通信与网络---数据通信基础总结

目录

 

1.数据通信系统的技术指标

1)数据传输速率

1.传信速率(比特率)Rb    bit/s kbit/s  Mbit/s

2.传码速率(调制速率、波特率)Nbd     baud

3.对应关系

2)信道带宽   HZ

3)误码率Pe 和 误组率PB

1.误码率  Pe

2.误组率  PB

 4)时延

1.定义

2.发送时延(传输时延)

3.传播时延

4.处理时延

5.总时延

5)信道容量

2.传输介质

传输介质(传输媒体、传输媒介):有线&无线

3.总结


1.数据通信系统的技术指标

1)数据传输速率

1.传信速率(比特率)Rb    bit/s kbit/s  Mbit/s

在数据通信系统中,每秒钟传输二进制码元的个数。

2.传码速率(调制速率、波特率)Nbd     baud

在数据通信系统中,每秒钟传输信号码元的个数。

3.对应关系

Rb=Nbd × logM

2)信道带宽   HZ

该信号的各种不同频率成分所占据的频率范围。

3)误码率Pe 和 误组率PB

1.误码率  Pe

1)在一定时间内(ITU-T规定至少15min)内接收到出错的比特数e1与总的传输比特数的比值。

   Pe=e1/e2 ×100%

2)误码率:是评定数据传输设备和信道质量的一项基本指标。

2.误组率  PB

1)误码率不能确切地反映其差错所造成的影响。

2)误组率PB来衡量差错对通信的影响更符合实际。

3)PB=b1/b0 ×100%

    b1:接收出错的组数

    b0:总的传输组数

4)误组率,在一些采用块或者帧检查以及重发纠错的应用中能反映重发的概率,从而反映出该数据链路的传输效率。

 4)时延

在实际的数据通信系统中,经常将传输的基本单位定义为:分组 或 报文(都是由若干个比特组成的)

1.定义

时延,是指,一个报文 或 分组 从一条链路的一端 传送到另一端 所需的时间。

时延:包括 1发送时延 2 传播时延 3 处理时延

2.发送时延(传输时延)

1)发送时延,是指,从数据块的第一个比特发送开始算起,到最后一个比特发送到传输媒介完毕 所需的时间。

2)发送时延=数据块长度(bit)/信道带宽(bit/s

3)信道带宽:数据在信道L的发送速率

                     = 数据在信道上的传输速率

                     = 传信速率

4)公式:发送时延=数据块长度(bit)/信道带宽(bit/s)

3.传播时延

1)传播时延,是,电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

2)计算公式:信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速度(m/s)

3)电磁波在自由空间的传播速度是,光速,3×10 5km/s

     在有线传输媒体中的传播速率较低

     在铜线电缆中:2.3×10 5km/s

     在光纤中:2×10 5km/s

4)公式:传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速度(m/s)

4.处理时延

1)处理时延,是,数据在交换节点为存储转发而进行一些必要处理所花费的时间。

2)处理时延的长短,往往取决于,数据通信系统中当时的通信量。

5.总时延

1)总时延=传播时延+发送时延+处理时延

5)信道容量

1)奈奎斯特定理(Nyquist)

在理想条件下,有限带宽为W的信道,其最大的数据传输速率C(信道容量)为:

C=2WlogM

2)仙农定理(Shannon)

在有噪声的环境中,信道容量将与信噪功率比有关。

带宽W(HZ),信噪功率比S/N的信道,则最大数据传输速率C为

C=Wlog(1+S/N)

3)信噪功率比:常用分贝的形式来表示。

(S/N)db=10log10 (信号功率P1/噪声功率P2)

2.传输介质

传输介质(传输媒体、传输媒介):有线&无线

有线传输介质

双绞线、同轴电缆、光缆等

无线传输介质

无线电波、卫星微波、红外线等

3.总结

1.数据通信:包含两部分:1)数据传输2)数据传输前后的数据处理

2.传输介质:有线&无线

1)有线:双绞线、同轴电缆、光缆等

2)无线:无线电波、卫星微波、红外线等

3)数据在通过传输介质发送之前,必须转换成相应的物理信号。

4)信号的转换方式依赖:数据的原始格式&通信硬件采用的硬件

5)4种常用的信号的转换方式:1.数字 - 数字编码

                                                   2.模拟 - 数字编码

                                                   3.数字 - 模拟调制

                                                   4.模拟 - 模拟调制

6)多路复用技术:为了提高传输介质的利用率

7)多路复用技术:频分复用、时分复用、码分复用、波分复用

8)数据交换技术:电路交换、报文交换、分组交换

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

### 传码速率传信速率的区别 #### 定义 传信速率是指单位时间内所传递的信息量,通常以比特每秒(bit/s 或 bps)表示。它反映了通信系统中实际传输的数据量[^1]。 传码速率则是指单位时间内信号波形的变化次数,也称为波特率(Baud rate),其单位为波特(Bd)。它是衡量信号变化频率的一个指标,具体取决于调制方式以及每个信号单元所能携带的信息量[^2]。 --- ### 计方法及公式 #### 传信速率公式 对于一个给定的信道带宽 \( W \),在加性高斯白噪声条件下,最大可能的传信速率可以通过香农公式计: \[ C = B \cdot \log_2(1 + S/N) \] 其中: - \( C \) 表示信道容量或最大传信速率- \( B \) 是信道的有效带宽; - \( S/N \) 是信噪比。 此公式仅适用于理想情况下的理论极限值,在实际应用中需考虑编码效率等因素的影响。 #### 传码速率公式 假设采用 M 进制调制技术,则单个符号可承载 log₂M 比特信息。因此有如下关系成立: \[ R_b = R_s \times \log_2(M) \] 这里定义了两个重要参数: - 符号速率 Rs (Symbol Rate), 即每秒钟发送多少个独立状态/符号; - 比特速率 Rb(Bit Rate). 当已知其中一个数值及其对应的进制数时即可求得另一个值[^3]. --- ### 应用实例分析 #### 实例一:QPSK 调制系统的性能评估 假如某 QPSK(Qudrature Phase Shift Keying) 系统工作于 9600 波特率下,请问此时该系统的比特率为多少? 解答过程如下所示: 因为 QPSK 属于四相位键控体制,所以每一个符号能够表达两位二进制数据 (\(\log_2{4}=2\)) 。于是我们可以得到下面的结果 : ```python Rs = 9600 # Symbol Rate in symbols per second bits_per_symbol_QPSK = 2 # Calculate Bit Rate using formula Rb = Rs * bits_per_symbol_QPSK print(f"The bit rate is {Rb}bps.") ``` 最终得出结论 : 此种情形之下 , 数据流速率达到 19200bps. --- ### 总结对比表 | 特征 | **传码速率** | **传信速率** | |--------------|----------------------------------|-----------------------------| | 描述 | 单位时间内的信号变换次数 | 单位时间内传输的实际信息量 | | 常见单位 | 波特(Bd) | 比特/秒(bps) | | 影响因素 | 取决于具体的调制方案 | 和使用的纠错法密切相关 | 上述表格清晰展示了两者之间的差异所在.
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