第三章物理层与数据通信基础3.1数据通信的基础知识3.1.0基础知识基本术语如果信息的自然状态是模拟的，如语音、图像等，经数字化处理后，用数字信号的形式进行传送就成为数字通信。如果信息的自然状态是数字的（离散的），如计算机数据，那么不管采用那种形式的信号进行传送，都叫数据通信。信道是一个逻辑的概念，可表示为向某一方向传输信息的通道。通过采用多路复用技术，一条2线制的物理信道可以同时传输多路信息。因此，可以广义的理解为一条物理信道可以包含多条逻辑信道。从通信过程中发送端所产生的信号形式来看，信号可分为模拟信号（连续变化的，如正弦波或余弦波形式）和数字信号（离散的、脉冲信号形式）两类。与此相应的，信道可以分为传送模拟信号的模拟信道和传送数字信号的数字信道。当然，数字信号经过调制后，可以改变成模拟信号在模拟信道传输，模拟信号经过模数变换后，也可以转换成数字信号在数字信道上传输。数据传输方式数据通信的基本方式有两种，一种是并行通信，一种是串行通信。并行通信通常用于计算机系统内部及与外设之间大量频繁的数据传输。在这种方式中，每个数据编码的各个比特都是同时发送的，因此，数据传输率高。但在远距离通信时，由于这种通信需要的线路太多，因而通信成本太高，另外，并行线路间电平的相互干扰也会影响传输质量。因此，一般不采用并行通信。串行通信就是比特（bit）的逐位传送，对于要进行远距离传输的每个数据编码的各个比特来说，一般按照从低位到高位的顺序依次进行传送。由于这种方式节省线路成本，因此它是远距离数据通信较好的选择。通信制式通信制式（Communicationmode）主要是指有关信息传输方向的定义。1）单工通信。凡是利用一条物理信道（2线制）只能进行单向信息传输的通信，称之为单工通信。单工通信多用于早期简单的或测试控制环境下的数据通信，现在已很少采用。2）半双工通信。半双工通信是指可以进行双向传输，但由于只有一条物理信道（2线制），因此，同一时刻只限于一个方向传输，这种制式方泛应用于交互式会话通信情况下。3）全双工通信。全双工通信是指通信双方在任何时刻，均可进行双向通信，无任何限制，这种制式往往用于实时数据交换，它需要具有两条以上的物理信道（3线制或4线制）。为了提高传输速度，现在越来越多的高速数据通信系统或计算机网络系统开始采用全双工通信制式。3.1.1通信系统模型点到点数据通信系统的一般结构形式如书图3-1所示。解释说明：略通过模拟信道进行数据通信的结构形式如图3-1所示更一般的结构形式为跨越网络的通信。其中，数据终端设备DTE(DataTerminalEquipment)是对属于用户所有的连网设备和工作站的通称。它们是数据的产生源和接收源，一般具有根据协议控制通信的功能。典型的数据终端设备有：计算机、输入/输出设备和各种形式的数据终端（如POS机等）。调制解调器用于实现信号的变换，可以将由计算机输出的抗干扰能力较差的数字数据转换成抗干扰能力较强的模拟数据，从而实现远距离的传输。同时还可以进行相反方向的转换，将接收到的模拟数据转换成数字数据送给计算机系统进行存储或处理。3.1.2带宽与傅立叶分析任何实际的模拟信道所能传输的信号的频率都有一定的范围。这个范围就称之为该信道通频带的宽度或称为带宽（Bandwidth）。信道的带宽是由传输媒体和有关的附加设备与电路的频率特性综合决定的。对一个低通信道来说，若从0到某个截止频率fc的信号通过时，振幅不会衰减或衰减很小，而超过此截止频率fc的信号通过时就会大大衰减，则此信道的带宽为fc（Hz）。因此，信道的带宽越宽，则它传输数字信号时失真越小。反之，若信道的带宽是固定的，则它用来直接传输数字信号的数据传输速率越高，则失真越大。3.1.3数据通信的技术指标1.数据传输速率数据传输速率有两种度量单位，即波特率和比特率。波特率波特率又称波形速率，即指数据通信系统中线路上每秒传送的波形个数，其单位为波特。设一个波形的持续周期为T，则波特率B=1/T（波特）比特率比特率又称为信息速率，它反映一个数据通信系统每秒所传输的2进制数据位数，单位是：比特/秒（bits/s）或b...
