1.1 數據通信的定義

1.數據通信

數據是指以任何形式表示的信息。數據可以是連續的模擬數據，如聲音和圖像；也可以是離散的數據，如符號和文字。在計算機系統中，數據以二進制數表示。數據的格式需由創建和使用數據的雙方達成共識。因此，數據的表示有文本、數字、圖像、音頻和視頻等多種形式。

數據通信是指設備之間通過傳輸介質進行數據交換的過程。

數據通信正在改變企業的商務活動和人們的生活方式。商務活動依賴于計算機和網絡互連，在更快連接到網絡之前，需要知道網絡是如何運轉的、網絡使用了哪些類型的技術，以及何種網絡設計最能夠滿足實際應用的需求。

遠程實體之間的數據通信可以通過連網完成。該過程包括計算機、傳輸介質和網絡設備之間的連接。網絡可以分為局域網（LAN）、城域網（MAN）、廣域網（WAN）、個域網（PAN）和無線網絡等五類。Internet是由網絡互連設備連接起來的LAN和WAN的集合。通信時會共享信息，這種共享可以是本地的，也可以是遠程的。本地通信是面對面發生的，遠程通信發生在一定的距離之間。電信（Telecommunication）包括電話通信、電報通信和電視通信，它們都是在一定距離之間的通信，這種共享信息的方式就是遠程的。

2.數據通信系統

在數據通信的過程中，由軟件程序和硬件物理設備結合組成的通信設備就成了通信系統的一部分。數據通信系統的效率取決于傳遞性、準確性、及時性和抖動性4個關鍵因素。

傳遞性：系統要將數據傳送到正確的目的地，使數據由預定的設備或用戶接收。

準確性：系統必須準確地傳遞數據，傳遞過程中發生改變的和錯誤的數據均不可用。

及時性：系統必須及時地傳遞數據，傳遞延誤的數據是不可用的。例如，視頻和音頻數據在數據產生時就即時傳遞，所傳遞數據的順序和產生的順序是相同的，沒有明顯的延遲。這種傳遞稱為實時傳輸。

抖動性：分組到達時間的變化，音頻和視頻的分組在傳遞過程中的延遲各不相同。如每30ms發送一個視頻的分組，其中某些分組可能延遲30ms，而另一些分組可能延遲40ms，引起視頻卡頓。

3.常用術語

數據通信基本概念中的常用術語如下。

（1）數據（Data）：傳輸（攜帶）信息的實體。

（2）信息（Information）：數據的內容或解釋。

（3）信號（Signal）：是信息的載體，數據以信號的形式傳播。

（4）模擬信號：信號的某一個或某幾個參數是連續的，包含無窮多個信號值。

（5）數字信號：時間上離散，幅值上離散，僅包含有限數目的信號值。

（6）周期信號：每隔一個固定的時間間隔重復變化的信號（如正弦波）。

（7）非周期信號：沒有固定的循環模式和波形的信號（如語音的音波信號）。

（8）信道（Channel）：傳輸信息的通道（或通路）。

（9）數字信道：以數字脈沖（離散信號） 形式傳輸數據的信道。

（10）模擬信道：以模擬信號形式傳輸數據的信道。

（11）比特（bit）：信息量的單位。比特率為每秒傳輸二進制位的個數。

（12）碼元（Code Cell）：時間軸上的一個信號編碼單元。

（13）同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元的開始。同步脈沖可位于碼元的中部，一個碼元可與多個同步脈沖相對應。

（14）波特（Baud）：碼元傳輸的速率單位。波特率是每秒傳送的碼元數（即數據傳輸速率）。1 Baud = log2M （bit/s），其中，M是信號的編碼級數。也可以寫成Rbit= RBaudlog2M，式中，Rbit為比特率，RBaud為波特率。

一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，就是一個碼元中可以傳送多個比特。例如，M=16，波特率為9600Baud時，數據傳輸速率為38.4kbit/s。

（15）誤碼率：信道傳輸的可靠性指標，是概率值。

（16）信息編碼：將信息用二進制數表示。

（17）數據編碼：將數據用物理量表示。例如，字符A的ASCII值為01000001。

（18）帶寬：帶寬是通信信道的寬度，是信道頻率上界與下界之差，是衡量介質傳輸能力的參數，傳統的通信工程中通常以赫茲（Hz）作為計量單位。計算機網絡中一般使用位數每秒（bit/s）作為帶寬的計量單位，主要包括kbit/s、Mbit/s、Gbit/s。一個以太局域網理論上每秒可以傳輸1×107bit的數據，它的帶寬相應為10Mbit/s。

（19）時延：信息從網絡的一端傳送到另一端所需的時間。