比特(bit)
——二進制數的一位所包含的信息就是一比特,如二進制數0101就是4比特。
字節
——8個比特位.
速率
——連接在計算機網絡上的主機在數字信道上傳送數據的速率,b/s 、bit/s、bps 。
帶寬
——通信線路傳輸數據的能力(最高數據率), 單位 比特每秒 b/s。
(“帶寬”是一個很容易讓人混淆的概念,這裏說得很清楚,帶寬就是最高數據率)
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(以前一直無法理解的“時延”概念,此處說得很清楚)
時延
——數據(一個分組、一個報文)從網絡的一端傳送到另一端所需要的總時間
發送時延
——從發送分組的第一個比特算起,到該分組最後一個比特發送完畢所需的時間。
- 發送時延=分組長度/信道寬度
——一個比特從鏈路一端到另一端所需的時間
- 傳播時延=信道長度/電磁波在信道上的傳播速率
- 時延=發送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延
時延帶寬積——連續發送數據時,第一個比特即將到達終點時,已發出的所有比特數。
往返時延——發送端 發送數據——接收到接收端的確認,總共經歷的時延
吞吐量——單位時間內,通過某個網絡(信道、接口)的數據量
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信道——傳輸信息時,信號沿發送端傳到接收端的通路。
信源——產生和發送數據的源頭。
信宿——接收數據的終點。
數據——傳送信息的實體。分模擬數據 數字數據兩種
*信息——以某種格式組織起來的數據
信號—— 數據的具體物理表現(比如說一根銅線上有沒有數據,要去檢測線上有沒有信號),分模擬數據(連續)、 數字(離散)信號兩種。
通信——信息的傳輸與交換
數據通信——以傳送數據爲業務的通信
帶寬——頻帶寬度
碼元
——在數字通信中常常用時間間隔相同的符號來表示一個二進制數字,這樣的時間間隔內的信號稱爲(二進制)碼元。
——一個信號編碼單元 。波形,一個固定時長的基本信號波形。
——表示一位K進制數字,代表不同離散數值的基本波形。
——這個時長內的信號稱爲K進制碼元,而該時長稱爲碼元寬度。
——一個碼元可以攜帶N個比特的信息量。
碼字——若干個碼元組成的字符串序列
波特——單位時間內傳輸的碼元數
數據分組——把較大的數據塊分成較小的數據段。通常數據分組也稱爲數據包。不同的網絡 層中,分組名稱不同(幀 信元 IP數據報)。
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單工通訊——電視臺。一個人能發,另一個只能收
半雙工通訊——對講機。雙方都能收發,但不能同時收發。
全雙工通訊——手機 電話
基帶信號——來自信源的信號。(比如 人說話的聲波)
帶通信號——把基帶信號經過載波調節後,把信號頻率範圍搬移到較高的頻段,以便在信道中傳輸。(人說話,電視臺麥克風把聲音調成帶通信號,收音機接收到在解調成人能聽見的)
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奈奎斯特定理(奈氏準則、採樣定理)
——理想低通(沒有噪聲、沒有帶寬限制)的信道中,極限碼元傳輸率爲2W baud。
——理想低通信道下的極限數據傳輸率=2Wlog2(V)(w是理想低通信道的帶寬 單位Hz 。V是每個碼元離散電平的數目。)
——他給出了在假定的理想條件下,爲了避免碼間串擾,碼元的傳輸速率的上限值。
奈氏準則結論:
1.碼元傳輸速度是有上限的,若超過上限,就會出現碼間串擾(接收端收到的信號的波形失去了碼元之間的清晰界限)。
2.信道頻帶越寬,就可以用更高的速率進行碼元的有效傳輸。
3.奈氏準則給出了碼元傳輸速率的限制,但沒有對信息傳輸速率給出限制。
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香農定理
——給出了帶寬受限且有 高斯白噪聲 干擾的信道的極限數據傳輸速率。 當用此速率進行傳輸時,可以做到不產生誤差。
——信道的極限數據傳輸速率 C=Wlog2(1+S/N) 。單位b/s。
W:信道的寬度
S:信道所傳輸信號的平均功率
N:信道內部的高斯噪聲功率
S/N:信噪比,信號的平均功率和噪聲的平均功率之比,信噪比=10log10(S/N)單位dB。
香農定理結論:
1.信道帶寬 或 信噪比越大,信息極限傳輸速率就越高。
2.一定的帶寬和信噪比,信息傳輸速率上限就確定了。
3.只要信息的傳輸速率低於信道的極限傳輸速率,就一定能找到某種方法來實現無差錯的傳輸。
4.香農定理得出的爲極限信息傳輸速率,實際信道能達到的傳輸速率要比它低不少。
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編碼與調製
數據無論是數字的還是模擬的,爲了傳輸目的都必須轉變成信號,
調製——把數據變化爲模擬信號的過程
編碼——把數據變化爲數字信號的過程
數字數據→數字信號:非歸零碼 曼切斯特編碼 差分曼切斯特編碼
數字數據→模擬信號:幅移鍵控 頻移鍵控 相移鍵控 正交振幅調整
模擬數據→數字信號:抽樣 量化 編碼
模擬數據→模擬信號:頻分複用
調製方法:
編碼方法:
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信道極限容量
發送速率快
發送速率慢
(光纖可以比銅線更快的發送碼元,它能能識別出發送更快的碼元)
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傳輸方式——電路交換、報文交換、分組交換
分組交換——虛電路、數據報
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信道複用技術:
FDM 頻分複用(打電話)
TDM 時分複用/STDM統計時分複用
WDM波分複用(光的頻分複用)