计算机网络这门课第二章物理层的知识点包含章节导引,第一节物理层的基本概念,第二节数据通信的基础知识,第三节引导性传输介质,第四节非引导性传输介质,第五节模拟传输与数字传输,第六节信道复用技术,。
‘贰’ 网络题:物理层定义了什么四个方面的内容
物理层(或称物理层,Physical Layer)是计算机网络OSI模型中最低的一层。物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除,而提供具有机械的,电子的,功能的和规范的特性。简单的说,物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。局域网与广域网皆属第1、2层。
物理层是OSI的第一层,它虽然处于最底层,却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互联设备,为数据传输提供可靠的环境。如果您想要用尽量少的词来记住这个第一层,那就是“信号和介质”。
OSI采纳了各种现成的协议,其中有RS-232、RS-449、X.21、V.35、ISDN、以及FDDI、IEEE802.3、IEEE802.4、和IEEE802.5的物理层协议。
‘叁’ 计算机网络(2)| 物理层
首先要知道的是,物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体。因为现在的计算机网络中的硬件设备和传输媒体的种类非常的多。而物理层的作用就是要尽可能地屏蔽掉这些不同的差异,从而使得物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异,这样就可以让数据链路层“安心”的完成自己的本职工作而不必考虑网络的具体传输媒体和通信手段是什么。
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体接口有关的一些特性,即以下几个方面:
(1) 机械特性 :指明接口所用的接线器的形状与尺寸,引脚数目和排列,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种意义。
(4) 过程特性 :指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
因为物理连接的方式有很多,所以具体的物理协议的种类也有很多,从而传输媒体的种类也是非常之多,所以在介绍物理层时,我们应该先对“接口与通信”有一定的了解。
一个通信系统可以划分为三大部分,即 源系统 , 传输系统 和 目的系统 。
首先介绍源系统,源系统一般包括以下两个部分:
源点: 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 或者 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。最典型的发送器就是调制器,现在的很多计算器使用的都是内置的解调器(包括调制器和解调器)。
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,
终点: 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。终点又称为 目的站 或者 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。
然后我们要来辨别一下下面的常用术语:
消息: 指语音,文字,图像等等。
数据: 指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处理或者产生。
信号: 指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,信号可以分为以下两大类:
(1)模拟信号: 代表消息的参数的取值是连续的。
(2)数字信号: 代表消息的参数的取值是离散的。
信道 是用来表示向某一个方向传送消息的媒体,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就是这种类型。
(2)双向交替通信: 又称为半双工通信,即通信双方都可以发送消息,但不能双方同时发送(也不能同时接收)。这种通信方式是一方发送另一方接收。
(3)双向同时通信: 也称为全双工通信,即通信双方都可以同时发送和接收消息。
来自信源的信号称为 基带信号 。像计算机输出的代表各种文字或文件的数据信号都属于基带信号。由于基带信号往往包含有较多的低频成分和直流成分,但是许多信道并不能传输这种低频分量或是直流分量。所以为了解决这一问题,就必须对基带信号进行 调制 。
调制主要是分为两大类。一类是对基带信号的波形进行变换,使它能够与信道的特征相适应,但是变换后的信号仍然是基带信号,这一类的调制称为 基带调制 ,这一过程也被称为编码。还有一类调制则是需要使用载波进行调制,将基带信号的频率范围搬移到较高的频段,并转换为模拟信号,这样就能更好的在模拟信道中传输,经过载波调制的信号称为带通信号,而使用载波的调制称为 带通调制 。
不归零制: 正电平代表1,负电平代表0。
归零制: 正脉冲代表1,负脉冲代表0。
曼彻斯特编码: 位周期中心的向上跳变代表0,位周期中心的向下跳变代表1,但是也可以反过来定义。
差分曼彻斯特编码: 在每一位的中心处始终有跳变。位开始边界有跳变代表0,而位开始边界没有跳变代表1。
调幅(AM): 即载波的振幅随着基带数字信号而变化。例如,0或1分别对应于无载波或有载波的输出。
调频(FM): 即载波的频率随着基带数字信号而变化。例如,0或1分别对应于频率的 f1 或 f2 。
调相(PM): 即载波的初始相位随着基带数字信号而变化。例如,0或1分别对应于相位0度或180度。
当然,有时为了达到更高的信息传输速率,也必须采用技术上更为复杂但传输效果更好的混合调制方法,例如正交振幅调制等等。
限制信息在信道上的传输速率的因素主要是以下两个。
(1)信道能够通过的范围频率
具体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,就是因为它的频率超过了信道所能承受的最大频率,因此就会造成失真现象。
(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,因此它的瞬时值有时会很大,所以噪声会使接收端对码元的判决产生错误。但是噪声的影响是相对的,当信号较强时,噪声的影响就相对较小。所以我们就要了解到 信噪比 的概念。信噪比就是指信号的平均功率和噪声的平均功率之比,单位是分贝:
W是带宽,S是信道内所传信号的平均功率,N为信道内高斯噪声的功率。香农公式指出:信道的带宽或者信噪比越大,则信息的极限传输速率就越高。
传输媒体也称传输介质或传输媒介。传输媒体大致可以分为两大类: 导引型传输媒体和非导引型传输媒体 。下面来具体介绍。
双绞线就是指将两根互相绝缘的铜导线并排放在一起,然后用规则的方法绞合起来。绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰。电话系统是使用双绞线最多的地方,从用户电话机到交换机的双绞线称为 用户线 。
模拟传输和数字传输都会用到双绞线,其通信距离一般是为几到几十公里。
为了提高双绞线的对抗电磁干扰能力,可以在双绞线外面再加一层用金属丝编织而成的屏蔽层,这就是屏蔽双绞线。,简称为 STP 。
同轴电缆内由导体铜质芯线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层组成。由于其特有的构造,所以同轴电缆有着良好的抗干扰特性,被广泛用于传输较高速率的数据。目前同轴电缆主要用在有线电视网的信号传输当中。它的带宽是取决于它的质量的。
光纤是光缆通信的传输媒体,由于可见光的频率非常之高,因此一个光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。
当光纤从高折射率的传输媒体到低折射率的传输媒体时,其折射角就会大于入射角。因此如果当入射角足够大时,就会产生全反射,光也就能沿着光纤传输下去。
正是由于上面的原理,所以只要将入射角的角度把握好,就能够产生全反射来进行传输,这也就是光纤传输的原理。
光纤不仅具有通信容量大的特点,还有其他的一些特点:
1.传输损耗小。
2.抗雷电和电磁干扰性能好。
3.无串音干扰,保密性很高。
4.体积小,重量轻。
我们将自由空间称为非导引型传输媒体,简单来说就是指无线传输。无线传输可以使用的频段很广,人们已经利用了好几个波段来进行通信,但是紫外线以及更高的波段现在暂时还是不能用于通信。
短波通信(高频通信)主要是靠电离层的反射来进行传输。但是短波信道的通信质量较差,传输速率较低。
无线电微波通信在数据通信中占有重要的地位。微波在空间中主要是以直线传播。传统的微波通信主要有两种方式,即 地面微波接力通信和卫星通信 。
要使用某一段无线电频谱进行通信,通常必须得到本国政府有关无线电频谱管理机构的许可证。但是也有一些无线电频段是可以自由使用的。例如ISM,各国的ISM标准可能略有差异。
复用是通信中的基本概念,它是指允许用户使用一个共享信道来进行通信,达到降低成本,提高利用率的效果。
先来介绍 频分复用FDM ,频分复用是指将带宽分为多份,用户在分到一定的频带后,在通信过程中自始至终都占用着这一条频带,也就是说频分复用的用户是在同样的时间占用不同的带宽资源。
然后是 时分复用TDM ,它是指将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM帧)。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。而每一个用户所占用的时隙是周期性地出现(其周期就是TDM帧的长度)。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
最后是 统计时分复用STDM ,它是有一点类似于TDM的,只是STDM帧不是固定分配时隙,而是按需动态的分配时隙。因此统计时分复用可以提高线路的利用率。
波分复用WDM 就是光的频分复用,也就是使用一根光纤来同时传输多个光载波信号。
码分复用CDM 是另一种共享信道的方法。而人们更常使用码分多址CDMA来称呼它。这种复用方式的具体做法是可以让每一个用户在同样的时间使用同样的频带进行通信,由于各个用户使用经过特殊的不同码型,因此各用户之间不会造成干扰。而且通过这种方式发送的信号具有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不容易被他人发现。
码分复用的工作原理是将每一个比特时间再划分为m个短的间隔,称之为码片。一般情况下m的值是64或128。
使用CDMA的每一个站被指派一个唯一的m bit码片序列。一个站如果要发送比特1,则发送它自己的m bit码片序列。如果要发送比特0,则发送该码片序列的二进制反码。举例来说:
有时为了方便起见,我们会将码片中的0写为-1,1写为+1。
现假定S站要发送信息的数据率为b bits/s,由于每一个比特要转换成m个比特的码片,因此S站实际上发送的数据率提高到mb bit/s,同时S站所占用的频带宽度也提高到原来数值的m倍。这种方式就是 扩频 的一种。扩频通信通常有两大类,一种是直接序列扩频DSSS,另一种是跳频扩频FHSS。
CDMA系统的重要特点是每个站分配的码片序列不仅必须各不相同,并且还必须互相正交,并且在实用的系统中是使用伪随机码序列。
在早期的电话网当中,从电话局到用户电话机的用户线采用最廉价的双绞线电缆,而长途干线采用的是频分复用FDM的模拟传输方式。由于数字通信与模拟通信相比,无论数传输质量上还是从经济上都有明显的优势,所以现在长途干线大都采用时分复用PCM的数字传输方式。
但是早期的数字传输系统有着许多的缺点,其中最主要的是以下两个:
(1)速率标准不统一: 由于历史的原因,多路复用的速率体系有两个互不兼容的国际标准。所以国际范围的基于光纤高速数据传输就很难实现。
(2)不是同步传输: 在过去各国的数字网主要是采用准同步的方式,所以当数据传输速率很高时,收发双方的时钟同步就成为很大的问题。
所以为了解决这些问题,美国推出了一个数字传输标准,叫做同步光纤网SONET。整个的同步网络的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟。同时,SONET为光纤传输系统定义了同步传输的线路速率等级结构:
宽带的接入技术主要包括有线宽带接入和无线宽带接入。在这里先来介绍有线宽带接入。
ADSL技术的全称是非对称数字用户线技术,具体指的是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造,使它能够承载宽带数字业务。具体来说ADSL技术就是把0-4 kHZ这一段低端频谱留给传统电话使用,而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。
ADSL的 传输距离 取决于数据率和用户线的线径(用户线越细,信号传输时的衰减就越大)。而ADSL所能得到的最高数据传输速率还与实际的用户线上的信噪比密切相关。
ADSL在 数据率 方面由于用户在线的具体条件相差较大,因此ADSL采用自适应调制技术使用户线能够传送尽可能高的数据率。当ADSL启动时,用户线两端的ADSL调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到干扰的情况以及在每一个频率上测试信号的传输质量。但是ADSL不能保证固定的数据率,所以对于用户线很差的甚至无法开通ADSL。
基于ADSL的接入网由以下三大部分组成:数字用户线接入复用器,用户线和用户家中的一些设施。
ADSL技术也在发展,现在已经有了更高速率的ADSL标准,称之为 第二代ADSL ,第二代ADSL改进的地方主要是:
1. 通过提高调制效率得到了更高的数据率。
2. 采用了无缝速率自适应技术SRA,可在运营中不中断通信和不产生误码的情况下,自适应的调整数据率。
3. 改善了线路质量评测和故障定位功能。
HFC网是目前覆盖面很广的有线电视网CATV的基础上开发的一种居民宽带接入网,除了可以传送CATV外,还能提供电话、数据和其他宽带交互型业务。
为了提高传输的质量,HFC网将原有线电视网中的同轴电缆主干部分改换为光纤,而光纤从头端连接到光纤结点,在光纤结点光信号被转换为电信号,最后信号被送到每一个用户的家庭。
FTTx是一种实现宽带居民接入网的方案,代表多种宽带接入的方式。这里的x代表不同的光纤接入地点,例如FTTH光纤到户,FTTB光纤到大楼等等。
现在的长距离信号传输大都是采用光纤传输,只有在到了临近用户家中时,才将光纤转换为铜缆。但是一个用户是远用不了一根光纤的通信容量,因此我们在光纤干线和用户之间安装一种转换装置即 光配线网 ,使得许多用户能够共享一根光纤的通信容量。由于光配线网无需使用电源,因此我们将其称为无源光网络。
‘肆’ 计算机网络复习题
本人不才 仅共参考
31、0OSI分层体系结构中,物理层是指( c) A.连接计算机的具体物理设备 B.连接计算机的具体的传输媒体 C.在物理媒体之上为上一层提供一个传输原始比特流的物理连接
D.在物理媒体之上为上一层提供一个传输原始比特流的逻辑连接
32、TCP/IP是一组分层的通信协议。构成TCP/IP模型的四个层次是(a ) A.网络接口层,网际层,运输层,应用层 B.物理层,数据链路层,运输层,应用层 C.数据链路层,运输层,会话层,应用层 D.网络接口层,网络层,会话层,应用层
33、 IP地址由一组( c)的二进制数字组成。
A.8位 B.16位 C.32位 D.64位
34、 集线器和路由器分别运行于OSI模型的 d
A.数据链路层和物理层 B.网络层和传输层
C.传输层和数据链路层 D.物理层和网络层
的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境。其功能:透明的传送比特流;所实现的硬件:集线器(HUB)。
35、 在下面的IP地址中属于C类地址的是c
A.141.0.0.0 B.3.3.3.3 C.197.234.111.123 D.23.34.45.56
36、 在Internet中能够提供任意两台计算机之间传输文件的协议是( b)
A.WWW B.FTP C.Telnet D.SMTP
37、对于无序接收的滑动窗口协议,若序号位数为n,则发送窗口最大尺寸为( )
A. 2n-1 B. 2n
C. 2n-1 D. 2n-1
选项ACD
A
序号位数为n,所以可辨别的范围是2^n。所以不可能大于2^n。
若为2^n,从0开始发送发出了所有却未受到应答,对于2^n-1,对应的应该是ACK0,可此时无法分辨这个0是2^n的下一个还是已发出去的第一个0。所以减一。避免出现重复号
38、TCP/IP体系结构中的TCP和IP所提供的服务分别为( d )
A.链路层服务和网络层服务 B.网络层服务和运输层服务
C.运输层服务和应用层服务 D.运输层服务和网络层服务
39、使用了VLSM技术的IP地址组成结构为 ( d ) 不确定
(A)网络地址+子网地址+主机地址 (B)网络地址+子网网络接口地址+主机
(C)网络地址+主机地址+子网络接口地址 (D)网络地址+主机地址+子网地址
40、OSPF协议中哪种类型的分组使用洪泛的方法来发送 ( c )
(A)HELLO分组
(B)数据库描述分组(C)链路状态请求分组 (D)链路状态更新分组
‘伍’ 计算机网络第2章
《计算机网络》第02章在线测试
第一题、单项选择题(每题1分,5道题共5分)
1、1. 物理层的主要任务是确定与传输媒体接口的特性。其中,用于描述不同功能事件出现顺序的是物理层的( D)。
A、机械特性 B、功能特性
C、电气特性 D、过程特性
2、2. 单工通信支持的数据通信是( A)。
A、单一方向 B、多个方向
C、两个方向且同时 D、两个方向,非同时
3、3. 码元速率的单位是波特,它是指(B )。
A、每秒传送的字节数 B、每秒传送的码元数
C、每秒传输的比特数 D、每秒传送的周期数
4、4. 下列因素中,不会影响信道数据传输速率的是(C )。
A、信噪比 B、频率带宽
C、信号传播速度 D、调制速率
5、5. 脉码调制PCM有两个互不兼容的国际标准T1和E1。为了有效利用传输线路,通常都将多个PCM信号使用复用技术装成帧。它们所采用的复用技术是( D)。
A、码分复用CDM B、波分复用WDM
C、频分复用FDM D、时分复用TDM
第二题、多项选择题(每题2分,5道题共10分)
1、1. 数据通信系统的模型包括(ABCDE )。
A、源点
B、传输系统
C、终点
D、发送器
E、接收器
2、2. 最基本的带通调制方法有(ACE )。
A、调幅
B、调带
C、调相
D、调波
E、调频
3、3. 导向传输媒体包括(ACE )。
A、双绞线
B、微波
C、同轴电缆
D、红外线
E、光缆
4、4. 物理层的接口的特性包括(BCDE )。
A、介质特性
B、电气特性
C、功能特性
D、规程特性
E、机械特性
5、5. 常用的信道复用技术有(ABCDE )。
A、频分复用
B、时分复用
C、码分复用
D、波分复用
E、统计时分复用
第三题、判断题(每题1分,5道题共5分)
1、1. 物理层的主要任务是确定与传输媒体接口的一些特性。其中,物理层的电气特性定义了接口引脚的功能。 (F )
正确 错误
2、2. 双绞线只能用于传输音频信号,不能传输视频信号。 (F )
正确 错误
3、3. 一个典型的电话信道是4KHZ。电话系统中采用脉冲编码调制PCM技术。则PCM采样周期为125μs 。(T )
正确 错误
4、4. 波特(Baud)和比特(bit)是两个不同的概念。但是,它们都是用来表示信息量的单位。( F)
正确 错误
5、5. 共有4个站进行CDMA通信,其中A站的码片序列为(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1)。现接收站收到的码片序列为(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1)。可以说明,A站发送了数据1。(F )
正确 错误
‘陆’ 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
‘柒’ 计算机网络习题
这个是按章节来的,你自己找一下吧
第一章习题答案
1. 填空题
(1) 计算机网络按网络的覆盖范围可分为_局域网_、城域网和__广域网__。
(2) 从计算机网络组成的角度看,计算机网络从逻辑功能上可分为 通信 子网和__资源__子网。
(3) 计算机网络的拓扑结构有 星型 、树型、 总线型 、环型和网状型。
第二章习题答案
1.填空题
(1) 调制解调器的作用是实现 模拟/数字 信号和 数字/模拟 信号之间的变换。
(2) 在数据通信过程中,接收端要通过差错控制检查数据是否出错,而采用反馈重发纠错的方法有 停等ARQ 方式和连续ARQ方式,连续ARQ方式又包括选择方式和
GO-BACK-N方式。
(3) 脉冲编码调制的过程简单地说可分为三个过程,它们是 抽样 、 量化和编码。
(4) 在数字通信信道上,直接传送基带信号的方法称为 基带传输 。
(5) 通信信道按传输信号的类型可划分为 模拟 信道和 数字 信道。
(6) 数字数据在数字信道上传输前需进行 编码 ,以便在数据中加入时钟信号;
(7) 数字数据的基本调制技术包括幅移键控、 频移键控 和相移键控。
2.选择题
(1) 通过改变载波信号的相位值来表示数字信号1、0 的编码方式是 C 。
A.ASK B.FSK C.PSK D.NRZ
(2) 在网络中,将语音与计算机产生的数字、文字、图形与图像同时传输,将语音信号数字化的技术是 B ;
A.差分Manchester编码 B.PCM技术
C.Manchester编码 D.FSK方法
(3) 下面关于卫星通信的说法,错误的是 C 。
A.卫星通信通信距离大,覆盖的范围广
B.使用卫星通信易于实现广播通信和多址通信
C.卫星通信的好处在于不受气候的影响,误码率很低
D.通信费用高,延时较大是卫星通信的不足之处
(4) 电缆屏蔽的好处是 B 。
A.减少信号衰减 B.减少电磁干扰辐射
C.减少物理损坏 D.减少电缆的阻抗
(5) 在下列多路复用技术中, B 具有动态分配时隙的功能。
A.同步时分多路复用 B.统计时分多路复用
C.频分多路复用 D.波分多路复用
(6) 下面有关虚电路和数据报的特性,正确的是 C 。
A.虚电路和数据报分别为面向无连接和面向连接的服务
B.数据报在网络中沿同一条路径传输,并且按发出顺序到达
C.虚电路在建立连接之后,分组中只需要携带连接标识
D.虚电路中的分组到达顺序可能与发出顺序不同
(7) 在数字通信中,使收发双方在时间基准上保持一致的技术是 B 。
A.交换技术 B.同步技术 C.编码技术 D.传输技术
(8) 在同一时刻,通信双方可以同时发送数据的信道通信方式为 D 。
A.半双工通信 B.单工通信 C.数据报 D.全双工通信
(9) 对于脉冲编码调制来说,如果要对频率为600Hz的语音信号进行采样,若传送PCM信号的信道带宽是3KHz,那么采样频率应该取 B ,就足够可以重构原语音信号的所有信息。
A.1.2KHz B.6KHz C.9KHz D.300Hz
第三章习题答案
1. 填空题
(1) 在TCP/IP参考模型的传输层上, 用户数据报 协议实现的是不可靠、无连接的数据报服务,而 传输控制 协议一个基于连接的通信协议,提供可靠的数据传输。
(2) 在计算机网络中,将网络的层次结构模型和各层协议的集合称为计算机网络的体系结构。其中,实际应用最广泛的是 TCP/IP 协议,由它组成了Internet的一整套协议。
2. 选择题
(1) 国际标准化组织ISO提出的不基于特定机型、操作系统或公司的网络体系结构OSI模型中,第一层和第三层分别为 A 。
A.物理层和网络层 B.数据链路层和传输层
C.网络层和表示层 D.会话层和应用层
(2) 在下面给出的协议中, D 属于TCP/IP的应用层协议。
A.TCP和FTP B.IP和UDP
C.RARP和DNS D.FTP和SMTP
(3) 在下面对数据链路层的功能特性描述中,不正确的是 A 。
A.通过交换与路由,找到数据通过网络的最有效的路径
B.数据链路层的主要任务是提供一种可靠的通过物理介质传输数据的方法
C.将数据分解成帧,并按顺序传输帧,并处理接收端发回的确认帧
D.以太网数据链路层分为LLC和MAC子层,在MAC子层使用CSMA/CD的协议
(4) 网络层、数据链路层和物理层传输的数据单位分别是 C 。
A.报文、帧、比特 B.包、报文、比特
C.包、帧、比特 D.数据块、分组、比特
(5) 在OSI 参考模型中能实现路由选择、拥塞控制与互连功能的层是 C 。
A.传输层 B.应用层 C.网络层 D.物理层
第四章习题答案
1. 填空题
(3) IEEE 802局域网标准将数据链路层划分为 逻辑链路控制 子层和 媒体访问控制 子层。
(4) 在令牌环中,为了解决竞争,使用了一个称为 令牌 的特殊标记,只有拥有的站才有权利发送数据。令牌环网络的拓扑结构为 环型 。
(5) 决定局域网特性的主要技术有 拓扑结构 、传输介质和 介质访问控制技术 。
(6) 载波监听多路访问/冲突检测的原理可以概括为 先听后发 、边听边发、__冲突停发___________、随机重发;
2. 选择题
(1) 光纤分布数据接口FDDI采用 C 拓扑结构。
A.星型 B.总线型 C.环型 D.树型
(2) Ethernet Switch的100Mbit/s全双工端口的带宽为 C 。
A.100Mbit/s B.10/100Mbit/s C.200Mbit/s D.20Mbit/s
(3) 对于采用集线器连接的以太网,其网络逻辑拓扑结构为 C ;
A.总线结构 B.星型结构
C.环型结构 D.以上都不是
(4) 有关VLAN的概念,下面说法不正确的是 C 。
A.VLAN是建立在局域网交换机和ATM交换机上的,以软件方式实现的逻辑分组
B.可以使用交换机的端口划分虚拟局域网,且虚网可以跨越多个交换机
C.使用IP地址定义的虚网与使用MAC地址定义的虚网相比,前者性能较高
D.VLAN中的逻辑工作组各节点可以分布在同一物理网段上,也可以分布在不同的物理网段上
(5) 在常用的传输介质中, A 的带宽最宽,信号传输衰减最小,抗干扰能力最强。
A.光纤 B.同轴电缆 C.双绞线 D.微波
(6) IEEE802.3物理层标准中的10BASE-T标准采用的传输介质为A 。
A.双绞线 B.粗同轴电缆 C.细同轴电缆 D.光纤
第五章习题答案
1.选择题
(1). A 是整个结构化布线系统的骨干部分。
A.垂直竖井系统 B.平面楼层系统
C.机房子系统 D.布线配线系统
(2).水平布线系统是结构化布线系统中的六个子系统之一,下面关于水平布线系统的说法不正确的是 A 。
A.在一个多层的建筑物中,水平布线系统是整个结构化布线系统的骨干部分。
B.水平布线系统起着支线的作用,一端连接用户工作区,另一端连接垂直布线系统或设备间;
C.水平布线系统包括了用于连接用户设备的各种信息插座及相关配件(软跳线、连接器等);
D.将垂直布线的干线线路延伸到用户工作区的通信插座;
第六章习题答案
1.选择题
(1) 下列 D 不是网络操作系统软件。
A.Windows NT Server B.NetWare
C.UNIX D.SQL Server
(2) 网络操作系统的系统容错技术中不包括 D
A.硬盘镜像 B. 事务跟踪系统 C. 电源备份 D. 用户鉴权
(3) 下列 D 属于网络操作系统的容错技术。
A.用户帐户 B. 用户密码 C. 文件共享 D. 磁盘镜像与磁盘双工
(4) 为了保证服务器中硬盘的可靠性,可以采用磁盘镜像技术,其标准是 C 。
A.RAID 5 B. RAID 3 C. RAID 1 D. RAID 0
第七章习题答案
1. 选择题
(1) 可以为程序员提供高层、跨平台、多协议的接口功能的软件称为 D 。
A.服务端开发软件 B.用户端开发软件
C.网络协议 D.中间件
(2) 在Client/Server结构中,客户机使用一条SQL命令将服务请求发送到 B ,由它将每一条SQL命令的执行结果回送给客户机。
A.文件服务器 B.数据库服务器
C.应用服务器 D.对象服务器
(3) 客户机提出服务请求,网络将用户请求传送到服务器 服务器执行用户请求,完成所要求的操作并将结果送回用户,这种工作模式称为___A________。
A.Client/Server 模式 B.对等模式
C.CSMA/CD模式 D.Token Ring 模式
第八章习题答案
1. 选择题
(1) X.25网络是一种 D 。
A.企业内部网 B.帧中继网 C.局域网 D.公用分组交换网
(2) 网桥工作在互连网络的 B 。
A.物理层 B.数据链路层 C.网络层 D.传输层
(3) 路由器运行于OSI模型的 B 。
A.数据链路层 B.网络层 C.传输层 D.应用层
(4) 帧中继技术本质上是 D 交换技术。
A.报文 B.线路 C.信元 D.分组
(5) 在计算机网络中,能将异种网络互连起来,实现不同网络协议相互转换的网络互连设备是___B_________。
A.集线器 B.路由器 C.网关 D.中继器
(6) 对于缩写词X.25、ISDN、PSTN和DDN,分别表示的是 。
A. 数字数据网、公用电话交换网、分组交换网、帧中继
B. 分组交换网、综合业务数字网、公用电话交换网、数字数据网
C. 帧中继、分组交换网、数字数据网、公用电话交换网
D. 分组交换网、公用电话交换网、数字数据网、帧中继
(7) 英文单词Hub、Switch、Bridge、Router、Gateway代表着网络中常用的设备,它们分别表示为 A 。
A. 集线器、网桥、交换机、路由器、网关
B. 交换机、集线器、网桥、网关、路由器
C. 集线器、交换机、网桥、网关、路由器
D. 交换机、网桥、集线器、路由器、网关
(8) 综合业务数字网的基本速率接口和基群速率接口的传输速率分别为 B 。
A. 128Kbit/s和1.544Mbit/s
B. 144Kbit/s和2.048Mbit/s
C. 144Kbit/s和1.544Mbit/s
D. 64Kbit/s和2.048Mbit/s
第九章习题答案
1.填空题
(1) HTTP协议是基于TCP/IP之上的,WWW服务所使用的主要协议,HTTP会话过程包括连接、请求 、应答和断开 。
(2) IP地址中主机部分如果全为1,则表示__有限广播地址___地址,IP地址中主机部分若全为0,则表示__网络___地址。
(3) WWW客户机与WWW服务器之间的应用层传输协议是 HTTP ;
HTML是WWW网页制作的基本语言。
(4) FTP能识别的两种基本的文件格式是文本 文件和 二进制 文件。
(5) 在一个IP网络中负责主机IP地址与主机名称之间的转换协议称为__域名系统__,负责获取与某个IP地址相关的MAC地址的协议称为__地址解析协议_。
(6) 在Internet中URL的中文名称是_统一资源定位器__;我国的顶级域名是_cn______。
(7) Internet中的用户远程登录,是指用户使用 TELNET 命令,使自己的计算机暂时成为远程计算机的一个仿真终端。
(8) 发送电子邮件需要依靠简单邮件传输协议,该协议的主要任务是负责邮件服务器之间的邮件传送。
2.选择题
(1) 在下面的IP地址中, C 属于C类地址。
A.141.0.0.0 B.3.3.3.3
C.197.234.111.123 D.23.34.45.56
(2) 在Intranet服务器中, D 作为WWW服务的本地缓冲区,将Intranet用户从Internet中访问过的主页或文件的副本存放其中,用户下一次访问时可以直接从中取出,提高用户访问速度,节省费用。
A.WWW服务器 B.数据库服务器
C.电子邮件服务器 D.代理服务器
(3) 在给主机配置IP地址时,合法的是 A 。
A.129.9.255.18 B.127.21.19.109
C.192.5.91.255 D.220.103.256.56
(4) HTTP是 D 。
A.统一资源定位器 B.远程登录协议
C.文件传输协议 D.超文本传输协议
(5) ARP协议的主要功能是B 。
A.将物理地址解析为IP地址B.将IP地址解析为物理地址
C.将主机域名解析为IP地址D.将IP地址解析为主机域名
(6) 使用匿名FTP服务,用户登录时常常使用 A 作为用户名。
A.anonymousB.主机的IP地址
C.自己的E-mail地址 D.节点的IP地址
第十章习题答案
1.填空题
(1) 网络安全遭到破坏时,所能采取的基本行动方案有 主动方式和被动方式。
(2) 防火墙是指一个由软件和硬件系统组合而成的专用“屏障”,其功能是防止非法用户入侵、非法使用系统资源以及执行安全管制措施。
2. 选择题
(1) 在企业内部网与外部网之间,用来检查网络请求分组是否合法,保护网络资源不被非法使用的技术是____B______。
A.防病毒技术 B.防火墙技术 C.差错控制技术 D.流量控制技术
(2) 网络安全机制主要解决的是 C。
A. 网络文件共享 B. 因硬件损坏而造成的损失
C. 保护网络资源不被复制、修改和窃取 D. 提供更多的资源共享服务
(3) 为了保证计算机网络信息交换过程的合法性和有效性,通常采用对用户身份的鉴别。下面不属于用户身份鉴别的方法是D。
A. 报文鉴别 B. 身份认证 C. 数字签名 D. 安全扫描
‘捌’ [计算机网络之二] 物理层
物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能地屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异,使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异,这样就可使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务,而不必考虑网络具体的传输媒体和通信手段是什么。
物理层的协议也称为物理层 规程 。
(1)机械特性
指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。
(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
指明在某条线上出现的某一电平的意义。
(4)过程特性
指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
数据在计算机内部多采用并行传输方式,但在通信线路上的传输方式一般都是串行传输 ,即逐个比特按照事件顺序传输。因此物理层还要完成传输方式的转换。
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) 。
消息 :通信的目的是传递消息,如语音、文字、图像视频。
数据 :运送消息的实体,使用特定方式表示的信息,通常是有意义的符号序列。
信号 :数据的电气或电磁的表现。
码元 :代表不同离散数值的基本波形。
信道不等同于电路,信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体,一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。
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。
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。
PS. 一般对讲机属于半双工!!!
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。
数字信号一般用方形脉冲来表示:
对于模拟信道,信道带宽 W = f2 - f1,f1 是信道能通过的最低频率,f2 是信道能通过的最高频率,两者都是由信道的物理特性决定的。
数字信道时一种离散信道,它只能传送取离散值的数字信号,信道的带宽决定了信道中能不失真地传输脉冲序列的最高速率。
一个数字脉冲称为一个码元,用码元速率表示单位时间内信号波形的变换次数,即单位时间内通过信道传输的码元个数。若信号码元的宽度为 T 秒,则码元速率 B = 1/T,单位为波特(Baud),所以码元速率也叫波特率。
有限带宽无噪声信道的极限码元速率为:
B = 2W(Baud) // W 为信道带宽
一个码元所带的位数是由码元所取的离散值种类所决定的,存在如下关系:
n = log 2 N // n 为码元所带位数,N 为码元种类数
根据上述两个公式,可以计算出理想无噪声状况下,信道的最大数据传输速率为:
R = B log 2 N = 2W log 2 N
有限带宽有噪声信道的极限数据速率:
C = W log 2 (1+S/N)
【解析】W 为信道带宽,S 为信号的平均功率,N 为噪声的平均功率,S/N 叫作信噪比,在实际使用中 S 与 N 的比值太大,故常取其分贝数(dB),分贝与信噪比的关系为:
dB = 10 log10(S/N)
(1)导引型
(2)非导引型
频分复用 FDM(Frequency Division Multiplexing) 的所有用户在同样的时间占用不同的带宽(频率带宽)资源,用户在分配到一定的频带后,在通信过程中自始至终都占用这个频带。
时分复用 TDM(Time Division Multiplexing) 是将时间划分为一段段等长的时分复用帧。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。
统计时分复用 STDM(Statistic TDM)
波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 就是光的频分复用。
码分复用 CDM(Code Division Multiplexing) :在相同的时间使用相同的频带进行通信。
在 CDMA(码分多址:Code Division Multiplexing Access) 中,每一个比特时间被划分为 m 个短的间隔,称为 码片(chip) 。使用 CDMA 的每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列(chip sequence) ,发送比特 1 使用 m bit 码片序列,发送比特 0 使用码片序列的反码。
CDMA 系统的一个重要特点就是这种体制给每一个站分配的码片序列不仅必须各不相同,并且还必须互相正交。
非对称数字用户线 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)技术是 用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造 ,使它能够承载宽带数字业务。
光纤同轴混合网(HFC 网,Hybrid Fiber Coax)是在目前覆盖面很广的有线电视网的基础上开发的一种居民宽带接入网。
‘玖’ 计算机网络——2.物理层
确定与传输媒体的 接口 的一些特性,解决在各种传输媒体上传输 比特流 的问题
1.机械特性 :接口的形状尺寸大小。
2.电气特性 :在接口电缆上的各条线的电压范围。
3.功能特性 :在某一条线上出现的某个电平电压表示的意义。
4.过程特性 :对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
传输媒体主要可以分为 导引型传输媒体 和 非导引型传输媒体 :
导引型传输媒体 :信号沿着固体媒体(铜线或光纤,双绞线)进行传输, 有线传输 。
非导引型传输媒体 :信号在自由空间传输,常为 无线传输 。
数据通信系统:包括 源系统 (发送方), 传输系统 (传输网络), 目的系统 (接收方)。
一般来说源系统发出的信号(数字比特流)不适合直接在传输系统上直接传输,需要转化(模拟信号)。
调制 :数字比特流-模拟信号
解调 :模拟信号-数字比特流
数据 ——运送消息的实体。
信号 ——数据的电气化或电磁化的表现。
模拟信号 ——代表消息的参数的取值是 连续 的。
数字信号 ——代表消息的参数的取值是 离散 的。
码元 ——在使用时间域代表不同离散值的基本波形。
信道 :表示向某一个方向传送信息的媒体。
单向通信(单工通信) :只有一个方向的通信,不能反方向。
双向交替通信(半双工通信) :能两个方向通信,但是不能同时。
双向同时通信(全双工通信) :能同时在两个方向进行通信。
基带信号 :来自信源的信号(源系统发送的比特流)。
基带调制 :对基带信号的波形进行变换,使之适应信道。调制后的信号仍是基带信号。基带调制的过程叫做 编码 。
带通调制 :使用载波进行调制,把基带信号的频率调高,并转换为模拟信号。调制后的信号是 带通信号 。
1.归零制 :两个相邻信号中间信号记录电流要恢复到 零电平 。 正脉冲表示1,负脉冲表示0 。在归零制中,相邻两个信号之间这段磁层未被磁化,因此在写入信息之前必须去磁。
2.不归零制 : 正电平代表1,负电平代表0 ,不用恢复到零电平。难以分辨开始和结束,连续记录0或者1时必须要有时钟同步,容易出现直流分量出错。
3.曼彻斯特编码 :在每一位中间都有一个跳变。 低->高表示0,高->低表示1 。
4.差分曼彻斯特编码 :在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0,没有跳变代表1。 位中间的跳变代表时钟,位前跳变代表数据 。
调幅( AM ):载波的 振幅 随着基带数字信号而变化。
调频( FM ):载波的 频率 随着基带数字信号而变化。
调相( PM ):载波的 初始相位 随着基带数字信号而变化。
失真 :发送方的数据和接收方的数据并不完全一样。
限制码元在信道上的传输速率的因素:信道能够通过的 频率范围 ; 信噪比 。
码间串扰 :由于系统特性,导致前后码元的波形畸变。
理想低通信号的最高码元传输速率为 2W ,单位是波特,W是理想低通信道的 带宽 ,理想带通特性信道的最高码元传输速率为W。
信噪比 :信号的平均功率与噪声的平均功率的比值,单位是 dB , 值=10log10(S/N) 。
信噪比对信道的 极限 信息传输速率的影响:速率 C=Wlog2(1+S/N)——香农公式 ,单位为 bit/s 。
信噪比越大,极限传输速率越高。实际速率比极限速率低不少。还可以用编码的方式来提高速率(让一个码元携带更多的比特量)。
所谓 复用 就是一种将若干个彼此独立的信号合并成一个可以在 同一信道 上同时传输的 复合信号 的方法。
比如,传输的语音信号的频谱一般在300~3400Hz内,为了使若干个这种信号能在 同一信道(相当于共享信道,能够降低成本,提高利用率) 上传输,可以把它们的频谱调制到不同的频段,合并在一起而不致相互影响,并能在接收端彼此分离开来( 分用 )。
信道复用技术就是将一个物理信道按照一定的机制划分多个互不干扰互不影响的逻辑信道。信道复用技术可分为以下几种: 频分复用,时分复用和统计时分复用,波分复用,码分复用 。
1.频分复用技术FDM(也叫做频分多路复用技术): 条件是传送的信号的带宽是有限的,而 信道的带宽要远远大于信号的带宽 ,然后采用 不同频率 进行调制的方法,是各个信号在信道上错开。频分复用的各路信号是在 时间 上重叠而在 频谱 上不重叠的信号。将整个带宽分为多份,用户分配一定的带宽后通信过程 自始至终都占用 这个频带。另外,为保证各个子信道传输不受干扰,可以设立 隔离带 。
2.时分复用技术TDM:采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号。 也就是在信道带宽上划分出几个子信道后,A用户在某一段时间使用子信道1,用完之后将子信道1释放让给用户B使用,以此类推。将整个信道传输时间划分成若干个时间片(时隙),这些时间片叫做 时分复用帧 。每一个时分用户在每一个TDM帧中占用 固定时序 的时隙。
4.波分复用技术WDM: 将两种或多种不同波长的光载波信号在发送端经过 复用器汇合 在一起,并耦合到光线路的 同一根光纤 中进行传输,在接收端经过 分波器 将各种波长的光载波分离进行 恢复 。整个过程类似于频分复用技术的共享信道。波分复用其实就是光的频分复用。
1.比特时间,码片
1比特时间就是发送 1比特 需要的时间,如数据率是10Mb/s,则100比特时间就等于10微秒。
每一个比特时间划分为m个短的间隔,称为码片。每个站被指派一个唯一的m bit 的码片序列(例如S站的8 bit 码片序列是00011011)。
如果发送 比特1 ,则发送自己的m bit 码片序列。如果发送 比特0 ,则发送该码片序列的二进制反码。
S站的码片序列:(-1,-1,-1,+1,+1,-1,+1,+1) -1代表0,+1代表1
用户发送的信号先受 基带数字信号 的调试,又受 地址码 的调试。就比如数据发送后受到基带数字信号的调试之后变为10,然后又受到地址码的调试后1就变为了00011011(上面的S站码片序列),0就变成了11100100。
由于每个比特要转换成m个比特的码片序列,因此原本S站的数据率b bit/s要提高到mb bit/s,同时S站所占用的频带宽度也提高到原本数值的m倍。这种方式是扩频通信中的一种。
扩频通信通常有两大类:直接序列扩频DSSS(上述方式);跳频扩频FHSS。
2.码分多址(CDMA)
CDMA的重要特点 :每个站分配的码片序列不仅必须 各不相同 ,并且还必须 相互正交 。在实用系统中使用的是 伪随机码序列 。
码片的互相 正交 的关系:令向量S表示站S的码片向量,令T表示其他任何站的码片向量。两个不同站的码片序列正交,就是向量S和T的 规格化内积 等于0。
即S T=(S1 T1+S2 T2+......Sm Tm)/m(其实就相当于 两个向量垂直 ,/m对结果其实也没多大关系)
推论 : 1. 一个码片向量和另一码片反码的向量的规格化内积值为0(如果ST=0,那么ST'也=0)
2. 任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1,即S S=1
3. 一个码片向量和该码片向量的规格化内积值是-1,即S S'=-1
CDMA的工作原理:
用一个列子来说明,假设S站的码片序列为(-1,-1,-1,+1,+1,-1,+1,+1),S站的扩频信号为Sx,即若数据比特=1那么S站发送的是码片序列本身Sx=S,若数据比特=0那么S站发送的是码片序列的反码Sx=S’。T站的码片序列为(-1,-1,+1,-1,+1,+1,+1,-1),T站的扩频信号为Tx。因为所有的站都使用相同的频率,因此每一个站都能够收到所有的站发送的扩频信号。所有的站收到的都是叠加的信号 Sx+Tx 。
当接收站打算收S站发送的信号时,就用S站的码片序列与收到的信号求规格化内积,即S (Sx+Tx)=S Sx+S Tx。前者等于+1或0,后者一定等于0,具体看下面(参考上面的 CDMA的工作原理 ):
当数据比特=1时,Sx=S,那么S Sx=S S=1;同理 ,当数据比特=0时,Sx=S’,那么S Sx=S S’=0
当数据比特=1时,Tx=S,那么S Tx=S T=0(参考上面 码片序列的正交关系 );同理 ,当数据比特=0时,Sx=S’,那么S Tx=S*T’=0