1、计算机之间的通信：数据通信计算机之间的通信：数据通信 通信网的发展趋势：通信网的发展趋势：电话网电话网三网融合三网融合就是数据通信就是数据通信 （可（可见它的重要性）它的重要性）计算机网计算机网有线电视有线电视网网宽带宽带IPIP网网目录第第1 1章章 绪论绪论第第2 2章章 数据通信基础知识数据通信基础知识第第3 3章章 数据信号的基带传输数据信号的基带传输第第4 4章章 数据信号的频带传输数据信号的频带传输第第5 5章章 差错控制与信道编码差错控制与信道编码第第6 6章章 物理层接口与传输控物理层接口与传输控制教程制教程第第7 7章章 数据交换技术数据交换技术目的要求目的要求l本章介绍数据
2、通信有关的重要概念和定本章介绍数据通信有关的重要概念和定义，要求理解数据通信系统的构成、数义，要求理解数据通信系统的构成、数据传输速率、方式、质量和信道容量的据传输速率、方式、质量和信道容量的基本内容。基本内容。授课内容授课内容l1.1数据通信及系统组成数据通信及系统组成l1.2数据通信传输方式数据通信传输方式l1.3数据通信系统质量指标数据通信系统质量指标l1.4数据通信网与计算机网络数据通信网与计算机网络返回目录1.1 数据通信及系统组成数据通信及系统组成l1.1.1消息、信息及数据的关系消息、信息及数据的关系l1.1.2数据通信系统组成数据通信系统组成l1.1.3数据通信及其特点数据通信
3、及其特点返回目录1.1 数据通信及系统组成数据通信及系统组成l信信息息与与网网络络的的时时代代，几几大大互互联联网网：CASNetCASNet、CERnetCERnet、CHINAGBNCHINAGBN、Chinanet（163Chinanet（163网网）、UNInetUNInet、CNCNETCNCNET、与与其其他他网网络络物物理理隔隔离离服服务务于于军队的军网军队的军网l这这几几大大网网络络为为我我国国数数据据通通信信的的应应用用和和发发展展提提供供强强大大而而多多样样的的网网络络平平台台，而而数数据据通通信信也也为为这这些些网络提供了可靠而坚实的技术基础。网络提供了可靠而坚实的技术基
4、础。1.1.1 消息、信息及数据的关系消息、信息及数据的关系l1、消息、消息消息消息是指是指通信过程中传输的具体原始对象，如通信过程中传输的具体原始对象，如电话中语音，电视中图像，电报中电文，雷达电话中语音，电视中图像，电报中电文，雷达中目标的距离、高度、方位，遥测系统中测量中目标的距离、高度、方位，遥测系统中测量的数据等。这些消息在物理特征上各不相同，的数据等。这些消息在物理特征上各不相同，所以各种消息的组成亦不相同。所以各种消息的组成亦不相同。特点：能够被通信双方理解能够被通信双方理解可以传递可以传递l2、信号、信号 把消息转换成适合于信道传输的物理量，就是把消息转换成适合于信道传输的物理
5、量，就是信号信号。信号携带着消息，它是消息的运载工具。通信中的信号有电信号和光信号两种。信号可以分为模拟信号和数字信号。模拟信号模拟信号是指信号的某一参量可以取无穷多个是指信号的某一参量可以取无穷多个值，并且与原始消息直接对应的信号，如话音值，并且与原始消息直接对应的信号，如话音信号及其按照抽样定理所得的信号及其按照抽样定理所得的PAM样值信号等；样值信号等；数字信号数字信号是指信号的某一参量只能取有限多个是指信号的某一参量只能取有限多个值，且与原始消息不直接对应的信号，如计算值，且与原始消息不直接对应的信号，如计算机终端输出的二进制信号及其经过机终端输出的二进制信号及其经过PSK、FSK等调
6、制方式调制后所得的信号等等调制方式调制后所得的信号等模拟信号与数字信号之间的相互转换：模拟信号与数字信号之间的相互转换：模拟信模拟信号一般通过号一般通过PCM脉码调制脉码调制（PulseCodeModulation）方法量化为数字信号，即让模拟方法量化为数字信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例如采用如采用8位编码可将模拟信号量化为位编码可将模拟信号量化为28=256个量级，实用中常采取个量级，实用中常采取24位或位或30位编码；数位编码；数字信号一般通过对载波进行移相字信号一般通过对载波进行移相（PhaseShift）的方法转换为模拟信
7、号。的方法转换为模拟信号。计算机、计算机局计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号。域网与城域网中均使用二进制数字信号。l讨论：讨论：l（1）数字信号与模拟信号的区别就在于是）数字信号与模拟信号的区别就在于是根据幅度取值上是否离散而定的。根据幅度取值上是否离散而定的。l（2）模拟信号与数字信号二者之间，在一）模拟信号与数字信号二者之间，在一定条件下是可以相互转换的。定条件下是可以相互转换的。l根据信道上传输的信号形式的不同，可以分为根据信道上传输的信号形式的不同，可以分为两类通信方式。两类通信方式。l模拟通信模拟通信：以模拟信号的形式传递消息。采用：采用频分复用实线多路通信（频分复用
8、是利用各路频分复用实线多路通信（频分复用是利用各路信号在信道上占用不同的频率范围，同在一条信号在信道上占用不同的频率范围，同在一条信道上传输，并且互不干扰）。信道上传输，并且互不干扰）。l数字通信数字通信：以数字信号的形式传递消息。采用时分复用实线多路通信（时分复用是利用各路时分复用实线多路通信（时分复用是利用各路信号在信道上占有不同的时间间隙，同在一条信号在信道上占有不同的时间间隙，同在一条信道上传输，并且互不干扰）。l3、信息、信息香农认为：香农认为：信息信息是有秩序的量度，是人们对事是有秩序的量度，是人们对事物了解的不确定性的消除或减少。信息是对组物了解的不确定性的消除或减少。信息是对组
9、织程度的一种测度，信息能使物质系统有序性织程度的一种测度，信息能使物质系统有序性增强，减少破坏、混乱和噪音。增强，减少破坏、混乱和噪音。根据香农的有关信息的定义，那么信息是如何根据香农的有关信息的定义，那么信息是如何度量的呢？度量的呢？显然，信息量与不确定性消除程度有关，量度显然，信息量与不确定性消除程度有关，量度信息多少的测度就是信息多少的测度就是信息量信息量。一则离散消息包含的信息量可表示为：其中其中P P表示该消息发生的概率；底数表示该消息发生的概率；底数a a决定了信息量决定了信息量的单位，它可以任意取值，常取的单位，它可以任意取值，常取2 2、1010、e e：a a=2 I=-lo
10、g=2 I=-log2 2P P 单位为比特（单位为比特（bitbit）a=e I=-a=e I=-lnPlnP 单位为奈特（单位为奈特（natnat）a=10 I=-a=10 I=-lglg P P 单位为哈（单位为哈（hartleyhartley）a=M I=-a=M I=-loglogM MP P 单位为单位为M M进制信息单位进制信息单位数据通信中若数据采用二进制传输，此时将二数据通信中若数据采用二进制传输，此时将二进制的每个符号进制的每个符号“0”或或“1”称为称为码元码元。当两个码元等概出现时，每个码元包含的信息当两个码元等概出现时，每个码元包含的信息量为：量为：I=log22=1
11、bit因此通常常将二进制序列称为比特流，但若两因此通常常将二进制序列称为比特流，但若两个码元出现的概率不等，此时每个码元包含的个码元出现的概率不等，此时每个码元包含的信息量已不是信息量已不是1bit。更一般的情况，当采用更一般的情况，当采用M M进制传输时，此时共有进制传输时，此时共有“0 0，1 1，M M-1-1”个码元，且各码元出现的概率不个码元，且各码元出现的概率不相等，分别为相等，分别为P P0 0，P P1 1，P PM-M-1 1，此时每个码元包含，此时每个码元包含的信息量并不相等，分别为：的信息量并不相等，分别为：因为上式与热力学和统计力学中系统熵的计算公式因为上式与热力学和统
12、计力学中系统熵的计算公式相似，故常将平均信息量称为相似，故常将平均信息量称为信息熵信息熵。可以证明上。可以证明上式中，当式中，当P P0 0=P P1 1=P PM M-1-1时取最大值时取最大值对上式求其期望，将其称作对上式求其期望，将其称作平均信息量平均信息量H H，表示平，表示平均每个码元包含信息的多少，单位为均每个码元包含信息的多少，单位为bit/bit/符号如下符号如下式所示：式所示：l4、数据、数据数据数据就是赋予一定含义的数字、字母、文字等就是赋予一定含义的数字、字母、文字等符号及其组合，它是消息的一种表现形式。符号及其组合，它是消息的一种表现形式。数据涉及到事物的形式，而信息涉
13、及的是这些数据数据涉及到事物的形式，而信息涉及的是这些数据的内容。的内容。数据又分为模拟数据和数字数据。模拟数据和数字数据模拟数据和数字数据都可以用模拟信号和数字都可以用模拟信号和数字信号表示和传播。而模拟信号和数字信号都可以在信号表示和传播。而模拟信号和数字信号都可以在合适的传输介质上传输。通常合适的传输介质上传输。通常,将传输过程中使用模将传输过程中使用模拟拟信号的传输方式称为模拟数据传输信号的传输方式称为模拟数据传输（可能需要调可能需要调制解调器制解调器）;将传输过程中使用数字信号的传输方式将传输过程中使用数字信号的传输方式称为称为数字数据传输数字数据传输（可能需要编解码可能需要编解码）。返回1.1.2 数据通信系统组成数据通信系统组成l1、数据通信系统的概念、数据通信系统的概念数据通信系统数据通信系统是通过数据电路将分布在远是通过数据电路将分布在远端的数据终端设备与计算机系统连接起来，端的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。实现数据传输、交换、存储和处理的系统。l2、数据通信系统的组成数据通信系统由数据终端设备DTE、数据电路终结设备DCE以及传输信道三部分组成DTE：数据终端
