网络通信原理复习

1、第一章通信网络的基本概念影响网络效率的主要因素：报文的结构；网络管理与控制信息、路由信息等传输的开销。 网络的主要拓扑结构 （肯定会考，这几种结构的适用范围，黑体字着重）（1）星形结构一般用在网络的接入端部分，形成一种点（接入节点）到多点（终端）的工 作方式。在电话交换网中，电话机通过双绞线以星形结构方式接入到电话交换网络的端局； 在移动通信网络中，手机通过无线信道以星形结构的方式接入到某个小区的基站系统中； 星形结构是终端接入通信网络最基本的形式。（2）网状结构在各种类型的通信网络的骨干网区域中（3）树状形的结构呈现多级星形结构的形式，通常应用于一个大型网络系统从接入网到其 骨干网的过渡区域。（4）总线结构是构建计算机局域网基本形式之一（5）综合结构网络主干上的节点通常呈现网状结构； 接入主干的中继/交换节构成的外围网络则通常呈现树型结构； 处在最末梢的叶子节点是网络的接入节点，叶子节点通常就是用户终端，叶子节点与接入节 点中间一般只有一跳，呈现星型结构。ISO的OSI网络协议结构模型（OSI网络协议结构和TCP/IP协议结构肯定会考,黑体字着重）（1）应用层是面向应用制定相应的协议

2、。应用层针对每一种典型的业务类型，规范其公 共的属性。（2） 表示层用于规范通信业务中发送和接收双方所交换的信息的表示方法,如特定业务 类型所采用的数据语法（3） 会话层定义了抽象的会话连接,用于组织和同步两个通信实体之间的对话,并管理 其中的数据交换。在会话层中可以定义数据权标（4） 运输层主要为通信的进程提供某种源到目的节点间端对端服务。运输层的面向连接 可为分组或报文具有可靠保障的传输服务,在传输过程中可进行流量、顺序和差错 等控制。保证了传输的可靠性。（5） 网络层为用户的通信进程的数据分组或者报文提供经网络各个中继节点的路由和交 换,穿越网络到达对端的服务（6） 数据链路层的主要功能是在两设备间进行无差错的数据传输。包括链路的建立、差 错检测和恢复,以及顺序和流量控制等功能（7） 物理层定义与物理传输介质之间的电气、过程和机械方面的功能该层的协议控制信息PCI作为分组或者报文的头，加上该层的服务数据单元SDU就构成了所谓的协议数据单元PDU服务原语的类型主要包括：（1）请求（request），第N层的实体向第N-1层的实体请求某种服务；（2）指示（indication）,第N

3、-1层的实体向第N层的实现指示件有事情发生；（3）响应（response），第N层实体对第N-1层实体所指示的事件作出的反应；（4）证实（confirm）,第N-1层的实体向第N层的实体返回请求的结果。TCP/IP协议栈中主要定义了模型中的应用层、传输层和互连网层协议；TCP/IP协议传输层和互连网层的稳定保证了互联网的发展IP报文中的协议号确定其上传时进入哪个特定的传输层实体报文中的端口号确定其上传时进入哪个特定的应用层实体 网络协议：寻址方式、报文结构、差错与速率适配控制等；用户接入控制、路由策略、流量管理与拥塞控制、服务质量保证、故障定位与分析等 应用层协议：服务类别；业务流与业务控制信息的定义与信息的交互方式；终端处理能力与 业务的适配用户信息速率的突发性：突发度=峰值速率/平均速率第二章通信网络的数学基础(给一个图让你找回路、最小生成树、割集，肯定会考，排队论也会考)简单路径：如果路径中所有的边均不相同，则称该路径为简单路径(单纯路径)。 初等路径：如果路径中所有的顶点均不相同，则称该路径为初等路径，初等路径一定是简单 路径 简单回路：没有重复边的回路称为简单回路。如果图中的

4、任两个顶点都是连通的，则称该图 是连通的。树：图G中的一个子图，如果满足下列的二个条件，则称该子图为图G的一个树：(1)子图 满足连通性；(2) 子图中没有回路；生成树：包含图G中的全部顶点的一个树称为图G的生成树。树的性质(1) 在一个树的两个顶点之间存在一条且仅有一条路径；(2) 把树中任何一条边移去，则相应的子图不再具备连通性；(3) 具有n个顶点的任何树，树支的个数等于n 1。(4) 一个具有n个顶点和b个边的连通图，其连支的个数为l = b n + l。(5) 在树的不相邻的两个顶点之间连上一个边，得到一个且仅一个回路。基本回路：一个具有n个顶点和b个边的连通图G,选定一个树T后，加入一个连支，与树 T中的若干树支构成一个回路，这种单连支回路称为基本回路。基本回路数共有 bn1 个。最小生成树：构成树的边具有最小重量和的生成树割集：设G是一个连通图，对于图中的一个边的子集S(1) 若GS,则图G被分为非连通的两部分；(2) 若少移去S中的一个边，则图仍保持连通性。则称S为图G的一个割集 基本割集设T是连通图G中的一个树，设e是T中的一个树支。若移去e,把树T分为各自连通 的两

5、部分。树支e和这些连支构成的割集称为基本割集。基本割集只包含一个树支。 网络的流：极小切割，极大流值。在一个给定的运输网络上，流的极大值等于切割的极小容 量李特(Little)定理：系统的平均队长等于到达率与平均停留时间的乘积。整个网络系统来说， 其平均时延T (分组逗留在网络中的时间)与队列长度L (网络中总的分组个数)间的关系为L= 入TM/M/1排队服务系统：到达率入：单位时间内到达的平均顾客数 服务率p :单位时间内接受服务的平均顾客数求系统内的平均顾客数：(等待队列中的 顾客数、正在接收服务的顾客数；每个顾客的平均时延(在队列中的等待时间、接受服务的 时间-服务率的倒数)状态n的稳态概率：P =P n(1 -p)p=- 1系统的稳定要求满足到达率小于服务率n卩的条件。系统中的平均顾客数N=P1-P九卩一九X顾客在系统的平均停留时间（根据Little定理）T =匕上=一X X p -X1X 顾客在系统中等待服务的平均时间：W = T-=（）p p p -X等待服务的队列中的平均队长（根据Little定理）N =XW =丿Qp （p - X ）-1mpM/M/m排队服务系统：P

6、= 2 -，P =（工 m-1 丄（mp丿 + 工8 _L mm p n 0 I n=o n!n=m m!丿顾客到达系统后必须等待的概率：正在排队的平均顾客数：N = P Q用户的平均等待时间 W 和总停留时间 T（p ）PI Q 1-P丿N1W r祝p(mp)mPQ(1 - p)m!PQ 1 -p1T 二 W + _p九P p ,Q,九1 -P、.（1 九系统中的平均顾客数N = T X = W + X = N + I P丿Q当系统的负荷很轻时，时延主要由发送分组的时延决定；当系统负荷很重时，时延主要由等 待时延决定。QpM/M/8排队服务系统：顾客在系统中的平均逗留时间就是平均服务时间T =系统中平均的顾客数N =-pM/M/m/m排队服务系统：顾客如果可进入系统，其平均逗留时间就是平均服务时间7 =冷顾客损失的概率，有效到达率九Q=（1 -卩）九，系统中的平均顾客数RN =九 T = （1-0）Rp 若要求呼损率（损失概率）越小，则系统承担的负荷越小，各服务员的繁忙程度越低。 在同样的呼损率下，服务员越多，各服务员的繁忙程度越高，系统可承受的负荷越大。1九m总时延的比较：T =

7、+ W = m +寸）；FDM p2 （1入丿1九 m mmT = + W = m + = T+一 ；SFDM p2 （1 九丿 2 FDM 2 1九 mT =+ W = 1 + TDM p，2 （1 一九）2T T 2)TDM FDM SFDM第三章网络的物理信号传输技术(传输系统、各种复用多址技术)典型恒参信道：电缆、光纤、视距直达无线信道等；典型的随参信道：短波信道、移动通信 信道等。(恒参信道和随参信道的应用范围)(S) 若信道的带宽为W,信道的信噪比为S/N,信道容量为C = Wlog 1 +诂I N丿同样的符号速率,调制阶数越高,频谱利用率相应地越高；调制阶数的选择主要取决于信道 特性和信噪比正交频分复用(OFDM)：子载波间正交且间隔达到最小。子载波间正交：保证子信道信号间 具有可分离性；子载波间间隔最小：保证具有最高的频带利用率。OFDM 技术有如下的优点：(1) 可有效对抗频率选择性衰落和窄带干扰 并行传输将一个高速宽带系统转变为多个低速窄带系统； 宽带系统中的复杂的频率选择性衰落在窄带系统变为易于处理的平坦衰落； 窄带的干扰只会影响特定位置的子载波(2) 可有效克服

8、符号间串扰 高速宽带系统中符号周期很短,容易发生串扰；(3) 频谱利用率高各个相邻的子载波有 50交叠,在满足正交性的前提下使得带宽资源得到最大限度的利用。(4) 具有快速算法实现调制解调运算通过具有成熟技术的IFFT/FFT变换，实现了复杂的多路并行调制解调的问题。(5) 便于在多用户系统中灵活的分配传输资源 反映传输资源多少的子载波数可根据用户的需求灵活划分,达到很小的颗粒度,使便于 调整分配给不同的用户。OFDM 技术的缺点：(1) 易受频率偏差的影响 频率偏差很容易导致破坏子载波间的正交性,产生子载波间的干扰。(2) 有较大的峰值平均功率比(峰均比) 大的峰均比信号对功率放大器的线性度的要求较高,特别是在大功率的应用环境下需要较为复杂的处理技术。频分复用与多址技术：将可用的频谱资源在频率域上划分出若干段互不重叠的频带,每一段 频带构成一子信道。频谱效率较低,且需要大量不同参数的滤波器。时分复用与多址技术：把传输时间划分成按周期出现的数据帧,帧内再进一步划分出时隙, 每个子信道就是以帧周期间歇提供给用户的时隙。易于用集成电路实现；需要准确的定时 每个哈达马矩阵的行向量构成一个正交

9、编码集;其中码字的长度为2i，每个码字集中包含2i 个码字码分复用：利用沃尔什函数的正交性，可以使得在时域和频域均重叠的信号的分离，实现信 道的复用。采用哈达马矩阵H生成的沃尔什函数，可构建K二2n个独立的子信道。n 空分复用:一种将天线上发出的某路电磁波信号，限定在某个局部区域范围内，而使得在原 来的区域范围内，可以容纳更多路的电磁波信号的一种信道复用方式 空分与频分复用是目前蜂窝式移动接入网的主要工作方式。 统计复用：统计复用是一种为适应数据业务传输需求具有随机性和突发性而提出来一种动态 分配资源的共享信道工作方式。 统计复用主要包括集中控制和随机分布式控制两种方式。第四章典型网络通信系统(公用交换电话网、移动通信网络)公用交换电话网(PSTN)特指传统的有线公用交换电话网。普通电话机信号通过双绞线到 达端局的传输距离可达3到 5公里；当利用PSTN网络传输数据，在接入网传输阶段，应加入调制解调器(Modem)，使载波信号 工作在 300 到 3400Hz 频谱；通过Modem,利用多进制的载波调制方式来传输数据，接入网的传输速率可达到几十Kbps。 移动通信网络的蜂窝结构蜂窝结构源于在平面划分的小区形状一般抽象为六角形 移动通信网络：四个重要的发展阶段：第一代(1G)是模拟的通信系统，主要采用频分多址(FDMA)技术；第二代之后的移动通信系统都是数字通信系统。第二代(2G)移动通信系统采用时分多址 (TDMA)或码分多址(CDMA)技术；第三代(3G)移动通信系统主要基于C

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