第2章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)
本章介紹了數(shù)據(jù)通信的一些基本術(shù)語(yǔ)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑,及?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)。重點(diǎn)是掌握數(shù)據(jù)通信的基本原理及傳輸介質(zhì),理解數(shù)據(jù)編碼及其應(yīng)用場(chǎng)合。本章的考核要求大部分為“識(shí)記”層次。
1、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母拍罴靶g(shù)語(yǔ)
直接連接:兩臺(tái)設(shè)備之間傳輸信道為直接連接的通信形式,在此信道上除了用于增強(qiáng)信號(hào)的放大器或中繼器外,沒(méi)有其他的中間器件。
頻率:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)信號(hào)重復(fù)的速度。(周/秒或赫茲(Hz))
頻譜:信號(hào)所包括頻率的范圍。
帶寬:信號(hào)的大部分能量往往包含在頻率較窄的一段頻帶中,這個(gè)頻帶稱為有效帶寬或帶寬。
任何數(shù)字信號(hào)的波形都有無(wú)限的帶寬。對(duì)任何給定的介質(zhì),傳輸帶寬越寬,則成本越高。帶寬越限制,信號(hào)失真越大,接收器出錯(cuò)的概率越高。
數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬的關(guān)系: 數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸速率越高,其有效的帶寬越寬。同樣,傳輸系統(tǒng)的帶寬越寬,該系統(tǒng)能傳送的數(shù)據(jù)傳輸速率越高。另外,如果信號(hào)中心頻率越高,潛在帶寬就越寬且潛在的數(shù)據(jù)傳輸速率越高。
2、模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸 (領(lǐng)會(huì))
模擬信號(hào)是連續(xù)變化的電磁波,不同的頻譜可通過(guò)不同的介質(zhì)傳播。數(shù)字信號(hào)是一種電壓脈沖序列,通過(guò)有線介質(zhì)傳輸。
模擬數(shù)據(jù)是時(shí)間的函數(shù),且占據(jù)有限的頻譜,這種數(shù)據(jù)能用占據(jù)相同頻譜的電磁信號(hào)表現(xiàn)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可用數(shù)字信號(hào)表現(xiàn),通過(guò)調(diào)制解調(diào)器,數(shù)字信號(hào)能用模擬信號(hào)表現(xiàn)。用編碼譯碼器對(duì)模擬數(shù)據(jù)編碼產(chǎn)生數(shù)字信號(hào),用數(shù)字化比特流近似地表示。
模擬傳輸:不關(guān)心傳送的內(nèi)容,通過(guò)放大器傳播,來(lái)提高信號(hào)的能量。
數(shù)字傳輸:關(guān)心信號(hào)的內(nèi)容,信號(hào)通過(guò)中繼器傳播,在每個(gè)中繼器從入口處取得信號(hào)后,將由 1和 0構(gòu)成的比特流再生后產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)信號(hào)并將其從出口送出。
3、傳輸損耗
衰減的三個(gè)問(wèn)題:a、接收到的信號(hào)必須有足夠的強(qiáng)度。
b、信號(hào)必須比收到的噪聲維持一個(gè)更高的電平。
c、在模擬信號(hào)傳輸中,衰減是頻率的增量函數(shù)。
解決a、b問(wèn)題用增加信號(hào)強(qiáng)度,設(shè)置放大器或中繼器。解決c問(wèn)題是使用技術(shù)手段使在某個(gè)頻帶內(nèi)的頻率衰減趨于相等或使用高頻放大器將高頻放大。
延遲變形:由于信號(hào)中各種成分延遲使得接收到的信號(hào)變形的這種效果。這是有線類傳輸介質(zhì)獨(dú)有的現(xiàn)象。
噪聲:傳輸和接收之間的某處插入的不必要的信號(hào)。它是通信系統(tǒng)性能(特別是帶寬的使用效率)的主要制約因素。四類噪聲:a、熱噪聲:是溫度的函數(shù)。b、內(nèi)調(diào)制雜音:當(dāng)不同頻率的信號(hào)共享同一傳輸介質(zhì)的時(shí)候,可能導(dǎo)致內(nèi)調(diào)制雜音。這些信號(hào)的頻率是某兩個(gè)頻率和、差或倍數(shù)。c、串?dāng)_:信號(hào)通路之間產(chǎn)生的不必要的耦合。d、脈沖噪聲:是非連續(xù)的,在短時(shí)間里具有不規(guī)則的脈沖或噪聲峰值,并且振幅較大。對(duì)數(shù)字傳輸影響較大。
信道容量:對(duì)在給定條件,給定通信路徑或信道上的數(shù)據(jù)傳送速度。
信道的最大容量: 1)、Nyquist定理:C = 2Wlog 2 M 是非理想有限帶寬無(wú)噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋磉_(dá)式。2)、Shannon定理:C = W log 2 (1+S/N) 其中C為信道容量(b/s),W為信道帶寬(Hz),S/N為信(號(hào))噪(聲)比(dB)。此定理是估計(jì)有噪聲信道的最高極限速率的依據(jù)。
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