第2章数据通信基础-基本概念祥解.ppt

* 奈奎斯特(Nyquist)定理 例1 对一个无噪声的3000Hz信道，若传送二进制信号，试问可允许的数据传输速率是多少？ 解 由于传送的二进制信号是“1”、“0”两个电平，所以N=2;又因为W=3000Hz，则信道容量，即数据传输速率C=2Wlog2N=6000b/s。 例2 一个无噪声的话音带宽为4000Hz，采用8相调制解调器传送二进制信号，试问信道容量是多少？ 解 由于8相调制解调器传送二进制信号的离散信号数为8，即N=8，则信道容量，即数据传输速率C=2×4000log28=24kb/s。 2.1.3 数据通信的技术指标 2. 信道容量 * 香农(C·Shannon)定理 1948年，香农(C·Shannon)把奈奎斯特的定理进一步扩展到了信道受到随机噪声干扰的情况，即香农定理。 Claude Shannon认为，在有噪声的环境中，信道容量将与信噪功率比有关。 根据香农(Shannon)定理，在给定带宽为H、信噪功率比为S/N的信道中，最大数据传输速率C为 式中,S/N常用分贝形式来表示，为信噪功率比，其计算公式如下： 信号功率P1 噪声功率P2 (dB) 2.1.3 数据通信的技术指标 2. 信道容量 分为热噪声和随机噪声 * 香农(C·Shannon)定理 由香农定律可知，在信道容量不变时增加带宽就允许降低信噪比。如果通信系统扩展到宽带上，就可以在保持误码率性能以及保证信道容量达到预期水平的情况下降低信噪比。 返回 2.1.3 数据通信的技术指标 2. 信道容量 * 例： 一个数字信号通过两种物理状态，经信噪比为30dB的3kHz带宽信道传送，其数据率不会超过多少？ 解 按Shannon定理，在信噪比为30dB的信道上，信道最大容量为 已知信噪比为30dB，信噪功率比S/N用分贝表示，其计算公式如下： 则信噪功率比S/N=1030/10=1000，由此得 ?C=3000×log2 (1+1000) ≈30kb/s ? 即数据率不会超过30kb/s。 返回 信号功率P1 噪声功率P2 (dB) 2.1.3 数据通信的技术指标 2. 信道容量 ≈ Nyquist公式和Shannon公式在数据通信系统中的作用和范围 ≈ * 3. 误码率 误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的重要参数。误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率。 在实际的数据传输系统中，电话线路在300～2400bps传输速率时，平均误码率在10-2～10-6之间，在4800～9600bps传输速率时平均误码率在10-2～10-4之间。而计算机通信的平均误码率要求低于10-9。 2.1.3 数据通信的技术指标 练习 1、采用8相调制方式，且T=833*10-6秒，则数据传输速率和调制速率是多少？ 2、在带宽4kHz，信噪比30db的信道上，传输50kB的数据，用的最短时间是多少？ 2.1.3 数据通信的技术指标 * 4. 时延 时延是指一个报文或分组从一个网络（或一条链路）的一端传输到网络另一端所需的时间。通常来讲，时延是由以下几个不同的部分组成： （1）发送时延（传输时延） 发送时延是结点在发送数据时使数据块从结点进入传输介质所需的时间，也就是从 数据块的第一个比特开始发送数据算起，到最后一个比特发送完毕所需的时间，又称为传输时延，其计算公式为： 发送时延=数据块长度/数据传输数率 例如：一个10MB数据块在传输数率为1Mbps的信道上发送，则发送时延为（10×220×8）/220=80(s),也就是要用1分多钟的时间才能把这样的数据块发送完毕。 * 4. 时延 （2）传播时延 传播时延是电磁波在信道上需要传播一定的距离而花费的时间，其计算公式为： 传播时延=信道长度/信号在信道上的传播速率 电磁波在真空（空气）中的传播速率为3×108m/s，在电缆中的传播速率要比在真空中的略低，约为2.4×108m/s,在光纤中的传播速率约为2.0×108m/s.例如:1000km长的光纤线路带来的传播时延大约为106/2.0×108=5(ms)。 （3）处理时延 处理时延是指数据在交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。其中结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分，有时可用排队时延作为处理时延。处理时延的长短主要由当时网络中的通信量决定。当网络中的通信量过大时，还有可能造成队列溢出、数据丢失的情况。 * *