① 计算机网络-物理层-信道极限容量
信道的极限容量是指信道的最高码元传输速率或信道的极限信息传输速率。
虽然信号在信道上传输时会不可避免地产生失真，但在接收端只要我们从失真的波形中能够识别出原来的信号，那么这种失真对通信质量就没有影响。例如，图(a)表示信号通过实际的信道传输后虽然有失真，但在接收端还可识别并恢复出原来的码元。但图(b)就不同了，这时信的失真已很严重，在接收端无法识别码元是1还是0。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，或噪声干扰越大，或传输媒体质量越差，在接收端的波形的失真就越严重。
从概念上讲，限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个。
(1)信道能够通过的频率范围
具体的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。像上图所示的发送信号是一种典型的矩形脉冲信号，它包含很丰富的高频分量。如果信号中的高频分量在传输时受到衰减，那么在接收端收到的波形前沿和后沿就变得不那么陡峭了，每一个码元所占的时间界限也不再是很明确的，而是前后都拖了“尾巴”。这样， 在接收端收到的信号波形就失去了码元之间的清晰界限。这种现象叫做码间串扰。 严重的码间串扰使得本来分得很清楚的一串码元变得模糊而无法识别。早在1924年，奈奎斯特Nyquist)就推导出了着名的 奈氏准则 。他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，极限码元传输速率为2W波特，其中W是理想低通信道的带宽。
若用V表示每个码元离散电平的数目，码元的离散电平数目是指有多少种不同的码元，比如有16种不同的码元，则需要4个二进制位（二进制数字传输中一个码元可携带一个bit），因此数据传输速率（数据传输速率为每秒钟传输二进制码元的个数，又称为比特率。单位为比特/秒（bit/s））是码元传输速率的4倍，则极限数据率为
理想低通信道下的极限数据传输速率=2W1og2V (单位为b/s)
对于奈氏准则，可以得出以下结论：
1) 在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
2)信道的频带越宽（即通过的信号高频分量越多），那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。
3)奈氏准则给出了码元传输速率的限制，但并未对信息传输速率给出限制，即未对一个码元可以对应多少个二进制位给出限制。
由于码元传输速率受奈氏准则的制约，所以要提高数据传输速率，就必须设法使每个码元携带更多比特的信息量，此时就需要 采用多元制 的调制方法。
(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，它的瞬时值有时会很大，因此噪声会使接收端对码元的判决产生错误(1误判为0或0误判为1)。但噪声的影响是相对的。如果信号相对较强，那么噪声的影响就相对较小。因此，信噪比就很重要。所谓 信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记为S/N,并用分贝(B)作为度量单位 。即：
信噪比(dB)=10log10(S/W)(dB) (2-1)
例如，当S/W=10时，信噪比为10dB,而当S/W-1000时，信噪比搭袭为30dB。
在1948年，信息论的创始人香农(Shannon)推导出了着名的香农公式。香农(Shannon)定理给出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限数据传输速率，当用此速率进行传输时，可以做到不产生误差。香农公式指出：信道的极限信息传输速率C是
C=W log2(1+S/N)(bit/s) (2-2)
(2-2)式中，W为信道的带宽（以Hz为单位）：S为信道内所传信号的平知宴兄均功率；N为信道内部的高斯噪声功率。
对于香农定理，可以得出以下结论：
1)信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率越高。
2)对一定的传输带宽和一定的信噪比，信息传输速率的上限是确定的。
3)只要信息传输速率低于信道的极限传输速率，就能找到某种方法来实现无差错的传输。
4)香农定理得出的是极限信息传输速率，实际信道能达到的传输速率要比它低不少。
奈氏准则只考祥空虑了带宽与极限码元传输速率的关系，而香农定理不仅考虑到了带宽，也考虑到了信噪比。这从另一个侧面表明，一个码元对应的二进制位数是有限的。
从以上所讲的不难看出，对于须带宽度已确定的信道，如果信噪比也不能再提高了，并且码元传输速率也达到了上限值，那么还有什么办法提高信息的传输速率呢？这就是 用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量 。我们可以用个简单的例子来说明这个问题。假定我们的基带信号是：
101011000110111010……
如果直接传送，则每一个码元所携带的信息量是1 bit。现将信号中的每3个比特编为一个组，即101,011,000,110,111,010，……。3个比特共有8种不同的排列。我们可以用不同的调制方法来表示这样的信号。例如。用8种不同的振幅，或8种不同的频率，或8种不同的相位进行调制。假定我们采用相位调制，用相位p0表示000，p1表示001, p2表示010，……， p7,表示111。这样，原来的18个码元的信号就转换为由6个新的码元（即由原来的每三个bit构成一个新的码元)组成的信号：
101011000110111010……=p5p0p1……
也就是说，若以同样的速率发送码元，则同样时间所传送的信息量就提高到了3倍。自从香农公式发表后，各种新的信号处埋和调制方法不断出现，其目的都是为了尽可能地接近香农公式给出的传输速率极限。在实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。这是因为在实际信道中，信号还要受到其他一些损伤，如各种脉冲干扰和在传输中产生的失真，等等。这些因素在香农公式的推导过程中并未考虑。
② 计算机网络第六版答案第二章2-16
是谢希仁的《计算机网络》第6版吗？
供你参考：
2-02 规程与协议有什么区别？
答：规程专指物理层协议
2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。
答：源点：源点设备产生要传输的数据。源点又称为源站。
发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。终点又称为目的站
传输系统：信号物理通道
2-04试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。
答：数据：是运送信息的实体。
信号：则是数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据：运送信息的模拟信号。
模拟信号：连续变化的信号。
数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。
数字数据：取值为不连续数值的数据。
码元(code)：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。
半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。
全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。
基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。
2-05 物理层的接口有哪几个方面的特性？个包含些什么内容？
答：（1）机械特性
明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、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意。
（4）规程特性
说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-06数据在信道重的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数据通信中的意义是什么？“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别？
答：码元传输速率受奈氏准则的限制，信息传输速率受香农公式的限制
香农公式在数据通信中的意义是：只要信息传输速率低于信道的极限传信率，就可实现无差传输。
比特/s是信息传输速率的单位
码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。一个码元不一定对应于一个比特。
2-07假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）?
答：C=R*Log2（16）=20000b/s*4=80000b/s
2-08假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据（无差错传输），试问这个信道应具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示？这个结果说明什么问题？）
答：C=Wlog2（1+S/N）(b/s)
W=3khz，C=64khz----àS/N=64.2dB 是个信噪比要求很高的信源
2-09用香农公式计算一下，假定信道带宽为为3100Hz，最大信道传输速率为35Kb/s，那么若想使最大信道传输速率增加60％，问信噪比S/N应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到十倍，问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信噪比应增大到约100倍。
C3=Wlong2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2）
C3/C2=18.5%
如果在此基础上将信噪比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假定有一种双绞线的衰减是0.7dB/km(在 1 kHz时)，若容许有20dB的衰减，试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长？如果要双绞线的工作距离增大到100公里，试应当使衰减降低到多少？
解：使用这种双绞线的链路的工作距离为=20/0.7=28.6km
衰减应降低到20/100=0.2db
2-12 试计算工作在1200nm到1400nm之间以及工作在1400nm到1600nm之间的光波的频带宽度。假定光在光纤中的传播速率为2*10e8m/s.
解：
V=L*F-àF=V/L--àB=F2-F1=V/L1-V/L2
1200nm到1400nm：带宽=23.8THZ
1400nm到1600nm：带宽=17.86THZ
2-13 为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？
答：为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率。
频分、时分、码分、波分。
2-15 码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会互相干扰？这种复用方法有何优缺点？
答：各用户使用经过特殊挑选的相互正交的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。占用较大的带宽。
2-16 共有4个站进行码分多址通信。4个站的码片序列为
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）
现收到这样的码片序列S：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的是0还是1？
解：S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A发送1
S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B发送0
S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C无发送
S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D发送1
③ 计算机网络-物理层-通信基础
一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统（或发送端、发送方)、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）。
源系统一般包括以下两个部分：
源点(source)：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 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。典型的发送器就是 调制器 。现在很多计算机使用内置的调制解调器（包含调制器和解调器)，用户在计算机外面看不见调制解调器。
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 ，它把来自传输线路上的模拟信号进行解调，提取出在发送端置入的消息，还原出发送端产生的数字比特流。
终点(destination)：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（例如，把汉字在计算机屏幕上显示出来）。终点又称为目的站，或 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。
通信的目的是传送消息(message)。 如话音、文字、图像、视频等都是消息。 数据(data)是运送消息的实体。 根据RFC4949给出的定义，数据是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（或人）处理或产生。 信号(signal)则是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，信号可分为以下两大类：
(1) 模拟信号，或连续信号一代表消息的参数的取值是连续的。 例如在上图中，用户家中的调制解调器到电话端局之间的用户线上传送的就是模拟信号。
(2) 数字信号，或离散信号一代表消息的参数的取值是离散的。 例如在上图中，用户家中的计算机到调制解调器之间，或在电话网中继线上传送的就是数字信号。在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形就称为 码元① 。在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0状态而另一种代表1状态。
① 码元 是指用一个固定时长的信号波形（数字脉冲）表示一位k进制数字，代表不同离散数值的基本波形，是数字通信中数字信号的计量单位，这个时长内的信号称为k进制码元，而该时长称为码元宽度。一个玛元所携带的信息量是不固定的，而是由调制方式和编码方式决定的。
信道按传输信号形式的不同，可分为传送模拟信号的模拟信道和传送数字信号的数字信道两大类；信道按传输介质的不同可分为无线信道和有线信道。
信道上传送的信号有基带信号和宽带信号之分。来自信源的信号常称为基带信号（即基本频带信号）。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号将数字信号1和0直接用两种不同的电压表示，然后送到数字信道上传输（称为基带传输）；宽带（带通）信号将基带信号进行调制后形成频分复用模拟信号，然后送利模拟信道上传输（称为宽带传输）。
信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。因此， 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以及电视广播就属于这种类型。
(2) 双向交替通信 又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后可以再反过来。
(3) 双向同时通信 又称为全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。单向通信只需要一条信道，而双向交替通信或双向同时通信则都需要两条信道（每个方向各一条)。显然，双向同时通信的传输效率最高。
速率也称数据率，指的是数据传输速率，表示单位时间内传输的数据量。可以用码元传输速率和信息传输速率表示。
1)码元传输速率。又称波特率，它表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数（也可称为脉冲个数或信号变化的次数)，单位是波特(Bud)。1波特表示数字通信系统每秒传输一个码元。码元可以是多进制的，也可以是二进制的，码元速率与进制数无关。
2)信息传输速率。又称信息速率、比特率等，它表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数（即比特数），单位是比特/秒(b/s)。
注意：波特和比特是两个不同的概念，码元传输速率也称调制速率、波形速率或符号速率。但码元传输速率与信息传输速率在数量上却又有一定的关系。若一个码元携带比特的信息量，则M波特率的码元传输速率所对应的信息传输速率为Mn比特/秒。
④ 计算机网络中十六进制有多少种信号
信号分为数字信号和模拟信号，一般都是二进制信号，只要是数字就是一个信号，都属于一种，就是属于数字信号。
拓展
1、模拟信号和数字信号
模拟信号指幅度连续变化的电磁波 ，信号波形随着信息的变化而变化，生活中的应用是电话线上传递的语音信号。
数字信号是指利用某一瞬间的状态来表示数据。数字信号是离散的。它的幅度被限制在一个确定的值。二进制码就是一种数字信号。二进制编码的噪声影响小。它很容易被数字电路处理。所以，二进制编码的广泛应用。