交換是數(shù)據(jù)通信的重要內(nèi)容，主要包括數(shù)據(jù)交換的原理和概念。數(shù)據(jù)通信的主要研究?jī)?nèi)容通信處理通信處理是數(shù)據(jù)通信最復(fù)雜的部分。包括編輯、轉(zhuǎn)換、控制。協(xié)議數(shù)據(jù)通信協(xié)議也即是傳輸控制規(guī)程，主要研究如何有效的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信信息、信號(hào)信息是人對(duì)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);信號(hào)是數(shù)據(jù)的具體的物理表現(xiàn)，就是攜帶信息的傳輸介質(zhì)。數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念信息：人對(duì)馬的認(rèn)識(shí)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(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的信號(hào)表示模擬信號(hào)特點(diǎn)：幅度連續(xù)變化

數(shù)字信號(hào)

特點(diǎn)：幅度值是有限值不連續(xù)、離散

對(duì)于數(shù)據(jù)通信來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)既可以是模擬數(shù)據(jù)，也可以是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。（a）模擬信號(hào)（b）數(shù)字信號(hào)

數(shù)據(jù)通信的信號(hào)表示模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)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(guò)100年；數(shù)字：離散性；躍變性；設(shè)備性能先進(jìn)，較為便宜；數(shù)據(jù)通信的信號(hào)表示數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)通信的信號(hào)表示數(shù)據(jù)通信信號(hào)的帶寬需求帶寬概念帶寬（Bandwidth）在模擬通信時(shí)代，它是指?jìng)魉湍M信號(hào)時(shí)的信號(hào)頻帶寬度。但在數(shù)字通信時(shí)代，也使用了帶寬的概念，通常用來(lái)代表數(shù)字傳輸中的線路傳輸速率。隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的發(fā)展，帶寬用來(lái)代表網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸容量。（1）信號(hào)帶寬

模擬通信中的信號(hào)帶寬指的是信號(hào)頻率的范圍，它的大小等于最高頻率與最低頻率之差，單位為“赫茲（Hz）”。例如電話信號(hào)的頻率范圍為300～3400Hz，因此它的信號(hào)帶寬為3100Hz。通常所占的帶寬越大，越能傳輸高質(zhì)量的信號(hào)。例如調(diào)幅（AM）無(wú)線電廣播用來(lái)傳送一個(gè)單聲道的信號(hào)帶寬為5000Hz，所以AM收音機(jī)所傳送的聲音質(zhì)量比電話好；而調(diào)頻（FM）無(wú)線電廣播用來(lái)傳送一個(gè)單聲道的信號(hào)帶寬高達(dá)15kHz，所以FM廣播所輸出的聲音質(zhì)量又比AM廣播要好。（2）線路帶寬（線路傳輸速率）

在數(shù)字通信中，線路帶寬又指通信介質(zhì)的線路傳輸速率，也就是傳輸介質(zhì)每秒所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，用來(lái)描述在一個(gè)給定的時(shí)間內(nèi)有多少信息從一個(gè)地方傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地方。由于數(shù)據(jù)傳輸最小單位為一個(gè)比特，所以線路帶寬的單位為bit/s。為了區(qū)別模擬通信的信號(hào)帶寬，有時(shí)也將線路帶寬稱為數(shù)字帶寬。數(shù)據(jù)通信信號(hào)的帶寬需求介質(zhì)帶寬與有效帶寬

介質(zhì)帶寬指的是各種不同的物理介質(zhì)能傳輸?shù)淖畲髱挘@是有傳輸介質(zhì)的物理特性和目前技術(shù)的發(fā)展所共同決定的。如下圖。有效帶寬指的是在無(wú)限頻譜的數(shù)字信號(hào)中，能有效的恢復(fù)原數(shù)字信號(hào)的那部分頻譜帶寬。若信號(hào)的有效帶寬大于介質(zhì)的最大帶寬時(shí)，傳輸?shù)男盘?hào)將產(chǎn)生失真。數(shù)據(jù)通信信號(hào)的帶寬需求比特率與有效帶寬的關(guān)系

當(dāng)比特率上升時(shí)，有效帶寬也變寬，在數(shù)據(jù)通信中稱之為帕金森定律。例如，若比特率是1000bit/s，有效帶寬是200Hz左右；若比特率是2000bit/s，有效帶寬是400Hz左右。有效帶寬隨著比特率的增加而增加。若要提高比特率，就需要具有更寬帶寬的介質(zhì)來(lái)傳輸信號(hào)。數(shù)據(jù)通信信號(hào)的帶寬需求與數(shù)字帶寬相關(guān)的數(shù)據(jù)吞吐量

吞吐量又稱為通過(guò)量，指的是每單位時(shí)間內(nèi)在一個(gè)方向上穿越一個(gè)連接段（或虛連接段），成功地傳送的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)。由于多種原因，吞吐量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳輸介質(zhì)所能達(dá)到的最大帶寬。影響帶寬和吞吐量的因素可能包括網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、用戶數(shù)量、用戶使用的計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、電源及氣候所造成的斷電、擁塞。數(shù)據(jù)通信信號(hào)的帶寬需求傳輸數(shù)字信號(hào)所需要的帶寬

傳輸二進(jìn)制信號(hào)要比傳輸?shù)刃У哪M信號(hào)需要多得多的帶寬。例如，傳輸24路模擬語(yǔ)音的信道需要大約96KHz（即24×