通信网络/信道
信道是指数据从源到目的地所经过的通信介质或路径。信道可以由多种不同的东西组成，例如：电线、自由空间和整个网络。信号可以在具有完全不同特性的不同类型的网络之间路由。在互联网中，数据包可能通过无线 WiFi 网络发送到以太网局域网，然后到 DSL 调制解调器，再到光纤主干网，等等。不同信道独特的物理特性决定了通信中三个感兴趣的特性：延迟、数据速率和信道可靠性。
带宽是指例如滤波器、通信信道或信号频谱的上截止频率和下截止频率之间的差值。带宽和频率一样，用赫兹（Hz）来衡量。可以使用频谱分析仪对带宽进行物理测量。
带宽，由变量Bw或W表示，与在给定信道上传输的数字位数密切相关
其中rb是比特率。如果我们有一个具有m个级别的M进制信号方案，我们可以扩展之前的公式来找到给定带宽的最大比特率。
假设我们有一个带宽为 1KHz 的信道，我们希望以 5000 比特/秒的速率传输数据。我们想知道为了达到这个数据速率，我们需要多少个传输级别。将数据代入第二个公式，我们得到以下结果
但是，我们知道在 M进制传输方案中，m必须是整数。向上取整到最接近的整数，我们发现m = 3。
信道的“容量”是指在给定信道上传输的比特率的理论上限，该上限将导致可忽略不计的错误。信道容量用比特/秒来衡量。
香农信道容量公式根据信道的几个物理特性来确定信道的信息容量。通信系统可以尝试超过给定信道的香农容量，但传输过程中会产生很多错误，而且成本通常不值得。因此，香农容量是理论上的最大比特率，低于该比特率，信息可以以可忽略不计的错误率传输。
香农信道容量C用比特/秒来衡量，由以下公式给出
C是信道的最大容量，W是信道中可用的带宽，SNR 是信噪比，不是以 dB 计。
由于信道容量与模拟带宽成正比，因此有些人称之为“数字带宽”。
电话网络的有效带宽小于 3000Hz（但我们将向上取整），传输信号的平均 SNR 小于 40dB（比噪声大 10,000 倍）。将这些数字代入香农公式，我们得到以下结果
我们可以看到，电话网络的理论最大信道容量（如果我们 generously round up all our numbers）大约为 40Kb/sec！那么，一些调制解调器如何以 56kb/sec 的速率传输？事实证明，56k 调制解调器使用了一个技巧，我们将在后面的章节中讨论。
数字信息数据包包含一些被称为报头的开销位。这是因为大多数数字系统使用统计 TDM（如时间分割复用章节中所述）。传输中发送的总位数至少应等于数据位数和报头位数之和。每秒传输的总位数（“吞吐量”）始终小于理论容量。由于部分吞吐量用于这些报头位，因此每秒传输的数据位数（“有效吞吐量”）始终小于吞吐量。
此外，由于我们都希望信息可靠地传输，因此智能发射器和智能接收器检查消息是否有错误是很有意义的。
可靠通信的一个重要组成部分是错误检测，我们将在后面的章节中更深入地探讨。错误检测是在数据包报头中嵌入某种校验和（在 IP 通信中称为 CRC 校验和）的过程。接收器使用此校验和来检测大多数传输错误。
一些系统使用 **前向纠错** (FEC)，我们将在后面更深入地讨论这个主题。在这样的系统中，发送方构建数据包并将错误纠正码添加到数据包中。在正常情况下（只有很少的比特错误），这给了接收方足够的信息，不仅可以确定存在某种错误，还可以准确地确定哪些比特出错，并修复这些错误。
此外，由于我们都希望我们的信息能够可靠地传输，因此智能发送方和智能接收方之间直接通信以确保可靠传输是有意义的。这称为 **确认**，该过程称为 **握手**。
在 **确认请求** (ARQ) 方案中，发送方发送数据包，然后接收方将发送确认。肯定确认（称为“ACK”）表示数据包已无错误地接收。否定确认（称为“NAK”）表示数据包已错误地接收。通常，当发送方收到 NAK 时，发送方将再次发送该数据包。
如果发送方在合理的时间内未收到 ACK，则发送方将再次发送数据包。
在一些流协议（如 RTP）中，发送方正在发送时间敏感的数据，因此它无法等待确认包。在这些类型的系统中，接收方将尝试检测接收到的数据包中的错误，如果发现错误，并且无法使用 FEC 立即纠正错误，则该错误数据包将被简单地删除。