计算机网络与通讯技术

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1、 计算机网络与通讯技术一：计算机网络概述1. 因特网：又叫国际互联网，由使用公共语言相互通信的计算机连接而成的全球网络。 主要部件有：主机，服务器，路由器，移动通信设备etc 采用的协议主要是TCP/IP协议 网络协议：计算机网络中进行数据交换而建立的标准或者约定的集合。定义了两个或者多 个通信实体之间交换报文的格式和次序以及就一条报文传输和接受或其他事件 所采取的动作。2. 网络边缘：客户机和服务器（应用层和运输层） 网络核心：3 信号在网络核心的传输方式 电路交换： 电话通信的过程：摘机-听到拨号音-拨号-交换机找寻被叫号-向被叫振铃同时向主 叫送回铃声-被叫摘机应答-进入通话阶段-挂机

2、三个阶段：电路建立；信息传输；电路断开 缺点：连接期间，信道容量是专用的，传输效率低，浪费资源 优点：用户透明度高，基本不存在延时 典型厂商：爱立信；西门子；华为；中兴 分组交换： 特点：报文被拆成一个分组序列，每个分组包含用户数据的一部分加上包含控制信息 的分组首部 典型厂商：思科；华为 时延：节点处理时延；排队时延；传输时延；传播时延 传输时延：路由器将分组传出所需要的时间。由分组长度和该链路的传输速率决定 传播时延：一个比特从一台路由器到另一台路由器所需要的时间。由传输距离决定4. 协议层 分层的好处：各层之间独立；灵活性好；结构上可分开；易于实现和维护；能促进标准 化工作。 五层协议栈

3、-应用层：网络应用程序和其他应用程序存留的地方。Http；Ftp；SMTP 传输层：提供在一个应用程序的客户机和服务器之间传播应用层报文的服务。 TCP/UDP 网络层：负责将成为数据报的网络层分组从一台主机移动到另一台主机。 链路层：接受网络层的数据报文，并沿着路由将数据报传输给下一个节点。 （链路层的分组成为帧） 物理层：将帧中的比特从一个节点移动到下一个节点 OSI：国际标准化组织的开放系统互联参考模型，七层。法律上的国际标准，但并未被 广泛采用。（应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，链路层，物理层） TCP/IP：由网络层的IP协议和运输层的TCP协议组成，定义了电子设备如何接入因

4、特网 和数据如何在他们之间传输，五层。因更为简洁，被广泛采用。二：应用层1. 进程：运行在端系统中的程序。进程通过套接字在网络上发送和接受报文。 套接字：同一台主机内应用层和传输层之间的接口。也叫作应用程序和网络层的应用程编 程接口。2. WEB和HTTP WEB：也叫WWW，互联网。核心是超文本传输协议，HTTP WEB对象：WEB页面由对象构成，对象可以使文件，比如超文本标记语言（HTML）文 件，JPEG图形文件，GIF图形文件，java小程序等。多数WEB含一个基本 的HTML文件和几个引用对象。在基本的HTML文件中通过对象的URL对 对象进行引用，每个URL由存放对象的服务器主机和

5、对象的路径名称组成。 WEB浏览器：WEB应用的用户代理，实现了HTTP协议的客户端。 WEB服务器：用于存放WEB对象，实现了HTTP协议的服务器端。 Http（超文本传输协议）：由客户机程序和服务器程序两部分组成。客户机和服务器运行 在不同的端系统中，通过交换HTTP报文进行会话。定义了报文格式以及报文交换 方式。采用TCP作为底层运输协议。无状态协议，不保存客户机的信息。 HTTP报文结构： 请求报文：由客户向服务器发送请求报文。 响应报文：由服务器到客户的回答。 HTTP面向正文，报文中的字段为ASCII码。字段长度不确定。 HTTP报文格式：3. 万维网的工作过程：建立TCP连接-浏

6、览器发送HTTP请求报文-收到HTTP响应报文- 释 放TCP连接。 万维高速缓存器（代理服务器）：代表浏览器发送HTTP请求报文。将最近的一些请求和响 应暂时存放在本地磁盘中，当与暂时存放相同的请求到达时，直接把本地磁 盘中的响应发送出去，不需按URL去因特网访问资源。可减少访问因特网 服务器的时延。 代理服务器工作过程：客户机（浏览器）与代理服务器建立TCP连接-向代理服务器发送 HTTP请求报文。 若本地已存放，则直接发送已存放的HTTP响应报文，断开TCP。 若本地未存放，则代理服务器与因特网源点服务器建立TCP ,发送 HTTP请求报文，收到HTTP响应报文，断开TCP ，存储该对象

7、（供 以后使用），再通过已经建立的TCP连接向客户机（浏览器）发送响 应报文，返回该对象。3. FTP（文件传输协议） 也是客户机/服务器系统，用于因特网上控制文件的双向传输。 与HTTP最大的区别：建立了两个TCP连接（一个控制通道，一个数据传输通道），有 专用的控制通道。4. E-mail与SMTP E-mail的三个组成部分：用户代理；邮件服务器；简单邮件传输协议（SMTP） SMTP：因特网电子邮件应用的核心，从发送方的邮件服务器到接收方的邮件服务器（一 般不通过中间服务器） 发送者-SMTP-发送服务器-SMTP-接收服务器-POP/IMAP/HTTP-接受者 （从服务器中取出邮件不

8、是通过SMTP协议，而是其他的协议）5. DNS（域名系统） 功能：完成从主机域名到IP地址的转换服务 定义：分等级的数据库。这个数据库包括域名，IP地址，关于主机的其他信息在内的记 录。 实现过程：浏览器分析超链接指向URL-浏览器向DNS请求解析域名的IP地址-DNS解 析出IP地址-浏览器与服务器建立TCP-浏览器发出取文件命令-服务器给出响 应，把要取的文件发给浏览器-TCP连接释放-浏览器显示文件中的内容 （DNS的作用在于解析域名的IP地址并将其以.htm格式文件存放在服务器中）6. P2P文件共享7. Sockets网络编程三：运输层在端系统中实现1. 多路复用：从不同的套接字中

9、收集数据块，并为每个数据块都封装上首部信息，从而生 成运输层报文段，传输到网络层的工作 多路分解：将运输层的报文段的数据交付到正确的套接字2. 两种运输层协议： TCP（面向连接） ： 特点：面向连接，可靠的数据传输，具备流量控制和拥塞控制功能。 三次握手：建立的时候，要经过三次握手 A：客户端发送SYN包（SYN=j）到服务器，进入SYN-send状态，等 待服务器确认。 B：服务器收到SYN并确认（ACK=j+1），同时自己也发送一个SYN包 （SYN=k），即SYN+ACK包。服务器进入SYN-recv状态 C：客户端收到SYN+ACK包，向服务器发送确认包（ACK=k+1），此 包发送

10、完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态。 * SYN （同步比特） ACK （确认比特） 拥塞控制：慢启动（和拥塞避免）：指数增加，到达慢开始门限值后，线性增长 加性增： 乘性减：每出现一次超时，就把慢开始的门限值设为当前拥塞窗口值 的一半 流量控制：通过TCP协议的窗口字段实现。TCP连接的一段通过设置的缓存区 空间的大小确定自己接受窗口的大小，然后通知对方确定相应的发送 窗口的大小，避免发生溢出，数据丢失。 UDP（无连接）： 概述： 只做了运输协议能做的最少的事情，除了多路分解和多路复用以及一些 轻微的差错检查，几乎对IP没有增加别的东西；首部只有8字节。发送 和接受没有握手

11、。典型应用是DNS，IP电话。 特点：无连接，不可靠的数据传输，无拥塞控制 缺点：不提供数据的分组包装，不对数据包进行排序，可靠性差 优点：无需建立连接，不需保存连接状态 分组首部开销小 应用层能更好的控制发送数据和时间，延时小，数据传输效率高- 如何将一个收到的运输层报文段定向到制定的应用程序？- 端口号+IP地址- TCP的套接字，四元组-源IP地址；源端口号；目的IP地址；目的端口号- UDP的套接字，二元组-目的IP地址；目的端口号2. 停止等待协议-发送一个分组，等待确认，发送下一个分组 计算传输时延和传播时延-有效吞吐量低，利用率低（0.00027=0.27%） 解决停止等待协议中

12、差错的方法-ARQ（自动重传请求）： 差错检验+接受反馈+重传 流水线协议-发送多个分组，无需等待确认，解决了信道利用率的问题 流水线协议差错恢复的方法：Go-back-N （滑动窗口协议） 滑动窗口协议：每发送一个报文段，指正向前移一个；每确认一个已发送的报文段，窗口 向前移动一个四：网络层1. 两个基本问题：在源主机和目的主机之间找到好的传输路径；处理大量异构网络的互联2. 直接交付：不通过路由器 间接交付：通过路由器3. 五类地址网络类别网络地址IP地址最大网络数第一个可使用的网络数最后一个可使用的网络数每个网络中最大主机数默认子网掩码A824126（27-2）1126167772142

13、55.0.0.0B161616384（214）128.0191.25565534255.255.0.0C2482097152(221)192.0.0223.255.255254255.255.255.0D多播地址E保留为今后使用4. 路由器分组转发的步骤： 根据网络号找到目的网络-利用主机号将数据交给目的主机5. IP地址分等级的好处： 1. 方便了IP地址的管理（IP地址管理机构只用分网络号，主机号由单位自己分配） 2. 减少了路由表所占的存储空间（路由器分组时转发只考虑网络号）6. 分组丢弃：路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列的速率，当队列的存储空间变为0， 在进入的队列由于没有存储空

14、间只能内丢弃。- 输入/输出的溢出。7. 网络限制分组长度的原因： 1. 硬件（以太网帧长度的限制） 2. 操作系统（缓冲区的限制） 3. 协议 4. 遵从某一国家（国际标准） 5. 减少因错误引起的重传信息的数量 6. 防止分组占用的信道时间太长8. 生存时间：TTL，数据报在网络中的寿命，单位为跳（数），跳计数器减到0就丢弃报文。9. 计算有几个网络10. 子网和子网掩码 两级IP地址：网络号net-id + 主机号 host-id 三级IP地址：网络号 + 子网号 + 主机号（网络部分不变，将本地部分划分为子网号和 主机号） （可更加有效的利用IP地址资源） 子网掩码：IP地址和子网掩码

15、做“与”操作，即可得到三级IP地址的网络地址 三类IP地址的默认子网掩码见上表。使用子网掩码的分组转过程 子网掩码 “与”目标IP地址 = 网络地址 ？ 是：则在网络中；不是，则不在，交由连接的路由器继续进行“与”操作。11. NAT（网络地址转换）12. 解决IP地址好近问题的措施：1. 采用网络地址转换方法NAT一节省全球IP地址2. 采用具有更大地址空间的新版本IP协议IPv613. IPv6的基本首部：更大的地址容量；简单高效的40字节首部；流标签与优先级 双协议栈：在完全过渡到IPv6之前，使一部分主机（或者路由器）装有两个协议栈，一 个IPv4一个IPv6。-从IPv4向IPv6过

16、渡的方法。（隧道技术）14. 路由算法： 位置：在路由器中运行交换和计算，以配置转发表的信息 目的：找到发送方到接收方的最小费用的路径。费用包括对应链路的物理长度或者链路 速度等 分类：全局路由算法-用完整的全局网络只是计算从源节点到木电接点之间的最低费用 路径，典型的包括链路状态算法 分散路由算法-以迭代的分布式方法计算出费用最低的路径，典型的包括距离向 量算法 迪克特斯拉算法：计算网络中某节点到其他各节点之间的最低费用路径；是链路状态算法 的一种，属于全局路由算法。 距离向量算法：RIP（路由信息协议）-迭代的，异步的，分布式的12A22A31-41-53C62C 网络名距离传输方式31-

17、41- 经过距离向量算法处理 处理前/后的路由表“- ”表示直接传输五：链路层1. 作用：负责吧数据保温从一个节点通过一条链路发送到相邻的节点 基础问题：共享多址访问信道 专业术语：链路层协议交换的数据单元称为帧2. 链路层提供的服务：差错检验；多址访问（MAC）；链路层寻址 A：差错检验-循环冗余检验（CRC） 循环冗余检验码：给定d位的报文，发送器生成一个r位的比特序列，可以简称为CRC 码。CRC码必须使得最后得到的含n（n=d+r）比特的帧可以被预先设 定的比特序列G整除。G为r+1位，称为CRC码产生器 校验过程：生成CRC码之后，接收器同样用比特序列G对接收到的包含n个比特的帧 进

18、行除法运算，能够整除则说明在传输过程中没有差错。 B：多址访问协议 解决的问题：多个节点同时传输帧，可能或发生碰撞造成数据丢失，用来协调节点传输 分为：信道划分协议；轮流协议；随机访问协议 A：信道划分协议-时分复用协议（TDM）：将时间划分为时间帧，又将每一帧划分为 N个时隙，把每个时隙分配给N个节点中的一个。 优点：有效消除了碰撞；缺点：信道利用率不高。 B：轮流协议- 主节点以循环的方式轮询每个节点。 令牌传输协议- 没有主节点，一个称之为令牌的特殊目的帧在节点之间以某个固 定的次序交换。 C：随机访问协议-一个传输节点总是以信道的全部速率传输。当有碰撞发生时，卷 入碰撞的节点反复重传他

19、的帧，直到该帧无碰撞的通过。 典型例子：ALOHA ；时隙ALOHA；CSMA/CD ；CSMA/CA ALOHA：只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送，检测到冲突，则等待随机 长的时间后，重新发送。简单易行，但是极易冲突。 CMSA/CD：载波监听+碰撞检测 监听到信道空闲，就发送数据帧（或者以概率p发送数据，以概率1-p延 迟 一段时间，重新监听信道）；若监听到发生生了冲突，则放弃此数据帧的发 送。 算法： 1. C：链路层编址 链路地址：又称物理地址或者MAC地址，包含6个字节，共有248种可能，永久性的， 也叫硬件地址。16进制，唯一表示计算机网卡。路由器具有两个网卡和两个 硬件地址

20、。 ARP协议（地址解析协议）：进行网络层地址（IP）和链路层地址（MAC）之间的转换。 ARP高速缓存3. 以太网（Ethernet）：具有统治地位的有线局域网技术 以太网的MAC 帧格式为：目的地址+源地址+类型+数据 提供无连接，不可靠的服务 无连接：不需要发送握手信号 不可靠：接收侧不向发送侧发送ACK信号4. 交换机：以太网中的常用设备，主要为终端设备提供网络接入。工作在链路层，只根据 MAC地址来转发报文六：物理层1. 解决以下几个问题： 机械特性： 功能特性 电气特性2. 常用的有线传输媒体 A：双绞线两股缠绕在一起的相互绝缘的导线。可减小电磁的干扰，如串话现象。一般用 来传输查

21、分信号。网线 B：同轴电缆频率特性比双绞线优越的多。是屏蔽的，同轴结构的，不易受干扰或串扰。 闭路电视线 C：光纤：具有容量更大；体积更小，重量更轻；衰减更小；隔绝的电磁场等优点。因特 网的主干线3. 功能特性：一个线对用于传输（1：TX+, 2：TX-）；一个线对用于接收 （3：RX+ ，6：RX-）每个线对是一个差分信号。使用双绞线可以最大限度降低干扰。4. 集线器，交换机，路由器 集线器：纯物理设备，两个站点同时发送就会冲突。独立的冲撞域变成了一个大的公共的 冲撞域，所有计算机共享宽带 交换机：为每一个子网保留了独立的冲撞域（独享宽带） 路由器：连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根

22、据信道的情况自动选择和设定路 由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。5. 交换机和路由器的比较：A：路由器利用网络层地址（IP）转发报文；交换机利用链路层地址（MAC）转发帧B：路由器可以用来分隔不同的网络，交换机不行C：交换机即插即用，路由器需要设置子网D：交换机具有更高的交换分组和转发率，对广播风暴没有任何保护措施；路由器可以为第二广播风暴提供防火墙保护，但路由器对分组处理时间较长七：通讯基础知识1. 时域上的分类 模拟信号：经过某一段时间，信号的强度变化是平滑的，这种信号就叫做模拟信号。一 般是连续信号。 数字信号：在某一段时间内，信号是一个强度，在下一个时间内，信号强度又变成另一 个常量

23、。就是数字信号。是离散信号。2. 数字/模拟变换（A/D变换）：对模拟信号进行采样，量化，编码，使之变成数字信号。 采样：对连续时间信号在离散时间点处采取样本 量化：样本值从可能值得有限集中选取 编码：每一个离散值由二进制序列表示3 测量时域上的信号所采用的仪器：示波器4. 频域 基频：若周期函数A的频率是周期函数B频率的整数倍，则称B为基频。 傅里叶：任何一个正常的周期函数都可以展开成多个（无数个）正弦和余弦的和。 方波是无数个正弦波的叠加。5. 电话拨号：双音多频（每个号码对应两种频率，每拨一个号，都是发送一个两个频率叠 加而成的信号）6. 频谱：信号所包含的频率范围 绝对带宽：信号的频谱

24、宽度 带宽（有效带宽）：很多信号的带宽是无限的，但是其绝大部分能量集中在相当窄的范围 内，这个频率范围就叫做有效带宽，简称带宽 带宽的几种定义方式：图7. 测量频域上的信号所采用的仪器：频谱分析仪8. ISM频段：工业，科学和医用频段。使用无需许可证，只需要遵守一定的发射功率（一般 低于1瓦），并不干扰其他频段的使用即可。在各国的规定并不统一。2.4GHz 为各国通用的ISM频段。9. 数据率：单位bit/s，是时域概念，时域越宽，数据率越低 带宽：单位Hz，是频域概念，频域越宽，带宽越宽10. 奈奎斯特公式： 假设信号无噪声，数据率的限制仅仅来自于带宽，带宽为B时，可被传输的最大信号速 率就

25、是2B。当其他所有条件都相同时，带宽加倍则数据率也加倍。 时域信号越宽，频域信号越窄；时域信号越窄，频域信号越宽11. 传输媒体：数据传输系统中，接收器和发送器之间的物理路径。分为导向的（电磁波被 引导沿某一物体前进，如双绞线，同轴电缆，光纤）和非导向性的（不引导 电磁波的传播方向，如大气和外层空间）。12. 天线：用来发射电磁能量或者接受电磁能量的电导体或电导体系统。完成电磁能量-电 信号的转化。在双向通信中，同一个天线往往既能用于接受也能用于发送。天线 会向所有方向都发射能量，但是各个方向能量不同。 半波偶极天线：由等长度的两个爱同一直线上的导线组成，两个导线由一个小的供电导体 分开。天线

26、长度为信号波长的一半。 四分之一波长垂直天线： 抛物面天线： 1. 主要用于卫星或者地面微波 2. 能产生无散射的平行线束。天线直径越大，方向性越强，能量也越大，有利于发射 和接受。接收时，如果信号平行于反射面的轴线，那么信号将聚焦，强度更大。 GPS采用微带天线或螺旋极化天线！ 计算：天线长度和载波频率 八：数字信号系统1. 无线信道的两个问题：衰落，干扰2. 电磁波的基本传输机制：直射，反射，衍射，散射，穿透3. 传输线路和频率的关系： 中波：低于2MHz会沿着地面的起伏传播（衍射） 短波：在2MHz-30MHz之间，多次反射的空波传递（反射） 调频：高于30MHz，视距传播，可能发生大气

27、散射（直射，散射）4. 信号衰落 大尺度衰落： 路径损耗：由发射功率的辐射扩散及信道的传播特性造成。自由空间传播模型： 阴影效应：发射机和接收机之间的障碍物造成的。 小尺度衰落： 多径效应：经过调制的信号在移动环境中传播时，会遇到各种各样的物体，经反射， 散射，绕射，到达天线时，已成为通过各个路径到达的合成波，各传播 路径分量的幅度，相位不同，破坏性叠加，使接收信号的起伏很大，就 是多径衰落 多普勒效应：发射机或者接收机一方在移动时，会产生频移。5. 香农公式：C=B*log2（1+SNR） 其中：C是信道容量（BIT/S） B是信道带宽 SNR是信号噪声比即S/N 意义：给出了信道容量的理论

28、最大值。实际值其实比这个要低6. 分贝：GdB=10*lg（Pout/Pin） 绝对分贝值：GdB=10*lg（P/1W） 计算题！ 换算 GdBm=10*lg（P/1mW） GdB=GdBm-307. 信源编码：对信源进行有效描述，以减少信源冗余，更加有效经济的传输。原则是以短 码表示常出现的符号。 几种方法： 霍夫曼编码：对出现概率大的符号采用较短的码长；对出现概率小的符号采用较长的 码长。是一种变长编码。理论上能够产生最有信源编码，但是要知道信 源符号的概率，往往不能实现。 L-Z编码：与信源统计特性无关，可变的定长编码。见ppt GPS没有采用信源编码因为数据率低8. 信道编码 基本思

29、想：在传送信息中附加一种监督码元，在两者之间建立某种校验关系，当这种校 验关系因为传输错误而受到破坏时，可以发现 目的：对抗信道中的噪声和衰弱。通过增加冗余（如校验码）来提高抗干扰和纠错能力。 方法：循环冗余校验九：信号调制1. 调制：使用带传输数字信号控制余弦载波的参数，使余弦载波按照带传输信号的变化规 律变化。2. 调制的目的： 1. 数字信号不能直接在信道中传输 2. 搬移频谱，合理利用频率资源 3. 与信道传输要求匹配，利于信号传输 4. 减小天线尺寸3. 根据控制载波参数的不同，由三种基本调制方式： 幅移键控（ASK-2ASK）：用振幅恒定的载波表示一个二进制数，另一个用振幅不存在表

30、示 由于易受增益变化的影响，一般不在无线信道中使用 频移键控（FSK-2FSK）：两个不同频率的载波来表示两个二进制数。 抗干扰性比2ASK强，可在无线信道中使用；但是浪费了频谱 资源，系统实现相对复杂 相移键控（PSK-2PSK/BPSK）：用原始的余弦载波表示一个二进制数，用他的180度相 位偏移表示另一个二进制数。在无线信道中被广泛采用。4. 频谱搬移通过傅里叶变换实现5. BPSK解调是用低通滤波器6. 多进制调制-MASK;MFSK;MPSK。 优点：（1）在码元速率（传码率）相同条件下，可以提高信息速率（传信率），使系统频 带利用率增大。（2）在信息速率相同条件下，可以降低码元速率

31、，以提高传输的可 靠性。 MASK 2ASK - 0,1 （两个振幅） 4ASK - 00 01 10 11 （四个振幅） 8ASK - 000 001 010 011 100 101 110 111 （八个振幅） MFSK 多个频率，每个信号元素的比特数也不止一个 - PDL电台就是MFSK MPSK 多个相位 ，4PSK,8PSK的星座图 ！ 误码率比二维星座图更高。7. QAM 产生原因：MASK的星座图在一条轴线上；MPSK星座图的点分布在一个圆上，随着M 的增大，点之间的距离越来越小，误码率更大。两者都不能很好的利用信号平 面。 星座图：16QAM 16QAM与16PSK数据率一样，

32、但是16QAM的误码率更低。8. 提高无线传输速率有两种方式： 1. 固定符号速率（即固定频谱，固定数据率），改变调制方式（更容易实现） 2. 固定调制方式，改变符号速率数据率和传输速率的区别？十：扩频通信 1. 作用：将待发送信号的频谱扩展到较宽的范围2. 两类方法：调频；直接序列扩频 A：跳频：信号用看似随机的无线电频率序列来广播，并在固定间隔里从一个频率跳到另 一个频率。接收机在接受消息的时候会同步调频。-蓝牙；WLAN；GSM B：直接序列扩频 优点：保密性好；抗干扰能力强；可以实现多用户共享信道资源 定义：输入数据的每一个比特在传输时以多个比特来表示（使用了扩展序列，或叫伪 随机序列

33、） 实现过程：信息源d（t）-伪随机序列扩频 *c（t）-调制 *载波-信道传输-解调*载 波-直接序列解扩 *c（t）- 接收信号者接受信号d（t） 保密性的实现：若果接受者不知道扩展代码c（t），则很难正确获取传递的信息d（t）， 因此具有保密性。 抗干扰的实现：信号经过了扩频和解扩；但从信道进入的噪声只经过了扩频，减少了 干扰信号的功率密度，还可以通过高频滤波器过滤掉噪声，因此实现 了抑制窄带干扰的目的。3. 码分多址技术（CDMA）： 理论基础：直接序列扩频 内容：对于每个用户而言，比特+1可以用固定多的比特位来表示，成为用户码，-1则用 用户码的补码来表示。多个用户码之间相互正交，能

34、够实现多用户共享信道。 *正交：c1(t)*c2(t)=0 （对应码位上数字相乘后求积的平均数） 相同的用户码相乘=1 ； 用户码*补码=-1. 实现过程：所有用户信号*自己对应的扩频序列，一起在信道中传输（传输的是多用户的 叠加信号），接收时，再乘以自己的扩展序列。其他的正交的就会变为0，只 有自己的信号不为0，解决了干扰问题。 概述： CDMA 是一个自扰系统，所用移动通信用户都占有相同的带宽和频率。如果 控制住信号的强度，在保持高质量通话的同时容纳更多的用户。 主要优点： 1. 保密性好 2. 抗干扰能力强 3. 可以实现多用户共享信道资源 4. CDMA系统系统容量大，很让一增加新用户

35、 5. 发射功率低4. 伪随机序列的生成 伪随机序列的性质： 随机性：均匀分布性（1和0的个数近似相等，且尽量避免连1或者连0出现） 独立性 相关性（包括自相关性和互相关性） 不可预测性 生成方法：线性反馈移位寄存器*异或门。输出是周期性的N=2n-1 M序列的生成与线性反馈移位寄存器的初始状态无关（全0除外）对于不同 初始状态m序列以其周期中不同点为起始值，但产生的序列都是一样的。？ M序列易于生成，对跳频和直接序列扩频系统很有用，但对CDMA 系统（如GPS）不适用，因为要求有交叉相关的特性，Gold序列可以满足。Gold序列由两个m序列的XOR操作来实现。十一：复用1. 多路复用：在一个

36、信道上同时传输多种信号而不互相干扰的一种技术。 复用可以有效的提高传输信道利用率 分为：频分复用（FDM）；码分复用，时分复用（TDM），波分复用2. 频分复用：将每个信号调制到不同的载波频率上，并且这些载波频率间距足够大，能够 保证这些信号宽带不会重叠，最大限度的避免干扰 - 频率轴上互不重叠 典型技术：电视信号及广播信号；ADSL（非对称数字用户线路）；GLONASS（卫星）3. 时分复用：采用物理链路的不同时段来传输不同的信号 - 时间轴上互不重叠典型应用：载波监听4. 复用和多址 常用的复用技术：频分复用（FDM）；码分复用，时分复用（TDM），波分复用 常用的多址技术：时分多址，频分

37、多址，码分多址 复用是把资源分割供用户使用的方式 多址的对象是用户，是区分用户和用户的方式，每个用户用不同的址来区分 简单来说：多址肯定要复用（做个用户必须要多个资源）；复用不一定多址（可以一个用 户占用多个资源）十二：RS232接口和蓝牙通讯技术（短距离通信技术）1. 串行通信：使用一条数据线使数据一位一位的传输2. RS232接口属于物理层面的技术机械特性：指明连接器的形状，尺寸，引线数目和排列。RS232接口最早采用25针接 插件的形式，后改为9针接插件电气特性：接口电缆的各条线上出现的电压范围。RS232接口传输信号的电压是15V 和-15V，-15V代表逻辑1，+15V代表逻辑0.没

38、有数据的时候置为-15V（1）， 用于点对点通信，距离不超过15英尺功能特性：指明某条线上某一电平电压的意义。对于9针的，只有三个信号是常用的。 发送数据TX（3），接收数据RX（2），地信号GND（5）。两个 串口相连：RX-TX TX-RX GND-GND3. RS232属于异步传输：每一个信息字符单独同步，通常使用起始位和结束位来表示数据 发送的开始和结束。开始位为0，通知设备接受下面的信号；结束位是1，标示数据传输 的结束。4. 常用的RS232通信设置：波特率9600 ，8位的数据率 ，无奇偶校验位 ，1位停止位。5. RS232发送数据的过程：发送起始位，发送数据位，发送结束位。传

39、输过程中波特率一6. 定要相同。7. RS232接口的主要特点： 优点：普及性好；使用简单；成本较低；用于点对点； 缺点：采用非平衡线的传递方式，信号大小是相对于地信号的，具有较低的噪声免疫 力；数据率低8. RS232接口的调试工具：串口精灵9. 蓝牙的定位：现代通信的最后十米 蓝牙通信无需进行设置，当两个设备进入彼此的通讯范围之后，蓝牙协议会自动扫描蓝牙设备，交换信息，建立蓝牙连接。蓝牙连接的建立不需要直视。10. 蓝牙的主要特点： 采用跳频技术（减少干扰和衰落）；频段属于ISM；每个蓝牙基本网络可以支持8个设备 蓝牙传播具备一定的通透性；（采用高斯频移键控）11. 蓝牙设备分为主设备和从

40、设备：发起链接的位主设备，会通知另一个设备（从设备）使用哪一个跳频序列，一般只能从设备与主设备通信而不能相互通信。具体实现过程：信道被分为连续时隙，每个时隙625微秒。每个时隙可以传送一个数据报文（625位），位避免干扰，不超过366位；主用户在偶数子时隙发送数据；从用户在奇数子时隙发送。在开头时隙传播的报文，可以是1,3或5个时隙，无线电保持在相同的频率，等待报文发送完毕后，再跳至跳频序列所对应的频率。12. 蓝牙的安全性 采用了跳频来减少干扰；提供了基于秘钥的链路级鉴权和加密；由于物理层的限制，蓝 牙采用极低的传输能量，使远程拦截变得困难。13. 蓝牙标准A：核心协议：包括全部的蓝牙协议栈

41、，与经典的TCP/IP协议栈不同B：应用规范：明确了协议栈的控制和参数设定，为设备间的相互操作提供了很好的帮助14. 主从关系：蓝牙中的一个基本联网单元是一个piconet。当两个piconet在相同的时隙使 用相同的物理信道就会产生冲突。15. 蓝牙总结：物理层：传递频率+频移键控+跳频扩频+时分复用链路层：主从关系中的冲突问题16. 蓝牙vs 串口：串口更基本更简单蓝牙vs红外：红外要求点对点直线通信，通信距离短，角度小，速率高 蓝牙全方位通信，距离稍长，局域一定的穿透功能，速率偏低蓝牙vswifi：wifi用于无线局域网（WLAN） 蓝牙用于无线个域网（WPAN） 使用相同的频率资源，但

42、传输功率有所区别十三：无线局域网1. WLAN的优点：部署灵活；抗毁坏能力强；价格便宜 WLAN的缺点：信号传输受到一定的限制；可靠性低；安全性能存在一定的隐患2. 局域网标准委员会：IEEE802 IEEE802.3：CSMA/CD接入 IEEE802.11：WLAN无线局域网 IEEE802.15：个人局域网3. IEEE 802.11 重点考虑低层协议，包括物理层，媒体访问控制层，逻辑链路层 物理层：信号编码和解码，同步，位的传输和接受MAC层：将数据集成到帧中，接收时执行地址识别和检错，控制对传输媒体的接入LLC层：向更高层提供接口以及执行流控制和差错控制4. IEEE 802.11物

43、理层-三个阶段发布： 第一部分：简称IEEE 802.11 第二三部分：IEEE 802.11a，运行在5GHz频段，最大速率54Mb/s IEEE 802.11b，运行在2.4GHz频段，最大速率11Mb/s *IEEE 802.11g，物理层补充（运行在204GHz频段，最大速率54Mb/s） IEEE 802.11a的优缺点： 优点：由于2.4GHz被到处使用，a可有效的减少冲突 缺点：由于是高频载波，几乎被限制在直线范围内使用，导致了更多的接入点；并且 不能像802.11b传播的那样远，因为更容易被吸收。 IEEE 802.11g：a与b的合体 优势：提供了更广阔的数据率范围和更多的调

44、制机制选项 与IEEE802.11.a具有相同的54Mb/s高速传输速率 与IEEE802.11.b兼容(都早204GHz频段工作)，保护了已有投资，节省了设备 升级费用5. IEEE 802.11 占用频段（信道分配）：13个信道，每个信道占22MHz的频谱宽度 编码：信道编码采用CRC 调制：多种调制方式（BPSK,QPSK,16QAM,64QAM.） 扩频：IEEE 802.11b采用了直接序列扩频 复用：随机接入，可视为时分复用的特殊情况6. OFDM（正交频分复用） 基本原理：把高速的数据流通过串行变换后形成并行的低速数据流，然后用正交的子波对低速的数据流进行调制 与FDM比较：FD

45、M每个频带之间要有保护间隔；会浪费频谱资源；而OFDM要求的带宽小得多，使用了无干扰的正交载波技术，单个载波间无需保护频带，使得可用的频谱使用效率更高7. IEEE802.11的媒体介入方法-载波监听多点接入（站点有数据要发送的时候，先监听媒体，若媒体空闲，则发送；否则，等待，直到当前的发送结束。会有确认帧保证数据的可靠传输）8. 无线局域网的定位-指纹匹配法十四：移动通信网1. 蜂窝系统：距离足够远的蜂窝区可以使用相同的频段，相邻的蜂窝区使用不同的频段-频率重用。采用六边形模型2. 移动蜂窝网的呼叫过程：选择信号最强的蜂窝小区，进行注册-向MTSO（移动电话交换局）发起请求链接的信号并拨号-

46、 MTSO发出寻呼命令，寻找被叫用户- 被叫用户接听，进行通话-挂断，断开连接。跨到别的小区的时候进行切换？（切换准则是看信号强弱，选择最强的）3. 功率控制 远近效应：靠近基站的到达基站的信号强，远离基站的，到达基站的信号弱，导致强信号掩盖弱信号。（CDMA系统中尤为突出） 进行高频频率控制可以减弱远近效应4. 多址技术：第一代蜂窝系统：FDMA（频分多址）第二代蜂窝系统：FDMA+TDMA（频分多址+时分多址） 每个基站三个扇区，每个扇区都有独立的定向天线，每根天线最大支持8个载频 （FDMA）,每个载频可以供8个用户使用（TDMA），每个基站同时支持的最大用 户为3*8*8=192第三代

47、蜂窝系统：码分多址+直接序列扩频5. 第二代通信技术-GSM（又叫全球移动通信系统） 调制：GMSK（信号先进行高斯滤波，然后采用MSK的调制方式） 数据业务的实现：GPRS（把所有未使用的时隙分给同一个用户是数据率达到140kb/s以 上，又称为2.5G）6. 第三代蜂窝系统 3G优点：语音质量比得上固定电话；针对7. 3G-例如联通的WCDMA： 扩频方式：直接序列扩频 调制方式：上行-用户到基站，BPSK，低阶调制，降低误码率 下行-基站到用户，QPSK，高阶调制，提高数据传输速率 功率控制：1500Hz（相比于GSM的2Hz功率控制，能更好的减弱远近效应） 2G和3G标准不能兼容，基础

48、设施需重新建设8. 4G标准：LTE 分为：LTE TDD，时分复用，在不同的时隙分别上行和下行（更复杂，难控制） LTE FDD，频分复用，上行下行各自一个频率，用户进行码分多址9. 比较蓝牙：带宽1M，移动通讯网：带宽5M，适用范围最广无线局域网：带宽22M，数据率最快10. 定位-基于接受信号的能量进行定位，准确度低，大于100m十五：无线射频识别1. 无线射频识别（RFID）：一种非接触的自动识别技术2. RFID工作系统组成部分： 阅读器：发送特定频率的电磁波，用于驱动标签将内部的数据送出；阅读器一次接受数据，送给应用程序做相应的处理。 电子标签（应答器）：按供电方式的不同分为 有源

49、标签：有电源供电 ； 无源标签：无电源供电，依靠阅读器发送的电磁波的能量工作。应用范围更广，作用范围6m。 应用软件系统：3. RFID与条形码的比较：条形码RFID识别一类物体，不识别单个物体可识别单个物体靠激光近距离读数采用无线技术可以远距离读取信息速度慢，一次一条信息速度快，可同时读取多条信息量小，不能改写信息量大，可改写4. 非接触式IC卡可以看做RFID的一种应用5. 标签的内部电路及工作原理 标签内部电路，通过L-C振荡电路取电；通过进场耦合的负载调制和远场耦合的反向散射调制进行信息的传递十六：无线传感网络1. 传感器是一种把物理量转换成电信号的器件2. 无线传感器网络是由大量的传

50、感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作的感知，采集，处理和传输网络覆盖地区内被感知对象的信息，并最终将这种信息发送给网络所有者。总之，无线传感器网络是由大量的传感器节点组成，这些节点具有传感，计算和通讯功能。3. 无线传感器网络的特点：成本低；分布式；自组织，多跳；低功耗4. 无线传感器网络协议（ZigBee）：基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。 ZigBee协议的五层：物理层（PHY）；媒体访问控制层（MAC）：传输层（TL）；网络层（NWK）；应用层（APL）。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE802.15.4的标准。 ZigBee网络的设备类型： Coodi

51、nator（黑色）：主要是启动和配置网络。负责扫描周围网络，选择通信，确定网络标示并启动网络。一旦启动网络，其功能就与Router类似，可以退出。 Router（红色）：允许其他设备加入网络，多跳路由，协助附属的终端设备进行通信。 End Divice（白色）：没有责任来维护网络，可以随时休眠和苏醒，采用电池供电，对存储的需求小。 ZigBee 有两种类型的地址，64位的MAC地址（IEEE地址，扩展地址），出厂时唯一确定，由IEEE维护和分配，是全局地址； 16位的网络地址（逻辑地址，短地址），在节点加入网络时分配的，只在网络内部是唯一的，用于在网络内部识别设备和发送数据。5. 比较三种标准

52、标准IEEE 802.15.1 蓝牙 IEEE 802.15.4无线传感器网络 IEEE 802.11.a/b/g/n Wifi 带宽（Kb/s）1000-300020-25011000+传输距离20m（2类）100m+（1类）20-70100+（放大器）100+节点个数72540032电池寿命（天）1-7100-1000+0.5-5发送功率（mA）45（2类）150（1类）30300扩频技术多跳直接序列扩频直接序列扩频技术优势成本低，便捷低功耗，低成本带宽高，灵活性高6. 无线传感器网络的主楼操作系统：TinyOS（完全开源，偏学术研究） , Z-stack(部分开源，偏工业使用)7. 无线传感器网络应用：神舟七号；建筑物变形监测；ZbraNet；研究奶牛分布；医疗健康监测；火山监测