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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