① 无线通信网络如何分类
无线根据国际上所采用的通信技术种类可将无线传感器网络划分为无线广域网(WWAN)、无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)、低速率无线个域网(LR-WPAN)。以下是对各类网络各自常见和常用的通信技术进行简单介绍。
1、无线局域网(WLAN)
无线局域网是指以无线电波、红外线等无线媒介来代替目前有线局域网中的传输媒介(比如电缆)而构成的网络。无线局域网内使用的通信技术覆盖范围一般为半径100m左右,也就是说差不多几个房间或小公司的办公室。当然实际的覆盖范围受很多因素影响,比如通信区域中的高大障碍物。
2、IEEE
802.11系列标准是IEEE制订的无线局域网标准,主要对网络的物理层和媒质访问控制层进行规定,其中重点是对媒质访问控制层的规定。目前该系列的标准有:IEEE802.11、IEEE
。802.11b、IEEE
802.11a、IEEE
802.11g、IEEE
802.11d、IEEE
802.11e、IEEE802.11f、IEEE
802.11h、IEEE
802.11i、IEEE
802.11j等,其中每个标准都有其自身的优势和缺点。
3、WIFI
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌,由Wi-Fi联盟(Wi-Fi
Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE
802.11标准的无线网路产品之间的互通性。现时一般人会把Wi-Fi及IEEE
802.11混为一谈。甚至把Wi-Fi等同于无线网际网路。
4、IEEE
802.11g
IEEE
802.11g是对IEEE
802.11b的一种高速物理层扩展,它也工作于2.4GHz频带,物理层采用直接序列扩频(DSSS)技术,而且它采用了OFDM技术,使无线网络传输速率最高可达54Mbps,并且与IEEE802.11b完全兼容。IEEE802.11g和IEEE802.11a的设计方式几乎是一样的。
② 计算机网络-物理层-码分复用技术
码分复用CDM(Code Division Multiplexing)是另一种共享信道的方法。实际上,人们更常用的名词是码分多址CDMA(Code Division Multiple Access) 。每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型,因此各用户之间不会造成干扰。码分复用最初用于军事通信,因为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。现在已广泛使用在民用的移动通信中,特别是在无线局域网中。采用CDMA可提高通信的话音质量和数据传输的可靠性,减少干扰对通信的影响,增大通信系统的容量(是使用全球移动通信系统GSM的4-5倍),降低手机的平均发射功率,等等。
在CDMA中,每一个比特时间再划分为m个短的间隔,称为码片(chip) 。通常m的值是64或128。在下面的原理性说明中,为了画图简单起见,我们设m为8。
使用CDMA的每一个站林指派一个唯一的mbit码片序列(chip sequence)。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。 例如,指派给S站的8bit码片序列是00011011。当S发送比特1时,它就发送序列00011011,而当S发送比特0时,就发送11100100。为了方便,我们按惯例将码片中的0写为-1,将1写为+1。因此S站的码片序列是(-1-1-1+1+1-1+1+1)。
“现假定S站要发送信息的数据率为b bit/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。这种通信方式是 扩频 (spread spectrum)通信中的一种。扩频通信通常有两大类。一种是 直接序列扩DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) ,如上面讲的使用码片序列就是这一类。另一种是 跳频扩频FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) 。”
1) 每一个站分配的码片序列 必须 各不相同
2) 任意两站的码片序列 还必须互相正交(orthogonal) 。 在实用的系统中是使用伪随机码序列。
用数学公式可以很清楚地表示码片序列的这种正交关系。令向量S表示站S的码片向量,再令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的码片序列的规格化内积(inner proct)都是0 :
例如,向量S为(-1-1-1+1+1-1+1+1),同时设向量T为(-1-1+1-1+1+1+1-1),这相当于T站的码片序列为00101110,将向量S和T的各分量值代入 (1) 式就可看出这两个码片序列是正交的。
3) 一个站点与各站码片反码的向量的内积正交(等于0)。 上例中,向量S和T码片反码的向量的内积也是0。
4) 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。
5) 一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 -1。
现假定有一个X站要接收S站发送的数据。X站必须知道S站所特有的码片序列:X站使用它得到的码片向量S与接收到的未知信号进行求内积的运算。X站接收到的信号是各个站发送的码片序列之和。根据上面的公式(1)和(2),再根据叠加原理(假定各种信号经过信道到达接收端是叠加的关系),那么求内积得到的结果是:所有其他站的信号都被过滤掉(其内积的相关项都是0),而只剩下S站发送的信号。当S站发送比特1时,在X站计算内积的结果是+1,当S站发送比特0时,内积的结果是-1。
设S站要发送的数据是1 1 0三个码元,再设CDMA将每一个玛元扩展为8个码片,而S站选择的码片序列为(-1-1-1+1+1-1+1+1),S站发送的扩频信号为Sx。我们应当注意到,S站发送的扩领信号Sx.中,只包含互为反码(发送比特0,则发送该码片序列的二进制反码)的两种码片序列。T站选择的码片序列为(-1-1+1-1+1+1+1-1),T站也发送1 1 0三个码元,而T站的扩频信号为Tx。因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须信号。对于我们的例子,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。这相当于分别计算S*Sx 和 T*Tx,显然,S*Sx就是S站发送的数据比特,因为在计算规格化内积时,按(2) (3)式相加的各项,或者都是+1,或者都是-1:而S*Tx,一定是零,因为相加的8项中的+1和-1各占一半,因此总和一定是零。
已知S,T,R×(接收到的扩频信号),求S发,T发
频分复用:不同用户,相同时间,不同频率,适用于电磁信号传输 。
时分复用:不同用户,不同时间,相同频率,适用于电磁信号传输,时分复用相比频分复用则更有利于数字信号的传输 。
波分复用:不同用户,相同时间,不同波长,适用于光波传输 。
码分复用:不同用户,相同时间,相同频率,适用于移动通信中,特别是在无线局域网中。
③ 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
④ 直接序列扩频是如何实现通信的,它具有哪些特点
一、接序列扩频通信原理
直接序列扩频(DSSS),(Direct seqcuence spread
spectrdm)是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱,而在收端,用相同的扩频码序去进行解码,把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法,具体说,就是将信源与一定的PN码(伪噪声码)进行摸二加。例如说在发射端将"1"用11000100110,而将"0"用00110010110去代替,这个过程就实现了扩频,而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"是00110010110就恢复成"0",这就是解扩。这样信源速率就被提高了11倍,同时也使处理增益达到10dB以上,从而有效地提高了整机倍噪比。
直接序列扩频的优点:
直扩系统射频带宽很宽。小部分频谱衰落不会使信号频谱严重衰落
多径干扰是由于电波传播过程中遇到各种反射体(高山,建筑物)引起,使接受端接受信号产生失真,导致码间串扰,引起噪音增加。而直扩系统可以利用这些干扰能量提高系统的性能。
直扩系统除了一般通信系统所要求的同步以外,还必须完成伪随机码的同步,以便接受机用此同步后的伪随机码去对接受信号进行相关解扩。直扩系统随着伪随机码字的加长,要求的同步精度也就高,因而同步时间就长。
直扩和跳频系统都有很强的保密性能。对于直扩系统而言,射频带宽很宽,谱密度很低,甚至淹没在噪音中,就很难检查到信号的存在。由于直扩信号的频谱密度很低,直扩系统对其它系统的影响就很小。
直扩系统一般采用相干解调解扩,其调制方式多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等调制方式。而跳频方式由于频率不断变化、频率的驻留时间内都要完成一次载波同步,随着跳频频率的增加,要求的同步时间就越短。因此跳频多采用非相干解调,采用的解调方式多为FSK或ASK,从性能上看,直扩系统利用了频率和相位的信息,性能优于跳频。
二、直接序列扩频通信技术特点:
直接序列扩频(Direct Sequence Spread
Spectrum)系统是将要发送的信息用伪随机码(PN码)扩展到一个很宽的频带上去,在接收端,用与发端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理,恢复出发送的信息。
直接序列扩频通信开始出现于第二次世界大战,是美军重要的无线保密通信技术。现在直扩技术被广泛应用于包括计算机无线网等许多领域。
抗干扰性强
抗干扰是扩频通信主要特性之一,比如信号扩频宽度为100倍,窄带干扰基本上不起作用,而宽带干扰的强度降低了100倍,如要保持原干扰强度,则需加大100倍总功率,这实质上是难以实现的。因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到,所以即使以同类型信号进行干扰,在不知道信号的扩频码的情况下,由于不同扩频编码之间的不同的相关性,干扰也不起作用。正因为扩频技术抗干扰性强,美国军方在海湾战争等处广泛采用扩频技术的无线网桥来连接分布在不同区域的计算机网络。
隐蔽性好
因为信号在很宽的频带上被扩展,单位带宽上的功率很小,即信号功率谱密度很低,信号淹没在白噪声之中,别人难以发现信号的存在,加之不知扩频编码,很难拾取有用信号,而极低的功率谱密度,也很少对于其他电讯设备构成干扰。
易于实现码分多址(CDMA)
直扩通信占用宽带频谱资源通信,改善了抗干扰能力,是否浪费了频段?其实正相反,扩频通信提高了频带的利用率。正是由于直扩通信要用扩频编码进行扩频调制发送,而信号接收需要用相同的扩频编码作相关解扩才能得到,这就给频率复用和多址通信提供了基础。充分利用不同码型的扩频编码之间的相关特性,分配给不同用户不同的扩频编码,就可以区别不同的用户的信号,众多用户,只要配对使用自己的扩频编码,就可以互不干扰地同时使用同一频率通信,从而实现了频率复用,使拥挤的频谱得到充分利用。发送者可用不同的扩频编码,分别向不同的接收者发送数据;同样,接收者用不同的扩频编码,就可以收到不同的发送者送来的数据,实现了多址通信。美国国家航天管理局(NASA)的技术报告指出:采用扩频通信提高了频谱利用率。另外,扩频码分多址还易于解决随时增加新用户的问题。
抗多径干扰
无线通信中抗多径干扰一直是难以解决的问题,利用扩频编码之间的相关特性,在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号,也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强,从而达到有效的抗多径干扰。
直扩通信速率高
直扩通信速率可达
2M,8M,11M,无须申请频率资源,建网简单,网络性能好。
⑤ 【山外笔记-计算机网络·第7版】第02章:物理层
[学习笔记]第02章_物理层-打印版.pdf
本章最重要的内容是:
(1)物理层的任务。
(2)几种常用的信道复用技术。
(3)几种常用的宽带接入技术,主要是ADSL和FTTx。
1、物理层简介
(1)物理层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。
(2)物理层的作用是尽可能地屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异。
(3)用于物理层的协议常称为物理层规程(procere),其实物理层规程就是物理层协议。
2、物理层的主要任务 :确定与传输媒体的接口有关的一些特性。
(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:指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。
(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。
3、物理层要完成传输方式的转换。
(1)数据在计算机内部多采用并行传输方式。
(2)数据在通信线路(传输媒体)上的传输方式一般都是串行传输,即逐个比特按照时间顺序传输。
(3)物理连接的方式:点对点、多点连接或广播连接。
(4)传输媒体的种类:架空明线、双绞线、对称电缆、同轴电缆、光缆,以及各种波段的无线信道等。
1、数据通信系统的组成
一个数据通信系统可划分为源系统(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)三大部分。
(1)源系统:一般包括以下两个部分:
(2)目的系统:一般也包括以下两个部分:
(3)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。
2、通信常用术语
(1)通信的目的是传送消息(message),数据(data)是运送消息的实体。
(2)数据是使用特定方式表示的信息,通常是有意义的符号序列。
(3)信息的表示可用计算机或其他机器(或人)处理或产生。
(4)信号(signal)则是数据的电气或电磁的表现。
3、信号的分类 :根据信号中代表消息的参数的取值方式不同
(1)模拟信号/连续信号:代表消息的参数的取值是连续的。
(2)数字信号/离散信号:代表消息的参数的取值是离散的。
1、信道
(1)信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
(2)一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。
(3)单向通信只需要一条信道,而双向交替通信或双向同时通信则都需要两条信道(每个方向各一条)。
2、通信的基本方式 :
(1)单向通信又称为单工通信,只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。如无线电广播、有线电广播、电视广播。
(2)双向交替通信又称为半双工通信,即通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送/接收。
(3)双向同时通信又称为全双工通信,即通信的双方可以同时发送和接收信息。
3、调制 (molation)
(1)基带信号:来自信源的信号,即基本频带信号。许多信道不能传输基带信号,必须对其进行调制。
(2)调制的分类
4、基带调制常用的编码方式 (如图2-2)
(1)不归零制:正电平代表1,负电平代表0。
(2)归零制:正脉冲代表1,负脉冲代表0。
(3)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。也可反过来定义。
(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,而位开始边界没有跳变代表1。
5、带通调制的基本方法
(1)调幅(AM)即载波的振幅随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输出。
(2)调频(FM)即载波的频率随基带数字信号而变化。例如,0或1分别对应于频率f1或f2。
(3)调相(PM)即载波的初始相位随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。
(4)多元制的振幅相位混合调制方法:正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Molation)。
1、信号失真
(1)信号在信道上传输时会不可避免地产生失真,但在接收端只要从失真的波形中能够识别并恢复出原来的码元信号,那么这种失真对通信质量就没有影响。
(2)码元传输的速率越高,或信号传输的距离越远,或噪声干扰越大,或传输媒体质量越差,在接收端的波形的失真就越严重。
2、限制码元在信道上的传输速率的因素
(1)信道能够通过的频率范围
(2)信噪比
3、香农公式 (Shannon)
(1)香农公式(Shannon):C = W*log2(1+S/N) (bit/s)
(2)香农公式表明:信道的带宽或信道中的信噪比越大,信息的极限传输速率就越高。
(3)香农公式指出了信息传输速率的上限。
(4)香农公式的意义:只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率,就一定存在某种办法来实现无差错的传输。
(5)在实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少,是因为香农公式的推导过程中并未考虑如各种脉冲干扰和在传输中产生的失真等信号损伤。
1、传输媒体
传输媒体也称为传输介质或传输媒介,是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。
2、传输媒体的分类
(1)导引型传输媒体:电磁波被导引沿着固体媒体(双绞线、同轴电缆或光纤)传播。
(2)非导引型传输媒体:是指自由空间,电磁波的传输常称为无线传输。
1、双绞线
(1)双绞线也称为双扭线, 即把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(twist)起来。绞合可减少对相邻导线的电磁干扰。
(2)电缆:通常由一定数量的双绞线捆成,在其外面包上护套。
(3)屏蔽双绞线STP(Shielded Twisted Pair):在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织成的屏蔽层,提高了双绞线抗电磁干扰的能力。价格比无屏蔽双绞线UTP(Unshielded Twisted Pair)要贵一些。
(4)模拟传输和数字传输都可以使用双绞线,其通信距离一般为几到十几公里。
(5)双绞线布线标准
(6)双绞线的使用
2、同轴电缆
(1)同轴电缆由内导体铜质芯线(单股实心线或多股绞合线)、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层(也可以是单股的)以及保护塑料外层所组成。
(2)由于外导体屏蔽层的作用,同轴电缆具有很好的抗干扰特性,被广泛用于传输较高速率的数据。
(3)同轴电缆主要用在有线电视网的居民小区中。
(4)同轴电缆的带宽取决于电缆的质量。目前高质量的同轴电缆的带宽已接近1GHz。
3、光缆
(1)光纤通信就是利用光导纤维(简称光纤)传递光脉冲来进行通信。有光脉冲为1,没有光脉冲为0。
(2)光纤是光纤通信的传输媒体。
(3)多模光纤:可以存在多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽,造成失真,多模光纤只适合于近距离传输。
(4)单模光纤:若光纤的直径减小到只有一个光的波长,则光纤就像一根波导那样,可使光线一直向前传播,而不会产生多次反射。单模光纤的纤芯很细,其直径只有几个微米,制造起来成本较高。
(5)光纤通信中常用的三个波段中心:850nm,1300nm和1550nm。
(6)光缆:一根光缆少则只有一根光纤,多则可包括数十至数百根光纤,再加上加强芯和填充物,必要时还可放入远供电源线,最后加上包带层和外护套。
(7)光纤的优点
1、无线传输
(1)无线传输是利用无线信道进行信息的传输,可使用的频段很广。
(2)LF,MF和HF分别是低频(30kHz-300kHz)、中频(300kHz-3MH z)和高频(3MHz-30MHz)。
(3)V,U,S和E分别是甚高频(30MHz-300MHz)、特高频(300MHz-3GHz)、超高频(3GHz-30GHz)和极高频(30GHz-300GHz),最高的一个频段中的T是Tremendously。
2、短波通信: 即高频通信,主要是靠电离层的反射传播到地面上很远的地方,通信质量较差。
3、无线电微波通信
(1)微波的频率范围为300M Hz-300GHz(波长1m-1mm),但主要使用2~40GHz的频率范围。
(2)微波在空间中直线传播,会穿透电离层而进入宇宙空间,传播距离受到限制,一般只有50km左右。
(3)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。
(4)微波接力通信:在一条微波通信信道的两个终端之间建立若干个中继站,中继站把前一站送来的信号经过放大后再发送到下一站,故称为“接力”,可传输电话、电报、图像、数据等信息。
(5)卫星通信:利用高空的人造同步地球卫星作为中继器的一种微波接力通信。
(6)无线局域网使用ISM无线电频段中的2.4GHz和5.8GHz频段。
(7)红外通信、激光通信也使用非导引型媒体,可用于近距离的笔记本电脑相互传送数据。
1、复用(multiplexing)技术原理
(1)在发送端使用一个复用器,就可以使用一个共享信道进行通信。
(2)在接收端再使用分用器,把合起来传输的信息分别送到相应的终点。
(3)复用器和分用器总是成对使用,在复用器和分用器之间是用户共享的高速信道。
(4)分用器(demultiplexer)的作用:把高速信道传送过来的数据进行分用,分别送交到相应的用户。
2、最基本的复用
(1)频分复用FDM(Frequency Division Multiplexing)
(2)时分复用TDM(Time Division Multiplexing):
3、统计时分复用STDM (Statistic TDM)
(1)统计时分复用STDM是一种改进的时分复用,能明显地提高信道的利用率。
(2)集中器(concentrator):将多个用户的数据集中起来通过高速线路发送到一个远地计算机。
(3)统计时分复用使用STDM帧来传送数据,每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。
(4)STDM帧不是固定分配时隙,而是按需动态地分配时隙,提高了线路的利用率。
(5)统计复用又称为异步时分复用,而普通的时分复用称为同步时分复用。
(6)STDM帧中每个时隙必须有用户的地址信息,这是统计时分复用必须要有的和不可避免的一些开销。
(7)TDM帧和STDM帧都是在物理层传送的比特流中所划分的帧。和数据链路层的帧是完全不同的概念。
(8)使用统计时分复用的集中器也叫做智能复用器,能提供对整个报文的存储转发能力,通过排队方式使各用户更合理地共享信道。此外,许多集中器还可能具有路由选择、数据压缩、前向纠错等功能。
1、波分复用WDM (Wavelength Division Multiplexing)
波分复用WDM是光的频分复用,在一根光纤上用波长来复用两路光载波信号。
2、密集波分复用DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)
密集波分复用DWDM是在一根光纤上复用几十路或更多路数的光载波信号。
1、码分复用CDM (Code Division Multiplexing)
(1)每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。
(2)各用户使用经过特殊挑选的不同码型,因此各用户之间不会造成干扰。
(3)码分复用最初用于军事通信,现已广泛用于民用的移动通信中,特别是在无线局域网中。
2、码分多址CDMA (Code Division Multiple Access)。
(1)在CDMA中,每一个比特时间再划分为m个短的间隔,称为码片(chip)。通常m的值是64或128。
(2)使用CDMA的每一个站被指派一个唯一的m bit码片序列(chip sequence)。
(3)一个站如果发送比特1,则发送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。
(4)发送信息的每一个比特要转换成m个比特的码片,这种通信方式是扩频通信中的直接序列扩频DSSS。
(5)CDMA系统给每一个站分配的码片序列必须各不相同,并且还互相正交(orthogonal)。
(6)CDMA的工作原理:现假定有一个X站要接收S站发送的数据。
(7)扩频通信(spread spectrum)分为直接序列扩频DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)和跳频扩频FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)两大类。
早起电话机用户使用双绞线电缆。长途干线采用的是频分复用FDM的模拟传输方式,现在大都采用时分复用PCM的数字传输方式。现代电信网,在数字化的同时,光纤开始成为长途干线最主要的传输媒体。
1、早期的数字传输系统最主要的缺点:
(1)速率标准不统一。互不兼容的国际标准使国际范围的基于光纤的高速数据传输就很难实现。
(2)不是同步传输。为了节约经费,各国的数字网主要采用准同步方式。
2、数字传输标准
(1)同步光纤网SONET(Synchronous Optical Network)
(2)同步数字系列SDH(Synchronous Digital Hierarchy)
(3)SDH/SONET定义了标准光信号,规定了波长为1310nm和1550nm的激光源。在物理层定义了帧结构。
(4)SDH/SONET标准的制定,使北美、日本和欧洲三种不同的数字传输体制在STM-1等级上获得了统一,第一次真正实现了数字传输体制上的世界性标准。
互联网的发展初期,用户利用电话的用户线通过调制解调器连接到ISP,速率最高只能达到56kbit/s。
从宽带接入的媒体来看,宽带接入技术可以分为有线宽带接入和无线宽带接入两大类。
1、非对称数字用户线ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
(1)ADSL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。
(2)ADSL技术把0-4kHz低端频谱留给传统电话使用,把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。
(3)ADSL的ITU的标准是G.992.1(或称G.dmt,表示它使用DMT技术)。
(4)“非对称”是指ADSL的下行(从ISP到用户)带宽都远远大于上行(从用户到ISP)带宽。
(5)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)。
(6)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。
2、ADSL调制解调器的实现方案 :离散多音调DMT(Discrete Multi-Tone)调制技术
(1)ADSL在用户线(铜线)的两端各安装一个ADSL调制解调器。
(2)“多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思。
(3)DMT调制技术采用频分复用的方法,把40kHz-1.1MHz的高端频谱划分为许多子信道。
(4)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、各子信道受到的干扰情况,以及在每一个频率上测试信号的传输质量。
(5)ADSL能够选择合适的调制方案以获得尽可能高的数据率,但不能保证固定的数据率。
3、数字用户线接入复用器DSLAM (DSL Access Multiplexer)
(1)数字用户线接入复用器包括许多ADSL调制解调器。
(2)ADSL调制解调器又称为接入端接单元ATU(Access Termination Unit)。
(3)ADSL调制解调器必须成对使用,因此把在电话端局记为ATU-C,用户家中记为ATU-R。
(4)ADSL最大的好处就是可以利用现有电话网中的用户线(铜线),而不需要重新布线。
(5)ADSL调制解调器有两个插口:
(6)一个DSLAM可支持多达500-1000个用户。
4、第二代ADSL
(1)ITU-T已颁布了G系列标准,被称为第二代ADSL,ADSL2。
(1)第二代ADSL通过提高调制效率得到了更高的数据率。
(2)第二代ADSL采用了无缝速率自适应技术SRA(Seamless Rate Adaptation),可在运营中不中断通信和不产生误码的情况下,根据线路的实时状况,自适应地调整数据率。
(3)第二代ADSL改善了线路质量评测和故障定位功能。
5、ADSL技术的变型 :xDSL
ADSL并不适合于企业,为了满足企业的需要,产生了ADSL技术的变型:xDSL。
(1)对称DSL(Symmetric DSL,SDSL):把带宽平均分配到下行和上行两个方向,每个方向的速度分别为384kbit/s或1.5Mbit/s,距离分别为5.5km或3km。
(2)HDSL(High speed DSL):使用一对线或两对线的对称DSL,是用来取代T1线路的高速数字用户线,数据速率可达768KBit/s或1.5Mbit/s,距离为2.7-3.6km。
(3)VDSL(Very high speed DSL):比ADSL更快的、用于短距离传送(300-1800m),即甚高速数字用户线,是ADSL的快速版本。
1、光纤同轴混合网HFC (Hybrid Fiber Coax)
(1)光纤同轴混合网HFC是在有线电视网的基础上改造开发的一种居民宽带接入网。
(2)光纤同轴混合网HFC可传送电视节目,能提供电话、数据和其他宽带交互型业务。
(3)有线电视网最早是树形拓扑结构的同轴电缆网络,采用模拟技术的频分复用进行单向广播传输。
2、光纤同轴混合网HFC的主要特点:
(1)HFC网把原有线电视网中的同轴电缆主干部分改换为光纤,光纤从头端连接到光纤结点(fiber node)。
(2)在光纤结点光信号被转换为电信号,然后通过同轴电缆传送到每个用户家庭。
(3)HFC网具有双向传输功能,而且扩展了传输频带。
(4)连接到一个光纤结点的典型用户数是500左右,但不超过2000。
3、电缆调制解调器 (cable modem)
(1)模拟电视机接收数字电视信号需要把机顶盒(set-top box)的设备连接在同轴电缆和电视机之间。
(2)电缆调制解调器:用于用户接入互联网,以及在上行信道中传送交互数字电视所需的一些信息。
(3)电缆调制解调器可以做成一个单独的设备,也可以做成内置式的,安装在电视机的机顶盒里面。
(4)电缆调制解调器不需要成对使用,而只需安装在用户端。
(5)电缆调制解调器必须解决共享信道中可能出现的冲突问题,比ADSL调制解调器复杂得多。
信号在陆地上长距离的传输,已经基本实现了光纤化。远距离的传输媒体使用光缆。只是到了临近用户家庭的地方,才转为铜缆(电话的用户线和同轴电缆)。
1、多种宽带光纤接入方式FTTx
(1)多种宽带光纤接入方式FTTx,x可代表不同的光纤接入地点,即光电转换的地方。
(2)光纤到户FTTH(Fiber To The Home):把光纤一直铺设到用户家庭,在光纤进入用户后,把光信号转换为电信号,可以使用户获得最高的上网速率。
(3)光纤到路边FTTC(C表示Curb)
(4)光纤到小区FTTZ(Z表示Zone)
(5)光纤到大楼FTTB(B表示Building)
(6)光纤到楼层FTTF(F表示Floor)
(7)光纤到办公室FTTO(O表示Office)
(8)光纤到桌面FTTD(D表示Desk)
2、无源光网络PON (Passive Optical Network)
(1)光配线网ODN(Optical Distribution Network):在光纤干线和广大用户之间,铺设的转换装置,使得数十个家庭用户能够共享一根光纤干线。
(2)无源光网络PON(Passive Optical Network),即无源的光配线网。
(3) 无源:表明在光配线网中无须配备电源,因此基本上不用维护,其长期运营成本和管理成本都很低。
(4)光配线网采用波分复用,上行和下行分别使用不同的波长。
(5)光线路终端OLT( Optical Line Terminal)是连接到光纤干线的终端设备。
(6)无源光网络PON下行数据传输
(7)无源光网络PON上行数据传输
当ONU发送上行数据时,先把电信号转换为光信号,光分路器把各ONU发来的上行数据汇总后,以TDMA方式发往OLT,而发送时间和长度都由OLT集中控制,以便有序地共享光纤主干。
(8)从ONU到用户的个人电脑一般使用以太网连接,使用5类线作为传输媒体。
(9)从总的趋势来看,光网络单元ONU越来越靠近用户的家庭,即“光进铜退”。
3、无源光网络PON的种类
(1)以太网无源光网络EPON(Ethernet PON)
(2)吉比特无源光网络GPON(Gigabit PON)
⑥ 802.11a 802.11b 802.11g三种无线电局域网的标准
802.11a
IEEE 无线网络标准,指定最大 54Mbps 的数据传输速率和 5GHz 的工作频段。
802.11a标准是已在办公室、家庭、宾馆、机场等众多场合得到广泛应用的802.11b无线联网标准的后续标准。它工作在5GHzU-NII频带,物理层速率可达54Mb/s,传输层可达25Mbps。可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口,以及TDD/TDMA的空中接口;支持语音、数据、图像业务;一个扇区可接入多个用户,每个用户可带多个用户终端。
802.11的第二个分支被指定为802.11a。承受着风险将802.11带入了不同的频带——5.2GHzU-NII频带,并被指定高达54Mbps的数据速率。与单个载波系统802.11b不同,802.11a运用了提高频率信道利用率的正交频率划分多路复用(OFDM)的多载波调制技术。由于802.11a运用5.2GHz射频频谱,因此它与802.11b或最初的802.11WLAN标准均不能进行互操作。
IEEE 802.11b
IEEE 802.11b无线局域网的带宽最高可达11Mbps,比两年前刚批准的IEEE 802.11标准快5倍,扩大了无线局域网的应用领域。另外,也可根据实际情况采用5.5Mbps、2 Mbps和1 Mbps带宽,实际的工作速度在5Mb/s左右,与普通的10Base-T规格有线局域网几乎是处于同一水平。作为公司内部的设施,可以基本满足使用要求。IEEE 802.11b使用的是开放的2.4GB频段,不需要申请就可使用。既可作为对有线网络的补充,也可独立组网,从而使网络用户摆脱网线的束缚,实现真正意义上的移动应用。
IEEE 802.11b无线局域网与我们熟悉的IEEE 802.3以太网的原理很类似,都是采用载波侦听的方式来控制网络中信息的传送。不同之处是以太网采用的是CSMA/CD(载波侦听/冲突检测)技术,网络上所有工作站都侦听网络中有无信息发送,当发现网络空闲时即发出自己的信息,如同抢答一样,只能有一台工作站抢到发言权,而其余工作站需要继续等待。如果一旦有两台以上的工作站同时发出信息,则网络中会发生冲突,冲突后这些冲突信息都会丢失,各工作站则将继续抢夺发言权。而802.11b无线局域网则引进了CSMA/CA(载波监听多路访问/冲突避免)技术和RTS/CTS(请求发送/清除发送)技术,从而避免了网络中冲突的发生,可以大幅度提高网络效率。这里的CSMA/CA技术与正常情况下的CSMA/CD技术原理有所不同,原理是:站点在发送报文后等待来至接入点AP(基本模式)或来至另外站点(对等模式)的确认帧(ACK)。如果在一定的时间内没有受到确认帧,则假定发生了冲突并从发该数据。如果站点注意到信道上有活动,就不发送数据。RTS/CTS的工作方式与调制解调器类似,在发送数据之前,站点将一个请求发送帧发送到目的站点,如果信道上没有活动,那么目的站点将一个清除发送帧发送回源站点。这个过程成为“预热”其他站点,从而防止不必要的冲突。RTS/CTS只用于特别大的报文和重发数据时可能出现严重带宽问题的场合。
功能 & 优点
速度:2.4ghz直接序列扩频无线电提供最大为11mbps的数据传输速率,无须直线传播
动态速率转换:当射频情况变差时,降低数据传输速率为5.5mbps、2mbps和1mbps
使用范围:802.11b支持以百米为单位的范围(在室外为300米;在办公环境中最长为100米)
可靠性:与以太网类似的连接协议和数据包确认提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用
互用性:与以前的标准不同的是,802.11b只允许一种标准的信号发送技术。weca将认证产品的互用性
电源管理:802.11b网络接口卡可转到休眠模式,访问点将信息缓冲到客户,延长了笔记本电脑的电池寿命 漫游支持:当用户在楼房或公司部门之间移动时,允许在访问点之间进行无缝连接
加载平衡:802.11b nic更改与之连接的访问点,以提高性能(例如,当前的访问点流量较拥挤,或发出低质量的信号时)
可伸缩性:最多三个访问点可以同时定位于有效使用范围中,以支持上百个用户同时语音和数据支持
安全性:内置式鉴定和加密
基本运作模式:
802.11b运作模式基本分为两种:点对点模式(ad-hoc mode)和基本模式(infrastructure mode),如图1所示。点对点模式是指站点(如:无线网卡)和站点之间的通信方式。只要PC插上无线网卡即可与另一具有无线网卡的PC连接,对于小型的无线网络来说,是一种方便的连接方式,最多可连接256台PC。而基本模式是指无线网络规模扩充或无线和有线网络并存时的通信方式,这是802.11b最常用的方式。此时,插上无线网卡的PC需要由接入点(AP)与另一台PC连接。接入点负责频段管理及漫游等指挥工作,一个接入点最多可连接1024台PC(无线网卡)。当无线网络节点扩增时,网络存取速度会随着范围扩大和节点的增加而变慢,此时添加接入点可以有效控制和管理频宽与频段。无线网络需要与有线网络互连,或无线网络节点需要连接和存取有线网的资源和服务器时,接入点可以作为无线网和有线网之间的桥梁。
应用
功能 优点
不易接线的区域 在不易接线或接线费用较高的区域(如有历史意义的建筑物,有石棉的建筑物,以及教室)中提供网络服务灵活的工作组 为经常进行网络配置更改的工作区降低了总拥有成本网络化的会议室 用户可在从一个会议室移动到另一个会议室时进行网络连接,以获得最新的信息,并且可
在决策时相互交流
特殊网络 现场顾问和小工作组的快速安装和兼容软件可提高工作效率
子公司网络 为远程或销售办公室提供易于安装、使用和维护的网络
部门范围的网络移动 漫游功能使企业可以建立易于使用的无线网络,可覆盖所有部门
一般地说,802.11b允许使用任何现有在有线网络上运行的应用程序或网络服务。
多接入点解决方案
当网络规模较大,超过了单个接入点的覆盖半径时,可以采用多个接入点分别与有线网络相连,从而形成以有线网络为主干的多接入点的无线网络,所有无线终端可以通过就近的接入点接入网络,访问整个网络的资源,从而突破无线网覆盖半径的限制。
无线中继解决方案
无线接入器还有另外一种用途,即充当有线网络的延伸。比如在工厂车间中,车间具有一个网络接口连接有线网,而车间中许多信息点由于距离很远使得网络布线成本很高,还有一些信息点由于周边环境比较恶劣,无法进行布线。由于这些信息点的分布范围超出了单个接入点的覆盖半径,我们可以采用两个接入点实现无线中继,以扩大无线网络的覆盖范围。
无线冗余解决方案
对于网络可靠性要求较高的应用环境,比如金融、证券等,接入点一旦失效,整个无线网络会瘫痪,将带来很大损失。因此,可以将两个接入点放置在同一位置,从而实现无线冗余备份的方案。
多蜂窝漫游工作方式
在一个大楼中或者在很大的平面里面部署无线网络时,可以布置多个接入点构成一套微蜂窝系统,这与移动电话的微蜂窝系统十分相似。微蜂窝系统允许一个用户在不同的接入点覆盖区域内任意漫游,随着位置的变换,信号会由一个接入点自动切换到另外一个接入点。整个漫游过程对用户是透明的,虽然提供连接服务的接入点发生了切换,但对用户的服务却不会被中断。
802.11g
IEEE802.11工作组近年来开始定义新的物理层标准IEEE802.11g。与以前的IEEE802.11协议标准相比,IEEE802.11g草案有以下两个特点:在2.4GHz频段使用正交频分复用(OFDM)调制技术,使数据传输速率提高到20Mbit/s以上;能够与IEEE802.11b的Wi-Fi系统互联互通,可共存于同一AP的网络里,从而保障了后向兼容性。这样原有的WLAN系统可以平滑地向高速WLAN过渡,延长了IEEE802.11b产品的使用寿命,降低了用户的投资。2003年7月IEEE802.11工作组批准了IEEE802.11g草案,该标准成为人们关注的新焦点。
IEEE802.11WLAN实现的关键技术
随着WLAN技术的应用日渐广泛,用户对数据传输速率的要求越来越高。但是在室内这个较为复杂的电磁环境中,多经效应、频率选择性衰落和其它干扰源的存在使得无线信道中高速数据传输的实现比有线信道困难,因此WLAN需要采用合适的调制技术。
IEEE802.11WLAN是一种能支持较高数据传输速率(1~54Mbit/s),采用微蜂窝、微微蜂窝结构,自主管理的计算机局域网络。其关键技术大致有3种,直序列扩频调制技术(DSSS:Direct Sequence Spread Spectrum)及补码键控(CCK:Complementary Code Keying)技术、包二进制卷积(PBCC:Packet Binary Convolutional Code)和正交频分复用技术OFDM:Orthogonal Frequency Division Mustiplexing。每种技术皆有其特点,目前扩频调制技术正成为主流,而OFDM技术由于其优越的传输性能成为人们关注的新焦点。
1.DSSS调制技术
基于DSSS的调制技术有3种。最初IEEE802.11标准制定在1Mbit/s数据速率下采用差分二相相移键控(DBPSK:DifferentialBinary Phase Shift Keying)。如果要提供2 Mbit/s的数据速率,可采用差分正交相移键控(DQPSK: Differential Quadrature Phase Shift Keying),这种方法每次处理两个比特码元,成为双比特。第三种是基于CCK的QPSK,是IEEE802.11b标准采用的基本数据调制方式。它采用了补码序列与直序列扩频技术,是一种单载波调制技术,通过相移键控(PSK)方式传输数据,传输速率分为1,2,5.5和11 Mbit/s。CCK通过与接收端的Pake接收机配合使用,能够在高效率传输数据的同时有效克服多径效应。IEEE802.11b通过使用CCK调制技术来提高数据传输速率,最高可达11 Mbit/s。但是当传输速率超过11 Mbit/s,CCK为了对抗多径干扰,需要更复杂的均衡及调制,实现起来非常困难。因此,IEEE802.11工作组为了推动WLAN的发展,又引入了新的调制技术。
2.PBCC调制技术
PBCC调制技术是由德州仪器(TI)公司提出的,已作为IEEE802.11g的可选项被采纳。PBCC也是单载波调制,但与CCK不同,它采用了更多复杂的信号星座图。PBCC采用8PSK,而CCK使用BPSK/QPSK;另外PBCC使用了卷积码,而CCK使用区块码。因此,它们的解调过程是十分不同的。PBCC可以完成更高速率的数据传输,其传输速率为11,22,33Mbit/s。
3.OFDM技术
OFDM技术其实是多载波调制(MCM:Multi-CarrierMolation)的一种。其主要思想是:将信道分成许多正交子信道,在每个子信道上进行窄带调制和传输,这样减少了子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的,大大消除了符号间干扰。
由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交,于是它们的频谱是相互重叠的,这样不但减少了子载波间的相互干扰,同时还提高了频谱利用率。在各个子信道中的这种正交调制和解调可以采用反向快速傅里叶变换(IFFT)和快速傅里叶变换(FFT)方法来实现,随着大规模集成电路技术与DSP技术的发展,IFFT和FFT都是非常容易实现的。FFT的引入,大大降低了OFDM实现的复杂性,提升了系统的性能。
无线数据业务一般都存在非对称性,即下行链路中传输的数据量要远远大于上行链路中的数据传输量。因此无论从用户高速数据传输业务的需求,还是从无线通信自身来考虑,都希望物理层支持非对称高速数据传输,而OFDM很容易通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率。
由于无线信道存在频率选择性,所有的子信道不会同时处于比较深的衰落情况中,因此可以通过动态比特分配以及动态子信道分配的方法,充分利用信噪比高的子信道,从而提升系统性能。由于窄带干扰只能影响一小部分子载波,因此OFDM系统在某种程度上能抵抗这种干扰。
OFDM技术有非常广阔的发展前景,已成为第四代移动通信的核心技术。IEEE802.11a/g标准为了支持高速数据传输都采用了OFDM调制技术。目前,OFDM结合时空编码、分集、干扰〔包括码间干扰(ISI)和信道间干扰(ICI)〕抑制以及智能天线技术,最大程度提高了物理层的可靠性。如再结合自适应调制、自适应编码以及动态子载波分配、动态比特分配算法等技术,可以使其性能得到进一步优化。
4.IEEE802.11g协议帧结构及其技术细节
从网络逻辑结构上来看,IEEE802.11只定义了物理层及MAC子层。MAC层提供对共享无线介质的竞争使用和无竞争使用,具有无线介质访问、网络连接、数据验证和保密等功能。
物理层为数据链路层提供物理连接,实现比特流的透明传输,所传数据单位为比特。物理层定义了通信设备与接口硬件的机械、电气功能和过程的特性,用以建立、维持和释放物理连接。物理层由三部分组成:物理层管理层、物理层会聚协议(PLCP)和物理介质依赖子层(PMD)。
IEEE802.11g的物理帧结构分为前导信号(Preamble)、信头Header和负载Payload。Preamble主要用于确定移动台和接入点之间何时发送和接收数据,传输进行时告知其它移动台以免冲突,同时传送同步信号及帧间隔。Preamble完成,接收方才开始接收数据。Header在Preamble之后 用来传输一些重要的数据比如负载长度、传输速率、服务等信息。由于数据率及要传送字节的数量不同,Payload的包长变化很大,可以十分短也可以十分长。
在一帧信号的传输过程中,Preamble和Header所占的传输时间越多,Payload用的传输时间就越少,传输的效率越低。
综合上述3种调制技术的特点,IEEE802.11g采用了OFDM等关键技术来保障其优越的性能,分别对Preamble,Header,Payload进行调制,这种帧结构称为OFDM/OFDM方式。
另外,IEEE802.11g草案标准规定了可选项与必选项,为了保障与IEEE802.11b兼容也可采用CCK/OFDM和CCK/PBCC的可选调制方式。因此,OFDM调制为必选项保障传输速率达到54Mbit/s;采用CCK调制作为必选保障后向兼容性;CCK/PBCC与CCK/OFDM作为可选项。IEEE802.11g的帧结构比较见表1。
(1)OFDM/OFDM
Preamble,Header和Payload都使用OFDM进行调制传输,其传输速率可达54Mbit/s。OFDM的一个好特点是它有短的Preamble,CCK调制信号的帧头是72μs,而OFDM调制信号的帧头仅为16μs。帧头是一个信号的重要组成部分,帧头占有时间的减少,提高了信号传送数据的能力。OFDM允许较短的Header给更多的时间用于传输数据,具有较高的传输效率。因此,对于11Mbit/s的传输速率,CCK调制是一个好的选择,但要继续提升速率必须使用OFDM调制技术。它的最高传输速率可达54Mbit/s。IEEE802.11g协议中的OFDM OFDM方式也可以和Wi-Fi共存,不过它需使用RTS/CTS协议来解决冲突问题。
(2)CCK/OFDM
它是一种混合调制方式,是IEEE802.11g的可选项。其Header和Preamble用CCK调制方式传输,OFDM技术传送负载。由于OFDM技术和CCK技术是分离的,因此在Preamble和Payload之间要有CCK和OFDM的转换。
IEEE802.11g用CCK/OFDM技术来保障与IEEE802.11b共存。IEEE802.11b不能解调OFDM格式的数据,所以难免会发生数据传输冲突,IEEE802.11g使用CCK技术传输Header和Preamble就可以使IEEE802.11b兼容,使其可以接收IEEE802.11g的Header从而避免冲突。这样保障了与IEEE802.11bWi-Fi设备的后向兼容性,但由于Preamble/Header使用CCK调制,增大了开销,传输速率比OFDM OFDM方式的有所下降。
(3)CCK/PBCC
CCK/PBCC和CCK/OFDM一样,PBCC也是混合波形,包头使用CCK调制而负载使用PBCC调制方式,这样它可以工作于高速率上并与IEEE802.11b兼容。PBCC调制技术最高数据传输速率是33Mbit/s,比OFDM或CCK/OFDM的传送速率低。
IEEE802.11g的性能分析
尚未正式成为标准的IEEE802.11g草案由于其不同的特点,成为人们关注的焦点。IEEE802.11g与IEEE802.11b的兼容性,与同频设备的共存能力及OFDM技术自身的问题将成为研究热点。
1.IEEE802.11g的兼容性
IEEE802.11g兼容性指的是IEEE802.11g设备能和IEEE802.11b设备在同一个AP节点网络里互联互通。IEEE802.11g的一个最大特点就是要保障与IEEE802.11bWi-Fi系统兼容。IEEE802.11g可以接收OFDM和CCK数据,但传统的Wi-Fi系统只能接收CCK信息,这就产生了一个问题,即在两者共存的环境中如何解决由于IEEE802.11b不能解调OFDM格式信息帧头所带来的冲突问题。而为了解决上述问题,IEEE802.11g采用了RTS/CTS技术。
最初,IEEE802.11引入RTS/CTS机制是为了解决隐蔽站问题,即发送站检测不到另一个站在发送数据,因而在接收站发生碰撞的情况。
IEEE802.11b与IEEE802.11g混合工作的情况与隐蔽站问题非常相似,IEEE802.11b设备无法接收OFDM格式的IEEE802.11g的信息帧头,因此可以采用RTS/CTS机制来解决。
IEEE 802.11n
IEEE 802.11n :使用2.4GHz频段和5GHz频段,传输速度300Mbps,最高可达600Mbps,可向下兼容802.11b、802.11g,目前还不是一个正式的标准,
1月19日讯,Broadcom公司推出新型无线LAN(WLAN)芯片组Intensi-fi系列,这是和IEEE 802.11n标准(草案)兼容的首个解决方案. Intensi-fi技术提供了在家庭或办公室优异的性能和功能强大的无线连接,使得下一代Wi-Fi设备能提供完美的多媒体体验,支持新兴的语音,视频和数据应用.
Intensi-fi技术集成了IEEE 802.11n标准(草案)所有强制性的元件,一当标准完成即可进行软件升级.忠于标准是Broadcom的工作重点,因为它不需要考虑兼容性和使用户烦恼的非标准产品的性能问题.Broadcom和业界其它一流厂商紧密配合,当草案802.11n产品变成现实时,在分支中演示真实的互连性.Broadcom还向Wi-Fi联盟提供技术资源,来加速802.11n互连测试程序.
Intensi-fi技术支持在多个发送和接收天线上多个同时发生的数据(或"空间")流,提供的数据速率高达300Mbps,比以前的802.11产品(它采用一个发送器和一个接收器,支持单一数据流),其覆盖范围更广.它提供了足够的带宽,范围和可靠性,对家庭中每个房间提供高清晰视频(HD).为了提供完美的多媒体体验, Intensi-fi技术把传统的PC和网络设备扩充到消费电子和娱乐设备,在线缆/DSL/卫星机顶盒,个人视频记录仪,DVD播放器,游戏系统,音频设备照相机,手机和其它手提设备提供了发送电影,照片,音乐,语音呼叫和数据所需的基础设备.
Intensi-fi解决方案包括MAC/基带芯片以及能配置各种高速无线应用的无线电芯片.Broadcom还提供两个网络处理器,使用户能优化无线路由器设计的性价比.完整的系列产品包括下面所有的CMOS器件:
BCM4321:业界首个和802.11n标准(草案)兼容的MAC和基带,提供超过300Mbps的PHY速率,并和PCI,Cardbus和主机PCI-Express接口,
BCM2055:Broadcom第五代802.11无线电,集成了多个2.4GHz和5GHz无线电,支持用于802.11n产品的同时发生的空间数据流,并具有2x2,3x3或4x4天线配置.BCM2055是最佳性能的802.11无线电,具有更小的芯片尺寸,更低的功耗,更低的相位噪音和误差向量幅度(EVM).所有这些对于高吞吐量的802.11n(草案)系统都是至关重要的.
BCM4704:Broadcom已验证过的第五代无线网络处理器,提供先进的路由/桥接功能,并能满足802.11n(草案)芯片组的目标性能,用于路由器和网关的设计.
BCM4705:Broadcom第六代无线网络处理器,支持同时工作的2.4GHz和5GHz无线电,集成的吉比特以太网MAC使得802.11n(草案)和以太网网络间的吞吐量大于200Mbps.
现在可提供Intensi-fi芯片组的样品,以及参考设计.
美国Atheros公司于2月16日在日本召开了记者招待会,推出了其符合IEEE 802.11n规格的无线网络芯片组“AR5008”,这款芯片组已经于1月24日在美国上市。
Atheros公司将其面向IEEE 802.11n的产品群总称为“XSPAN”,这款AR5008保持了其公司原来对应IEEE 802.11a/b/g产品的连续性,无线传输的最高速度达到300Mbps。不过这只是理论上的最高速度,在实际的通讯过程中,加载了如TCP之类的协议后,实际速度应为此速度的60%左右。不过即使如此,802.11n的效率也比目前最快的802.11g要高上许多。实际速度802.11n预计能够比802.11g提高8~9倍。
据Atheros Communications称,AR5008系列芯片组为架构于国际电机电子工程师学会(IEEE)1月20日确认的802.11n草案规格之首款产品。这些新一代的WLAN解决方案,将充份利用MIMO技术潜力,发挥突破性性能与业界互通性。AR5008解决方案将以更大的覆盖范围及更佳的可靠性,达到802.11g与802.11a/g产品的6倍数据传输量。由于802.11n规格草案已制定,消费者终于能在家庭、办公室以及行动时的各种装置与应用上,享受MIMO的互通技术。
Atheros创新的XSPAN引进讯号持续技术(Signal-Sustain Technology,SST)大幅加强讯号可靠性与覆盖范围内的数据传输量,全面释放MIMO的潜力。这一切皆因全球首颗单芯片三射频设计而获得实现。AR5008的实体数据速率为300 Mbps (每秒兆位)而实际终端使用者数据传输量可达150至180 Mbps,较2x2 MIMO系统平均多出50%的覆盖范围持续数据传输量。
讯号持续技术同时通过不同空间讯号路径进行传送,并且在接收器进行讯号处理时,同时合并来自三个接收器的资讯,因此大幅增加联机强度与数据传输量。若只是在额外的天线间切换较少的同时发射器,是无法达到这样的强度。Atheros将三组完整的射频发射链与接收链整合至单一芯片的作法,加上内建SST基频处理,以接近于强度较差而不具竞争力的2x2 MIMO方案之价格,实现无法匹敌的覆盖范围与强度。
⑦ 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。
⑧ 电脑术语缩写
1394接口
1394接口,全称IEEE 1394接口,也称火线接口(Firewire),是一种广泛应用于计算机,通信以及家庭数字娱乐的高速低成本的数字接口。IEEE 1394接口最早是由美国苹果公司开发的Firewire用于网络互联,后由IEEE标准化组织进行标准化而形成现行标准
3D Sound
3D即数字混响、数字录音和数字制作。3D SOUND是指采用数码技术进行混响、录音和制作,用以保证能够充分发挥多媒体音响的3D环绕立体声技术。 全面采用带有3D SOUND立体声的声卡,将家电的技术引入高科技的计算机领域,使笔记本声音表现更加逼真。
AC Adapter
即AC适配器。AC是Alternating Current,的缩写,即交流电。按照规律性的时间间隔改变其流动方向的电流。AC适配器用来将外部交流电的电压转化为IT设备中工作所需的额定电压以供应设备电力需要。
ACPI
ACPI(Advanced Configuration Management)是1997年由INTEL/MICROSOFT/TOSHIBA提出的新型电源管理规范,意图是让系统而不是BIOS来全面控制电源管理,使系统更加省电。 其特点主要有:提供立刻开机功能,即开机后可立即恢复到上次关机时的状态,光驱、软驱和硬盘在未使用时会自动关掉电源,使用时再打开;支持在开电状态下既插即拔,随时更换功能。 ACPI主要支持三种节电方式,1、(suspend即挂起)显示屏自动断电;只是主机通电。这时敲任意键即可恢复原来状态。2、(save to ram 或suspend to ram 即挂起到内存)系统把当前信息储存在内存中,只有内存等几个关键部件通电,这时计算机处在高度节电状态,按任意键后,计算机从内存中读取信息很快恢复到原来状态。3、(save to disk或suspend to disk即挂起到硬盘)计算机自动关机,关机前将当前数据存储在硬盘上,用户下次按开关键开机时计算机将无须启动系统,直接从硬盘读取数据,恢复原来状态。
AGP
Accelerated Graphics Port的缩写,即“加速图形端口”,是英特尔开发的新一代局部图形总线技术。AGP技术的两个核心内容是:一、使用PC的主内存作为显存的扩展延伸,这样就大大增加了显存的潜在容量;二、使用更高的总线频率66MHz、133HZ甚至266MHz,极大地提高数据传输率。AGP总线是一种专用的显示总线,并且将显示卡从POI:上独立出去,使得PCI声卡、SCSI设备、网络设备、I/S设备等的工作效率随之得到提高。从AGP中受益最大的是以3D游戏为主的一些3D程序。 其发展已经经历了AGP 1×,AGP 2×,AGP 4×,AGP 8×几个阶段。
All-In-One
即全内置设计。1997年开始流行的一种新的笔记本设计标准,软盘、硬盘、光驱、调制解调器等部件均可同时内置在A4纸张大小的超薄主机结构中,不需抽换或外接,功能齐全直逼台式机型。唯一的缺点就是比较重,维护升级不是很方便,若有一个配件有问题可能要整台送修。
BB,本本
这是笔记本电脑爱好者对笔记本电脑的爱称。
BIOS
BIOS(基本输入输出系统)是PC中不可或缺的组成部分,是在计算机开机后微处理器启动计算机使用的一种程序。它还负责管理计算机操作系统与外设之间的数据传输。
笔记本电脑电池
目前一般笔记本电脑电池使用约2-4小时,若长时间使用可选择具有省电功能设计或准备备份电池,即可有效延长电池的使用时间。电池可分为镍镉(NI-Cd)电池、镍氢(Ni-Mh)电池、锂(Li)电池,Ni-Cd 有严重的记忆效应,Ni-Mh电池改善很多,而Li电池则没有记忆效应。目前市面上常见笔记本电脑型号多采用智能型镍氢电池或锂离子电池,可正确显示电池剩余容量,连续使用时间也比较持久。
笔记本电脑内存
笔记本电脑所使用的内存与台式机的内存是不一样的,价位上也比台式机要高一些,有些机型的笔记本电脑机器内已经有On Board RAM用来满足用户扩充内存的需要,一般机器上有一个到两个的插槽。有些笔记本电脑所使用的内存是专用的,所以价位上会比通用的SDRAM内存高很多,所以购买时要问清楚经销商。
笔记本电脑显示器
笔记本电脑显示器目前绝大部分是TFT-LCD,以分辨率作为主要技术指标来划分,主要有以下几种:
VGA:英文全称是Video Graphics Array,这种屏幕现在一般在本本里面已经绝迹了,是很古老的本本使用的屏幕,支持最大像素为640×480,但现在仍有一些小的便携设备还在 使用这种屏幕。
SVGA:全称Super Video Graphics Array,属于VGA屏幕的替代品,最大支持800×600像素,屏幕大小为12.1英寸,现在仍有部分本本还在使用。
XGA:全称Extended Graphics Array,现在最常见的本本屏幕,80%以上的本本采用这种屏幕,支持最大1024×768像素,屏幕大小有10.4英寸、11.3英寸、12.1英寸、13.3英寸和14.1英寸。其升级版本为SXGA,即Super XGA,支持最大1400×1050像素。
UVGA:全称Ultra Video Graphics Array,也有被称作UXGA(Ultra Extended Graphics Arry),这种屏幕应用在15英寸的屏幕的本本上,支持最大1600×1200像素,价格也是比较昂贵。
WXGA:全称Wide Extended Graphics Array,按16:10比例的加宽本本屏幕,适合于DVD影片的长宽比,所以看DVD时不会有图象变形或两边图象显示不出来的问题,这种屏幕支持1280×800和1680×1050两种像素的15.4英寸的屏幕,现在大多数宽屏幕的本本采用这种屏幕。
笔记本电脑硬盘
笔记本电脑所使用的硬盘是2.5英寸,而台式机为3.5英寸,价格上也比台式机高一些。由于应用程序越来越庞大,硬盘容量也有愈来愈高的趋势,因此在选购机器时,硬盘的容量应有一个扩展的考虑。硬盘是笔记本电脑最脆弱、最易坏的部件,平时使用中要格外注意防震防摔,多做备份。对于笔记本电脑的硬盘来说,不但要求其容量大,还要求其体积小。为解决这个矛盾,笔记本电脑的硬盘普遍采用了磁阻磁头(MR)技术或扩展磁阻磁头(MRX)技术,MR磁头以极高的密度记录数据,从而增加了磁盘容量、提高数据吞吐率,同时还能减少磁头数目和磁盘空间,提高磁盘的可靠性和抗干扰、震动性能。
但是笔记本硬盘的性能目前跟台式机硬盘的性能差距仍然是巨大的,在台式机硬盘已经达到7200转的主流转速时,笔记本硬盘仍然是只有4200转的主流转速,硬盘成为了绝大多数的笔记本的性能瓶颈。为了追求更加的轻薄,已经有1.8英寸的笔记本硬盘出现了,东芝的Portege R100正是采用了这种硬盘才实现了极限的轻薄,但是1.8寸硬盘的性能更加惨不忍睹。
笔记本电脑主板
笔记本电脑的主板与台式机不同,笔记本电脑采用All-in-One设计, 只有一块主板,集中安装了CPU、显示控制器、软硬盘控制器、输入输出控制器等一系列部件。它与笔记本专用CPU一起,通过高性能散热技术,保证笔记本电脑的正常运转。Bluetooth
即蓝牙技术,是一种短距离无线通信技术,遵循IEEE 802.x标准,最大传输速度为1Mb/s,传输距离为10米,使用增益天线可扩大为100米。利用蓝牙技术,能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信,也能够成功地简化以上这些设备与Internet之间的通信,从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效,为无线通信拓宽道路。
BNC
局域网中同轴电缆接口,但只有在10M网中才用,现100M网只用RJ45接口。目前绝大多数局域网都是使用RJ45接口,BNC极少被使用。
BTO
Build To Order,即产品按照客户订单生产,按照用户的需求制作。这是由Intel领头的一个大规模的计划,这种便携式系统通常允许系统集成商根据客户的要求,加入处理器、内存和硬盘以实现按需求生产,可以升级,可以定制,并且以后还将过渡到机型外壳和颜色也自由选择。整款机器将是完全在Intel构架上组装完成,使用Intel的Mobile移动处理器、使用Intel的芯片组主板。
Cache
即高速缓冲存储器,是位于CPU与主内存间的一种容量较小但速度很高的存储器。由于CPU的速度远高于主内存,CPU直接从内存中存取数据要等待一定时间周期,Cache中保存着CPU刚用过或循环使用的一部分数据,当CPU再次使用该部分数据时可从Cache中直接调用,这样就减少了CPU的等待时间,提高了系统的效率。Cache又分为一级Cache(L1 Cache)和二级Cache(L2 Cache),L1 Cache集成在CPU内部,L2 Cache早期一般是焊在主板上,现在也都集成在CPU内部,常见的容量有256KB或512KB L2 Cache。
CardBus
一种32位个人计算机卡的工业标准总线。它允许用户通过32位接口使用FastEtherent和高速SCSI及图像捕捉等技术。Cardbus可使32位PCI设备包装成16位PC卡形式,以插进PC卡插槽。Cardbus在33MHz总线上达到132M/s的传输速率。16位PC卡接口提供的modem和10MbDsLAN连接不能适应快速以太网技术。Cardbus插槽使用3.3V技术,以提高笔记本电池的使用寿命。
CD-ROM/CD-R/CD-RW
CD-ROM是只读光盘是一种能够存储大量数据的外部存储媒体,一张压缩光盘的直径大约是4.5英寸,1/8英寸厚,能容纳约660兆字节的数据。所有的CD-ROM盘都是用一张母盘压制而成,然后封装到聚碳酸酯的保护外壳里。记录在母盘上的数据呈螺旋状,由中心向外散开,磁盘表面有许许多多微小的坑,那就是记录的数字信息。读CD-ROM上的数据时,是利用激光束扫描光盘,根据激光在小坑上的反射变化得到数字信息。CD-ROM驱动器的速率以“X倍速”表示,其速率的标准有2倍速,4倍速,8倍速等,目前可达到52倍速。但CD-ROM已经趋于淘汰,逐渐被DVD-ROM所代替。
CD-R即可写入式CD光盘,可以对其进行写入操作,但不能擦写已写入的内容;CD-RW则既可以写入,又可以擦写,但可擦写的次数是有限的。对CD-RW进行写入和擦写操作需要使用CD-RW驱动器,也就是我们常说的CD刻录机。刻录机也可以写入CD-R盘片。
CDMA无线上网卡
CDMA是码分多址(Code-DivisionMultiple Access)技术的缩写,是近年来在数字移动通信进程中出现的一种先进的无线扩频通信技术。CDMA无线上网卡类似于GPRS无线上网卡,采用PC卡接口,可以插入笔记本电脑实现无线Internet接入。在一般环境下最快的可达153K,几乎是GPRS速度的四倍。虽然CDMA 1X比GPRS快了数倍,但目前由于国内CDMA 1X网络尚不是很成熟,往往达不到这个速度。
Centrino Mobile Technology
即迅驰移动技术。2003年1月9日,英特尔正式宣布即将推出的无线移动计算技术的品牌名称:迅驰移动计算技术。这一全新品牌代表了英特尔为笔记本电脑提供的最佳技术,基于全新移动处理器微架构和无线连接功能,并在电池寿命、轻薄外形和移动性能方面具有增强特性。
迅驰并非是一款CPU,而是一整套的技术,包括三大组成部分:
一个微处理器:代号Banias,没有采用传统的P-3,P-4的标记,而是直接被称为Pentium-M,主频从1.3GHz起,目前最高的为1.7GHz。
与P-M处理器配套的Intel I855芯片组
Intel Pro/Wireless LAN无线网卡
以上三者欠缺或修改了任何一项都不能被称为迅驰笔记本。迅驰品牌是英特尔首次将一系列技术用一个名字来命名。
触摸屏
为了操作方便,人们用触摸屏代替鼠标或键盘,根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成;触摸检测部件安装在显示器屏幕前面,用于检测用户触摸位置,接受后送触摸屏控制器,然后把接受的信息送主机。目前,在高级PDA(如PALM和PPC)上,已经几乎全部使用触摸屏作为显示和输入设备,在少部分DV和DC上,也可以找到触摸屏的身影。
COMBO光驱
COMBO是结合体的意思,COMBO光驱是结合了CD-ROM,CD-R,CD-RW,DVD-ROM等多种功能的新型光驱,目前在中高端笔记本电脑中常见这种光驱。
CPU
Central Processing Unit,中央处理器。是电脑中的核心,中央处理器在计算机的功能就如同人的大脑。在笔记本电脑内部产生热量的大户,除了硬盘之外就是CPU了,而使用低电压工作的CPU所产生的热量比较少,计算机也比较稳定,所以虽然都同为Pentium IV的CPU,但台式机与笔记本电脑所用的中央处理器是不同的。笔记本电脑所使用的是低电压的CPU。有些高档机型使用的是专为笔记本电脑设计的Pentium-M中央处理器。
CPU主频
处理器主频以每秒处理器周期可运行的百万次计算。通常,带有较高MHz或GHz的处理器能够提高电脑运行创新、娱乐、通信和生产力应用的性能。但主频只是影响系统整体性能的一个方面,并非越高的主频就一定带来越高的机器整体性能。
DC 电源
直流电,即使用各类电池为数码设备供电。
读卡器
读卡器是一种专用设备。有插槽可以插入存储卡,有端口可以联接到计算机。把适合的存储卡插入插槽,端口与计算机相连并安装所需的驱动程序之后,计算机就把存储卡当作一个可移动存储器,从而可以通过读卡器读写存储卡。读卡器分为专用读卡器和复合型读卡器,专用读卡器只能读写某种特定存储卡,而复合型读卡器可以读写多种存储卡。目前,已经有8合一的读卡器。
DVD光驱
指读取DVD光盘的设备。DVD盘片的容量为4.7GB,相当于CD-ROM光盘的七倍,可以存储133分钟电影,包含七个杜比数字化环绕音轨。DVD盘片可分为:DVD-ROM、DVD-R(可一次写入)、DVD-RAM(可多次写入)和DVD-RW(读和重写)。 目前的DVD光驱多采用EIDE接口,能像CD-ROM光驱一样连接到IDE1或IDE2口上。
Enhanced Port Replicator II/III
增强型端口转接器II/III。一种接口设备,使到许多外设的一点连接成为可能,并提供附加的端口和插槽。
分辨率
分辨率是指构成一个图像的像素[Pixels]总数。对于显示设备,如电脑显示器,PDA的LCD显示屏,我们以X*Y的格式表示其显示分辨率,1024*768即表示显示设备的长边上有1024个像素,而宽边上有768个像素,总像素数为1024*768。以640* 480为例,即将整个屏幕分为640个水平点乘以480个垂直点。若以800 * 600来看,可将整屏分为800个水平点乘以600个垂直点。由上例可知分辨率愈高,我们可看到的图像愈细腻。
Fn-esse
可让你将笔记本电脑的某项功能赋予热键的东芝实用程序。目前其他厂商也都有类似的程序。
Function Keys
功能键。标有F1到F12的键,用于通知计算机执行某项功能。如一般的,F1键用于打开应用程序中的帮助文件。
GPRS
通用分组无线业务(GPRS)是一个无线通信标准,其传输速率为115Kbps;而目前的全球通(GSM)系统的传输速率仅为9.6Kbps。GPRS是专门为了在更大地区内发送数据而设计的。目前一些专门为笔记本电脑设计的GPRS无线上网卡可以使得笔记本电脑具有在只要有GSM手机信号的地方都能实现Internet接入的功能。
光软互换机型
“光软互换”是光驱和软驱是可以互换使用的,用机器上的同一个插槽,
光软外挂机型
“光软外挂”是光驱和软驱均通过接口和机器相连,使用时均须外接。