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分贝计算机网络

发布时间: 2023-06-10 05:56:34

计算机网络技术,信道带宽计算公式

根据香农公式,最大信道容量C=B*log2(1+SNR)
20K/4=4K*log2(1+SNR)
解该方程即可.注意SNR不是分贝,最后结果10*logSNR

⑵ 计算机网络 码元速率最大值

数据通信的任务是传输数据信息,希望达到传输速度快、出错率低、信息量大、可靠性高,并且既经济又便于使用维护。这些要求可以用下列技术指标加以描述。 1.数据传输速率所谓数据传输速率,是指每秒能传输的二进制信息位数,单位为位/秒(bits per sec-ond),记作bps或b/s,它可由下式确定: s=1/T?log2N (bps) 式中T为一个数字脉冲信号的宽度(全宽码情况)或重复周期(归零码情况),单位为秒。一个数字脉冲也称为一个码元,N为一个码元所取的有效离散值个数,也称调制电平数,N一般取2的整数次方值。若一个码元仅可取0和1两种离散值,则该码元只能携带一位(bit)二进制信息;若一个码元可取00、01、10和11四种离散值,则该码元就能携带两位二进制信息。以此类推,若一个码元可取N种离散值,则该码元便能携带log2N位二进制信息。 当一个码元仅取两种离散值时,S =(1/T),表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。由此,可以引出另一个技术指标一一'信号传输速率,也称码元速率、调制速率或波特率,单位为波特(Baud)。信号传输速率表示单位时间内通过信道传输的码元个数,也就是信号经调制后的传输速率。若信号码元的宽度为T秒,则码元速率定义为: B=1/T (Baud) 在有些调幅和调频方式的调制解调器中,一个码元对应于一位二进制信息,即一个码元;,有两种有效离散值,此时调制速率和数据传输速率相等。但在调相的四相信号方式中,一个码元对应于两位二进制信息,即一个码元有四种有效离散值,此时调制速率只是数据传输速率的一半。由以上两式合并可得到调制速率和数据传输速率的对应关系式: S =B ?log2N (bps) 或B =S/log2N(Baud) 一般在二元调制方式中,S和B都取同一值,习惯上二者是通用的。但在多元调制的情况下,必须将它们区别开来。例如采用四相调制方式,即N=4,且T=833×10-6秒,则可求出数据传输速率为: S=1/T?log2N=1/(833×10-6)?log24=2400 (bps) 而调制速率为: B=1/T=1/(833×10-6)=1200 (Baud) 通过上例可见,虽然数据传输速率和调制速率都是描述通信速度的指标,但它们是完全不同的两个概念。打个比喻来说,假如调制速率是公路上单位时间经过的卡车数,那么数据传输速率便是单位时间里经过的卡车所装运的货物箱数。如果一车装一箱货物,则单位时间经过的卡车数与单位时间里卡车所装运的货物箱数相等,如果→车装多箱货物,则单位时间经过的卡车数便小于单位时间里卡车所装运的货物箱数。 2.信道容量信道容量表征一个信道传输数据的能力,单位也用位/秒(bps)。信道容量与数据传输速率的区别在于,前者表示信道的最大数据传输速率,是信道传输数据能力的极限,而后者则表示实际的数据传输速率。这就像公路上的最大限速值与汽车实际速度之间的关系一样,它们虽然采用相同的单位;但表征的是不同的含义。奈奎斯特(Nyquist)首先给出了无噪声情况下码元速率的极限值与信道带宽的关系: B =2?H (Baud) 其中,H是信道的带宽,也称频率范围,即信道能传输的上、下限频率的差值,单位为HZ。由此可推出表征信道数据传输能力的奈奎斯特公式: C =2?H?log2N (bpe) 此处,N仍然表示携带数据的码元可能取的离散值的个数,C即是该信道最大的数据传输速率。 由以上两式可见,对于特定的信道,其码元速率不可能超过信道带宽的两倍,但若能提高每个码元可能取的离散值的个数,则数据传输速率便可成倍提高。例如,普通电话线路的带宽约为3KHz,则其码元速率的极限值为6kBaud。若每个码元可能取的离散值的个数为16(即N=16),则最大数据传输速率可达C=2×3k×log216=24k bps。 实际的信道总要受到各种噪声的干扰,香农(Shannon)则进一步研究了受随机噪声干扰的信道的情况,给出了计算信道容量的香农舍式: C =H?log2(1+S/N) (bps) 其中,S表示信号功率,N为噪声功率,S/N则为信噪比。由于实际使用的信道的信噪比都要足够大,故常表示成10log10(S/N),以分贝(dB)为单位来计量,在使用时要特别注意。例如,信噪比为30dB,带宽为3kHZ的信道的最大数据传输速率为: C=3k×log2(1+1030/10)=3k×log2(1+1001)=30kbps. 由此可见,只要提高信道的信噪比,便可提高信道的最大数据传输速率。 需要强调的是,上述两个公式计算得到的只是信道数据传输速率的极限值,实际使用时必须留有充足的余地。 3.误码率误码率是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标,它定义为二进制数据位传输时出错的概率。设传输的二进制数据总数为N位,其中出错的位数为风,则误码率表示为: Pe =Ne/N 计算机网络中,一般要求误码率低于10-6,即平均每传输106位数据仅允许错一位。可若误码率达不到这个指标,可以通过差错控制方法进行检错和纠错。 二.编码技术 ? 模拟信号:是指模拟数据在某个区间产生连续的值。例如,声音和视频就是强度 连续变化的信号。大多数用传感器收集的数据,例如温度和压力都是连续值。 ? 数字信号:是指数字数据产生离散的值。例如,文本信息和整数。 ? 调制解调:当需要在只能传输模拟信号的线路上传输数据信号时(例如,通过一 条公用电话线将数据从一台计算机传输到另一台计算机),在发送方,数据开始是数字数据,但是由于电话线只能传输模拟信号,所以数据必须进行数字到模拟的转换。这个转换过程就叫作调制。在接收方需要进行模拟到数字的转换,使它还原为原来的数字数据这个过程叫作解调。整个从数字数据到模拟信号再到数字数据的过程称作调制解调。调制解调有三种基本形式:幅移键控法(AmplitudeShift Keying,ASK)、频移键控法(Frequency Shift Keying,FSK)和相移键控法(PhaseShift Keying,PSK)。 ? 不归零(Non-Return to Zero,NRZ)编码:在用数字信号传输数字数据时,信号的电平是根据它所代表的二进制数值决定的。一个正电压值代表1,而一个负电压值代表0,因而信号的电平依赖于它所代表的数值。 ? 曼彻斯特编码:在曼彻斯特编码中,每个比特中间引入跳变来同时代表不同数值 和同步信息。一个负电平到正电平的跳变代表0,而一个正电平到负电平的跳变则代表1。通过这种跳变使曼彻斯特编码获得了同步信息和数字编码。 ? 差动曼彻斯特编码:在差动曼彻斯特编码中,用两个比特之间的跳变来代表不同 的数值,在间隙中有跳变的代表0,没有跳变的代表1。比特中间的跳变只用来表示同步信息,不同的数值通过在比特间隙是否跳变来表示。 三.数据传输技术 ? 多路复用:在计算机网络系统中,当传输介质的能力超过传输单一信号的情况时, 为了有效地利用传输系统,希望一个信道能够同时传输多路信号。多路复用,就是把许多信号在单一的传输线路上进行传输。一般普遍使用三种多路复用技术,即频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)和统计时分多路复用(STDM)。 ? 同步传输:是使接收端接收的每一位数据信息都要和发送端准确地保持同步,中间没有间断,实现这种同步方法又有自同步法和外同步法。 ? 异步传输:是基于字节的,每字节作为一个单位通过链路传输,因为没有同步脉 冲,接收方不可能通过计时方式来预测下一个字节何时到达,因而在每个字节的开头都要附加一个0,通常称为起始位,在每个字节尾部还加上一个或多个1,被称为停止位。 单工通信:是指在通信链路上的两个站点,只能一个发送信息,另一个接收。 半双工通信:在通信链路上的两个站点都可以发送和接收信息,但是不能同时发 送和接收,当其中一个站点在发送信息时,另一个站点只能接收,反之亦然。 全双工通信:在通信链路上的两个站点可以同时发送和接收信息,即一个站点发 送信息的同时也能接收信息。

⑶ 在计算机网络中,A=10lg(S/N),这个公式叫做什么名字

信道容量地概念
(S/N)dB=10lg(S/N)
式中:
S为信号功率,
N为噪声功率,
S/N为信噪比,通常把信噪比表示成10lg(S/N)分贝(dB)。

⑷ 帮忙解释一下计算机网络中码元的定义和信噪比的公式

在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一位二进制数字,这样的时间间隔内的信号称为二进制码元。信道比——是信道的信号功率比上信道内从高斯分布的噪声的功率,通常用10log10S/N表示,单位是分贝。
公式是C=Hlog2(1+S/N)

⑸ 在计算机网络中,把可能的最大数据传输速率称为什么

香农定理:香农定理则描述了有限带宽;有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽;信号噪声功率比之间的关系.
在有随机热噪声的信道上传输数据信号时,数据传输率Rmax与信道带宽B,信噪比S/N关系为: Rmax=B*LOG⒉(1+S/N)

在信号处理和信息理论的相关领域中,通过研究信号在经过一段距离后如何衰减以及一个给定信号能加载多少数据后得到了一个着名的公式,叫做香农(Shannon)定理。它以比特每秒(bps)的形式给出一个链路速度的上限,表示为链路信噪比的一个函数,链路信噪比用分贝(dB)衡量。因此我们可以用香农定理来检测电话线的数据速率。

香农定理由如下的公式给出: C=Blog2(1+S/N) 其中C是可得到的链路速度,B是链路的带宽,S是平均信号功率,N是平均噪声功率,信噪比(S/N)通常用分贝(dB)表示,分贝数=10×log10(S/N)。

具体的你可以查下大学计算机网络工程专业的课本<<计算机网络技术>>

⑹ 计算机网络的组成

报文交换特点:1,在源与目的结点之间无须建立专用通道,对网络的故障适应能力较强;2,没有建立和拆除电路的时间延迟;3,线路利用率较高,可以进行速率上的调整;4,可靠性较高;5,每个节点对报文进行全面的处理,如果传输出错,要重发整个报文。

分组交换(packet switching):传输的信息是报文分组,将一个长的报文分割成若干个分组来传输。

高速交换:ATM(异步传输模式):把线路交换跟分组交换相结合。以固定长度(53字节:信元头5字节,正文48字节)。FR(帧中继):采用永久虚电路,只要接收完帧的目的地址(不是指向本结点就立即转发帧)若传输出错,则给下游结点发送错误指示,要它终止接收,并要求上游重发该帧。

9.以数据报为例叙述交换技术的工作过程

10.CSMA/CD总线型网络的拓朴结构,帧结构及其基本工作过程

CSMA/CD(Carrier sense Multiple Access with Collision Detection)带有冲突检测的载波侦听多路访问。

拓朴结构:?

11.令牌环网的拓朴结构,帧结构及其基本工作过程

12.计算机网络流量控制的目的和流量控制的级别

目的:1,防止网络因过载而引起吞吐量下降和延时的增加;2,减少拥塞,避免死锁;3,在互相竞争的用户之间公平合理地分配资源。

四种级别:1,相邻结点间的流量控制,2,源结点和目的结点间的流量控制;3,主机与源结点间的流量控制;4,源主机与目的主机间的流量控制。

13.关于源路由网桥的概念和工作原理(P102)

源路由网桥(IEEE802。5工作组选用的网桥,面向令牌环网):是指源站点要提供侦传送的路由信息,该路由信息(Routing Information)设置在该帧的头部,用于标识帧的传输路径(面向连接的网桥)。

工作原理:源站要向目的站通信前,必须寻找通向目的站的路径(实际上是建立连接的过程:源站首先向全网广播一个“探测帧”,该帧每经过一个网桥,网桥把自己相关路由信息写入该探测帧,为该到达目的站时,该数据包就记录下一张它所经过的路径图(路由表)。目的站会使这个探测帧返回(实际由目的站发出一个应答帧)当源站接收到应答帧时,则可以说连接已建立)。

14.关于透明网桥的概念和工作原理(P99)

所谓透明网桥是指网桥的操作过程对其端口上连接的网段上的工作站是“透明的”,换句话说,工作站用户并不知道网桥的存在。

15.路由器的基本工作过程及其作用

基本工作过程:

A, 路由器工作在网络层,它的传输单位是分组(packet),又称数据包

B, 当路由器接收到一个包时,首先进行拆包,把数据链路层的信息去掉,读取网络层的信息

C, 根据包的目的地址(指向)进行:本地提交(本网是目的结点所在网络);分组转发(选择转发路由)

D,数据安全性检查(转发检验)

E, 通过安全检查后,则进行打包,(封装)加入数据链路层的信息,转发该包。

基本功能:

1, 协议转换

2, 路由选择

3, 支持多协议的路由选择

4, 流量控制

5, 分组的分段与组装

6, 网络管理功能

(未完成)16.路由选择算法的分类和理想路由选择算法应具有的特点

路由算法有:距离矢量算法和链路状态算法。

距离矢量算法:以某一参考点到达目的结点的距离作为度量的算法。这里的距离指该路径上所经历的最少网关(也指路由器)数。

链路状态算法:实际上是一种“最短路径优先”的算法。

特点:?

17.距离向量算法和RIP的工作过程(p110)

距离向量算法的基本思想:以某一参考点到目的结点的距离作为算法的度量。

RIP(routing Information Protocol)路由信息协议工作过程:1,初始化(启动RIP协议);2,路由表交换路由信息;3,路由表更新(最知线路优先)。(P113)

18.路由器的主机名和端口配置使用方法

配置主机名(路由器):每台路由器主机的缺省名Router。假设把它配置为路由器R2则输入命令:

router (config) #host name Router (R2)

显示:Router R2 (config) #

端口配置(端口地址配置):

① Router R2 (config) # interface eithernet 0

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

配置端口的IP地址:200.111.50.1

相应的子网掩码:255.255.255.0

③ Router R2 (config ) # interface serial 0 (0是串行口)

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

19.奈奎斯特和香农定律原理

(离散信号的信道容量)奈奎斯特定律:C = 2 F log2 L (bps) 每秒的信道容量,信道的最大传输速率

C:信道容量。 F:带宽。 L:符号的离散取值。

(连续信号的信道容量)香农定律:C = F log2 (1+S/N)

S:通过的信号平均功率。 N:噪声(干扰信号)的功率。所谓噪声是指干扰信号(噪声)在所有频率上的强度都一样。 S/N:采用信噪比来代替。 SNR 其单位是分贝。DB

分贝值 = 10 log10 (S/N) 分贝值是可测量的。则可利用分贝值得到S/N。

20.计算机网络中常用的编码技术

(1) 单极性不归零编码(NRZ)

(2) 曼彻斯特编码(Manchester Encoding)

(3) 差分曼彻斯特编码

21.画图说明频移键控法的工作原理

22.PCM技术的基本工作步骤

1, 取样:按照一定的时间间隔采样测量模拟信号幅值

2, 量化:将取样点测量的信号幅值分级取整

3, 编码:将量化的结果(整数据)用二进制数表示出来

23.异步传输的编码结构

也叫“起/停方式”:每传送1个字符(5bit/8bit)都在字符前面加入一位开始位(“0”表示使用停电平表示传送开始),而在代码校验(奇/偶)后面跟随停止位(1位,3/2位或2位,用“1”高电平表示,代表字符传输结束)

以ASCII码的A字符为例(11位异步码结构)

A字符:41H = 1000001 编码后:01000001111

24.HDLC的帧结构和基于比特流的传输控制流程规程的主要特性

HDLC(High Data Link Control)高级数据链路控制:基于比特传输的控制规程。主要特征如下:

① 通信方式:全双工

② 差错控制:循环冗余码(CRC)

③ 同步方式:同步

④ 电码:随机码(任意二进制编码)

⑤ 信息长度:可变区

⑥ 速率:2400bps以上

⑦ 发关方式:连续发送,即发送方送出一个信息帧后,不等接收方的应答,则继续发关随后的帧,接收方的应答信号是利用全双工的另一信道在它发送给发送方的信息帧的控制字段中夹带回“已收到某编号的信息帧”(期待接收某个编号的帧)这表明此号帧以前的信息帧已正确接收。如果发现传输出错,则请求重传该号帧及其随后的帧。

HDLC的帧结构:

F
A
C
I
FCS
F

同步标志(01111110) 地址 控制字段 正文 循环冗余码 标志

25.计算机网络中使用的循环冗余码校验的工作原理

26.多路复用的基本思想和种类

多路复用原理:就是让一条线路复用成多个子信道来使用

种类有:

1, 频分多路复用(FDM):分割线路的带宽,形成多个子信道(频度)

2, 同步时分多路复用(TDM):分割线路的传输时间形成多个子信道(一个时间片)时隙

3, 统计时分多路复用(STDM):分割线路的传输时间。但动不是固定给用户分配时间片,而是需要传送时,才给它分配时间片。

4, 波分多路复用(WOM):光纤上使用分割的是信号光的波长

27.频分多路复用的工作原理

28.时分多路复用的种类和各自的工作特性

29.会话层的同步方法

为了控制信息流同时能够从软件或操作失误中恢复过来,会话层允许在数据中插入同步点,当出现故障时,找到故障处的前一个同步点并从该同步点进行恢复,这个过程称为再同步。对话过程中可以插入次同步点,如果传输中出了故障,控制流可以退回到对话中的一个或多个次同步上进行恢复。主同步点必须被确认,次同步点不需要确认。

30.表示层的局部语法和传送语法

局部语法:某一具体计算机所使用的语法称为局部语法。局部语法的差异使得同一数据对象在不同的计算机中被表示成不同的比特序列。

传送语法:符全传送过程要求的语法。数据以传送语法的形式在网络中传送,发送方将符合自己局部语法的比特序列转换成符合传送语法的比特序列。

31.交换机的交换结构和各自的特点

交换结构有:软件执行交换结构、矩阵交换结构、总线交换结构、共享存储器交换结构。

软件执行交换结构:借助CPU和RAM的硬件环境,用特定的软件来实现端口之间的帧交换。所有功能均由软件来实现,操作灵活,但随着端品数和增加,CPU的负担加重。

矩阵交换:采用硬件方法进行交换。优点是利用硬件交换,结构紧凑,交换速度快,延迟时间短,缺点是随着端口的增加,监控和管理变得困难。

总线交换:对总线的带宽要求较高,造价高,但性能也好。

存储交换:结构简单、容易实现,但通过RAM操作会产生延时。

32.交换机的组成和各部分的主要作用

大多数交换器都有一块背板,把各种板卡插在其上面,实现相应连接,交换器的主要部件包括控制、逻辑、阵列、及端口四个。

1, 控制部件:其作用是控制、管理交换器,识别连接到各端口的局域网的类型,并自动地进行交换器的测试

2, 逻辑部件:其作用是读取输入数据帧的目的地址,并以此目的地址与端口地址表中的内容进行比较,找出该目的地址对应的端口号,批示阵列部件按通对应的(输出端口)矩阵开头(来接到输出端口)

3, 阵列部件:一旦接收到逻辑部件的指令时,启动源端口(输入)与目的端口(输出)之间的交叉连接,并保持该连接直到该帧全部传送完

4, 端口部件:可以看成一组物理接口

33.交换机的转发率和过滤率

交换器的过滤率是在某段时间内(通常为1秒)所解释多少帧的目的地址,这种能力称为过滤率。

转发率是指在某段时间内(1秒)所转发帧的数目,称为转发率。

34.如何使用交换机、集线器、路由器、防火墙和常用传输介质组建企业网络

35.关于VLAN的定义和其主要功能(P87)

VLAN(virtual LAN)虚拟局域网:建立在物理交换机之上的,它利用软件进行逻辑工作组的划分和管理。

36.X.25的协议体系结构

X.25协议是CCITT关于公用数据网上以分组方式工作的DTE与DCE之间的接口标准,其功能是为公用数据网在分组交换方式下提供终端操作,它不涉及通信子网的内部结构。

层次结构:自下至上分别称为物理级、帧级、分组级。

37.帧中继的基本工作原理

38.ATM的协议参考模型(P141)

39.ATM交换技术的特点

特点:

(1) 采用面向连接的工作方式。

(2) 采用异步时分多路方式

(3) 网络没有逐段链路的差错控制和流量控制。

(4) 信头功能简单

(5) 小的信元长度

40.ATM交换虚连接的工作过程(P132)

41.什么是ISDN,定义了哪些设备和接口

ISDN是用来解决一些小的办公室或拨号用户需要比传统电话拨号服务能提供更宽传输带宽的应用,同时ISDN也可用来提供线路备份。

42.IP地址结构和子网划分的作用

结构:每个IP地址共有32位,分为4段,以X。X。X。X表示,每个X为8位,取值为0~255。分为网络地址和主机地址两部分,其中网络地址表示一个网络,主机地址用来表示这个网络中的一台主机。

子网划分作用:

⑺ 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 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 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。