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通信

波

  • 类型
横波：振动方向与传播方向垂直，比如水分子上下振动，水波延水面传播
纵波：振动方向与传播方向平行，比如空气分子前后振动，声波也是像前后传播
  • 现象
反射：遇到障碍物或介质边界时，部分波能量会反射回来，比如回声、镜像
折射：波从一种介质进入另一种介质时，会因速度变化而改变传播方向，比如声波或光波从空气进入水中时
衍射：波遇到障碍物或狭缝时，会绕过障碍物或通过狭缝传播，并在后方形成波动

机械波

机械波由机械振动产生，可以是横波，也可以是纵波

需要特定的介质才能传播，如空气、水、固体等，比如：水波、声波、地震波，在不同介质中的传播速度不同

电磁波

电磁波由电磁振荡产生，由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射，只能是横波，具有波粒二象性

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电磁波不依靠介质即可传播，在真空中的传播速度等同于光速

早期科学家认为电磁波像机械波一样需要介质才能传输，并把这种介质称做「以太」，后因无法证明被摒弃，以太网的命名便引申于此

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射频（RF）是 3kHz～300GHz 范围内的振荡频率（VLF～EHF），与无线电波的频率相当，所以通常被当作无线电的同义词

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无线电波：用于无线通信、广播。
微波：用于雷达、卫星通信。
红外线：用于红外遥控、热成像。
可见光：用于光纤通信、激光通信。
紫外线、X射线、伽马射线：用于医疗成像、工业检测、科学研究。

信号&调制

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信号（signal）是指在时间和空间上变化的物理量，用于传递信息。

  • 基带信号

由不同信源直接产生的原始信号，可以是连续变化的模拟信号，也可以离散变化的数字信号

频谱范围较窄，能量有限，不适宜直接在信道中进行传输，通常需要将原始信号变换成频带适合信道传输的高频信号，这一过程被称为调制

  • 载波信号

是一个特定射频的正弦波，在调制过程中作为基础信号将基带信号的频谱移到较高的频段，以便于信号传输

常见的调制方式：调幅、调频、调相

为了达到更高效的传输速率，通常采用更复杂的混合调制，比如正交振幅调制等

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  • 带通信号

是将基带信号调制到射频载波信号上之后的信号

信道 Channel

逻辑信道：抽象的信道，用于研究某一层问题时，可以把同一层当作一个逻辑信道

物理信道，即传送信息的通道

存储信道：通过硬盘等存储介质从某处向某处转移数据
有线信道
    架空明线（裸铜线或铁线）
    双绞线，也叫对称电缆，主要用于固定电话和局域网，两端使用 RJ-45 插头
    同轴电缆，主要用于有线电视网
    光缆，主要用于骨干网
无线信道：微波通信、电台广播、卫星通信等

传输模式

  • 单工(simplex)：只能单向传输，一条信道，比如电台广播，信号只能从电台发给收音机，而收音机不能向电台发送信号，有时单工也用于表示双向交替通信，注意区分
  • 半双工(half-duplex)：可以双向，两条信道，但不能同时传输，比如独木桥、单轨铁道
  • 全双工(full-duplex)：可以双向同时传输，两条信道，互不干扰，比如光纤

通信方式

当两个以上通信节点构成一个网络时，节点间通信会涉及如下几种方式

  • 广播(broadcast)：发给所有端点
  • 多播(multicast)：发给指定的多个端点，以前也叫组播
  • 单播(unicast)：发给指定的单个端点
  • 选播(anycast)：发给随机的单个端点

多路复用

需要 MAC（Medium Access Control）协议控制，主要解决多路访问时谁先发谁后发，以及发给谁等问题

  • 频分多路复用 FDM(Frequency Division Multiplexing)：不同线路占用不同的频率，比如电台广播
  • 时分多路复用 TDM(Time Division Multiplexing)：类似十字路口红绿灯
  • 波分多路复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)：光的频分复用
  • 码分多路复用 CDM(Code Division Multiplexing)：线路间采用不同的编码方式使得端点可以在同一时间同一频段发送数据，CDMA(码分多址)就是这个思路

点对点

点对点协议（PPP, Point to Point Protocol）是计算机接入 ISP 所使用的数据链路层协议

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