第二章 数据通信基础

一、信道特性

通信中产生和发送消息的一端称之为信源，接收消息的一端是信宿，信源和信宿之间的通信线路则称为信道。

（一）信道带宽W

模拟信道带宽W = f2 - f1（f2和f1分别表示信道能通过的最高/最低频率，单位赫兹Hz）

数字信道带宽：数字信道是离散信道，带宽为信道能够达到的最大数据传输速率，单位是bit/s。

（二）码元和码元速率

码元：一个数字脉冲就是一个码元（可以理解为一个时钟周期的信号）。

码元速率：单位时间内信道传送的码元个数。如果码元宽度（脉冲周期）为T，则：

码元速率（波特率）B = 1 / T，单位是波特Baud。

一个码元携带信息量n（位）与码元种类数（N）的关系：

（三）奈奎斯特定理（理想）

奈奎斯特定理：理想信道中（无噪声），若信道带宽为W，最大码元速率为：

B = 2 W（Baud）

极限数据传输速率： 

（四）香农定理（有噪声）

香农定理：在一个噪声信道环境下，极限数据速率和带宽之间的关系。

极限数据速率：

分贝与信噪比关系：

其中，W为带宽，S为信号平均功率，N为噪声平均功率，S/N为信噪比。

（五）带宽/码元速率/数据速率关系梳理

（六）误码率

误码率：表示传输二进制位出现差错的概率。误码率公式：

计算机网络通信中，误码率一般要求低于10的-6次方，即1M位才允许错1位。

二、信道延迟

信道延迟 = 发送延迟 + 线路延迟

发送延迟 = 数据帧大小 / 速率 （排队上车时间）。如100M线路，发送1000字节数据，延迟为：

线路延迟 = 传输距离 / 传播速度（跑上路的时间）。如1000米电缆，延时为5us。

（一）卫星信道延迟

（二）星链为什么延迟低

（三）星链和4G/5G对比

三、传输介质

传输介质指的是两个终端之间通信的承载设备。

有线传输介质：同轴电缆、双绞线、光纤。

无线传输介质：微波、红外线、激光。