通信網(wǎng)絡(luò)底層知識(shí)梳理

一、相關(guān)概念

無(wú)源器件：指工作時(shí)不需要外部能量源的器件，電容電阻等

有源器件：指工作時(shí)需要外部能量源的器件，該器件有個(gè)輸出，并且是輸入信號(hào)的一個(gè)函數(shù),LED、比較器等

高頻通信的好處：

1 無(wú)線通信中，為獲得較高輻射效率，天線尺寸必須與波長(zhǎng)差不多，因此只有高頻(短波長(zhǎng))信號(hào)能滿足要求。

2 可把多個(gè)基帶信號(hào)搬移到不同的頻段的載波信號(hào)上，實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用，提高信道利用率。

3 頻率越高，衰落越大，因此對(duì)基站的發(fā)射機(jī)有更高要求，同時(shí)其頻段內(nèi)用戶數(shù)量少，抗干擾能力自然更好。

模擬通信系統(tǒng)兩種基本變換：

1 發(fā)送端消息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，接收端作逆變換

2 基帶信號(hào)變換為適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)，即調(diào)制和解調(diào)

基帶信號(hào)：頻譜從零頻附近開(kāi)始的原始信號(hào)，如語(yǔ)音信號(hào)頻譜300~3400Hz，圖像信號(hào)頻譜0~6MHz

帶通信號(hào)：基帶信號(hào)經(jīng)調(diào)制后都具有帶通特性，故稱帶通信號(hào)

帶寬與寬帶：

帶寬定義一：兩頻率間的差值，即某個(gè)特定頻率成分占據(jù)的頻率范圍。

帶寬定義二：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，通信網(wǎng)絡(luò)中某一點(diǎn)到另一點(diǎn)所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。數(shù)字通信(二進(jìn)制)帶寬的計(jì)算公式是 時(shí)鐘頻率*總線位數(shù)/8

比特率和波特率：

波特率: 每秒傳輸碼元個(gè)數(shù)(批注：每個(gè)碼元可以取2、4、8...個(gè)可能值)

比特率: 每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù).單位bps

兩者關(guān)系: (比特率)S = (波特率)B Log2 N (碼元可能值的個(gè)數(shù))

討論帶寬時(shí),一般采用波特率,討論線路實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)的能力時(shí),一般采用比特率.

寬帶是相對(duì)窄帶而言的,一般帶寬較大,能滿足一般需求的通信網(wǎng)絡(luò)稱為寬帶.

PCM: pulse code modulation,脈沖編碼調(diào)制。對(duì)音頻、圖像、視頻信號(hào)的離散化、數(shù)字化的一種編碼方式，由取樣、量化和編碼三個(gè)基本環(huán)節(jié)構(gòu)成

并行通信和串行通信：從原理上講，并行通信擁有更多數(shù)據(jù)線，理應(yīng)擁有更高的信息傳輸能力。但現(xiàn)實(shí)并非如此，因?yàn)椴⑿袀鬏數(shù)那疤崾歉髀沸盘?hào)同一時(shí)序傳播且同一時(shí)序接收，時(shí)鐘頻率過(guò)高時(shí)各路信號(hào)難以合拍，布線稍有差異就會(huì)引起錯(cuò)誤。另外，并行線路占用了更多空間，消耗更多成本。因此近幾年串行通信技術(shù)回歸主流，典型代表無(wú)疑就是USB

同步通信和異步通信：同步通信要求發(fā)收雙方具有同頻的時(shí)鐘信號(hào)，只要傳送報(bào)文前添加同步字符即可;異步通信無(wú)需同步時(shí)鐘，兩字符間的時(shí)間間隔是不固定的，所以比較自由，但要求接收方時(shí)刻做好接收準(zhǔn)備，異步通信的優(yōu)點(diǎn)正在于此，缺點(diǎn)是每個(gè)字符幀都包含起始位和停止位，有效信息位占比降低。

信道中的干擾分為有源干擾和無(wú)源干擾：有源干擾即來(lái)自外界的因素產(chǎn)生的干擾，一般指噪聲;無(wú)源干擾即與外界因素?zé)o關(guān)的干擾，即信道本身傳輸特性不良。

無(wú)線通信中，根據(jù)通信距離、頻率和位置的不同，電磁波分為地波、天波和視線傳播三種：

地波：頻率較低，2MHz以下，沿地球表面?zhèn)鞑?，有一定繞射能力，傳播范圍數(shù)百千米到數(shù)千千米

天波：(2~30MHz)依賴電離層(距離地面60~400千米)反射傳播，通過(guò)這種方式覆蓋到地面上可能不是連續(xù)區(qū)域。經(jīng)多次反射后傳播距離可達(dá)10000千米以上。

視線：30MHz以上，即像光波那樣沿直線傳播，為了擴(kuò)大傳輸距離，最簡(jiǎn)單的辦法就是提升天線高度，有公式天線高度h=pow(d,2)/50，d為傳輸距離，由于視距傳輸距離有限通?？梢圆捎脽o(wú)線電中繼的方法，即多次轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。理論上有一個(gè)較好的方法全球覆蓋，即用三個(gè)相對(duì)靜止衛(wèi)星做中繼站，這樣增加了一次轉(zhuǎn)發(fā)可達(dá)距離，但是提升了對(duì)發(fā)射功率的要求，也增加了傳輸延時(shí)，另外發(fā)射衛(wèi)星也是個(gè)巨大的工程。今年來(lái)一個(gè)類似的想法是平流層(17~22km)通信，即把基站用沖氮飛艇懸在半空，這樣只要250個(gè)飛艇就能覆蓋全球90以上人口和地區(qū)，性價(jià)比極高。

有線信道主要分為明線(裸線，傳輸損耗低，但易受環(huán)境影響)，雙絞線(對(duì)稱電纜)和同軸電纜。

信道特性的描述可以用幅頻特性或者相頻特性，無(wú)失真的傳輸要求幅頻特性曲線是一條直線，即振幅與頻率無(wú)關(guān)，相頻曲線為一條過(guò)原點(diǎn)的直線，即傳輸時(shí)延與頻率無(wú)關(guān)。幅頻特性不理想則稱有頻率失真、相位特性不理想則稱為有相位失真，兩種失真都是線性的，故可以通過(guò)線性補(bǔ)償解決。

熱噪聲，一種自然噪聲，導(dǎo)線、電阻、半導(dǎo)體內(nèi)部電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，不可避免，也稱白噪聲，由于其噪聲是自由電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，具有正態(tài)分布特性，故又稱高斯白噪聲。

vsb殘留便帶調(diào)制是介于dsb雙邊帶調(diào)制和ssb單邊帶調(diào)制之間的一種調(diào)制方式，它既克服了dsb信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了ssb信號(hào)實(shí)現(xiàn)中的困難。

DSB一般用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，其他應(yīng)用較少。

SSB一般用于頻分多路復(fù)用系統(tǒng)，帶寬利用和功率利用都較好。

VSB抗噪聲性能與頻帶利用率與SSB相當(dāng)，一般用于電視廣播系統(tǒng)。

AM是最簡(jiǎn)單的調(diào)制方式，但抗干擾能力差，功率利用率低，一般用于中短波調(diào)幅廣播。

FM抗干擾能力強(qiáng)，在長(zhǎng)距離高質(zhì)量通信中常用，如衛(wèi)星通信、調(diào)頻廣播電臺(tái)等。

數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制基本原理相同，但數(shù)字信號(hào)具有取值離散的特點(diǎn)，一般有兩種數(shù)字調(diào)制技術(shù)方法，一是用模擬調(diào)制的方法調(diào)制數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)視為待調(diào)制信號(hào)的一個(gè)特例;而是使用鍵控法(2ASK,2FSK,2PSK)。

模擬信號(hào)的數(shù)字化：抽樣、量化、編碼。其中量化分為均勻量化和非均勻量化，對(duì)小信號(hào)而言，信噪比較小，均勻量化并不科學(xué)，例如話音信號(hào)，因此有了A律和u律等非均勻量化法。我國(guó)采用的是A律13折線。美國(guó)日本使用的是u律。

以A律13折線為例簡(jiǎn)要介紹編碼方法，13折線法8位，c1位表示正負(fù)，c2~c4位表示8個(gè)非均勻劃分的段落，c5~c8表示16個(gè)均勻量化的電平。

按照加性干擾引起的錯(cuò)嗎分布規(guī)律不同，信道分為三類：隨機(jī)信道、突發(fā)信道、混合信道

隨機(jī)信道：錯(cuò)碼隨機(jī)出現(xiàn)，相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立

突發(fā)信道：錯(cuò)碼集中出現(xiàn)，在一些短暫的時(shí)間片上集中，之后又存在較長(zhǎng)的無(wú)錯(cuò)碼段

混合信道：上面二者共存的信道

四種主要差錯(cuò)控制技術(shù)：

1 檢錯(cuò)重發(fā)：在發(fā)送時(shí)附加監(jiān)督碼元，接收端利用這些碼元檢測(cè)到有錯(cuò)時(shí)，通知發(fā)送端重發(fā)，它的局限是不能判斷錯(cuò)碼位置以及如何糾正，如奇偶校驗(yàn)。

2 前向糾錯(cuò)(FEC：forward error correction)：能糾正錯(cuò)碼，優(yōu)點(diǎn)是不需重發(fā)，沒(méi)有因反復(fù)重發(fā)引發(fā)的時(shí)延。

3 檢錯(cuò)刪除：即以碼元為單位，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤碼元即刪除，這種方式使用于少數(shù)特定系統(tǒng)，那些即使刪除部分碼元不影響接受的系統(tǒng)。

4 反饋校驗(yàn)：無(wú)需差錯(cuò)碼元或監(jiān)督碼元，接收端接到碼元后回發(fā)給發(fā)送端，在發(fā)送端進(jìn)行比較，如一致則認(rèn)為無(wú)錯(cuò)，否則重發(fā)。這種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易理解，缺點(diǎn)是需要雙向信道且傳輸時(shí)間翻倍，且有可能發(fā)送過(guò)來(lái)時(shí)無(wú)錯(cuò)回發(fā)時(shí)出錯(cuò)也被判錯(cuò)，降低了傳輸效率。

在評(píng)價(jià)信道的檢錯(cuò)能力時(shí)有一個(gè)矛盾點(diǎn)，即檢錯(cuò)能力與冗余度(監(jiān)督碼元數(shù)目與總碼元數(shù)目之比)的矛盾，一般來(lái)講，檢錯(cuò)能力越強(qiáng)，需要越多的監(jiān)督碼元，冗余度也越高，作選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況取舍。

四個(gè)同步：

1 載波同步：即在接收端產(chǎn)生一個(gè)和接收信號(hào)的載波同頻同相的本地震蕩，供解調(diào)器使用。

2 碼元同步：即在接收端產(chǎn)生一個(gè)與接收碼元嚴(yán)格同步的時(shí)鐘脈沖序列，確定接收碼元的起止時(shí)刻，以便判決。

3 群同步：即幀同步，即在發(fā)送端插入輔助同步信息，確定幀接收的起止時(shí)刻。

4 網(wǎng)同步：在多個(gè)通信對(duì)象組成的數(shù)字通信網(wǎng)中，為了使各站點(diǎn)保持同步，還需解決網(wǎng)同步的問(wèn)題。例如時(shí)分復(fù)用通信網(wǎng)中，為了正確地將來(lái)自不同地點(diǎn)的兩路時(shí)分多路信號(hào)復(fù)接時(shí)，就需使各路信號(hào)同步后開(kāi)始合并。

有線通信和無(wú)線通信：

1 理論上講，無(wú)線通信速率要優(yōu)于有線通信，無(wú)線通信介質(zhì)是空氣或真空，傳輸速率接近光速，有線通信是不可能達(dá)到的，一來(lái)介質(zhì)的限定，而來(lái)不可能實(shí)現(xiàn)直線傳播。假若實(shí)現(xiàn)月亮和地球的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，無(wú)線通信必須建立中繼站，否則月球背對(duì)我們的時(shí)候是無(wú)法通信的

2 有線通信開(kāi)通必須架設(shè)電纜，面臨挖溝和架線的問(wèn)題，時(shí)間成本和材料、人力成本較高，另外，除電信部門外，其他部門沒(méi)有在城區(qū)內(nèi)挖溝鋪設(shè)電纜的權(quán)力，相比之下，搭建無(wú)線通信系統(tǒng)成本更低

另外時(shí)間成本優(yōu)勢(shì)在應(yīng)急、抗災(zāi)時(shí)的無(wú)可替代性將被凸顯

3 有線通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量會(huì)隨著線路擴(kuò)展急劇下滑，超過(guò)5公里后誤碼率提升，傳輸速率下降，而對(duì)于無(wú)線擴(kuò)頻通信(擴(kuò)展帶寬)方式，50公里內(nèi)幾乎沒(méi)有影響

4 有線通信鋪線受地理限制，不能任意鋪設(shè)，無(wú)線通信覆蓋范圍廣，幾乎不受地理?xiàng)l件限制

5 在后續(xù)改善通信方面，無(wú)線通信僅需架設(shè)擴(kuò)頻設(shè)備，而有線通信光纜深埋地底下，靈活性極低

6 當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，有線網(wǎng)絡(luò)需沿線檢查，難以及時(shí)找出故障點(diǎn)，而無(wú)線擴(kuò)頻通信很容易試出故障點(diǎn)，維護(hù)擴(kuò)頻電臺(tái)即可，可快速恢復(fù)通信。

7 安全方面，無(wú)線電路可能被搭線監(jiān)聽(tīng)，而無(wú)線擴(kuò)頻通信本身就起源于軍事上的防監(jiān)聽(tīng)，廣袤的頻帶大大提升了監(jiān)聽(tīng)的難度。

綜上，無(wú)線通信在時(shí)間、財(cái)力、人力上的低成本，安全性、靈活性、可維護(hù)性等方面具有很大優(yōu)勢(shì)。有線通信目前的優(yōu)勢(shì)在于媒介的限定提升了穩(wěn)定性、減少了對(duì)人體輻射。無(wú)線通信信號(hào)較差原因在于母機(jī)與子機(jī)之間可能存在障礙物，而高頻無(wú)線信號(hào)的衍射能力是比較弱的;此外也有可能是(來(lái)自家電)同頻段信號(hào)的干擾

IPV4:32位，約40億個(gè)地址，這個(gè)分配是非常不均的，北美獨(dú)占30億個(gè)，中國(guó)才3千萬(wàn)，僅相當(dāng)于一個(gè)麻省理工學(xué)院，擦

IPV6:128位，多的不好形容了，一般用8*4個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示

0000：3333：6666：9999：CCCC：FFFF：0000：0000

通信網(wǎng)：指多點(diǎn)之間傳遞信息的通信系統(tǒng)。(批注：僅兩點(diǎn)間傳遞信息的通信系統(tǒng)稱為專線)

通信網(wǎng)的基本組成：終端設(shè)備、通信鏈路、交換設(shè)備，有些還有轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。

通信鏈路：占用給定空域和頻域的通信渠道。其占用的空域可以是大氣層、水下或者人造電磁傳到煤質(zhì)，前者為無(wú)線通信，后者為有線通信。

時(shí)分復(fù)用：TDM time-division multiplexing 一條鏈路在不同時(shí)間段內(nèi)可以被不同用戶使用

頻分復(fù)用：FDM frequency-division multiplexing 給定頻帶劃分給不同用戶使用，要求總頻帶大于各個(gè)子頻帶之和，同時(shí)為保證安全性，各個(gè)子頻帶之間會(huì)有一段隔離帶

信令：網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘?hào)一般包括兩部分，一是使用信息(語(yǔ)音、數(shù)據(jù)包等)，二是控制信息(還有計(jì)費(fèi)、監(jiān)控信息等)，即信令。

終端設(shè)備：發(fā)送和接收信號(hào)的設(shè)備。包括電話機(jī)、傳真機(jī)、電臺(tái)、計(jì)算機(jī)

交換設(shè)備：依照信令將通信鏈路傳來(lái)的信號(hào)轉(zhuǎn)接到另一條鏈路

路由器：網(wǎng)絡(luò)通信的交通警察，負(fù)責(zé)信息的分流，與交換機(jī)的區(qū)別在于，交換機(jī)處于osi模型的第二層數(shù)據(jù)鏈路層，而路由器處于第三層網(wǎng)絡(luò)層。兩者工作時(shí)使用不同的控制信息。

綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)：Integrated Services Digital Network , ISDN

20世紀(jì)80年代誕生，主要是將電話、電報(bào)等低速率業(yè)務(wù)，綜合在一個(gè)通信網(wǎng)中傳輸。

隨著視頻、多媒體信號(hào)傳輸需求的逼近，傳統(tǒng)的低速率(2Mb/s以下)傳輸已經(jīng)不能符合需求了，隨之誕生了寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) Broadband ISDN ,故將前者又稱為窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) Narrowband ISDN

隨后，隨著通信技術(shù)向個(gè)人通信方向發(fā)展，蜂窩網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生

通信網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

1 網(wǎng)形：要求任意兩節(jié)點(diǎn)間都有一條鏈路直接相連，故假設(shè)N個(gè)節(jié)點(diǎn)的話，會(huì)有N(N-1)/2條鏈路，當(dāng)節(jié)點(diǎn)增加時(shí)，鏈路條數(shù)急劇上漲，且鏈路利用率低，經(jīng)濟(jì)性差，它可以不需要轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，但是若各節(jié)點(diǎn)有轉(zhuǎn)發(fā)功能，則系統(tǒng)可靠性極高

2 星形：除中心節(jié)點(diǎn)外，其他節(jié)點(diǎn)間的通信都需要中心節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接。從可靠性上考慮，極度依賴中心節(jié)點(diǎn)，中心癱瘓，全局皆崩

3 環(huán)形：每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有轉(zhuǎn)發(fā)功能，任意兩點(diǎn)間有兩條可達(dá)路線，這一點(diǎn)好于于星形，但多次轉(zhuǎn)發(fā)可能帶來(lái)較長(zhǎng)延時(shí)，可靠性也可能降低

4 總線形：利用一條總線連接所有節(jié)點(diǎn)，總線一個(gè)時(shí)間段只為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通信服務(wù)，節(jié)點(diǎn)數(shù)目較多時(shí)會(huì)有較大延時(shí)，故它跟環(huán)形一樣不適合節(jié)點(diǎn)過(guò)多的網(wǎng)絡(luò)

幾項(xiàng)典型的通信網(wǎng)：

1 電話網(wǎng)：以公共交換電話網(wǎng)(PSTN Public Switch Telephone Network)為例

本地網(wǎng)：一般各電話機(jī)通過(guò)用戶線接到端局，一個(gè)端局內(nèi)部一般是星形網(wǎng)，端局與匯接局通過(guò)(中繼線)大容量電纜連接

國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途網(wǎng)：分為四級(jí)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)

國(guó)際長(zhǎng)途網(wǎng)：每個(gè)國(guó)家至少設(shè)定一個(gè)，連入國(guó)際網(wǎng)

我國(guó)目前的公用電話網(wǎng)中電話機(jī)到端局的用戶線是模擬線路，端局中繼線是數(shù)字線路

電話機(jī)信令分為兩類：撥號(hào)脈沖和雙音多頻

撥號(hào)脈沖：每個(gè)脈沖占100ms，脈沖個(gè)數(shù)表示數(shù)字(0用十個(gè)脈沖表示)，平均撥號(hào)時(shí)長(zhǎng)是0.55秒

雙音多頻：16組頻率組合使用，兩位表示一個(gè)數(shù)字，共可表示16種，已經(jīng)投入使用12種，除十個(gè)數(shù)字外還有*和#

電話網(wǎng)性能指標(biāo)有兩個(gè)：話務(wù)量和呼損率

話務(wù)量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi) 每次平均呼叫時(shí)間*呼叫次數(shù)

成功話務(wù)量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi) 每次平均呼叫時(shí)間*呼叫成功的次數(shù)

呼損率：

1 - 成功話務(wù)量/話務(wù)量

2 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)：傳輸內(nèi)容包括信件、語(yǔ)音、圖片、視頻、計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)、控制指令等，事實(shí)上當(dāng)前數(shù)據(jù)通信網(wǎng)已經(jīng)部分取代電話網(wǎng)，但尚未完全取代

依據(jù)覆蓋范圍，可劃分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)

通信協(xié)議：即數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中的信令

通信網(wǎng)中交換方式分為兩大類：電路交換和信息交換

電路交換要求通話時(shí)間內(nèi)有一條通信電路始終處于連接狀態(tài)，這會(huì)造成時(shí)間上的浪費(fèi)，信息交換是按照存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)方式工作的，即發(fā)送端發(fā)來(lái)的信息先保存起來(lái)再按信令轉(zhuǎn)發(fā)，直到達(dá)到目的地，這節(jié)省了時(shí)間片，但也隨之帶來(lái)了延時(shí)的問(wèn)題，一個(gè)緩沖延時(shí)問(wèn)題的方法是分組交換，即將整個(gè)報(bào)文分成若干組，分別編號(hào)傳輸，這樣多路并行雖不能保證每組信息都準(zhǔn)時(shí)到達(dá)，卻能保證一定的實(shí)時(shí)性，另外，若分組數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)同一路由并用同一方式處理，可以認(rèn)為這是一條虛擬信道。

通信協(xié)議：撥號(hào)脈沖長(zhǎng)度、雙音多頻的頻率、撥號(hào)音和忙音等的頻率和持續(xù)、間隔時(shí)間等一系列終端和交換設(shè)備必須遵守的規(guī)定。

OSI七層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層

TCP/IP四層：網(wǎng)絡(luò)接口層(HDLC)、網(wǎng)絡(luò)層(選擇適當(dāng)路由和交換節(jié)點(diǎn)，使數(shù)據(jù)透明地傳輸?shù)侥康牡豂P,IPX)、傳輸層(TCP/UDP)、應(yīng)用層(HTTP、SMTP、FTP)

以太網(wǎng)：局域網(wǎng)的典型代表。星形結(jié)構(gòu)，中心是集線器

集線器分兩大類：轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)集線器(將某一臺(tái)設(shè)備上發(fā)送的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給所有其他連接的設(shè)備，目標(biāo)設(shè)備選擇接收，非目標(biāo)設(shè)備選擇放棄)和開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)集線器(只向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)集線器發(fā)送信號(hào))

光纖電纜分兩種：?jiǎn)文９饫|(直徑短，帶寬高，但連接困難，一般用于遠(yuǎn)距離傳輸)和多模光纜(一般用于局域網(wǎng))

以太網(wǎng)中，數(shù)據(jù)是以幀為單位進(jìn)行交換的，這里必須提到的一個(gè)技術(shù)是CSMA/CD帶碰撞檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多址訪問(wèn)，即任何設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)前先確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)是否忙碌，只有空閑狀態(tài)下才發(fā)送信息，但是這里有個(gè)問(wèn)題，如果兩臺(tái)機(jī)器同時(shí)判定空閑，同時(shí)發(fā)送信息就會(huì)引發(fā)沖突從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)包毀壞，解決辦法是確認(rèn)空閑后等待一個(gè)隨機(jī)決定的時(shí)間重新發(fā)送，這樣隨機(jī)數(shù)小的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備先發(fā)送，這個(gè)隨機(jī)決定的時(shí)間叫做補(bǔ)償時(shí)間。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁擠程度，可以調(diào)整最大補(bǔ)償時(shí)間值，當(dāng)較為擁擠時(shí)擴(kuò)大它的值，相反則可以減小之。

以太網(wǎng)中的幀，即數(shù)據(jù)包包含兩部分，報(bào)頭和報(bào)文，類似于信封和信件內(nèi)容，信封理所當(dāng)然包含接收端和發(fā)送端的地址，以及監(jiān)督碼，報(bào)文則是有效信息內(nèi)容。最開(kāi)始是64位的前同步碼(56位1010101010.。。)和幀首界定符(8位10101011)，隨后接收端mac址(48位，全部為1時(shí)表示廣播址，即對(duì)所有相連設(shè)備發(fā)送)和發(fā)送端mac址(48位)，類型字段(16位，上層協(xié)議)，數(shù)據(jù)(最大12000位)和錯(cuò)誤檢驗(yàn)校正碼(32位)。

蜂窩網(wǎng)：移動(dòng)通信網(wǎng)典型代表，1981年瑞典愛(ài)立信在北歐建立第一個(gè)蜂窩網(wǎng)。蜂窩網(wǎng)中每個(gè)小區(qū)域用一個(gè)六邊形包含，這樣的優(yōu)點(diǎn)是可以無(wú)縫覆蓋整個(gè)區(qū)域同時(shí)單位區(qū)域也接近圓形，在微波頻段附近，電磁波僅在視距范圍內(nèi)傳播，距離較遠(yuǎn)時(shí)使用同一頻段相互之間沒(méi)有影響，為保證安全性，相鄰兩個(gè)單元不使用同一頻段，即便這樣，也可以極大的復(fù)用頻段，當(dāng)用戶激增時(shí)，可以減小服務(wù)半徑(降低基站天線高度和發(fā)射功率)進(jìn)一步復(fù)用頻段。

蜂窩網(wǎng)的缺陷是要求每個(gè)單元的中心建一個(gè)電臺(tái)，即基站，理論上講可以無(wú)縫的覆蓋全球，但沙漠、海洋、山區(qū)是不大可能建立蜂窩網(wǎng)的，因此未來(lái)的希望可能是衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)，典型代表是“銥”系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了全球覆蓋，但如要提升性能則需要更高的技術(shù)，添加衛(wèi)星、降低高度、提升速率等。

二、通信發(fā)展史(三代)及其主要特征

第一代：模擬通信，主要特征為頻分多址技術(shù)

英文名稱：frequency-division multiple access;

FDMA 定義：利用不同的頻率分割成不同信道的多址技術(shù)

這種通信系統(tǒng)的基站必須同時(shí)發(fā)射和接收多個(gè)不同頻率的信號(hào);任意兩個(gè)移動(dòng)用戶之間進(jìn)行通信都必須經(jīng)過(guò)基站的中轉(zhuǎn)，因而必須同時(shí)占用4個(gè)頻道才能實(shí)現(xiàn)雙工通信。不過(guò)，移動(dòng)臺(tái)在通信時(shí)所占用的頻道并不是固定指配的，它通常是在通信建立階段由系統(tǒng)控制中心臨時(shí)分配的，通信結(jié)束后，移動(dòng)臺(tái)將退出它占用的頻道，這些頻道又可以重新給別的用戶使用。

第二代：數(shù)字通信，主要特征為時(shí)分多址技術(shù)和碼分多址技術(shù)

time division multiple access 簡(jiǎn)稱tdma

原理就是時(shí)分復(fù)用，把信息按幀傳輸，每一幀分多個(gè)時(shí)隙(比如32個(gè))，每個(gè)時(shí)隙為一個(gè)特定用戶傳輸信號(hào)。

隨著通信網(wǎng)發(fā)展，時(shí)分復(fù)用設(shè)備的各路輸入信號(hào)不再是單路模擬信號(hào)，在通信網(wǎng)中又多次多重復(fù)用，低層次復(fù)用信號(hào)經(jīng)過(guò)整合再次復(fù)用構(gòu)成高層復(fù)用信號(hào)，這個(gè)過(guò)程稱為復(fù)接。

code division multiple access 即cdma

它不同于時(shí)分復(fù)用技術(shù)和頻分復(fù)用技術(shù)，而是利用不同的如波形類特征來(lái)區(qū)分子信道，引用以前看到的網(wǎng)友的一個(gè)比方，一群人在一個(gè)大房子里，如果他們用一樣的語(yǔ)言(波形)一起說(shuō)話，我們就很難區(qū)分哪些信息是要接受的，但是如果他們使用不同的語(yǔ)言說(shuō)話，我們就能夠過(guò)濾掉那些不感興趣的信息，這便是cdma的基礎(chǔ)，因此不需要分頻段或是時(shí)隙就可以同時(shí)傳輸多路信號(hào)，提升了信道利用率，進(jìn)一步提升了傳輸速率。

數(shù)字通信相對(duì)于模擬通信有很多好處，主要是抗干擾能力強(qiáng)、傳輸差錯(cuò)可控、安全性高等，但數(shù)字通信有一個(gè)缺點(diǎn)就是一般需要較大的傳輸帶寬，以電話為例，一路模擬通話只占用4kHz帶寬，但一路接近同樣話音質(zhì)量的數(shù)字電話要占據(jù)20~60kHz帶寬。

第三代：多媒體通信，相較于第二代主要是帶寬的改進(jìn)使得其具備傳輸圖像、多媒體等數(shù)據(jù)的能力。

同樣使用了tdma和cdma技術(shù)，通信能力進(jìn)一步提升。

現(xiàn)在我們正在歷經(jīng)第四代通信技術(shù)的改革，其實(shí)縱觀通信發(fā)展史，都是不斷提升的用戶需求拉動(dòng)的變革，那話怎么說(shuō)來(lái)著，沒(méi)什么是革命性的，全是進(jìn)化。通信、計(jì)算機(jī)或者說(shuō)整個(gè)IT行，就是這樣。我們網(wǎng)頁(yè)開(kāi)的慢啊，網(wǎng)銀安全問(wèn)題啊，游戲延時(shí)啊等等都是拉動(dòng)技術(shù)變革的動(dòng)力。

三、通信業(yè)劃時(shí)代事件

1 莫爾斯電報(bào)：1844年5月24日，莫爾斯向巴爾的摩發(fā)出了人類歷史上的第一份電報(bào):“上帝創(chuàng)造了何等奇跡!”，此舉開(kāi)創(chuàng)了人類用電信號(hào)傳輸信息的歷史。(說(shuō)到這里，還有一個(gè)故事必須提到，1912年“泰坦尼克”號(hào)撞到冰山后，發(fā)出電報(bào)“SOS，速來(lái)，我們撞上了冰山。”幾英里之外的“加利福尼亞”號(hào)客輪本應(yīng)能夠救起數(shù)百條生命，但是這條船上的報(bào)務(wù)員不值班，因此沒(méi)有收到這條信息。從此以后，所有的輪船都開(kāi)始了全天候的無(wú)線電信號(hào)監(jiān)聽(tīng)。)

2 電話：1892年紐約芝加哥的電話線路開(kāi)通。電話發(fā)明人貝爾第一個(gè)試音：“喂，芝加哥”，這一歷史性聲音被記錄下來(lái)。