l.数字通信系统的组成

　　通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和，包括信息源、发送设备、传输介质、信息接收者和接收设备。数字通信系统传输的数据是数字化了的信息。单向数字通信系统的结构，如图9-1所示。

　　信息源中，模拟信息源(如模拟式电话机、电视摄像机)输出的是幅度连续变化的信号，离散信息源(如计算机)输出的是离散的符号序列或文字。通过采样和量化可以将模拟信息变换为离散信息。

　　发送设备的基本功能是使不同种类和速率的信息源与传输媒介相匹配，通常是将信息源产生的信息经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输介质。

　　编码包括信源编码与信道编码两部分。信源编码把连续消息变换为数字信号，信道编码则使数字信号与传输介质匹配，提高传输的可靠性和 有效性。调制是多种变换方式中最常见的一种。

　　图9-1数字通信系统的组成

　　发送设备还包括为达到某些特殊要求所进行的各种处理，如多路复用、保密处理、纠错编码处理等。

　　传输介质是发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介，例如:电磁波、红外线等无线传输介质，各种电缆、光缆、双绞线等有线传输介质。传输过程中必然会引人热噪声、衰减、脉冲等干扰。介质的固有特性和干扰特性直接关系到编码方式的选取。

　　接收设备的基本功能是完成对发送的反变换(解调、译码、解密等)，从带有干扰的信号中恢复出正确的原始信息;对于多路复用信号还包括解除多路复用和实现正确分路(或称输出扫描)。

　　双向通信要求通信双方都有发送设备和接收设备，如果两个方向共用一个传输媒介，则必须采用分频或分时的办法。信息的传输系统和交换系统组成完整的通信系统，直至构成复杂的通信网络。

　　2.数据编码

　　码元是传输数据的基本单位。在计算机网络通信中所传输的大多为二元码，每一位只能在1或O两个状态中取一个。

　　数据编码是指通信系统中以何种物理信号的形式来表达数据。信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达的，脉冲信号来表达的，称为数字数据编码。而0， 1状态，分别用模拟信号来表达称为模拟数据编码。

　　3.通信系统的性能

　　通信系统最重要的性能是信息传输的有效性和可靠性。

　　信息速率是衡量数字通信系统有效性的指标。二进制信号的信息速率用每秒比特(bps，常用b/s表示)作单位，常称为比特率。如比特率9600M表示每秒可传输9600个二进制脉冲。常用的标准数据信号速率为50b/s， 100b/s， 200悦， 300胁， 600b危以及1200b危， 2400b/s，4800b/s， 9600b/s， 240kb/s， 1Mb/s， 10Mb/s， 1000Mb/s等。

　　信道的最大数据传输速率受信道带宽的限制。当信道一定时，信息速率越高，有效性就

　　越好。

　　误码率是码元在数据传输系统中被传错的概率，是衡量数字通信系统可靠性的指标。

　　4.数据的传输方式

　　(1)基带传输。基带传输是最基本的数据传输方式，即按数据波的原样，不包含任何调制，在数字通信的信道上直接传送数据。基带传输不适于传输语言、图像等信息。目前大部分微机局域网，包括控制局域网，都是采用基带传输方式的基带网。基带网的特点是:信号按位流形式传输，整个系统不用调制解调器，降低了价格;传输介质较宽带网便宜;可以达到较高的数据传输速率(目前一般为10~ 100Mb/s)，但其传输距离一般不超过25恤，传输距离越长，质量越低;基带网中线路工作方式只能为半双工方式或单工方式。

　　基带传输时，通常对数字信号进行一定的编码，数据编码常用3种方法:非归零码NRZ、曼彻斯特编码和差动曼彻斯特编码。后两种编码不含直流分量，包含时钟脉冲，便于双方自同步，因此，得到了广泛的应用。

　　(2)频带传输。频带传输是一种采用调制、解调技术的传输形式。在发送端，采用调制 手段，对数字信号进行某种变换，将代表数据的二进制"I"和"0"，变换成具有一定频带范围的模拟信号，以适应在模拟信道上传输;在接收端，通过解调手段进行相反变换，把模拟的调制信号复原为"I"或"0"。常用的调制方法有:频率调制、振幅调制和相位调制。具有调制、解调功能的装置称为调制解调器，即Modem。

　　频带传输较复杂，传送距离较远，若通过市话系统配备Modem，则传送距离可不受限制。

　　PLC网一般范围有限，故PLC网多采用基带传输。

　　(3)载波传输。通信的最终目的是远距离传递信息。虽然基带数字信号可以在传输距离不远的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有3种基本的调制方式:幅度键控、频移键控和相移键控。它们分别对应于用载波(正弦波)的幅度、频率和相位来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。

　　(4)异步传输模式ATM。ATM支持多媒体通信，包括数据、语音和视频信号等数字化 信息的传输与交换，按需分配带宽，具有低延迟特性，速率可达数个G/S，是一种将时分交换与统计复用融为一体的、面向连接并且分组长度固定的高速传输模式。ATM首先将信息切割成块，并在块前加上信头(包括地址、丢失优先级等控制信息)，构成信元(cell)固定长度的信元定时出现，融合了线路传送模式和分组传送模式的优点，因此可采用硬件高速地对信头进行识别和交换处理。

　　在一条物理通道上同时传送多路信息的技术称为多路转换。常用的为频分多路转换和时分多路转换，时分多路转换将线路用于传输的时间划分成若干个时间片，每个用户分得一个时间片，这些时间片是预先分配好的，而且固定不变。时分多路转换不仅用于传输数字信号，也可用于传输模拟信号。频分多路转换将-条具有一定带宽的线路划分成若干条占有较小带宽的信道，各条信道中心频率不重合，每个信道之间相距一定的频率间隔，每个用户使用一条频道。

　　5.数据交换技术

　　数据交换技术用来解决资源子网中的两台计算机如何通过通信子网实现数据交换的技术。

　　实现交换的方法主要有线路交换、报文交换、报文分组交换。

　　电路交换与电话交换方式类似，交换设备在通信双方找出一条实际的物理线路的过程。在数据传输前需要建立一条节点到节点的通信信道。过程包括线路建立一一传输线路释放。电路交换的呼叫建立的时间长存在呼损;建立连接后，传输延迟小，适用实时大批量连续数据传输;一旦建立连接就独占线路，信道利用率低。

　　报文交换在两个节点元需建立专门线路，整个报文作为一个整体一起发送。在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地。这种数据传输技术称为存储-转发技术。报文交换是我国公用电报网中采用的交换方式。

　　报文分组交换是将长的报文分成若干个较短的报文分组，以报文分组为单位进行交换。在计算机网络中常用分组交换，偶尔用到电路交换，但绝不会使用报文交换的。

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