数据传输的本质就是——信源发出的信息，经过信道传输，到达信宿。
信源发出的信息可分为离散的数字信号、连续的模拟信号两种；
信道也可对应的分为数字信道与模拟信道两种。

模拟通信：模拟数据通过模拟信道传输
数字通信：模拟数据通过数字信道传输
数据通信：数字数据通过模拟信道或数字信道传输

信源发出的信号需要经过转换，才能在信道上传输。转换的过程即为：调制与编码

转换：模/数转换（A/D转换），将模拟信号转换为数字信号；数/模转换（D/A转换），将数字信号转换为模拟信号。

模拟信道与数字信道有不同的带宽。带宽的计算见“数据通信计算”单元。

数据传输的属性主要有：数据速率、传输方式、交换方式

• 数据传输速率，除了受到带宽的影响，更会受到噪声的干扰。根据有无噪声的情况，数据通信速率的计算公式可分为理想情况（无噪声）下的尼奎斯特定理，与有噪声情况下的香农定理两种。
• 数据传输方式主要涉及单工、半双工、全双工
• 数据交换方式主要涉及电路交换、报文交换、分组交换

• 模拟信道带宽：$W=f_2-f_1$,其中$f_1$为低频，$f_2$为高频。

• 数字信道带宽：

  • 码元：使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。

    • 码元速率（波特率）：$B=2W$

  • 比特率=波特率$\times lo{g}_{2}N$
    N为码元总类数，$lo{g}_{2}N$为信息量（位）

  • 尼奎斯特定理：无噪声下的数据速率
    $$R=B\times lo{g}_{2}N=2W\times lo{g}_{2}N$$

  • 信噪比：信号功率与噪声功率的比值，单位为$\frac{S}{N}$

    • 考试一般给出的值是分贝值单位为$db$
      $$db=10lg(\frac{S}{N})$$

  • 香农定理：有噪声下的数据速率
    $$C=Wlo{g}_2(1+\frac{S}{N})$$

编码：用数字信号承载数字或模拟数据；
调制：用模拟信号承载数字或模拟数据；

由于基带信号包含许多低频信息或直流信息，许多传输介质不能传输，需要对基带信号进行调制。方法有三种：

• 调幅（AM）
• 调频（FM）
• 调相（PM）

• 幅移键控（ASK）：类似于模拟信号的调幅，码元种类/比特位——2/1
• 频移键控（FSK）：类似于模拟信号的调频，码元种类/比特位——2/1
• 相移键控（PSK）：类似于模拟信号的调相，码元种类/比特位——2/1
  • 高阶PSK：4PSK又称为QPSK，码元种类/比特位——4/2
• 正交幅度调制（QAM）：

模拟信号编码为数字信号最常见的就是脉冲编码调制（PCM）。脉冲编码的过程为采样、量化、编码。

• 采样：采样必须遵循尼奎斯特采样定理，才能保证无失真地恢复原模拟信号（B=2W），即采样频率要大于2倍语音最大频率。
• 量化
• 编码

脉冲编码调制PCM体系，目前有两个重要的国际标准：北美的24路PCM——T1，速率为1.544Mb/s；欧洲的30路PCM——E1，速率为2.048Mb/s。都是每秒传输8000个帧，采用时分复用的同步时分帧，长度位T=125us。
PCM由于存在两种国际标准，速率不统一，属于准同步。
T1系统共有24个语音话路，每个时隙传送8bit（7bit编码加上1bit信令位），最后外加1bit的帧同步位
$$T1=1.544Mbps=[24\times (7+1)+1]\times 8000$$
$$T2=4\times T1，T3=7\times T2，T4=6\times T3$$
E1系统共有32个语音话路，时隙编号位CH0~CH31，其中时隙CH0帧同步，时隙CH16传送信令，剩下的时隙时语音话路。
$$E1=2.048Mbps=(30+2)\times 8$$
$$E4=4\times E3，E3=4\times E2，E2=4\times E1$$

• 极性编码：正电平表示0，负电平表示1；
  • 单极性编码：正电平表示0，0电平表示1；
  • 双极性编码：使用正负电平和零电平共3个电平表示信号——如交替反转编码（AMI），遇到1时电平在正负电平之间交替翻转；遇到0则保持零电平；
• 归零码（RZ）：从正电平到零电平表示0，从负电平到零电平表示1.这种中间信号都有电平变换的方式，使得编码可以自同步。
• 不归零码（NRZ）：负电平表示0，正电平表示1
• 双相码：每一位中又电平转换，即可以同步也可以检错。
  • 曼彻斯特编码：负电平到正电平表示0，正电平到负电平表示1；也可以反过来表示；常用于10M以太网，传输一位信号需要两次电平翻转，因此编码效率为50%；
  • 差分曼彻斯特编码：中间电平值起到定时作用，不表示数据。有电平变化表示0，无电平变换表示1（折0平1）；
• 4B/5B、8B/10B：曼彻斯特编码的效率不高，在高速网络中采用m位比特编码位n位比特编码方式，即mB/nB编码；

• 按信号类型：
  • 模拟通信：使用模拟信号
  • 数字通信：使用数字信号
• 传输的数据位数：
  • 串行通信：数据一位一位的依次传输
  • 并行通信：一组数据的个数据位在多条线上同时传输
• 传送的方向和时间：
  • 单工通信：数据只能在一个方向上流动，如：无线电
  • 半双工通信：一个时间只能有一个方向上的数据流动，接收方和发送方不能同时传输。如：对讲机
  • 全双工通信：数据可以同时在两个方向上同时进行传输，接收方和发送方可以同时传输。如：电话
• 数据的同步方式：
  • 同步通信：通信双方先建立同步，双方时钟要调整到同一频率。同步方式可分为全网同步，准同步两种。一般都包含同步字符、数据字符和校验字符（CRC）
    • 全网同步：用一个主时钟对全网时钟进行同步；如：SONET
    • 准同步：各结点时钟存在微小的误差，采用其他措施实现同步传输；如T1和E1
  • 异步通信：发送端和接收端各用各自的时钟，每个字符的开始和结束都有标志。

• 电路交换：通信开始前，发送端和接收端建立连接，之后建立通信，期间独占整个链路，结束通信时释放链路。电路交换时面向连接的。类似于早期电话，具体应用有公共交换电话网PSTN、综合业务数据网ISDN
  • 优点：时延小，独占，实时，适合传输大量的数据
  • 缺点：链路空闲率高，不能进行差错控制
• 报文交换：发送端把要发送的内容组成一个报文（数据包），类似于物流包裹
  • 优点：不用专用的通道，可以校验
  • 缺点：有时延，需要先存储再转发
• 分组交换： 把数据分成若干个分组，每个分组都有源和目的结点的地址信息。类似邮局的信件投递。又可分位数据报和虚电路
  • 数据报：优点——不需要建立连接。缺点——每个分组独立选路，时延、开销大
  • 虚电路：类似电路交换，先建立一条虚拟的逻辑通道。虚电路是网络层向传输层提供的一种可靠的数据传输方式。典型应用有X.25、帧中继FR、ATM
• 信元交换：又称为ATM（异步传输模式），是一种面向连接的快速分组交换技术。信元是固定长度的分组，ATM采用信元交换技术，其信元长度为53字节（信元头5字节，数据48字节）。

是一种利用电话线上网的模式。是物理层特性的最好例证。

广域网的一种，使用分组交换中的虚电路。采用后退N帧ARQ、滑动窗口默认为2
分为三层：物理层、链路层、分组层。

广域网的一种，使用分组交换中的虚电路。是X.25演变改进的。只检错，不再重传，没有流控，只有拥塞控制，检错交由高层负责。
分为两层：物理层、链路层。在第二层建立虚电路。

广域网的一种，基于电路交换，把数据、声音、视频信号三合一传输。
ISDN有两种速率