① 計算機網路-物理層-信道極限容量
信道的極限容量是指信道的最高碼元傳輸速率或信道的極限信息傳輸速率。
雖然信號在信道上傳輸時會不可避免地產生失真，但在接收端只要我們從失真的波形中能夠識別出原來的信號，那麼這種失真對通信質量就沒有影響。例如，圖(a)表示信號通過實際的信道傳輸後雖然有失真，但在接收端還可識別並恢復出原來的碼元。但圖(b)就不同了，這時信的失真已很嚴重，在接收端無法識別碼元是1還是0。碼元傳輸的速率越高，或信號傳輸的距離越遠，或雜訊干擾越大，或傳輸媒體質量越差，在接收端的波形的失真就越嚴重。
從概念上講，限制碼元在信道上的傳輸速率的因素有以下兩個。
(1)信道能夠通過的頻率范圍
具體的信道所能通過的頻率范圍總是有限的。信號中的許多高頻分量往往不能通過信道。像上圖所示的發送信號是一種典型的矩形脈沖信號，它包含很豐富的高頻分量。如果信號中的高頻分量在傳輸時受到衰減，那麼在接收端收到的波形前沿和後沿就變得不那麼陡峭了，每一個碼元所佔的時間界限也不再是很明確的，而是前後都拖了「尾巴」。這樣， 在接收端收到的信號波形就失去了碼元之間的清晰界限。這種現象叫做碼間串擾。 嚴重的碼間串擾使得本來分得很清楚的一串碼元變得模糊而無法識別。早在1924年，奈奎斯特Nyquist)就推導出了著名的 奈氏准則 。他給出了在假定的理想條件下，為了避免碼間串擾，極限碼元傳輸速率為2W波特，其中W是理想低通信道的帶寬。
若用V表示每個碼元離散電平的數目，碼元的離散電平數目是指有多少種不同的碼元，比如有16種不同的碼元，則需要4個二進制位（二進制數字傳輸中一個碼元可攜帶一個bit），因此數據傳輸速率（數據傳輸速率為每秒鍾傳輸二進制碼元的個數，又稱為比特率。單位為比特/秒（bit/s））是碼元傳輸速率的4倍，則極限數據率為
理想低通信道下的極限數據傳輸速率=2W1og2V (單位為b/s)
對於奈氏准則，可以得出以下結論：
1) 在任何信道中，碼元傳輸的速率是有上限的，傳輸速率超過此上限，就會出現嚴重的碼間串擾的問題，使接收端對碼元的判決（即識別）成為不可能。
2)信道的頻帶越寬（即通過的信號高頻分量越多），那麼就可以用更高的速率傳送碼元而不出現碼間串擾。
3)奈氏准則給出了碼元傳輸速率的限制，但並未對信息傳輸速率給出限制，即未對一個碼元可以對應多少個二進制位給出限制。
由於碼元傳輸速率受奈氏准則的制約，所以要提高數據傳輸速率，就必須設法使每個碼元攜帶更多比特的信息量，此時就需要 採用多元制 的調制方法。
(2)信噪比
雜訊存在於所有的電子設備和通信信道中。由於雜訊是隨機產生的，它的瞬時值有時會很大，因此雜訊會使接收端對碼元的判決產生錯誤(1誤判為0或0誤判為1)。但雜訊的影響是相對的。如果信號相對較強，那麼雜訊的影響就相對較小。因此，信噪比就很重要。所謂 信噪比就是信號的平均功率和雜訊的平均功率之比，常記為S/N,並用分貝(B)作為度量單位 。即：
信噪比(dB)=10log10(S/W)(dB) (2-1)
例如，當S/W=10時，信噪比為10dB,而當S/W-1000時，信噪比搭襲為30dB。
在1948年，資訊理論的創始人香農(Shannon)推導出了著名的香農公式。香農(Shannon)定理給出了帶寬受限且有高斯白雜訊干擾的信道的極限數據傳輸速率，當用此速率進行傳輸時，可以做到不產生誤差。香農公式指出：信道的極限信息傳輸速率C是
C=W log2(1+S/N)(bit/s) (2-2)
(2-2)式中，W為信道的帶寬（以Hz為單位）：S為信道內所傳信號的平知宴兄均功率；N為信道內部的高斯雜訊功率。
對於香農定理，可以得出以下結論：
1)信道的帶寬或信道中的信噪比越大，信息的極限傳輸速率越高。
2)對一定的傳輸帶寬和一定的信噪比，信息傳輸速率的上限是確定的。
3)只要信息傳輸速率低於信道的極限傳輸速率，就能找到某種方法來實現無差錯的傳輸。
4)香農定理得出的是極限信息傳輸速率，實際信道能達到的傳輸速率要比它低不少。
奈氏准則只考祥空慮了帶寬與極限碼元傳輸速率的關系，而香農定理不僅考慮到了帶寬，也考慮到了信噪比。這從另一個側面表明，一個碼元對應的二進制位數是有限的。
從以上所講的不難看出，對於須帶寬度已確定的信道，如果信噪比也不能再提高了，並且碼元傳輸速率也達到了上限值，那麼還有什麼辦法提高信息的傳輸速率呢？這就是 用編碼的方法讓每一個碼元攜帶更多比特的信息量 。我們可以用個簡單的例子來說明這個問題。假定我們的基帶信號是：
101011000110111010……
如果直接傳送，則每一個碼元所攜帶的信息量是1 bit。現將信號中的每3個比特編為一個組，即101,011,000,110,111,010，……。3個比特共有8種不同的排列。我們可以用不同的調制方法來表示這樣的信號。例如。用8種不同的振幅，或8種不同的頻率，或8種不同的相位進行調制。假定我們採用相位調制，用相位p0表示000，p1表示001, p2表示010，……， p7,表示111。這樣，原來的18個碼元的信號就轉換為由6個新的碼元（即由原來的每三個bit構成一個新的碼元)組成的信號：
101011000110111010……=p5p0p1……
也就是說，若以同樣的速率發送碼元，則同樣時間所傳送的信息量就提高到了3倍。自從香農公式發表後，各種新的信號處埋和調制方法不斷出現，其目的都是為了盡可能地接近香農公式給出的傳輸速率極限。在實際信道上能夠達到的信息傳輸速率要比香農的極限傳輸速率低不少。這是因為在實際信道中，信號還要受到其他一些損傷，如各種脈沖干擾和在傳輸中產生的失真，等等。這些因素在香農公式的推導過程中並未考慮。
② 計算機網路第六版答案第二章2-16
是謝希仁的《計算機網路》第6版嗎？
供你參考：
2-02 規程與協議有什麼區別？
答：規程專指物理層協議
2-03 試給出數據通信系統的模型並說明其主要組成構建的作用。
答：源點：源點設備產生要傳輸的數據。源點又稱為源站。
發送器：通常源點生成的數據要通過發送器編碼後才能在傳輸系統中進行傳輸。
接收器：接收傳輸系統傳送過來的信號，並將其轉換為能夠被目的設備處理的信息。
終點：終點設備從接收器獲取傳送過來的信息。終點又稱為目的站
傳輸系統：信號物理通道
2-04試解釋以下名詞：數據，信號，模擬數據，模擬信號，基帶信號，帶通信號，數字數據，數字信號，碼元，單工通信，半雙工通信，全雙工通信，串列傳輸，並行傳輸。
答：數據：是運送信息的實體。
信號：則是數據的電氣的或電磁的表現。
模擬數據：運送信息的模擬信號。
模擬信號：連續變化的信號。
數字信號：取值為有限的幾個離散值的信號。
數字數據：取值為不連續數值的數據。
碼元(code)：在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數字信號時，代表不同離散數值的基本波形。
單工通信：即只有一個方向的通信而沒有反方向的交互。
半雙工通信：即通信和雙方都可以發送信息，但不能雙方同時發送（當然也不能同時接收）。這種通信方式是一方發送另一方接收，過一段時間再反過來。
全雙工通信：即通信的雙方可以同時發送和接收信息。
基帶信號（即基本頻帶信號）——來自信源的信號。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數據信號都屬於基帶信號。
帶通信號——把基帶信號經過載波調制後，把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內能夠通過信道）。
2-05 物理層的介面有哪幾個方面的特性？個包含些什麼內容？
答：（1）機械特性
明介面所用的接線器的形狀和尺寸、引線數目和排列、固定和鎖定裝置等等。
（2）電氣特性
指明在介面電纜的各條線上出現的電壓的范圍。
（3）功能特性
指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何意。
（4）規程特性
說明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。
2-06數據在信道重的傳輸速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香農公式在數據通信中的意義是什麼？「比特/每秒」和「碼元/每秒」有何區別？
答：碼元傳輸速率受奈氏准則的限制，信息傳輸速率受香農公式的限制
香農公式在數據通信中的意義是：只要信息傳輸速率低於信道的極限傳信率，就可實現無差傳輸。
比特/s是信息傳輸速率的單位
碼元傳輸速率也稱為調制速率、波形速率或符號速率。一個碼元不一定對應於一個比特。
2-07假定某信道受奈氏准則限制的最高碼元速率為20000碼元/秒。如果採用振幅調制，把碼元的振幅劃分為16個不同等級來傳送，那麼可以獲得多高的數據率（b/s）?
答：C=R*Log2（16）=20000b/s*4=80000b/s
2-08假定要用3KHz帶寬的電話信道傳送64kb/s的數據（無差錯傳輸），試問這個信道應具有多高的信噪比（分別用比值和分貝來表示？這個結果說明什麼問題？）
答：C=Wlog2（1+S/N）(b/s)
W=3khz，C=64khz----àS/N=64.2dB 是個信噪比要求很高的信源
2-09用香農公式計算一下，假定信道帶寬為為3100Hz，最大信道傳輸速率為35Kb/s，那麼若想使最大信道傳輸速率增加60％，問信噪比S/N應增大到多少倍？如果在剛才計算出的基礎上將信噪比S/N應增大到多少倍？如果在剛才計算出的基礎上將信噪比S/N再增大到十倍，問最大信息速率能否再增加20％？
答：C = Wlog2(1+S/N) b/s-àSN1=2*（C1/W）-1=2*（35000/3100）-1
SN2=2*（C2/W）-1=2*（1.6*C1/w）-1=2*（1.6*35000/3100）-1
SN2/SN1=100信噪比應增大到約100倍。
C3=Wlong2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2）
C3/C2=18.5%
如果在此基礎上將信噪比S/N再增大到10倍，最大信息通率只能再增加18.5%左右
2-11假定有一種雙絞線的衰減是0.7dB/km(在 1 kHz時)，若容許有20dB的衰減，試問使用這種雙絞線的鏈路的工作距離有多長？如果要雙絞線的工作距離增大到100公里，試應當使衰減降低到多少？
解：使用這種雙絞線的鏈路的工作距離為=20/0.7=28.6km
衰減應降低到20/100=0.2db
2-12 試計算工作在1200nm到1400nm之間以及工作在1400nm到1600nm之間的光波的頻帶寬度。假定光在光纖中的傳播速率為2*10e8m/s.
解：
V=L*F-àF=V/L--àB=F2-F1=V/L1-V/L2
1200nm到1400nm：帶寬=23.8THZ
1400nm到1600nm：帶寬=17.86THZ
2-13 為什麼要使用信道復用技術？常用的信道復用技術有哪些？
答：為了通過共享信道、最大限度提高信道利用率。
頻分、時分、碼分、波分。
2-15 碼分多址CDMA為什麼可以使所有用戶在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信而不會互相干擾？這種復用方法有何優缺點？
答：各用戶使用經過特殊挑選的相互正交的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。
這種系統發送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似於白雜訊，不易被敵人發現。佔用較大的帶寬。
2-16 共有4個站進行碼分多址通信。4個站的碼片序列為
A：（－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1） B：（－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1）
C：（－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1） D：（－1＋1－1－1－1－1＋1－1）
現收到這樣的碼片序列S：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。問哪個站發送數據了？發送數據的站發送的是0還是1？
解：S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A發送1
S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B發送0
S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C無發送
S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D發送1
③ 計算機網路-物理層-通信基礎
一個數據通信系統可劃分為三大部分，即源系統（或發送端、發送方)、傳輸系統（或傳輸網路）和目的系統（或接收端、接收方）。
源系統一般包括以下兩個部分：
源點(source)：源點設備產生要傳輸的數據，例如，從計算機的鍵盤輸入漢字，計算機產生輸出的數字比特流。源點又稱為源站，或 信源 。
發送器：通常源點生成的數字比特流要通過發送器編碼後才能夠在傳輸系統中進行傳輸。典型的發送器就是 調制器 。現在很多計算機使用內置的數據機（包含調制器和解調器)，用戶在計算機外面看不見數據機。
目的系統一般也包括以下兩個部分：
接收器：接收傳輸系統傳送過來的信號，並把它轉換為能夠被目的設備處理的信息。典型的接收器就是 解調器 ，它把來自傳輸線路上的模擬信號進行解調，提取出在發送端置入的消息，還原出發送端產生的數字比特流。
終點(destination)：終點設備從接收器獲取傳送來的數字比特流，然後把信息輸出（例如，把漢字在計算機屏幕上顯示出來）。終點又稱為目的站，或 信宿 。
在源系統和目的系統之間的傳輸系統可以是簡單的傳輸線，也可以是連接在源系統和目的系統之間的復雜網路系統。
通信的目的是傳送消息(message)。 如話音、文字、圖像、視頻等都是消息。 數據(data)是運送消息的實體。 根據RFC4949給出的定義，數據是使用特定方式表示的信息，通常是有意義的符號序列。這種信息的表示可用計算機或其他機器（或人）處理或產生。 信號(signal)則是數據的電氣或電磁的表現。 根據信號中代表消息的參數的取值方式不同，信號可分為以下兩大類：
(1) 模擬信號，或連續信號一代表消息的參數的取值是連續的。 例如在上圖中，用戶家中的數據機到電話端局之間的用戶線上傳送的就是模擬信號。
(2) 數字信號，或離散信號一代表消息的參數的取值是離散的。 例如在上圖中，用戶家中的計算機到數據機之間，或在電話網中繼線上傳送的就是數字信號。在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數字信號時，代表不同離散數值的基本波形就稱為 碼元① 。在使用二進制編碼時，只有兩種不同的碼元，一種代表0狀態而另一種代表1狀態。
① 碼元 是指用一個固定時長的信號波形（數字脈沖）表示一位k進制數字，代表不同離散數值的基本波形，是數字通信中數字信號的計量單位，這個時長內的信號稱為k進制碼元，而該時長稱為碼元寬度。一個瑪元所攜帶的信息量是不固定的，而是由調制方式和編碼方式決定的。
信道按傳輸信號形式的不同，可分為傳送模擬信號的模擬信道和傳送數字信號的數字信道兩大類；信道按傳輸介質的不同可分為無線信道和有線信道。
信道上傳送的信號有基帶信號和寬頻信號之分。來自信源的信號常稱為基帶信號（即基本頻帶信號）。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數據信號都屬於基帶信號。基帶信號將數字信號1和0直接用兩種不同的電壓表示，然後送到數字信道上傳輸（稱為基帶傳輸）；寬頻（帶通）信號將基帶信號進行調制後形成頻分復用模擬信號，然後送利模擬信道上傳輸（稱為寬頻傳輸）。
信道一般都是用來表示向某一個方向傳送信息的媒體。因此， 一條通信電路往往包含一條發送信道和一條接收信道 。從通信的雙方信息交互的方式來看，可以有以下三種基本方式：
(1) 單向通信 又稱為單工通信，即只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。無線電廣播或有線電廣播以及電視廣播就屬於這種類型。
(2) 雙向交替通信 又稱為半雙工通信，即通信的雙方都可以發送信息，但不能雙方同時發送（當然也就不能同時接收）。這種通信方式是一方發送另一方接收，過一段時間後可以再反過來。
(3) 雙向同時通信 又稱為全雙工通信，即通信的雙方可以同時發送和接收信息。單向通信只需要一條信道，而雙向交替通信或雙向同時通信則都需要兩條信道（每個方向各一條)。顯然，雙向同時通信的傳輸效率最高。
速率也稱數據率，指的是數據傳輸速率，表示單位時間內傳輸的數據量。可以用碼元傳輸速率和信息傳輸速率表示。
1)碼元傳輸速率。又稱波特率，它表示單位時間內數字通信系統所傳輸的碼元個數（也可稱為脈沖個數或信號變化的次數)，單位是波特(Bud)。1波特表示數字通信系統每秒傳輸一個碼元。碼元可以是多進制的，也可以是二進制的，碼元速率與進制數無關。
2)信息傳輸速率。又稱信息速率、比特率等，它表示單位時間內數字通信系統傳輸的二進制碼元個數（即比特數），單位是比特/秒(b/s)。
注意：波特和比特是兩個不同的概念，碼元傳輸速率也稱調制速率、波形速率或符號速率。但碼元傳輸速率與信息傳輸速率在數量上卻又有一定的關系。若一個碼元攜帶比特的信息量，則M波特率的碼元傳輸速率所對應的信息傳輸速率為Mn比特/秒。
④ 計算機網路中十六進制有多少種信號
信號分為數字信號和模擬信號，一般都是二進制信號，只要是數字就是一個信號，都屬於一種，就是屬於數字信號。
拓展
1、模擬信號和數字信號
模擬信號指幅度連續變化的電磁波 ，信號波形隨著信息的變化而變化，生活中的應用是電話線上傳遞的語音信號。
數字信號是指利用某一瞬間的狀態來表示數據。數字信號是離散的。它的幅度被限制在一個確定的值。二進制碼就是一種數字信號。二進制編碼的雜訊影響小。它很容易被數字電路處理。所以，二進制編碼的廣泛應用。