计算机网络基带与载波

A. 载波信号和基带信号的区别与联系

联系：载波信号是在基带信号的基础上经过调制形成的信号。

一、主体不同

1、载波信号：被调制以传输信号的波形，波形为正弦波。

2、基带信号：发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号。

二、特点不同

1、载波信号：把普通信号（声音、图象）加载到一定频率的高频信号上，在没有加载普通信号的高频信号时，高频信号的波幅是固定的，加载之后波幅就随着普通信号的变化而变化（调幅），还可以调相，调频。

2、基带信号：频率较低，信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。

三、作用不同

1、载波信号：要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。

2、基带信号：在近距离范围内基带信号的衰凳晌敏减不大，从而信号内容不会发生变化。因此在传输距离较近时，计算机网络都采用基带传输方式。

B. 计算机网络(2)| 物理层

首先要知道的是，物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。因为现在的计算机网络中的硬件设备和传输媒体的种类非常的多。而物理层的作用就是要尽可能地屏蔽掉这些不同的差异，从而使得物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样就可以让数据链路层“安心”的完成自己的本职工作而不必考虑网络的具体传输媒体和通信手段是什么。

物理层的主要任务描述为确定与传输媒体接口有关的一些特性，即以下几个方面：
（1） 机械特性 ：指明接口所用的接线器的形状与尺寸，引脚数目和排列，固定和锁定装置等等
（2） 电气特性 ：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
（3） 功能特性 ：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
（4） 过程特性 ：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

因为物理连接的方式有很多，所以具体的物理协议的种类也有很多，从而传输媒体的种类也是非常之多，所以在介绍物理层时，我们应该先对“接口与通信”有一定的了解。

一个通信系统可以划分为三大部分，即 源系统 ， 传输系统 和 目的系统 。

首先介绍源系统，源系统一般包括以下两个部分：
源点： 源点设备产生要传输的数据，例如从计算机的键盘输入汉字，计算机产生输出的数字比特流。源点又称为 源站 或者 信源 。
发送器： 通常源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输。最典型的发送器就是调制器，现在的很多计算器使用的都是内置的解调器（包括调制器和解调器）。

目的系统一般也包括以下两个部分：
接收器： 接收传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息。典型的接收器就是解调器，
终点： 终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后把信息输出。终点又称为 目的站 或者 信宿 。

在源系统和目的系统之间的传输系统可以是简单的传输线，也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统。

然后我们要来辨别一下下面的常用术语：
消息： 指语音，文字，图像等等。
数据： 指使用特定方式表示的信息，通常是有意义的符号序列。这种信息的表示可用计算机或其他机器处理或者产生。
信号： 指数据的电气或电磁的表现。

根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可以分为以下两大类：
（1）模拟信号： 代表消息的参数的取值是连续的。
（2）数字信号： 代表消息的参数的取值是离散的。

信道 是用来表示向某一个方向传送消息的媒体，一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。

从通信的双方信息交互的方式来看，可以有以下三种基本方式：
（1）单向通信： 又称为单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播就是这种类型。
（2）双向交替通信： 又称为半双工通信，即通信双方都可以发送消息，但不能双方同时发送（也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收。
（3）双向同时通信： 也称为全双工通信，即通信双方都可以同时发送和接收消息。

来自信源的信号称为 基带信号 。像计算机输出的代表各种文字或文件的数据信号都属于基带信号。由于基带信号往往包含有较多的低频成分和直流成分，但是许多信道并不能传输这种低频分量或是直流分量。所以为了解决这一问题，就必须对基带信号进行 调制 。

调制主要是分为两大类。一类是对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道的特征相适应，但是变换后的信号仍然是基带信号，这一类的调制称为 基带调制 ，这一过程也被称为编码。还有一类调制则是需要使用载波进行调制，将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，这样就能更好的在模拟信道中传输，经过载波调制的信号称为带通信号，而使用载波的调制称为 带通调制 。

不归零制： 正电平代表1，负电平代表0。
归零制： 正脉冲代表1，负脉冲代表0。
曼彻斯特编码： 位周期中心的向上跳变代表0，位周期中心的向下跳变代表1，但是也可以反过来定义。
差分曼彻斯特编码： 在每一位的中心处始终有跳变。位开始边界有跳变代表0，而位开始边界没有跳变代表1。

调幅（AM）： 即载波的振幅随着基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于无载波或有载波的输出。
调频（FM）： 即载波的频率随着基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于频率的 f1 或 f2 。
调相（PM）： 即载波的初始相位随着基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于相位0度或180度。
当然，有时为了达到更高的信息传输速率，也必须采用技术上更为复杂但传输效果更好的混合调制方法，例如正交振幅调制等等。

限制信息在信道上的传输速率的因素主要是以下两个。
（1）信道能够通过的范围频率
具体信道所能通过的频率范围总是有限的。信号中的许多高频分量往往不能通过信道，就是因为它的频率超过了信道所能承受的最大频率，因此就会造成失真现象。

（2）信噪比
噪声存在于所有的电子设备和通信信道中。由于噪声是随机产生的，因此它的瞬时值有时会很大，所以噪声会使接收端对码元的判决产生错误。但是噪声的影响是相对的，当信号较强时，噪声的影响就相对较小。所以我们就要了解到 信噪比 的概念。信噪比就是指信号的平均功率和噪声的平均功率之比，单位是分贝：

W是带宽，S是信道内所传信号的平均功率，N为信道内高斯噪声的功率。香农公式指出：信道的带宽或者信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。

传输媒体也称传输介质或传输媒介。传输媒体大致可以分为两大类： 导引型传输媒体和非导引型传输媒体 。下面来具体介绍。

双绞线就是指将两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合起来。绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰。电话系统是使用双绞线最多的地方，从用户电话机到交换机的双绞线称为 用户线 。

模拟传输和数字传输都会用到双绞线，其通信距离一般是为几到几十公里。

为了提高双绞线的对抗电磁干扰能力，可以在双绞线外面再加一层用金属丝编织而成的屏蔽层，这就是屏蔽双绞线。，简称为 STP 。

同轴电缆内由导体铜质芯线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层组成。由于其特有的构造，所以同轴电缆有着良好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。目前同轴电缆主要用在有线电视网的信号传输当中。它的带宽是取决于它的质量的。

光纤是光缆通信的传输媒体，由于可见光的频率非常之高，因此一个光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。

当光纤从高折射率的传输媒体到低折射率的传输媒体时，其折射角就会大于入射角。因此如果当入射角足够大时，就会产生全反射，光也就能沿着光纤传输下去。

正是由于上面的原理，所以只要将入射角的角度把握好，就能够产生全反射来进行传输，这也就是光纤传输的原理。

光纤不仅具有通信容量大的特点，还有其他的一些特点：
1.传输损耗小。
2.抗雷电和电磁干扰性能好。
3.无串音干扰，保密性很高。
4.体积小，重量轻。

我们将自由空间称为非导引型传输媒体，简单来说就是指无线传输。无线传输可以使用的频段很广，人们已经利用了好几个波段来进行通信，但是紫外线以及更高的波段现在暂时还是不能用于通信。

短波通信（高频通信）主要是靠电离层的反射来进行传输。但是短波信道的通信质量较差，传输速率较低。

无线电微波通信在数据通信中占有重要的地位。微波在空间中主要是以直线传播。传统的微波通信主要有两种方式，即 地面微波接力通信和卫星通信 。

要使用某一段无线电频谱进行通信，通常必须得到本国政府有关无线电频谱管理机构的许可证。但是也有一些无线电频段是可以自由使用的。例如ISM，各国的ISM标准可能略有差异。

复用是通信中的基本概念，它是指允许用户使用一个共享信道来进行通信，达到降低成本，提高利用率的效果。

先来介绍 频分复用FDM ，频分复用是指将带宽分为多份，用户在分到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用着这一条频带，也就是说频分复用的用户是在同样的时间占用不同的带宽资源。

然后是 时分复用TDM ，它是指将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。而每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是TDM帧的长度）。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。

最后是 统计时分复用STDM ，它是有一点类似于TDM的，只是STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态的分配时隙。因此统计时分复用可以提高线路的利用率。

波分复用WDM 就是光的频分复用，也就是使用一根光纤来同时传输多个光载波信号。

码分复用CDM 是另一种共享信道的方法。而人们更常使用码分多址CDMA来称呼它。这种复用方式的具体做法是可以让每一个用户在同样的时间使用同样的频带进行通信，由于各个用户使用经过特殊的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。而且通过这种方式发送的信号具有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不容易被他人发现。

码分复用的工作原理是将每一个比特时间再划分为m个短的间隔，称之为码片。一般情况下m的值是64或128。

使用CDMA的每一个站被指派一个唯一的m bit码片序列。一个站如果要发送比特1，则发送它自己的m bit码片序列。如果要发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。举例来说：

有时为了方便起见，我们会将码片中的0写为-1，1写为+1。

现假定S站要发送信息的数据率为b bits/s，由于每一个比特要转换成m个比特的码片，因此S站实际上发送的数据率提高到mb bit/s，同时S站所占用的频带宽度也提高到原来数值的m倍。这种方式就是 扩频 的一种。扩频通信通常有两大类，一种是直接序列扩频DSSS，另一种是跳频扩频FHSS。

CDMA系统的重要特点是每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交，并且在实用的系统中是使用伪随机码序列。

在早期的电话网当中，从电话局到用户电话机的用户线采用最廉价的双绞线电缆，而长途干线采用的是频分复用FDM的模拟传输方式。由于数字通信与模拟通信相比，无论数传输质量上还是从经济上都有明显的优势，所以现在长途干线大都采用时分复用PCM的数字传输方式。

但是早期的数字传输系统有着许多的缺点，其中最主要的是以下两个：
（1）速率标准不统一： 由于历史的原因，多路复用的速率体系有两个互不兼容的国际标准。所以国际范围的基于光纤高速数据传输就很难实现。
（2）不是同步传输： 在过去各国的数字网主要是采用准同步的方式，所以当数据传输速率很高时，收发双方的时钟同步就成为很大的问题。

所以为了解决这些问题，美国推出了一个数字传输标准，叫做同步光纤网SONET。整个的同步网络的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟。同时，SONET为光纤传输系统定义了同步传输的线路速率等级结构：

宽带的接入技术主要包括有线宽带接入和无线宽带接入。在这里先来介绍有线宽带接入。

ADSL技术的全称是非对称数字用户线技术，具体指的是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带数字业务。具体来说ADSL技术就是把0-4 kHZ这一段低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。

ADSL的 传输距离 取决于数据率和用户线的线径（用户线越细，信号传输时的衰减就越大）。而ADSL所能得到的最高数据传输速率还与实际的用户线上的信噪比密切相关。

ADSL在 数据率 方面由于用户在线的具体条件相差较大，因此ADSL采用自适应调制技术使用户线能够传送尽可能高的数据率。当ADSL启动时，用户线两端的ADSL调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到干扰的情况以及在每一个频率上测试信号的传输质量。但是ADSL不能保证固定的数据率，所以对于用户线很差的甚至无法开通ADSL。

基于ADSL的接入网由以下三大部分组成：数字用户线接入复用器，用户线和用户家中的一些设施。

ADSL技术也在发展，现在已经有了更高速率的ADSL标准，称之为 第二代ADSL ，第二代ADSL改进的地方主要是：
1. 通过提高调制效率得到了更高的数据率。
2. 采用了无缝速率自适应技术SRA，可在运营中不中断通信和不产生误码的情况下，自适应的调整数据率。
3. 改善了线路质量评测和故障定位功能。

HFC网是目前覆盖面很广的有线电视网CATV的基础上开发的一种居民宽带接入网，除了可以传送CATV外，还能提供电话、数据和其他宽带交互型业务。

为了提高传输的质量，HFC网将原有线电视网中的同轴电缆主干部分改换为光纤，而光纤从头端连接到光纤结点，在光纤结点光信号被转换为电信号，最后信号被送到每一个用户的家庭。

FTTx是一种实现宽带居民接入网的方案，代表多种宽带接入的方式。这里的x代表不同的光纤接入地点，例如FTTH光纤到户，FTTB光纤到大楼等等。

现在的长距离信号传输大都是采用光纤传输，只有在到了临近用户家中时，才将光纤转换为铜缆。但是一个用户是远用不了一根光纤的通信容量，因此我们在光纤干线和用户之间安装一种转换装置即 光配线网 ，使得许多用户能够共享一根光纤的通信容量。由于光配线网无需使用电源，因此我们将其称为无源光网络。

C. 计算机网络按照信号频带占有方法来划分为

计算机网络按照信号频带占用的方式可分为基带网和宽带网。未经调制的原始数字信号称为“基带信号”，传输此类信号的网络称为“基带网”。正弦波经过数字信号调制后，可得到一个具有固定频率的模拟信号，称为调制信号。传输具有不同频率调制信号的网络称为“宽带网”。基带是一个将直流脉冲直接应用到电缆以传输数字信号的传输方法。这个离散信号由表示二进制1和O(和存放编码形式的二进制信息)的高电压或低电压脉冲组成。在基带方式中，电压脉冲直接加到电缆，并且使用电缆的整个信号频率范围。基带网络通常只局限于本地区域。以太网是一个一次只传输一个信号的基带网络。基带传输系统上的直流信号往往因为衰减和其他因素而随距离的增加逐渐变弱。此外,由汽车、日光灯以及其他电气设备产生的电场引起的外部干扰也可进一步破坏该信号。数据传输速率越高,信号就越容易衰变。因此,各种网络标准(如以太网)便指定了电缆类型、电缆屏蔽、电缆距离、传输速率以及其他一些为确保高质量服务而必须遵守的细节。将基带传输与宽带传输加以比较。大多数人认为宽带是高于电话线路上所能传输的任何数据速率。即对标准线路使用56kbit/s或对ISDN使用l28kbit/s。宽带传输中，来自多条信道的无线信号调制到不同的“载波”频率上，带宽被划分为不同信道，每个信道上的频率范围一定,分别用于发送、接收和传输不同类型的信息和数据。

D. 计算机网络——2.物理层

确定与传输媒体的 接口 的一些特性，解决在各种传输媒体上传输 比特流 的问题
1.机械特性 ：接口的形状尺寸大小。
2.电气特性 ：在接口电缆上的各条线的电压范围。
3.功能特性 ：在某一条线上出现的某个电平电压表示的意义。
4.过程特性 ：对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
传输媒体主要可以分为 导引型传输媒体 和 非导引型传输媒体 ：
导引型传输媒体 ：信号沿着固体媒体(铜线或光纤，双绞线)进行传输， 有线传输 。
非导引型传输媒体 ：信号在自由空间传输，常为 无线传输 。

数据通信系统：包括 源系统 (发送方)， 传输系统 (传输网络)， 目的系统 (接收方)。
一般来说源系统发出的信号(数字比特流)不适合直接在传输系统上直接传输，需要转化(模拟信号)。
调制 ：数字比特流-模拟信号
解调 ：模拟信号-数字比特流

数据 ——运送消息的实体。
信号 ——数据的电气化或电磁化的表现。
模拟信号 ——代表消息的参数的取值是 连续 的。
数字信号 ——代表消息的参数的取值是 离散 的。
码元 ——在使用时间域代表不同离散值的基本波形。

信道 ：表示向某一个方向传送信息的媒体。
单向通信(单工通信) ：只有一个方向的通信，不能反方向。
双向交替通信(半双工通信) ：能两个方向通信，但是不能同时。
双向同时通信(全双工通信) ：能同时在两个方向进行通信。
基带信号 ：来自信源的信号(源系统发送的比特流)。

基带调制 ：对基带信号的波形进行变换，使之适应信道。调制后的信号仍是基带信号。基带调制的过程叫做 编码 。
带通调制 ：使用载波进行调制，把基带信号的频率调高，并转换为模拟信号。调制后的信号是 带通信号 。

1.归零制 ：两个相邻信号中间信号记录电流要恢复到 零电平 。 正脉冲表示1，负脉冲表示0 。在归零制中，相邻两个信号之间这段磁层未被磁化，因此在写入信息之前必须去磁。
2.不归零制 ： 正电平代表1，负电平代表0 ，不用恢复到零电平。难以分辨开始和结束，连续记录0或者1时必须要有时钟同步，容易出现直流分量出错。
3.曼彻斯特编码 ：在每一位中间都有一个跳变。 低->高表示0，高->低表示1 。
4.差分曼彻斯特编码 ：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，没有跳变代表1。 位中间的跳变代表时钟，位前跳变代表数据 。

调幅（ AM ）：载波的 振幅 随着基带数字信号而变化。
调频（ FM ）：载波的 频率 随着基带数字信号而变化。
调相（ PM ）：载波的 初始相位 随着基带数字信号而变化。

失真 ：发送方的数据和接收方的数据并不完全一样。
限制码元在信道上的传输速率的因素：信道能够通过的 频率范围 ； 信噪比 。

码间串扰 ：由于系统特性，导致前后码元的波形畸变。
理想低通信号的最高码元传输速率为 2W ，单位是波特，W是理想低通信道的 带宽 ，理想带通特性信道的最高码元传输速率为W。
信噪比 ：信号的平均功率与噪声的平均功率的比值，单位是 dB ， 值=10log10(S/N) 。
信噪比对信道的 极限 信息传输速率的影响：速率 C=Wlog2(1+S/N)——香农公式 ，单位为 bit/s 。
信噪比越大，极限传输速率越高。实际速率比极限速率低不少。还可以用编码的方式来提高速率(让一个码元携带更多的比特量)。

所谓 复用 就是一种将若干个彼此独立的信号合并成一个可以在 同一信道 上同时传输的 复合信号 的方法。
比如，传输的语音信号的频谱一般在300~3400Hz内，为了使若干个这种信号能在 同一信道（相当于共享信道，能够降低成本，提高利用率） 上传输，可以把它们的频谱调制到不同的频段，合并在一起而不致相互影响，并能在接收端彼此分离开来（ 分用 ）。
信道复用技术就是将一个物理信道按照一定的机制划分多个互不干扰互不影响的逻辑信道。信道复用技术可分为以下几种： 频分复用，时分复用和统计时分复用，波分复用，码分复用 。

1.频分复用技术FDM（也叫做频分多路复用技术）： 条件是传送的信号的带宽是有限的，而 信道的带宽要远远大于信号的带宽 ，然后采用 不同频率 进行调制的方法，是各个信号在信道上错开。频分复用的各路信号是在 时间 上重叠而在 频谱 上不重叠的信号。将整个带宽分为多份，用户分配一定的带宽后通信过程 自始至终都占用 这个频带。另外，为保证各个子信道传输不受干扰，可以设立 隔离带 。
2.时分复用技术TDM：采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号。 也就是在信道带宽上划分出几个子信道后，A用户在某一段时间使用子信道1，用完之后将子信道1释放让给用户B使用，以此类推。将整个信道传输时间划分成若干个时间片（时隙），这些时间片叫做 时分复用帧 。每一个时分用户在每一个TDM帧中占用 固定时序 的时隙。

4.波分复用技术WDM： 将两种或多种不同波长的光载波信号在发送端经过 复用器汇合 在一起，并耦合到光线路的 同一根光纤 中进行传输，在接收端经过 分波器 将各种波长的光载波分离进行 恢复 。整个过程类似于频分复用技术的共享信道。波分复用其实就是光的频分复用。

1.比特时间，码片
1比特时间就是发送 1比特 需要的时间，如数据率是10Mb/s，则100比特时间就等于10微秒。
每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片。每个站被指派一个唯一的m bit 的码片序列（例如S站的8 bit 码片序列是00011011）。
如果发送 比特1 ，则发送自己的m bit 码片序列。如果发送 比特0 ，则发送该码片序列的二进制反码。
S站的码片序列：（-1，-1，-1，+1，+1，-1，+1，+1） -1代表0，+1代表1
用户发送的信号先受 基带数字信号 的调试，又受 地址码 的调试。就比如数据发送后受到基带数字信号的调试之后变为10，然后又受到地址码的调试后1就变为了00011011（上面的S站码片序列），0就变成了11100100。
由于每个比特要转换成m个比特的码片序列，因此原本S站的数据率b bit/s要提高到mb bit/s，同时S站所占用的频带宽度也提高到原本数值的m倍。这种方式是扩频通信中的一种。
扩频通信通常有两大类：直接序列扩频DSSS（上述方式）；跳频扩频FHSS。
2.码分多址（CDMA）
CDMA的重要特点 ：每个站分配的码片序列不仅必须 各不相同 ，并且还必须 相互正交 。在实用系统中使用的是 伪随机码序列 。
码片的互相 正交 的关系：令向量S表示站S的码片向量，令T表示其他任何站的码片向量。两个不同站的码片序列正交，就是向量S和T的 规格化内积 等于0。

即S T=（S1 T1+S2 T2+......Sm Tm）/m（其实就相当于 两个向量垂直 ，/m对结果其实也没多大关系）
推论 ： 1. 一个码片向量和另一码片反码的向量的规格化内积值为0（如果ST=0,那么ST'也=0）
2. 任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1，即S S=1
3. 一个码片向量和该码片向量的规格化内积值是-1，即S S'=-1
CDMA的工作原理：
用一个列子来说明，假设S站的码片序列为（-1，-1，-1，+1，+1，-1，+1，+1），S站的扩频信号为Sx，即若数据比特=1那么S站发送的是码片序列本身Sx=S，若数据比特=0那么S站发送的是码片序列的反码Sx=S’。T站的码片序列为（-1，-1，+1，-1，+1，+1，+1，-1），T站的扩频信号为Tx。因为所有的站都使用相同的频率，因此每一个站都能够收到所有的站发送的扩频信号。所有的站收到的都是叠加的信号 Sx+Tx 。
当接收站打算收S站发送的信号时，就用S站的码片序列与收到的信号求规格化内积，即S （Sx+Tx）=S Sx+S Tx。前者等于+1或0，后者一定等于0，具体看下面（参考上面的 CDMA的工作原理 ）：
当数据比特=1时，Sx=S，那么S Sx=S S=1；同理 ，当数据比特=0时，Sx=S’，那么S Sx=S S’=0
当数据比特=1时，Tx=S，那么S Tx=S T=0（参考上面 码片序列的正交关系 ）；同理 ，当数据比特=0时，Sx=S’，那么S Tx=S*T’=0

E. 宽带传输、基带传输、频带传输各是什么意思

基带传输又叫数字传输，是指把要传输的数据转换为数字信号灶唤，使用固定的频率在信道上传输。例如计算机网络中的信号就是基带传输的。

和基带相对的是频带传输，又叫模拟传输，是指信号在电话线等这样的普通线路上，以正弦波形式传播的方式。我们现有的电话、模拟电视信号等，都是属于频带传输。

宽带传输

高频信号抗干扰能力强，易于远距离、高效率传输；

信号传输时，常将低频信号搭载在高频信号上传输，到达目的地后再将原始信号从高频信号上取出来。

起搭载作用的高频信号称为载波，犹如运输货物的车辆，原始信号毁贺犹如货物；

将原始信号搭载在高频载波上的过程称为调制——相当于货物装车；

在接收端将原始信号从高频信号上取出来的过程称为解调制、简称解纤辩派调——相当于货物运到后卸货。而用低频信号控制高频信号参数——调制后的波形称为调制波。

F. 在网络中“ 宽带传输”，“基带传输”，“频带传输”各是什么…

电信号也叫信号，信号的每秒钟变化的次数叫频率，单位赫兹（HZ）。信号的频率有高有低，就象声音有高有低一样，低频到高频的范围叫频带，不同的信号有不同的频带。

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二进制数字信号形式称为方波，即“1”或“0”，分别用高(或低)电平或低(或高)电平表示，人们把方 波固有的频带称为基带(由消息直接转换成的未经调制变换的信号所占的频带，理论上基带信号的频谱是从0到无穷大)，方波电信号称为基带信号。

在数字信号频谱中，把直流（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。一般来说，要将信源的数据经过变换变为直接传输的数字基带信号，这项工作 由编码器完成。在发送端，由编码器实现编码；在接收端由译码器进行解码，恢复发送 端原发送的数据。基带传输是一种最简单最基本的传输方式。是典型的矩形电脉冲信号，其频谱包括直流、低频和高频等多种成份。

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。

宽带传输
通过借助频带传输，可以将链路容量分解成两个或更多的信道，每个信道可以携带不同的信号，这就是宽带传输。宽带传输中的所有信道都可以同时发送信号。如CATV、ISDN等。

宽带传输和基带传输的特性

基带传输：
由计算机或终端产生的数字信号，频谱都是从零开始的，这种未经调制的信号所占用的频率范围叫基本频带（这个频带从直流起可高到数百千赫，甚至若干 兆赫），简称基带（base band）。这种数字信号就称基带信号。举个简单的例字拉：在有线信道中，直接用电传打字机进行通信时传输的信号就是基带信号。而传送数据时，以原封不动 的形式，把基带信号送入线路，称为基带传输。基带传输不需要调制解调器，设备化费小，适合短距离的数据输，比如一个企业、工厂，就可以采用这种方式将大量 终端连接到主计算机。另外就是传输介质，局域网中一般都采用基带同轴电缆作传输介质，不过如果你打算用光纤，我也绝对没有异议。

频带传输：
上面的传输方式适用于一个单位内部的局域网传输，但除了市内的线路之外，长途线路是无法传送近似于0的分量的，也就是说，在计算机的远程通信中， 是不能直接传输原始的电脉冲信号的（也就是基带信号了）。因此就需要利用频带传输，就是用基带脉冲对载波波形的某些参量进行控制，使这些参量随基带脉冲变 化，这就是调制。经过调制的信号称为已调信号。已调信号通过线路传输到接收端，然后经过解调恢复为原始基带脉冲。这种频带传输不仅克服了目前许多长途电话 线路不能直接传输基带信号的缺点，而且能实现多路复用的目的，从而提高了通信线路的利用率。不过频带传输在发送端和接收端都要设置调制解调器。

但是，在基带传输中我们常常会有一个深有体会的问题，就是等等等——在这种情况下，我们就非常羡慕并向往一种传输了，这种传输的名字就叫 ——宽带传输。所谓宽带，就是指比音频（4KHZ）带宽还要宽的频带，简单一点就是包括了大部分电磁波频谱的频带 拉。使用这种宽频带进行传输的系统就称为宽带传输系统，它简直就可以容纳所——有的广播，并且还可以进行高速率的数据传输。对于局域网而言，宽带这个术语 专门用于使用传输模拟信号的同轴电缆，可见宽带传输系统是模拟信号传输系统，它允许在同一信道上进行数字信息和模拟信息服务。基带和宽带的区别还在于数据 传输速率不同。基带数据传输速率为0～10 Mb／s，更典型的是1Mb／s～2.5Mb／s，通常用于传输数字信息。宽带是传输模拟信号，数据传输速率范围为0～400Mb／s，而通常使用的传输 速率是5Mb／s～10 Mb／s，而且一个宽带信道可以被划分为多个逻辑基带信道。这样就能把声音、图像和数据信息的传输综合在一个物理信道中进行，以满足你对网络非常过分的要 求。总之，宽带传输一定是采用频带传输技术的， 但频带传输不一定就是宽带传输。

G. 什么是基带信号，高频载波信号和已调信号

基带信号、高频载波信号和已调信号的定义解释如下：
1．基带信号指的是信源（信息源雹陵迹，也称发终端）发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是频率较低，信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号（相应地，信源也分为数字信源和模拟信源。）其由信源决定。说的通俗一点,基带信号就是发出的直接表达了要传输的信息的信号，比如我们说话的声波就是基带信号。（如果一个信号包含了频率达到无穷大的交流成份和可能的直流成份，则这个信号就是基带信号。）
2．高频载波信号指的是把普通信号（声音、图象）加载到一定频率的高频信号上，在没有加载普通信号的高频信号时，高频信号的波幅是固定的，加载之后波幅就随着普通信号的变化而变化（调幅），还可以调相，调频。载波信号一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。
3．已调信号指源并的是载有有用信息的信号 ，把有用信息载入容易传输的信号上称作已调信号。

温馨提示汪笑：对信号的分类方法很多，信号按数学关系、取值特征、能量功率、处理分析、所具有的时间函数特性、取值是否为实数等，可以分为确定性信号和非确定性信号（又称随机信号）、连续信号和离散信号（即模拟信号和数字信号）、能量信号和功率信号、时域信号和频域信号、时限信号和频限信号、实信号和复信号等。

H. 计算机网络

有两种含义

“带宽” 指信号具有的频带宽度。基本单位是赫。

“带宽”是数字信道所能传送的最高数据率的同义语，单位是比特/秒(bit/s)。

表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
吞吐量受网络枝竖的带宽或网络的额定速率的限制。

指数据从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。

主机或路由器发送数据帧所需要的时间。

电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

结点缓存队列中分组排队所经历的时延。

交换结点为存储转发而进行一些处理所费的时间。

信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。
网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

物理层的主要任务描述为确定与传输媒体接口的四个特性。

指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排迟搭游列等。

指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序

发送器：将数据转换成可以在传输介质上传输的信号

数据：运送消息的实体。
信号：数据的电气的或电磁的表现。
模拟信号：代表消息的参数的取值是连续的。
数字信号：代表消息的参数的取值是离散的。
信道: 向某一个方向传递信息的通道。

单向通信（单工通信）：只能有一个方向的通信
而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）：通信的双方都可
以发送信息，但不能双方同时发送、同时接收。
双向同时通信（全双工通信）：通信的双方可以
同时发送和接收信息。

调制：使用载波进行调制， 把数字信号的频率范
围搬移到较高的频段，并转换成模拟信号，以便在模
拟信道中传输。
解调：把接收到的模拟信号还原成数字信号。

又称为编码，转换后依然是基带信号

利用载波低频转高频，更好的在模拟信道上传输，调制完的信号叫做带通信号

在任何信道中，码元传输码销的速率是有上限的，超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题。

如果信道的频带越宽，则可以用更高的速率传送码元
而不出现码间串扰。

带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率

W 是信道的带宽（以 Hz 为单位）；
S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的噪声功率。
信噪比S/N通常用分贝（dB）来表示：

通过编码，可以增加每一个码元携带的信息量

将信道的可用频带分割成若干条较窄的子频带，每一条子频带传输一路信号。
用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。

光的频分复用：波分复用

将时间划分为一段段等长的时隙，每一个用户占用固定序号的时隙传输数据。
每一个用户所占用的时隙是周期性地出现。

时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度

先进行统计，然后依次将需要发送的数据进行时分复用，但是因为每一个时间是不确定的，所以需要在数据帧上加上地址信息

每个用户被分配一个码片序列，这些码片序列是互相正交的，

当需要发送1的时候，则发送序列

当需要发送0的时候，则发送序列反码

所以用户的序列和其他用户的序列内积是0

而序列和序列的规格化内积是1，序列与序列的反码的规格化内积为-1

在原始的、有差错的物理传输线路的基础上，采取 差错检测、差错控制与流量控制 等方法，将有差错的物理线路改进成逻辑上无差错的数据链路，向网络层提供高质量的服务。

是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，中间没有任何其他的交换结点。

把实现通信协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路，也称为逻辑链路。

每个帧有最大长度限制

通过添加字符防止误判

在发送端：

数据分成组，每一组k个bit,然后在后面加上n位冗余码

接收端：

将这段数据除以P，看最后的余数

因为标志字段的0x7E用二进制标志为01111110,即中间是6个0，为了避免产生错误，所以采用 零比特填充 的方式，即发送方每遇到5个1则填充一个0，接收方每遇到5个1删除后面的一个0

信道并非在用户通信时固定分配给用户。

DIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约，定义了以无源的电缆为总线的基带总线局域网。
IEEE 的 802.3 标准。

载波监听多点接入/碰撞监测

当发送数据的站一旦发现发生了碰撞

最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间（2τ）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。 以太网的端到端往返时延 2τ 称为争用期，或碰撞窗口。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。

发生碰撞的站在停止发送数据后，要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据。

作用：

争用期的长度： 51.2 µs

最短有效帧长： 64 字节

帧间最小间隔： 9.6 µs

每一类地址都由 两个固定长度 的字段组成， 其中一个字段是 网络号 net-id ， 它标志主机（或路由器） 所连接到的网络， 而另一个字段则是 主机号 host-id ， 它标志该主机（或路由器） 。

用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络， 因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。

A：网络数减2原因： 网络号全0表示本网络 127(01111111)表示本地软件环回测试地址

B、C：网络数减1原因：128.0.0.0和192.0.0.0都是不指派的

主机数减2原因：全0和全1都不指派

路由表需要配置，或者根据算法生成

下一跳指的是下一个路由器的地址

特定主机路由 ：为特定的目的主机指明一个路由。

默认路由：没有特定设置则采用默认路由

作用： 从网络层使用的 IP 地址，解析出在数据链路层使用的硬件地址。

每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存 ，保存着所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地
址的映射表。ARP把保存在高速缓存中的每一个映射地址项目都设置生存时间，凡超过生存时间的项目就从高速缓存中删除掉。

ARP的工作过程

当主机A欲向本局域网上的某个主机B发送 IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP 地址。

如果是不同网络之间的情况，就需要通过路由器来解决

例如：H1访问H3

一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。

首部分为固定部分和可变部分，固定部分长度为20个字节，可变部分长度是可变的。

版本ip协议版本：ipv4和ipv6

首部长度：占 4 位，可表示的最大数值是 15 （2 ⁴ -1）个单位(一个单位为 4 字节)。因此 IP 的首部长度的最大值是 60 字节(15*4)。

区分服务：占 8 位，只有在使用区分服务（DiffServ）时，这个字段才起作用。在一般的情况下都不使用这个字段。

总长度：占 16 位，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为 65535 字节。

进行数据报的分片的原因

标识：占 16 位，它是一个计数器，用来产生 IP 数据报的标识。

标志(flag)：占 3 位，目前只有前两位有意义。

片偏移：占13 位，指出：较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。片偏移以 8 个字节为偏移单位 。

生存时间——占8 位，记为 TTL (Time To Live)，表明数据报在网络中的寿命。表示为数据报在网络中 可通过的路由器数的最大值 。

协议：占8 位，指出此数据报携带的数据使用何种协议，以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给哪个处理过程。

首部检验和：占16 位，只检验数据报的首部，不检验数据部分

I. 信号分类：基带信号，载波信号，频带信号

基带：信源发出的没有经过调制的原始电信号所固有的频带（频率带旁扮宽），称为基本频带，简称基带;

载波：被调制以传输信号的波形，一般为正弦波。一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真;

我们一般需要发送的数据的频率是低频的，如果按照本身的数据的频率来传输，不利于接敬源收和同步。使用载波传输，我们可以将数据的信号加载到载波的信号上，接收方按照载波的频率来接收数据信号，有意义的信号波的波幅与无意义的信号的波幅是不同的，将这些信号提取出来就是我们需要的数据信号。

频带：对基带信号调制后所占用的频率带宽（一亮启态个信号所占有的从最低的频率到最高的频率之差);