3章广电宽带城域网交互信道技术基础小结(陈柏年).doc

第3章广电宽带城域网交互信道技术基础小结一、数字通信技术基础（一）模拟信号和数字信号1、模拟信号：时间上和取值上都连续的信号。特点（1）无限连续性（2）准确比例性。2、数字信号：时间上和取值上都离散的信号。特点：（1）有限离散性；（2）近似对应性。（二）模拟通信系统和数字通信系统1、模拟通信系统：信道中传输模拟信号的系统。2、数字通信系统：信道中传输二进制或多进制数字信号的系统。（三）数字调制方式1、基本数字调制方式：振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、绝对相移键控（PSK）、相对（差分）相移键控（DPSK）等四种。2、复合数字调制方式：正交振幅调制（QAM），正交相移键控（QPSK）等。（四）信源编码和信道编码 1、信源编码的主要任务：（1）A/D变换；（2）压缩编码。 2、信道编码的主要任务：（1）码型变换；（2）差错控制。（五）数字通信系统主要性能指标1、有效性指标（1）码元传输速率：信道每秒钟内所传送的码元（或符号）的数目，单位为波特（Baud）或码元/秒，常用符号“Bd”表示。（2）信息传输速率：信道每秒钟内所传送的比特数，由单位为比特/秒（bit/s或bps）。（3）频带利用率：单位时间（秒）、单位频带宽度（Hz）上传输信息量（或码元）的多少。单位为Bd/ Hz 或bps/ Hz。 2、可靠性指标（1）码元差错率：接收错误的码元数在传输总码元数中所占的比例。（2）信息差错率：接收错误的信息量（比特数）在传输总信息量（比特数）中所占的比例。（六）信道容量的概念1、信道容量：信道极限的传输能力，即在给定条件、给定通信路径或信道上的极限传送速度，常用最大速度来表示。 2、香农公式：C=Blog2(1+S/N)bps 3、奈奎斯特准则：C=2Blog2M bps二、数字通信相关技术（一）模拟信号数字化有抽样、量化和编码三个过程。（二）基带传输技术1、基带传输：编码处理后的数字信号（占据基本频谱的基带信号）不搬移信号频谱的传输方式。 2、奈奎斯特第一准则： 如果传输信道具有理想低通滤波器的幅频特性，理想低通的截止频率为fB/2（fB为码元速率），则在判决点无码间干扰，此时信道达到极限利用率2码元/sHz（2Bd/Hz），即每Hz每秒种最多可传送2个码元。3、对信道传输码型的基本要求：（1）传输码型的频谱中应不含直流分量，所含高、低频分量尽量小。（2）便于时钟信号的提取。（3）传输码型应具有误码检测功能。（三）频带传输技术频带传输：对基带数字信号进行调制，将其频带搬移到相应频段上传输的方式。频带传输实际传输的是模拟信号。（四）数字调制：在有线电视中常用的是四相相移键控（QPSK）和正交幅度调制QAM。（五）数字编码/译码技术：常用的差错控制编码方法有奇偶校验码和循环冗余（CRC）校验码。（六）多路复用技术1、多路复用技术包括复合、传输、分离三个过程。2、多路复用可分为频分多路复用FDM、时分多路复用TDM、码分多路复用CDMA、空分多路复用SDM、波分多路复用WDM。（七）数字复接技术1、数字复接：把两路或两路以上的低速率数字信号（低次群）合并成一路高速数字信号（高次群）的过程。2、数字复接器、数字分接器和传输信道构成数字复接系统。3、数字复接按交织长度可分为按位复接、按路复接和按帧复接。4、数字传输系统中，有两种数字传输系列：“准同步数字系列”PDH和“同步数字系列”SDH。5、准同步工作的含义：（1）除复接成基群时采用同步复接外，高次群均采用异步复接，各支路时钟是不同源；（2）各支路时钟相对其标称值又一个规定容限的偏差约束。6、PCM30/32系统：整个系统共分为32个路时隙TS，其中30个路时隙分别用来传送30路话音信号，一个路时隙TS0为帧同步时隙，另一个路时隙TS16为信令时隙。7、我国数字复接各群速率：一次群：2Mbps，二次群：8 Mbps，三次群：32 Mbps，四次群：140 Mbps，五次群：565 Mbps。三、数据通信技术（一）相关概念1、数据信号：特指用共128个8bit二进制码组代表的字母、 数字、 字符和符号的信号。2、数字信号：驮载消息信号的参量的改变在时间上和取值上都是离散的信号。3、数据通信：信源产生的数据，按一定通信协议，通过模拟或数字传输信道，形成数据流传送到信宿的过程。4、数字通信：信道中传输数字信号的通信系统。（二）数据通信系统1、数据通信系统由终端设备子系统、数据传输子系统、数据处理子系统三个子系统构成。2、数据通信特点：（1）数据通信是人-计算机或计算机-计算机之间的通信，（2）数据通信的传输速率极高，（3）传输的可靠性要求高，（4）数据通信的突发度高。3、数据终端设备DTE：用于处理用户数据的发送端信源和接收端的信宿设备。 4、数据电路终接设备DCE （数据通信设备）：提供网络物理连接、转发和提供同步时钟信号的，介于DTE与网络中传输介质之间的设备。如果信道是模拟信道，DCE起调制解调器作用；如果信道是数字信道，DCE为数据业务单元DSU或信道服务单元CSU。（三）综合业务数字网ISDN1、综合业务数字网ISDN：以综合数字电话网为基础发展演变而成的通信网，能够提供端到端的数字连接，用来支持包括话音和非话音在内的多种电信服务，用户能够通过有限的一组标准化的多用途用户-网络接口接入网内。2、功能群：用户介入ISDN需要的各种功能的组合和安排。功能群包括七种：（1）TE1-ISDN标准终端，（2）TE2-非ISDN标准终端，（3）LT-线路终端，（4）NT1-端接U环路的网络接口，（5）NT2-多路ISDN接口（可复用），（6）ET-ISDN交换终端，（7）TA-终端适配器。3、参考点：划分功能群的概念性参考接口。参考点包括五种：（1）U -（2线）用户线接口，（2）T-（4线）终端数字接口，（3）S-单个终端数字接口，（4）R-非ISDN标准设备与TA接口，（5）V-线路终端与交换终端接口。4、通路类型：提供业务用的具有标准传输速率的传输信道。通路类型包括3种：B通路：传送话音、数据等用户信息的基本通路，传输速率是64kbps。D通路：传送公共信道信令、分组数据或低速的遥控遥测数据的控制数码通路，速率为16kbps或64kbps。H通路：传送高速用户信息（如高速传真、图像、高速数据、高质量音响等）的通路。5、接口结构：通路类型的组合，规定在该结构上最大的数字信息传送能力。接口结构包括2种：基本速率接口BRI（Basic Rate Interface）：用户使用ISDN而设计的接口。由2BD（264+16= 144Kbps）构成。其中纯数据速率可达128Kbps 。基群速率接口PRI（Primary Rate Interface ）：用于需要传输大量数据的应用的接口。采用30BD （2.048Mbps）或23BD （1.544Mbps）方式。（四）数字数据网DDN1、DDN：利用现有电话网的交换机和局间中继线组成的数字信道，提供半永久性连接电路，建立用于传输数据信号的数字传输网络。2、DDN的主要作用是向用户提供灵活方便的数字电路出租业务，供各行各业构成自己的专用网。3、DDN传输系统包括本地传输系统、复用及交叉连接系统、局间传输系统、网同步系统和网络管理系统。（五）帧中继FR1、帧中继业务是在用户-网络接口UNI之间提供用户信息流的双向传送，并保持信息顺序不变的一种承载业务。2、数据通信技术发展演变经历了电路方式、分组方式、帧方式、信元方式等阶段。3、典型设备：帧中继接入设备FRAD和帧中继交换机FRS。4、寻址方式：采用统计复用技术，通过虚电路VC，为每一帧提供地址信息。虚电路号是在每一帧的帧头中包含的地址信息，称为数据链路连接标识符DLCI。5、帧中继的虚电路：由多段DLCI的逻辑连接而构成的端到端的逻辑链路。四、计算机网络技术基础（一）计算机网络概述1、计算机网络：由资源子网（处理信息）和通信子网（传递信息）所组成的独立计算机互连的集合体。2、计算机网络功能：数据通信、资源共享、分布处理。3、“网络拓扑结构”：网络的链路（Link）和节点（Node）在地理上所形成的几何构形，即网络中各节点相互的连接方法和形式。4、 “网络体系结构”：对构成计算机网络的各个组成部分及必须实现功能的一组精确定义。它是系统、实体、层和协议的集合。5、协议数据单元PDU ：OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元。（二）开放系统互连参考模型七层协议1、OSI/RM 模型各层的功能层名 称功 能1物理层实现比特流的透明传输2数据链路层提供相邻节点间链路上的透明、可靠的数据帧的传输和控制3网络层提供路由选择，实现分组传输；实现通信子网传输控制4传输层为高层提供可靠的端到端数据报文传输业务5会话层建立、管理和终止表示层与实体之间的会话6表示层提供多种用于应用层数据的编码和转化功能7应用层提供面向应用的功能，管理功能2、“数据链路”：从数据发送点到数据接收点（点到点）所经过的传输途径。数据链路层的功能：帧控制、差错控制、流量控制、链路管理和异常状态的恢复。3、网络层的功能：路径选择与中继、流量控制、网络连接建立与管理。“路径”：指从源结点到目的结点之间的一条通路。“路径选择”：在通信子网中，源结点和中间结点为将报文分组传送到目的结点而对其后继结点的选择。4、交换的分类5、虚电路和数据报（1）虚电路：两用户终端在发送和接收数据之前通过网络建立的逻辑连接。 （2）数据报：包含源地址和目的地址，可沿不同路由到达终点，终点需重新排列的独立数据分组。虚电路和数据报的比较比较项目虚电路数据报目标地址建立连接时需要每个分组都需要初始化顺序需要不需要顺序控制由通信子网负责保证通信子网不负责差错控制由通信子网部分负责由端系统负责处理流量控制通信子网部分提供由端系统负责处理连接的建立和释放需要不需要对节点机存储的要求大小可靠性低高（三）TCP/IP协议1、TCP/IP协议：传输控制协议和网际协议的简称。泛指以TCP/IP为基础的一个协议簇。2、TCP协议：传输层中的协议，提供可靠的、面向连接、全双工的端端通信机制。3、IP协议：网络层的协议，提供不可靠的、无连接数据报服务。IP协议的主要功能：（1）寻址，（2）路由选择，（3）分段和重新组装。4、UDP协议：一种提供给用户进程的不可靠、无连接传送服务协议。5、TCP/IP协议共分四层：应用层、传输层（主要协议是TCP和UDP）、网际层（主要协议是网际协议IP、网际控制报文协议ICMP、地址转换协议ARP和反向转换地址协议RARP）和网络接口层（协议包括以太网、令牌环、令牌总线和X.25公用数据网等）。（四）网络硬件设备1、网络各层的PDU和互连设备层次名称PDU互联设备应用层报文网关表示层报文网关会话层报文网关传输层段网关网络层分组路由器数据链路层帧网桥、交换机物理层比特中继器、集线器2、中继器：又称重发器，是工作在物理层连接两个网段的双向重新产生并传输信号的设备。3、集线器：一种多端口的中继器。4、网桥：具有过滤和转发功能的数据链路层互联设备。分为透明网桥和源路由选择网桥。5、交换机：一种基于第二层发送帧中的目标 MAC地址进行信息帧转发的存储转发设备，是一个多端口网桥。6、路由器：采用路由算法和逐跳技术确定转发网络中数据包的传输路径的专用、智能性的网络层设备。7、网关：是将两个具有不同网络体系结构的计算机网络互连的设备。（五）网络路由协议1、“路由”：把信息从源主机穿过网络（至少遇到一个中间节点）传递到目的主机的行为。2、路由动作：（1）路径选择（寻址）：路径选择即判定到达目的地的最佳路径，由路由选择算法来实现。（2）数据交换（转发）：沿寻址好的最佳路径传送信息分组。3、典型的路由选择方式：（1）静态路由：在路由器中设置的固定的路由表。（2）动态路由：利用收到的路由信息更新路由器表。4、路由算法量度标准：metric，常用的metric包括：路径长度、可靠性、延迟、带宽、负载、通信代价等。5、路由信息协议RIP：使用跳数（中间路由器的数目）来测量距离作为metric的距离向量协议。是一种内部网关协议（IGP）。RIP要点：（1）RIP使用单一路由metric（跳数）来衡量源网络到目的网络的距离。最大跳数为15。如果metric值加1后成为16 ，就认为该目的网络不可到达。（2）RIP以规则的时间间隔及在网络拓扑改变时发送路由更新信息。（3）RIP使用了一些计时器以控制其性能的规则化，包括路由选择更新计时器、路由超时计时器和路由清空计时器。（4）RIP分组格式共有六个字段：命令、版本号、零（未使用）、地址族标志AFI、地址、计量标准。6、开放最短路径优先OSPF：由因特网工程任务组（IETF）开发的一种路由器收集有关的链路状态信息，并根据一定的算法计算出到每个节点的最短路径的路由协议。属于基于链路状态的路由协议，也是一种内部网关协议。OSPF要点：（1）两种不同类型的路由选择方式：当源和目的地在同一区域时，采用区内路由选择；当源和目的地在不同区域时，采用区间路由选择。（2）采用最短路径优先算法。从链路状态通告生成的拓扑数据库中，每个路由器以自己为根，计算一个最短路径树，该最短路径树就生成一个路由表。（六）因特网Internet1、Internet：特指基于TCP/IP协议的互相连通的覆盖全球的大型计算机网络。2、IP地址：在Internet网中主机（包括工作站、服务器、路由器等）的数字地址标识，也即在互联网上可唯一标识的主机地址。IP地址的长度是4字节，即32比特，由32位二进制数码或4个圆点隔开的十进制数表示。3、特殊类型IP地址：（1）多点广播地址（D类）：IP地址中的第一个字节以“lll0”开始的地址； （2）当前主机地址：IP地址中的每一个字节都为0的地址；（3）当前子网的广播地址：IP地址中的每一个字节都为1的IP地址；（4）特殊用途使用地址（E类） ： IP地址中凡是以“llll0”的地址；（5）回路测试地址：以十进制“127”作为开头的地址。4、子网掩码：用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识的一组32位地址。子网掩码的主要功能是告知网络设备，一个特定的IP地址的哪一部分是包含网络地址与子网地址，哪一部分是主机地址。子网编址使得IP地址具有一定的内部层次结构，这种层次结构便于IP地址分配和管理。使用规则：子网掩码既不能作为IP地址使用，也不能单独存在，必须结合IP地址一起使用。5、域名：在Internet网中使用字符串标识主机地址。标准的层次式命名结构：计算机主机名机构名网络名最高层域名域名和IP地址的关系：（1）同一性：IP地址和域名一一对应，都为同一主机标识。（2）适用性：IP地址是面向网络的主机标识符，适合于网络使用；域名是面向用户的主机标识符，便于人们记忆。五、多媒体通信技术（一）多媒体通信概述1、多媒体：指多种感觉媒体的组合，也即声音、图像、动画、文字、数据、文件等各种媒体的组合。广义的多媒体就是指各种信息类型的综合。2、多媒体技术：能够同时采集、处理、编辑、存储、展示、传输和交换两个以上不同类型信息媒体的技术。多媒体技术的实质是指能够同时采集、处理、编辑、存储、展示、传输和交换两个以上不同类型信息媒体的技术。3、多媒体技术的五项关键技术：主要包括多媒体信息处理（特别是压缩编码）技术、多媒体信息传输和同步技术、多媒体信息分布处理技术（计算机支持的协同工作）、多媒体终端技术和多媒体信息存储技术五项关键技术。4、多媒体技术主要特征：交互性、复合性（综合性）、集成性（相关性）、实时性（动态性）。5、超文本/超媒体（1）超文本：一种按照信息之间关系，非线性地存贮、组织、管理和浏览信息的计算机技术。它由存放信息的节点和描述信息之间关系的链组成。（2）超媒体：允许超文本的信息节点存储多媒体信息，并使用与超文本类似的机制进行组织和管理的媒体。超媒体=多媒体+超文本（3）超文本/超媒体技术：一种模拟人脑的联想记忆结构，把一些信息块按需要用一定的逻辑顺序链接成网状结构的信息管理技术。（二）多媒体数据压缩编码技术1、三个关键参数：压缩量或压缩比、重现图像质量、压缩和解压的速度。2、数据压缩编码标准：主要包括语音的压缩和编码标准，JPEG静态图像信号压缩和编码标准，“H”系列视频通信电视编码标准，MPEG-1数字存储媒体图像编码标准，MPEG-2通用活动图像编码标准，MPEG-4甚低速率视听编码标准，MPEG-7多媒体内容接