计算机网络复习——第二章

这门课真的是一天也学不下去了QAQ

 相关知识见，感觉比较容易入手

《计算机网络》（谢希仁）内容总结 | JavaGuide

知识点概述：

1.物理层的功能与定位 见P41/习题2-01

2.物理层的四个特性 见习题2-02

3.通信双方信息交互方式 P43/2-04

        单向通信，双向交替通信，双向同时通信（单工，半双工，全双工）

4.正交振幅调制QAM的目的 P44

                未达到更高的信息传输速率（多元制振幅相位混合调制）

                调制：基带调制（编码， 变换波形， 数字->数字，不归零，归零，曼彻斯特，差分曼彻斯特）与带通调制（载波），改变频率范围->模拟，调幅，调相，调频）

5.信道极限容量 P45,46

        香农公式：在带宽受限且有噪声的信道中，为了不产生误差，信息的数据传输速率有上限值。

        奈式准则： 在任何信道中，码元的传输的效率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。

        信噪比：指信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记为 S/N。信噪比（dB）=10*log10（S/N）。

6.物理层下面的传输媒体：不同的传输介质的特性，频带宽度与频谱

P47图2-5频谱， 引导性：固体媒体，双绞线，同轴电缆，光缆

                          非引导性：自由空间，电磁波，无线传输，无线电微波传输，红外通信

7.信道复用技术 （多个用户共享同一个信道）P55与54页的图

        频分复用：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。

        时分复用：所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度（分时不分频）。

        统计时分复用：改进的时分复用，能够明显提高信道的利用率。

        波分复用：波分复用就是光的频分复用。

        码分复用： 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。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。

规格化内积正交S⋅T=1m∑mi=1(Si⋅Ti)=0 （CDMA系统，扩频）

重点知识：

1. 码元（ code） ：在使用时间域（或简称为时域）的波形来表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
2. 失真：失去真实性，主要是指接受到的信号和发送的信号不同，有磨损和衰减。影响失真程度的因素：1.码元传输速率 2.信号传输距离 3.噪声干扰 4.传输媒体质量。
3. 物理层的主要任务就是确定与传输媒体接口有关的一些特性，如机械特性，电气特性，功能特性，过程特性。
4. 通信的目的是传送消息。如话音，文字，图像等都是消息，数据是运送消息的实体。信号则是数据的电气或电磁的表现。
5. 几种常用的宽带接入技术：主要是 ADSL 和 FTTx。用户到互联网的宽带接入方法有非对称数字用户线 ADSL（用数字技术对现有的模拟电话线进行改造，而不需要重新布线。ADSL 的快速版本是甚高速数字用户线 VDSL。），光纤同轴混合网 HFC（是在目前覆盖范围很广的有线电视网的基础上开发的一种居民宽带接入网）和 FTTx（即光纤到······）。

作业题：

1，4，5，6，7，14，16，17

1.物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是？

        P41红线注意：传输媒体并不属于物理层

        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。 物理层的作用正是尽可能地屏蔽掉这些传输媒体和通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异。（物理层主要做的事情就是 透明地传送比特流）

   物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性。

2.名词解释

数据：运送消息的实体。

信号：数据的电气的或电磁的表现。或者说信号是适合在传输介质上传输的对象。

模拟数据：连续变化的数据，如声波

模拟信号：连续信号，如打电话从声波转换为电信号
基带信号：（基本频带信号）来自信源的信号
带通信号：经载波调制的信号，仅在一定的频率范围内传输
数字数据：离散数据，如键盘输出

数字信号：离散信号
码元：在使用时间域（或简称为时域）的波形来表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。

单工通信、半双工通信、全双工通信：见上

串行传输：数据按位依次传输，使用一根数据线传输数据，一次传输1个比特。

并行传输：字符编码的各位（比特）同时传输，也就是使用多根并行的数据线一次同时传输多个比特。

3.物理层的接口有哪几方面的的特性？包含什么内容？

   物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：

• 机械特性（接口所用接线器的一些物理属性如形状和尺寸）
• 电气特性（接口电缆的各条线上出现的电压的范围）
• 功能特性（某条线上出现的某一电平的电压的意义）
• 过程特性（对于不同功能的各种可能事件的出现顺序）

4.数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数据通信中的意义是什么？‘比特/秒’和‘码元/秒’有何区别？

1）信道能够通过的频率范围与信噪比

2）不能

3）只要信息传输速率低于信息极限传输速率，就一定可以找到某种方法实现无差错传输

4）不完全一样， 比特！=码元 二进制中，一个码元=一个比特，在数值上相同，但根据编码不同，1码元=n比特 或者 n码元 = 1比特

5.假定某信道受奈式准则限制的最高码元速率为20000码元/秒，如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（bit/s）？

        16 等级 -> 二进制表示 2^4

        此时1个码元 = 4 个比特

        码元速率 = 2 * 10^4 

        数据率 = 2*10^4 * 4 = 8*10^4bit/s

6.名词解释

FDM： 频分复用，在同一时间占用不同频带宽度（每个信号分配唯一的载波频率并用单一媒体传输多个独立信号）强调复用方式，而不关心信道来源。

FDMA:频分多址，把总带宽分隔成多个正交的信道，每个用户占用一个信道。

TDM:时分复用，在不同时间占用同样的频带宽度，固定分配时隙（把多个信号复用到单个硬件传输信道，允许在不同时隙传送。）

TDMA：同上，信号来源不同

STDM:统计时分复用/异步时分复用，是TDM的改良版，提高了信道利用率。区别，STDM帧按需动态分配时隙。

WDM:波分复用，即光的频分复用

CDMA：码分多址,使用码分复用的一种共享信道的多址方法。每个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。使用不同码型，具有强抗干扰性。

SONET:同步光纤网

SDH:同步数字体系，是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络
STM-1：基本同步传送模块，SDH中的基本传输模块为STM-1

OC-48:光学载波48，SONET光缆基本速率OC-1的48倍。

7.共有四个站进行码分多址通信，四个站的码片序列分别为：

A :(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)                B:(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)

C:(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1)                D:(-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1)

现收到（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）问哪个站发送的

CDMA不仅码片序列不同且必须相互正交m为位数，S⋅T=1m∑mi=1(Si⋅Ti)=0

        A内积:（+1 -1 +3 +1 -1 +3 +1 +1）/8 = 1

        B内积：(+1 -1 -3 -1 -1 -3 +1 -1)/8 = -1

        C内积:  (+1 +1 +3 +1 -1 -3 -1 -1)/8 = 0

        D内积:  (+1 +1 +3 -1 +1 +3 +1 -1)/8 = 1

        C站发送的。

8.试比较ADSL，HFC以及FTTx接入技术的优缺点。

ADSL：优点：可利用电话网用户线，成本低 缺点：对用户线质量要求高

HFC：  优点：覆盖面广，带宽高，可传送高速率数据 缺点：需要对现有单向传输有线电缆改造成双向通信。

FTTx： 优点：数据率高，通信质量好，光纤成本低   缺点：需要放大器解决信号衰减，但放大器使得网络可靠性下降。