计算机网络-第2章 数据通信基础

期末考试篇：

1. 了解不同的通信方式特点

1.1 单工通信/双工通信

单工通信（Simplex Communication）是指消息只能单方向传输的工作方式。
特点：在单工通信中，通信的信道是单向的，发送端与接收端也是固定的，即发送端只能发送信息，不能接收信息；接收端只能接收信息，不能发送信息。基于这种情况，数据信号从一端传送到另外一端，信号流是单方向的。

半双工通信（Half-duplex Communication）可以实现双向的通信，但不能在两个方向上同时进行，必须轮流交替地进行。
特点：在这种工作方式下，发送端可以转变为接收端；相应地，接收端也可以转变为发送端。但是在同一个时刻，信息只能在一个方向上传输。因此，也可以将半双工通信理解为一种切换方向的单工通信。

全双工通信（Full duplex Communication）是指在通信的任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输。
特点：全双工通信允许数据同时在两个方向上传输，又称为双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收数据。在全双工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。

1.2 异步传输/同步传输

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/42afc32deb7b474a8efc51958d3b1703.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBASEhwcEdv,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16)

区别：

• 是否有统一的主控时钟
• 发送间隔是否确定

1.3 串行传输/并行传输

按照通信过程中所占用的信道数量

串行传输是指数据的二进制代码在一条物理信道上将数据一位一位地依次传输的方式；
并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输，是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。

1.4 基带传输/频带传输

按照传输信号是否调制可区分

基带传输
在数据通信中，由计算机或终端等数字设备直接发出的信号是二进制数字信号，是典型的矩形电脉冲信号，它的频谱包括直流、低频和高频等多种成份（其中直流的频谱是零频）。
在数字信号频谱中，把从直流（即零频）开始到能量集中的一段频率范围称为基本频带，简称为基带。因此，数字信号又被称为数字基带信号，在信道中直接传输这种基带信号就称为基带传输。在基带传输中，整个信道只传输一种信号，通信信道利用率低。
由于在近距离范围内，基带信号的功率衰减不大，从而信道容量不会发生变化，因此，在局域网中通常使用基带传输技术。
在基带传输中，需要对数字信号进行编码来表示数据。

频带传输
远距离通信信道多为模拟信道，例如，传统的电话（电话信道）只适用于传输音频范围（300-3400Hz）的模拟信号，不适用于直接传输频带很宽、但能量集中在低频段的数字基带信号。
频带传输就是先将基带信号变换（调制）成便于在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的模拟信号（称为频带信号），再将这种频带信号在模拟信道中传输。

计算机网络的远距离通信通常采用的是频带传输。

基带信号与频带信号的转换是由调制解调技术完成的。

2. 计算机网络通信的主要性能指标概念（吞吐量、带宽、时延、误码率）

2.1 速率

2.2 带宽

2.3 吞吐量

2.4 时延

另外，还有排队时延，这里将排队时延和处理时延，合并成处理时延了。

2.5 时延带宽积

2.6 往返时间

2.7 利用率

2.8 丢包率

3. 多路复用技术的概念，目的，目前使用的主要的多路复用技术方式有哪些？

3.1 多路复用技术的概念

在链路上同时处理“多路”数据信号

3.2 多路复用技术的目的

提高链路的利用率

3.3 多路复用技术的方式

• 频分复用
• 时分复用
• 波分复用
• 码分复用

4. 主要的传输介质类型及特点

传输介质：

• 有线
• 无线

4.1 有线传输介质的类型及特点

4.1.1 双绞线

抗干扰能力好

• 屏蔽双绞线（STP）
• 非屏蔽双绞线（UTP）

类别：eg、5CAT ——》 以单位长度内的绞合次数区分
即：绞合密度分类 ，越密——》 类别越高——》抗干扰越强
最大传输距离：100m
连接器：RJ45
绞合的作用：

• 抵御部分来自外界的电磁波的干扰
• 减少相邻导线的电磁干扰

双绞线网线类型，可分为：

• 1.直通线

应用：连接不同“类型”设备，eg、Pc-switch
规则：线缆两端遵循一样的线序标准T568B或T568A

T568B线序：
白橙(1) 橙(2) 白绿(3) 蓝(4) 白蓝(5) 绿(6) 白棕(7) 棕(8)
注：
实操时，可按照，白橙 橙 白绿 绿 白蓝 蓝 白棕 棕 的顺序依次排好，然后，再将绿和蓝，交换位置即可。

T568A线序：
白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕
注：
将T568A线序中的1和3编号互换，2和6编号互换，即可。

• 2.交叉线
  应用：连接“同种”设备，eg、PC-PC、switch-switch
  规则：网线两端，一端T568B，另一端T568A。
• 3.反转线
  应用：配置网络设备，即控制线
  规则：一端（1->8）;另一端（8->1）
  目前：系统开启Auto-"MDIX（介质自动交叉），可以自适应线型，所以，应用中设备连接“直通线”。
  应用：线缆两端遵循一样的线序标准T568B或T568A

4.1.2 同轴电缆

• 粗缆：最大传输距离 500m
• 细缆：最大传输距离 185m
  连接器：AUI
  支持宽度接入：cable-modem
  支持电话网络接入

4.1.3 光纤

• 单模光纤——》多用激光作光源
• 多模光纤——》多用LED作光源
  

4.2 无线传输介质的类型

微波、卫星、红外

*5. 编码与调制

5.1 码元： 简单来说 ，码元就是构成信号的一段波形。

注：
如图，绿色部分码元可以表示比特0，也可以表示比特1，这个可以自己定义，另一个码元与之相反即可。

5.2 数字基带信号：例如，计算机内部CPU与内存之间传输的信号

5.3 模拟基带信号：例如，麦克风收到声音后产生的音频信号

数字基带信号：例如，计算机内部CPU与内存之间传输的信号
模拟基带信号：例如，麦克风收到声音后产生的音频信号
信号需要在信道中进行传输
信道可分为数字信道和模拟信道两种
在不改变信号性质的前提下，仅对数字基带信号的波形进行变换，称为编码。
编码后，产生的信号仍为数字信号，可以在数字信道中传输。
把数字基带信号的频率范围，搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，称为调制。
调制后，产生的信号是模拟信号，可以在模拟信道中传输。

5.4 传输媒体与信道的关系

严格来说，传输媒体和信道不能直接划等号。
对于单工传输，传输媒体中只包含一个信道，要么是发送信道，要么是接收信道。
而对于半双工和全双工传输，传输媒体中包含两个信道，一个是发送信道，另一个是接收信道。
如果使用信道复用技术，一条传输媒体还可以包含多个信道。
在计算机网络中，常见的是，将数字基带信号，通过编码或调制的方法在相应地信道中进行传输。

5.5 几种常用编码

不归零编码：正电平表示1，负电平表示0，虚线表示零电平
所谓不归零，就是指在整个码元时间内，电平不会出现零电平。
因此，由于存在同步问题，计算机网络中的数据传输，不采用不归零编码。qwq

归零编码：
优点：自同步
缺点：编码效率低

曼彻斯特编码：在每个码元时间的中间时刻，信号都会发生跳变，
例如，负跳表示比特1，正跳变表示比特0，码元中间时刻的跳变既表示时钟，又表示数据。
传统以太网用的就是曼彻斯特编码。

差分曼彻斯特编码：在每个码元时间的中间时刻，信号都会发生跳变。
与曼彻斯特编码的区别：跳变仅表示时钟，而用码元开始处电平是否发生变化来表示数据。
依据码元开始处电平是否发生变化来表示比特0或比特1.

5.6 基本调制方法

5.7 混合调制方法

因为频率和相位是相关的，即频率是相位随时间的变化率。所以一次只能调制频率和相位两个中的一个。

5.8 混合调制 举例 —— 正交振幅调制QAM