导图社区 通信原理
这是一篇关于通信原理的思维导图，主要内容有消息,信息，信号、通信系统的基本模型、通信方式、通信系统的分类、通信系统的性能指标等。
通信原理，通信基础知识，交换技术，光纤通信，数字复接技术，复用技术知识点总结。 框架清晰，内容丰富，希望对小伙伴有所帮助~
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通信原理 通信2201 刁明轩
通信基础知识
消息，信息，信号
消息：通信系统传输的对象，信息的载体
离散消息：文字，数据，符号等
连续消息：语音，温度，活动图片等
信息：消息中包含的有效内容
信息及其度量
信息量I：传输信息的多少
a=2，单位为比特(b)
a=e，单位为奈特(nat)
a=10，单位为哈特莱(Hartley)
平均信息量：H(信息源的熵)
每个符号等概率出现时H取到最大值
单位：(b/符号)
音频信息
音频信息主要是指由自然界中各种音源发出的可闻声和由计算机通过专门设备合成的语音或音乐
音频信息按照表示媒体的不同分类
语音
音乐声
效果声
音频信号是随时间变化的连续媒体，对音频信号的处理要求有较强的时序性，较小的延时和延时抖动。
视频信息
视频信息即活动或运动的图像信息，它由一系列周期呈现的画面组成，每幅画面称为一帧，帧是构成视频信息的最基本单元
信号：消息的传输载体
模拟信号：载荷消息的信号参量取值是连续的(不可数，无穷多)
离散信号：载荷消息的信号参量取值只有有限个取值
通信系统的基本模型
信源
把各种信号转换成原始电信号
发送设备
产生适合于在信道中传输的信号
信道
物理媒介，将来自发送设备的信号传输到接收端
噪声源
分散在通信系统各处的噪声的集中表示
接收设备
将信号放大与反变换
信宿
把原始电信号还原成相应的消息
模拟通信系统
调制器
基带信号 to 带通信号(已调信号)
解调器
带通信号(已调信号) to 基带信号
连续消息 to 原始电信号(基带信号)
原始电信号(带通信号) to 连续消息
数字通信系统
信源编码
提高信息传输的有效性
通过某种压缩编码技术设法减少码元数目以降低码元速率
完成模/数转换(A/D转换)
将模拟信号转变为数字信号
信道编码
提高信息传输的可靠性
对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分(监督码元)
加密
保证所传信息的安全
人为扰乱传输的数字序列
数字调制
基带信号 to 带通信号
优缺点
优点
抗干扰能力强，噪声不积累
具有较好的保密性和可靠性
便于进行信息加工和处理
能够传输话音，电视等多种信息
增加了通信系统的灵活性与通用性
缺点
频带利用率低
通信方式
单工，半双工，全双工
单工
消息只能单方向传输
半双工
通信双方都可以收发消息，但不能同时进行收和发
全双工
通信双方可同时收发消息
并行，串行
串行传输
将数字码元序列以串行方式一个码元一个码元地在一条信道上传输 多用于远距离传输
优点：需要的线路铺设费用低
缺点：速度慢，需要外加同步措施以解决收、发双方码组或字符的同步问题
异步传输
字符前后加入“起”“止”信号
容易实现，不需要收发双方时钟信号同步
对每个字符都要加入“起”“止”码元，传输效率降低
同步传输
用固定的时钟节拍来发送信号
帧同步
字符同步
并行传输
将代表信息的数字码元序列以成组的方式在两条及以上的并行道上同时传输 多用于设备之间的近距离传输
优点：节省传输时间，速度快
缺点：成本较高
通信系统的分类
通信系统的性能指标
模拟通信系统的性能
有效性
有效带宽
可靠性
输出信噪比
数字通信系统的性能指标
传输速率
码元传输速率
码元是携带信息的数字单元
一个码元脉冲代表的比特信息量为(M为进制数)
单位时间内信道所传输的码元数目
(T为码元宽度)
信息传输速率
单位时间内系统传输的信息量
传输差错率
误码率
系统传错的码元数n与传输的总码元数N的比值
误比特率
系统传错信息的比特数与传输的总信息比特数的比值
信噪比
衡量系统抗噪声干扰能力的重要指标
输出信号的平均功率与输出噪声平均功率的比值
系统的频带利用率
反映了通信系统对频带资源的利用水平和有效程度
真正衡量了通信系统的有效性
通信网
通信网的基本概念
通信网是指由一定数量的节点（包括终端设备和交换设备）和连接节点的传输链路相互有机地组合在一起，以实现两个或多个规定点间信息传输的通信体系。
通信网的功能：适应用户呼叫的需要，以用户满意的程度传输网内任意两个或多个用户之间的信息。
通信网的构成要素
终端设备
用户与通信网之间的接口设备
功能
将待传送的信息和传输链路上传送的信号进行相互转换，在发送端将信源产生的信息转换成适合于传输链路上传送的信号，在接收端则完成相反的变换；
对信号进行处理，使其与传输链路相匹配，由信号处理设备完成；
完成信令的产生和识别，即用来产生和识别网内所需的信令，以完成一系列控制作用。
分类
音频通信终端
模拟电话机，录音电话机，投币电话机，磁卡电话机，IC卡电话机，数字电话机，手机
图形图像通信终端
传真机，扫描仪+多媒体计算机+打印机
视频通信终端
电视摄像头，摄像头，电视接收机，视频监视器，计算机显示器
数据通信终端
ISDN路由器，ISDN小交换机，ISDN终端适配器，ISDN数字电话机
多媒体通信终端
多媒体计算机终端，机顶盒，可视电话终端
传输链路
网络节点的连接媒体，也是信号和信息的传输通路，除了主要对应通信系统模型中的信道部分之外，还包括一部分变换和反变换装置（线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备等）。一个主要的设计目标就是提高物理线路的使用效率，因此通常传输系统都采用多路复用技术，如 FDM 、 TDM 、 WDM 等。
交换设备
负责集中、转发终端节点产生的用户信息，但它自己并不产生和使用这些信息
通信网的基本组网结构
网状型
网内任何两个节点之间均有直达线路相连
如果有N个节点，传输链路数为
优缺电
稳定性好
冗余度较大，线路利用率不高，经济性较差
适用于局间业务量较大或分局量较少的情况
网孔型
网状型的一种变型
一小部分节点可能没有线路直接相连
可适当节省一些线路，提升线路利用率
经济型提高，稳定性降低
星型
将一个节点作为辐射点，该点与其他节点均有线路相连
辐射点就是转接交换中心
N个节点的星型网至少需要N-1条传输链路
传输链路少，线路利用率高，经济性较好
稳定性低，交换设备一旦故障，对可靠性影响很大
复合型
由网状型和星型网复合而成
以星型网为基础，在业务量较大的转接交换中心区采用网状型
兼顾经济型和可靠性
总线型
所有节点都连接在1条公共传输通道上
某一时刻只能有1个通信设备发送信息，稳定性较差，网络范围受限制
需要的传输链路少，增减节点方便
环型
首尾相连的网络结构
结构简单，易于实现，可采取自愈环对网络进行自动保护，稳定性较高
线型
首尾不相连的网络结构
常用于SDH(同步数字体系)传输网
树型
星型网拓扑结构的扩展，节点按层次进行连接
用于用户接入网或用户线路网
通信网的质量要求
接通的任意性与快速性
最基本的要求
网内的一个用户可以快速地接通网内任一其他用户
影响因素
通信网的拓扑结构
通信网的网络资源
通信网的可靠性
信号传输的透明性与传输质量的一致性
透明性：在规定业务范围内的信息都可以在网内传输，对用户不加任何限制。
一致性：网内任何两个用户通信时，应具有相同或相似的传输质量，而与用户之间的距离无关
网络的可靠性与经济合理性
绝对可靠的网是不存在的
所谓可靠是指在概率意义上，使平均故障间隔时间（两个相邻故障间隔时间的平均值）达到要求。
经济合理性
两者必须根据实际情况折中和平衡
通信业务
通信业务通信业务是最直接面向用户的——通信的目的是为用户提供所需的各类通信业务，满足用户对不同业务服务质量的需求。
通信业务分类
模拟与数字视音频业务（如普通电话业务、智能网业务、IP 电话业务、广播电视业务等）
数据通信业务（如网络商务、电子邮件）
多媒体通信业务（如分配型业务和交互型业务）
通信协议
基本概念
系统之间互换数据的一组规则，主要关于交换信息的格式，含义，节拍
协议三要素
语法
“如何讲”，数据和控制信息的格式，编码和信号等级(电平的高低)等
语义
“讲什么”，数据的内容，含义以及用于协调和差错处理的控制信息
定时
速率匹配和排序等
分层结构
设计原则
网络中各个节点具有相同的层次，而相同的层次具有相同的功能
低层对高层要具有透明性
各个层次间的差别要明显，层间交互作用尽可能少
在需要的地方可以设置子层，在不需要某层时允许数据穿越子层
在同一节点相邻层间设置接口通信，不同节点的对等层间的通信采用相同的协议
层次不能太多
作用
每一层相对独立
对等层完成相应功能
下一层为上一层提供服务
开放系统互连OSI参考模型
应用层
提供各种应用——文件传输、电子邮件、万维网等
表示层
数据转换、压缩与解压缩、加密与解密
会话层
建立传输规则，传输内容
传输层
流量控制、查错与错误处理
网络层
确定传送地址、选择传输路径
数据链路层
信号同步、差错校验、流向控制
物理层
传输信息的介质、将数据以实体呈现并传输的规格、接插件的规格
常用设备
网卡
工作在物理层，数据链路层
集线器
多端口的局域网设备
工作在物理层
交换机
工作在数据链路层
路由器
多端口设备
工作在网络层
连接方式：计算机->集线器->交换机->路由器->Internet
标准化组织
国际标准化组织ISO
国际电信联盟ITU
电信标准化部门TSS
无线电通信部门RS
电信发展部门TDS
美国电气电子工程师学会IEEE
互联网工程任务组IETF
美国联邦通信委员会FCC
