1.信道特性 奈奎斯特 香农定理信道带宽W模拟信道Wf2-f1 f2和f1分别表示信道能通过的最高频率/最低频率单位赫兹HZ数字信道数字信道是离散信道带宽为信道能达到的最大数据传输速率单位是bit/s码元和码元速率码元一个数字脉冲称为一个码元码元速率单位时间内信道传送的码元个数如果码元宽度脉冲周期为T则码元速率波特率为B1/T单位是波特Baud一个码元携带的信息量n位与码元种类N的关系nlog2NQPSK N4BPSK/DPSK N2奈奎斯特定理在一个理想的没有噪声环境信道中若信道带宽为W最大码元速率为B2W(Baud极限数据速率为RBlog2N2Wlog2N香农定理在一个噪声信道的极限数据速率和带宽之间的关系极限数据速率公式CWlog2(1S/N)分贝与信噪比关系dB10log10S/NS为信号平均功率N为噪声平均功率S/N为信噪比dB10S/N10dB30S/N1000误码率表示传输二进制位时出现差错的概率PcNe出错位数/N传送的位数2.信道延迟计算信道延迟线路延迟发送延迟线路延迟传输距离/传播速度路上跑的时间发送延迟数据帧大小/速率排队上车的时间光速为300000km/s300m/us电缆中传播速度一般为光速的67%即200000km/s200m/us基础单位 1B8bit 1s10^3ms10^6us网络领域 1K100010^3存储领域 1K10242^10网络带宽 100Mbps100x10^610^8bps存储容量 1MB1024KB1024x1024B1024x1024x8bit2^23bit3.传输介质有线传输介质同轴电缆、双绞线和光纤无线传输介质红外线、微波、激光微波300MHZ~300GHZ是一种波长较低、频率较高的电磁波特点是高频高能量同轴电缆数字信号的方波所固有的频带称为基带这种电缆也叫基带同轴电缆宽带同轴电缆用于传输模拟信号双绞线由多对绝缘铜导线两两相互缠绕而成缠绕的目的降低信号干扰的程度数据传输100M使用4根2对数据传输1000M使用8根4对非屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP光纤利用光在玻璃或塑料纤维中的全反射原理而达成的光传导工具光在光纤中传导损耗很低适合用作长距离的信息传递特点重量轻、体积小、传输远、容量大、抗电磁干扰单模光纤只允许一种模式传播适用于大容量、长距离的光纤通信直线传播多模光纤允许多种模式光信号传播仅用于较小容量、短距离通信渐变反射或突变反射100mW20dBm 室内AP500mW27dBm 室外AP4.数据编码曼彻斯特编码双相码在每个比特中间均有一个跳变第一个编码自定义常用于以太网中差分曼彻斯特编码双相码用在令牌环网中有跳变代表“0”无跳变代表“1”有0无1不是比较形状比较起始电平上一个的终止与下一个起点两种曼彻斯特编码特点都是双相码具有自定时和检测错误的功能优点将时钟和数据包含在信号数据流中也称自同步码编码效率低都是50%数据速率是码元速率的一半其他编码4B/5B:发送数据流每4bit先转换成5bit再转换为不归零码NRZ-I多一位用于解决同步问题4B/5B效率80%用于百兆以太网8B/10B效率80%用于千兆以太网5.数字调制技术幅度键控ASK频移键控FSK相移键控PSK正交幅度调制QAM把两个幅度相同但是相位差90°的模拟信号合成一个模拟信号【点阵图】6.脉冲编码调制PCM采样采样频率 f1/T2fmax量化编码7.通信和交换方式数据通信方式按通信方式单工通信半双工通信全双工通信按同步方式异步传输把各个字符分开传输在字符之间插入同步信息优点是实现简单但效率低同步传输传输效率更高数据交换方式电路交换将数据传输分为电路建立、数据传输和电路拆除 【代表早期电话】报文交换报文从发送方传送到接收方采用存储转发的方式 【代表早期电报】分组交换将数据拆分成很小的分组进行传送包括数据报和虚电路【代表互联网】数据报每个分组被独立地处理路径和到达目的顺序可能不一样IP虚电路在数据传送之前先建立起一条逻辑上的连接每个分组都沿着一条路径传输不会乱序X.25、FR、ATM分组交换的优势减少的延迟提高了吞吐量可以按分组纠错通信效率提高8.多路复用技术多路复用技术是把多个低速的信道组合成一个高速的信道的技术频分复用FDM无线电广播、ADSL、FDD-LTE时分复用TDM同步时分复用分配固定的时隙不用考虑用户使用率异步时分复用STDM)按需动态分配时隙T1/E1、SONET/SDH、TDD-LTE波分复用WDM本质也是频分复用光速c波长x频率数字传输系统E1/T1T164k*24开销间隔1.544M 每路电话64kE164*3064k*22.048M 每路电话64k传30路电话2路开销E1信道数据速率是2.048Mbps把32个8位一组的数据样本组装成125us的基本帧其中30个子信道用于语音传送2个子信道CH0和CH16用于控制信令SONET多路复用速率 时分复用OC-3—STM-1155MbpsOC-12—STM-4622MbpsOC-48—STM-162.5GbpsOC-192—STM-6410Gbps9.差错控制奇偶校验检错接收方知道有差错但是不知道是怎样的差错向发送方请求重传纠错接收方知道有差错而且知道是怎样的差错奇偶校验是最常见的检错方法能检出一位甚至奇数个位错位差错控制CRCCRC循环冗余校验码计算判断校验位数生成多项式的最高次方是几校验位就是几位补齐数据位后面的0几位校验位就补几个0提取生成多项式的系数用第2步的结果除以第3步结果异或运算余数就是CRC校验位余数不够位前面补0异或运算相同为0不同为1CRC循环冗余校验码总结末尾加入CRC循环冗余校验码能检错不能纠错容易用硬件实现广泛用于局域网具有r个校验位的多项式能检测出所有长度小于等于r的突发性差错海明码海明码是通过冗余数据位来检测和纠正差错的编码方式海明距离码距两个码字之间不同的比特数海明码原理在数据中间加入几个校验码码距均匀拉大当某位出错会引起几个校验位的值发生变化海明不等式2^k-1mk 校验码个数为km为信息位
