《软考网工笔记》——数据通信基础（1）

数据通信基础（1）

1.数据通信的概念

（1）模拟信号：随时间连续变化的信号，取连续值。

电话输出的语音信号、摄影机产生的图像信号都是模拟信号。

模拟通信 = 模拟数据→模拟信道

模拟传输的信道利用率高，但有噪声，需要调制。

（2）数字信号：用一组特殊的状态来描述信号，取有限个离散值，常用有限位的二进制数表示。

计算机都是数字的，它们处理的信号本来就是数字信号。

数字通信 = 数字数据→数字信道

数字传输不失真传送，便宜，但信道利用率低。

（3）通信系统模型

2.数据通信计算

（1）模拟信道带宽

公式：W=F2-F1

F1为信道能通过的最低频率，F2为信道能通过的最高频率，单位：Hz。

（2）数字信道带宽

a.无噪声

信道的带宽决定了信道中能不失真传输的码元的最高速率，极限波特率/最大码元速率：

奈奎斯特定理：B=2W ， B为码元速率/波特率；W为信道带宽，单位：Baud。

码元携带的信息量由码元取得离散值的个数决定，码元携带信息量n位与码元种类N的关系：

n=log2N （N=2^n）

单位时间内在信道上传送的信息量（位数）为数据速率/比特率，在一定波特率下提高速率的途径是一个码元可以携带更多信息量：

R=Bn=Blog2N=2Wlog2N，R为数据速率/比特率，单位：bps或b/s。

这些都是在无噪声的理想环境下的极限值，而实际信道则会受到各种噪声的干扰，因而远远达不到奈奎斯特定理计算出的数据速率。

b.有噪声

香农的研究表明，有噪声信道的极限数据速率为：

香农定理：C=Wlog2(1+S/N)， C为数据速率/比特率，单位：bps或b/s。

S/N为信噪比，由于实际使用中S与N比值太大，故常取其分贝数（dB），分贝与信噪比关系为：

dB=10 * log10 * S/N

例：当S/N为1000时，信噪比为30dB。

这个公式与信号取得离散值的个数无关，也就是说：无论用什么方式调制，只要给定了信噪比，则数据速率就确定了。

信道带宽3000Hz，信噪比30dB，求数据速率。
C=3000log2（1+1000）≈ 3000*9.97 ≈ 30000bps

（3）单位换算

储存进率：1024； 1G=1024M ，单位：Byte字节。
通信进率：1000； 1G=1000M ，单位：bit比特/位。

1 Byte = 8 bit ；传输网速/8或/10(损耗)为下载存储。

（4）误码率

Pc=Ne/N ，Ne为出错的位数，N为传送的总位数。

在计算机通信中，误码率一般要求低于10^-6，即平均每传送1兆位才允许错一位。在误码率低于一定数值时，可以用差错控制的办法进行检查和纠正。

（5）信道延迟

电缆信道：200m/us ， 200km/ms ， 200000km/s；
卫星信道：270ms

《软考网工笔记》——计算机网络概论