計算機網路:資料通訊基礎知識
典型的資料通訊型別
資料通訊相關術語
資料:傳送資訊的實體,通常是有意義的符號序列
訊號:資料的電氣/電磁的表現,是資料在傳輸過程中的幾種形式
信源:產生和傳送資料的源頭
信宿:接受資料的終點
通道:訊號的傳輸媒介,一般用來表示向某個方向傳送資訊的介質
通訊的三種基本方式:1)單工通訊2)半雙工通訊3)雙工通訊
兩種資料傳輸方式:1)序列傳輸(費用低,速度慢,適合遠距離)2)並行傳輸(速度快,費用高,適合近距離)
碼元
碼元:碼元是指一個固定時長(0、1持續的時間是相同的)的訊號波形(數字脈衝),代表不同離散數值的基本波形,是數字通訊中數字訊號的計量單元。(1碼元可以攜帶多個位元的資訊量,在二進位制編碼時,只有兩種不同的碼元,一種代表0狀態,另一種代表1狀態)
K進位制碼元:例如四進位制碼元,代表碼元的離散狀態有四個(00,01,10,11),四種高低不同的訊號波形
碼元傳輸速率(脈衝個數或訊號變化的次數):1s能往通道上傳輸多少個碼元,單位是碼元
資訊傳輸速率:表示1s能夠傳輸二進位制碼元的個數(即位元數)
關係:若一個碼元攜帶Nbit的資訊量,則M Baud的碼元傳輸速率所對應的資訊傳輸速率為M×N bit/s。
奈式準則
失真
影響失真程度的因素:1)碼元傳輸速率2)訊號傳輸距離3)噪聲干擾4)傳輸媒體質量
碼間串擾:接收端收到的訊號波形失去了碼元之間清晰界限的現象
奈式準則(奈奎斯特定理):
在理想低通(無噪聲,頻寬受限)條件下,為了避免碼間串擾,極限碼元傳輸速率為2W Baud,W是通道頻寬,單位是Hz。
理想低通訊道下的極限資料傳輸率=2WlogV
注意:
1)在任何通道中,碼元傳輸速率是有上限的。超過這個上限,就會出現嚴重的碼間串擾問題,使接收端對碼元的完全正確識別成為不可能。
2)通道的頻帶越寬(即能通過的高頻分量越多),就越可以用更高的速率對碼元進行有效傳輸
3)奈式準則給出了碼元傳輸速率的限制,但沒有對資訊傳輸速率給出限制
4)由於碼元的傳輸速率受奈式準則的制約,所以要提高資料的傳輸速率,就必須設法使每個碼元能攜帶更多個位元的資訊量,這就需要採用多元調製方法
通道的極限資料傳輸率=Wlog(1+S/N)
夏農定理
信噪比=訊號的平均功率/噪聲的平均功率
定義:在頻寬受限且有噪聲的通道中,為了不產生誤差,資訊的資料傳輸速率有上限值。
編碼和調製
資料轉換為數字訊號的手段稱為編碼
資料轉換為模擬訊號的手段稱為調製
傳輸介質
遮蔽雙絞線和非遮蔽雙絞線的區別在於外層是否有金屬纏繞的保護層。
光纖可分為:1)多模光纖2)單模光纖(區別在於輸入光纖是否沿多個方向射入,多模光纖容易受噪聲影響,傳輸距離遠時容易失真,適合近距離;單模光纖損耗小,適合遠距離傳輸)
非導向型傳輸介質