一、通信基础
1、基本概念
1、物理层接口特性
1.机械特性
核心问题：接口长什么样，怎么连接
具体规定：连接器的形状、尺寸，引脚的数量、排列方式
2.电气特性
核心问题：用多大的电压表示1和0
具体规定：线路的电压范围、阻抗匹配、传输速率、距离限制
3.功能特性
核心问题：每根引脚是干什么用的
具体规定：定义接口连线的每根引脚的功能和含义
4.规程特性
核心问题：数据传输的先后顺序是什么
具体规定：定义事件发生的时序
2、典型的数据通信模型
3、三种通信方式
1.单工通信：单向通信
2.半双工通信：同时单向通信
3.全双工通信：同时双向通信
4、数据传输方式
串行传输：将一个字符的8位二进制数通过1条信道依次发送【慢，便宜，适合远距离】
并行传输：将一个字符的8位二进制数通过8条信道同时发送【快，贵，适合近距离】
同步传输：传输时，先送出同步字符，再送出以区块为单位整批的数据异步传输：分组传输，随时发送，不知何时到达，传输时加一个字符起始位一个终止位
5、码元
用固定时长的信号波形，代表不同离散数值的基本波形，该时长称为码元宽度
码元的离散状态有M个时，称为M进制码元
6、数字通信系统数据传输速率的两种表示方法
码元传输速率：每秒传输多少码元，单位是波特（B）
信息传输速率：每秒传输多少比特，单位是比特每秒
7、失真相关概念
1.信道带宽：信道能通过的最高频率和最低频率之差，单位Hz
2.码间串扰：接收端收到的信号波形失去码元间的清晰界限
3.信噪比：信号平均功率/噪声平均功率，信噪比（dB）=10log10(S/N)
8、编码与调制相关概念
1.数字数据：二进制信息；模拟数据：自然界中广泛存在的、连续变化的信息
2.编码：变为数字信号；调制：变为模拟信号
2、奈氏准则与香农定理⭐
奈氏准则：理想低通即无噪，带宽受限条件下，码元传输速率上限为2W波特，W是信道带宽
香农定理：有噪，带宽受限条件下，信息传输速率上限为Wlog2(1+S/N)比特每秒
3、编码与调制⭐
数字数据-{数字发送器}->数字信号【编码】
数字数据-{调制器}->模拟信号【调制】
模拟数据-{PCM编码器}->数字信号【编码】
模拟数据-{放大器调制器}->模拟信号【调制】
1.数字数据编码为数字信号
①非归零编码：高1低0，易实现，无检错，无法判断码元的开始和结束，收发双方难以同步
②曼彻斯特编码：码元分成两等份，前一份低电平后一个份高电平表示1，0则相反
③差分曼彻斯特编码：同1异0，前半个码元电平与上一个码元后半电平相同为1，为0则相反
2.数字数据调制为模拟信号
3.模拟数据编码为数字信号-脉码调制（PCM）的三个步骤
①抽样：周期性扫描模拟信号，连续信号离散化，采样频率≥2*信号最高频率
②量化：把抽取的电平幅值转化为对应的数字值，取整数
③编码：把量化结果转换为二进制编码
4.模拟数据调制为模拟信号
4、数据交换方式⭐
1）电路交换
原理：传输期间，源结点与目的结点间有一条由中间结点构成的专用物理连接线路
阶段：建立连接、通信、释放连接
特点：独占端到端的线路，适用于远程传输或实时大量数据传输
2）报文交换（存储转发交换方式）
报文：一次性要发送的数据块，长短不一
原理：存储转发
3）分组交换（存储转发交换方式）
分组：把数据分割成小块，然后加上控制信息（源和目的地址、编号）
原理：存储转发，限制传输的数据的长度
①数据报方式
无连接服务（不事先为分组确定路径，分组独立选择路径）
②虚电路方式
连接服务（事先为分组确定路径，系列分组传输路径相同，传输结束后拆除连接）
二、传输介质和设备
1、传输介质
1.导向性传输介质（电磁波沿固体媒介传播）
1-1.双绞线：由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成
1-2.同轴电缆：导体铜质芯线、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成
1-3.光纤：利用光导纤维传递光脉冲进行通信
2.非导向性传输介质（电磁波沿自由空间传播）
2-1.无线电波：信号向++++所有方向++++ 传播，穿透性强，距离远，用于++++通信++++领域
2-2.微波：信号++++固定方向++++ 传播，频率高、频段宽，用于++++地面微波接力通信++++ 、++++卫星通信++++
2-3.红外线、激光：信号++++固定方向++++ 传播，++++转换++++ 信号为各自的信号++++格式++++，再在空间中传播
2、物理层设备
1.中继器：再生数字信号
2.集线器（多口中继器）：再生、放大信号