通信基础
基本概念
- 数据、信号、码元
- 数据：传送信息的实体
- 信号：数据的电气或电磁表现，是数据传输过程的存在形式
- 码元：一个固定时长的信号波形
- 信源、信道、信宿
- 信源：产生数据的源头
- 信宿：接受数据的终点
- 信道：信号的传输介质
- 通信交互方式：
- 单工通信：单向传输，一条信道
- 半双工通信：双向传输，不可同时收发，两条信道
- 全双工通信：双向传输，可同时收发，两条信道
- 速率、波特、带宽
- 速率(数据率)：数据传输速率：
- 码元传输速率：单位时间传输的码元数，单位为波特(Baud)
- 信息传输速率：单位时间传输的二进制码元数(即比特数)，单位比特/秒(b/s)
- 带宽：单位时间内网络中两点间的最高数据率
奈奎斯特定理与香农定理
奈奎斯特定理：
理想低通信道下的极限数据传输率 = 2Wlog2V
其中W是理想低通信道的带宽,单位HZ，V是每个码元离散电平数目(如四位二进制有16种不同码元)香农定理：
信道的极限数据传输速率 = Wlog2(1+S/N)
信噪比 = 10log10(S/N) 单位(dB)
编码与调制
数据变换为模拟信号的过程称为调制，数据变换为数字信号的过程称为编码
- 数字数据编码为数字信号
- 非归零码
- 曼切斯特编码
- 差分曼切斯特编码
- 数字数据调制为模拟数据
- 幅移键控
- 频移键控
- 相移键控
- 正交振幅调制
- 模拟数据编码为数字数据
- 模拟数据编码为模拟信号
电路交换、报文交换、分组交换
- 电路交换: 数据传输前，两结点间建立专用物理通信路径
- 报文交换：利用报文进行存储转发
- 分组交换：利用分组进行存储转发
！数据交换方式
数据报与虚电路
分组交换分为面向无连接的数据报方式和面向连接的虚电路方式
| 数据报服务 | 虚电路服务 | |
|---|---|---|
| 连接的建立 | 不要 | 必须有 |
| 目的地址 | 每个分组都有完整的目的地址 | 仅在建立连接阶段使用，之后每个分组使用长度较短的虚电路号 |
| 路由选择 | 每个分组独立地进行路由选择和转发 | 属于同一条虚电路的分组按照同一路由转发 |
| 分组顺序 | 不保证分组的有序到达 | 保证分组的有序到达 |
| 可靠性 | 不保证可靠通信可靠性由用户主机来保证 | 可靠性由网络保证 |
| 对网络故障的适应性 | 出故障的结点丢失分组，其他分组路径选择发生变化，可正常传输 | 所有经过故障结点的虚电路均不能正常工作 |
| 差错处理和流量控制 | 由用户主机进行流量控制，不保证数据报的可靠性 | 可由分组交换网负责，也可由用户主机负责 |
传输介质
双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质
- 双绞线
- 同轴电缆
- 光纤
- 无线传输介质
物理层接口的特性
- 机械特性：定义物理连接的边界点
- 电气特性：规定信号电压高低和阻抗匹配等
- 功能特性：指明电压意义和信号线用途等
- 规程特性：定义物理接口的工作规范
物理层设备
- 中继器：信号整形并放大(但是中继器的原理是将衰减信号再生，而不是放大)在转发。受信号延迟规范制约，中继器不能无限增加。
- 集线器(Hub)：多端口中继器,只能够在半双工下工作，多个端口均分总带宽。