第二章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)
本章介紹了數(shù)據(jù)通信的一些基本術(shù)語和數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?，及?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)。重點(diǎn)是掌握數(shù)據(jù)通信的基本原理及傳輸介質(zhì)，理解數(shù)據(jù)編碼及其應(yīng)用場(chǎng)合。
1、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母拍罴靶g(shù)語 （識(shí)記）
傳輸介質(zhì)、有線傳輸介質(zhì)、無線傳輸介質(zhì)、直接連接、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)形式、多點(diǎn)連接。我覺得這些概念從字面意思就能理解。
離散信號(hào)、連續(xù)信號(hào)、周期信號(hào)、周期、正弦波、振幅、頻率、相位、波長(zhǎng)、波長(zhǎng)與周期關(guān)系；
基波、頻譜、信號(hào)的絕對(duì)帶寬、有效帶寬、直流成分。有高數(shù)的傅立葉級(jí)數(shù)、物理或模電的基礎(chǔ)的話，這些概念都小意思，否則建議先學(xué)好前序課程的相關(guān)內(nèi)容。
數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬的關(guān)系：
1、介質(zhì)的性質(zhì)將限制能用于傳送的帶寬；
2、數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸速率越高，其有效的帶寬越寬；
3、傳輸系統(tǒng)的帶寬越寬，該系統(tǒng)能傳送的數(shù)據(jù)傳輸速率越高；
4、如果信號(hào)中心頻率越高，潛在帶寬就越寬且潛在的數(shù)據(jù)傳輸速率越高。
2、模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸（領(lǐng)會(huì)）
數(shù)據(jù)、信號(hào)、信號(hào)傳遞、傳輸、模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、編碼、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、模擬傳輸、數(shù)字傳輸
P39表2.3較好的說明了模擬、數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號(hào)、傳輸?shù)年P(guān)系。
3、傳輸損耗（識(shí)記）
損耗的后果、損耗的類型（衰減、延遲變形、噪聲）
衰減的三個(gè)問題：
a、接收到的信號(hào)必須有足夠的強(qiáng)度。
b、信號(hào)必須比收到的噪聲維持一個(gè)更高的電平。解決a、b問題用增加信號(hào)強(qiáng)度，設(shè)置放大器或中繼器。
c、在模擬信號(hào)傳輸中，衰減是頻率的增量函數(shù)。解決c問題是使用技術(shù)手段使在某個(gè)頻帶內(nèi)的頻率衰減趨于相等或使用高頻放大器將高頻放大。
延遲變形：中心頻率兩邊的信號(hào)速度較低，由于信號(hào)中各種成分延遲使得接收到的信號(hào)變形的這種效果。這是有線類傳輸介質(zhì)獨(dú)有的現(xiàn)象。
四類噪聲：
a、熱噪聲：是溫度的函數(shù)。
b、內(nèi)調(diào)制雜音：當(dāng)不同頻率的信號(hào)共享同一傳輸介質(zhì)的時(shí)候，可能導(dǎo)致內(nèi)調(diào)制雜音。這些信號(hào)的頻率是某兩個(gè)頻率和、差或倍數(shù)。
c、串?dāng)_：信號(hào)通路之間產(chǎn)生的不必要的耦合。
d、脈沖噪聲：是非連續(xù)的，在短時(shí)間里具有不規(guī)則的脈沖或噪聲峰值，并且振幅較大。對(duì)數(shù)字傳輸影響較大。
信道容量：對(duì)在給定條件，給定通信路徑或信道上的數(shù)據(jù)傳送速度。
數(shù)據(jù)傳輸速率、帶寬、噪聲、誤碼率的關(guān)系。
信道的大容量：
1）Nyquist定理：
是非理想有限帶寬無噪聲信道的大數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋磉_(dá)式。
2）Shannon定理：
第二個(gè)等號(hào)后面的內(nèi)容請(qǐng)參考未來通信網(wǎng)計(jì)算容量的考慮，這個(gè)公式說明S/N是W的函數(shù)，隨著W的增大，納入系統(tǒng)的噪聲會(huì)增加，S/N會(huì)下降，W趨于無窮時(shí)，C是有極限的。
4、有線傳輸介質(zhì)（領(lǐng)會(huì)）
數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（關(guān)心速率和距離）及影響因素：帶寬、損耗、干擾、接收器數(shù)量。
同軸電纜：75歐姆寬帶同軸電纜、50歐姆基帶同軸電纜（又分粗纜和細(xì)纜）、數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)10Mb/s、用于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)接頭（BNC）、50歐姆終端匹配器、細(xì)纜大傳輸距離925米，粗纜大距離可達(dá)2500米。
雙絞線電纜：主要用于星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、非屏蔽（UTP）、屏蔽（STP）電纜、傳輸距離限于100米內(nèi)。UTP的優(yōu)點(diǎn)、五種質(zhì)量類別、STP的安裝。
光纖：光纖的成分、構(gòu)成、傳輸率能達(dá)20Gb/s、無中繼距離20km、加中繼可達(dá)上百公里、常用于點(diǎn)到點(diǎn)遠(yuǎn)距離傳輸、必須成對(duì)出現(xiàn)。
5、無線傳輸介質(zhì)（識(shí)記）
天線通過大氣和外層空間傳輸和接收電磁信號(hào)。低頻信號(hào)適合全向傳輸、高頻信號(hào)適合定向傳輸。
1）地面微波：要求在“可視線”范圍內(nèi)進(jìn)行傳輸，通過微波中繼站的串聯(lián)使用完成遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)程通信服務(wù)。天線100米高時(shí)，傳輸距離約82km，頻帶的使用權(quán)限是嚴(yán)格控制的，頻率越高，天線可以越小且更便宜。
2）衛(wèi)星微波：通信衛(wèi)星是一個(gè)微波轉(zhuǎn)播臺(tái)。衛(wèi)星從一個(gè)頻率（上行鏈路5.93-6.42GHz）接收地面?zhèn)鬏攣淼男盘?hào)，將其放大或再生后，再?gòu)牧硪粋€(gè)頻率（下行鏈路3.7-4.2GHz）發(fā)送到地面站。低于1GHz的頻帶噪聲太多，高于10GHz的頻帶衰減太嚴(yán)重。具有廣播性質(zhì)，但有1/4秒的傳輸延遲。
3）紅外傳輸：不能貫穿墻壁，沒有安全、干擾、頻率分配問題。
4）不同介質(zhì)的比較：雙絞線（價(jià)廉、建筑物內(nèi)布線）、同軸電纜（價(jià)格稍貴，容量大現(xiàn)在新建網(wǎng)絡(luò)似乎沒有用同軸電纜的了吧？）、光纖（費(fèi)用高、高速及中遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)）、無線介質(zhì)（傳輸率受限制、費(fèi)用不低、終端靈活）
6、數(shù)據(jù)編碼（識(shí)記）
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼：不歸零制NRZ（無電壓是0，有電壓是1）、曼徹斯特碼（高到低表示1，低到高表示0）、差分曼徹斯特碼（有跳變代表0，無跳變代表1起始第一位怎么辦？）。后兩種也成為歸零碼。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制編碼：ASK（調(diào)幅）、FSK（調(diào)頻）、PSK（調(diào)相）。
模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼
采樣定理：采樣周期要大于模擬信號(hào)高頻率的2倍。不明白為什么采樣后基波和連續(xù)信號(hào)的幅值差1/T倍。
PCM編碼過程：
采樣：太小不容易滿足采樣定理，太大增加計(jì)算量。
量化：把采樣所得到的脈沖信號(hào)按量級(jí)比較，并且“取整”，把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這是一個(gè)分級(jí)過程。
編碼：用以表示采樣序列量化后的量化幅度，用一定位數(shù)的二進(jìn)制碼表示。如果有N個(gè)量化級(jí)，就應(yīng)當(dāng)有l(wèi)og2N位二進(jìn)制數(shù)碼。
本章介紹了數(shù)據(jù)通信的一些基本術(shù)語和數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?，及?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)。重點(diǎn)是掌握數(shù)據(jù)通信的基本原理及傳輸介質(zhì)，理解數(shù)據(jù)編碼及其應(yīng)用場(chǎng)合。
1、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母拍罴靶g(shù)語 （識(shí)記）
傳輸介質(zhì)、有線傳輸介質(zhì)、無線傳輸介質(zhì)、直接連接、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)形式、多點(diǎn)連接。我覺得這些概念從字面意思就能理解。
離散信號(hào)、連續(xù)信號(hào)、周期信號(hào)、周期、正弦波、振幅、頻率、相位、波長(zhǎng)、波長(zhǎng)與周期關(guān)系；
基波、頻譜、信號(hào)的絕對(duì)帶寬、有效帶寬、直流成分。有高數(shù)的傅立葉級(jí)數(shù)、物理或模電的基礎(chǔ)的話，這些概念都小意思，否則建議先學(xué)好前序課程的相關(guān)內(nèi)容。
數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬的關(guān)系：
1、介質(zhì)的性質(zhì)將限制能用于傳送的帶寬；
2、數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸速率越高，其有效的帶寬越寬；
3、傳輸系統(tǒng)的帶寬越寬，該系統(tǒng)能傳送的數(shù)據(jù)傳輸速率越高；
4、如果信號(hào)中心頻率越高，潛在帶寬就越寬且潛在的數(shù)據(jù)傳輸速率越高。
2、模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸（領(lǐng)會(huì)）
數(shù)據(jù)、信號(hào)、信號(hào)傳遞、傳輸、模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、編碼、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、模擬傳輸、數(shù)字傳輸
P39表2.3較好的說明了模擬、數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號(hào)、傳輸?shù)年P(guān)系。
3、傳輸損耗（識(shí)記）
損耗的后果、損耗的類型（衰減、延遲變形、噪聲）
衰減的三個(gè)問題：
a、接收到的信號(hào)必須有足夠的強(qiáng)度。
b、信號(hào)必須比收到的噪聲維持一個(gè)更高的電平。解決a、b問題用增加信號(hào)強(qiáng)度，設(shè)置放大器或中繼器。
c、在模擬信號(hào)傳輸中，衰減是頻率的增量函數(shù)。解決c問題是使用技術(shù)手段使在某個(gè)頻帶內(nèi)的頻率衰減趨于相等或使用高頻放大器將高頻放大。
延遲變形：中心頻率兩邊的信號(hào)速度較低，由于信號(hào)中各種成分延遲使得接收到的信號(hào)變形的這種效果。這是有線類傳輸介質(zhì)獨(dú)有的現(xiàn)象。
四類噪聲：
a、熱噪聲：是溫度的函數(shù)。
b、內(nèi)調(diào)制雜音：當(dāng)不同頻率的信號(hào)共享同一傳輸介質(zhì)的時(shí)候，可能導(dǎo)致內(nèi)調(diào)制雜音。這些信號(hào)的頻率是某兩個(gè)頻率和、差或倍數(shù)。
c、串?dāng)_：信號(hào)通路之間產(chǎn)生的不必要的耦合。
d、脈沖噪聲：是非連續(xù)的，在短時(shí)間里具有不規(guī)則的脈沖或噪聲峰值，并且振幅較大。對(duì)數(shù)字傳輸影響較大。
信道容量：對(duì)在給定條件，給定通信路徑或信道上的數(shù)據(jù)傳送速度。
數(shù)據(jù)傳輸速率、帶寬、噪聲、誤碼率的關(guān)系。
信道的大容量：
1）Nyquist定理：
是非理想有限帶寬無噪聲信道的大數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋磉_(dá)式。
2）Shannon定理：
第二個(gè)等號(hào)后面的內(nèi)容請(qǐng)參考未來通信網(wǎng)計(jì)算容量的考慮，這個(gè)公式說明S/N是W的函數(shù)，隨著W的增大，納入系統(tǒng)的噪聲會(huì)增加，S/N會(huì)下降，W趨于無窮時(shí)，C是有極限的。
4、有線傳輸介質(zhì)（領(lǐng)會(huì)）
數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（關(guān)心速率和距離）及影響因素：帶寬、損耗、干擾、接收器數(shù)量。
同軸電纜：75歐姆寬帶同軸電纜、50歐姆基帶同軸電纜（又分粗纜和細(xì)纜）、數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)10Mb/s、用于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)接頭（BNC）、50歐姆終端匹配器、細(xì)纜大傳輸距離925米，粗纜大距離可達(dá)2500米。
雙絞線電纜：主要用于星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、非屏蔽（UTP）、屏蔽（STP）電纜、傳輸距離限于100米內(nèi)。UTP的優(yōu)點(diǎn)、五種質(zhì)量類別、STP的安裝。
光纖：光纖的成分、構(gòu)成、傳輸率能達(dá)20Gb/s、無中繼距離20km、加中繼可達(dá)上百公里、常用于點(diǎn)到點(diǎn)遠(yuǎn)距離傳輸、必須成對(duì)出現(xiàn)。
5、無線傳輸介質(zhì)（識(shí)記）
天線通過大氣和外層空間傳輸和接收電磁信號(hào)。低頻信號(hào)適合全向傳輸、高頻信號(hào)適合定向傳輸。
1）地面微波：要求在“可視線”范圍內(nèi)進(jìn)行傳輸，通過微波中繼站的串聯(lián)使用完成遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)程通信服務(wù)。天線100米高時(shí)，傳輸距離約82km，頻帶的使用權(quán)限是嚴(yán)格控制的，頻率越高，天線可以越小且更便宜。
2）衛(wèi)星微波：通信衛(wèi)星是一個(gè)微波轉(zhuǎn)播臺(tái)。衛(wèi)星從一個(gè)頻率（上行鏈路5.93-6.42GHz）接收地面?zhèn)鬏攣淼男盘?hào)，將其放大或再生后，再?gòu)牧硪粋€(gè)頻率（下行鏈路3.7-4.2GHz）發(fā)送到地面站。低于1GHz的頻帶噪聲太多，高于10GHz的頻帶衰減太嚴(yán)重。具有廣播性質(zhì)，但有1/4秒的傳輸延遲。
3）紅外傳輸：不能貫穿墻壁，沒有安全、干擾、頻率分配問題。
4）不同介質(zhì)的比較：雙絞線（價(jià)廉、建筑物內(nèi)布線）、同軸電纜（價(jià)格稍貴，容量大現(xiàn)在新建網(wǎng)絡(luò)似乎沒有用同軸電纜的了吧？）、光纖（費(fèi)用高、高速及中遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)）、無線介質(zhì)（傳輸率受限制、費(fèi)用不低、終端靈活）
6、數(shù)據(jù)編碼（識(shí)記）
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼：不歸零制NRZ（無電壓是0，有電壓是1）、曼徹斯特碼（高到低表示1，低到高表示0）、差分曼徹斯特碼（有跳變代表0，無跳變代表1起始第一位怎么辦？）。后兩種也成為歸零碼。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制編碼：ASK（調(diào)幅）、FSK（調(diào)頻）、PSK（調(diào)相）。
模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼
采樣定理：采樣周期要大于模擬信號(hào)高頻率的2倍。不明白為什么采樣后基波和連續(xù)信號(hào)的幅值差1/T倍。
PCM編碼過程：
采樣：太小不容易滿足采樣定理，太大增加計(jì)算量。
量化：把采樣所得到的脈沖信號(hào)按量級(jí)比較，并且“取整”，把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這是一個(gè)分級(jí)過程。
編碼：用以表示采樣序列量化后的量化幅度，用一定位數(shù)的二進(jìn)制碼表示。如果有N個(gè)量化級(jí)，就應(yīng)當(dāng)有l(wèi)og2N位二進(jìn)制數(shù)碼。