计算机网络技术基础：数据通信系统中的基本术语

2023-10-22 理论教育版权反馈

【摘要】：数据通信系统在不同的计算机、终端或者其他的通信设备上传输的是表示字母、数字、符号的二进制0、1比特序列。其单位为比特每秒，可以用公式表示如下：S=B 1og2 N式中，B是数字信号的脉冲频率；N是调制电平数。在实际使用中，S/N的比值太大，一般都采用对数形式而不用S/N的实际值来表示，并取单位为分贝。S/N实际上就是信噪比。若信噪比为1000，就表示为30dB，信噪比为10000，则表示为40dB。

1.数据信息

通信的目的就是传递信息，而数据是传递信息的实体，它将客观存在的事件、事物、人们头脑中的概念或图像等抽象成用于通信的一种形式上的表示。

在通信的时候，我们把要传输的数据变换为可以在传输线路上进行传输的信号来发送。

通常，数据信息有数字量和模拟量两种类型。数字量的信息是指以二进制形式或ASCII码来表示的信息，如一串的0、1数据流；模拟量的信息指的是可以连续变化的信息，如电压、电流、温度、压力等。

总而言之，数据信息就是指由一定的编码形式和位长组成的数字信号。

通常的电话线上传送的按声音强弱幅度连续变化的电信号就是模拟量的信号，模拟量信号的电平是连续变化的，如图2—1（a）所示。而计算机所产生的就是数字量的信号，它是以两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号，如图2—1（b）所示。

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图2—1　模拟信号与数字信号电平

2.数据通信

数据通信是指一台计算机、终端设备或其他通信设备与另一台计算机、终端设备或其他通信设备之间的通信，它包括数据处理和数据传输两层含义。所以说数据通信即以数据传输为基础，又比数据传输更进一层。在计算机网络中，数据处理的工作主要是由计算机系统来完成的，而通信系统主要完成数据传输的工作。

数据通信系统在不同的计算机、终端或者其他的通信设备上传输的是表示字母、数字、符号的二进制0、1比特序列。

3.信道

信道是指能传送电信号的通路，它可以分为物理信道和逻辑信道。

物理信道是实实在在的，用来传送信号的，通常由传输介质和有关设备组成。

逻辑信道虽然也能传输信号，但在信号的发送端和接收端之间并没有一条客观上存在的物理传输介质，而是通过节点设备内部的连接来实现。它是建立在物理信道已经存在的基础上而言的。

按使用权限，信道可以分为专用信道和公用信道；按传输信号的种类，信道分为模拟信道和数字信道；按传输介质，信道又可以分为有线信道、无线信道等。

4.带宽

带宽是指信道所能传送的信号的频率宽度，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。

例如，若一条传输线路可以接受600Hz到2200Hz的频率，则该传输线所传送频率的带宽是1600Hz。普通电话线路的带宽一般为3000Hz。(www.chuimin.cn)

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。

5.数据传输速率

数据传输速率是指单位时间内信道内传输的信息量。其单位为比特每秒，可以用公式表示如下：

S=B 1og2 N

式中，B是数字信号的脉冲频率；N是调制电平数。只有码元取0和1两种离散状态值的时候（即N=2时），脉冲频率才等于数据传输速率。如果一个码元可以取更多的离散值，如当N=4时，Blog2N=2，一个码元携带的信息虽为2比特，此时，S=2×B，数据传输速率就相应成倍地提高。

所以，在每秒发送的单位脉冲数一定的情况下，我们可以用一个码元表示更多的比特数（也就是提高码元所携带的信息量）来提高数据传输速率。

6.最大数据传输速率

奈奎斯特定理指出：在有限带宽无噪声信道传输数据，其波特率是有极限的。它的最大码元速率为：

B=2W

式中，W为信道的带宽。

例如，一个无噪声的2kHz的信道是不可能以高于4000bps的速率传输二元信号的。所以在信道的物理特性不变的条件下，是不能通过不断提高发送码元的速率来提高数据传输速率的，而要像前面所提到的那样，用一个码元表示更多的比特效（即令一个码元携带更多的信息量）来提高数据传输速率。

而香农关于噪声信道的研究表明，如果有噪声存在的话，那么任何带宽为W赫兹的信道，其最大数据传输速率M为：

M=Wlog2（1+S/N）bps

式中，W为信道带宽；S为信号的平均功率；N为噪声的平均功率。

在实际使用中，S/N的比值太大，一般都采用对数形式而不用S/N的实际值来表示，并取单位为分贝（dB）。S/N实际上就是信噪比。若信噪比为1000，就表示为30dB，信噪比为10000，则表示为40dB。假设上述信道的信噪比为30dB，数据传输速率不可能大于30000bps。

7.信道延迟

信号在信道中传播，是需要一定时间的，这段时间就是信道延迟。信道延迟时间取决于信息传播的速度和发射端与接收端的距离。例如卫星信道的时延大约是270ms，500m同轴电缆的传输时延是2.5μs。

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