通信基础的基本概念
信源：信号的来源，数据的发送方
信宿：信号的“归宿”，数据的接收方
信号：数据的载体，包含数字信号（值是离散的）、模拟信号（值是连续的）
信道：信号的通道
码元：若一个“信号周期”内可以出现K种信号，就称为K进制码元，这一个码元会携带 log2K bit数据
速率：每秒传输几个bit
波特率：每秒传输几个码元
信道的极限容量
带宽的概念
在《计算机网络》中，带宽表示某信道所能通过的”最高数据率“；单位为bps
在《通信原理》中，带宽表示某信道允许通过的信号频带范围；单位为Hz
噪声
噪声会影响信道的数据传输效果
奈奎斯特定理
无噪声情况（理想低通信道）下，信道的极限波特率 = 2W（W为信道的频率带宽）
无噪声情况（理想低通信道）下，信道的极限比特率 = 2Wlog2K
香农定理
有噪声的情况下，信道的极限比特率 = Wlog2（1 + S / N）
信噪比：S / N，信号的功率/噪声的功率；以”db（分贝）“为单位表示信噪比为10log10S/N
编码与调制
概念
编码：将二进制数据转换到数字信号的过程称为编码
解码：将数字信号转换为二进制数据的过曾称为解码
调制：将二进制数据转换到模拟信号的过程称为调制
解调：将模拟信号转换为二进制数据的过程称为解调
常用的编码方法
不归零编码
用低电平表示0，高电平表示1，每个信号周期中间不归零（低0高1,中不变）
归零编码
用低电平表示0，高电平表示1，每个信号周期中间归零以保证数据接收方和发送方保持相同的节奏（低0高1,中归零）
反向非归零编码
看信号周期起点是否跳变，若跳变则为0，否则为1（跳0不跳1看起点，中不变）
曼彻斯特编码
IEEE规定上跳为0，下跳为1（跳0反跳1看中间，中必变）
差分曼彻斯特编码
看信号周期起点是否跳变，若跳变则为0，否则为1（跳0不跳1看起点，中必变）
常用的调制方法
调幅（AM/ASK）
通过不同振幅区别不同的信号
调频（FM/FSK）
通过不同频率区别不同信号
调相（PM/PSK）
通过不同相位区别不同信号
正交幅度调制（QAM）
通过不同振幅和相位两两复合，区别不同信号
传输介质
常用的传输介质
导向型
双绞线：两根导线相互绞合（提高抗干扰能力）而成，有屏蔽层的称为屏蔽双绞线，没有屏蔽层的称为非屏蔽双绞线；双绞线的抗干扰能力较好，绞合和屏蔽层都可以提高抗电磁干扰的能力
同轴电缆：由内导体（传输信号）和外导体屏蔽层（抗电磁干扰）构成；抗干扰能力好
光纤：由纤芯（高折射率）和包层（低折射率）构成，利用光的全反射特性，在纤芯内传输光脉冲信号；只有一条光线在一根光纤内传输称为单模光纤（适合长距离传输），有多条光线在一根光纤中传播，称为多模光纤（适合短距离传输）；光纤的抗干扰能力非常好，因为光信号对电磁干扰不敏感
以太网对有线传输介质的命名规则：速度 + Base + 介质信息
2.5GBaseT（2.5Gbps，双绞线）
10Base5（10Mbps，同轴电缆，最远传输500m）
10BaseF*（10Mbps，光纤）
非导向型
无线电波：穿透能力强、传输距离长、信号指向性弱（手机信号、WiFi）
微波通信：频率带宽高、信号指向性强、保密性差（卫星通信）
其他：红外线通信、激光通信
物理层接口特性
机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等
电气特性：指明接口电缆的各条线上出现的电压范围、传输速率、距离限制等
功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义
过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序
物理层设备
中继器
中继器只有两个端口，通过一个端口接收信号，将失真信号整形再生，并转发至另一个端口；中继器只支持半双工通信；中继器的两个端口对应两个”网段“
集线器
集线器本质上是多端口中继器，集线器将其中一个端口接收到的信号整形再生后，转发到所有其他接口；各端口连接的节点不可同时发送数据，会导致”冲突“；集线器的N个端口对应N个”网段“，各网段属于同一个”冲突域“
特性
集线器、中继器不能”无限串联“；5-4-3原则：使用集线器（或中继器）连接10Base5网段时，最多只能串联5个网段、使用4太集线器（或中继器），只有三个网段可以挂接计算机
集线器连接的网络，物理上是星形拓扑，逻辑上是总线型拓扑
集线器连接的各网段会”共享带宽“
集线器可以连接不同的传输介质
若集线器连接了不同速率的网段，会导致所有网段”速率向下兼容“