数据通信基础

目录

通信基础

物理层接口特性

数据通信术语

三种通信方式

数据传输方式

同步传输&异步传输

同步传输

异步传输

数据传输速率的表示方法

码元传输速率

信息传输速率

失真

奈氏准则

香农定理

编码&调剂

数字数据编码为数字信号

非归零编码

归零编码

反向不归零编码

曼彻斯特编码

差分曼彻斯特编码

4B/5B编码

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通信基础

物理层接口特性

（1）机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。

（2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。

（4）过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

 数据从计算机网卡中出来变成数字信号（例如用一系列断续变化的电压脉冲或光脉冲来表示）再通过调制解调器变为模拟信号（模拟数据一般采用模拟信号，例如用一系列连续变化的电磁波或电压信号来表示）

数据通信术语

数据

信号：数据的电气/电磁的表现，是数据在传输过程中的存在形式

信源：源头

信宿：终点

信道 ：按传输信号分为模拟信道（传送模拟信号）和数字信道（传送数字信号）

            按传输介质分为无线信道和有线信道

三种通信方式

单工通信：单向，仅需要一条信道

半双工/双向交替通信：一时刻只能有一方发，需要两条信道

全双工

数据传输方式

串行传输：将表示一个字符的8位按由低位到高位的顺序依次发送

 并行传输：通过八条信道发送

 串行速度慢，费用低，适合远距离

 并行速度快，费用搞，适合近距离

同步传输&异步传输

同步传输

数据的传输是以一个数据区块为单位，在传输数据时，需要先送出一个或多个同步字符，再送出整批的数据

异步传输

异步传输是将比特分成小组传输的，小组是八位的1个字符或者更长，发送方可以在任何时刻发送这些数据，而接收方不知道他们何时到达，传送数据时，加一个字符起始位和一个字符终止位

数据传输速率的表示方法

码元传输速率

信息传输速率

失真

失真一种现象-码间串扰：接收端收到的信号波形失去了码元之间清晰界限的现象

信道带宽-信道能通过的最高频率和最低频率之差

奈氏准则

说明：在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限就会出现严重的码间串扰的问题

奈氏准则：在理想低通（无噪音，无带宽受限）条件下，为了避免码间串扰，极限码元传输速率为2W Baud，W是信道带宽，单位是Hz

香农定理

带宽受限有噪声的条件下的信息传输速率

基带信号：将数字信号1或0直接用两种不同的电压表示，再送到数字信道上传输（基带传输）

 

 将其移到较高的频段，传输后依然能识别出来

编码&调剂

数字数据编码为数字信号

1、非归零编码 NRZ

2、曼彻斯特编码

3、差分曼彻斯特编码

4、归零编码 RZ

5、反向不归零编码 NRZI

6、4B/5B编码

非归零编码

高1低0

编码容易实现，但没有检错功能，且无法判断一个码元的开始和结束，以至于收发方难以保持同步

归零编码

在一个码元内都要恢复到0（如果是1要在一个码元内变为0 如果是0不变）

反向不归零编码

信号翻转表示0，信号不翻转表示1（在边界处翻转）

曼彻斯特编码

前高后低表示0，前低后高表示1，当然也可以反着来规定

 由于每次发送一个比特都会有跳变，接收方发现有一次跳变就知道发送了一个比特，如果发现两个跳变则说明发送了两个比特，相比上面那些，如果一直不动，接收方不知道这是一个比特还是两个比特。

但缺点是每个码元都被调成了两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2

差分曼彻斯特编码

如下图，同1异0 红色部分前后不一样则后面的那一个表示的为0

 蓝色部分相同则后面那个表示的为1

 差分曼彻斯特编码在每个码元的中间都会有一次电平的跳转，可以实现自同步

4B/5B编码

用5bit的一个二进制数来表示一个4bit二进制数

每个5bit码组中不多于3个"0"
或者5bit码组中不少于2个"1"

按对应表转换

物理层暂时到这里，以后有空再来看看