nightmorning的博客

1. 傅里叶变换

• f = 1/T：基本频率，即一次谐波频率
• a_n，b_n：n 次谐波项的正弦和余弦振幅

由上述公式可得有如下结论：

• 通过信道的谐波次数越多，信号越逼真
• 传送信号脉冲频率越高（脉冲宽度越窄），要求信道的带宽就越大

2. 信道通信方式

• 单工通信

  

• 半双工通信

  

• 全双工通信

  

3. 传输方式

• 频带传输（模拟信号传输）

  

  • 调制：数字信号 -> 模拟信号

  

  • ASK，Amplitude Shift Keying

  • FSK, Frequency Shift Keying

  • PSK, Phase Shift Keying

  • 解调：模拟信号 -> 数字信号

  • 脉冲代码调制，PCM

    

  • 差分脉冲代码调制：不是将振幅值直接数字化，二十根据前后两个采样值的差进行编码

• 基带传输（数字信号传输）

  

  • 一般采用低电平 0，高电平 1 的方式传输数据
  • 所占频率成分宽，对传输线有要求

4. 传输介质

• 有线介质
  • 双绞线：模拟信号 + 数字信号，高频传输性能差
  • 同轴电缆：抗干扰性、价格适中
  • 光纤：通过光的有无表示数字信号，抗干扰性强，价格高
  • 特点：需要布线，抗干扰性好
• 无线介质
  • 通过大气进行各种形式的传播，如：微波、红外线、卫星信道等
  • 特点：无需布线，抗干扰性差

5. 性能指标

• 时延： 一个数据块（帧、分组、报文段等）从链路或网络的一端传送到另一端所需要的时间

  • 发送时延，Transmission Delay
    TD = 数据长度 / 信道带宽（发送速率）

  • 传播时延，Propagation Delay

  PD = 链路长度 / 传播速率

  • 转发时延，Relay Delay

  RD = 排队时延 + 入网时延 + 处理时延

• 传输速率：每秒传输的编码前数字数据的二进制位数，单位 bps（bits per second）

• 码元传输速率： 线路编码后的传输速率，每秒传输的码元大小，单位 baud/s，波特率（RB）

• 编码效率：Rb / RB

• 时延带宽积：传播时延 * 带宽，又称比特长度（以比特位单位的链路长度）

• 误码率

  • 误比特率 = 传错的比特数 / 发出的比特数
  • 误帧率
  • 误分组率

• 吞吐量：有效数据长度 / 总时延

• 信道的最大数据传输率

  Nyquist 公式

  

  • C：最大数据传输率，单位 bps
  • H：带宽，单位 Hz
  • V：信号电平级数

  数据传输率 C 随信号编码级数增加而增加

  ---

  Shannel 公式

  

  • S：信号功率

  • N：噪声功率

  • 信噪比公式

  

  • S/N_dB：信噪比

  噪声的存在将使得编码级数不可能无限增加

  例题

  

6. 信道复用

为提高线路利用率，经常让多个信号同时共用一条物理线路

• 时分复用 （TDM，Time Division Multiplexing）
  • 将时间分成等长时间片
  • 时间片轮转收发信号
• 频分复用（FDM，Frequency Division Multiplexing）
  • 将不同信号调制到不同频率范围
• 波分复用（WDM，Wavelength Division Multiplexing)
  • 类似频分复用，这里分的是光波（光纤中的应用），利用不同波长范围的光波传输
• 码分复用（CDM，Code Division Multiplexing）
  • 用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号

7. 数据交换

交换：动态设定通信双方间的线路，动态接通或断开通信线路

I. 电路交换

• 原理：利用可切换的物理通信线路，连接通信双方

• 步骤：建立电路 -> 传输数据 -> 拆除电路

• 特点

  • 发数据前，建立点到点的临时、专用的物理通路
  • 物理通路建立时间长，数据传送延迟短

II. 报文交换

• 原理：信息以报文为单位进行存储转发

• 特点

  • 线路利用率高
  • 要求中间结点缓冲大
  • 延迟时间长

III. 分组交换

• 分组：比报文还小的信息段，通常有最大长度限制
• 信元：大小固定的信息段
• 原理：信息以分组为单位进行存储转发
  • 源节点：报文 -> 分组
  • 目的结点：分组 -> 报文
• 特点：
  • 网络结点设备中不预先分配资源
  • 线路利用率高
  • 结点存储器利用率高
  • 易于重传，可靠性高
  • 易于开始新的传输，让紧急信息优先通过
  • 额外信息增加

i. 数据报

• 每个分组独立路由
• 适合传送少量分组，省去呼叫建立过程，速度快
• 可以较好处理拥塞
• 可靠

ii. 虚电路

• 所有分组只做一次路由
• 发送分组前建立虚电路
• 处理拥塞困难
• 不可靠

8. 物理层规程

• DTC, Data Terminal Equipment
• DCE, Data Communication Equipment
• 物理层功能：在两个网络设备之间提供透明的比特流传输
• 物理层特性
  • 机械特性：定义物理连接的插接装置
  • 电气特性：规定信号电压高低
  • 功能特性：定义线路的功能（数据、控制、定时、地）
  • 规程特性：数据交换的操作序列