数据通信的任务是传输数据信息,希望达到传输速度快、出错率低、信息量大、可靠性高,并且既经济又便于使用维护.这些要求可以用下列技术指标加以描述.1.数据传输速率所谓数据传输速率,是指每秒能传输的二进制信息位数,单位为位/秒(bitspersec-ond),记作bps或b/s,它可由下式确定:s=1/T?log2N(bps)式中T为一个数字脉冲信号的宽度(全宽码情况)或重复周期(归零码情况),单位为秒.一个数字脉冲也称为一个码元,N为一个码元所取的有效离散值个数,也称调制电平数,N一般取2的整数次方值.若一个码元仅可取0和1两种离散值,则该码元只能携带一位(bit)二进制信息;若一个码元可取00、01、10和11四种离散值,则该码元就能携带两位二进制信息.以此类推,若一个码元可取N种离散值,则该码元便能携带log2N位二进制信息.当一个码元仅取两种离散值时,S=(1/T),表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率.由此,可以引出另一个技术指标一一'信号传输速率,也称码元速率、调制速率或波特率,单位为波特(Baud).信号传输速率表示单位时间内通过信道传输的码元个数,也就是信号经调制后的传输速率.若信号码元的宽度为T秒,则码元速率定义为:B=1/T(Baud)在有些调幅和调频方式的调制解调器中,一个码元对应于一位二进制信息,即一个码元;,有两种有效离散值,此时调制速率和数据传输速率相等.但在调相的四相信号方式中,一个码元对应于两位二进制信息,即一个码元有四种有效离散值,此时调制速率只是数据传输速率的一半.由以上两式合并可得到调制速率和数据传输速率的对应关系式:S=B?log2N(bps)或B=S/log2N(Baud)一般在二元调制方式中,S和B都取同一值,习惯上二者是通用的.但在多元调制的情况下,必须将它们区别开来.例如采用四相调制方式,即N=4,且T=833×10-6秒,则可求出数据传输速率为:S=1/T?log2N=1/(833×10-6)?log24=2400(bps)而调制速率为：B=1/T=1/(833×10-6)=1200(Baud)通过上例可见,虽然数据传输速率和调制速率都是描述通信速度的指标,但它们是完全不同的两个概念.打个比喻来说,假如调制速率是公路上单位时间经过的卡车数,那么数据传输速率便是单位时间里经过的卡车所装运的货物箱数.如果一车装一箱货物,则单位时间经过的卡车数与单位时间里卡车所装运的货物箱数相等,如果→车装多箱货物,则单位时间经过的卡车数便小于单位时间里卡车所装运的货物箱数.2.信道容量信道容量表征一个信道传输数据的能力,单位也用位/秒(bps).信道容量与数据传输速率的区别在于,前者表示信道的最大数据传输速率,是信道传输数据能力的极限,而后者则表示实际的数据传输速率.这就像公路上的最大限速值与汽车实际速度之间的关系一样,它们虽然采用相同的单位;但表征的是不同的含义.奈奎斯特(Nyquist)首先给出了无噪声情况下码元速率的极限值与信道带宽的关系:B=2?H(Baud)其中,H是信道的带宽,也称频率范围,即信道能传输的上、下限频率的差值,单位为HZ.由此可推出表征信道数据传输能力的奈奎斯特公式:C=2?H?log2N(bpe)此处,N仍然表示携带数据的码元可能取的离散值的个数,C即是该信道最大的数据传输速率.由以上两式可见,对于特定的信道,其码元速率不可能超过信道带宽的两倍,但若能提高每个码元可能取的离散值的个数,则数据传输速率便可成倍提高.例如,普通电话线路的带宽约为3KHz,则其码元速率的极限值为6kBaud.若每个码元可能取的离散值的个数为16(即N=16),则最大数据传输速率可达C=2×3k×log216=24kbps.实际的信道总要受到各种噪声的干扰,香农(Shannon)则进一步研究了受随机噪声干扰的信道的情况,给出了计算信道容量的香农舍式:C=H?log2(1+S/N)(bps)其中,S表示信号功率,N为噪声功率,S/N则为信噪比.由于实际使用的信道的信噪比都要足够大,故常表示成10log10(S/N),以分贝(dB)为单位来计量,在使用时要特别注意.例如,信噪比为30dB,带宽为3kHZ的信道的最大数据传输速率为:C=3k×log2(1+1030/10)=3k×log2(1+1001)=30kbps.由此可见,只要提高信道的信噪比,便可提高信道的最大数据传输速率.需要强调的是,上述两个公式计算得到的只是信道数据传输速率的极限值,实际使用时必须留有充足的余地.3.误码率误码率是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标,它定义为二进制数据位传输时出错的概率.设传输的二进制数据总数为N位,其中出错的位数为风,则误码率表示为:Pe=Ne/N计算机网络中,一般要求误码率低于10-6,即平均每传输106位数据仅允许错一位.可若误码率达不到这个指标,可以通过差错控制方法进行检错和纠错.二.编码技术?模拟信号：是指模拟数据在某个区间产生连续的值.例如,声音和视频就是强度连续变化的信号.大多数用传感器收集的数据,例如温度和压力都是连续值.?数字信号：是指数字数据产生离散的值.例如,文本信息和整数.?调制解调：当需要在只能传输模拟信号的线路上传输数据信号时(例如,通过一条公用电话线将数据从一台计算机传输到另一台计算机),在发送方,数据开始是数字数据,但是由于电话线只能传输模拟信号,所以数据必须进行数字到模拟的转换.这个转换过程就叫作调制.在接收方需要进行模拟到数字的转换,使它还原为原来的数字数据这个过程叫作解调.整个从数字数据到模拟信号再到数字数据的过程称作调制解调.调制解调有三种基本形式：幅移键控法(AmplitudeShiftKeying,ASK)、频移键控法(FrequencyShiftKeying,FSK)和相移键控法(PhaseShiftKeying,PSK).?不归零(Non-ReturntoZero,NRZ)编码：在用数字信号传输数字数据时,信号的电平是根据它所代表的二进制数值决定的.一个正电压值代表1,而一个负电压值代表0,因而信号的电平依赖于它所代表的数值.?曼彻斯特编码：在曼彻斯特编码中,每个比特中间引入跳变来同时代表不同数值和同步信息.一个负电平到正电平的跳变代表0,而一个正电平到负电平的跳变则代表1.通过这种跳变使曼彻斯特编码获得了同步信息和数字编码.?差动曼彻斯特编码：在差动曼彻斯特编码中,用两个比特之间的跳变来代表不同的数值,在间隙中有跳变的代表0,没有跳变的代表1.比特中间的跳变只用来表示同步信息,不同的数值通过在比特间隙是否跳变来表示.三．数据传输技术?多路复用：在计算机网络系统中,当传输介质的能力超过传输单一信号的情况时,为了有效地利用传输系统,希望一个信道能够同时传输多路信号.多路复用,就是把许多信号在单一的传输线路上进行传输.一般普遍使用三种多路复用技术,即频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)和统计时分多路复用(STDM).?同步传输：是使接收端接收的每一位数据信息都要和发送端准确地保持同步,中间没有间断,实现这种同步方法又有自同步法和外同步法.?异步传输：是基于字节的,每字节作为一个单位通过链路传输