下面針對通信網(wǎng)絡(luò)底層知識梳理。
一、相關(guān)概念
無源器件：指工作時不需要外部能量源的器件，電容電阻等。
有源器件：指工作時需要外部能量源的器件，該器件有個輸出，并且是輸入信號的一個函數(shù),LED、比較器等。
高頻通信的好處：
1. 無線通信中，為獲得較高輻射效率，天線尺寸必須與波長差不多，因此只有高頻（短波長）信號能滿足要求。
2. 可把多個基帶信號搬移到不同的頻段的載波信號上，實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用，提高信道利用率。
3. 頻率越高，衰落越大，因此對基站的發(fā)射機(jī)有更高要求，同時其頻段內(nèi)用戶數(shù)量少，抗干擾能力自然更好。
帶寬與寬帶：
帶寬定義一：兩頻率間的差值，即某個特定頻率成分占據(jù)的頻率范圍。
帶寬定義二：單位時間內(nèi)，通信網(wǎng)絡(luò)中某一點(diǎn)到另一點(diǎn)所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。數(shù)字通信（二進(jìn)制）帶寬的計算公式是 時鐘頻率*總線位數(shù)/8
比特率和波特率：
波特率:每秒傳輸碼元個數(shù)（批注：每個碼元可以取2、4、8...個可能值）
比特率:每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)，單位bps。
兩者關(guān)系: (比特率)S = (波特率)B Log2 N (碼元可能值的個數(shù))。
討論帶寬時,一般采用波特率,討論線路實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)的能力時,一般采用比特率。寬帶是相對窄帶而言的,一般帶寬較大,能滿足一般需求的通信網(wǎng)絡(luò)稱為寬帶。
PCM
PCM:pulse code modulation,脈沖編碼調(diào)制。對音頻、圖像、視頻信號的離散化、數(shù)字化的一種編碼方式，由取樣、量化和編碼三個基本環(huán)節(jié)構(gòu)成。
并行通信和串行通信
并行通信和串行通信：從原理上講，并行通信擁有更多數(shù)據(jù)線，理應(yīng)擁有更高的信息傳輸能力。但現(xiàn)實(shí)并非如此，因?yàn)椴⑿袀鬏數(shù)那疤崾歉髀沸盘柾粫r序傳播且同一時序接收，時鐘頻率過高時各路信號難以合拍，布線稍有差異就會引起錯誤。另外，并行線路占用了更多空間，消耗更多成本。因此近幾年串行通信技術(shù)回歸主流，典型代表無疑就是USB。
同步通信和異步通信
同步通信和異步通信：同步通信要求發(fā)收雙方具有同頻的時鐘信號，只要傳送報文前添加同步字符即可；異步通信無需同步時鐘，兩字符間的時間間隔是不固定的，所以比較自由，但要求接收方時刻做好接收準(zhǔn)備，異步通信的優(yōu)點(diǎn)正在于此，缺點(diǎn)是每個字符幀都包含起始位和停止位，有效信息位占比降低。
有線通信和無線通信
1. 理論上講，無線通信速率要優(yōu)于有線通信，無線通信介質(zhì)是空氣或真空，傳輸速率接近光速，有線通信是不可能達(dá)到的，一來介質(zhì)的限定，而來不可能實(shí)現(xiàn)直線傳播。假若實(shí)現(xiàn)月亮和地球的點(diǎn)對點(diǎn)通信，無線通信必須建立中繼站，否則月球背對我們的時候是無法通信的。
2. 有線通信開通必須架設(shè)電纜，面臨挖溝和架線的問題，時間成本和材料、人力成本較高，另外，除電信部門外，其他部門沒有在城區(qū)內(nèi)挖溝鋪設(shè)電纜的權(quán)力，相比之下，搭建無線通信系統(tǒng)成本更低。
另外時間成本優(yōu)勢在應(yīng)急、抗災(zāi)時的無可替代性將被凸顯。
3. 有線通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量會隨著線路擴(kuò)展急劇下滑，超過5公里后誤碼率提升，傳輸速率下降，而對于無線擴(kuò)頻通信（擴(kuò)展帶寬）方式，50公里內(nèi)幾乎沒有影響。
4. 有線通信鋪線受地理限制，不能任意鋪設(shè)，無線通信覆蓋范圍廣，幾乎不受地理?xiàng)l件限制。
5. 在后續(xù)改善通信方面，無線通信僅需架設(shè)擴(kuò)頻設(shè)備，而有線通信光纜深埋地底下，靈活性極低。
6. 當(dāng)出現(xiàn)故障時，有線網(wǎng)絡(luò)需沿線檢查，難以及時找出故障點(diǎn)，而無線擴(kuò)頻通信很容易試出故障點(diǎn)，維護(hù)擴(kuò)頻電臺即可，可快速恢復(fù)通信。
7. 安全方面，無線電路可能被搭線監(jiān)聽，而無線擴(kuò)頻通信本身就起源于軍事上的防監(jiān)聽，廣袤的頻帶大大提升了監(jiān)聽的難度。
綜上，無線通信在時間、財力、人力上的低成本，安全性、靈活性、可維護(hù)性等方面具有很大優(yōu)勢。有線通信目前的優(yōu)勢在于媒介的限定提升了穩(wěn)定性、減少了對人體輻射。無線通信信號較差原因在于母機(jī)與子機(jī)之間可能存在障礙物，而高頻無線信號的衍射能力是比較弱的；此外也有可能是（來自家電）同頻段信號的干擾。
IPV4&&IPV6
IPV4:32位，約40億個地址，這個分配是非常不均的，北美獨(dú)占30億個，中國才3千萬，僅相當(dāng)于一個麻省理工學(xué)院，擦!
IPV6:128位，多的不好形容了，一般用8*4個十六進(jìn)制數(shù)表示。
0000：3333：6666：9999：CCCC：FFFF：0000：0000
通信網(wǎng)
1.通信網(wǎng)：指多點(diǎn)之間傳遞信息的通信系統(tǒng)。（批注：僅兩點(diǎn)間傳遞信息的通信系統(tǒng)稱為專線）
2.通信網(wǎng)的基本組成：終端設(shè)備、通信鏈路、交換設(shè)備，有些還有轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。
3.通信鏈路：占用給定空域和頻域的通信渠道。其占用的空域可以是大氣層、水下或者人造電磁傳到煤質(zhì)，前者為無線通信，后者為有線通信。
4.時分復(fù)用：TDM time-division multiplexing 一條鏈路在不同時間段內(nèi)可以被不同用戶使用。
5.頻分復(fù)用：FDM frequency-division multiplexing 給定頻帶劃分給不同用戶使用，要求總頻帶大于各個子頻帶之和，同時為保證安全性，各個子頻帶之間會有一段隔離帶。
6.信令：網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘栆话惆▋刹糠?，一是使用信息（語音、數(shù)據(jù)包等），二是控制信息（還有計費(fèi)、監(jiān)控信息等），即信令。
7.終端設(shè)備：發(fā)送和接收信號的設(shè)備。包括電話機(jī)、傳真機(jī)、電臺、計算機(jī)。
8.交換設(shè)備：依照信令將通信鏈路傳來的信號轉(zhuǎn)接到另一條鏈路。
9.綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)：Integrated Services Digital Network , ISDN。20世紀(jì)80年代誕生，主要是將電話、電報等低速率業(yè)務(wù)，綜合在一個通信網(wǎng)中傳輸。隨著視頻、多媒體信號傳輸需求的逼近，傳統(tǒng)的低速率（2Mb/s以下）傳輸已經(jīng)不能符合需求了，隨之誕生了寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) Broadband ISDN ,故將前者又稱為窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) Narrowband ISDN。隨后，隨著通信技術(shù)向個人通信方向發(fā)展，蜂窩網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。
通信網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：
1.網(wǎng)形：要求任意兩節(jié)點(diǎn)間都有一條鏈路直接相連，故假設(shè)N個節(jié)點(diǎn)的話，會有N(N-1)/2條鏈路，當(dāng)節(jié)點(diǎn)增加時，鏈路條數(shù)急劇上漲，且鏈路利用率低，經(jīng)濟(jì)性差，它可以不需要轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，但是若各節(jié)點(diǎn)有轉(zhuǎn)發(fā)功能，則系統(tǒng)可靠性極高。
2.星形：除中心節(jié)點(diǎn)外，其他節(jié)點(diǎn)間的通信都需要中心節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接。從可靠性上考慮，極度依賴中心節(jié)點(diǎn)，中心癱瘓，全局皆崩。
3.環(huán)形：每個節(jié)點(diǎn)都有轉(zhuǎn)發(fā)功能，任意兩點(diǎn)間有兩條可達(dá)路線，這一點(diǎn)好于于星形，但多次轉(zhuǎn)發(fā)可能帶來較長延時，可靠性也可能降低。
4.總線形：利用一條總線連接所有節(jié)點(diǎn)，總線一個時間段只為兩個節(jié)點(diǎn)通信服務(wù)，節(jié)點(diǎn)數(shù)目較多時會有較大延時，故它跟環(huán)形一樣不適合節(jié)點(diǎn)過多的網(wǎng)絡(luò)。
幾項(xiàng)典型的通信網(wǎng)：
1.電話網(wǎng)：以公共交換電話網(wǎng)（PSTN Public Switch Telephone Network）為例。
2.本地網(wǎng)：一般各電話機(jī)通過用戶線接到端局，一個端局內(nèi)部一般是星形網(wǎng)，端局與匯接局通過（中繼線）大容量電纜連接。
3.國內(nèi)長途網(wǎng)：分為四級樹狀結(jié)構(gòu)。
4.國際長途網(wǎng)：每個國家至少設(shè)定一個，連入國際網(wǎng)。
我國目前的公用電話網(wǎng)中電話機(jī)到端局的用戶線是模擬線路，端局中繼線是數(shù)字線路。
電話機(jī)信令分為兩類：撥號脈沖和雙音多頻。
撥號脈沖：每個脈沖占100ms，脈沖個數(shù)表示數(shù)字（0用十個脈沖表示），平均撥號時長是0.55秒。
雙音多頻：16組頻率組合使用，兩位表示一個數(shù)字，共可表示16種，已經(jīng)投入使用12種，除十個數(shù)字外還有*和#
電話網(wǎng)性能指標(biāo)有兩個：話務(wù)量和呼損率。
話務(wù)量：單位時間內(nèi) 每次平均呼叫時間*呼叫次數(shù)。
成功話務(wù)量：單位時間內(nèi) 每次平均呼叫時間*呼叫成功的次數(shù)。
呼損率：成功話務(wù)量/話務(wù)量。
5.數(shù)據(jù)通信網(wǎng)：傳輸內(nèi)容包括信件、語音、圖片、視頻、計算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)、控制指令等，事實(shí)上當(dāng)前數(shù)據(jù)通信網(wǎng)已經(jīng)部分取代電話網(wǎng)，但尚未完全取代。依據(jù)覆蓋范圍，可劃分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。
通信協(xié)議：即數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中的信令。
通信網(wǎng)中交換方式分為兩大類：電路交換和信息交換www.itchm.com
電路交換要求通話時間內(nèi)有一條通信電路始終處于連接狀態(tài)，這會造成時間上的浪費(fèi)，信息交換是按照存儲-轉(zhuǎn)發(fā)方式工作的，即發(fā)送端發(fā)來的信息先保存起來再按信令轉(zhuǎn)發(fā)，直到達(dá)到目的地，這節(jié)省了時間片，但也隨之帶來了延時的問題，一個緩沖延時問題的方法是分組交換，即將整個報文分成若干組，分別編號傳輸，這樣多路并行雖不能保證每組信息都準(zhǔn)時到達(dá)，卻能保證一定的實(shí)時性，另外，若分組數(shù)據(jù)都經(jīng)過同一路由并用同一方式處理，可以認(rèn)為這是一條虛擬信道。
通信協(xié)議：撥號脈沖長度、雙音多頻的頻率、撥號音和忙音等的頻率和持續(xù)、間隔時間等一系列終端和交換設(shè)備必須遵守的規(guī)定。
OSI七層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層。
TCP/IP四層：網(wǎng)絡(luò)接口層（HDLC）、網(wǎng)絡(luò)層（選擇適當(dāng)路由和交換節(jié)點(diǎn)，使數(shù)據(jù)透明地傳輸?shù)侥康牡豂P,IPX）、傳輸層（TCP/UDP）、應(yīng)用層（HTTP、SMTP、FTP）
以太網(wǎng)：局域網(wǎng)的典型代表。星形結(jié)構(gòu)，中心是集線器。
蜂窩網(wǎng)：移動通信網(wǎng)典型代表，1981年瑞典愛立信在北歐建立第一個蜂窩網(wǎng)。蜂窩網(wǎng)中每個小區(qū)域用一個六邊形包含，這樣的優(yōu)點(diǎn)是可以無縫覆蓋整個區(qū)域同時單位區(qū)域也接近圓形，在微波頻段附近，電磁波僅在視距范圍內(nèi)傳播，距離較遠(yuǎn)時使用同一頻段相互之間沒有影響，為保證安全性，相鄰兩個單元不使用同一頻段，即便這樣，也可以極大的復(fù)用頻段，當(dāng)用戶激增時，可以減小服務(wù)半徑（降低基站天線高度和發(fā)射功率）進(jìn)一步復(fù)用頻段。
蜂窩網(wǎng)的缺陷是要求每個單元的中心建一個電臺，即基站，理論上講可以無縫的覆蓋全球，但沙漠、海洋、山區(qū)是不大可能建立蜂窩網(wǎng)的，因此未來的希望可能是衛(wèi)星移動通信網(wǎng)，典型代表是“銥”系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了全球覆蓋，但如要提升性能則需要更高的技術(shù)，添加衛(wèi)星、降低高度、提升速率等。
作者昵稱：dyllove98 本文來源：chinaunix博客
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