（中职专业课）计算机网络技术 第二章 数据通信基础（高教版）

第二章 数据通信基础 计算机网络技术 1．理解信道、信道容量、比特率、波特率、信道带宽、数据传输速率、误码率、吞吐量概念。 2．掌握单工通信、全双工通信、半双工通信原理。 3．了解基带传输、频带传输原理、宽带传输与基带传输的区别。 4．了解电路交换、报文交换、分组交换、信元交换原理。 考纲要求 2.1 数据通信的基本概念 2.2 数据传输方式 2.3 数据交换技术 2.4 差错检验与校正 2.1 数据通信的基本概念 通过各种不同的方式和传输介质，把处在不同位置的终端和计算机，或计算机与计算机连接起来，从而完成数据传输、信息交换和通信处理等任务。 2.1.1 信息和数据 1. 信息 它是对客观事物的反映，可以是对物质的形态、大小、结构、性能等全部或部分特性的描述，也可以表示物质与外部的联系。信息有各种存在形式，如数字、文字、声音、图形和图像等。 2. 数据 信息可以用数字的形式来表示，数字化的信息称为数据。数据是信息的载体，信息则是数据的内在含义或解释。数据可分为模拟数据与数字数据。 2.1.2 信道和信道容量 1. 信道 信道是传送信号的一条通道，可以分为物理信道和逻辑信道。物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，由传输介质及其附属设备组成。逻辑信道也是指传输信息的一条通路，但在信号的收、发节点之间并不存在与之对应的物理传输介质，而是在物理信道基础上，由节点设备内部的连接来实现。 信道按使用权限可分为专业信道和共用信道；按传输介质可分为有线信道、无线信道和卫星信道；按传输信号的种类可以分为模拟信道和数字信道等。 2.1.2 信道和信道容量 2. 信道容量 信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用数据传输率来表示。即单位时间内传送的比特数越大，则信息的传输能力也就越大，表示信道容量大。信道容量由信道的频带（带宽）、可使用的时间及能通过的信号功率和噪声功率决定。 3.信道容量的表达式如下： C=B log2（1+S/N） 式中：B为信道带宽（Hz）；S为接受端信号的平均功率（W）；N为信道内噪声平均功率（W）；C为信道容量，即极限传输速率（bit）。 上式说明，当信号的噪声平均功率给定后，即S和N已知后，且在信道带宽一定的条件下，信息在单位时间内所能传输的最大信息量就是信道的极限传输能力。 2.1.3 码元和码字 在数字传输中，有时把一个数字脉冲称为一个码元，是构成信息编码的最小单位。我们将计算机网络传送中的每一位二进制数字称为“码元”或“码位”。 2.1.4 数据通信系统主要技术指标 1. 比特率 比特率是一种数字信号的传输速率，它表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位（bit）数，单位用比特每秒（bps）或千比特每秒（Kbps）表示。 2. 波特率 波特率是一种调制速率，也称波形速率。它是针对模拟信号传输过程中，从调制解调器输出的调制信号，每秒钟载波调制状态改变的次数。或者说，在数据传输过程中，线路上每秒钟传送的波形个数就是波特率，其单位为波特（baud） 3. 误码率 误码率指信息传输的错误率，也称错误率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标。当传输的总量很大时，在数值上它等于出错的位数与传送的总位数之比。误码率Pe可用下式表示：Pe=Ne/N（式中，N是传送的总位数，Ne是出错的位数）。 4. 吞吐量 吞吐量是单位时间内整个网络能够处理的信息总量，单位是字节/秒或位/秒。在单信道总线型网络中：吞吐量=信道容量×传输效率。 5. 信道的传播延迟 信号在信道中传播，从信源端到达信宿端需要一定的时间，这个时间叫做传播延迟（或时延）。 2.1.5 带宽与数据传输速率 1. 带宽 带宽是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为信道上可传送信号的最高频率减去最低频率之差。带宽越大，所能达到的传输速率就越大，所以信道的带宽是衡量传输系统的一个重要指标。 2. 数据传输速率 数据传输率是指单位时间内信道内传输的信息量，单位为比特/秒。一般来说，数据传输率的高低由传输每一位数据所占时间决定，如果每一位所占时间越小，则速率越高。 一般情况下，数据传输率S可以用下式表示：S=Blog2N 式中：B是数字信号的脉冲频率，N是调制电平数。 香农定理：信道信息传送速率的上限和信道信噪比及带宽的关系 2.2 数据传输方式 在数据通信系统中，通信信道为数据的传输提供了各种不同的通路。对应于不同类型的信道，数据传输采用不同的方式。 2.2.1数据通信系统模型 数据通信系统一般由数据终端设备（DTE）、数据电路端接设备（DCE）和通信线路等组成。 数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）是指用于处理用户数据的设备，是数据通信系统的信源和信宿。因为这种设备代表通信链路的端点，所