数据通信的基础知识

目录

一、物理层的主要功能

二、物理层的特性

三、数据通信的几个术语

四、信道的几个基本概念

1、信道

2、基带信号

(1)基带调制常用编码方式

[1)不归零码(NRZ:Non-Return to Zero)](#1)不归零码(NRZ:Non-Return to Zero))

2)曼彻斯特码(manchester)

[3)差分曼彻斯特码(difference manchester)](#3)差分曼彻斯特码(difference manchester))

3、带通调制


一、物理层的主要功能

  • 在传输介质上为通信的网络结点建立、管理和释放物理连接;
  • 实现透明的比特流的传输。
  • 注意:物理层传输的数据单元是**"0、1"**比特;物理层不关心比特流里携带数据的信息,只关心比特流的正确传输。

二、物理层的特性

(1)机械特性------指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列等等。如RJ45水晶头的形状、尺寸、线对的排列顺序等等。
(2)电气特性------指明接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
(3)功能特性------指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
(4)规程特性------指明对与不同功能的各种可能事件的出现顺序。

上面的题大家知道选哪一个吗?

三、数据通信的几个术语

  • 数据(data)------运送信息的实体。
  • 模拟数据------数据的取值连续变化。
  • 数字数据------数据的取值为不连续数值。
  • 信号------数据的电气的或电磁的表现,是数据的载体,是数据在传输介质上传输过程中的表示形式。
  • 数据通信------指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的过程。
  • 模拟信号------代表数据的参数的取值是连续的,信号电平是连续变化的。
  • 数字信号 ------代表数据的参数的取值是离散的。 在使用时间域(简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形就称为码元(code)。使用二进制编码时,只有两种不同的码元,一种代表0状态,一种代表1状态。
  • 调制------将数字信号转换为模拟信号的过程。
  • 解调------将模拟信号转换为数字信号的过程。

四、信道的几个基本概念

1、信道

信道表示向某一个方向传送信息的媒体。它不等价与通信电路,一条可双向通信的电路往往包含一条収送信道和一条接收信道。
从通信双方信息交换的方式来看,有以下三种基本方式:

  • 单向通信(单工通信)------只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
  • 双向交替通信(半双工通信 )------通信的双方都可以収送信息,但不能双方同时收送(当然也就不能同时接收)。
  • 双向同时通信(全双工通信)------通信的双方可以同时收送和接收信息

2、基带信号

来自信源的信号称为基带信号 (即基本频带信号)。基带信号往往含有较多的低频成分,甚至有直流成分,而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)。
调制分为两大类
(1)基带调制 (编码):仅对基带信号的波形进行变换,使它能够与信道特性相适应,变换后的信号仍是基带信号
(2)带通调制 :使用载波调制 ,将基带信号的频率范围搬移到较高的频段,幵转换为模拟信号

(1)基带调制常用编码方式

基带调制(编码):仅对基带信号的波形 进行变换,使它能够与信道特性相适应,变换后的信号仍是基带信号

基带调制常用编码方式:

1)不归零码(NRZ:Non-Return to Zero)

原理:用两种不同的电平分别表示二进制位"0"和"1",高电平表示"0",低电平表示"1"

  • 优点:容易实现。
  • 缺点:缺乏同步功能,难以分辨一位的结束和另一位的开始;收送方和接收方必须有时钟同步;若信号中"0"或"1"连续出现,信号直流分量将累加
2)曼彻斯特码(manchester)

原理:每一位中间都有一个跳变,从低跳到高表示"1"从高跳到低表示"0"。也可以反过来定义。

优点:克服了NRZ码的不足。每位中间的跳变既可作为数据,又可作为时钟,能够自同步。

小伙伴们知道上面的二进制值吗?

3)差分曼彻斯特码(difference manchester)

原理:每一位中间都有一个跳变,每位开始时有跳变表示"0"无跳变表示"1"。位中间跳变表示时钟,位前跳变表示数据。

优点:时钟、数据分离,便于取值。

小伙伴们,做出来了吗?

3、带通调制

带通调制:使用载波调制,将基带信号的频率范围搬移到较高的频段,并转换为模拟信号


最基本的二元制调制方法有以下三种:

  • 调幅(AM) :载波的振幅随基带数字信号而变化。
  • 调频(FM) :载波的频率随基带数字信号而变化。
  • 调相(PM):载波的初始相位随基带数字信号而变化。


基本的带通调制方法:
为了达到更高的信息传输速率,可采用多元制的振幅相位混合调制方法。如图为**正交振幅调制 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)**的星座图。

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