数据通信概念简介计算机网络原理与应用书籍

1.基本术语及概念

计算机网络实现资源共享的基本前提条件是数据通信。因为计算机网络主要功能是为了实现信息资源的共享与交换，而信息是以数据形式表达的，所以解决数据通信问题是计算机网络的重点。

数据通信系统的功能是通过通信系统将数据以某种信号的方式从一个地方安全可靠地传输到另一个地方，包括数据的传输及数据传输的前后处理。通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像。如图2-1所示为数据通信的基本模型。

图2-1 数据通信基本模型

数据通信系统的基本模型共有5个组件，即发送设备、通信控制器、信号变换器、信道和接收设备。其中，把除去发送和接收设备的部分叫做信息传输系统。编码器将数据转化为适合传输的信号，便于识别、纠错；调制器将信号转化为适合传输的形式；解调器用于接收信号波形并转化为数字信号序列；解码器用于将传输信号转换为原始数据。编码器也具有译码功能，译码器也能编码，因此合并称为编码译码器；同样，调制器也能进行解调，解调器也可进行信号的调制，合并后通称调制解调器。

（1）信息

信息是人们对客观事物的反映。既可以是对物质的形态、大小、结构、性能等部分或全部特性的描述，也可以是事物与外部的联系。信息有多种存在形式，如文字、声音、图像等。

（2）数据

数据定义为有意义的实体，是事物的数据表现形式。数据可分为模拟数据和数字数据两类，如声音的大小和温度的变化是模拟数据，文本信息和整数是数字数据。

（3）信源和信宿

信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的人或设备；信宿就是信息的接收端，是接收所传送信息的人或设备。如计算机（或终端）为信源或信宿。

（4）信道

信道是信源和信宿之间的信息传输通道。信道本身可以是模拟的，也可以是数字的，用来传输模拟信号的信道叫做模拟信道，用来传输数字信号的信道叫做数字信道。

（5）信号

信号是指数据的编码。可分为模拟信号和数字信号两种。

（6）噪声源

通信系统不可避免地存在着噪声干扰。通信系统中的噪声主要分为两种：高斯噪声和脉冲噪声。高斯噪声最普遍的来源是电子元器件的热噪声；脉冲噪声一般来源于通信系统的外部，是指突然发生的一种噪声，如雷电、电火花引起的噪声，这种噪声的特点是能量较为集中，易引起较多的误码。

2.通信信道及其主要特征

（1）数字信道和模拟信道

数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道。

模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道。

（2）模拟信号和数字信号(www.xing528.com)

模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值，如图2-2a所示。

数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值，如图2-2b所示。

模拟信号和数字信号都可在适合的传输介质上进行传输，如图2-3所示。

3.模拟数据和数字数据的表示

模拟数据和数字数据都可用模拟信号或数字信号表示，因而无论信源产生的是模拟数据还是数字数据，在传输过程中都可以用适合信道传输的某种信号形式来传输。

图2-2 模拟信号和数字信号的表示

a）模拟信号 b）数字信号

图2-3 模拟信号、数字信号的传输表示

（1）模拟数据可以用模拟信号来表示

模拟数据是时间的函数，并占有一定的频率范围，即频带。这种数据可以直接用占有相同频带的电信号，即对应的模拟信号来表示。模拟电话通信就是它的一个应用实例。

（2）数字数据可以用模拟信号来表示

如调制解调器（Modem）可以把数字数据调制成模拟信号，也可以把模拟信号解调成数字数据。使用Modem进行拨号上网就是其应用实例。

（3）模拟数据可以用数字信号来表示

对于声音（模拟信号）数据来说，完成模拟数据和数字信号转换功能的设备是编码/解码器（CODEC）。在发送端CODEC将直接表示声音数据的模拟信号编码转换成用二进制码流近似表示的数字信号；在线路另一端的CODEC，则将二进制码流恢复成原始的模拟数据。

（4）数字数据也可用数字信号来表示

数字数据可直接用二进制数字脉冲信号进行表示，但为了改善其传输的特性，一般先需要对其二进制数据进行编码，称为信道编码。采用数字数据专线网（DDN）通信是其应用实例。

4.数据通信的长距离传输及信号衰减的克服

1）模拟信号无论表示模拟数据还是数字数据，在传输一定距离后都会产生衰减。克服信号衰减的办法是采用放大器增强其信号能量，但同时噪声分量也会增强，以至引起信号的畸变。电视广播信号的微波中继就是克服长距离传输中信号衰减的技术策略。

2）对于数字信号，长距离的传输也会产生衰减，克服衰减的办法是使用中继器，把数字信号恢复为“0”、“1”的标准电平后再继续进行传输。在局域网中广泛采用的交换机、集线器和中继器都具有这一功能。