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- 数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。
第一阶段：以语言为主，通过人力、马力、烽火等原始手段传递信息。·数据通信的发展 Top
第二阶段：文字、邮政。（增加了信息传播的手段）
第三阶段：印刷。（扩大信息传播范围）
第四阶段：电报、电话、广播。（进入电器时代）
第五阶段：信息时代，除语言信息外，还有数据、图像、文本等。
·现代数据通信历史 Top
通信（Communication)作为电信（Telecommunication)是从19世纪30年度开始的。 [[1831年[[法拉第发现电磁感应。 1837年莫尔斯发明电报。 1873年马克斯韦尔的电磁场理论。 1876年贝尔发明电话。 1895年马可尼发明无线电。 开辟了电信（Telecommunication)的新纪元。 1906年发明电子管，从而模拟通信得到发展。 1928年奈奎斯特准则和取样定理。 1948年山农定理。 20世纪50年代发明半导体，从而数字通信得到发展。 20世纪60年代发明集成电路。 20世纪40年代提出静止卫星概念，但无法实现。 20世纪50年代航天技术。 1963年第一次实现同步卫星通信。 20世纪60年代发明激光，企图用于通信，未成功。 20世纪70年代发明光导纤维，光纤通信得到发展。
·重要人物 Top
贝尔（1847－1922），英国人，1868年在伦敦工作。1871年，去波士顿工作。1873年，任波士顿大学教授。1875年，发明多路电报。1876年，发明电话。一生曾获许多专利。妻子是一位聋人。
马可尼（1874－1937），意大利人，1894年，在父亲的庄园试验。1896年，去伦敦。1897年，建立无线电报公司。1899年，首次实现英法无线通信。1916年，实现短波无线电通信。1929年，建立世界性无线通信网。曾获诺贝尔奖金。曾参加法西斯党。
通信系统的分类
按信息类型分
电话通信系统
数据通信系统
有线电视系统
按调制方式分
基带传输
调制传输
按传输信号特征分
模拟通信系统
数字通信系统
·通信系统传输手段 Top
电缆通信
双绞线、同轴电缆等。 市话和长途通信。 调制方式：SSB/FDM。 基于同轴的PCM时分多路数字基带传输技术。 光纤将逐渐取代同轴。
微波中继通信
比较同轴，易架设、投资小、周期短。 模拟电话微波通信主要采用SSB/FM/FDM调制，通信容量6000路/频道。 数字微波采用BPSK、QPSK及QAM调制技术。 采用64QAM、256QAM等多电平调制技术提高微波通信容量，可在40M频道内传送1920~7680路PCM数字电话。
光纤通信
光纤通信是利用激光在光纤中长距离传输的特性进行的，具有通信容量大、通信距离长及抗干扰性强的特点。 目前用于本地、长途、干线传输，并逐渐发展用户光纤通信网。 目前基于长波激光器和单模光纤，每路光纤通话路数超过万门，光纤本身的通信纤力非常巨大。 几十年来，光纤通信技术发展迅速，并有各种设备应用，接入设备、光电转换设备、传输设备、交换设备、网络设备等。光纤通信设备有光电转换单元和数字信号处理单元两部分组成。
卫星通信
通信距离远、传输容量大、覆盖面积大、不受地域限制及高可靠性。 目前，成熟技术使用模拟调制、频分多路及频分多址。 数字卫星通信采用数字调制、时分多路及时分多址。
移动通信
GSM、CDMA。 数字移动通信关键技术：调制技术、纠错编码和数字话音编码。
Data Communication Systems
There are five basic types of data communication system:
Off-line data transmission is simply the use of a telephone or similar link to transmit data without involving a computer system.The equipment used at both ends of such a link is not part of a computer, or at least does not immediately make the data available for computer process, that is, the data when sent and/or received are 'off-line'. This type of data communication is relatively cheap and simple.
Remote batch is the term used for the way in which data communication technology is used geographically to separate the input and /or output of data from the computer on which they are processed in batch mode.
On-line data collection is the method of using communications technology to provide input data to a computer as such input arises-the data are then stored in the computer（say on a magnetic disk）and processed either at predetermined intervals or as required.
Enquiry-response systems provide, as the term suggests, the facility for a user to extract information from a computer.The enquiry facility is passive, that is, does not modify the information stored.The interrogation may be simple, for example, 'RETRIEVE THE RECORD FOR EMPLOYEE NUMBER 1234' or complex.Such systems may use terminals producing hard copy and /or visual displays.
Real-time systems are those in which information is made available to and processed by a computer system in a dynamic manner so that either the computer may cause action to be taken to influence events as they occur（for example as in a process control application）or human operators may be influenced by the accurate and up-to-date information stored in the computer, for example as in reservation systems.
·五种基本的数据通信系统 Top
：
脱机数据传输是简单地利用电话或类似的链路来传输数据，不包括计算机系统。这样一条链路两端所使用的设备不是计算机的部件，或至少不是立刻把数据提供给计算机处理，即数据在发送或接收时是脱机的。这种数据通信相对来说比较便宜和简单。
远程批处理一词适用于这样一种方法：采用数据通信技术来使数据的输入和输出在地理上远离按批处理模式处理处理它们的计算机。
联机数据收集指的是用数据通信技术来向计算机即时提供刚产生的输入数据这种方法。数据于是存储在计算机里（比如磁盘上），并按预定时间间隔或者根据需要进行处理。
询问——应答系统，顾名思义，是为用户提供从计算机提取信息的功能。询问功能是被动的。也就是说，它不修改所存储的信息。提问可以很简单，例如："检索雇员号码为1234的记录"也可以是复杂的。这类系统可能要使用能产生硬拷贝和（或）可视显示的终端。
实时系统是这样一类系统，其中计算机系统是在动态情况下取得和处理信息，以便可使计算机采取动作来影响正在发生的事件（比如在过程控制应用中）或者可通过存储在计算机里的准确且不断更新的信息来影响人（操作员），比如在预售系统中。
·基础理论 Top
这一节的主要目的是讨论数据通信涉及的理论基础，主要内容包括信号的频谱与带宽、信
道的截止频率与带宽以及信道所能支持的最大数据传输率。
2.2.1 信号的频谱与带宽
信号是数据的电磁编码，信号中包含了所要传递的数据。信号一般以时间为自变量，以表
示消息（或数据）的某个参量（振幅、频率或相位）为因变量。信号按其自变量时间的取值是
否连续，可分为连续信号和离散信号；按其因变量的取值是否连续，又可分为模拟信号和数字
信号。
信号具有时域和频域两种最基本的表现形式和特性。时域特性反映信号随时间变化的情况。
频域特性不仅含有信号时域中相同的信息量，而且通过对信号的频谱分析，还可以清楚地了解
该信号的频谱分布情况及所占有的频带宽度。为了得到所传输的信号对接收设备及信道的要求，
只了解信号的时域特性是不够的，还必须知道信号的频谱分布情况。信号的时域特性表示出信
号随时间变化的情况。
。由于信号中的大部分能量都集中在一个相对较窄的频带范围之内，因此我们将信号大部分能量集中的那
段频带称为有效
带宽，简称带宽。任何信号都有带宽。一般来说，信号的带宽越大，利用这种信号传送数据的
速率就越高，要求传输介质的带宽也越大。下面我们将简单介绍常见信号的频谱和带宽。
声音信号的频谱大致在20 Hz～2000 kHz的范围（低于20 Hz的信号为次声波，高于2000 KHz
的信号为超声波），但用一个窄得多的带宽就能产生可接受话音的重现，因而话音信号的标准频
谱为300 Hz～3400 Hz，其带宽为3 kHz。电视信号的频谱为0～4 MHz，因此其带宽为4 MHz。
作为一个特殊的例子，单稳脉冲信号的带宽为无穷大。而对于二进制信号，其带宽一般依赖于
信号波形的确切形状以及0、1的次序。信号的带宽越大，它就越忠实地表示着数字序列。
2.2.2 信道的截止频率与带宽
根据傅立叶级数我们知道，如果一个信号的所有频率分量都能完全不变地通过信道传输到
接收端，那么在接收端由这些频率分量叠加起来而形成的信号则和发送端的信号是完全一样的，
即接收端完全恢复了发送端发出的信号。但现实世界上，没有任何信道能毫无损耗地通过所有
频率分量。如果所有的傅立叶分量都被等量衰减，那么接收端接收到的信号虽然在振幅上有所
衰减，但并没有发生畸变。然而所有的传输信道和设备对不同的频率分量的衰减程度是不同的，
有些频率分量几乎没有衰减，而有些频率分量被衰减了一些，这就是说，信道也具有一定的振
幅频率特性，因而导致输出信号发生畸变。通常情况是频率为0到f c赫兹范围内的谐波在信道传
输过程中不发生衰减（或其衰减是一个非常小的常量），而在此f c频率之上的所有谐波在传输过
程中衰减很大，我们把信号在信道传输过程中某个分量的振幅衰减到原来的0 . 7 0 7（即输出信号
的功率降低了一半）时所对应的那个频率称为信道的截止频率（ c u t - o ff frequency）。
截止频率反映了传输介质本身所固有的物理特性。另一些情况下，则是因为人们有意地在
线路中安装了滤波器以限制每个用户使用的带宽，如图2 - 4 a所示。有些时候，由于在信道中加入
双通滤波器，因而信道对应着两个截止频率f 1和f 2，它们分别被称为下截止频率和上截止频率。
而这两个截止频率之差f 2-f 1被称作信道的带宽.如果输入信号的带宽小于信道的带宽，则输入信号的全
部频率分量都能通过信道，因而信
道输出端得到的输出波形将是不失真的。但如果输入信号的带宽大于信道的带宽，则信号中某
些频率分量就不能通过信道，这样输出得到的信号将与发送端发送的信号有些不同，即产生了
失真。为了保证数据传输的正确性，必须限制信号的带宽。2.2.3 信道的最大数据传输率
单位时间内能传输的二进制位数称为数据传输率。数据传输率的提高意味着每一位所占用
的时间的减小，即二进制数字脉冲序列的周期时间会减小，当然脉冲宽度也会减小。
前一节里我们已经知道，即使二进制数字脉冲信号通过带宽有限的理想信道时也会产生波
形失真，而且当输入信号的带宽一定时，信道的带宽越小，输出的波形失真就会越大。换个角
度说，当信道的带宽一定时，输入信号的带宽越大，输出信号的失真就越大，因此当数据传输
率提高到一定程度时（信号带宽增大到一定程度），在信道输出端上的信号接收器根本无法从已
失真的输出信号中恢复出所发送的数字序列。这就是说，即使对于理想信道，有限的带宽也限
制了信道数据传输率。
早在1 9 2 4年，H. Nyquist（奈奎斯特）就认识到这个基本限制的存在，并推导出表示无噪声
有限带宽信道的最大数据传输率的公式。在1 9 4 8年，C. Shannon（香农）把奈奎斯特的工作进一
步扩展到了信道受到随机噪声干扰的情况。这里我们不加证明地简述这些现在视为经典的结果。
N y q u i s t证明，任意连续信号f（t）通过一个无噪声的带宽为B的信道后，其输出信号为一个
带宽为B的时间连续信号g（t）。如果要输出数字信号，还必须以一定的速率对g（t）进行等间隔
的抽样。抽样速度高于每秒2B次是无意义的，因为信号中高于信道带宽B以外的高频分量已被信
道衰减掉。如果g（t）由V个离散化的电平组成，即每次抽样的可能结果为V个离散化电平之一，
则该信道的最大的数据传输率Rm a x 为：
Rmax = 2Blog 2
V（比特/秒）
例如，一个无噪声带宽为3000 Hz的信道不能传送速率超过6 0 0 0比特/秒的二进制数字信号。
前面我们仅仅考虑了无噪声的理想信道。对于有噪声的信道，情况将会迅速变坏。信道中
热噪声用信号功率与噪声功率之比来度量，信号功率与噪声功率的比值称为信噪比（ S i g n a l - t o
-
Noise Ratio）。如果我们用S表示信号功率，用N表示噪声功率，则信噪比应被表示为S/N。但人
们通常不使用信噪比的绝对值，而是使用1 0 l o g1 0S/N来表示，单位是分贝（ d B）。对于S/N等于1
0
的信道，则称其信噪比为1 0 d B；同样的道理，如果信道的S/N等于1 0 0，则称其信噪比为2 0 d B；
以此类推。S h a n n o n关于有噪声信道最大数据传输率的结论是：对于带宽为BH z，信噪比为S/N
的信道，其最大数据传输率Rm a x为：
Rmax = Blog 2 (1 + S/N）（比特/秒）
例如，对于一个带宽为3 kHz，信噪比为30 dB的信道，无论其使用多少个量化电平，也不
管采样速度多快，其数据传输率不可能大于30 000比特/秒。S h a n n o n的结论是根据信息论推导
出来的，适用的范围非常广，要想超越这一结论就好比想要发明永动机一样，几乎是不可能的。
值得注意的是，S h a n n o n的结论仅仅给出了一个理论极限，而实际上，要接近这个极限也是相当
困难的。
·总 结 Top
信号是消息（或数据）的一种电磁编码，信号中包含了所要传递的消息。信号按其因变量
的取值是否连续，可分为模拟信号和数字信号，相应的也可将通信分为模拟通信和数字通信。
傅立叶已经证明：任何信号（不管是模拟信号还是数字信号）都是由各种不同频率的谐波
组成的，任何信号都有相应的带宽。而且任何信道在传输信号时都会对信号产生衰减，因此，
任何信道在传输信号时都存在一个数据传输率的限制，这就是奎N y q u i s t（奈奎斯特）定理和
S h a n n o n（香农）定理所要告诉我们的结论。
传输介质是计算机网络与通信的最基本的组成部分，它在整个计算机网络的成本中占有很
大的比重。为了提高传输介质的利用率，我们可以使用多路复用技术。多路复用技术有频分多
路复用、波分多路复用和时分多路复用三种，它们用在不同的场合。
数据交换技术包括电路交换、报文交换和分组交换三种，它们各自有优缺点。
M o d e m是用于在模拟电话网上传输计算机的二进制数据的设备。M o d e m的调制方式有调幅、
调频、调相以及正交幅度调制，而且M o d e m还支持数据压缩和差错控制。
数据通信的概念
数据通信是以“数据”为业务的通信系统，数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。
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