通信工程师中级互联网实务串讲笔记.docx

1、通信工程师中级互联网实务串讲笔记第一章 一、 数据通信基本概念1.模拟数据通信 用来传输模拟数据或数字数据对应的模拟信号。如目前我们广泛使用公共来传输语言或计算机数字数据对应的模拟信号。我们也可以使用公共有线电视网来传输视频和计算机数字数据对应的模拟信号面微波与卫星通信传输的也可以是模拟数据或数字数据对应的模拟信号。2.数字数据通信 直接利用数字传输技术在数字设备之间传输数字数据或模拟对应的数字信号。由于计算机使用二进制数字信号因计算机与其外部设备之间以及计算机局域网，城域网大多直接采用数字数据通信。 由于数字数据通信传送的是离散的数字信号即逐位传送二进制数字代码因此要求系统硬能确知传输线上正

2、在传送的数位是0还是1.3、数据通信=数据传输+数据处理数据传输：指的是通过某种方式建立一个数据传输通道将数据信号在其中传输，它是数据通信的基础。数据传输前后的数据处理：其目的是使数据更有效、更可靠地传输，它包括数据集中、数据变换、差错控制等。二、 数据通信系统的构成数据通信系统基本模型 信息的传递是通过通信系统来视线的。基本模型共有五个基本组件，即发送设备，接受设备，发送机，信道和接收机。其中，把出去两端的部分叫做信息传输系统。信息传输通信系统由三个主要的部分组成，信源（发送机），信宿（接收机）和信道。为了达到数据通信的目的，需要信道来传输数据信号，由于信道存在传输失真和噪声干扰，可能是数据

3、信号发生差错，因此，要对差错进行控制。同时为了使真个数据通信能按一定的规则有序的进行，通信双方必须建立一定的协议或约定，并且具有执行协议的功能，这样才实现了有意义的数据通信。三、 数据信号传输的基本方法1.基带传输数字基带信号：数据终端输出的数字信号序列所占的频带称为基带，从0开始至某一频率的低通型频带。不搬移数字基带信号频谱的传输方式称为基带传输。在基带传输中，必须解决两个最基本的问题：基带信号的编码问题和收发双方的同步问题。2.频带传输 频带传输又称调制传输，先将数字设备发出的数字信号变换成便于在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的模拟信号，到达接收端后再调解成原来的数字信号。需要对基带信

4、号进行调制，以现实将基带信号的频带搬移到话音频带上再传输。 频带传输需要对基带数字信号进行调制以实现频带搬移，即将基带信号的频带搬到话音频带上再传输。将数字数据调制程模拟信号进行传输。通常有三种方式：1） 调幅ASK(Amplitude Shift Keying)2） 调频FSK(Freequency Shift Keying)3） 调相PSK(Phase Shift Keying)四、 数据通信的差错控制数据通信在传输过程中不可避免的会发生差错，即出现误码，主要有两个方面1. 信道不理想造成的符号间干扰2. 噪声对信号的干扰差错又可以分为两类1.随机差错，又称为独立差错，是指那些相互独立互补

5、相关的差错。产生原因：随机噪声（热噪声）2.突发差错，是指成串出现的差错，错码之间有相关性，一个差错可能会影响到后面一串字符。产生原因：脉冲噪声（雷电等）差错控制方法（1） 检错重发，简称ARQ原理发送端：对数据序列进行分组编码，并加入少量的监督码元使之具有一定的检错能力，能够发现错误的码元。接收端：收到码组后，按一定规则对其进行有无错误的判断，并把判决结果通过反向信道送回发送端。如有错误，发送端把前面发出的信息重新传送一次，知道接收认为已经正确接收到信息为止。通常有三种重发方式：停止等待重发ARQ、回退N帧重发ARQ、选择性重发ARQ。优缺点：编码效率较高、解码设备教简单、需要反向信道，实时

6、性差。（2） 前向纠错，简称FEC。原理发送端：编码器采用教复杂的编码方法，将输入数据序列变换程在编码时能够纠正错误的码组。接收端：编码器根据编码规则检验出错误的位置并自动纠正。优点：不需要反向信道，实时性好。缺点：所选择的监督码必须与信道的错码贴密切配合，否则很难达到降低错码率的要求：为了纠正较多的错码，纠错设备较复杂，要求附加的监督码也较多，传输效率很低。（3） 混合纠错，是上述两种方式的结合原理发送端：发出同时具有检错和纠错的能力的码组。接收端：收到码组后，检查错码情况，如果纠错能力高于错码，则自行纠正，如果干扰严重，错误很多，超出纠正能力，但能检测出来，则经反向信道要求发端重发。优缺点

7、：在实时性和复杂性方面是前向纠错和检错重发方式的折中。（4） 反馈校验，IRQ原理发送端：比较发送的数据序列和送回的数据序列，从而发现是否有错误，并把认为错误的数据序列的元数据再次传送，知道发端没有发现错误为止。接收端：把收到的数据序列全部由反向信道送回发端。优点：不需要纠错、检错的编码器，设备简单。缺点：需要和前向信道相同的反向信道，实时性差。发送端需要一定容量的存储器来存储发送码组，传输室是越大，数据速率越高，所需的存储的就要越大。数据通信的交换方式1. 数据交换的必要性如果在网内实现点对点的传输所需链路数太多线路利用率太低。数据交换将各用户通过一个具有交换功能的网络链接起来，是的任何两个

8、用户中断由网络来实现必要的交换操作。2. 数据交换方式（！）电路交换方式采用电路，数据通信三个阶段：呼叫建立数据传输呼叫拆除特点：独占性，实时性好，透明传输。 （2）报文交换方式报文是一段完整的消息，其长度较长且不固定，有时也被称为“存储转发”报文交换。特点：不独占，实时性差，数据管理难。 （3）分组交换方式分组交换是试图结合电路交换和报文两者的优点，使其能达到最优。分组交换把报文截成若干比较短的、规格化了的分组。由于分组长度较短具有同意的格式便于在交换机中存储和处理。分组进入交换机后只在主存储器中停留很短的时间进行排队和处理。一旦确定新的路由很快输出到下一个交换机或用户终端。特点：提高线路利

9、用率，提高短小用户信息的速度，支持实时处理的应用。实现分组交换的关键：分组的选择。经统计分析，分组的长度与传输线路的质量和传输的速度有关。3. 分组交换工作模式虚电路方式虚电路又称为面向连接的数据传输，工作过程类似于电路交换，不同之处在于此时 的电路是虚拟的。采用虚电路方式传输时，物理介质被理解为无数个信道组成，子信道的串接形成虚电路VC，利用不同的虚电路来支持不同的用户数据的传输。虚电路进行数据传输时，通常有三个过程：（1） 虚电路建立：发送方发送含有地址信息的特定的控制信息块，该信息块途径的每个中间节点根据当前的逻辑链路使用状况，分配LC,并建立输入和输出LC映射表。（2） 数据传输：站点

10、的所有分组均沿着相同的VC传输，分组发收顺序完全相同。（3） 虚电路释放：通信双方都可发起释放虚电路的动作。4. 数据报与虚电路比较数据报传输：无需连接建立和释放过程，数据分组中需携带较多的地址信息，用户的连续分组会无序的到达目的地，当用网状拓扑组建网时，任一中间节点或者线路的故障不会影响数据包的传输，因此可靠性较高，教适合站点之间少量数据的传输。虚电路传输：需虚连接建立和释放的过程，数据分组中仅含少量的地址信息LC，用户的连续数据分组沿相同的路径按序到达目的地，如果虚电路中的某个节点或者线路出现故障，将导致虚电路传输失效，虚电路方式较适合站点之间大批量的数据传输。 5. 三种数据交换方式性能

11、比较电路交换报文交换分组交换网络时延最小大较小可靠性一般较高高统计时分复用不是是是突发业务适用性无较好好电路利用率低高高异种终端相互通信不可以可以可以突时行会话业务适用不适用适用开销最小大最大五、 网络传输介质与传输技术1.数据通信系统中可以适用各种传输介质来组成物理信道。有线信道：传输介质为导线，为了保证电信号的传输，一对导线构成了一个有线信道，悠闲介质包括双绞线、同轴电缆、光纤。无线信道：无线传输介质主要是用于不适宜架设线路的局域网区域。无线传输介质包括微波、红外线、短波。2.网络传输技术 传输技术是指充分利用不同信道的传输能力构成一个完整的传输系统，使信息得以可靠传输的技术。调制技术：由

12、于不同信道有各自使用的频率范围，信源的信号必须通过“调制”到给定的频率范围才能进行传输，因此调制技术是传输技术的关键之一。3. 复用技术在一条物理线路上建立多条通信信道的技术，及两点间不同的信号通过复用实现的通信。复用的目的是提高信道的传输效率。常见复用技术：时分多路复用（TDM），频分多路复用（FDM），空分多路复用（SDM），波分多路复用（WDM），码分多路复用（CDM）。4. 多址技术复用是指两点之间的不同信号通过复用实现的通信：多址是指不同地点的信号通过复用实现多点之间的通信。多址方式：频分多址（FSMA），时分多址（TDMA），空分多址（SDMA），码分多址（CDMA），波分多址（W

13、DMA）。第二章 计算机网络技术1.计算机网络将若干具有独立功能的计算机通过通信设备及传输介质互联起来，在通信软件的支持下，实现计算机间的信息与交换的系统。2.计算机网络是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合的产物。3.计算机网络系统的组成包括：一些的计算机和终端、具有信息处理与交换功能的节点、节点间的传输线路。从逻辑上可以分成两大部分：资源子网、通信子网。4.按照计算机网络分类按照网络的跨度划分：广域网、局域网、城域网按照网络的交换方式划分：电路交换网、分组交换网。按照网络的拓扑结构划分：星型网、总线型网、环型网、树型网、网状网按照网络的传输介质划分：双绞线网、通州电缆网、光纤网、无线网按

14、照网络的信道划分：窄带网、宽带网按照网络传输技术划分：点对点网、广播式网按照网络的用途划分：教育网、科研网、商业网、企业网5.网络互联设备的作用：链接不同的网络。网络互联技术是不在改变原来网络体系结构的条件下，把一些异构型的网络互相链接程同意的通信系统，实现更大范围的资源共享。根据网络互联设备工作的协议层次不同进行分类中继器：工作于物理层网桥：工作于数据链路层路由器：工作于网络层网关：工作于传输层（1） 中继器：功能：对接收信号进行放大再生和发送。目的：延长信号的传输距离。优点：扩大了通信距离，但代价是增加了一些存储转发延时；增加节点的最大数目；各个网段可使用不同的通信速率；提高了可靠性。当网

15、络出现故障时，一般只影响个别网段；性能得到改善。缺点：由于中继器对收到被衰减的信号再生稻发送时的状态，并转发出去，增加了延时；CAN总线的MAC子层并没有流量控制功能，当网络上的负荷很重时，可能因中继器中缓冲区的存储空间不够而发生溢出，以致产生帧丢失的现象；中继器若出现故障，对相应每个子网的工作都将产生影响。工作原理：由于传输线路噪声的影响，承载信息的数字信号或模拟信号只能传输悠闲的距离，中继器的功能是对接收吸纳进行再生和发送，从而增加信号传输的距离。它是最简单的网络互联设备，链接同一个网络的两个或多个网段。一般来说，中继器两端的网络部分是网段，而不是子网。中继器只将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上，并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据。（2） 网桥功能：将网络进行分段。目的：将广播域划分为一个小的冲突域。优点：延长通信距离，这意味着构成LAN的数据站总数和网段数很容易扩充；网桥纳入存储转发功能可使其适应于链接使用不同MAC协议的两个LAN，因而构成一