数字通信系统模型模拟通信系统的一般模型和模型各个组成部分的作用

数字通信系统模型时间:2021-08-13 阅读:()

试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。

一、数据通信系统模型的基本知识： 1、基本组成：信源、信宿、信道； 2、其他可能组成部分：调制器、解调器等。

 3、图示：

网络应用系统的通信模型为

在OSI出现之前，计算机网络中存在众多的体系结构，其中以IBM公司的SNA(系统网络体系结构)和DEC公司的DNA(DigitalNetworkArchitecture)数字网络体系结构最为著名。

为了解决不同体系结构的网络的互联问题，国际标准化组织ISO(注意不要与OSI搞混）于1981 年制定了开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM）。

这个模型把网络通信的工作分为7层,它们由低到高分别是物理层（Physical Layer),数据链路层（Data Link Layer),网络层(Network Layer),传输层（Transport Layer),会话层（Session Layer），表示层（Presen tation Layer)和应用层（Application Layer)。

第一层到第三层属于OSI参考模型的低三层，负责创建网络通信连接的链路；第四层到第七层为OSI参考模型的高四层，具体负责端到端的数据通信。

每层完成一定的功能，每层都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持，而网络通信则可以自上而下（在发送端）或者自下而上（在接收端）双向进行。

当然并不是每一通信都需要经过OSI的全部七层，有的甚至只需要双方对应的某一层即可。

物理接口之间的转接，以及中继器与中继器之间的连接就只需在物理层中进行即可；而路由器与路由器之间的连接则只需经过网络层以下的三层即可。

总的来说，双方的通信是在对等层次上进行的，不能在不对称层次上进行通信。

OSI 标准制定过程中采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题，这就是分层的体系结构办法。

在OSI中，采用了三级抽象，既体系结构，服务定义，协议规格说明。

OSI七层模型介绍 OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型，他是一个定义的非常好的协议规范。

OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。

下面我简单的介绍一下这7层及其功能。

OSI的7层从上到下分别是7 应用层6 表示层5 会话层4 传输层3 网络层 2 数据链路层1 物理层（1）应用层：与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。

例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。

但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。

示例：，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。

（2）表示层：这一层的主要功能是定义数据格式及加密。

例如，FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。

如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。

如果选择ASII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。

在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。

示例：加密，ASII等。

的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。

示例：RPC，SQL等。

（4）传输层：这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。

示例：TCP，UDP，SPX。

（7）物理层：OSI的物理层规范是有关传输介质的特性标准，这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。

连接头、针、针的使用、电流、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。

物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。

示例：Rj45，802.3等。

OSI分层的优点：（1）人们可以很容易的讨论和学习协议的规范细节。

（2）层间的标准接口方便了工程模块化。

（3）创建了一个更好的互连环境。

（4）降低了复杂度，使程序更容易修改，产品开发的速度更快。

模拟通信系统的一般模型和模型各个组成部分的作用

1.2 通信系统的组成

：

通信系统的一般模型模拟通信系统数字通信系统数字通信的主要特点

1.2.1 通信系统的一般模型

实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。

以基本的点对点通信为例，通信系统的组成（通常也称为一般模型）如图 1-1 所示。

模拟通信系统的一般模型

图中，信源（信息源，也称发终端）的作用是把待传输的消息转换成原始电信号，如电话系统中电话机可看成是信源。

信源输出的信号称为基带信号。

所谓基带信号是指没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是信号频谱从零频附近开始，具有低通形式，。

根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号，相应地，信源也分为数字信源和模拟信源。

发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的原始电信号（基带信号）变换成适合在信道中传输的信号。

变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式；对传输数字信号来说，发送设备又常常包含信源编码和信道编码等。

信道是指信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无线的，甚至还可以包含某些设备。

图中的噪声源，是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其它各处噪声的集合。

在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，即进行解调、译码、解码等。

它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号来。

信宿（也称受信者或收终端）是将复原的原始电信号转换成相应的消息，如电话机将对方传来的电信号还原成了声音。

数字通信系统模型

信源，信道，调制器，解调器，收信者和模拟的一样，加密器，编码器看名字就能猜出功能了吧，

需要说明的是，图中调制器 / 解调器、加密器 / 解密器、编码器 / 译码器等环节，在具体通信系统中是否全部采用，这要取决于具体设计条件和要求。

但在一个系统中，如果发端有调制 / 加密 / 编码，则收端必须有解调 / 解密 / 译码。

通常把有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统。

2. 数字基带传输通信系统
与频带传输系统相对应，我们把没有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，如图 1-4 所示。

图中基带信号形成器可能包括编码器、加密器以及波形变换等，接收滤波器亦可能包括译码器、解密器等。

3. 模拟信号数字化传输通信系统
上面论述的数字通信系统中，信源输出的信号均为数字基带信号，实际上，在日常生活中大部分信号（如语音信号）为连续变化的模拟信号。

那么要实现模拟信号在数字系统中的传输，则必须在发端将模拟信号数字化，即进行 A/D 转换；在接收端需进行相反的转换，即 D/A 转换。

实现模拟信号数字化传输的系统如图 1-5 所示。

1.2.4 数字通信的主要特点目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。

但是，数字通信的发展速度已明显超过模拟通信，成为当代通信的主流。

与模拟通信相比，数字通信更能适应现代社会对通信技术越来越高的要求。

1. 数字通信的主要优点
（ 1 ）抗干扰能力强
由于在数字通信中，传输的信号幅度是离散的，以二进制为例，信号的取值只有两个，这样接收端只需判别两种状态。

信号在传输过程中受到噪声的干扰，必然会使波形失真，接收端对其进行抽样判决，以辨别是两种状态中的哪一个。

只要噪声的大小不足以影响判决的正确性，就能正确接收（再生）。

而在模拟通信中，传输的信号幅度是连续变化的，一旦叠加上噪声，即使噪声很小，也很难消除它。

数字通信抗噪声性能好，还表现在微波中继通信时，它可以消除噪声积累。

这是因为数字信号在每次再生后，只要不发生错码，它仍然像信源中发出的信号一样，没有噪声叠加在上面。

因此中继站再多，数字通信仍具有良好的通信质量。

而模拟通信中继时，只能增加信号能量（对信号放大），而不能消除噪声。

（ 2 ）差错可控
数字信号在传输过程中出现的错误（差错），可通过纠错编码技术来控制，以提高传输的可靠性。

（ 3 ）易加密
数字信号与模拟信号相比，它容易加密和解密。

因此，数字通信保密性好。

（ 4 ）易于与现代技术相结合
由于计算机技术、数字存贮技术、数字交换技术以及数字处理技术等现代技术飞速发展，许多设备、终端接口均是数字信号，因此极易与数字通信系统相连接。

2. 数字通信的缺点
相对于模拟通信来说，数字通信主要有以下两个缺点：
（ 1 ）频带利用率不高
系统的频带利用率，可用系统允许最大传输带宽（信道的带宽）与每路信号的有效带宽之比来表征，即

　　　　　　　　（ 1-1 ）

式中，为系统允许最大频带宽度；及为每路信号的频带宽度；为系统在其带宽内最多能容纳（传输）的话路数。

值愈大，系统利用率愈高。

数字通信中，数字信号占用的频带宽，以电话为例，一路模拟电话通常只占据 4kHz 带宽，但一路接近同样话音质量的数字电话可能要占据 20 ～ 60kHz 的带宽。

因此，如果系统传输带宽一定的话，模拟电话的频带利用率要高出数字电话的 5 ～ 15 倍。

（ 2 ）系统设备比较复杂
数字通信中，要准确地恢复信号，接收端需要严格的同步系统，以保持收端和发端严格的节拍一致、编组一致。

因此，数字通信系统及设备一般都比较复杂，体积较大。

不过，随着新的宽带传输信道（如光导纤维）的采用、窄带调制技术和超大规模集成电路的发展，数字通信的这些缺点已经弱化。

随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展和广泛应用，数字通信在今后的通信方式中必将逐步取代模拟通信而占主导地位

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