传输介质
利用电压，电流，光信号等物理量的变化来传送二进制位流
数据通信系统的任务
把携带信息的数据用物理信号形式通过介质（信道）传送到目的地
数据通信系统的基本结构
数据通信系统的基本结构.png
信息和数据（0,1比特）是不能够直接在介质上传送的，需要
信息（原始）→ 数据（存储）→ 信号（在介质上传输）
数据表示
• 模拟数据（Analog data）：连续值（红色波浪线）
• 数字数据（Digital data）：离散值（蓝色线）
阶梯状的图形为采样后的信号
数据表示.png
数据传输方式
• 模拟信号（Analog Signals）
• 数字信号（Digital Signals）
信号发送方式
• 模拟信号发送（模拟信道）
• 数字信号发送（数字信道）
❉数字数据在数字信道上传送比在模拟信道上传送代价要低，模拟信号在模拟信道上传送比在数字信道上传输代价要低
数字信道的优势
1.计算机网络的数据源大部分都是数字数据，所以数字信道代价要低一些
2.安全性要好一些，例如电话监听设备，电话一般采用的是模拟信号，如果采用数字信号，那么在听电话的时候需要一定的设备进行数模的转换，如果是数字信号，那么在信息发送之前可以进行加密（数字数据的加密要比模拟数据的加密简单得多）
3.有综合业务的能力
保证在一个信道上可以同时传输不同服务质量要求的多路数据，模拟信道无法实现这点
例：以前的ISDN服务，家里必须要有电话，并且有调制解调器，通过调制解调器进行拨号上网。但是上网的时候无法接打电话，只要打电话就不能上网。这时通过这种数字信道就可以同时传送语音信号和网络的数据信号。
• 语音信号：在传送的时候要求有固定带宽（固定速率）
• 网络的数据传输：提供的是可变速率的带宽
4.传输性能最好的介质是光纤，光纤最适合的是使用数字传输技术，不适合模拟传输技术
基带传输
将基带信号(信源发出的没有经过调制的原始电信号)直接送到通信线路上的传输方式（数字传输技术）
• 模拟基带信号：由模拟信号源变换得到的信号
• 数字基带信号：由计算机产生的二进制信号
频带传输
将基带信号经过调制后送到通信线路上的传输方式（模拟传输技术），即在一定频率范围内的线路上，进行载波传输。用基带信号对载波进行调制，使其变为适合于线路传输的信号，在模拟信道上传输
模拟信号和数字信号的传输
模拟信号发送（模拟信道）
模拟信号和数字信号的传输.png
模拟数据 → 模拟信号（需要进行调制解调）
例：广播系统，它们使用的语音信号的频率（300Hz~3400Hz）都是一样的。如果每个广播的数据都不做任何处理，直接传送，各个电台发出的信号就会发生重叠和互相干扰，导致大家什么也听不清。为了解决这个问题，在发送数据之前，至少会做两个处理：
1.通过低通滤波器把杂波滤掉（比如会把高于3400Hz的波滤掉），目的是避免对其他电台产生干扰
2.调制：把语音信号调制到分配给他的那个电台的频率。比如音乐台98.8Hz，听交通台91.2等，这样把不同电台的语音信号调到不同的频段。这时在接收方（听众）会有一个解调过程，有个广播这样的接收器，把我们的频率调到某一电台的频率来接收指定的信号
数字数据 → 模拟信号（需要进行调制解调 ※和模拟数据 → 模拟信号的调制解调不一样）
完成的功能：数模模数的转换
调制：用基带脉冲对载波信号的某种参量进行控制，使这些参量随基带脉冲变化
解调：调制的反变换
调制解调器：MODEM（Modulation - demodulation）完成数模模数转换的
调制器的主要作用：
是一个波形变换器，将基带数字信号的波形变换成适合于模拟信道传输的波形，并不改变数据的内容
解调器的主要作用：
是一个波形识别器，将通过调制器变换过的模拟信号恢复成原来的数字信号，若识别不正确则要产生误码
载波是一个模拟信号，载波的三个特性：幅度，频率，相位
进行调频调幅调相就是要对这个载波的相应的频率特性，幅度特性和相位特性进行变换，并且对于数字数据的0和1，它们的变换规则是不一样的
调幅调频与调相.png
例：包括电信ADSL接入时的设备，通过有线电视接入的话有线电视给的设备（KAPE MODEM，一种调制解调器），需要把计算机中的数字数据转变成为模拟信号，然后才能在模拟信道上传输
不同的传输网络，有的是模拟的有的是数字的，就需要把数字数据通过模拟的这种通信系统进行传输，这时就会使用这种技术
模拟数据 → 数字信号（需要进行编码解码）
模拟数据数字化编码，也被称为脉冲代码调制PCM（Pulse Code Modulation）
例：电话网络，它的远程的程控交换机之间使用光纤连接，都是使用数字的通信技术，这时就需要进行语音的数字化处理。就是需要经过编码解码器完成从模拟数据到数字数据的数字信号的编码，在接收方有一个解码器。而由于用户的话机到本地回路这一段传送的是模拟信号，那么中间接入的交换局需要完成语音的数字化处理，使模拟信号能够在数字信道上传输
通过采样，量化，编码，就把模拟信号变成了一组数字信号
PCM转换过程举例.png
001：1 010：2 011：3 100：4 101：5 110：6 111：7
把数字信号进行还原成模拟信号的时候只能是按照量化的值进行还原，一定会有误差（失真），这个误差的大小是和代价的大小密切相关的。采样的频率越高，误差就会越小。编码时采用的位数越大，意味着这个模拟数据可以表示的范围越大，代价也就越大
差分脉冲编码调制：在进行量化的时候量化的不是具体的值，而是这个采样点跟它前一个采样点的差异，这样就可以把3位变成两位，这样编码以后的信息量减少
01:1 10:2 11:3
数字数据 → 数字信号（需要进行编码解码）→ 最重要的，现在最广泛运用的
计算机的数字数据不适合直接在数字信道上进行传输。如果直接在数字信道上传输，可能会出现一些问题：
1.有直流分量的累积造成对于长距离的高速的传输的影响（直流信号在信道中传输时衰减很大）
2.在信号本身当中我们很难提取出信号的频率
所以数字数据 → 数字信号也是需要进行编码的，通过某种数字编码技术把一种二进制的编码变为另外一种数字编码，使它更适合在数字信道上传输
编码种类
1）不归零制编码（高电平代表1，低电平代表0）
2）归零制编码
• 曼彻施特编码：电位由高到底代表1，电位由低到高代表0，是自同步编码
信号变换两次才能传送一个二进制位，因此编码效率是50%
因此20M的传输速率的信道，它只能达到10M的位传输速率
• 差分曼彻斯特编码：bit流之间电位无变化代表1，有变化代表0
编码.png
曼彻斯特编码与不归零制编码的比较
优点：
1.具有自同步的能力，通过信号本身可以提取出信号的频率，如果使用NRZ编码（不归零制）
的话，在发送数据之前，还要给出一些同步信号，使接收方能确认发送方的速率
2.肯定没有直流分量的累积，不会出现很长时间的高电频和很长时间的低电频，这样就特别
适合长距离的，特别在使用电介质的环境中进行高速的传输
缺点：
使传输速率减半，比如在以太网10M bps的传输速率下传输速率只会达到5Mbps
差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码的比较
优点：
如果通信系统出现了反向错误，比如高电位全变成低电位，低电位全变成高电位了，曼彻斯特编码的1全变成0,0全变成1，但是对差分曼彻斯特编码不会有任何影响
缺点：
从硬件的物理实现来讲要比曼彻斯特编码复杂
以太网里的命名方式
例：
• 10 base T ：
10：传输速率10M bps
base：基带传输
字母：传输介质（T：双绞线，F：光纤，X：多种介质）采用的是曼特斯特编码
• 10 broad 36 ：
10：传输速率10M bps
broad：频带传输
数字：点到点不加中继器情况下的最大传输距离，单位为100米, 36的话就是3600米
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