2.1　数据通信的基础

学习任务

（1）掌握数据通信的基本概念。

（2）理解数据通信系统。

所谓通信就是指人与人、人与物、物与物之间通过某种媒介和行为进行信息传递与交流，通信技术的最终目的是为了帮助人们更好地沟通和互助。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。从某种意义上讲，计算机网络是建立在数据通信系统之上的资源共享系统。计算机网络的主要功能是为了实现信息资源的共享与交换，而信息是以数据的形式来表达的。

2.1.1　信息、数据和信号

知识点

（1）信息。

（2）数据、数字数据和模拟数据。

（3）信号、模拟信号和数字信号。

（1）信息的概念

数据通信的目的就是交换信息。信息（Information）是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识，它反映了客观事物存在的形式和运动的状态。信息可以是文字、声音、图像、动画等多种形式。

（2）数据的概念

数据（Data）是指把事件的某些属性规范化后的表现形式，一般理解为“信息的数字化形式”。数据可以被识别，也可以被描述。数据是信息的载体，其分为模拟数据和数字数据两种。

1）模拟数据在时间和幅度取值上都是连续的，其电平随时间连续变化。例如，语音、温度、压力和流量都是模拟数据。

2）数字数据在时间上是离散的，在幅度上是经过量化的，一般是“0”“1”二进制代码组成的数字序列。

（3）信号的概念

信号（Signal）是数据的具体物理表现，是信息（数据）的一种电磁波编码，具有确定的物理描述，即信号是数据在传输过程中的电磁波表现形式，如电信号、光信号、脉冲信号、调制信号等。信号可以分为模拟信号和数字信号两种，如图2-1所示。

1）模拟信号：当通信中的数据用连续的载波表示时，就称其为模拟信号。例如，拨打电话的语音信号，电视摄像产生的连续图像信号等。这些信号使用的特征参数通常有幅度、频率和相位等。

2）数字信号：当通信中的数据用离散的电信号表示时，就称为其数字信号，通常表现为离散的脉冲形式，最简单的离散二进制数字“0”和“1”，分别表示信号的两个物理状态（如低电平和高电平）。例如，计算机中传送的是典型的数字信号，数字电话和数字电视等传输时使用的也是数字信号。

提示

（1）信息、数据和信号三者之间的关系：数据是信息的载体，是信息的表示形式，信息是数据的具体含义，涉及数据的内容和解释，信号则是数据在传输过程中的电磁波表示形式。

（2）虽然模拟信号和数字信号有着明显的差别，但二者在一定条件下可以相互转化。模拟信号可以通过采样、编码、量化等步骤转化为数字信号；而数字信号也可以通过解码、平滑等步骤转化为模拟信号。

课堂同步

请举例说明什么是信息？什么是模拟数据？什么是数字数据？什么是模拟信号？什么是数字信号？

2.1.2　数据通信和数据通信系统

知识点

（1）数据通信。

（2）线路和链路。

（3）数据通信系统模型。

（1）数据通信

现代通信主要借助光和电信号来传输信息。数据通信就是发送端将要发送的数据转换成电（或光）信号通过物理信道传输给接收端的过程。

信号的传输通道称为信道，一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。传输数字信号的通道称为数字信道。由于信号是可以离散变化的数字信号，也可以是连续变化的模拟信号，所以与之相对应的，数据通信被分为模拟数据通信和数字数据通信。模拟数据通信是指在模拟信道上以模拟信号形式来传输数据；而数字数据通信则是指利用数字信道以数字信号形式来传输数据。

（2）线路和链路

1）线路：在两个节点间承载信息流传输的信道称为线路。线路可以采用电话线、双绞线、光纤等有线信道，也可以是无线信道。

2）链路：是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他交换节点。数据链路除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

（3）数据通信系统模型

数据通信系统比较复杂，下面通过两个计算机使用电话线进行通信这个简单的例子，说明数据通信系统模型，如图2-2所示。一个数据通信系统分为3大部分，即源系统、传输系统和目标系统。

源系统一般包括信源和发送器两个部分。在通信系统中发送信息的一端称为信源。通常信源生成的数字比特流需经过发送器编码后才可以在传输系统中进行传输，典型的发送器就是调制解调器（使用其调制部分）。把数字信号转换为模拟信号的过程，称为调制。

目标系统一般包括信宿和接收器两个部分。在通信系统中，接收信息的一端称为信宿。接收器负责接收传输系统传输过来的信号，并把它转换为能够被信宿识别和处理的信息，典型的接收器也是调制解调器（使用其解调部分）。把模拟信号转换为数字信号的过程，称为解调。将调制和解调功能组合在一个设备中，称为调制解调器。

信源与信宿之间通过信道实现信号传输。数据在传输过程中会受外界各种干扰信号的影响，这种干扰信号被称为噪声。

课堂同步

（1）多选题：以下哪些是数据通信的例子（　　）。

A.使用即时通信软件（如QQ）与好友聊天

B.使用计算机在线观看视频

C.从公司的邮箱中下载邮件到自己的计算机中

D.使用传统的电话与朋友通话

（2）单选题：数据通信系统必须具备的3个基本要素是（　　）。

A.终端、电缆、计算机　　B.发送器、通信线路、接收器

C.信源、信道、信宿　　D.终端、通信设施、接收设备