数据通信
基本概念
什么是数据通信：把携带信息的数据用物理信号形式通过介质传送到目的地
- 通信的三个要素 : 信源、信宿和信道
- 数据通信系统由传输线路和传输设备组成
- 信号 是 数据的 电磁波表示形式
- 信息 是 数据的 集合（含义）
数字信号、模拟信号
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模拟信号：信号的参量取值连续，包含无穷多个值。信号强度变化是平滑的。
数字信号：信号的参量取值是离散、有限种。一个时间段，信号强度保持某个常量值，下一个时间段有变化到另一个常量值
常见的两种通信系统：模拟通信系统 数字通信系统
模拟信号
通过模拟信号传送模拟信号的通信系统 ：信源->调制器->信道->解调器->信宿
- 调制：调制为适合信道传输的信号形式
- 解调：将调制过的信号还原
数字信号
通过数字通信系统传送数字信号的通信系统：
信源->编码器->调制器->信道->解调器->解码器->信宿
- 调制：将数字基带信号->频带信号
- 解调：将频带信号 ->数字基带信号
基带、频带
基带信号就是没有调制过的信号；频带信号就是调制过的信号，也就是射频信号，带通信号。频带信号就是高频的信号，便于传输
基带传输：不经过数字调制，只进行简单的码型变化就开始传输
频带传输：对基带信号进行数字调制，对载波波形参量进行控制。调制信号为数字基带信号，调制后称为已调信号
载波：用来载送数据的信号，采用高频正弦作为载波
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行参量重点考察，幅度，频率
信道与介质
物理信道：传送信号或数据 由传输及附属设备组成逻辑信道：在物理信道基础上，由节点设备内容连接实现
码元：时间轴上的一个信号编码单元一个码包含一个比特，四进制编码，1个码元含2个比特
- 信道中 信号传输速率：码元/秒 称为 波特（码元传输速率的单位）
- 波特率 线路上每秒传送的波形个数，也叫传输方向(baud)
吞吐率：信道容量 x 信道效率，时间内处理的信息量
Nyquist（奈奎斯特）- 理想低通信道的最高码元传输速率=2W Baud即每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元。
- 理想带通信道的最高码元传输速率=W Baud即每赫带宽的带通信道的最高码元传输速率为每秒1个码元。
信道中 数据传输速率： 比特/秒 比特率 指每秒传输的二进制位数
bit/s=bps=b/s
- 衡量信道质量好坏的参数是信噪比（越大越优）
- 信噪比就是信号平均功率与噪声平均功率的之比，常记为S/N;
- 香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的**极限数据传输速率就越高**。
- 香农公式表明，要想提供信息的传输速率，必须设法提高传输线路的带宽，或者必须设法提高所传信号的信噪比，此外没有其他任何办法
数据传输模式（通信方式）
单工：数据单向传输（无线电广播）
半双工：数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输（对讲机）
全双工：数据可同时双向传输（电话）
传输媒体
（传输媒介，传输介质）是数据传输系统中发送器和接收器之间的物理通路
非导型传输媒体（无线），导引型传输媒体（有线）：双绞线，同轴电缆，光纤
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双绞线分为*屏蔽双绞线**（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）
同轴电缆
基带同轴电缆（50欧）：一条电缆只用于一个信道，用于数字传输。
宽带同轴电缆（75欧）：一条电缆同时传输不同频率的多路模拟信号，用于模拟传输。
光纤
依靠光波承载信息
- 速率高，通信容量大
- 尺寸更小且重量更轻
- 传输损耗小，适合长距离传输
- 抗干扰性能极好，保密性好
- 常见的波长有 1550nm
- 传输距离：2km(100M带宽)
光纤的两种常见传输模式：多模光纤和单模光纤
组网与路由
- 最少使用3个卫星就可以覆盖全球
- 分组交换 产生于60年初 ARPA网络
分组交换
- 即使少数结点或链路被摧毁，整个网络仍保持畅通。
- 这种新型的计算机网络就是采用分组交换的、基于存储转发计算机网络
异步传输模式
- 使用分组交换技术时，在数据传送前可以不必先建立连接（无连接模式）
- 分组交换也可以使用面向连接的方式（广域网的X.25网络和ATM网）
异步传输交换网 ATM
路由器是实现分组交换的关键构件：其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
路由器分组的过程：
- 暂存
- 查找转发表
- 分组到端口并转发
物理层在数据通信的作用
- 物理层的功能是为它的服务用户（数据链路层实体）在具体的物理媒体上发送和接收比特流。
DTE
- （Data Terminal Equipment）是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。
DCE
- （数据电路端接设备） DTE虽具有一定的发送接收能力，但它所发出的信号通常不能直接送到传输介质上，而必须在数据处理设备和传输介质之间，加上一个中间设备
