第二章数据通信基础

1.数据通信基本概念
基本概念：信源、信道、信宿；
数字信号、模拟信号；
模拟通信、数字通信（信道中传输）

                                              通信系统模型

2.数据通信计算
模拟信道带宽计算：W=f2-f1，其中f2是高频，f1是高频。

3.数字信号带宽计算：奈奎斯特定理（无噪声）W为带宽
奈奎斯特定理：B=2W（B为码元速率、波特率）
信息量n（位）与码元种类N：n=log2N
数据速率R=Bn=Blog2N=2Wlog2N
对数计算： N=4，则log2N=log24=log2（22）=2
N=8，则log2N=log28=log2（23）=3
lg N=log10N N=100，则lg N=lg100=lg（102）=2
N=1000，则lg N=lg100=lg（103）=2
4.数字信道带宽计算：香农定理（有噪声）
香农定理：C=Wlog2（1+S\N）
其中，C为数据速率，W为信道带宽，S为信号的平均功率，N为噪声平均功率，S\N为信噪比。
信噪比和分贝数：dB=10lg（S\N）
5.单位换算：通信换算进率1000，如1G=1000M
存储换算进率1024，如1G=1024M
信道延迟：电缆信道延迟200m/us（200km/ms,200000km/s）
卫星信道延迟270ms
6.通信传输介质
双绞线：分为非屏蔽双绞线UTP，屏蔽双绞线STP。100米可以达到100Mb/s。

交叉线和直通线适用范围

线缆链接设备情况	所采用的线缆种类
计算机-计算机	交叉线
计算机-交换机	直通线
计算机-路由器	交叉线
交换机-交换机	交叉线
交换机-路由器	直通线
路由器-路由器	交叉线

同轴电缆：分为粗同轴电缆、细同轴电缆。传输距离长，信号稳定，常用于电视、监视系统，音响设备传送音、视频信号。

光纤（光缆）：分为单模光纤SMF（一图）、多模光纤MMF（二图）

区别对比：

项目	单模光纤	多模光纤
距离	长（远）	短
速率	高	低
光源	激光	发光二极管
直径	小	大
端接	较难	较易
造价	高（贵）	低

无线信道：分为无线电波和红外光波。

无线电波	长波	红外光波	近红外线
	中波		中红外线
	短波		远红外线
	超短波
	微波	地面微波
		卫星微波

7.数据调制与编码
模拟信道调制：分为调幅ASK、调频FSK、调相PSK、正交调幅QAM。

                                    三种调制方式

                                      正交调幅

8.数字信道编码：分为采样（2倍）、量化（等级）、编码（二进制）三个步骤。

调制技术和码元数：n=log2N

调制技术	名称	码元种类N	比特位n
ASK	幅度键控	2	1
FSK	频移键控	2	1
PSK	相移键控（2相）	2	1
DPSK	4相键控	4	2
QPSK	正交相移键控	4	2

极性编码：分为单极性、极性、双极性。

归零性编码：归零码、不归零码（遇1翻转）、双向码（电平翻转）。
曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码：曼码降0升1（降升0）效率50%；差分曼码折0平1，效率50%。

各种编码效率：
4B/5B效率80%，用于百兆以太网；
8B/10B效率80%，用于千兆以太网；
64B/66B效率97%，用于万兆以太网；
曼码和差分曼码效率50%，用于以太网。
9.串行通信与并行通信；基带传输（原始）与宽带传输（高于音频）；噪声、时延与衰减。

10.带宽、时延、时延带宽积（容积）。相当于第一个比特到达接收方之前，发送方最多发送的比特。即链路上的最大比特数。