计算机网络--数据通信的基础知识

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计算机网络--数据通信的基础知识

数据通信是计算机网络的基础，它涉及信息的传输、接收和处理。以下是数据通信基础知识的详细解答：

数据通信系统可划分为三大部分：源系统（发送端）、传输系统和目的系统（接收端）。

源系统：

源点：产生要传输的数据，如计算机键盘输入的汉字，计算机产生的数字比特流。

发送器：将源点生成的数字比特流编码后，在传输系统中进行传输。典型的发送器是调制器，现代计算机常使用内置的调制解调器。

传输系统：可以是简单的传输线，也可以是复杂的网络系统。

目的系统：

接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。典型的接收器是解调器，它将来自传输线路上的模拟信号解调，还原出发送端产生的数字比特流。

终点：从接收器获取传送来的数字比特流，并把信息输出，如将汉字在计算机屏幕上显示出来。

信道是表示向某一个方向传送信息的媒体。一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。

通信方式：

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，如无线电广播。

双向交替通信（半双工通信）：双方都可以发送信息，但不能同时发送，如对讲机。

双向同时通信（全双工通信）：双方可以同时发送和接收信息，如电话通话。

基带信号与调制：

基带信号是信源的原始信号，常包含低频成分或直流成分。

调制是将基带信号的频率范围搬移到较高的频段，以便在模拟信道中传输。调制分为基带调制和带通调制。

编码方式：

不归零制：正电平代表1，负电平代表0。

归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0。

曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表0，向下跳变代表1。

差分曼彻斯特编码：每一位的中心处始终有跳变，位开始边界有跳变代表0，无跳变代表1。

带通调制方法：

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。

因素：

信道频带宽度：信道能通过的频率范围有限，高频分量可能衰减，导致码间串扰。

信噪比：信号的平均功率与噪声的平均功率之比，影响接收端对码元的判决准确性。

奈氏准则：

奈奎斯特推导出的准则，指出在理想条件下，为避免码间串扰，码元传输速率的上限值。

信道频带越宽，能传送的码元速率越高。

香农公式：

香农推导出的公式，指出信道的极限信息传输速率C与信道带宽W、信号平均功率S和噪声平均功率N的关系。

C = W * log2(1 + S/N)（以比特/秒为单位）

提高信息传输速率的方法包括增加信道带宽、提高信噪比或使用编码方法让每个码元携带更多比特的信息量。

综上所述，数据通信的基础知识涉及数据通信系统的模型、常用术语、信号分类、信道概念、信道的极限容量等多个方面。这些基础知识对于理解计算机网络中的数据传输过程至关重要。