一、數據通信的基本概念

1.信息

????????信息是對客觀事物的運動狀態和存在形式的反映，可以是客觀事實的形態、大小、結構、性能等描述，也可以是客觀事物與外部之間的聯系。信息的載體可以是數字、文字、語音、圖形和圖像等。計算機及其外圍設備產生和交換的信息都是由二進制代碼表示的字母、數字或控制符號的組合。

2.數據

????????數據是傳遞信息的實體，是信息的一種表現形式。在計算機網絡中，數據分為模擬數據和數字數據兩種。其中，用于描述連續變化量的數據稱為模擬數據，如聲音、溫度等；用于描述不連續變化量的數據稱為數字數據，如文本信息、整數等。

3.信號

????????信號是攜帶信息的介質，是數據的一種電磁編碼。信號一般以時間為自變量，以表示信息（或數據）的某個參量（振幅、頻率或相位）為因變量。信號按其因變量的取值是否連續可分為模擬信號和數字信號。

????????模擬信號是指信號的因變量完全隨連續信息的變化而變化的信號，其因變量一定是連續的。例如，電視圖像信號、語音信號、溫度傳感器的輸出信號及許多遙感遙測信號等。

????????數字信號是指表示信息的因變量是離散的，其自變量時間的取值也是離散的信號。數字信號的因變量的狀態是有限的，如計算機數據信號、數字電話信號和數字電視信號等。

????????雖然數字信號和模擬信號有著明顯的差別，但是它們在一定條件是可以相互轉化的。模擬信號可以通過采樣、量化、編碼等步驟變成數字信號，而數字信號也可以通過解碼、平滑等步驟變成模擬信號。

????????信息、數據和信號三者的關系是：信息一般用數據來表示，而數據通常需要轉變為信號進行傳輸。

二、數據通信系統模型

1.數據通信系統的組成

????????信息的傳遞是通過數據通信系統來實現的，一個完整的數據通信系統一般由信源、信號變換器、通信信道、信宿等構成。

（1）信源和信宿

????????信源就是信息的產生和發送端，是發出待傳送信息的人或設備。信宿就是信息的接收端，是接收所傳送信息的人或設備。大部分信源和信宿設備都是計算機或其他數據終端設備。

（2）通信信道

????????通信信道是傳送信號的一條通路，由傳輸線路和傳輸設備組成。同一個傳輸介質上可以同時存在多條信號通路，即一條傳輸線路上可以有多個通信信道。信道類型是由所傳輸的信號決定的，用來傳輸模擬信號的信道稱為模擬信道，用來傳輸數字信號的信道稱為數字信道。

（3）信號變換器

????????信號變換器的作用是將信源發出的數據變成適合在信道上傳輸的信號，或將信道上傳來的信號變換成可供信宿接收的數據。發送端的信號變換器可以是編碼器或調制器，接收端的信號變換器相對應的就是譯碼器或解調器。

（4）噪聲

????????信號在傳輸過程中受到的干擾稱為噪聲。噪聲可能來自外部，也可能由信號傳輸過程本身產生。噪聲雖然不算嚴格意義上的數據通信系統的組成部分，但噪聲過大將影響被傳送信號的真實性或正確性。

2.數據通信系統的主要技術指標

????????描述數據通信系統數據傳輸速率大小和傳輸質量的好壞，往往需要運用信道帶寬、波特率、比特率、信道容量、誤碼率、信道的傳播延遲和信噪比等技術指標。

（1）信道帶寬

????????信道帶寬是指信道中傳輸的信號在不失真的情況下所占用的頻率范圍，即傳輸信號的最高頻率與最低頻率之差。例如，某通信線路可以不失真地傳送2MHz~10MHz的信號，則該通信線路的信道帶寬為8MHz。

（2）波特率

????????波特率又稱波形速率或調制速率，它是指數據傳輸過程中，在線路上每秒鐘傳送的波形個數。其單位是波特，記作baud。

????????設一個波形的持續周期為T,則波特率B可按照下式計算：B=1/T(baud)。

(3)比特率

????????比特率又稱數據傳輸速率，是指數字信號的傳輸速率，用每秒鐘所傳輸的二進制代碼的有效位數表示，單位為比特/秒（記作b/s或bps）。比特率S可按下式計算：S=Blog2N(bps)。B是波特率，N是一個波形代表的有效狀態數。

（4）信道容量

????????信道容量一般是指物理信道能夠傳輸信息的最大能力，它的大小由信道的帶寬、可使用的時間、傳輸速率及信道質量（即信號功率與噪聲功率之比）等因素決定。

（5）誤碼率

????????誤碼率，也稱出錯率，是衡量數據通信系統在正常工作情況下傳輸可靠性的重要指標。誤碼率等于傳輸出錯的碼元數占傳輸總碼元數的比例。在計算機網路中一般要求數字信號誤碼率低于10^-6。

（6）信道的傳播延遲

????????信號在信道中的傳輸，從信源到信宿需要一定的時間，這個時間叫做傳播延遲（也叫時延）。傳播延遲與信源和信宿間的距離有關，也與具體的通信信道中的信號傳播速度有關。

（7）信噪比

????????在信道中，信號功率與噪聲功率的比值稱為信噪比。如果用S表示信號功率，用N表示噪聲功率，則信噪比應表示為S/N。

????????在實際傳輸中，更多地使用10log10（S/N）來表示信噪比，單位是分貝（dB）。對于S/N等于10的信道，則稱其信噪比為10dB；同理，如果信道的S/N等于100，則稱其信噪比為20dB；以此類推。一般來說，信噪比越大，說明混在信號里的噪聲越小，因此信噪比越高越好。