通信网络基础知识梳理.docx

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1、通信网络基础知识梳理一、相关概念无源器件：指工作时不需要外部能量源的器件，电容电阻等有源器件：指工作时需要外部能量源的器件，该器件有个输出，并且是输入信号的一个函数,1ED、比较器等高频通信的好处：1、无线通信中，为获得较高辐射效率，天线尺寸必须与波长差不多，因此只有高频（短波长）信号能满足要求。2、可把多个基带信号搬移到不同的频段的载波信号上，实现信道复用，提高信道利用率。3、频率越高，衰落越大，因此对基站的发射机有更高要求，同时其频段内用户数量少，抗干扰能力自然更好。模拟通信系统两种基本变换：1、发送端消息转换为电信号，接收端作逆变换2、基带信号变换为适合在信道中传输的信号，即调制和解调基

2、带信号：频谱从零频附近开始的原始信号，如语音信号频谱3003400Hz,图像信号频谱06MHz带通信号：基带信号经调制后都具有带通特性，故称带通信号带宽与宽带：带宽定义一：两频率间的差值，即某个特定频率成分占据的频率范围。带宽定义二：单位时间内，通信网络中某一点到另一点所能传输的数据量。数字通信（二进制）带宽的计算公式是时钟频率*总线位数/8比特率和波特率：波特率:每秒传输码元个数（批注：每个码元可以取2、4、8.个可能值）比特率:每秒传输的二进制位数.单位bps两者关系：（比特率）S=（波特率）B1og2N（码元可能值的个数）讨论带宽时,一般采用波特率,讨论线路实际传输数据的能力时,一般采用

3、比特率.宽带是相对窄带而言的,一般带宽较大,能满足一般需求的通信网络称为宽带.PCMzpu1secodemodu1ation,脉冲编码调制。对音频、图像、视频信号的离散化、数字化的一种编码方式，由取样、量化和编码三个基本环节构成并行通信和串行通信：从原理上讲，并行通信拥有更多数据线，理应拥有更高的信息传输能力。但现实并非如此，因为并行传输的前提是各路信号同一时序传播且同一时序接收，时钟频率过高时各路信号难以合拍，布线稍有差异就会引起错误。另外，并行线路占用了更多空间，消耗更多成本。因此近几年串行通信技术回归主流，典型代表无疑就是USB同步通信和异步通信：同步通信要求发收双方具有同频的时钟信号，

4、只要传送报文前添加同步字符即可;异步通信无需同步时钟，两字符间的时间间隔是不固定的，所以比较自由，但要求接收方时刻做好接收准备，异步通信的优点正在于此，缺点是每个字符帧都包含起始位和停止位，有效信息位占比降低。信道中的干扰分为有源干扰和无源干扰：有源干扰即来自外界的因素产生的干扰，一般指噪声;无源干扰即与外界因素无关的干扰，即信道本身传输特性不良。无线通信中，根据通信距离、频率和位置的不同，电磁波分为地波、天波和视线传播三种：地波：频率较低，2MHZ以下，沿地球表面传播，有一定绕射能力，传播范围数百千米到数千千米。天波：（230MHz）依赖电离层（距离地面6（400千米）反射传播，通过这种方式

5、覆盖到地面上可能不是连续区域。经多次反射后传播距离可达10000千米以上。视线：30MHz以上，即像光波那样沿直线传播，为了扩大传输距离，最简单的办法就是提升天线高度，有公式天线高度h=pow（d,2）50,d为传输距离，由于视距传输距离有限通常可以采用无线电中继的方法，即多次转发实现远程通信。理论上有一个较好的方法全球覆盖，即用三个相对静止卫星做中继站，这样增加了一次转发可达距离，但是提升了对发射功率的要求，也增加了传输延时，另外发射卫星也是个巨大的工程。今年来一个类似的想法是平流层（1722km）通信，即把基站用冲氮飞艇悬在半空，这样只要250个飞艇就能覆盖全球90以上人口和地区，性价比极

6、高。有线信道主要分为明线（裸线，传输损耗低，但易受环境影响），双绞线（对称电缆）和同轴电缆。信道特性的描述可以用幅频特性或者相频特性，无失真的传输要求幅频特性曲线是一条直线，即振幅与频率无关，相频曲线为一条过原点的直线，即传输时延与频率无关。幅频特性不理想则称有频率失真、相位特性不理想则称为有相位失真，两种失真都是线性的，故可以通过线性补偿解决。热噪声，一种自然噪声，导线、电阻、半导体内部电子热运动产生的噪声，不可避免，也称白噪声，由于其噪声是自由电子运动产生，具有正态分布特性，故又称高斯白噪声。VSb残留便带调制是介于dsb双边带调制和SSb单边带调制之间的一种调制方式，它既克服了dsb信号

7、占用频带宽的缺点，又解决了SSb信号实现中的困难。DSB一般用于点对点通信，其他应用较少。SSB一般用于频分多路复用系统，带宽利用和功率利用都较好。VSB抗噪声性能与频带利用率与SSB相当，一般用于电视广播系统。AM是最简单的调制方式，但抗干扰能力差，功率利用率低，一般用于中短波调幅广播。FM抗干扰能力强，在长距离高质量通信中常用，如卫星通信、调频广播电台等。数字调制与模拟调制基本原理相同，但数字信号具有取值离散的特点，一般有两种数字调制技术方法，一是用模拟调制的方法调制数字信号，将数字信号视为待调制信号的一个特例；而是使用键控法(2ASK,2FSK,2PSK)。模拟信号的数字化：抽样、量化、

8、编码。其中量化分为均匀量化和非均匀量化，对小信号而言，信噪比较小，均匀量化并不科学，例如话音信号，因此有了A律和U律等非均匀量化法。我国采用的是A律13折线。美国日本使用的是U律。以A律13折线为例简要介绍编码方法，13折线法8位，C1位表示正负，c2c4位表示8个非均匀划分的段落，c5%8表示16个均匀量化的电平。按照加性干扰引起的错吗分布规律不同，信道分为三类：随机信道、突发信道、混合信道随机信道：错码随机出现，相互统计独立突发信道：错码集中出现，在一些短暂的时间片上集中，之后又存在较长的无错码段混合信道：上面二者共存的信道四种主要差错控制技术：1、检错重发：在发送时附加监督码元，接收端利

9、用这些码元检测到有错时，通知发送端重发，它的局限是不能判断错码位置以及如何纠正，如奇偶校验。2、前向纠错(FEC：forwarderrorcorrection)：能纠正错码，优点是不需重发，没有因反复重发引发的时延。3、检错删除：即以码元为单位，发现错误码元即删除，这种方式使用于少数特定系统，那些即使删除部分码元不影响接受的系统。4、反馈校验：无需差错码元或监督码元，接收端接到码元后回发给发送端，在发送端进行比较，如一致则认为无错，否则重发。这种技术优点是简单易理解，缺点是需要双向信道且传输时间翻倍，且有可能发送过来时无错回发时出错也被判错，降低了传输效率。在评价信道的检错能力时有一个矛盾点，

10、即检错能力与冗余度(监督码元数目与总码元数目之比)的矛盾，一般来讲，检错能力越强，需要越多的监督码元，冗余度也越高，作选择时应根据具体情况取舍。四个同步：1、载波同步：即在接收端产生一个和接收信号的载波同频同相的本地震荡，供解调器使用。2、码元同步：即在接收端产生一个与接收码元严格同步的时钟脉冲序列，确定接收码元的起止时刻，以便判决。3、群同步：即帧同步，即在发送端插入辅助同步信息，确定帧接收的起止时刻。4、网同步：在多个通信对象组成的数字通信网中，为了使各站点保持同步，还需解决网同步的问题。例如时分复用通信网中，为了正确地将来自不同地点的两路时分多路信号复接时，就需使各路信号同步后开始合并。

11、有线通信和无线通信：1、理论上讲，无线通信速率要优于有线通信，无线通信介质是空气或真空，传输速率接近光速，有线通信是不可能达到的，一来介质的限定，而来不可能实现直线传播。假若实现月亮和地球的点对点通信，无线通信必须建立中继站，否则月球背对我们的时候是无法通信的2、有线通信开通必须架设电缆，面临挖沟和架线的问题，时间成本和材料、人力成本较高，另外，除电信部门外，其他部门没有在城区内挖沟铺设电缆的权力，相比之下，搭建无线通信系统成本更低另外时间成本优势在应急、抗灾时的无可替代性将被凸显3、有线通信系统的通信质量会随着线路扩展急剧下滑，超过5公里后误码率提升，传输速率下降，而对于无线扩频通信（扩展带

12、宽）方式，50公里内几乎没有影响4、有线通信铺线受地理限制，不能任意铺设，无线通信覆盖范围广，几乎不受地理条件限制5、在后续改善通信方面，无线通信仅需架设扩频设备，而有线通信光缆深埋地底下，灵活性极低6、当出现故障时，有线网络需沿线检查，难以及时找出故障点，而无线扩频通信很容易试出故障点，维护扩频电台即可，可快速恢复通信。7、安全方面，无线电路可能被搭线监听，而无线扩频通信本身就起源于军事上的防监听，广袤的频带大大提升了监听的难度。综上，无线通信在时间、财力、人力上的低成本，安全性、灵活性、可维护性等方面具有很大优势。有线通信目前的优势在于媒介的限定提升了稳定性、减少了对人体辐射。无线通信信号

13、较差原因在于母机与子机之间可能存在障碍物，而高频无线信号的衍射能力是比较弱的;此外也有可能是（来自家电）同频段信号的干扰IPV4:32位，约40亿个地址，这个分配是非常不均的，北美独占30亿个，中国才3千万，仅相当于一个麻省理工学院，擦IPV6:128位，多的不好形容了，一般用8*4个十六进制数表示0000：3333：6666：9999：CCCC：FFFF：0000：0000通信网：指多点之间传递信息的通信系统。（批注：仅两点间传递信息的通信系统称为专线）通信网的基本组成：终端设备、通信链路、交换设备，有些还有转发设备。通信链路：占用给定空域和频域的通信渠道。其占用的空域可以是大气层、水下或者

14、人造电磁传到煤质，前者为无线通信，后者为有线通信。时分复用：TDMtime-divisionmu1tip1exing一条链路在不同时间段内可以被不同用户使用频分复用：FDMfrequency-divisionmu1tip1exing给定频带划分给不同用户使用，要求总频带大于各个子频带之和，同时为保证安全性，各个子频带之间会有一段隔离带信令：网络中传输的信号一般包括两部分，一是使用信息（语音、数据包等），二是控制信息（还有计费、监控信息等），即信令。终端设备：发送和接收信号的设备。包括电话机、传真机、电台、计算机交换设备：依照信令将通信链路传来的信号转接到另一条链路路由器：网络通信的交通警察，负

15、责信息的分流，与交换机的区别在于，交换机处于。Si模型的第二层数据链路层，而路由器处于第三层网络层。两者工作时使用不同的控制信息。综合业务数字网：IntegratedServicesDigita1Network,ISDN20世纪80年代诞生，主要是将电话、电报等低速率业务，综合在一个通信网中传输。随着视频、多媒体信号传输需求的逼近，传统的低速率（2Mbs以下）传输已经不能符合需求了，随之诞生了宽带综合业务数字网BroadbandISDN,故将前者又称为窄带综合业务数字网NarrowbandISDN随后，随着通信技术向个人通信方向发展，蜂窝网应运而生通信网拓扑结构：1、网形：要求任意两节点间都有

16、一条链路直接相连，故假设N个节点的话，会有N（N-1）/2条链路，当节点增加时，链路条数急剧上涨，且链路利用率低，经济性差，它可以不需要转发设备，但是若各节点有转发功能，则系统可靠性极高2、星形：除中心节点外，其他节点间的通信都需要中心节点转接。从可靠性上考虑，极度依赖中心节点，中心瘫痪，全局皆崩3、环形：每个节点都有转发功能，任意两点间有两条可达路线，这一点好于于星形，但多次转发可能带来较长延时，可靠性也可能降低4、总线形：利用一条总线连接所有节点，总线一个时间段只为两个节点通信服务，节点数目较多时会有较大延时，故它跟环形一样不适合节点过多的网络几项典型的通信网：1、电话网：以公共交换电话网（PSTNPub1i