工控自動化技術文摘：數據通信基本知識

　　1. 銅線
　　銅線(Copper Wire)由於具有較低的電阻率、價jia廉lian和he容rong易yi安an裝zhuang等deng優you點dian因yin而er成cheng為wei最zui早zao用yong於yu計ji算suan機ji網wang絡luo中zhong的de傳chuan輸shu介jie質zhi，它ta以yi介jie質zhi中zhong傳chuan輸shu的de電dian流liu作zuo為wei數shu據ju信xin號hao的de載zai體ti。為wei了le盡jin可ke能neng減jian小xiao銅tong線xian所suo傳chuan輸shu信xin號hao之zhi間jian的de相xiang互hu幹gan涉she(Interference)，我們使用兩種基本的銅線類型：雙絞線和同軸電纜。
　　(1)雙絞線
　　雙絞線(Twisted Pair)是把兩條互相絕緣的銅導線niujiaoqilaizuchengyitiaotongxinxianlu，tajikejianxiaoliuguodianliusuofushedenengliang，yekefangzhilaiziqitatongxinxianlushangxinhaodeganshe。shuangjiaoxianfenpingbihewupingbiliangzhong，qixingzhuangjiegourutu1.1所示。雙絞線的線路損耗較大，傳輸速率低，但價格便宜，容易安裝，常用於對通信速率要求不高的網絡連接中。
　　(2)同軸電纜
　　同軸電纜(Coaxial Cable)由(you)一(yi)對(dui)同(tong)軸(zhou)導(dao)線(xian)組(zu)成(cheng)。同(tong)軸(zhou)電(dian)纜(lan)頻(pin)帶(dai)寬(kuan)，損(sun)耗(hao)小(xiao)，具(ju)有(you)比(bi)雙(shuang)絞(jiao)線(xian)更(geng)強(qiang)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)和(he)更(geng)好(hao)的(de)傳(chuan)輸(shu)性(xing)能(neng)。按(an)特(te)性(xing)阻(zu)抗(kang)值(zhi)不(bu)同(tong)，同(tong)軸(zhou)電(dian)纜(lan)可(ke)分(fen)為(wei)基(ji)帶(dai)(用於傳輸單路信號)和寬帶(用於同時傳輸多路信號)兩種。同軸電纜是目前LAN局域網與有線電視網中普遍采用的比較理想的傳輸介質。

一、通信信道與信道容量(Communication Channel & Channel Capacity)
　　通信信道(Communication Channel)是(shi)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)的(de)通(tong)路(lu)，在(zai)計(ji)算(suan)機(ji)網(wang)絡(luo)中(zhong)信(xin)道(dao)分(fen)為(wei)物(wu)理(li)信(xin)道(dao)和(he)邏(luo)輯(ji)信(xin)道(dao)。物(wu)理(li)信(xin)道(dao)指(zhi)用(yong)於(yu)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)信(xin)號(hao)的(de)物(wu)理(li)通(tong)路(lu)，它(ta)由(you)傳(chuan)輸(shu)介(jie)質(zhi)與(yu)有(you)關(guan)通(tong)信(xin)設(she)備(bei)組(zu)成(cheng)；邏輯信道指在物理信道的基礎上，發送與接收數據信號的雙方通過中間結點所實現的邏?quot;聯係"，由此為傳輸數據信號形成的邏輯通路。邏輯信道可以是有連接的，也可以是無連接的。物理信道還可根據傳輸介質的不同而分為有線信道和無線信道，也可按傳輸數據類型的不同分為數字信道和模擬信道。信道容量(Channel Capacity)指信道傳輸信息的最大能力：對於數字信道一般用單位時間可以傳輸的最大二進製位(比特bit)數來表示，對於模擬信道則由信道的帶寬表示。信道容量的大小還受信道質量和可使用時間的影響，當信道質量較差時，實際傳輸速率將降低。

2.模擬信號與數字信號
　　(1)模擬信號與數字信號
　　不同的數據必須轉換為相應的信號才能進行傳輸：模擬數據一般采用模擬信號(Analog Signal)，例如用一係列連續變化的電磁波(如無線電與電視廣播中的電磁波)，或電壓信號(如電話傳輸中的音頻電壓信號)來表示；數字數據則采用數字信號(Digital Signal)，例如用一係列斷續變化的電壓脈衝(如我們可用恒定的正電壓表示二進製數1，用恒定的負電壓表示二進製數0)，或光脈衝來表示。當模擬信號采用連續變化的電磁波來表示時，電磁波本身既是信號載體，同時作為傳輸介質；而當模擬信號采用連續變化的信號電壓來表示時，它一般通過傳統的模擬信號傳輸線路(例如電話網、有線電視網)來傳輸。當數字信號采用斷續變化的電壓或光脈衝來表示時，一般則需要用雙絞線、電纜或光纖介質將通信雙方連接起來，才能將信號從一個節點傳到另一個節點。
　　(2)模擬信號與數字信號之間的相互轉換
　　模擬信號和數字信號之間可以相互轉換：模擬信號一般通過PCM脈碼調製(Pulse Code Modulation)方法量化為數字信號，即讓模擬信號的不同幅度分別對應不同的二進製值，例如采用8位編碼可將模擬信號量化為2^8=256個量級，實用中常采取24位或30位編碼；數字信號一般通過對載波進行移相(Phase Shift)的方法轉換為模擬信號。計算機、計ji算suan機ji局ju域yu網wang與yu城cheng域yu網wang中zhong均jun使shi用yong二er進jin製zhi數shu字zi信xin號hao，目mu前qian在zai計ji算suan機ji廣guang域yu網wang中zhong實shi際ji傳chuan送song的de則ze既ji有you二er進jin製zhi數shu字zi信xin號hao，也ye有you由you數shu字zi信xin號hao轉zhuan換huan而er得de的de模mo擬ni信xin號hao。但dan是shi更geng具ju應ying用yong發fa展zhan前qian景jing的de是shi數shu字zi信xin號hao。

3.模擬數據通信與數字數據通信
(1)模擬數據通信
　　路lu來lai傳chuan輸shu模mo擬ni數shu據ju或huo數shu字zi數shu據ju對dui應ying的de模mo擬ni信xin號hao。例li如ru目mu前qian我wo們men廣guang泛fan使shi用yong公gong用yong電dian話hua線xian路lu來lai傳chuan輸shu語yu音yin或huo計ji算suan機ji數shu字zi數shu據ju對dui應ying的de模mo擬ni信xin號hao，我wo們men也ye可ke以yi使shi用yong公gong共gong有you線xian電dian視shi網wang來lai傳chuan輸shu視shi頻pin和he計ji算suan機ji數shu字zi數shu據ju對dui應ying的de模mo擬ni信xin號hao；而微波與衛星通信傳輸的也可以是模擬數據或數字數據對應的模擬信號。
為了用模擬數據通信的方法實現模擬數據和數字數據的遠距離傳輸，我們一般不直接傳輸模擬信號(包括由數字信號轉換而來的模擬信號)，而是在發送方使用某一頻率的電磁波作為載波(Carrier)，然後用模擬信號或數字信號對其進行調製(Modulation)，調製後的載波信號(為模擬信號)占有以該載波頻率為中心的一段頻譜，並能在適於該載波頻率的介質上傳輸；而在接收方則通過解調製(Demodulation)還原疊加於載波上的模擬信號或數字信號。我們將可同時完成調製和解調的裝置稱為調製解調器(MODEM)。
(2)數字數據通信
　　數字數據通信(Digital Data Communication)指zhi直zhi接jie利li用yong數shu字zi傳chuan輸shu技ji術shu在zai數shu字zi設she備bei之zhi間jian傳chuan輸shu數shu字zi數shu據ju，或huo模mo擬ni數shu據ju對dui應ying的de數shu字zi信xin號hao。由you於yu計ji算suan機ji使shi用yong二er進jin製zhi數shu字zi信xin號hao，因yin而er計ji算suan機ji與yu其qi外wai部bu設she備bei之zhi間jian，以yi及ji計ji算suan機ji局ju域yu網wang、城域網大多直接采用數字數據通信。此外，目前北美采用的24路PCM脈碼調製(速率為1.544Mpbs)，以及歐洲和我國采用的30路PCM脈碼調製(速率為2.048Mbps)電話係統均是數字數據通信係統。
由於數字數據通信傳送的是離散的數字信號，即逐位傳送二進製數字代碼，因此要求係統應能確知傳輸線上正在傳送的數位是0還是1。
(3)數字數據通信的優點
　　與模擬數據通信相比較，數字數據通信具有下列優點：
　　a. 來自聲音、視頻和其他數據源的各類數據均可統一為數字信號的形式，並通過數字通信係統傳輸
　　b. 以數據幀為單位傳輸數據，並通過檢錯編碼和重發數據幀來發現與糾正通信錯誤，從而有效保證通信的可靠性
　　c. 在長距離數字通信中可通過中繼器放大和整形來保證數字信號的完整及不累積噪音
　　d. 使用加密技術可有效增強通信的安全性
　　e. shuzijishubimonijishufazhangengkuai，shuzishebeihenrongyitongguojichengdianlulaishixian，bingyujisuanjixiangjiehe，eryouyuchaodaguimojichengdianlujishudexunsufazhan，shuzishebeidetijiyuchengbendexiajiangsududadachaoguomonishebei，xingneng/價格比高
　　f. 多路光纖技術的發展大大提高了數字通信的效率。
　　需要指出，鑒於傳統公用電話網已在世界範圍普及，目前家庭個人計算機用戶大都通過電話線路與計算機網絡相連；此外，隨著衛星通信的發展，高容量、高(gao)寬(kuan)帶(dai)的(de)多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)傳(chuan)輸(shu)也(ye)大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)模(mo)擬(ni)通(tong)信(xin)的(de)傳(chuan)輸(shu)效(xiao)率(lv)。但(dan)是(shi)，如(ru)果(guo)在(zai)兩(liang)台(tai)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)通(tong)信(xin)線(xian)路(lu)之(zhi)間(jian)，隻(zhi)有(you)部(bu)分(fen)電(dian)路(lu)采(cai)用(yong)數(shu)字(zi)通(tong)信(xin)，則(ze)數(shu)字(zi)通(tong)信(xin)的(de)優(you)點(dian)並(bing)不(bu)能(neng)充(chong)分(fen)地(di)得(de)到(dao)發(fa)揮(hui)。因(yin)此(ci)，為(wei)了(le)提(ti)高(gao)通(tong)信(xin)效(xiao)率(lv)，有(you)條(tiao)件(jian)的(de)用(yong)戶(hu)應(ying)安(an)裝(zhuang)數(shu)字(zi)數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)專(zhuan)線(xian)，或(huo)直(zhi)接(jie)接(jie)入(ru)局(ju)域(yu)網(wang)；此外，應大力發展陸上和海底的洲際光纜。近20nianlai，shuzishujutongxinjishuyikaishifazhanbingdedaoguangfanyingyong。muqian，shuzitongxinyikaishizaichangjulihuayinheshuzishujulingyuzhujiantidaichuantongdemonitongxin。jisuanjiwangluojishudeyingyongfazhan，zedadatuidongleshuzitongxinjishudexunsufazhan。keyiyuyan，shuzishujutongxinzuizhongjiangqudaimonishujutongxin。