基本概念

解决如何连接各种计算机之间传输数据的比特流，而不是指具体的传输媒体（传输介质，第0层

主要任务：确定接口的特性

• 机械特性：接口形状，规格，引线数目，引脚数量
• 电气特性：电压范围，阻抗匹配，传输速率，距离限制（有具体的数据，例如+10~+15V表示二进制0，-10~-15V表示二进制1，电线长度咸鱼15m以内）
• 功能特性：描述某电平时的含义（没有数据）
• 规程特性：各线路的工作规程和时序关系

典型的数据通信模型

信源，发送器，传输系统，接收器，信宿(su)

数据data：不用处理人就能理解
信号：

• 数字信号(离散信号)：类似脉冲
• 模拟信号(连续信号)：类似正弦

信道：包含一条发送信道，一条接收信道
　　分类：

• 传输信号：模拟信道，数字信道
• 传输介质：无线（频段）、有线

设计通信系统要考虑的三个问题

单双工？

单工：广播模型
半双工：对讲机模型，同一时刻只有一方发送一方接收
全双工：电话模型，同一时刻可以有两方发送接收

串行or并行？

串行：一条比特流由低到高依次发送(速度慢，费用低，远距离)
并行：一个字符的八位二进制数同时由8条比特流发送(速度快，费用高，近距离)

同步or异步？

同步传输：数据以区块为单位，以若干个同步字符打头，用于调整时钟
异步传输：比特（8的倍数）以小组为单位，接收端不提前知道数据何时开始，有一个字符起始位和一个字符终止位。（例如0表示数据起始位，1表示终止位。）

码元，速率，波特，带宽

码元

固定时长的信号波形（数字脉冲），是数字信号的计量单位，该时长称为码元宽度。M种离散状态-> M进制码元。
对于k进制码元，一个码元可以携带的信息量：log(2,k)(k >= 2)个比特.

波特，速率：码元速率vs信息传输速率

码元传输速率/波形速率/调制速率/符号速率 单位：Baud，波特
单位时间（s）传输的码元个数，与进制数无关。
RB = 1/T (B)

信息传输速率
单位时间传输的比特。对于二进制，信息传输速率等于码元传输速率。对于其他进制：若一个码元携带n bit信息，则M Baud 的码元传输速率： M*n bit/s .

带宽

表示最高数据率，通信线路传输能力，bps（b/s）

失真

失真：可识别/不可识别

• 宽带受限
• 码元传输过快（等效于频率过高）（变换快，分不清）
• 距离过远
• 传输媒体质量
• 有噪声干扰

奈式准则 & 香农定理 带宽：Hz

信号

数据-> 数字信号 编码 (from 数字:数字发送器or from 模拟:PCM编码器)
数据-> 模拟信号 调制 (from 数字:调制器or from 模拟:放大器调制器)
数字信号-> 模拟信号 DA转换 （Digital-to-Analog Conversion，缩写为DAC）

数字数据to数字信号

曼彻斯特编码,低到高跳变表示“1”，从高到低跳变表示“0”。还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示“0”或“1”，有跳变为“0”，无跳变为“1”。

数字信号to模拟信号

调幅+调相(QAM)

模拟数据to数字信号

最典型的例子就是对音频信号进行编码的脉码调制(PCM)，在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是PCM编码，被广泛用于素材保存及音乐欣赏，CD、DVD以及我们常见的WAV文件中均有应用、它主要包括三步:抽样、量化、编码。

抽样：对模拟信号周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。
为了使所得的离散信号能无失真地代表被抽样的模拟数据，要使用采样定理进行采样:
f采样频率 ≥ 2f信号最高频率

量化：把抽样取得的电平幅值按照一定的分级标度转化为对应的数字值，并取
整数，这就把连续的电平幅值转换为离散的数字量。

编码：把量化的结果转换为与之对应的二进制编码。

模拟数据调制为模拟信号

为了实现传输的有效性，可能需要较高的频率。这种调制方式还可以使用频分复用技术，充分利用带宽资源。在电话机和本地交换机所传输的信号是采用模拟信号传输模拟数据的方式;模拟的声音数据是加载到模拟的载波信号中传输的。

数据交换

传输介质