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计算机网络物理层通信基础(1)

计算机网络物理层通信基础(1)

作者: 傻疯子 | 来源:发表于2022-02-05 18:37 被阅读0次

1.基本概念
数据:传送信息的实体,是指数据的电气或者电磁表现,是数据在传输过程中的存在形式
模拟数据(模拟信号):连续变化的数据或者信号
数字数据(数字信号):取值仅允许为有限的几个离散数值称为数字信号或者数字数据

传输方式:
串行传输:一个一个的比特按照时间顺序传输
并行传输:多个比特通过多条通信信道同时传输

码元:一个固定时长的信号波形(数字脉冲)表示一个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,该时长称为码元宽度

信源:产生和发送数据的源头

信道:发送端信源发送的信息经过变换成合适的信号在信号上传输到信宿
信道是信号的的传输媒介
噪声源是指信道上的噪声(对信号的干扰),及分散在通信系统其它各处的噪声的集中表示。

信宿:接收数据的终点

信源、信道、信宿食一个通信系统的组成部分

信号传输形式的不同
传送模拟信号的模拟信道
传送数字信号的数字信道

传输介质的不同
无线信道
有线信道

通信交互方式:
单工通信:只有一个方向的通信,没有反方向的交互(无线电广播、电视广播)
半双工通信:通信双方都可以发送或者接受信息,但是任何一方不能同时发送和接收信息(需要两条信道)
全双工通信:通信双方可以同时发送和接收信息,需要两条信道

速率:
数据的传输速率,单位时间内传输的数据量
码元传输速率(码元速率,波形速率):单位时间内数字通信系统所传输的码元个数(单位是波特)
信息传输速率(信息速率,比特率):表示单位内数字通信系统传输的二进制码元个数(比特数)单位是比特/秒

带宽:网络的通信线路所能传输数据的能力(b/s)

2.奈奎斯特定理与香农定理

奈奎斯特定理:理想低通(没有噪声,带宽有限)的信道中,极限码元传输速率为2W波特(W是理想低通信道的带宽,单位是HZ)
理想低通信道下的极限数据传输速率=2Wlog_2V(单位为b/s)
结论:任何信道中,码元的传输速率是有上限的,信道的频带越宽,就可以用更高的速率进行码元的有效传输,奈氏准则给出了码元传输速率的限制,没有给出信息传输速率的限制(即一个码元可以对应多少个二进制位给出限制)

香农定理:带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限传输率
信道的极限数据传输率=Wlog_2(1+S/N)(单位为b/s)W为信道的带宽,S为信道所传输信号的平均功率,N为信道内部的高斯噪声功率。S/N为信号的平均功率和噪声的平均功率之比
结论:信道的带宽或者信道中的信噪比越大,信息的极限传输速率越高。对一定的传输宽带和一定的信噪比,信息传输速率的上限是确定的。只要信息的传输速率低于信道的极限传输速率,就能找到某种方法来实现无差错的传输。香农定理特出的是极限信息传输速率,实际信道的传输速率要比他低很多。

3.编码与调制

概念:
调制:数据变换为模拟信号的过程
编码:数据变换为数字信号的过程

数字数据编码为数字信号:
数字数据编码用于基带传输中,在不改变数字信号频率的情况下,直接传输数字信号
非归零编码
曼彻斯特编码
查分曼彻斯特编码
4B/5B编码

数字数据调制为模拟信号
幅移键控(ASK)
频移键控(FSK)
相移键控(PSK)
正交振幅调制(QAM)

模拟数据编码为数字信号
采样
量化
编码

模拟数据调制为模拟信号

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