数据通讯基础（物理层）学习笔记

传输数据系统

系统组成

收发器：

 链接发送端的收发器实现将数据转换成信号的过程
 链接接收端的收发器实现将信号还原成数据的过程

信道：信号传播通道

 传播光信号信道、传播电信号信道
 有线信道、无线信道
 单段物理链路信道、多段物理链路组合信道

传输数据系统又主要分为数字信号和模拟信号传输系统。

系统功能

信道链接结点的方式

数据通讯方式

单工通讯

半双工通讯

全双工通讯

信号

正弦波信号

用于描写叙述周期性的数字信号和模拟信号

数字信号

仅仅有0和1这两种转换的数字信号为基带信号

模拟信号

信号的失真和还原

物理链路存在阻抗。阻抗与物理链路长度成正比。阻抗还具备频率相关性

失真是因为一样物理链路上。不一样频率的正弦波信号的衰减不一样

数字信号还原方便，例如如下图

模拟信号还原复杂，因为其是连续的，为了保证信号的可靠性甚至需要在不一样的链路设置不一样的放大指数，这显然不显示。

信号总结：

数字信号和模拟信号都是由屡次谐波组成的
数字信号和模拟信号经过物理链路传输都会引起失真
数字信号失真easy还原，模拟信号不easy还原

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编码和调制

编码过程

编码针对于数字信号。数字信号的4个离散值分别相应两位二进制数的4个值：00 01 10 11

码元的定义

码元长度：数字信号中某个离散值维持不变的最小时间单位
码元：将信号以码元长度为单位分隔。每一段码元长度内的信号.码元是信号的基本单位。

传输速率和波特率的关系

数字信号的幅度有n个离散值，每一个码元能够表示㏒2n位二进制数
数字信号的波特率为B时，传输速率 S=㏒2n×B

编码需要考虑的因素

调制技术

调制针对于模拟信号。调制是将正弦波信号（或余弦波信号）转换成表示二进制位流的模拟信号的过程
解调是从调制后的模拟信号中还原出二进制位流的过程

振幅键控调制技术（Amplitude Shift Keying，ASK）：用两种不一样幅度的载波信号来表示两个不一样的二进制数值，一般一种幅度为0，还有一种幅度採用正常值。
移频键控调制技术（Frequency Shift Keying，FSK）用两种不一样频率的信号来表示两个不一样的二进制数值。
移相键控调制技术（Phase Shift Keying。PSK）：经过改变载波的相位来表示不一样的二进制数值：相对移相和绝对移相 。

码元的定义

码元长度：指维持正弦波信号（或余弦波信号）幅度、频率和相位不变的最短期长度
码 元：假设将信号以码元长度为单位分隔。每一段码元长度内的信号

奈奎斯特准则（理想信道）:
 最大波特率 RP=2×BW（BW为信道带宽）
 最大传输速率 RS=2×BW×㏒2n（n为信号的状态数）
 最大传输速率也称为信道容量
信道容量取决于信道带宽和通过信道传播的信号状态数

香农定理（随机热噪声的信道):
最大传输速率 RS=BW×㏒2（1+S/N）（BW为信道带宽、
S/N为信号信噪比）
香农定理代表。存在随机热噪声的信道中，信道最大传输速率取决于信道带宽和通过信道传播的信号的信噪比，与信号的编码或调制技术无关。
奈奎斯特准则和香农定理给出了在指定信道的状况下得到较高传输数据速率的途径。

差错控制

出错

发送端发送的二进制位流与接收端接收到的二进制位流不一致

二进制位流从发送端到接收端经历的每一个步骤都有可能出错。

提升传输数据速率添加出错几率

检错码

为了使得接收端能够检測出传输数据过程当中发生的错误而加入的附加信息。假设数据是D，检错码是C ：C=f（D）

传输数据和确认过程

发送端发送的数据帧由数据和检错码组成
接收端用检错码判别数据是否传输出错
在传输数据正确的状况下。接收端向发送端发送确认应答（ACK）帧。

发送端仅仅有接收到接收端发送的确认应答帧，才干确认数据帧正确传输。

差错控制机制：

检错码：接收端判别数据是否正确
确认应答：发送端判别数据是否被正确接收
重传：出错数据必须又一次发送
序号：避免接收端反复接收数据

传输媒体

简单结构图，了解就能够。

同轴电缆

双绞线

光纤

该博客属于学习记录，用于补充在移动开发中的网路知识，内容上大都以了解为主，不作深刻分析。