【计算机网络-3】 【第二章】物理层——基本概念、数据通信基础

比特（bit）

——二进制数的一位所包含的信息就是一比特，如二进制数0101就是4比特。

字节

——8个比特位.

速率
——连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，b/s 、bit/s、bps 。
带宽

——通信线路传输数据的能力（最高数据率）， 单位 比特每秒 b/s。
（“带宽”是一个很容易让人混淆的概念，这里说得很清楚，带宽就是最高数据率）

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（以前一直无法理解的“时延”概念，此处说得很清楚）
时延
——数据（一个分组、一个报文）从网络的一端传送到另一端所需要的总时间
发送时延
——从发送分组的第一个比特算起，到该分组最后一个比特发送完毕所需的时间。

发送时延=分组长度/信道宽度

传播时延
——一个比特从链路一端到另一端所需的时间

传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率

时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

时延带宽积——连续发送数据时，第一个比特即将到达终点时，已发出的所有比特数。
往返时延——发送端 发送数据——接收到接收端的确认，总共经历的时延
吞吐量——单位时间内，通过某个网络（信道、接口）的数据量
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通讯基础：
信道——传输信息时，信号沿发送端传到接收端的通路。
信源——产生和发送数据的源头。
信宿——接收数据的终点。

数据——传送信息的实体。分模拟数据 数字数据两种
*信息——以某种格式组织起来的数据
信号—— 数据的具体物理表现（比如说一根铜线上有没有数据，要去检测线上有没有信号），分模拟数据（连续）、
数字（离散）信号两种。

通信——信息的传输与交换
数据通信——以传送数据为业务的通信

带宽——频带宽度
码元

——在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为(二进制）码元。
——一个信号编码单元  。波形，一个固定时长的基本信号波形。

——表示一位K进制数字，代表不同离散数值的基本波形。

——这个时长内的信号称为K进制码元，而该时长称为码元宽度。

——一个码元可以携带N个比特的信息量。
码字——若干个码元组成的字符串序列
波特——单位时间内传输的码元数

数据分组——把较大的数据块分成较小的数据段。通常数据分组也称为数据包。不同的网络 层中，分组名称不同（帧 信元 IP数据报）。

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单工通讯——电视台。一个人能发，另一个只能收
半双工通讯——对讲机。双方都能收发，但不能同时收发。
全双工通讯——手机 电话

基带信号——来自信源的信号。（比如 人说话的声波）
带通信号——把基带信号经过载波调节后，把信号频率范围搬移到较高的频段，以便在信道中传输。（人说话，电视台麦克风把声音调成带通信号，收音机接收到在解调成人能听见的）

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奈奎斯特定理（奈氏准则、采样定理）

——理想低通（没有噪声、没有带宽限制）的信道中，极限码元传输率为2W baud。

——理想低通信道下的极限数据传输率=2Wlog2(V)（w是理想低通信道的带宽 单位Hz 。V是每个码元离散电平的数目。）

——他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。

奈氏准则结论：

1.码元传输速度是有上限的，若超过上限，就会出现码间串扰（接收端收到的信号的波形失去了码元之间的清晰界限）。

2.信道频带越宽，就可以用更高的速率进行码元的有效传输。

3.奈氏准则给出了码元传输速率的限制，但没有对信息传输速率给出限制。

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香农定理

——给出了带宽受限且有 高斯白噪声 干扰的信道的极限数据传输速率。 当用此速率进行传输时，可以做到不产生误差。

——信道的极限数据传输速率 C=Wlog2(1+S/N) 。单位b/s。

W：信道的宽度

S：信道所传输信号的平均功率

N：信道内部的高斯噪声功率

S/N：信噪比，信号的平均功率和噪声的平均功率之比，信噪比=10log10（S/N）单位dB。

香农定理结论：

1.信道带宽 或 信噪比越大，信息极限传输速率就越高。

2.一定的带宽和信噪比，信息传输速率上限就确定了。

3.只要信息的传输速率低于信道的极限传输速率，就一定能找到某种方法来实现无差错的传输。
4.香农定理得出的为极限信息传输速率，实际信道能达到的传输速率要比它低不少。



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编码与调制 
数据无论是数字的还是模拟的，为了传输目的都必须转变成信号，
调制——把数据变化为模拟信号的过程
编码——把数据变化为数字信号的过程
数字数据→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→模拟信号：幅移键控 频移键控 相移键控 正交振幅调整
模拟数据→数字信号：抽样 量化 编码

模拟数据→模拟信号：频分复用

调制方法：



编码方法：











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信道极限容量



发送速率快



发送速率慢



（光纤可以比铜线更快的发送码元，它能能识别出发送更快的码元）
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传输方式——电路交换、报文交换、分组交换

分组交换——虚电路、数据报
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信道复用技术:
FDM 频分复用（打电话）
TDM 时分复用/STDM统计时分复用
WDM波分复用（光的频分复用）