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分貝計算機網路

發布時間: 2023-06-10 05:56:34

計算機網路技術,信道帶寬計算公式

根據香農公式,最大信道容量C=B*log2(1+SNR)
20K/4=4K*log2(1+SNR)
解該方程即可.注意SNR不是分貝,最後結果10*logSNR

⑵ 計算機網路 碼元速率最大值

數據通信的任務是傳輸數據信息,希望達到傳輸速度快、出錯率低、信息量大、可靠性高,並且既經濟又便於使用維護。這些要求可以用下列技術指標加以描述。 1.數據傳輸速率所謂數據傳輸速率,是指每秒能傳輸的二進制信息位數,單位為位/秒(bits per sec-ond),記作bps或b/s,它可由下式確定: s=1/T?log2N (bps) 式中T為一個數字脈沖信號的寬度(全寬碼情況)或重復周期(歸零碼情況),單位為秒。一個數字脈沖也稱為一個碼元,N為一個碼元所取的有效離散值個數,也稱調制電平數,N一般取2的整數次方值。若一個碼元僅可取0和1兩種離散值,則該碼元只能攜帶一位(bit)二進制信息;若一個碼元可取00、01、10和11四種離散值,則該碼元就能攜帶兩位二進制信息。以此類推,若一個碼元可取N種離散值,則該碼元便能攜帶log2N位二進制信息。 當一個碼元僅取兩種離散值時,S =(1/T),表示數據傳輸速率等於碼元脈沖的重復頻率。由此,可以引出另一個技術指標一一'信號傳輸速率,也稱碼元速率、調制速率或波特率,單位為波特(Baud)。信號傳輸速率表示單位時間內通過信道傳輸的碼元個數,也就是信號經調制後的傳輸速率。若信號碼元的寬度為T秒,則碼元速率定義為: B=1/T (Baud) 在有些調幅和調頻方式的數據機中,一個碼元對應於一位二進制信息,即一個碼元;,有兩種有效離散值,此時調制速率和數據傳輸速率相等。但在調相的四相信號方式中,一個碼元對應於兩位二進制信息,即一個碼元有四種有效離散值,此時調制速率只是數據傳輸速率的一半。由以上兩式合並可得到調制速率和數據傳輸速率的對應關系式: S =B ?log2N (bps) 或B =S/log2N(Baud) 一般在二元調制方式中,S和B都取同一值,習慣上二者是通用的。但在多元調制的情況下,必須將它們區別開來。例如採用四相調制方式,即N=4,且T=833×10-6秒,則可求出數據傳輸速率為: S=1/T?log2N=1/(833×10-6)?log24=2400 (bps) 而調制速率為: B=1/T=1/(833×10-6)=1200 (Baud) 通過上例可見,雖然數據傳輸速率和調制速率都是描述通信速度的指標,但它們是完全不同的兩個概念。打個比喻來說,假如調制速率是公路上單位時間經過的卡車數,那麼數據傳輸速率便是單位時間里經過的卡車所裝運的貨物箱數。如果一車裝一箱貨物,則單位時間經過的卡車數與單位時間里卡車所裝運的貨物箱數相等,如果→車裝多箱貨物,則單位時間經過的卡車數便小於單位時間里卡車所裝運的貨物箱數。 2.信道容量信道容量表徵一個信道傳輸數據的能力,單位也用位/秒(bps)。信道容量與數據傳輸速率的區別在於,前者表示信道的最大數據傳輸速率,是信道傳輸數據能力的極限,而後者則表示實際的數據傳輸速率。這就像公路上的最大限速值與汽車實際速度之間的關系一樣,它們雖然採用相同的單位;但表徵的是不同的含義。奈奎斯特(Nyquist)首先給出了無雜訊情況下碼元速率的極限值與信道帶寬的關系: B =2?H (Baud) 其中,H是信道的帶寬,也稱頻率范圍,即信道能傳輸的上、下限頻率的差值,單位為HZ。由此可推出表徵信道數據傳輸能力的奈奎斯特公式: C =2?H?log2N (bpe) 此處,N仍然表示攜帶數據的碼元可能取的離散值的個數,C即是該信道最大的數據傳輸速率。 由以上兩式可見,對於特定的信道,其碼元速率不可能超過信道帶寬的兩倍,但若能提高每個碼元可能取的離散值的個數,則數據傳輸速率便可成倍提高。例如,普通電話線路的帶寬約為3KHz,則其碼元速率的極限值為6kBaud。若每個碼元可能取的離散值的個數為16(即N=16),則最大數據傳輸速率可達C=2×3k×log216=24k bps。 實際的信道總要受到各種雜訊的干擾,香農(Shannon)則進一步研究了受隨機雜訊干擾的信道的情況,給出了計算信道容量的香農舍式: C =H?log2(1+S/N) (bps) 其中,S表示信號功率,N為雜訊功率,S/N則為信噪比。由於實際使用的信道的信噪比都要足夠大,故常表示成10log10(S/N),以分貝(dB)為單位來計量,在使用時要特別注意。例如,信噪比為30dB,帶寬為3kHZ的信道的最大數據傳輸速率為: C=3k×log2(1+1030/10)=3k×log2(1+1001)=30kbps. 由此可見,只要提高信道的信噪比,便可提高信道的最大數據傳輸速率。 需要強調的是,上述兩個公式計算得到的只是信道數據傳輸速率的極限值,實際使用時必須留有充足的餘地。 3.誤碼率誤碼率是衡量數據通信系統在正常工作情況下的傳輸可靠性的指標,它定義為二進制數據位傳輸時出錯的概率。設傳輸的二進制數據總數為N位,其中出錯的位數為風,則誤碼率表示為: Pe =Ne/N 計算機網路中,一般要求誤碼率低於10-6,即平均每傳輸106位數據僅允許錯一位。可若誤碼率達不到這個指標,可以通過差錯控制方法進行檢錯和糾錯。 二.編碼技術 ? 模擬信號:是指模擬數據在某個區間產生連續的值。例如,聲音和視頻就是強度 連續變化的信號。大多數用感測器收集的數據,例如溫度和壓力都是連續值。 ? 數字信號:是指數字數據產生離散的值。例如,文本信息和整數。 ? 調制解調:當需要在只能傳輸模擬信號的線路上傳輸數據信號時(例如,通過一 條公用電話線將數據從一台計算機傳輸到另一台計算機),在發送方,數據開始是數字數據,但是由於電話線只能傳輸模擬信號,所以數據必須進行數字到模擬的轉換。這個轉換過程就叫作調制。在接收方需要進行模擬到數字的轉換,使它還原為原來的數字數據這個過程叫作解調。整個從數字數據到模擬信號再到數字數據的過程稱作調制解調。調制解調有三種基本形式:幅移鍵控法(AmplitudeShift Keying,ASK)、頻移鍵控法(Frequency Shift Keying,FSK)和相移鍵控法(PhaseShift Keying,PSK)。 ? 不歸零(Non-Return to Zero,NRZ)編碼:在用數字信號傳輸數字數據時,信號的電平是根據它所代表的二進制數值決定的。一個正電壓值代表1,而一個負電壓值代表0,因而信號的電平依賴於它所代表的數值。 ? 曼徹斯特編碼:在曼徹斯特編碼中,每個比特中間引入跳變來同時代表不同數值 和同步信息。一個負電平到正電平的跳變代表0,而一個正電平到負電平的跳變則代表1。通過這種跳變使曼徹斯特編碼獲得了同步信息和數字編碼。 ? 差動曼徹斯特編碼:在差動曼徹斯特編碼中,用兩個比特之間的跳變來代表不同 的數值,在間隙中有跳變的代表0,沒有跳變的代表1。比特中間的跳變只用來表示同步信息,不同的數值通過在比特間隙是否跳變來表示。 三.數據傳輸技術 ? 多路復用:在計算機網路系統中,當傳輸介質的能力超過傳輸單一信號的情況時, 為了有效地利用傳輸系統,希望一個信道能夠同時傳輸多路信號。多路復用,就是把許多信號在單一的傳輸線路上進行傳輸。一般普遍使用三種多路復用技術,即頻分多路復用(FDM)、時分多路復用(TDM)和統計時分多路復用(STDM)。 ? 同步傳輸:是使接收端接收的每一位數據信息都要和發送端准確地保持同步,中間沒有間斷,實現這種同步方法又有自同步法和外同步法。 ? 非同步傳輸:是基於位元組的,每位元組作為一個單位通過鏈路傳輸,因為沒有同步脈 沖,接收方不可能通過計時方式來預測下一個位元組何時到達,因而在每個位元組的開頭都要附加一個0,通常稱為起始位,在每個位元組尾部還加上一個或多個1,被稱為停止位。 單工通信:是指在通信鏈路上的兩個站點,只能一個發送信息,另一個接收。 半雙工通信:在通信鏈路上的兩個站點都可以發送和接收信息,但是不能同時發 送和接收,當其中一個站點在發送信息時,另一個站點只能接收,反之亦然。 全雙工通信:在通信鏈路上的兩個站點可以同時發送和接收信息,即一個站點發 送信息的同時也能接收信息。

⑶ 在計算機網路中,A=10lg(S/N),這個公式叫做什麼名字

信道容量地概念
(S/N)dB=10lg(S/N)
式中:
S為信號功率,
N為雜訊功率,
S/N為信噪比,通常把信噪比表示成10lg(S/N)分貝(dB)。

⑷ 幫忙解釋一下計算機網路中碼元的定義和信噪比的公式

在數字通信中常常用時間間隔相同的符號來表示一位二進制數字,這樣的時間間隔內的信號稱為二進制碼元。信道比——是信道的信號功率比上信道內從高斯分布的雜訊的功率,通常用10log10S/N表示,單位是分貝。
公式是C=Hlog2(1+S/N)

⑸ 在計算機網路中,把可能的最大數據傳輸速率稱為什麼

香農定理:香農定理則描述了有限帶寬;有隨機熱雜訊信道的最大傳輸速率與信道帶寬;信號雜訊功率比之間的關系.
在有隨機熱雜訊的信道上傳輸數據信號時,數據傳輸率Rmax與信道帶寬B,信噪比S/N關系為: Rmax=B*LOG⒉(1+S/N)

在信號處理和信息理論的相關領域中,通過研究信號在經過一段距離後如何衰減以及一個給定信號能載入多少數據後得到了一個著名的公式,叫做香農(Shannon)定理。它以比特每秒(bps)的形式給出一個鏈路速度的上限,表示為鏈路信噪比的一個函數,鏈路信噪比用分貝(dB)衡量。因此我們可以用香農定理來檢測電話線的數據速率。

香農定理由如下的公式給出: C=Blog2(1+S/N) 其中C是可得到的鏈路速度,B是鏈路的帶寬,S是平均信號功率,N是平均雜訊功率,信噪比(S/N)通常用分貝(dB)表示,分貝數=10×log10(S/N)。

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⑹ 計算機網路的組成

報文交換特點:1,在源與目的結點之間無須建立專用通道,對網路的故障適應能力較強;2,沒有建立和拆除電路的時間延遲;3,線路利用率較高,可以進行速率上的調整;4,可靠性較高;5,每個節點對報文進行全面的處理,如果傳輸出錯,要重發整個報文。

分組交換(packet switching):傳輸的信息是報文分組,將一個長的報文分割成若干個分組來傳輸。

高速交換:ATM(非同步傳輸模式):把線路交換跟分組交換相結合。以固定長度(53位元組:信元頭5位元組,正文48位元組)。FR(幀中繼):採用永久虛電路,只要接收完幀的目的地址(不是指向本結點就立即轉發幀)若傳輸出錯,則給下游結點發送錯誤指示,要它終止接收,並要求上游重發該幀。

9.以數據報為例敘述交換技術的工作過程

10.CSMA/CD匯流排型網路的拓樸結構,幀結構及其基本工作過程

CSMA/CD(Carrier sense Multiple Access with Collision Detection)帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問。

拓樸結構:?

11.令牌環網的拓樸結構,幀結構及其基本工作過程

12.計算機網路流量控制的目的和流量控制的級別

目的:1,防止網路因過載而引起吞吐量下降和延時的增加;2,減少擁塞,避免死鎖;3,在互相競爭的用戶之間公平合理地分配資源。

四種級別:1,相鄰結點間的流量控制,2,源結點和目的結點間的流量控制;3,主機與源結點間的流量控制;4,源主機與目的主機間的流量控制。

13.關於源路由網橋的概念和工作原理(P102)

源路由網橋(IEEE802。5工作組選用的網橋,面向令牌環網):是指源站點要提供偵傳送的路由信息,該路由信息(Routing Information)設置在該幀的頭部,用於標識幀的傳輸路徑(面向連接的網橋)。

工作原理:源站要向目的站通信前,必須尋找通向目的站的路徑(實際上是建立連接的過程:源站首先向全網廣播一個「探測幀」,該幀每經過一個網橋,網橋把自己相關路由信息寫入該探測幀,為該到達目的站時,該數據包就記錄下一張它所經過的路徑圖(路由表)。目的站會使這個探測幀返回(實際由目的站發出一個應答幀)當源站接收到應答幀時,則可以說連接已建立)。

14.關於透明網橋的概念和工作原理(P99)

所謂透明網橋是指網橋的操作過程對其埠上連接的網段上的工作站是「透明的」,換句話說,工作站用戶並不知道網橋的存在。

15.路由器的基本工作過程及其作用

基本工作過程:

A, 路由器工作在網路層,它的傳輸單位是分組(packet),又稱數據包

B, 當路由器接收到一個包時,首先進行拆包,把數據鏈路層的信息去掉,讀取網路層的信息

C, 根據包的目的地址(指向)進行:本地提交(本網是目的結點所在網路);分組轉發(選擇轉發路由)

D,數據安全性檢查(轉發檢驗)

E, 通過安全檢查後,則進行打包,(封裝)加入數據鏈路層的信息,轉發該包。

基本功能:

1, 協議轉換

2, 路由選擇

3, 支持多協議的路由選擇

4, 流量控制

5, 分組的分段與組裝

6, 網路管理功能

(未完成)16.路由選擇演算法的分類和理想路由選擇演算法應具有的特點

路由演算法有:距離矢量演算法和鏈路狀態演算法。

距離矢量演算法:以某一參考點到達目的結點的距離作為度量的演算法。這里的距離指該路徑上所經歷的最少網關(也指路由器)數。

鏈路狀態演算法:實際上是一種「最短路徑優先」的演算法。

特點:?

17.距離向量演算法和RIP的工作過程(p110)

距離向量演算法的基本思想:以某一參考點到目的結點的距離作為演算法的度量。

RIP(routing Information Protocol)路由信息協議工作過程:1,初始化(啟動RIP協議);2,路由表交換路由信息;3,路由表更新(最知線路優先)。(P113)

18.路由器的主機名和埠配置使用方法

配置主機名(路由器):每台路由器主機的預設名Router。假設把它配置為路由器R2則輸入命令:

router (config) #host name Router (R2)

顯示:Router R2 (config) #

埠配置(埠地址配置):

① Router R2 (config) # interface eithernet 0

② Router R2 (config-if) # ip address 200.111.50.1 255.255.255.0

配置埠的IP地址:200.111.50.1

相應的子網掩碼:255.255.255.0

③ Router R2 (config ) # interface serial 0 (0是串列口)

④ Router R2 (config-if)# ip address 128.120.1.1 255.255.255.0

19.奈奎斯特和香農定律原理

(離散信號的信道容量)奈奎斯特定律:C = 2 F log2 L (bps) 每秒的信道容量,信道的最大傳輸速率

C:信道容量。 F:帶寬。 L:符號的離散取值。

(連續信號的信道容量)香農定律:C = F log2 (1+S/N)

S:通過的信號平均功率。 N:雜訊(干擾信號)的功率。所謂雜訊是指干擾信號(雜訊)在所有頻率上的強度都一樣。 S/N:採用信噪比來代替。 SNR 其單位是分貝。DB

分貝值 = 10 log10 (S/N) 分貝值是可測量的。則可利用分貝值得到S/N。

20.計算機網路中常用的編碼技術

(1) 單極性不歸零編碼(NRZ)

(2) 曼徹斯特編碼(Manchester Encoding)

(3) 差分曼徹斯特編碼

21.畫圖說明頻移鍵控法的工作原理

22.PCM技術的基本工作步驟

1, 取樣:按照一定的時間間隔采樣測量模擬信號幅值

2, 量化:將取樣點測量的信號幅值分級取整

3, 編碼:將量化的結果(整數據)用二進制數表示出來

23.非同步傳輸的編碼結構

也叫「起/停方式」:每傳送1個字元(5bit/8bit)都在字元前面加入一位開始位(「0」表示使用停電平表示傳送開始),而在代碼校驗(奇/偶)後面跟隨停止位(1位,3/2位或2位,用「1」高電平表示,代表字元傳輸結束)

以ASCII碼的A字元為例(11位非同步碼結構)

A字元:41H = 1000001 編碼後:01000001111

24.HDLC的幀結構和基於比特流的傳輸控制流程規程的主要特性

HDLC(High Data Link Control)高級數據鏈路控制:基於比特傳輸的控制規程。主要特徵如下:

① 通信方式:全雙工

② 差錯控制:循環冗餘碼(CRC)

③ 同步方式:同步

④ 電碼:隨機碼(任意二進制編碼)

⑤ 信息長度:可變區

⑥ 速率:2400bps以上

⑦ 發關方式:連續發送,即發送方送出一個信息幀後,不等接收方的應答,則繼續發關隨後的幀,接收方的應答信號是利用全雙工的另一信道在它發送給發送方的信息幀的控制欄位中夾帶回「已收到某編號的信息幀」(期待接收某個編號的幀)這表明此號幀以前的信息幀已正確接收。如果發現傳輸出錯,則請求重傳該號幀及其隨後的幀。

HDLC的幀結構:

F
A
C
I
FCS
F

同步標志(01111110) 地址 控制欄位 正文 循環冗餘碼 標志

25.計算機網路中使用的循環冗餘碼校驗的工作原理

26.多路復用的基本思想和種類

多路復用原理:就是讓一條線路復用成多個子信道來使用

種類有:

1, 頻分多路復用(FDM):分割線路的帶寬,形成多個子信道(頻度)

2, 同步時分多路復用(TDM):分割線路的傳輸時間形成多個子信道(一個時間片)時隙

3, 統計時分多路復用(STDM):分割線路的傳輸時間。但動不是固定給用戶分配時間片,而是需要傳送時,才給它分配時間片。

4, 波分多路復用(WOM):光纖上使用分割的是信號光的波長

27.頻分多路復用的工作原理

28.時分多路復用的種類和各自的工作特性

29.會話層的同步方法

為了控制信息流同時能夠從軟體或操作失誤中恢復過來,會話層允許在數據中插入同步點,當出現故障時,找到故障處的前一個同步點並從該同步點進行恢復,這個過程稱為再同步。對話過程中可以插入次同步點,如果傳輸中出了故障,控制流可以退回到對話中的一個或多個次同步上進行恢復。主同步點必須被確認,次同步點不需要確認。

30.表示層的局部語法和傳送語法

局部語法:某一具體計算機所使用的語法稱為局部語法。局部語法的差異使得同一數據對象在不同的計算機中被表示成不同的比特序列。

傳送語法:符全傳送過程要求的語法。數據以傳送語法的形式在網路中傳送,發送方將符合自己局部語法的比特序列轉換成符合傳送語法的比特序列。

31.交換機的交換結構和各自的特點

交換結構有:軟體執行交換結構、矩陣交換結構、匯流排交換結構、共享存儲器交換結構。

軟體執行交換結構:藉助CPU和RAM的硬體環境,用特定的軟體來實現埠之間的幀交換。所有功能均由軟體來實現,操作靈活,但隨著端品數和增加,CPU的負擔加重。

矩陣交換:採用硬體方法進行交換。優點是利用硬體交換,結構緊湊,交換速度快,延遲時間短,缺點是隨著埠的增加,監控和管理變得困難。

匯流排交換:對匯流排的帶寬要求較高,造價高,但性能也好。

存儲交換:結構簡單、容易實現,但通過RAM操作會產生延時。

32.交換機的組成和各部分的主要作用

大多數交換器都有一塊背板,把各種板卡插在其上面,實現相應連接,交換器的主要部件包括控制、邏輯、陣列、及埠四個。

1, 控制部件:其作用是控制、管理交換器,識別連接到各埠的區域網的類型,並自動地進行交換器的測試

2, 邏輯部件:其作用是讀取輸入數據幀的目的地址,並以此目的地址與埠地址表中的內容進行比較,找出該目的地址對應的埠號,批示陣列部件按通對應的(輸出埠)矩陣開頭(來接到輸出埠)

3, 陣列部件:一旦接收到邏輯部件的指令時,啟動源埠(輸入)與目的埠(輸出)之間的交叉連接,並保持該連接直到該幀全部傳送完

4, 埠部件:可以看成一組物理介面

33.交換機的轉發率和過濾率

交換器的過濾率是在某段時間內(通常為1秒)所解釋多少幀的目的地址,這種能力稱為過濾率。

轉發率是指在某段時間內(1秒)所轉發幀的數目,稱為轉發率。

34.如何使用交換機、集線器、路由器、防火牆和常用傳輸介質組建企業網路

35.關於VLAN的定義和其主要功能(P87)

VLAN(virtual LAN)虛擬區域網:建立在物理交換機之上的,它利用軟體進行邏輯工作組的劃分和管理。

36.X.25的協議體系結構

X.25協議是CCITT關於公用數據網上以分組方式工作的DTE與DCE之間的介面標准,其功能是為公用數據網在分組交換方式下提供終端操作,它不涉及通信子網的內部結構。

層次結構:自下至上分別稱為物理級、幀級、分組級。

37.幀中繼的基本工作原理

38.ATM的協議參考模型(P141)

39.ATM交換技術的特點

特點:

(1) 採用面向連接的工作方式。

(2) 採用非同步時分多路方式

(3) 網路沒有逐段鏈路的差錯控制和流量控制。

(4) 信頭功能簡單

(5) 小的信元長度

40.ATM交換虛連接的工作過程(P132)

41.什麼是ISDN,定義了哪些設備和介面

ISDN是用來解決一些小的辦公室或撥號用戶需要比傳統電話撥號服務能提供更寬傳輸帶寬的應用,同時ISDN也可用來提供線路備份。

42.IP地址結構和子網劃分的作用

結構:每個IP地址共有32位,分為4段,以X。X。X。X表示,每個X為8位,取值為0~255。分為網路地址和主機地址兩部分,其中網路地址表示一個網路,主機地址用來表示這個網路中的一台主機。

子網劃分作用:

⑺ 計算機網路(2)| 物理層

首先要知道的是,物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據比特流,而不是指具體的傳輸媒體。因為現在的計算機網路中的硬體設備和傳輸媒體的種類非常的多。而物理層的作用就是要盡可能地屏蔽掉這些不同的差異,從而使得物理層上面的數據鏈路層感覺不到這些差異,這樣就可以讓數據鏈路層「安心」的完成自己的本職工作而不必考慮網路的具體傳輸媒體和通信手段是什麼。

物理層的主要任務描述為確定與傳輸媒體介面有關的一些特性,即以下幾個方面:
(1) 機械特性 :指明介面所用的接線器的形狀與尺寸,引腳數目和排列,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種意義。
(4) 過程特性 :指明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。

因為物理連接的方式有很多,所以具體的物理協議的種類也有很多,從而傳輸媒體的種類也是非常之多,所以在介紹物理層時,我們應該先對「介面與通信」有一定的了解。

一個通信系統可以劃分為三大部分,即 源系統 傳輸系統 目的系統

首先介紹源系統,源系統一般包括以下兩個部分:
源點: 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 或者 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。最典型的發送器就是調制器,現在的很多計算器使用的都是內置的解調器(包括調制器和解調器)。

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,
終點: 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。終點又稱為 目的站 或者 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。

然後我們要來辨別一下下面的常用術語:
消息: 指語音,文字,圖像等等。
數據: 指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處理或者產生。
信號: 指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,信號可以分為以下兩大類:
(1)模擬信號: 代表消息的參數的取值是連續的。
(2)數字信號: 代表消息的參數的取值是離散的。

信道 是用來表示向某一個方向傳送消息的媒體,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就是這種類型。
(2)雙向交替通信: 又稱為半雙工通信,即通信雙方都可以發送消息,但不能雙方同時發送(也不能同時接收)。這種通信方式是一方發送另一方接收。
(3)雙向同時通信: 也稱為全雙工通信,即通信雙方都可以同時發送和接收消息。

來自信源的信號稱為 基帶信號 。像計算機輸出的代表各種文字或文件的數據信號都屬於基帶信號。由於基帶信號往往包含有較多的低頻成分和直流成分,但是許多信道並不能傳輸這種低頻分量或是直流分量。所以為了解決這一問題,就必須對基帶信號進行 調制

調制主要是分為兩大類。一類是對基帶信號的波形進行變換,使它能夠與信道的特徵相適應,但是變換後的信號仍然是基帶信號,這一類的調制稱為 基帶調制 ,這一過程也被稱為編碼。還有一類調制則是需要使用載波進行調制,將基帶信號的頻率范圍搬移到較高的頻段,並轉換為模擬信號,這樣就能更好的在模擬信道中傳輸,經過載波調制的信號稱為帶通信號,而使用載波的調制稱為 帶通調制

不歸零制: 正電平代表1,負電平代表0。
歸零制: 正脈沖代表1,負脈沖代表0。
曼徹斯特編碼: 位周期中心的向上跳變代表0,位周期中心的向下跳變代表1,但是也可以反過來定義。
差分曼徹斯特編碼: 在每一位的中心處始終有跳變。位開始邊界有跳變代表0,而位開始邊界沒有跳變代表1。

調幅(AM): 即載波的振幅隨著基帶數字信號而變化。例如,0或1分別對應於無載波或有載波的輸出。
調頻(FM): 即載波的頻率隨著基帶數字信號而變化。例如,0或1分別對應於頻率的 f1 f2
調相(PM): 即載波的初始相位隨著基帶數字信號而變化。例如,0或1分別對應於相位0度或180度。
當然,有時為了達到更高的信息傳輸速率,也必須採用技術上更為復雜但傳輸效果更好的混合調制方法,例如正交振幅調制等等。

限制信息在信道上的傳輸速率的因素主要是以下兩個。
(1)信道能夠通過的范圍頻率
具體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,就是因為它的頻率超過了信道所能承受的最大頻率,因此就會造成失真現象。

(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,因此它的瞬時值有時會很大,所以雜訊會使接收端對碼元的判決產生錯誤。但是雜訊的影響是相對的,當信號較強時,雜訊的影響就相對較小。所以我們就要了解到 信噪比 的概念。信噪比就是指信號的平均功率和雜訊的平均功率之比,單位是分貝:

W是帶寬,S是信道內所傳信號的平均功率,N為信道內高斯雜訊的功率。香農公式指出:信道的帶寬或者信噪比越大,則信息的極限傳輸速率就越高。

傳輸媒體也稱傳輸介質或傳輸媒介。傳輸媒體大致可以分為兩大類: 導引型傳輸媒體和非導引型傳輸媒體 。下面來具體介紹。

雙絞線就是指將兩根互相絕緣的銅導線並排放在一起,然後用規則的方法絞合起來。絞合可以減少對相鄰導線的電磁干擾。電話系統是使用雙絞線最多的地方,從用戶電話機到交換機的雙絞線稱為 用戶線

模擬傳輸和數字傳輸都會用到雙絞線,其通信距離一般是為幾到幾十公里。

為了提高雙絞線的對抗電磁干擾能力,可以在雙絞線外面再加一層用金屬絲編織而成的屏蔽層,這就是屏蔽雙絞線。,簡稱為 STP

同軸電纜內由導體銅質芯線、絕緣層、網狀編織的外導體屏蔽層以及保護塑料外層組成。由於其特有的構造,所以同軸電纜有著良好的抗干擾特性,被廣泛用於傳輸較高速率的數據。目前同軸電纜主要用在有線電視網的信號傳輸當中。它的帶寬是取決於它的質量的。

光纖是光纜通信的傳輸媒體,由於可見光的頻率非常之高,因此一個光纖通信系統的傳輸帶寬遠遠大於目前其他各種傳輸媒體的帶寬。

當光纖從高折射率的傳輸媒體到低折射率的傳輸媒體時,其折射角就會大於入射角。因此如果當入射角足夠大時,就會產生全反射,光也就能沿著光纖傳輸下去。

正是由於上面的原理,所以只要將入射角的角度把握好,就能夠產生全反射來進行傳輸,這也就是光纖傳輸的原理。

光纖不僅具有通信容量大的特點,還有其他的一些特點:
1.傳輸損耗小。
2.抗雷電和電磁干擾性能好。
3.無串音干擾,保密性很高。
4.體積小,重量輕。

我們將自由空間稱為非導引型傳輸媒體,簡單來說就是指無線傳輸。無線傳輸可以使用的頻段很廣,人們已經利用了好幾個波段來進行通信,但是紫外線以及更高的波段現在暫時還是不能用於通信。

短波通信(高頻通信)主要是靠電離層的反射來進行傳輸。但是短波信道的通信質量較差,傳輸速率較低。

無線電微波通信在數據通信中佔有重要的地位。微波在空間中主要是以直線傳播。傳統的微波通信主要有兩種方式,即 地面微波接力通信和衛星通信

要使用某一段無線電頻譜進行通信,通常必須得到本國政府有關無線電頻譜管理機構的許可證。但是也有一些無線電頻段是可以自由使用的。例如ISM,各國的ISM標准可能略有差異。

復用是通信中的基本概念,它是指允許用戶使用一個共享信道來進行通信,達到降低成本,提高利用率的效果。

先來介紹 頻分復用FDM ,頻分復用是指將帶寬分為多份,用戶在分到一定的頻帶後,在通信過程中自始至終都佔用著這一條頻帶,也就是說頻分復用的用戶是在同樣的時間佔用不同的帶寬資源。

然後是 時分復用TDM ,它是指將時間劃分為一段段等長的時分復用幀(TDM幀)。每一個時分復用的用戶在每一個TDM幀中佔用固定序號的時隙。而每一個用戶所佔用的時隙是周期性地出現(其周期就是TDM幀的長度)。時分復用的所有用戶是在不同的時間佔用同樣的頻帶寬度。

最後是 統計時分復用STDM ,它是有一點類似於TDM的,只是STDM幀不是固定分配時隙,而是按需動態的分配時隙。因此統計時分復用可以提高線路的利用率。

波分復用WDM 就是光的頻分復用,也就是使用一根光纖來同時傳輸多個光載波信號。

碼分復用CDM 是另一種共享信道的方法。而人們更常使用碼分多址CDMA來稱呼它。這種復用方式的具體做法是可以讓每一個用戶在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信,由於各個用戶使用經過特殊的不同碼型,因此各用戶之間不會造成干擾。而且通過這種方式發送的信號具有很強的抗干擾能力,其頻譜類似於白雜訊,不容易被他人發現。

碼分復用的工作原理是將每一個比特時間再劃分為m個短的間隔,稱之為碼片。一般情況下m的值是64或128。

使用CDMA的每一個站被指派一個唯一的m bit碼片序列。一個站如果要發送比特1,則發送它自己的m bit碼片序列。如果要發送比特0,則發送該碼片序列的二進制反碼。舉例來說:

有時為了方便起見,我們會將碼片中的0寫為-1,1寫為+1。

現假定S站要發送信息的數據率為b bits/s,由於每一個比特要轉換成m個比特的碼片,因此S站實際上發送的數據率提高到mb bit/s,同時S站所佔用的頻帶寬度也提高到原來數值的m倍。這種方式就是 擴頻 的一種。擴頻通信通常有兩大類,一種是直接序列擴頻DSSS,另一種是跳頻擴頻FHSS。

CDMA系統的重要特點是每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同,並且還必須互相正交,並且在實用的系統中是使用偽隨機碼序列。

在早期的電話網當中,從電話局到用戶電話機的用戶線採用最廉價的雙絞線電纜,而長途干線採用的是頻分復用FDM的模擬傳輸方式。由於數字通信與模擬通信相比,無論數傳輸質量上還是從經濟上都有明顯的優勢,所以現在長途干線大都採用時分復用PCM的數字傳輸方式。

但是早期的數字傳輸系統有著許多的缺點,其中最主要的是以下兩個:
(1)速率標准不統一: 由於歷史的原因,多路復用的速率體系有兩個互不兼容的國際標准。所以國際范圍的基於光纖高速數據傳輸就很難實現。
(2)不是同步傳輸: 在過去各國的數字網主要是採用准同步的方式,所以當數據傳輸速率很高時,收發雙方的時鍾同步就成為很大的問題。

所以為了解決這些問題,美國推出了一個數字傳輸標准,叫做同步光纖網SONET。整個的同步網路的各級時鍾都來自一個非常精確的主時鍾。同時,SONET為光纖傳輸系統定義了同步傳輸的線路速率等級結構:

寬頻的接入技術主要包括有線寬頻接入和無線寬頻接入。在這里先來介紹有線寬頻接入。

ADSL技術的全稱是非對稱數字用戶線技術,具體指的是用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造,使它能夠承載寬頻數字業務。具體來說ADSL技術就是把0-4 kHZ這一段低端頻譜留給傳統電話使用,而把原來沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網使用。

ADSL的 傳輸距離 取決於數據率和用戶線的線徑(用戶線越細,信號傳輸時的衰減就越大)。而ADSL所能得到的最高數據傳輸速率還與實際的用戶線上的信噪比密切相關。

ADSL在 數據率 方面由於用戶在線的具體條件相差較大,因此ADSL採用自適應調制技術使用戶線能夠傳送盡可能高的數據率。當ADSL啟動時,用戶線兩端的ADSL數據機就測試可用的頻率、各子信道受到干擾的情況以及在每一個頻率上測試信號的傳輸質量。但是ADSL不能保證固定的數據率,所以對於用戶線很差的甚至無法開通ADSL。

基於ADSL的接入網由以下三大部分組成:數字用戶線接入復用器,用戶線和用戶家中的一些設施。

ADSL技術也在發展,現在已經有了更高速率的ADSL標准,稱之為 第二代ADSL ,第二代ADSL改進的地方主要是:
1. 通過提高調制效率得到了更高的數據率。
2. 採用了無縫速率自適應技術SRA,可在運營中不中斷通信和不產生誤碼的情況下,自適應的調整數據率。
3. 改善了線路質量評測和故障定位功能。

HFC網是目前覆蓋面很廣的有線電視網CATV的基礎上開發的一種居民寬頻接入網,除了可以傳送CATV外,還能提供電話、數據和其他寬頻交互型業務。

為了提高傳輸的質量,HFC網將原有線電視網中的同軸電纜主幹部分改換為光纖,而光纖從頭端連接到光纖結點,在光纖結點光信號被轉換為電信號,最後信號被送到每一個用戶的家庭。

FTTx是一種實現寬頻居民接入網的方案,代表多種寬頻接入的方式。這里的x代表不同的光纖接入地點,例如FTTH光纖到戶,FTTB光纖到大樓等等。

現在的長距離信號傳輸大都是採用光纖傳輸,只有在到了臨近用戶家中時,才將光纖轉換為銅纜。但是一個用戶是遠用不了一根光纖的通信容量,因此我們在光纖干線和用戶之間安裝一種轉換裝置即 光配線網 ,使得許多用戶能夠共享一根光纖的通信容量。由於光配線網無需使用電源,因此我們將其稱為無源光網路。