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3.1.4 数据通信的几个基本概念

2007-04-23 16:02 王达 电子工业出版社 字号:T | T
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本章主要介绍局域网、广域网,以及OSI各层主要功能及其工作原理这些基本的计算机网络通信技术,同时还将介绍计算机网络数据通信中常见的技术指标和参数。这些都是我们平常进行各种网络工程施工和系统设计的基础和前提。本节主要讲述了数据通信的几个基本概念

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3.1.4  数据通信的几个基本概念
在计算机网络的数据通信中,信息、数据、信号和信道是四个最基本的概念。正确理解这四个概念,对于理解数据通信原理是非常重要和必要的。
1.信息(Information)
通信的目的是交换信息,信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像。计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图像的组合。为了传送这些信息,首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示。而为了传输二进制代码的数据,必须将它们用模拟或数字信号编码的方式表示。
在信息编码标准中,ASCII(American Standard Card for Information Interchange,美国信息交换标准代码)编码被国际标准化组织ISO接受,成为国际标准ISO646,又称为国际5号码。它用于计算机内码,也用做数据通信中的编码标准。在ASCII码标准中规定,一字节为8位二进制数,一个ASCII码占一字节的低7位,其中最高位为较验位,用于传输过程检验数据正确性。其余7位二进制数表示一个字符,这样一字节可表示2的7次方,即128种状态(从00000000~01111111)。每种状态与一个ASCII码字符惟一对应,即可表示128个字符,其中包括26个英文大写字符、26个英文小写字符、10个数字字符、33个标点符号和33个控制符。ASCII码采用7位二进制比特编码,可以表示128个字符。字符又分为“图形字符”与“控制字符”两类。图形字符包括数字、字母、运算符号和商用符号等。例如大写A的ASCII码是65,小写a则是97。为便于书写和记忆,有时,也将ASCII写作十六进制数形式,即将某字符的ASCII码二进制数形式转换成十六进制数的形式,再标以H表示这是一个十六进制的数。例如A字母的ASCII码为01000001,写成十六进制数即41H;C字母的ASCII码为01000011,写成十六进制数即43H。
以上128个字符的编码规则如图3-3所示。例如大写字母C的ASCII码,只需在图中对应于字符C的位置,找出其对应的行D6D5D4和列D3D2D1D0,依次按D6D5D4D3D2D1D0的顺序排列出来,再在最高位补以0,即得C的ASCII码为01000011。

图3-3  ASCII码编码图
利用数字通信系统来实现多媒体信息的传输是通信技术研究的重要内容之一,与文本、图形信息传输相比,语音、图像信息传输要求数据通信系统具有高速率与低延时的特性,所以多媒体技术在网络中的应用,将对数据通信系统提出更高的要求。
2.数据(Data)
“数据”一般可以理解为“信息的数字化形式”或“数字化的信息形式”。狭义的“数据”通常是指具有一定数字特性的信息,如统计数据、气象数据、测量数据及计算机中区别于程序的计算数据等。但在计算机网络系统中,数据通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码。
数据在信道中是以电信号的形式传送的,电信号分为“模拟信号”和“数字信号”两种,“模拟信号”是连续变化的电压或电流波形,而“数字信号”是一系列表示数字“0”或“1”的电脉冲(又称“码元”)。同模拟传输相比,数字传输的质量高,是今后数据通信的发展方向。
数据的单位有如下几种。
位b(bit):一个0或1。
字节B(Byte):8个码元。1KB=1024B;1MB=1024KB;1GB=1024MB
3.信号(Signal)
信号是数据在传输过程中电信号的表示形式。模拟信号(Analog Signal)的信号电平是连续变化的,如图3-4所示;而数字信号(Digital Signal)是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示,如图3-5所示。按照在传输介质上传输的信号类型,通信系统分为“模拟通信系统”与“数字通信系统”两种。
图3-4  模拟信号波形

图3-5  数字信号波形
模拟信号与数字信号可以混合应用,也可相互转化来应用。具体可以用以下文字描述。
(1)模拟数据可以用模拟信号来表示
模拟数据是时间的函数,并占有一定的频率范围(即“频带”)。这种数据可以直接用占有相同频带的电信号,即对应的模拟信号来表示。典型代表如模拟电话通信。
(2)模拟数据也可以用数字信号来表示
对于声音数据来说,完成模拟数据和数字信号转换功能的设施是解码器(CODEC)。它将直接表示声音数据的模拟信号,编码转换成二进制流码近似表示的数字信号。而在线路另一端的CODEC,则将二进制流码恢复成原来的模拟数据。典型代表如数字电话通信。
(3)数字数据可以用数字信号来表示
数字数据可直接用二进制数字脉冲信号来表示,但为了改善传播特性,一般先要对二进制数据进行编码,这种数字信号的传输方式称为“基带传输”。典型代表如数字数据专线网DDN网络通信。
(4)数字数据可以用模拟信号来表示
如MODEM可以把数字数据调制成模拟信号。典型代表如用MODEM拨号上网。
以上四种数据传输、转换方式分别如图3-6的(1)、(2)、(3)、(4)所示。
图3-6  四种模拟、数字信号传输和转换方式
4.信道
“信道”就是通信双方以传输媒介为基础的传递信号的通路。一条传输媒介上可以有多条信道(多路复用),如图3-7所示。
图3-7  传输媒介中的信道
信道也有“模拟信道”和“数字信道”之分,模拟信道是以连续模拟信号形式传输数据的信道。数字信道是以数字脉冲形式(离散信号)传输数据的信道。
以上说的是有线网络信道,在无线网络中,无线信道分为三种:微波信道、红外和激光信道、卫星信道。微波信道、红外和激光信道都具有很强的方向性。微波信道传输质量比较稳定,不受雨雾等天气条件的影响,但在方向性及保密性方面不及红外和激光信道。卫星信道是以人造卫星为微波中继站,属于散射式通信,它是微波信道的特殊形式。卫星信道的优点是容量大、距离远,但一次性投资大、传播延迟时间长。
另外,在“信号”概念中还有“信源”和“信宿”两个相关概述。“信源”是指通信过程中产生和发送信息的设备或计算机;“信宿”是指通信过程中接收和处理信息的设备或计算机,而前面介绍的“信道”总地来说就是“信源”和“信宿”之间的通信线路。
【责任编辑:雪花 TEL:(010)68476606-8008】

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