数据通信技术(第3版)(中国通信学会普及与教育工作委员会推荐教材)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-06-21 21:06:14

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作者:李斯伟,胡成伟(编著)

出版社:高等教育出版分社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

数据通信技术(第3版)(中国通信学会普及与教育工作委员会推荐教材)

数据通信技术(第3版)(中国通信学会普及与教育工作委员会推荐教材)试读:

第一版前言

数据通信技术是当今发展最为迅速的技术之一,数据通信技术正不断地与计算机技术相融合,这种不断融合的发展趋势,引领着世界进入信息与网络时代。数据通信的最大追求目标是:统一在IP之下的能够同时提供语音、数据、视频的宽带多媒体通信网络,即“三网合一”。合并已成为不争的事实,任何对数据通信领域的研究都必须在这一新的背景下进行。

编写本书的主要目的是向高职高专类院校提供数据通信类专业教材,由于高职高专教育不同于普通高等教育,它有其自身的特点,高职高专培养的是一种面向生产、管理、服务等第一线的技术应用型人才。目前有关数据通信方面的教材很多是针对大学本科层次的,其中涉及数据通信原理及其分析,高职层次的学生理解起来很困难,实用性不强。因此,编写适合于高职高专层次的数据通信教材是非常必要的。

本书是在十多年积累的数据通信教学经验的基础上吸收外文原版教材和本科教材的优点,通过广泛深入的调查,充分听取专家学者意见编写而成的。

本书具有以下特点。

●打破原有数据通信学科型教材编写的格局,紧紧围绕当今网络通信及其发展,涵盖所需的数据通信知识,内容较系统全面。

●数据通信理论部分以“必需、够用”为度,做到深入浅出,避开烦琐的数学推导。

●突出数据通信技术的先进性和实用性。

●概念清晰准确,图文并茂,易于理解,便于自学。

●注重数据通信领域准确而统一的专业词汇的理解。

本教材参考学时范围为72学时,书中带有“*”的内容可视专业要求选学。

全书共分9章,其中第1章、第2章、第3章、第4章、第6章、第7章、第8章由李斯伟编写,第5章、第9章由雷新生编写。全书由李斯伟统稿。本书由李转年教授主审。

由于编者水平有限,书中难免存在不妥甚至错误之处,敬请读者批评指正。编者2003年1月

再版前言

《数据通信技术》一书自2004年出版以来,受到了许多高职院校师生的肯定。结合多年来本课程的教学改革与实践,作者对原书进行了全面的审阅。

根据读者提出的各种建议,对本书进行了修订,这次修订的主要工作如下。

●保持第一版的原有特色,紧紧围绕当今网络通信及其发展,覆盖所需的数据通信知识。

●对本书第一版的部分章节进行了较为细致的加工,同时更新内容,做到经典内容与新增内容的有机结合。

●增加了适合数据通信的实验建议及要求。

●为方便教师教学和学生学习参考,本书还精选了两套数据通信综合试题。

数据通信课程对通信类专业学生而言应作为一门主要专业课来学习,在深度和广度上都有较高要求,要求学生有较好的数学基础和对通信原理的了解。数据通信课程与计算机网络(或计算机通信网)、现代交换技术等课程中涉及的交换原理、数据信号的传输以及有关规程和协议密切相关,学习数据通信课程是学习这些后续课程的基础。对于计算机类专业或其他专业的学生来说,学习数据通信的目的在于更好地学习计算机网络及通信子网的各层协议与接口,通常将其作为计算机网络基础课程来学。相对于通信类专业学习的程度来说,计算机类专业或其他专业的学生由于知识结构所限,只需从宏观上了解数据通信的概念、结论和原理,了解数据通信设备及接口的功能、特性和规程,了解主要的通信处理与控制技术,了解数据通信的发展趋势与应用即可。

本教材覆盖了数据通信课程的主要内容,总课时为72学时,其中实验学时数为14学时,书中带有“*”的内容可视专业要求选学。

全书共分9章,其中第1章、第2章、第3章、第4章、第6章、第7章、第8章和附录内容由李斯伟编写,第5章、第9章由雷新生编写;全书由李斯伟统稿。本书第一版由李转年教授主审。

编者在此感谢家人的全力支持,在本书修订过程中,还要感谢王秀丽老师做了大量的校对工作,同时感谢负责本书出版的多位人士,他们为本书做了极为出色的工作。

限于编者水平有限,书中难免存在不妥甚至错误之处,恳请广大读者指正。李斯伟2006年9月

第3版前言

《数据通信技术》教材于2004年首次出版,迄今已整整7年了。值得庆幸的是,该书为多所高职院校采用,受到了许多高职院校师生的肯定和好评。本书还作为2006年和2007年的职业技能鉴定参考用书。

数据通信是计算机和通信技术高度融合交叉,并相互渗透的专业技术。数据通信本身就是一个不断逐步发展和变化的术语。在传送数据的网络上,以TCP/IP为核心的通信网占据了通信网越来越重要的位置。有一种趋势——谈数据通信就是谈IP通信。其实,数据通信一直在解决IP自身存在的诸多问题,如服务质量(QoS)、安全性、地址编号不足等问题。可以说 IP 通信是数据通信的重要分支。因此,本次修订的原因有二:一是顺应数据通信技术的发展,增加与IP通信相关的内容;二是参考读者反映的问题和建议,进一步完善本书。

本次修订的主要工作如下。

●继续保持第2版的风格,紧紧围绕当今网络通信及其发展,覆盖所需的数据通信知识。

●压缩了第2版第2章和第3章的内容。

●增加IP技术的相关内容。

●对本书第 2 版的部分章节进行了细致的加工,同时更新内容,做到经典内容与新增内容有机结合。

●为方便读者学习,提供了较多的案例学习材料。

本书旨在全面阐述数据通信的基本概念和基本技术;刻意于取材的新颖,力求反映数据通信技术的进展;注重理论与实际相结合,尽可能介绍数据通信的相关实用技术。同时考虑到部分技术人员和没有通信专业技术背景的学生的基础,书中介绍了数据传输方面的通信知识。

本教材覆盖了数据通信课程的主要内容,全书共7章。第1章是概述,简明扼要地介绍数据通信的发展,数据通信的相关概念,并分析了数据通信与计算机网络的关系,以及数据通信与数字通信之间的关系。第2章是数据传输,讲述了数据编码和典型的数据编码技术,介绍了数据传输模式以及多路复用技术和差错控制等技术。第3章是数据通信协议,协议是数据通信的重要内容,本书全面地介绍数据通信协议的概念、OSI参考模型、物理层接口、数据链路规程、TCP/IP。第4章是数据交换,讲述了电路交换、分组交换、帧中继、ATM交换等交换技术,还介绍了软交换等新技术的特点。第5章是IP路由,介绍了IP路由的概念和相关技术,并结合实例讲解IP路由协议。第6章是数据通信网,讲述了数据通信网的基本概念、网络类型,重点介绍了以太网、DDN网、分组交换网等典型的局域网和广域网的组成及特点。第7章是宽带用户接入技术,它是当前数据通信的瓶颈和热点,在讨论其背景、需求等的基础上,讲述了当今一些实用的用户宽带接入技术,如XDSL、EPON接入技术等的特点及应用。

本书由李斯伟任主编。新版中第3章的3.4节、第5章、第6章的6.3节和第7章由胡成伟编写,其余内容由李斯伟编写。全书由李斯伟统稿、定稿。

为便于教学,本书配有免费电子课件、习题答案等,读者可登录 www.ptpedu.com.cn 下载相关资料。

本书在编写过程中,参考了许多专家、学者和技术人员的技术专著和论文,得到了多位专业技术人员的帮助。在本书出版之际,对给予我们帮助、鼓励、支持的老师表示衷心的感谢。

限于编者水平,书中不妥甚至错误之处,恳请广大读者指正。编者2011年5月第1章数据通信概述

引言

我们现在所处的时代是一个信息与网络的时代,人们每天花费大量的时间通过Internet通信和收集信息,数据通信已经进入人们的日常生活。面对诸如波特率、比特率、调制解调器、蜂窝电话、TCP/IP、ATM之类的术语,我们很有必要了解这些术语背后的知识及应用。要了解数据通信技术,就必须先对它的背景技术和基础知识有一定的了解。本章主要介绍数据通信的基本概念、与数据通信有关的标准及世界主要的标准化组织等,是学习数据通信技术的基础。

学习目标

●初步理解数据通信的概念

●举例说明数据通信业务的应用

●定义数据通信系统的组成,画出数据通信系统的模型

●讨论数据通信的特点

●描述数据通信的传输代码

●讨论数据通信系统的性能指标,并能进行相关的运算

●了解数据通信的传输信道及其特点

●了解数据通信的标准化组织1.1 数据通信的发展及数据通信业务1.1.1 数据通信的发展历史

数据通信的发展较晚,它是从20世纪50年代开始,随着计算机网络的发展而发展起来的一种新的通信方式。早期的计算机网都是一些面向终端的网络,以一台或几台主机为中心,通过通信线路与多个远程终端相连,构成一种集中式的网络,这就是数据通信的初级形式。20世纪60年代末,以美国著名的ARPAnet(尖端研究项目管理局网络)的诞生为起点,出现了计算机与计算机之间的通信方式,实现了资源共享,从此开辟了计算机技术的一个新领域——网络化与分布处理技术。自20世纪70年代开始,计算机网络与分布处理技术的飞速发展推动了数据通信技术的快速发展,到了20世纪70年代中后期,基于X.25协议的分组交换数据通信得到广泛应用,并进入了商用化时代。此后,数据通信就日益蓬勃发展,所采用的技术越来越先进,所提供的业务越来越多,传输速率也越来越高。

数据通信具有许多不同于传统的电报和电话通信的特点。数据通信主要是“人(通过终端)与机(计算机)”的通信或“机与机”的通信,因而提出了一系列新的要求,要求数据通信向用户提供及时、准确的数据,通信控制过程应自动实现,在传输中发生差错时要能自动校正。另外,这种通信方式总是与数据传输、数据加工和存储相结合的,对通信的要求会有很大的差别。例如,对通信中的终端类型、传输代码、响应时间、传输速率、传输方式、系统结构和差错率等多方面的要求都与系统的应用及数据处理方式有关。因此,在实现数据通信时,需要考虑的因素比较复杂。

需要指出的是,数据通信的发展离不开原有的通信网基础,从许多国家发展数据通信的过程来看,数据通信网主要是利用原有的电话交换网和用户电报网来开展数据通信业务;或向用户提供租用电路,由用户自己组成专用的数据通信网;为适应数据通信业务的大量增长,还出现了面向公众的公用数据网。

今天,数据通信已遍及各行各业,金融、保险、商业、教育、科研乃至军事部门都在使用数据通信。

表1-1按时间线索列出了数据通信的发展历史。表1-1 数据通信发展历史表

中国早在1987年就由中国科学院高能物理研究所首先通过X.25租用线实现了国际远程联网,并于 1988年实现了与欧洲和北美地区的 E-mail 通信。1994年6月,中国教育与科研计算机网(CERNET)正式连接到Internet。1996年6月,中国电信的CHINANET也正式投入运营。到目前为止,中国共有如下所述9大计算机网。

① 中国教育和科研计算机网(CERNET)。

② 中国科技网(CSTNET)。

③ 中国公用计算机互联网(CHINANET)。

④ 中国金桥网(GBNET)。

⑤ 中国长城互联网(GWNET)。

⑥ 中国联合通信网(UNINET)。

⑦ 中国网通通信网(CNCNET)。

⑧ 中国移动通信网(CMNET)。

⑨ 中国对外经济贸易网(CIENET)。1.1.2 数据业务

数据通信技术的发展是离不开它所支持和提供的业务的。从信息载体的角度说,数据业务就是由计算机进行运算、处理和存储的数据为信息载体的业务。按照业务是否增值,数据业务可分为基础数据业务和增值数据业务;按照用户活动状态,它又可分为固定数据业务和移动数据业务;按照传送速率,则可分为低速、中速和高速数据业务。在信息产业部发布的《电信条例》中,数据业务分为基础数据业务和增值数据业务两大类。

1.基础数据业务

基础数据业务主要指公共数据传送业务和移动数据业务。公共数据传送业务是利用电路交换、分组交换或租用电路组成的固定公共数据通信网开发的以传送数据为目的的业务。按照所用技术的不同,公共数据传送业务包括分组交换、数字数据网(DDN)、综合业务数字网(ISDN)、帧中继、异步传送方式(ATM)业务和IP业务等,其中,分组交换、帧中继和ATM业务都采用面向连接的分组交换技术,具有统计复用、用户共享网络带宽等功能,但它们所用的通信协议、能提供的接入速率、控制能力和综合能力有所不同,部分有基本业务和用户选用的业务。基本业务是指向所有网上的用户提供的基本服务功能,包括永久虚电路(PVC)和交换虚电路(SVC)业务。用户选用业务是为了满足用户的特殊要求而向用户提供的特殊业务功能。

利用公用陆地移动蜂窝通信网作为承载网提供的数据业务称为移动数据业务,具体可以包括短消息业务、速率可达64kbit/s的中速移动数据业务、速率在128kbit/s以上的移动多媒体业务。移动数据业务也可以采用电路交换和分组交换方式来实现。

中国电信为提供上述数据传送业务,先后建立了覆盖全国的各种数据通信网络,包括中国公用计算机互联网(CHINANET)、中国公众多媒体通信网(CNINFO)、中国公用分组交换数据网(CHINAPAC)、中国公用数字数据网(CHINADDN)、中国公用帧中继宽带业务网(CHINAFRN)和移动数据网。

2.增值数据业务

增值数据业务的概念最开始就是从数据业务引入的。它在原基础网络设施的基础上增加必要的设备构成增值网后,向用户提供新的业务,大大提高原基础网络设施的使用价值。在公共数据网(不包括Internet)上开发的增值业务很多,主要有电子邮件(E-mail)、可视图文(Videotex)、电子数据交换(EDI)、传真存储转发(S/F Fax)、在线信息库存储和检索以及在线数据处理和交易处理等。由于 Internet的广泛应用,上面提到的电子邮件、可视图文和电子数据交换这些增值业务已逐渐被Internet上的类似业务所取代。1.2 数据通信系统1.2.1 数据的概念

数据,人们几乎每天都要接触到它,例如各种实验数据、各类统计报表等。尽管人们经常处理数据,但对数据并没有统一的定义。通常意义上的“数据”在传输时可用离散的数字信号逐一准确表示的,并赋予一定的意义,可以代表文字、符号和数码等。数据的来源、内容相当广泛,几乎涉及一切最终以离散数字信号表示的可被送到计算机中进行处理的信息,例如一份资料、一篇论文、一些图纸,甚至人的思维、语音及活动图像等都包括在内。因此,数据的概念逐渐从狭义过渡到广义的理解和应用。再如,语音和图像等模拟信号经过数字化处理后用数字序列来表示,这种过程称为“信源编码”。这样,不管是什么消息,只要最终能用数字序列表示,并作为计算机的处理对象,都可以认为其是数据。

在数据通信中所说的“数据”,可以认为是预先约定的、具有某种含义的任何一个数字或一个字母(符号)以及它们的组合能被计算机所接收的形式。因此,数据就是能被计算机处理的一种信息编码(或消息)形式。这样像二进制编码的字母/数字符号、软件处理中的操作代码、控制代码、用户地址、程序数据或数据库信息等都是数据,因此,数据是被处理、加工和存储的信息,也是消息的一种表达形式。1.2.2 数据通信的概念

1.什么是数据通信

电报电话的出现,使得人们在异地之间可以借助于电信网进行书面的和实时的信息交流。计算机的出现和广泛应用,使得计算机与计算机之间或计算机与其终端之间需要进行信息的沟通。计算机中的信息是以二进制数1和0表示的,它代表着文字、符号、数码、图像和声音等,这就是数据信息。简单地说,数据通信通常是以传送数据信息为主的通信。数据通信传递数据的目的不仅是为了交换,而主要是为了能够利用计算机对数据进行处理。“数据通信”一词是在远程联机系统出现时才开始使用的,就是在计算机上设置一个通信装置,使其增加通信功能,将远程用户的输入输出装置通过通信线路(模拟或数字的)直接与计算机的通信控制装置相连,如图1-1所示;最后的处理结果也经过通信线路直接送回远程的用户终端设备,这是较早的计算机与通信结合的例子。从这个意义上讲,数据通信是计算机终端与计算机主机之间进行数据交换的通信。

数据通信可以这样定义:依照通信协议,利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息,实现计算机与计算机、计算机与终端以及终端与终端之间的数据信息传递。数据通信发展到今天,它的概念在内涵和外延上,都已经扩展到计算机与计算机之间进行数据交换的通信。图1-1 最简单的远程联机数据通信

2.与数据通信相关联的几个概念(1)数据通信与数据传输

为了传递数据信息,首先需要将二进制数据用一定的信号形式来描述,例如采用不同极性的电压或电流脉冲表示,如图1-2所示;然后将这样的数据信号加到数据传输信道上传输,到达接收点后再正确地恢复出发送的原始数据信息。图1-2 二进制数据的信号表示

需要指出的是,实际上存在的任何数据信道都不可避免地会使数据信号产生失真,同时还可能引入外来的噪声干扰。为了对差错进行控制,同时也为了使整个数据通信过程能按一定的规则有顺序地进行,通信双方必须建立一定的协议或约定,并且具有执行协议的功能,这样才能实现有意义的数据通信。从某种意义上说,数据通信的内容比单纯的数据传输更广泛。数据传输仅涉及传输的内容,而数据通信除包括数据传输外,还涉及数据交换等。因此,可以认为数据传输是实现数据通信的基础,但是单纯的数据传输达不到有效地进行数据通信的目的。这一点,通过后面章节的学习会理解得更清楚。(2)数据通信与计算机通信

广义地讲,数据通信是指两个数据终端设备(DTE)之间的通信。计算机属于智能化程度较高的数据终端,因此计算机通信应归入数据通信的范畴。从概念上讲,数据通信应包含计算机通信。由于计算机是目前应用最普遍的数据终端,有许多人又将数据通信与计算机通信等同起来,因此,在许多地方数据通信与计算机通信几乎成了同义语。狭义地讲,数据通信仅指计算机通信中的通信子网的具体实现,它完成通信协议中的下三层功能,主要解决两个数据终端之间的通信传输问题;而计算机通信着重于数据信息的交互,即更侧重于计算机内部进程之间的通信。

从电信的角度来讲,数据通信是一种新的业务,完全不同于现在的电话通信,具有许多新的概念和思想,是一种新的通信技术。简单地说,数据通信是计算机应用开发的产物。由于计算机的大量存在,而单个计算机在使用中不能充分地发挥其潜力,人们自然地想到用通信线路把计算机连接起来进行远程通信,实现资源共享,于是出现了数据通信。从这个角度讲,由于计算机的普遍使用,许多信息以数据形式存在,如何传递数据信息也就成为数据通信需要考虑的内容。(3)数据通信与数字通信

数字通信是电信号的一种传输方式,传输由0和1组成的数字码流。这些码流既可以表示成数据信息,也可以代表语音和图像信息等;它与模拟通信相对应,主要解决模拟信号的数字化传输问题。一般来说,数字通信并不针对某种用户业务,因而不涉及用户终端。但数据通信却是要针对数据业务的。数据既可以通过调制技术在模拟通信系统上传输,也可以在数字通信系统上传输。也就是说,数据通信所使用的信道既可以是模拟信道,也可以是数字信道。1.2.3 数据通信系统模型和基本类型

1.一般数据通信系统模型

通信的基本目的是由信源向信宿传送信息。通信系统有各种不同的类型,不同的通信系统,其设备和所实现的业务功能也不尽相同,如电话、广播、电视、微波通信、卫星通信、移动通信等系统都有成熟的技术与应用。尽管如此,这些通信系统都可以用一个经典的模型来描述,如图1-3所示。图1-3 通信系统的组成模型

数据通信系统通过数据电路将分布在远端的数据终端设备与计算机系统连接起来,实现数据的传输、交换、存储和处理。典型的数据通信系统主要由数据终端设备(Data Terminal Equipment,DTE)、数据电路和中央处理机组成。但由于数据通信的需求、手段、技术以及使用条件等的多样化,数据通信系统的组成也是多种多样的。目前,较多的是使用通用数据电路(Universal Data Circuit)来描述一个点与点间的数据通信系统,如图1-4所示。图1-4 数据通信系统的组成模型

对比图1-3 与图1-4所示的通信系统模型不难看出,在数据通信系统中,数据终端设备(Data Terminal Equipment,DTE)就是发送端的信源和接收端的信宿;数据通信设备(Data Communication Equipment,DCE)就是通信系统中的发送和接收设备。(1)数据终端设备

在数据通信系统中,用于发送和接收数据的设备称为数据终端设备。数据终端设备可能是大、中、小型计算机和个人计算机,也可能是一台只接收数据的打印机,所以说数据终端设备属于用户范畴,其种类繁多,功能差别也较大。从计算机和计算机通信系统的观点来看,终端是输入/输出的工具;从数据通信网络的观点来看,计算机和终端都称为网络的数据终端设备,简称终端。数据终端设备由数据输入设备(如键盘、鼠标和扫描仪等)、数据输出设备(显示器、打印机和传真机等)和传输控制器组成。另外,数据终端的类型有很多种,有简单终端和智能终端、同步终端和异步终端、本地终端和远程终端等。需要指出的是,同步终端是以帧同步方式(如X.25、HDLC等)和字符同步方式(如BSC)工作的终端;异步终端是起止式终端,在每个字符的首尾需加“起”和“止”比特,以实现收发双方的同步,由于字符和字符之间的间隙时间可以任意长,因此称为异步终端。(2)传输控制器/通信控制器

在图1-4所示的数据终端组成中,输入/输出设备很好理解,值得一提的是传输控制器/通信控制器。由于数据通信是计算机与计算机或计算机与终端间的通信,为了有效而可靠地进行通信,通信双方必须按一定的规程进行,如收发双方的同步、差错控制、数据流量控制及传输链路的建立、维待和拆除等,所以必须设置传输控制器/通信控制器来完成这些功能,对应于软件部分就是通信协议。这也是数据通信与传统电话通信的主要区别。(3)数据通信设备

数据电路终接设备位于数据电路两端,是数据电路的组成部分,其作用是将数据终端设备,输出的数据信号变换成适合在传输信道中传输的信号。(4)DTE/DCE接口

DTE/DCE 接口由数据通信设备和数据终端设备内部的输入/输出电路以及连接它们的连接器和电缆组成。通常,DTE/DCE接口遵从国际标准化组织(ISO)、国际电信联盟电信标准部(ITU-T)和美国电子工业协会(EIA)制定的标准(如RS-232标准)。(5)数据电路

数据电路(Data Circuit)指的是在线路或信道上加信号变换设备之后形成的二进制比特流通路,它由传输信道及其两端的数据电路终接设备组成。(6)数据链路

数据链路(Data Link)是在数据电路已建立的基础上,通过发送方和接收方之间交换“握手”信号,使双方确认后方可开始传输数据的两个或两个以上的终端装置与互连线路的组合体。所谓“握手”信号,是指通信双方建立同步联系、使双方设备处于正确的收发状态、通信双方相互核对地址等。加了通信控制器以后的数据电路称为数据链路。可见,数据链路包括物理链路和实现链路协议的硬件和软件。只有建立了数据链路之后,双方数据终端设备才可真正有效地进行数据传输。(7)中央处理机

中央处理机,由中央处理单元(CPU)、主存储器、输入/输出设备及其他外围设备组成,其功能主要是进行数据处理。

2.数据通信系统的基本类型

数据通信系统按信息流方式可以分为如下所述几种基本类型。(1)数据处理/查询系统

这种类型的数据通信系统的信息流如图1-5所示。图1-5 数据处理/查询系统框图

在中央处理机的文件中存有可查阅的大量数据,当数据终端查询时,其首先与中央处理机建立数据链路,然后发送查询命令;中央处理机收到查询命令(输入数据)后进行检查,根据检查结果调出相应的程序和数据进行处理,并将处理结果进行必要的编辑,以适应线路传送和终端接收的形式;最后发送回终端,作为对查询的响应。例如飞机订票系统、银行系统和信息检索系统等就属于此种类型。(2)信息交换系统

信息交换系统的信息流如图1-6所示。图1-6 信息交换系统

若终端A需要将信息送到终端B,终端A首先与中央处理机建立数据链路,并将要交换的信息送到中央处理机;中央处理机收到该信息后对其进行检查和处理,并选择所需要的目的地终端 B;然后按照接收终端对信息格式的要求对交换信息进行必要的编辑,并与目的地终端B建立数据链路,将信息发送给终端B,完成信息交换。例如票证交换系统就是一种信息交换系统。(3)数据收集和分配系统

数据收集和分配系统的信息流如图1-7所示。图1-7 数据收集和分配系统

作为数据收集系统,例如气象观测系统,从很多数据终端发来的数据被中央处理机收集,收集的数据被存入文件中,以备进一步处理。这种系统也可以作为分配系统。

在实际的数据通信系统中,这些形式是组合在一起使用的,可以提供更广泛的业务。1.3 数据通信的特点与主要内容1.3.1 数据通信的特点

数据通信发展到今天,其应用范围已相当广泛。凡需要计算机联网的地方都离不开数据通信。例如,企业的生产需要计算机控制产品的生产数量和质量、安排和计算加工程序和生产计划、统计生产数量和质量等,这些数据在终端与计算机之间、计算机与计算机之间、计算机与控制中心之间以及基层单位与管理中心之间的传输和交换都是数据通信。

数据通信作为一种通信业务方式,具有不同于其他通信业务方式的特点,这些特点主要表现在以下几个方面。

① 需要建立通信控制规程,也就是要制定出严格的通信协议或标准。

② 数据传输的可靠性要求高,即误码率要低。数据传输过程中,由于信道的不理想和噪声的影响,可能使数据信号产生差错。特别是对于军事或银行业务系统,这些差错可能引起严重的后果,因此,必须采取一些措施对差错进行控制。表1-2给出了各种通信业务的误码率要求。表1-2 各种通信业务的误码率要求

③ 数据通信的业务量呈突发性变化,即数据通信速率的平均值和高峰值差异较大。

④ 数据通信要求有灵活的接口能力。数据通信的用户是各种不同类型的计算机和终端设备,它们在通信速率、编码格式、同步方式和通信规程等方面都有很大的差异。为了使它们之间能相互通信,数据通信网必须提供灵活的接口能力。

⑤ 不同的数据通信业务对通信时延的要求也不同,且时延要求的变化范围大。

⑥ 数据通信每次呼叫平均持续时间短,因此,数据通信要求接续和传输响应快。

⑦ 数据通信从面向终端发展到今天的面向网络,而且数据通信总是与远程信息处理相联系,包括科学计算、过程控制和信息检索等广义的信息处理。1.3.2 数据通信的主要研究内容

目前,数据通信广泛地应用于社会的各个方面,其内容十分丰富,相关理论、方法和手段也在不断地发展和完善之中。但迄今为止,数据通信还没有一个严格的范围限制。由数据通信的特点可知,数据通信与其他通信方式的内涵有很大的区别,特别是信息载体的不同和复杂的协议,使数据通信所包含的内容也有很大的不同。与此同时还有一些全新的概念,这些概念在学习数据通信的过程中要引起足够的重视。许多学者认为,数据通信包括的主要内容如下所述。

1.传输

传输为信息载体提供通路,研究适合传输的信号形式及相应的各种传输设备。进行数据传输时,通常要求改善传输质量、降低差错率,并使传输过程有效地进行。

2.通信接口

通信接口把发送端的信号变换为适合于传输的形式,或把传输到终点的信号变换为适合接收端设备接收的形式。数据通信系统根据不同的应用要求,规定了不同类型的接口标准,有国家标准,也有公司自己制定的标准。但对开放性的用户接口,通常采用国家标准或国际标准,以利于互连互通。

3.交换

交换是数据通信的重要内容,主要包括数据交换的原理和概念。数据交换解决了传输资源共享。数据交换的方式主要有电路交换和分组交换两种,其中分组交换在实际的数据通信网中较多采用。在一个采用分组交换的数据通信网中,除了在相邻交换节点之间要实现数据传输与数据链路控制规程所要求的各项功能外,在每一交换节点上还需完成分组的存储与转发、路由选择、流量控制、拥塞控制、用户入网连接以及有关网路维护和管理等多方面的工作。

4.通信处理

通信处理是数据通信中最复杂的部分。这部分内容较多,本书除对其中一部分内容进行介绍外,其余大部分内容在计算机网络课程中讲述。

最基本的通信处理功能可以分为以下三大类。

① 编辑:包括差错控制、格式化和编辑。

② 转换:包括速度转换和代码转换。

③ 控制:包括网络控制、轮询和路由选择。

5.协议

协议早年被称为传输控制规程,主要研究如何有效地实现数据通信。随着数据通信技术的发展,现在使用术语“数据通信协议”。数据通信协议是双方为准确有效地进行通信所必须遵循的规则和约定。它可以分为两类,一类是与数据通信网有关的协议,包括网内节点与节点间以及网络与端系统间的协议;另一类是端系统与端系统之间的协议。它们是在前一类协议实现的基础上,为了实现端系统间的互通与达到一定的应用目的所必需的协议。

随着数据业务的不断增长以及数据通信技术的发展,我们在尊重传统、经典概念的同时,还应更加宽泛化地理解我们熟知的名词和相关技术。数据通信就是个不断发展和变化的术语。在传送数据的网络上,以TCP/IP为核心的通信网占据了通信网越来越重要的位置!有一种趋势,谈数据通信就是IP通信。其实,数据通信一直都在解决IP自身存在的诸多问题,如服务质量(QoS)、安全性及地址编号不足等问题。因此,可以说 IP 通信是数据通信的重要分支。企业技术人员对数据通信包含的内容也持有不同的观点。比如,华为技术有限公司认为,数据通信的公共原理部分包括交换技术、路由技术、VPN技术、TCP/IP协议族等,特别是将计算机网络的内容也纳入了数据通信的范围。笔者认为,建立计算机网络的目的是实现数据通信和资源共享,数据通信是实现网络功能的基础。计算机网络的具体实现,不仅与技术有关,也和通信的实际发展状况等因素有关。由于微电子技术、光纤通信技术的发展,现在已经形成了庞大的数据通信网。计算机网络要互联、共享资源,并扩大规模,必然应用数据通信技术和已有的数据网作为基础。因此,计算机网络与数据通信相互促进、相互渗透。从开放系统互联(OSI)参考模型的角度看,数据通信可以看做是计算机网络OSI参考模型中的下三层,本书也由此纳入了局域网内容。1.4 数据通信的信号表示1.4.1 消息、信息与信号

信号是消息的载体,一般表现为随时间变化的某种物理量;而消息是信号的具体内容,包含一定数量的信息。信息的传送一般都不是直接的,它必须借助于一定形式的信号(光信号、电信号等),才能进行传输和各种处理。

信号的特性可以从时间特性和频率特性两个方面描述。信号可写成数学表达式,是时间 t的函数;它具有一定的波形,因而表现出一定波形的时间特性,如出现时间的先后、持续时间的长短、重复周期的大小及随时间变化的快慢等。同时,信号在一定条件下可以分解为许多不同频率的正弦分量,即信号具有一定的频率成分,因而表现出一定的频率特性,如含有不同的频率分量、主要频率分量占有不同的范围等。1.4.2 模拟信号与数字信号

1.模拟信号

模拟信号的特点是其幅度连续变化。这里“连续”的含义是在某一取值范围内可以取无数多个数值。如图1-8(a)所示的就是模拟信号,这种信号的波形在时间上也是连续的,时间上连续的信号称为连续信号。图1-8(b)是图1-8(a)的抽样信号,它实际上是将图1-8(a)所示的信号波形每隔一定的时间T抽样一次。这种信号又称为脉冲调幅(PAM)信号,其波形在时间上是离散的,但其幅度取值却是连续的,仍然具有连续变化的性质。因此图1-8(b)所示的信号仍然是模拟信号。电话、传真和电视信号都是模拟信号。图1-8 模拟信号

2.数字信号

图1-9所示的是一种数字信号的波形。数字信号的特点为:其幅度值是有限值,不是连续的,而是离散的。数字信号的幅度取值有两种,如图1-9(a)所示,数字信号的每一个码元(由一个脉冲构成)只取两个幅度值,是一种二电平码;图1-9(b)所示,数字信号的每一个码元可取4个(3, 1, -1, -3)幅值中的一个,它是四电平码。注意,数字信号的时间也可以是连续的,例如异步电报信号。图1-9 数字信号

数字信号与模拟信号的区别是幅度取值是否离散。在一定条件下,模拟信号与数字信号可以互相转换。

对于数据通信来说,数据既可以是模拟数据,也可以是数字数据。模拟数据是连续数据,这意味着不能从数据中识别出单个信息单元,例如光、声音和图像就是模拟数据。数字信号和模拟信号用于数据通信时,不同的网络使用不同类型的信号。例如电话网用于传送模拟信号,但若用电话网传送数字信号就必须进行信号转换。1.4.3 数据通信信号的带宽需求

1.带宽的概念

在模拟通信时代,带宽(Bandwidth)是指传送模拟信号时的信号频带宽度。但在数字通信时代,也使用了带宽的概念,通常用来代表数字传输中的线路传输速率。随着网络传输技术的发展,带宽用来代表网络的数据传输容量,这个术语对理解网络是至关重要的。(1)信号带宽

模拟通信中的信号带宽指的是信号频率的范围,它的大小等于最高频率与最低频率之差,单位为赫兹(Hz)。例如电话信号的频率范围为300Hz~3 400Hz,因此它的信号带宽为3 100Hz。通常所占的带宽越大,越能传输高质量的信号。例如调幅(AM)无线电广播用来传送一个单声道的信号带宽为5 000Hz,所以AM收音机所传送的声音质量比电话好;而调频(FM)无线电广播用来传送一个单声道的信号带宽高达15kHz,所以FM广播所输出的声音质量又比AM广播要好。(2)线路带宽(线路传输速率)

在数字通信中,线路带宽指通信介质的线路传输速率,也就是传输介质每秒所能传输的数据量,用来描述在一个给定的时间内有多少信息从一个地方传输到另一个地方。由于数据传输的最小单位为一个比特,所以线路带宽的单位为bit/s。为了区别于模拟通信的信号带宽,有时也将线路带宽称为数字带宽。

2.介质带宽与有效带宽

在模拟通信和数字通信中,带宽都是一个很有用的概念。但无论采用什么样的物理介质,带宽都是有限的,这是由传输介质的物理特性和目前技术的发展所共同决定的。表1-3列出了目前各种常见介质能传送的最大带宽,以及传输的最大距离。表1-3 各种常见介质的最大带宽和最大传输距离

传输介质只能传输某些频率范围内的信号,即具有特定带宽的某种传输介质只能传输在介质带宽内的信号。对于数字信号来说,其频谱(带宽)包括不同振幅的无数个频率。如果在传输时只传输具有重要振幅的分量,仍然可用合理的精度在接收端恢复数字信号,把无限频谱的这一部分频谱称为有效频谱(带宽)。若信号的有效带宽大于介质的最大带宽时,传输的信号将产生失真。

3.比特率与有效带宽的关系

当比特率上升时,有效带宽也变宽,在数据通信中称为帕金森定律。也就是说,用数据速率填充有效带宽。例如,若比特率是1 000bit/s,则有效带宽是200Hz左右;若比特率是2 000bit/s,则有效带宽是400Hz左右,有效带宽随着比特率的增加而增加。若要提高比特率,就需要用具有更宽带宽的介质来传输信号;反过来说,介质带宽限制了比特率的增加。

假定周期性地传输ASCⅡ的b,它用二进制编码01100010表示,设介质带宽为3 000Hz,发送信号的数据速率的改变如表1-4所示。表1-4 信道带宽与数据速率的关系

分析表1-2可得到如下结论。

① 数字信号的特点是要求频带宽,要不失真地传递数字信号,信道也必须有很宽的带宽。但实际信道往往只有有限的带宽,通过这样信道的信号必然出现失真,必然成为带限信号。

② 当信道带宽一定时,数据速率越高,通过的谐波数越少,失真越严重。

若采用特定的编码,仍然有可能在介质带宽(或信道带宽)较窄时以较高的数据速率工作。

4.与数字带宽相关的数据吞吐量

吞吐量(Throughput)又称为通过量,指的是单位时间内在一个方向上穿越一个连接段(或虚连接段)成功地传送的数据比特数。例如,上网时使用特定的路径下载一个文件时获得的实际带宽就是吞吐量。由于多种原因,吞吐量远远小于传输介质所能达到的最大带宽,影响带宽和吞吐量的因素可能包括网络互联设备、传输的数据类型、网络结构、用户数量、用户使用的计算机、服务器、电源及气候所造成的断电和拥塞。

5.传输数字信号所需要的带宽

传输二进制信号要比传输等效的模拟信号需要多得多的带宽。例如,传输24路模拟语音信号的信道需要大约 96kHz(即 24×4kHz);而用数字形式使用标准的 T1 时分复用格式传输同样的 24路语音信号需要大约776kHz的带宽,即为传输模拟信号大约8倍多的带宽。但是传输数字信号时,能够再生脉冲,使得误码率降低。

了解带宽是非常重要的,作为网络专业技术人员,特别要注意掌握带宽和吞吐量的概念,它们是分析网络性能的主要依据;作为网络设计者,带宽应该是考虑的主要因素之一。了解带宽是如何工作的及其有限性,可以节省很多费用。1.4.4 网速的几个概念

平时我们上网经常听到有这样的抱怨:“网速太慢了!”那么网速是指什么?为了说明这个问题,就必须搞清楚如下概念,这对后续的学习也很有帮助。

1.bit

bit(比特)为网络数据计量单位,是电子计算机中最小的数据单位。每一比特的状态只能是0或1。

2.bit/s

bit/s是bit per second(每秒传输数据)的简写,为网络数据流量单位,用来表示每秒钟传输数据量的多少。我们日常说的100M是指一秒钟可以传输100兆比特数据量,10M是指一秒钟可以传输10兆比特数据量,2M是指一秒钟可以传输2兆比特数据量。

3.Byte

Byte为文件字节单位,是文件大小的单位。一个字节是硬盘的一个可以存储的小单元,8个二进制位构成 1 个字节(Byte),它是存储空间的基本计量单位。字节与比特的数量换算关系为1Byte=8bit。1字节可以储存1个英文字母或者半个汉字,换句话说,1个汉字占据2字节的存储空间。通常我们指的文件大小都是指字节数,如一个2M大小的文件,是指一个文件有2MByte;一个硬盘的空间有10M,指的是可以存储10MByte大小的文件。1.5 数据通信的传输代码1.5.1 传输代码概述

在数据通信中,数据常常用“代码”来表示。所谓代码,就是利用数字的一种组合来表示的某一种基本数据单元,可以是文字信息中的字符、图形信息中的图符和图像信息中的像素等,这些都是最基本的数据单元。数据通信代码常常称为字符集、字符代码或符号代码。数据通信代码有3种类型的字符:数据链路控制字符,用来使数据传输更顺利;图形控制字符,涉及接收端数据的语法或数据的表示;字母/数字字符,用于表示字母、数字和标点符号使用的各种符号。

第一个得到广泛使用的数据通信代码是摩尔斯代码,它使用3个不等长的符号来编码字母、数字字符、标点符号和一个询问字。但是,摩尔斯代码不适合现代的计算机设备,因为它的所有字符不具有同样的符号数,发送的时间长度也不等,并且每个摩尔斯代码的发送速率也不同;另外,摩尔斯代码还缺乏图形选择和使传输顺利进行的数据链路控制字符,以及用于现代计算机的典型数据表示。目前用于数据通信的字符编码最常用的字符是博多码、美国信息交换标准码(ASCⅡ)、扩充的二——十进制交换码(EBCDIC)以及现今普遍使用的条形码。1.5.2 典型的传输代码

1.博多码

博多码(国际二号电码或ITA2)有时也称为电传码,是第一个固定长度的字符代码。博多码由一位法国邮政工程师摩雷(Thomas Murray)在1875年开发,并以电报打印的先驱博多(Emile Baudot)的名字命名。博多码是一种五位代码,它是现用的起止式电传电报通信中的标准电码,可以表示32个字符。要处理全部字母和数字的字符集,32个字符是不够的,因此,我们选定两种字符作为代码扩展字符来扩大博多码的处理能力。这两个扩展字符是数字转移字符和字母转移字符,可将博多码的容量扩充到58个字符。到目前为止,博多码仍然用于Telex低速电传电报系统中,并用于向全世界发送新闻信息等。

2.ASCⅡ码

1963年,美国采用了贝尔系统33型电传代码作为美国信息交换标准代码,又称ASCⅡ-63。以后,ASCⅡ码经历了1965年、1967年和1977年版的演变。国际标准化组织(ISO)与原国际电报电话咨询委员会(CCITT)提出了7单位国际5号字母表,与美国ASCⅡ码相接近。ASCⅡ码的1977年版也被原CCITT推荐为国际5号电码(即IA5)表。我国国家标准局也使用信息处理交换用的7单位字符编码标准(GB1988-80),后来习惯统称7单位代码为ASCⅡ。60

ASCⅡ码是7位(b~b)字符集,有128种组合。ASCⅡ码中最067低有效位(LSB)指定为b,最高有效位(MSB)指定为b。b不是ASCⅡ码的一部分,但通常保留作为奇偶校验位。字符代码通常有它017们的阶次代表位,b是零阶位,b是一阶位……b是七阶位,依此类推。串行传输时,首先传输的位称为最低有效位,然后,依次传输到最高有效位。ASCⅡ码是目前最常用的代码,大多数微机和小型计算机都使用ASCⅡ码保存数据。又如,程控数字交换机的维护终端接口与交换机控制系统间传递的信息采用的就是ASCⅡ码的形式,现在的GSM移动通信系统手机发短信时也采用ASCⅡ码。

ASCⅡ码中有许多特殊的字符,这些特殊字符在数据通信中很重要,下面是一些特殊的字符及其含义。

① ACK:确认(Acknowledgement)。

② NAK:否认(Negative Acknowledgement)。

③ SOH:首标开始(Start of Header)。

④ EOT:传送结束(End of Transmission)。

⑤ ENQ:询问(Enquiry)。

⑥ SYN:同步(Synchronize)。

⑦ DLE:数据链转义。

3.EBCDIC码

EBCDIC码是IBM开发的一种扩展的二——十进制交换码,是一种8bit码,有256种组合,是最强大的字符集。注意,在EBCDIC中,70最低有效比特指定为b,最高有效比特指定为b。因此,用EBCDIC70时,高阶比特b首先传输,而低阶比特b最后传输。EBCDIC不使用奇偶校验比特。【例1-1】 比较大写字母E的ASCII码和EBCDIC码。

解:查ASCII码和EBCDIC码知,字母E的ASCII码是十六进制的45,即7位二进制码的1000101,字母E的EBCDIC码是十六进制的C5,即7位二进制码的11000101。说明字母E的EBCDIC码与ASCII码具有相同的十六进制值,只是多了1bit附加比特。

4.条形码

条形码是在商店里几乎在每件商品上都可以看到的那些万能的黑白条状粘贴物。条形码是由一系列由白色间隔分隔的黑条。黑条的宽度以及它们的反光能力代表二进制的1和0,用来识别商品的价格。此外,条形码可能包含有关库存管理和控制、安全进入、发货和收货、产品计数、文档和订单处理、自动记账以及许多其他应用的信息。图1-10(a)所示为一个典型的条形码。

图1-10(b)所示给出了典型条形码上的字段。起始字段由唯一的黑条和间隔序列组成,用来识别数据字段的开始。数据字符符合所用的条形码符号体系或格式。在数据字符字段中,编码的串行数据从带光学扫描仪的卡上提取。要读出信息,只要以一个平滑均匀的运动扫过印刷的黑条即可,扫描仪中的光检测器会感知反射光,并将其转换为电信号1和0用于解码。图1-10 条形码1.6 数据通信的传输信道1.6.1 信道概述

通常对于信道有两种理解:一种是指信号的传输介质,如对称电缆、同轴电缆、超短波及微波视距传播(包括卫星中继)路径、短波电离层反射路径、对流层散射路径以及光纤等,此种类型的信道称为狭义信道;另一种是将传输介质和各种信号形式的转换、耦合等设备都归纳在一起,包括发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器等部件和电路在内的传输路径或传输通路,这种范围扩大了的信道称为广义信道。按照传输介质,信道可以分为有线信道和无线信道;按照传输信号的形式,信道又可分为数字信道和模拟信道。传输数字信号的信道称为数字信道,传输模拟信号的信道称为模拟信道。信道按其信道的参数特性又可划分为恒参信道和变参信道。信号经过恒参信道时,对信号传输的主要影响是引起码元波形的展宽,干扰其他码元,从而引起误码。对于变参信道,信道的传输特性随时间的变化可分为慢变化和快变化,慢变化与传播的条件相关联;快变化又称为快衰落,与电波的多径传播相关联,表现为接收信号振幅和相位一致地随时间变化。当信号电平随机起伏,下降到一定的门限值以下时,就会导致误码,甚至通信中断。宽带信号的各频率分量衰落不相关,会引起波形失真。对于数据传输来说,衰落造成的主要危害是引起码间串扰。1.6.2 实线电缆信道

实线电缆主要指双绞线电缆(Twisted Pair)和同轴电缆(Coaxial Cable)。

1.双绞线电缆

双绞线电缆分为非屏蔽双绞线电缆(UTP)和屏蔽双绞线电缆(STP)两种类型。(1)UTP

UTP 是现今最常用的通信介质,在电话通信系统使用最多,它的频率范围(100Hz~5MHz)对于传输语音和数据都是适用的。非屏蔽双绞线电缆是在同一保护套内有许多对互绞并且相互绝缘的双导线,导线直径为0.4mm~1.4mm。两根成对的绝缘芯线对地是平衡的(即对地的分布电容相等),每一对线拧成扭绞状的目的是为了减少各线对间的相互干扰,如图1-11所示。图1-11 UTP

UTP的优点是价格便宜,使用简单,容易安装。在包括以太网和令牌环网在内的许多局域网技术中都采用了高等级的UTP电缆。如图1-12所示为一根有5对双绞线的电缆。图1-12 含有5对双绞线的电缆

双绞线按照所使用的线材不同而有不同的传输性能,目前 EIA 定义了一种按质量划分 UTP等级的标准,如表1-5所示。表1-5 EIA定义的UTP电缆类别及特点

根据EIA/TIA的规定,双绞线的每条线都有特定的颜色与编号,如表1-6所示。表1-6 双绞线的颜色与编号对照

由于非屏蔽双绞线电缆的电磁场能量是向四周辐射的,因此它在高频段的衰减比较严重,但其传输特性比较稳定,可以近似为恒参信道。双绞线电缆常用来构成电话分机至交换机之间的用户环路、连接话带调制解调器(Modem)的专线模拟电路、数据终端至数字交换机和数据复用器之间的数字电路、连接基带Modem的专线数字电路及本地计算机局域网高速数据传输电路等。(2)STP

STP在每一对导线外都有一层金属,这层金属包装使外部电磁噪声不能穿越进来,如图1-13所示。STP消除了来自另一线路(或信道)的干扰,这种干扰是在一条线路接收了在另一线路上传输的信号时发生的。例如我们在打电话时,有时会听到其他人的讲话声,这种现象在电话通信中称为串扰。若将每一对双绞线屏蔽起来,就可以消除大部分串扰。STP的质量特性和UTP一样,材料和制造方面的因素使得STP比UTP的价格要高一些,但对噪声有更好的屏蔽作用。使用这种电缆时,金属屏蔽层必须接地。

2.同轴电缆

同轴电缆能够传输比双绞线电缆更宽的频率范围(100kHz~500MHz)的信号。这里以网络中使用的同轴电缆为例说明同轴电缆的结构与特点。在网络中经常采用的是RG-58同轴电缆,如图1-14所示。图1-13 STP图1-14 RG-58同轴电缆

① 中心导体:RG-58的中心导体通常为多芯铜线。

② 绝缘体:是用来隔绝中心导体的一层金属网,一般作为接地来用。在传输的过程中,它用来当作中心导体的参考电压,也可防止电磁波干扰。

③ 外层包覆:用来保护网线,避免受到外界的干扰。另外,它也可以预防网线在不良环境(如潮湿或高温)中受到氧化或其他损坏。

各种同轴电缆是根据它们的无线电波管制级别(RG)来归类的,每一种无线电波管制级别的RG编号表示一组特定的物理特性。RG的每一个级别定义的电缆都适用于一种特定的功能,以下是常用的几种规格。

① RG-8:用于粗缆以太网络。

② RG-9:用于粗缆以太网络。

③ RG-11:用于细缆以太网络。

④ RG-58:用于粗缆以太网络。

⑤ RG-75:用于细缆以太网络。1.6.3 语音信道

语音信道是指传输频带在 300Hz~3 400Hz的音频信道。按照与语音终端设备连接的导线数量,语音信道可分为二线信道和四线信道。在二线信道上,收发在同一线对上进行;在四线信道上,收发分别在两个不同的线对上进行。按照语音传输方式和复用方式,语音信道可分为载波语音信道和脉冲编码(PCM)语音信道。载波语音信道采用频分复用方式,传输介质为明线、对称电缆和同轴电缆,采用信号放大方式进行中继传输。随着通信系统数字化进程的加快,载波语音信道的应用越来越少,目前基本已被淘汰。1.6.4 数字信道

数字信道是直接传输数字信号的信道。对于数字信道通常是以传输速率来划分的,例如,按我国采用的欧洲标准划分,数字信道传输系列为数字话带零次群64Kbit/s、一次群2.048Mbit/s、二次群 8.448Mbit/s、三次群 34.368Mbit/s、四次群 139.264Mbit/s、STM-1:155.52Mbit/s、STM-4:622.08Mbit/s及STM-16:2 488.32Mbit/s。信道的传输速率和接口均与数据终端设备相适应时,数据终端设备可直接与数字信道相连。否则,必须在数字信道两端加复用器(甚至是多路复用器)和(或)适配器等,才能使数据终端设备接入数字信道。数据通信常使用的数字信道有数字光纤信道、数字微波中继信道和数字卫星信道。关于这些信道,这里不做详细介绍,读者可以参阅相关的文献。1.6.5 信道容量

由前所述,数据通信系统的基本指标都围绕传输的有效性和可靠性,但这两者通常存在着矛盾。在一定条件下,提高系统的有效性,就意味着通信可靠性的降低。对于数据通信系统的设计者来说,要在给定的条件下,不断提高数据传输速率的同时,还要降低差错率。从

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