數據通信與計算機網絡筆記——第二章

1.一些基本概念。
數據：傳送信息的實體。
信號：數據的電氣或電磁表現，數據在傳輸過程中的存在形式。
碼元：用一個固定時常的信號波形表示一位k進制數字。
數據通信：數字計算機或其他數字終端之間的通信，其主要劃分爲信源、信宿和信道。
信源：產生和發送數據的源頭；信宿：接受數據的終點。
信道：信號的傳輸媒介。
數據傳輸方式：串行傳輸和並行傳輸。
通信雙方的交互方式：單工通信、半雙工通信和全雙工通信。
速率(數據率)：指數據的傳輸速率，表示單位時間內傳輸的數據量，可用碼元傳輸速率和信息傳輸速率表示。
碼元傳輸速率：單位時間內數據通信系統所傳輸的碼元個數，單位是波特。
信息傳輸速率：單位時間內數字通信系統傳輸的二進制碼元個數，單位是比特/秒。
帶寬：指信號具有的頻帶寬度，單位是Hz。常用於表示單位時間內從網絡中的某一點到另一點所能通過的「最高數據率」，此時單位爲bit/s。

2.兩個定理。
奈奎斯特Nyquist定理指出，在理想低通(沒有噪聲、帶寬有限)的信道中，極限數據傳輸率。
計算公式爲：理想低通信道下的極限數據傳輸率=2Wlog2V （單位爲b/s）
其中W爲理想低通信道的帶寬，V爲每個碼元離散電平的數目。

香濃Shannon定理給出，帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限數據率。
計算公式爲：信道的極限數據傳輸率=Wlog2(1+S/N) （單位爲b/s）
其中W爲信道的帶寬，S爲信道所傳輸信號的平均功率，N爲信道內部的高斯噪聲功率，S/N爲信噪比，信噪比又=10lg(S/N) (單位爲dB)

3.編碼與調製。
編碼：把數據變換爲模擬信號的過程；調製：把數據變爲數字信號的過程。
·數字數據—>數字信號：非歸零編碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼等；
·數字數據—>模擬信號：幅移鍵控、相移鍵控、頻移鍵控、正交振幅調製；
·模擬數據—>數字信號：採樣、量化、編碼；
·模擬數據—>模擬信號：頻分多路複用等。
（細節這裏不贅述）

4.電路交換、報文交換、分組交換的區別。
電路交換：在進行數據傳輸前，兩個結點之間必須先建立一條專用的物理通信路徑，在整個數據通信期間一直被獨佔，直到通信結束後才被釋放，該路徑可能經過多箇中間節點。此技術分爲三個階段：連接建立、數據傳輸和連接釋放。優點是：通信時延小、數據有序傳輸、沒有衝突、適用範圍廣、實時性強、控制簡單；缺點是：存在建立連接時延、線路獨佔、靈活性差、難以規格化。

報文交換：數據傳輸沒有固定的路徑，數據交換單位是報文，報文攜帶有目標地址、源地址等信息，在交換節點處採用存儲轉發的傳輸方式。優點是：無需建立連接、動態分配線路、線路可靠性高、線路利用率高；缺點是：存在轉發時延、要求節點的內存空間大(存儲轉發處理的是沒有大小限制的報文)。

分組交換：交換方法和報文交換一樣，但是限制了每次傳送數據塊的大小上限，並加上一些必要的控制信息構成分組。優點：無建立連接時延、線路利用率高、簡化了存儲管理、加速傳輸、減少了出錯概率和重發數據量；缺點：同樣存在轉發時延、需要額外的控制信息、可能存在失序、丟失或者重複分組。

5.數據包服務和虛電路服務的比較。

6.傳輸介質有哪些？
有線介質：雙絞線、同軸電纜、光纖。
無線介質：紅外線、激光、微波等。
(具體細節不再贅述)

7.中繼器和集線器的區別？
二者都是物理層的通信設備。中繼器類似一個放大器，其功能是消除數字信號在傳輸中由於經過一長段電纜而造成的失真和衰減，其原理是信號再生；集線器相當於一個多端口中繼器，它可以將多個結點連接成一個共享式的局域網，但任何時刻都只能有一個結點通過公共信道發送數據。

8.頻分複用、時分複用、波分複用、碼分複用的含義。
頻分複用：給每個信號分配唯一的載波頻率，並通過單一媒體介質來傳輸多個獨立信號的方法。
時分複用：允許每個信號在一個很短的時間內使用信道，接着讓下一個信號使用。
波分複用：即就是光的頻分複用。
碼分複用：用一組包含互相正交的碼字的碼組攜帶多路信號。

9.同步和異步怎麼理解？
同步通信的通信雙方必須先建立同步，即雙方的時鐘調整在同一個頻率，傳輸過程中通信雙方發送和接受同步的比特流。同步有兩種實現方式：一種是全網同步，即用一個非常精確的主時鐘對全網所有結點的時鐘進行同步；另一種是準同步，即各結點的時鐘之間允許有微小的誤差，然後通過其他措施實現同步傳輸。同步通信的優點是傳輸速率高，缺點是實現代價高。
異步通信的發送方可以在任意時間發送數據，這就要求我們的接收方應時刻做好接收的準備，此外，發送方應在數據的開始和結束加上標誌，以便我們接收方收到數據時能夠正確的接受。異步通信的優點是實現簡單，缺點是傳輸速率低。