2.1数据通信的理论基础

改变电压或电流等某种物理特性的方法可以用来在电线上传输信息
傅里叶分析

带宽：在传输过程中振幅不会明显明显减弱的频率的宽度
带宽是传输介质的一种物理特性，通常取决于介质的构成、厚度、电线或光纤的长度。
带宽可以用来表示一个信道最大数据传输速率，以每秒多少个比特（bps）来计量。
简单的说带宽越大每秒可传输的比特就越多
信道的最大数据传输速率
无噪音情况下（尼奎斯特）：
最大数据速率 = 2Blog₂V（bps）
B：带宽，V：V个离散等级
结论：如果任意信号通过了一个带宽为B的低通滤波器，那么只要进行每秒2B次采样，就可以完全重构出被滤波的信号。
有噪音请款下（香农）：
最大数据速率 = Blog₂(1+S/N)
S/N：信噪比
这个结论告诉我们实际信道能获得的最大容量。

2.2引导性传输介质

磁介质

磁带和光碟等其他可擦写介质可以存储大量数据。
一个工业标准的Ultrium磁带可以保持800GB，而一个60cm60cm60cm体积的盒子可以装下1000各样的磁带。只有一个盒子的总容量为800TB。
如果将其运送到一个1小时就能达到的目的地那这次传输的有效带宽为1700Gbps。
所以永远不要低估一辆在满着磁带在高速公路上飞驰的汽车的带宽。
缺点：延迟高，传输时间以分钟或小时来计算。

双绞线

双绞线如见最常用且最古老的传输介质。
双绞线：由两根相互绝缘的铜线组成，两根铜线以螺旋状的形式紧紧的绞在一起。这么做的理由是，不同电线产生的干扰波会互相抵消，显著的降低电线辐射。
同时双绞线受噪音影响小，信号是由两根电线的电压差来承载的，因为噪音对两根电线的干扰是相同的，而他们的电压差却不会不改变。
常用的5类双绞线由4对这样互相缠绕的绝缘导线组成。
1~6类双绞线为非屏蔽双绞线。
7类双绞线是屏蔽双绞线，在每双绞线外加入了一个屏蔽层。
缺点，传输距离一般。

同轴电缆

另一种常见的传输介质是同轴电缆，它相比非屏蔽双绞线有个好的屏蔽行和更大的带宽，它能以很高的速率传输相当长的距离。
广泛使用的同轴电缆有两种：一种是50Ω电缆从一开始它就被用于数字传输，一种是75Ω电缆，一般用于模拟传输和有线电视传输，这种划分是基于历史原因。
同轴电缆从内到外的结构分别是：铜芯，绝缘材料，编制外层导体，保护塑料外套。
这样的结构使得同轴电缆拥有很高的带宽和较好的抗噪性。
虽然现在大多长途干线的同轴电缆被光纤取代，但它仍然被作为有线电视和计算机城域网的传输介质。

电力线

电力线也可以被作为一种数据通信的传输介质。
这个想法很早之前就被一些电力公司使用，不过能进行较低速率的通信，对于传输电力信号和数据信号在同一根电缆上传输还有很长的路要走，相关的国际标准也尚未出现。

光纤

光纤传输系统由三个关键部分构成：光源、传输介质、探测器
原理：一个光脉冲表示比特1，没有就表示0，光源发出光信号通过传输介质（超薄玻璃纤维）被另一端的光探测器探测到，探测器将光信号转换成电信号输出给接受端。
光源：一般用红外光区的0.85、1.30、1.55微米三个波段，二极管和半导体激光通常被用作光源。
传输介质：玻璃纤维。
探测器：光电二极管。
光缆从内到外的结构：玻璃芯、包装玻璃、塑料封套。
光纤可分为单模光纤和多模光纤
单模光纤：光纤的直径只有几个光波波长大小，光纤就如同一个波导光在其中只能按照直线传播而不会反射。
多模光纤：许多光束以不同的角度来回发射着向前传播，每一束光都有不同的模式。
单模光纤中玻璃芯的直径为8~10微米，多模光纤中玻璃芯的直径为50微米。
光纤有着比铜线更高的带宽，更远的传输距离（与铜线相比大概10：1的距离差），受到环境干扰小，难以被窃听安全性高。
缺点：要求较高的操作技能导致人才稀缺，玻璃材质容易被折断，光纤接口成本远高于电子接口。
尚待优化的问题：色散传播，光脉冲沿着传输介质传播时会散开，不同光散开的脉冲会发生重叠，散开的数量与波长有光。解决这个问题的一种方法就是加大它们之间的传输距离，但这也意味着要降低信号速率。
有一种还在实验室中的方法是将光脉冲做成一种特殊的现状，这样几乎所有的色散效应就都不存在了，这些脉冲叫做孤波。