数据通信基础知识
信道相关概念
单工,半双工,全双工
基带信号:信源发出的信号,如计算机输出的文字和图像都是基带信号。基带信号常包含较多低频成分,有的还有直流成分,有的信道不能传输低频成分和直流成分,此时需要对信号进行调制
基带调制:对基带信号调制,仅对波形进行变换,调制后的信号仍为基带信号
带通调制:对几代信号的频率进行调制,调到较高频率,转换为模拟信号,调制完的信号叫带通信号
常用编码方式
不归0, 归0, 曼彻斯特编码,差分曼彻斯特编码
基本带通调制方法
信道极限容量
信道通过频率范围
信道可通过的频率范围有限
奈氏准则:任何信道的码元传输速率有上限,超过上限会严重失真
信噪比
即信号平均功率和噪声平均功率之比,常记为S/N,分贝是单位,计算公式信噪比=10*log10(S/N)
香农公式:信道极限传输速率=W*log2(1 + S/N),W是信道带宽(单位hz)
香农公式表明信噪比越大,信道极限传输速率就越大
物理层传输媒介
可分为导引型媒介和非导引型媒介
导引型传输媒介
双绞线
概念:两根铜导线并排绞合
应用:有线电话电话用的基本都是双绞线
传输距离:最多十几公里,导线越粗传输距离越远,带宽频率越高衰减越大
屏蔽双绞线:在双绞线最外层加一层金属网编制成的屏蔽层
同轴电缆
组成:最内层为金属铜制导线,从里往外依次为绝缘层,屏蔽层,保护层
应用:一般用于有线电视
光缆
特点:传输速度快,因为光在光缆是全反射传播
结构:内层是高折射率光芯,外层是低折射率包层,高折射率流入低折射率,随角度变化可能出现全反射(通过折射,入射光的入射角大于某个角度就会出现全反射)
多模光纤:传输多个信号,但信号间会有失真,不能传太远
单模光纤:传输单个信号,失真少,可以传很远
非导引型传输媒介
短波通信
原理:靠电离层反射
微波通信
主要有地面微波通信和卫星通信
地面微波通信长度:一般50km,如果用100m高塔通信可到100km
中继站:将收到的信号放大再发出去
优点:长距离,可跨大江山河
缺点:会受到恶劣天气影响、隐蔽性和保密性差、耗人力物力修中继站
信道复用技术
频分复用,时分复用,统计时分复用,波分复用,码分复用
宽带接入技术
adsl技术
adsl,asymmetric digital subscriber line,非对称数字用户线技术,是用数字技术对现有模拟电话用户线改造,使其能承接宽带数字业务。
模拟电话通话频率一般在300-3400hz,但电话线实际可通过频率可达1MHZ,adsl技术把0-4khz留给电话使用,高频留给用户上网用。因为上网一般从互联网下载多,从用户端上传到互联网流量不大,所以叫非对称。
adsl技术传输距离一般在10km以内,还会受到数据传输速度的影响
adsl线路两端有两个ATU(接入端接单元),用来合并与分离电话线和宽带线
优点:可直接复用现有的电话线,无需重新铺设线路
光纤同轴混合网
HFC,Hybrid Fiber Coax,是一种在现有的有线电视网基础上开发的一种用户宽带接入网
原理:将原有电视网同轴电缆主干部分换成光纤,光纤从头端连接到光纤节点,在光纤节点将光信号转化为电信号,电信号再经过同轴电缆连接到用户家里。光纤头端到光纤节点一般有10-25km,同轴电缆长度一般不超过2-3km。
设备:一般包括的设备有机顶盒和调制解调器。机顶盒是将HFC接入因特网的设备,调制解调器是将因特网的数字信号转换成电视用的模拟信号。调制解调器也可以内置到机顶盒里面
FTTX技术
fiber to the X(home/company等),指光纤入户等技术。之前的ADSL和光纤同轴混合网在长距离传输就用了光纤,只是快到用户时转为电缆等介质传输。单光纤入户带宽高但贵,一般会一根光纤分给一些用户使用。
光分路器:光信号通过光纤传播到光分路器,按照1:xx的比例将光信号进行广播,广播的目标即为终端用户,每个终端用户有个ONU(光网格单元,Optical Network Unit)接受光分路器广播的光信号,然后将光信号转化为电信号发往用户家里。