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4.1 数据发送概述

2007-06-15 16:46 朱加强 北大燕工教育研究院 字号:T | T
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《计算机网络技术》一书全面系统的介绍了计算机网络技术知识,贯穿计算机网络的方方面面对于入学者可以说是先纵览网络,以后对网络的学习更加具有目标性。本文是数据发送概述。

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4.1 数据发送概述
信息可通过两种方式被发送:模拟方式和数字方式,这两种方式均使用电压产生相应的信号。
模拟信号使用可变电压以产生连续波,因而也导致了不精确发送。为理解这个要领可以假设两个铁罐用一根电线相连,当你对着一个铁罐说话时,你所产生的声波沿着电线向前振动,最后到达另一端的铁罐。这种声音听起来只是大致与你的声音相近,它在很大程度上受电线质量的影响。例如,如果使用一根不扭曲并且不变形的纯铜线连接两个铁罐,到达另一端铁罐的声音效果要比你使用一个由衣架作成的连接线清晰得多。然而不论使用何种介质,当声波穿过电线时,都将变形,到达另一端时,铁罐的声音都会有些混浊。
图4-1显示了一个模拟信号的一小部分。注意幅度或信号强度如何随时间改变。

图 4-1 模拟信号传输的例子
现在来比较模拟信号与图4-2所描绘的数字信号。数字信号由脉冲值为1或0的精确电压组成,如同在任何二进制系统中用1和0组合来对信息进行编码。在数字信号中每个脉冲被称为一个二进制数或位(bit)。一个位只能有两种可能值:1或0。连续8位组成1个字节,1个字节携带一个信息片。例如,在数字网络中字节01111001意味着121。(在后面章节IP编址时我们会二进制对十进制进行换算)
图4-2 数字信号传输的例子

虽然用模拟信号的幅度即足以测量信号的强度,但频率这个概念仍经常被使用。频率是指在一固定时间段内信号幅度变化的次数值。用每秒周期数或Hz赫兹)表示。由于模拟信号比数字信号更易改变,因而模拟信号的一个优点是它能对细节进行表示。例如,将你的声音与一个自动对话机或数字应答机的数字化声音作比较,会发现数字化声音的质量要低劣得多,听起来更像机器。它们不能像人类的声音一样表达一些细微的变化,然而网络并不关心细微变化。由于模拟信号比数字信号更易于出错,因而对于数据发送并不是最佳选择。噪声,或来自其他源的不希望的干扰,也严重地影响了模拟信号。当你使用一个蜂窝电话谈话时就常常遇见这种情况:你能听到其他人的谈话声,这即是噪声。同时线路上的静电干扰也是一种噪声。

线路上的静电干扰会使信号变形。如果信号是模拟信号,这种变形将导致数据的不正确发送,正如电话线上的静电干扰使你无法听清在线的另一端人的话音一样。模拟信号的另一个缺陷点是它的衰减性。随着信号的传播,能量逐渐减少。当然,这个特性本身影响并不太恶劣。数字信号在传播过程中也存在着衰减,为了补偿衰减,要经常对数字信号和模拟信号进行转发以使它们传播得更远。模拟信号的问题在于当它被转发时幅度将增强,同时伴随的被累积的噪声幅度也将增强,这种杂乱无章的增强将使得模拟信号变形得更加严重。图4-3示出了因噪声而变形并在随后又被放大的模拟信号的波形。

图4-3 因噪声变形继而被放大的模拟信号
当数字信号被转发时,实际上是将原始的,未变形的,且无噪声的信号重新发送,该过程被称之为波形再生。再生一个数字信号的设备被称之为中继器。图4-4显示了一个因噪声而变形并经过中继器再生的数字信号。
图4-4 因噪声而变形的数字信号进而被转发

大部分网络仅限于使用数字传输。可能使用模拟信号传输数据的一种情况即是使用调制解调器连接两个系统。调制解调器通过电话线发送模拟信号,然后由接收端计算机的调制解调器将模拟信号转变为数字信号。“调制解调器”这个词反映了该设备的功能,即是Modulator(调制)/emodulator
(modem解调制)。即在发送端它将模拟信号调制成数字信号,在接收端将数字信号解调成模拟信号。

网络仅仅收发由精确脉冲所表示的1和0两种模式,因而数字传输要比依靠可变电压的模拟传输可靠得多,而且数字发送几乎不受噪声影响。从图4 -4可看出,因噪声而变形的数字信号能用1和0解释。另一方面,传输相同数量的信息,数字传输需要许多脉冲才能完成,而一个模拟信号仅用单个波就能完成。
例如,你可能采用模拟格式的单个波来传送单词o n e;然而若使用数字格式,相同的信息可能要求8位(00000001),或8个单脉冲。尽管如此,数字传输的高可靠性使这种额外的信号传输也是值得的。最后,由于数字传输错误较少而只需使用较少的额外开销来补偿错误,因此数字传输比模拟传输更加经济。
注意:虽然一些数字化声音如同机器发出的声音,其他的数字化声音信号,如从CD播放器中播放的声音听起来相当真实。这种高质量的数字声音是使用多个字节的信息来产生一个信号的,信息量越多,信号就越精确。当一个数字化声音包含了足够的信息量时,人耳就不能区别它与一个模拟(真实)声音之间的差异。

【责任编辑:雪花 TEL:(010)68476606-8007】

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