《通信技术》 思维导图 科学地讲,通信技术是指 利用有线电路、无线电波、光或其他电磁系统, 对文字、图像、声音等信息的传输、发射和接收。 现在,通信已成为人们交往的纽带。 从海底、地下的光缆, 到地面上的电话线, 再到空间的通信卫星, 它们组成了庞大的立体通信网络。 在这个通信网络里, 我们能自由地进行远距离通话以及获取信息。 最早的通信设备是电报 电报是最早的一种远距离通信方式, 于19 世纪 30 年代首先在英国和美国发展起来。 通常,电报将文字或数字信息转换成—定的编码, 再通过电线以电信号的方式或无线电波发送出去, 接收方接收到的也是一些编码。 编码经过翻译后,才是我们所见到的文稿形式 后来有了更加便捷的电话 电话是利用声电转化传送声音的装置, 可以使通话者不受距离的限制而自由交谈。 电话由终端 、传输线路和交换机三部分组成 工作时,先由电话机将人的话音转换为电信号, 经适当处理后由传输线路输送到交换机 然后交换机根据主叫户的拨号接通对方的线路 把信号转接到对方的受话器上 电信号在对方接听后还原成话音 这样,就完成了一次通话过程 我们家里的网络和手机网络 都涉及到信号传输呢 在通信领域,电信号可以通过电缆传输 或以光的形式通过光缆传输, 也可以以无线电波的形式通 过人造卫星或天线在空中传送 传输中的信号被送到当地的交换机 或无线电接收设备上 这些设备再把信号发送到目的地地区发射台 —台交换机能够连接成干上万部电话 所有的交换机再连接成一个世界范围的网络 你有见过传真吗? 传真是实现远距离图文传送的装置,具有接收、发送的功能。 传真机由发送机和接收机两部分组成 发送机能够识别画面颜色的深浅, 并把它们转换成不同程度的电信号传送出去 接收机接收到传送过来的电信号后 经过一系列处理 把它转换成原来的图画或文字 我们汽车导航都离不开 全球定位系统GPS 它是是具有在 海、陆、空进行全方位实时三维导航 与定位能力的新一代卫星导航与定位系统 这项结合太空卫星与通讯技术的科技 现正处于蓬勃发展阶段。 全球定位系统利用在地球上空近地轨道上的 24 颗卫星 为地面上的使用者测定出精确的方位 通过接收装置 人们可以确定目标的经度、纬度 如果是移动物体 还可以得到其运动方位角及运动速度等信息
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172天前
第六章 应用层 电子邮件 1. 电子邮件概述 电子邮件(Electronic Mail)是一种电子通信方式,用于在互联网上发送和接收消息。 电子邮件通过邮件地址来进行发送和接收。邮件地址包含两个主要部分——用户名和域名,中间以@符号分隔。例如,exampleuser@example.com。用户名是唯一标识邮件用户的部分,而域名指示邮件服务器的位置。 2. 电子邮件系统 电子邮件系统主要由三部分组成:用户代理(User Agent)、邮件服务器(Mail Server)和邮件协议(如SMTP、POP3等)。 (1) 用户代理(User Agent) 用户代理是用户与电子邮件系统进行交互的界面。 (2) 邮件服务器(Mail Server) 邮件服务器是负责电子邮件的传输、存储和转发的计算机系统。它分为两种主要类型。 • 发送邮件服务器(也称为传输代理或SMTP服务器)负责将用户发送的邮件从发送方传递到接收方。它使用SMTP协议(Simple Mail Transfer Protocol)来传输邮件,并执行地址验证①、邮件队列管理②和邮件路由等功能。①通过验证邮件地址,可以确认用户提供的身份信息是否真实有效,从而避免使用虚假身份进行注册或操作。②邮件队列管理是指对邮件服务器中因各种原因未能立即发送的邮件进行有效管理的过程。 • 接收邮件服务器(也称为邮件交换服务器或POP3/IMAP服务器)负责接收和存储用户的电子邮件。它使用POP3协议(Post Office Protocol Version 3)或IMAP协议(Internet Message Access Protocol)来接收邮件,并将邮件保存在用户的收件箱中。 (3) 邮件协议 邮件协议是定义电子邮件系统中不同组件之间通信规则③和格式的协议。常见的邮件协议包括: • SMTP(Simple Mail Transfer Protocol):用于发送邮件的协议,发送邮件服务器使用SMTP协议将邮件传递给接收方的邮件服务器。 • POP3(Post Office Protocol Version 3):用于接收邮件的协议,允许用户从接收邮件服务器下载邮件到本地设备,并删除服务器上的副本。 • IMAP(Internet Message Access Protocol):也是用于接收邮件的协议,与POP3类似,但
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172天前
第二章物理层 一、认识物理层 1.通信系统组成 一个数据通信系统可划分为三大部分,即源系统(或发送端、发送方)、传输系统(或传输网络)和目的系统(或接收端、接收方)。 (1)源系统一般包括以下两个部分。 源点:源点设备产生要传输的数据,例如,计算机产生输出的数字比特流。 发送器2:通常源点生成的数字比特流要通过发送器编码后在传输系统中进行传输。 1. 源点又称为源站或信源。 2. 典型的发送器就是调制器 (2)目的系统一般也包括以下两个部分。 接收器:接收传输系统传送过来的信号,并把它转换为能够被目的设备处理的信息。 终点:终点设备从接收器获取传送来的数字比特流,然后把信息输出(例如,把汉字在计算机屏幕上显示出来)。 3. 典型的接收器就是解调器,它把来自传输线路上的模拟信号进行解调,还原发送端产生的数字比特流。 4. 终点又称为目的站或信宿。 2.通信方式 从通信的双方信息交互的方式来看,可以有以下三种基本方式。 单工通信又称为单向通信,即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。 半双工通信又称为双向交替通信,即通信的双方都可以发送信息,但双方不能同时接收和发送。这种通信方式是一方发送,另一方接收。 全双工通信又称为双向同时通信,即通信的双方可以同时发送和接收信息。单向通信只需要一条信道,而双向交替通信或双向同时通信则都需要两条信道(每个方向各一条)。 5. 例如,无线电广播、有线电广播、电视广播就属于这种类型。 6. 例如,对讲机的通信方式就属于这种类型。 7. 例如,手机的通信方式。 3.传输方式 串行传输是指数据一位一位地按顺序传送。串行通信具有传输线路少、成本低的特点。 并行传输是指数据在传输过程中,同时通过多条通道传输的一种通信方式。并行通信是一种高效的数据传输方式。 4.物理层连接方式 物理层连接方式有点对点(两个节点互联)、点到多点(节点和多个节点互联)。 5.相关定义 信号:信号是信息传递的媒介,信号是表示消息的物理量。如电信号可以通过幅度、频率、相位的变化来表示不同的消息。这种电信号有模拟信号和数字信号两类。 模拟信号:信号波形模拟着信息的变化而变化,其主要特征是其幅度是连续的,可取无限多个值;而在时间上则既可连续,也可不连续。 数字信号:不仅在时间上是离散的,而且在幅度上也是离散的,只能取有限个数值的信号。二进制信号就是一种数字信号,它是由"1
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172天前
第五章 传输层 一、传输层功能与作用 传输层,处在OSI参考模型的第四层,传输层具有以下功能: 1. 提供端到端的通信服务:传输层提供计算机网络中发送端和接收端之间通信的功能。 2. 数据的分段和重组:传输层协议的服务需要将应用进程的数据拆分为大小适中的数据片,然后对数据片进行封装,添加报头,封装后的PDU(协议数据单元)称为数据段。当数据段到达目的设备之后,传输层根据报头信息进行重组,将数据段重组为完整的数据流供应用层使用。 3. 标识应用程序:为每个需要网络访问的软件进程分配一个唯一的端口号①用以区分。①每个应用进程的端口号不能重复。 4. 提供可靠的数据传输:对于需要确保数据完整性和正确性的应用,传输层通过一系列机制来确保数据的可靠传输。 5. 流量控制:传输层还负责在发送端和接收端之间进行流量控制,以避免因发送数据过快而导致接收端缓冲区溢出。发送方发送的速率取决于接收方的缓冲区大小,通过滑动窗口机制实现,确保流量得到控制。 6. 拥塞控制:为了避免传输数据时出现拥塞,采用拥塞控制尽可能避免拥塞,体现传输可靠性。 二、传输层常用协议 在传输层中,常用的有两个协议:传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。 1. TCP协议 提供的是一个可靠、面向连接的传输服务,在数据传送之前必须建立连接,数据传送结束后要释放连接。 (1)TCP特点 • 面向连接:应用在使用之前,必须建立TCP连接;传送完毕之后,必须释放已经建立的TCP连接。 • 可靠传输:可靠性指确保从源设备发送的每个数据段都能够到达目的设备,TCP通过差错校验、数据重传、接收响应等多种方式,保证数据无差错、不丢失、不重复并且按序到达。 • 双工通信:TCP允许通信双方的应用进程在任何时候都能发送数据,TCP连接的两端都设有发送缓存和接收缓存,用来临时存放双向通信的数据。 • 流量控制:当TCP发现接收端资源超负荷运转时,它可以请求源应用程序降低数据流速。 2. UDP协议 面向无连接的传输协议,在传送数据之前不需要先建立连接,接收设备的传输层在收到UDP报文之后,不需要返回任何确认信息。 3. 比较TCP协议和UDP协议 传输层有两个主要协议:TCP协议、UDP协议①。TCP协议是一个可靠的协议,UDP协议是一个不可靠的协议。在传输重要数据的时候,更多地考虑将数据交给TCP协议负责传输,而对于一些
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通信系统原理 通信系统是现代信息技术的基石。通信系统主要由信源、发送设备、信道、接收设备和信宿五大部分组成。信源是信息的发源地,可以是声音、图像、文字或数据等;发送设备负责将信源产生的原始信号转换为适合信道传输的形式;信道是信息传输的媒介,可以是导线、光纤、无线电波等;接收设备则负责从信道中接收信号,并将其还原为原始信息;信宿则是信息的最终接收者。 在通信系统中,原始信号往往具有低频、低能的特点,直接传输易受干扰且效率低下。因此,调制技术应运而生。调制是将低频信号(基带信号)加载到高频载波上的过程,通过改变载波的幅度、频率或相位来携带信息。常见的调制方式有振幅调制、频率调制和相位调制。调制后的信号不仅提高了抗干扰能力,还便于远距离传输和频谱资源的有效利用。解调是调制的逆过程,即将从信道中接收到的已调信号还原为原始基带信号。解调器的设计需与调制器相匹配,确保信息的准确恢复。解调过程中,首先通过滤波、放大等预处理步骤提高信号质量,然后利用同步信号提取载波信息,最后通过解调算法恢复出原始信号。 信道编码是为了提高信息传输的可靠性而引入的冗余信息的过程。通过增加校验码、纠错码等冗余信息,可以在接收端检测并纠正传输过程中产生的错误。常见的信道编码方法有卷积码、Turbo码和LDPC码等。解码则是信道编码的逆过程,负责从接收到的编码信号中恢复出原始信息,同时尽可能减少误码。信道编码与解码技术的结合,显著提升了通信系统的抗干扰能力和数据传输质量。 多路复用是指在同一信道中同时传输多个信号的技术,根据复用方式的不同,可分为频分复用、时分复用和码分复用等。频分复用通过将信道划分为多个频段,每个频段承载一个信号;时分复用则是将时间划分为多个时隙,每个时隙分配给一个信号;码分复用则是利用不同的扩频码区分不同用户。多路复用技术的引入,使得单一信道能够承载更多的信息,极大地提高了通信系统的容量和效率。 同步是通信系统中确保信息正确传输的关键环节。同步技术包括载波同步、位同步、帧同步和群同步等。载波同步用于接收端恢复发送端的载波频率和相位,确保解调过程的准确性;位同步用于确定每一位信息的起始和结束时刻,保证数据的正确采样;帧同步用于识别数据帧的边界,确保数据包的完整接收;群同步则是在多路复用系统中,确保不同用户或信号之间的协调传输。同步技术的稳定性和精度直接影响通信系统的性能和可靠性。
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通信系统,基本原理。 一、概述 通信系统,就是实现信息从信源到信宿有效传输的一系列设备与技术的总和。它主要包括信源、发送设备、信道、接收设备和信宿五个基本部分。信息在这里以电信号、光信号或其他物理量的形式存在,经过编码、调制等处理后,通过物理媒介传输至接收端,再经过解调、解码恢复成原始信息。 二、信号与频谱 理解通信系统,首先需掌握信号与频谱的基本概念。信号是信息的载体,可以是模拟信号或数字信号。频谱则是信号在频域中的表示,反映了信号中不同频率成分的分布情况。在通信系统中,信号的频谱特性对于确定传输带宽、选择合适的调制方式等至关重要。 三、调制与解调 调制是通信系统中的一个核心环节,它将基带信号转换为适合在信道中传输的已调信号。常见的调制方式包括振幅调制、频率调制、相位调制以及它们的组合形式,如正交幅度调制。调制的目的在于提高信号的抗干扰能力、有效利用信道带宽以及实现频谱资源的共享。解调则是调制的逆过程,旨在从接收到的已调信号中恢复出原始的基带信号。 四、信道与信道编码 信道是信号传输的物理媒介,其特性直接影响通信系统的性能。信道可能引入噪声、衰减、时延等多种干扰,导致信号失真或丢失。为了对抗这些不利因素,通信系统引入了信道编码技术。信道编码通过在发送端添加冗余信息,使得接收端在接收到部分受损信号时仍能通过纠错算法恢复出原始信息。常见的信道编码方式有线性分组码、卷积码、Turbo码和LDPC码等。 五、复用与多址技术 随着通信需求的不断增长,如何高效利用有限的信道资源成为亟待解决的问题。复用技术应运而生,它允许多个信号在同一信道中同时传输,从而提高了信道利用率。常见的复用方式有频分复用、时分复用和码分复用等。而多址技术则是无线通信中的关键技术,它使得多个用户能够共享同一信道资源而不相互干扰。常见的多址方式有频分多址、时分多址、码分多址以及正交频分多址等 六、同步技术 同步是通信系统中另一个关键环节,它确保了发送端与接收端在时间上的一致性。在数字通信系统中,同步包括载波同步、位同步和帧同步等。载波同步用于恢复接收信号的载波频率和相位;位同步用于确定接收信号中每个码元的起始时刻;帧同步则用于识别数据帧的起始和结束位置。同步的准确性和稳定性对于保证通信质量至关重要 七、性能指标 评价一个通信系统的优劣,通常需要考察其多个性能指标,如有效性、可靠性、抗干扰能力、带宽利用率、功率效率等。
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