數據通信中的模擬數據和數字數據

2020-12-06 電子發燒友

數據通信中的模擬數據和數字數據

發表於 2019-08-26 11:50:53

在數據通信中，概念性的術語很多，只有弄清楚這些概念術語，才能真正地掌握數據通信的意義。

傳輸信息的必經之路稱為「信道」。在計算機中有所謂物理信道和邏輯信道之分。物理信道是指用來傳送信號或數據的物理通路，網絡中兩個結點之間的物理通路稱為通信鏈路，物理信道由傳輸介質及有關設備組成。邏輯信道也是一種通路但在信號收、發點之間並不存在一條物理上的傳輸介質，而是在物理信道基礎上，由結點內部的邊來實現。通常把邏輯信道稱為「連接」。

碼元是對於網絡中傳送的二進位數字中每一位的通稱，也常稱作「位」或bit。例如1010101，共有7個位。

模擬數據在時間上和幅度取值上都是連續的，其電平隨時間連續變化。例如，語音是典型的模擬信號，其他由模擬傳感器接收到的信號如溫度、壓力、流量等也是模擬信號。數字數據在時間上離散的，在幅值上是經過量化的，它一般是由0、1的二進位代碼組成的數字序列。在通信系統中，模擬數據表示的信號稱做模擬信號，由數字數據表示的信號稱做數位訊號。二者是可以相互轉化的。

傳統的電話通信信道是傳輸語音一級的模擬信道，無法直接傳輸計算機的數位訊號。為了利用現有的模擬線路傳輸數位訊號，必須將數位訊號轉化為模擬信號，將這一過程稱為調製（Modulation）。在另一端，接受到的模擬信號要還原成數位訊號，這個過程稱為解調（Demodulation）。通常由於數據的傳輸是雙向的，因此，每端都需要調製和解調，這種設備稱為數據機（MODEM）。

指通信線上傳輸信息的速度。有兩種表示方法，即信號速率和調製速率。信號速率S：指單位時間內所傳送的二制位代碼的有效位數，以每秒多少比特數計，即BPS。調製速率B：是脈衝信號經過調製後的傳輸速率，以波特（BAUD）為單位，通常用於表示調製器之間傳輸信號的速率。

信號速率S與調製速率B有如下關係：S=B×log2N，其中N 為一個脈衝信號所表示的有效狀態。在二制中脈衝只有兩種狀態0或1，即n=2，也就是說，信號速率S與調製速率B是一致的。指信息傳輸的錯誤率，是衡量系統可靠性的指標。它以接收信息中比特數佔總傳輸比特數的比例來度量。

指信道能傳輸信息的最大能力，一般以單位時間內最大可傳送信息的BIT數表示。實用中，信道容量應大於傳輸速率，否則高的傳輸速率得不到充分發揮利用。

指在通信電纜上原封不動地傳輸由計算機或終端產生的0或1數字脈衝信號。這樣一個信號的基本頻帶可以從直流成分到數兆赫，頻帶越寬，傳輸線路的電容電感等對傳輸信號波形衰減的影響越大，傳輸距離一般不超過2公裡，超過時則需加中繼器放大信號，以便延長傳輸距離。

在遠距離通信時，需要將數位訊號調製成音頻信號再發送和傳輸，接收端再將音頻信號解調成數位訊號。由此可見，採用頻帶傳輸時，要求在發送和接收端安裝數據機，這不僅解決了數位訊號可用電話線路傳輸，而且可以實現多路復用，提高信道利用率。

指傳輸介質的頻帶寬度較寬的信息傳輸，一般在300～400MHz左右。系統設計時將此頻帶分割成幾個子頻帶，採用「多路復用技術」，在一個信道中間同時傳播聲音圖像和數據多種信息，使系統具有多種用途。指一位一位地傳送數據，從發送端到接收端只要一根傳輸線即可。優點是節省設備，降低費用；缺點是傳速慢，網絡中多採用這種傳輸方式。一次可以傳送一個字節（8位），發端到收端用8根線。

目前，計算機內部操作多用並行傳輸，當採用串行傳輸時，發端通過並/串轉換設備將並行數據流變為串行數據流，在接收端又通過串/並行設備，還原為8位並行數據。在網絡中的計算機通常是經過公用通信傳輸線路進行數據交換以提高傳輸設備的利用率。區域網中的交換方式有線路交換和存儲交換兩大類。存儲交換類中常用報文交換和報文組交換。

在信道上傳送的數據是以二進位位的形式出現的，如何組合0與1這兩個碼元，使之代表不同的數據和信息就叫字符編碼。字符代碼在傳輸、接收過程中，難免發生錯誤，如何及時自動檢測差錯並進一步自動校正，也是數字通信系統研究的重要課題，通常的解決辦法採用抗幹擾編碼或糾錯編碼，目前常採用的有奇偶校驗碼、方塊碼、循環冗餘碼等。

即網絡通信規則，它規定了兩臺計算機通過一個網絡進行通信的方式。一種以報文和分組為單位進行傳輸的方式。由於報文可包含許多字符，因此可大大減少用於同步的信息量，提高傳輸速率。目前在計算機網絡中大多採用此種傳輸方式。傳輸的數據以字符為單位，而且字符間的發送時間是異步的，也就是說，後一個字符與前一個字符的發送時間無關。

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