计算机控制数据通信基础要点.ppt

第2 章 数据通信技术基础 数据通信是为了实现计算机与计算机、计算机与终端之间信息交互而产生的一种通信技术，是计算机与通信相结合的产物。 2.1数据通信概述 2.1.1 几个基本概念 1、信息(information)：人对世界事物存在方式、运动状态的某种认识。信息就是解释。通信的目的就是交换信息。 2、数据(data)：信息的值或信息的表示形式，把事物的某些属性规范化后的表现形式，可以是数字、文字、字符、声音、图形、图像等。 3、信号(signal)：数据在传输过程中的表现形式，数据通信系统中的信号是指数据的电磁或电子编码。常用来传输数据的信号有电信号(电压、电流、电磁波)、光信号(可见光、激光)、声波等。 4、数据传输方式(按使用的信道数) 查阅相关资料，回答下述问题： 从并行、串行数据传输原理分析，并行传输方式在传输速度、传输质量等均优于串行传输方式，但是为何从现如今的技术发展来看，串行方式大有取代并行传输方式的势头(如USB取代IEEE1284，SATA取代PATA，PCI Express取代PCI等)？ 数据传输方式(按方向、时间分) 频分复用：按频率划分不同的子信道，每个子信道占用不同的频率范围。采用调制技术，将信号搬移到信道相应的频段上。 常用于载波电话系统、电视、无线电广播等。 时分复用：采用时间分片方式来实现传输信道的多路复用，即每一路信号传输都使用信道的全部带宽，但只能使用其中某个时隙(时间片内的某小段时间)。 工作原理： 每个将时间分割成多个时间片 每个时间片为一帧，一帧内各路信号各占一个时隙互不重叠地排列 码分复用：蜂窝移动通信中迅速发展的一种信号处理方式。常用的是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。 工作原理： 每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。 每个站被指派一个惟一的 m bit 码片序列。 如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列；发送比特 0，则发送该码片序列二进制反码。 例如，S 站的 8 bit 码片序列是发送比特 1 时，就发送序列发送比特 0 时，就发送序列此时，S站的码片向量为(-1-1-1+1+1-1+1+1) 每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。在实用的系统中是使用伪随机码序列。 令向量 S 为(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1) 向量 T 为(–1 –1 +1 –1 +1 +1 +1 –1) 把向量 S 和 T 的各分量值代入公式就可看出这两个码片序列是正交的： 任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1 。 一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 –1。 波分复用：光的频分复用，即将波长作为分割对象，通过棱镜或光栅将不同波长的光信号进行复合、分割，达到在一根光纤上传输多路光信号的目的。 波分复用技术可以进一步提高光纤的传输容量，满足通信需求量的迅速增长和多媒体通信。 传码速率：又称波特率，是指每秒钟传输信号码元脉冲的个数，单位是波特(Baud)，记作RB。 传信速率：又称比特率，是指每秒钟传输的二进制信息量，单位是比特/秒(bit/s)，记作Rb 。 两者的关系：假设系统采用m元码，则 Rb = RBlog2m，其中m≥2 [例]若信号码元持续时间为1×10-4秒，试问传送8电平信号，则传码速率和传信速率各是多少？ 解：信号码元脉冲的持续时间T=1×10-4秒，则 传码速率RB=1/T=10000波特 (T/1个码元=1s/RB?RB=1/T) 传送的信号是8电平，即八元码，m=8(用三位二进制才可以表达八种电平，因此，八元码的一个码元? 3位二进制)，则 传信速率Rb = RBlog2 m =30000bit/s 1)码元差错率(或码元误码率)：发生差错的码元数与传输的码元总数之比。 2)比特差错率：发生差错的比特数与传输的总比特数之比。 两者均为统计值。人们更习惯于用比特差错率。对于不同类型的数据传输系统，其比特差错率的要求也不一样，例如，对于电报系统允许的比特差错率位10-4~10-5；对于计算机数据通信，则要求小于10-8~10-9。 3)可靠性：可用系统正常工作时间与系统总工作时间来衡量。可靠性的统计时间比较长，一般以月、季度或年为单位。 保证数据传输系统快速、可靠地传输数据的同时，还应要求系统有比较高的有效性，以提高系统的效率。可从功率和频带两个方面来衡量系统的有效性。 功率利用率：在一定的差错指标下，传输每比特信息所需要的最小信号平均功率。可以用最小归一化