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第2章 链路传输工程

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计算机网络 课件 第2章：网络体系结构与网络协议

计算机网络 课件 第2章：网络体系结构与网络协议
• 物理层是OSI参考模型的最低层。
• 物理层利用传输介质为通信的网络主机 之间建立、管理和释放物理连接，实现 比特流的透明传输，为数据链路层提供 数据传输服务。
• 物理层的数据传输单元是比特（bit）。
编辑版pppt
13
《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
数据链路层（Data Link Layer）
• 标准化的应用层协议，可以提供多种拥有大量 用户的网络服务。
编辑版pppt
22
《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
2.3.2 TCP/IP参考模型各层的功能
• TCP/IP 参考模型与OSI参考模型层次对应关系
OSI参考模型
TCP/IP参考模型
应用层 表示层
应用层
会话层 传输层
传输层
网络层
• 会话层负责维护两个会话主机之间连接 的建立、管理和终止，以及数据的交换。
编辑版pppt
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《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
表示层（Presentation Layer）
• 表示层相邻的低层是会话层，高层是应 用层。
• 表示层负责通信系统之间的数据格式变 换、数据加密与解密、数据压缩与恢复。
• 任何一种流行的低层传输协议都可以与TCP/IP 协议互联网络层接口。这正体现了TCP/IP协议 体系的开放性、兼容性的特点，也是TCP/IP协 议成功应用的基础。
编辑版pppt
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《计算机网络》第2章 网络体系结构与网络协议
传输层
• 负责在会话进程之间建立和维护端—端 连接，实现网络环境中分布式进程通信。
邮局服务业务
信件分拣、信件投递
信件打包、准备运输
邮局转送业务

通信网络优化技术手册

通信网络优化技术手册

通信网络优化技术手册第1章通信网络优化基础 (3)1.1 网络优化概念与目标 (3)1.2 网络优化方法与分类 (4)1.3 网络优化流程与实施 (4)第2章网络功能评估指标 (4)2.1 传输功能指标 (4)2.2 覆盖功能指标 (5)2.3 容量功能指标 (5)2.4 网络质量指标 (5)第3章无线网络优化 (6)3.1 无线信号传播模型 (6)3.2 无线覆盖优化 (6)3.3 无线接入优化 (6)3.4 无线网络干扰优化 (7)第4章传输网络优化 (7)4.1 传输网络架构与规划 (7)4.1.1 传输网络架构 (7)4.1.2 传输网络规划 (8)4.2 传输链路优化 (8)4.2.1 链路冗余设计 (8)4.2.2 链路负载均衡 (8)4.2.3 链路故障检测与修复 (8)4.3 传输设备功能优化 (8)4.3.1 设备选型与升级 (8)4.3.2 设备配置优化 (8)4.3.3 设备散热与节能 (9)4.4 传输网络保护与恢复 (9)4.4.1 网络保护技术 (9)4.4.2 网络恢复技术 (9)4.4.3 网络保护与恢复的协同 (9)第5章网络规划与设计优化 (9)5.1 网络规划方法与工具 (9)5.1.1 网络规划概述 (9)5.1.2 网络规划方法 (9)5.1.3 网络规划工具 (9)5.2 网络设计原则与优化策略 (10)5.2.1 网络设计原则 (10)5.2.2 网络优化策略 (10)5.3 网络规划中的容量与覆盖优化 (10)5.3.1 容量优化 (10)5.3.2 覆盖优化 (10)5.4 网络规划中的投资与成本控制 (10)5.4.1 投资估算 (10)5.4.2 成本控制策略 (11)第6章网络设备优化 (11)6.1 设备选型与配置优化 (11)6.1.1 设备选型原则 (11)6.1.2 设备配置优化 (11)6.2 设备功能监控与优化 (11)6.2.1 功能监控方法 (11)6.2.2 功能优化策略 (11)6.3 设备能耗优化 (11)6.3.1 能耗分析与评估 (11)6.3.2 能耗优化措施 (11)6.4 设备维护与升级策略 (12)6.4.1 设备维护策略 (12)6.4.2 设备升级策略 (12)6.4.3 设备生命周期管理 (12)第7章网络协议优化 (12)7.1 网络协议功能分析 (12)7.1.1 网络协议功能指标 (12)7.1.2 功能分析方法 (12)7.1.3 功能优化策略 (12)7.2 TCP/IP协议优化 (12)7.2.1 TCP协议优化 (12)7.2.2 IP协议优化 (12)7.2.3 应用层协议优化 (12)7.3 移动通信网络协议优化 (13)7.3.1 移动通信网络协议功能分析 (13)7.3.2 无线接入网络协议优化 (13)7.3.3 移动性管理协议优化 (13)7.4 网络安全协议优化 (13)7.4.1 安全协议功能分析 (13)7.4.2 加密算法优化 (13)7.4.3 认证与密钥管理优化 (13)第8章网络管理优化 (13)8.1 网络管理策略与体系结构 (13)8.1.1 网络管理策略 (14)8.1.2 网络管理体系结构 (14)8.2 功能管理优化 (14)8.2.1 网络功能监测 (14)8.2.2 功能优化策略 (14)8.3 故障管理优化 (15)8.3.1 故障预防 (15)8.3.2 故障检测与定位 (15)8.3.3 故障恢复 (15)8.4 安全管理优化 (15)8.4.1 安全策略制定 (15)8.4.2 安全防护技术 (15)8.4.3 安全事件处理 (15)第9章网络优化案例分析与实践 (15)9.1 3G网络优化案例分析 (15)9.1.1 案例背景 (15)9.1.2 优化方案 (16)9.1.3 实施效果 (16)9.2 4G网络优化案例分析 (16)9.2.1 案例背景 (16)9.2.2 优化方案 (16)9.2.3 实施效果 (16)9.3 5G网络优化案例分析 (16)9.3.1 案例背景 (16)9.3.2 优化方案 (16)9.3.3 实施效果 (17)9.4 综合网络优化实践 (17)9.4.1 融合不同网络技术 (17)9.4.2 跨区域协同优化 (17)9.4.3 智能化网络优化 (17)9.4.4 持续优化与维护 (17)第10章网络优化技术的发展趋势 (17)10.1 新技术对网络优化的影响 (17)10.2 大数据与网络优化 (17)10.3 云计算与网络优化 (18)10.4 未来网络优化技术的发展方向 (18)第1章通信网络优化基础1.1 网络优化概念与目标通信网络优化是指通过对现有通信网络进行功能分析、问题诊断和参数调整，以提高网络的整体功能和用户体验。

计算机网络 第二章 数据通信基础 1

计算机网络 第二章 数据通信基础 1

复习：1.我们要访问某个网站，必须打开浏览器，在地址栏中输入相关信息，这是由哪个层的哪个协议规定的？2.OSI模型中，为传输层提供直接或间接服务的有哪几个层？3.一个主机与一个中继系统能否称为一对对等实体？4.只有两个端系统的通信系统中数据的封装与拆封过程如何？增加一个或多个中继系统之后呢？5.每个中继系统都需要对数据进行拆封之后再封装，这句话如何理解？6.会话层中设置的同步控制用于完成什么功能？7.一次传输连接可以对应多个会话连接，这句话如何理解？反过来，一次会话连接也能对应多次传输连接，如何理解？1.http协议2.网络层直接为传输层提供服务，数据链路层和物理层间接为传输层提供服务3.不能，两者从网络体系结构上包含的层是不同的，完成的功能也完全不同4.数据在发送端由上到下进行封装，在接收端由下到上进行拆封；每个中继系统都会完成数据的自下而上的拆封和自上而下的封装5.中继系统中总是由一个端口接收数据，从物理接口接收开始向上逐层拆封，向外转发时则由上向下逐层封装，到物理接口发送6.当传输连接的意外中断引起会话过程的意外中断之后，只要新的传输连接建立起来，会话过程即可由断点之前最近的同步点处继续进行下去7.一次传输连接建立起来之后，完成一个会话连接后可以不断掉传输连接而继续进行下一次会话连接；从时间顺序上，多个会话连接必须是前后按顺序进行。

一个会话连接可以因为传输连接的中断而建立在多个传输连接的基础上来完成，也可以将一次会话内容分解到多个并行的传输连接中完成。

第二章数据通信基础数据通信基本知识传输媒体信号调制技术复用技术差错控制技术拥塞控制技术2.1 数据通信基本知识2.1.1 通信系统模型2.1.2 通信方式数据通信中，按信号在传输介质中的传输方向，可分三种方式：单工、半双工、全双工。

如图所示2.1.3 数字通信和模拟通信数字通信：传输系统的物理链路上传输的是数字信号（数字信号是指离散的电信号，直接用两种不同的电压表示二进制的0和1，又称基带信号）模拟通信：传输系统的物理链路上传输的是模拟信号（模拟信号是指连续的载波信号）要表示路口红灯的变化过程，要使用什么信号？要表示24小时天气温度的变化过程，要使用什么信号呢？信号传输过程的失真由于物理链路存在电阻、电感和电抗，导致信号经过物理链路时会衰减，衰减程度与物理链路的长度成正比，衰减后的信号会产生失真，失真是指组成信号的不同频率的波形的不同程度的衰减所造成的信号形状发生变化，而不仅仅是指信号幅度等比例降低。

第2章 路径损耗和阴影衰落

第2章 路径损耗和阴影衰落

|
E
|
2
|
Ed
| sin( )
2
2
|
Ed
| sin( 2 hT hR R
)
PR
Ae
| E |2
0
Ae
4|
R
)
PR
4PT
(
4 R
)2
GT
GR
sin2 ( 2 hT hR R
)
—修正的Friis方程
如果R比hT hR大得多，sin可用来近似，
PR
PT
GT
2
路径损耗、阴影及多径与距离的关系
Pr (dB) Pt
仅路径损耗 阴影及路径损耗 多径、阴影及路径损耗
log(d )
3
2.1 无线电波传播
1）自由空间或视距传输（直射）； 2）反射：当无线电波遇到碰到几何尺寸比电磁波波长大
得多的物体，发生反射，如建筑物、山脉和过往车辆等； 3）绕射：当无线电波被尖利边缘阻挡时会发生绕射；
29
2.4.1 地面传播：物理模型
二、绕射
来构造一个圆族，经过每个圆从T到R的路径长度为：
R q / 2 q为整数，额外路径长度为半
波长的整数倍的点的集合；
R h2 d1 d2 , v h （2 d1 d2）
2 d1d2
d1d 2
h rq
qd1d2 ,
d1 d2
vq 2q
即菲涅尔-基尔霍夫绕射参数vq定义了一个额外路径不变的椭圆；
其中：(t) 2 f (t)t (t)
7
2.2 发送和接收信号模型
s(t) (t) cos((t) 0 ) cos(2 fct) (t) sin((t) 0) sin(2 fct) 可定义载频为fc的带通信号s(t) sI (t) cos(2 fct) sQ (t) sin(2 fct)

(完整版)第3章计算机网络体系结构(习题答案)

(完整版)第3章计算机网络体系结构(习题答案)

第3章计算机网络体系结构一、填空题1.协议主要由（语法）、（语义）和（同步）三个要素组成。

2.OSI模型分为（物理层）、（数据链路层）、（网络层）、（传输层）、（会话层）、（表示层）和（应用层）七个层次。

3.OSI模型分为（资源子网）和（通信子网）两个部分。

4.物理层定义了（机械特性）、（电气特性）、（功能特性）和（规程特性）四个方面的内容。

5.数据链路层处理的数据单位称为（帧）。

6.数据链路层的主要功能有（链路管理）、（成帧）、（信道共享）、（帧同步）、（流量控制）、（差错控制）、（透明传输）和（寻址）。

7.在数据链路层中定义的地址通常称为（硬件地址）或（物理地址）。

8.网络层所提供的服务可以分为两类：（面向连接的）服务和（无连接的）服务。

9.传输层的功能包括（服务选择）、（连接管理）、（流量控制）、（拥塞控制）和（差错控制）等。

二、名词解释同步协议实体对等层对等层通信服务 CIDR 协议数据单元服务数据单元同步同步指的是广义的、在一定条件下发生什么事情的特性，而且条件和时间有关，具有时序的含义。

协议计算机网络中意图进行通信的结点必须要遵守一些事先约定好的规则。

这些为进行数据交换而建立的规则、标准或约定即称为协议，也称为网络协议。

实体任何接收或者发送数据的硬件单元或者软件进程模块都可以称为通信实体，简称实体。

对等层不同的网络结点，若它们遵循的是同一种网络体系结构的话，那么在不同结点上完成同样功能的层次称为对等层。

对等层通信在分层的网络体系结构中，每个层次只知道自己从上层接收来数据并处理后再传递给下一层，结果通信目的方该层次的对等层就收到与己方处理的一模一样的数据。

就好像在两个对等层之间有一条“通道”直接把数据传送过去一样，这种情况就称为对等层通信。

服务下一层能被上一层看见的功能称为服务。

协议数据单元、服务数据单元对等层上传送的数据单位称为协议数据单元，而直接相邻的两个层次之间交换的数据单位称为服务数据单元。

CAN总线传输原理

CAN总线传输原理
• 在接收过程中，这些电压值经收发器又转换成比 特流，再经RX线(接收线)传至控制单元，控制单 元将这些二进制连续值转换成信息。
• 每个控制单元均可接收发送出的信息。这种原理 称为广播。
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2．1．1 信息交换
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第2章 CAN总线传输原理
• 2．1．2 功能元件
• 1．控制单元
• 基本车载网络系统由多个控制单元组成，这些控制单元通 过收发器(发射一接收放大器)并联在总线导线上，所有控 制单元的地位均相同，没有哪个控制单元有特权。称为多 主机结构。
• 数据传输总线采用一条导线或二条导线 ，第二条导线上 传输信号与第一条导线上的传输信号成镜像关系，这样可 有效抑制外部干扰。
第11页/共41页
过监控层内的CRC校验（“循环冗余码校验” ）和数来确定 是否有传递错误。如果确定无传递错误，那么连接的所有装 置会给发射器一个确认回答（ACK ）。 • (3)信息接受 • 己接收到的正确信息会到达相关数据传输总线构件的接受区。 在那里来决定该信息是否用于完成各控制单元的功能。如果 不是，该信息就被拒收。如果是，该信息就会进入相应的接 收邮箱。 • 组合仪表调出该信息并将相应的值复制到它的输入存储器内。 在组合仪表内，转速经微控制器处理后控制转速表显示相应 的转速。
第2章 CAN总线传输原理
• 2．1．1 信息交换
• 用于交换的数据称为信息，每个控制单元均可发 送和接收信息。二进制数据流也称为比特流。
•线(发送线)到达收发器(放大 器)，收发器将比特流转化成相应的电压值，最后 这些电压值按时间顺序依次被传送到数据传输总 线的导线上。
• 2)该转速值就被复制到发动机控制单元的发送存储器内。 • 3)该信息从发送存储器进入数据传输总线构件的发送邮

经典著作：无线通信与网络技术(第2版)

第1章引言本书介绍了有关无线通信和网络技术方面的内容，包括加剧的竞争和数字技术的引进在内的诸多因素给无线应用市场带来了空前发展。

本章，我们将讨论驱动这一新兴的电信革命的几个关键性因素。

本书连同本书的Web站点，为读者提供了诸多的材料。

按照讨论惯例，这一章仅对全书做一个概述。

1.1无线通信时代的到来古列尔默·马可尼在1896年发明了无线电报1。

他在1901年把长波无线电信号从康沃尔(Cornwall，位于英国的西南部)跨过大西洋传送到3200公里之外的圣约翰(St.John，位于加拿大)的纽芬兰岛(Newfoundland)。

他的发明使双方可以通过彼此发送用模拟信号编码的字母数字符号来进行通信。

一个世纪以来，无线技术的发展为人类带来了无线电、电视、移动电话和通信卫星。

现在，几乎所有类型的信息都可以发送到世界的各个角落。

近年来，更为引人关注的是卫星通信、无线网络和蜂窝技术。

通信卫星是在20世纪60年代首次发射的，那时它们仅能处理240路语音话路。

今天的通信卫星承载了大约所有语音流量的1/3，以及国家之间的所有电视信号[EVAN98]。

现代通信卫星对所处理的信号一般都会有1/4 s的传播延迟。

新型的卫星是运行在低地球轨道上的，因而其固有的信号延迟会较小，这类卫星已经发射用于提供诸如Internet接入这样的数据服务。

无线网络技术使商业企业能够发展广域网(WAN)、城域网(MAN)和局域网(LAN)而无需电缆设备。

IEEE开发了作为无线局域网标准的802.11，蓝牙(Bluetooth)工业联盟也在致力于能提供一个无缝的无线网络技术。

蜂窝或移动电话是马可尼无线电报的现代对等技术，它提供了双方的、双向的通信。

第一代无线电话使用的是模拟技术，这种设备笨重且覆盖范围是不规则的，然而它们成功地向人们展示了移动通信的固有便捷性。

现在的无线设备已经采用了数字技术。

与模拟网络相比，数字网络可以承载更高的信息量并提供更好的接收和安全性。

网络工程设计与实践(第二版)第2章Hub原理与交换机设置互连


第2章 Hub原理与交换机设置互连
2. 局域网的三种帧交换方式 局域网交换机在传送数据时，采用帧交换(Frame Switching)技术，该技术包括三种主要的交换方式，即存储 转发(Store and Forward)、伺机通过(Cut Through)和自由分段 (Fragment Free)。 1) 存储转发 存储转发技术是最基本的交换技术之一。在转发数据帧 前，该数据帧将被完全接收并存储在缓冲器中，数据帧从头 到尾全部接收完毕才进行转发。其间，交换机需要解读数据 帧的目的地址与源地址，并在MAC地址表中进行适当的过 滤。
第2章 Hub原理与交换机设置互连
2) 伺机通过 伺机通过技术是交换机在接收整个数据帧之前先读取数 据帧的目的地址到缓冲器，随后再在MAC地址表中进行适 当的过滤。 采用这种转发方式，数据帧在完全接收之前就已经转发 了。这种方法减少了传输的延迟，同时也削减了对数据帧的Hub原理与交换机设置互连
2.1.4 交换机的简单分类 1. 模块式与固定配置式 按交换机的配置可否改变，可把交换机分为模块式和固
定配置式。 (1) 模块式：模块式交换机的模块可以插拔，模块通常
是100 Mb/s或1000 Mb/s光纤接口模块，或1000 Mb/s的RJ-45 接口模块，或堆叠模块。交换机上则有相应的插槽。使用时， 模块插入插槽之中。模块式交换机配置灵活，模块可按需要 购买。一般说来，模块式交换机的档次较高。
有些交换机可以把存储转发与伺机通过两种技术结合在 一起使用。它们首先在交换机里设置一个错误检测的门限值。 当错误发生率低于该值时，使用伺机通过的交换方法以减少 数据的传输延迟；当错误发生率大于该门限值时，交换机将 自动改为存储转发交换方式，从而保证了数据的正确性与准 确性；在链路恢复正常后，当错误发生率低于该门限值时， 系统将再次回到伺机通过方式工作。

必知的信息科技上-第二章

第二章局域网【IEEE802参考模型】1980年2月美国电气和电子工程师学会成立IEEE802委员会，主要负责局域网标准的制定。

目前许多802标准现已成为ISO国际标准。

物理层的主要功能：● 信号的编码与译码；● 为进行同步用的前同步码(preamble)的产生与去除；● 比特的发送与接收。

MAC子层的主要功能：数据链路层中与接入各种传输媒体有关的问题都放在MAC子层，即：● 将上层交下来的数据封装成帧进行发送；接收时，拆卸封装帧的部分，将剩下的数据交给上层。

● MAC帧的寻址，即MAC帧由哪个站（源站）发出，被哪个站／哪些站接收（目的站）。

● 比特差错检测；● 实现和维护MAC协议；LLC子层的主要功能：数据链路层中与媒体接入无关的部分都集中在逻辑链路控制LLC子层，即：● 建立和释放数据链路层的逻辑连接；● 提供与高层的接口；● 差错控制；● 给帧加上序号。

至此可知：在局域网中，将数据链路层分成两个子层的根本目的在于：● LLC子层及其上面看不到具体的局域网。

或者说，局域网对LLC子层是透明的。

● 只有进入到MAC子层才可看见所连接的是什么标准的局域网(总线网、令牌总线网或令牌环形网)。

MAC帧是MAC子层的PDU；【IEEE802.3标准及以太网】以太网（Ethernet）自Xerox、DEC和Intel公司推出以来获得了巨大成功。

1985年，IEEE802委员会吸收以太网IEEE802.3标准。

IEEE802.3标准描述了运行在各种介质上的、数据传输率从1Mbps到10Mbps的所有采用CSMA/CD协议的局域网，定义了OSI参考模型中的数据链路层的一个子层（介质访问控制（MAC）子层）和物理层，而数据链路层的逻辑链路控制（LLC）子层由IEEE802.2描述。

随着技术的发展，以太网推出了扩展的版本。

IEEE802.3标准主要有：IEEE 802.3ac: 描述VLAN的帧扩展（1998）。

无线网络技术导论第二版课后习题答案

填空选择：第一章绪论填空：1. 局域网城域网广域网2. LAN MAN WAN3. ARPAnet4. 数据链路层网络层5. ALOHANET6. 可以让人们摆脱有线的束缚，跟便捷，更自由地进行沟通7. 协议分层8. 协议9. 应用程序、表示层、会话层、传输层、网络层、链路层 10. 应用层、传输层、网络互连层、主机至网络层 11. MAC协议单选：1-3 D A C 多选：1 AC 2 ABC 判断：1-4 T F F F第二章无线传输基础填空：1、电磁波2、FCC3、全向的4、天线5、定向6、地波7、衍射8、快速或慢速平面的9、Christian Doppler 10、数据 11、信号12、传输 13、模拟 14、ASK FSK PSK 15、扩频技术 16、大于 17、DSSS FHSS THSS 单选： 1-5 A C C CD 6-7 A B 多选：1 ACD2 ABCD3 BCD4 ABC5 AB6 ABC 判断：1-5 F T T T T 6-10 F T T T F 10-14 F T T T第三章无线局域网填空：1、美国电气电子工程师协会2、标准发布3、标准（猜的）4、 IEEE5、基站或接入点6、基础机构集中式拓扑7、 BSSID8、介质9、 MAC10、媒体访问控制11、物理层数据链路层 12、 11Mbit/s 13、 b14、多载波调制技术 15、 16、 11 17、 csma 18、 sta服务 19、物理20、联结重新联结解除联结分布集成 21、竞争22、 mac协议 23、多个无线网络整体网络 24、四地址 25、、27、动态频率选择传输功率控制 28、发送功率控制过程29、无线局域网中关于快速服务集切换的内容 30、 600Mps31、 32、 WPA 33、 WAPI34、认证框架和可拓展认证/标准安全 35、 WEP36、企业模式单选：1-5 D D C B C 6-10 A B C D A 11-15 C D D D B16-20 B B B C A 21-25 A B A A A 26-30 D A D C D 31-35 C D A C A 36-39 C A C B 多选：1 AC2 CD3 BC4 BC5 AB6 CD7 AB8 AC9 AC 10 ABC 11 ABC 12 BC 13 AC 14 ABC 15 ABC16 AC 判断：1-5 T F T T T 6-10 T F T F T第四章无线个域网填空： 1. 302. IEEE3.4. 无线个人区域网5. 蓝牙6. 基带7. 1 MHz 带宽 8. 散布式网络 9. 超宽带UWB 10. 协议栈 11. 250 kb/s12. 全功能设备，只具有部分功能的设备 13. 设备对象单选： 1-5 C A C D A 6-10 B D A（不确定）A D 11-12 A A多选：判断：1-3 F F T第五章无线城域网填空：1、 2、回程 3、 4、固定宽带无线5、 6、 7、 8、 9、6GHZ 10、2~11GHZ 单选：1 -5 D B B C A 6-8 D B C多选：ABC判断：1、F 2、T第六章无线广域网填空：1、IEEE 2、250km/h 3、OFDM MIMO 4、纯IP第七章移动ad hoc网络填空：1、移动Ad Hoc2、移动Ad Hoc网络单选：B第八章无限传感器网络填空：1、移动Ad Hoc网络（或者分布式网络系统）2、传感器模块、处理器模块、无线通信模块、能量供应模块第九章无线mesh网络填空：1. 移动Ad hoc网络2. 无线多选： ABC 判断： T第十章无线网络与物联网填空：1.感知层，网络层和应用层2.无线城市简答题：第一章绪论1、简述计算机网络的发展过程答：计算机网络发展过程可分为四个阶段。

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2013/8/14
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卫星通信导论
大气吸收附加损耗与频率的关系
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2013/8/14
卫星通信导论
链路附加损耗
2、雨衰
在雨天或有雾的气象条件下，雨滴和雾对于较高频率 （10GHz以上）的电波会产生散射和吸收作用，从而引入 较大的附加损耗，称为雨衰。 仰角为θ的传播路径上的降雨衰减量为： LR=γR· (θ) lR γR是降雨衰减系数，定义为由雨滴引起的单位长度上的衰 减，单位dB／km；lR(θ)是降雨地区的等效路径长度，定 义为当仰角为θ时传播路径上产生的总降雨衰减(dB)与对 应于地球站所在地降雨强度的降雨衰减系数比(dB／km)， 单位为km。
空间传播损耗。
Lf 4 d
2
4 df c
2
(2-5)
d为传播距离，为工作波长，C为光速，f为工作频率。 Lf通常用分
贝表示，当d用km、f用GHz表示时，又可以表示为
L f 92.44 20lg d 20lg f (dB)
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卫星通信导论
天线增益的计算公式
卫星移动通信系统中的天线增益可以按下式进行计算：
G 4 A

2

4

2
Ae
(2-3)
G
4 A
2
4 f 2 A 2 C
(2-3)式中，A是天线口面的有效面积(m2)，是工作波 长（m），为天线效率，Ae为接收天线有效面积。 其中=c/f，c为光速，取值为3*108(m/s)。
2
(2-11)
其中 ac t 和 as t 为相互正交的高斯过程，而参数K称为 莱斯因子，它是直射分量的功率与其他多径分量功率之和的 比值。
r(t)的概率密度函数为
r 2 Z 2 rZ f r (r ) 2 exp I0 2 2 2 r
自由空间传播损耗
自由空间电波传播是无线电波最基本、最简单的传 播方式。自由空间是一个理想化的概念，为人们研究 电波传播提供了一个简化的计算环境。
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卫星通信导论
图2-1 以确定的天线面积在不同距离上接收辐射能量
Pt Pr ' 4 d 2
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(2-1)
10
卫星通信导论
15
卫星通信导论
功率密度的计算公式
功率密度（功率通量密度）是指发射功率经过空间传播到 达接收点后，在单位面积内的功率。可以表示为（2-1） 式。
Gt Pt P (W/m2 ) 4 d 2
'' r
(2-1)
（2-1）式中，PT为天线的发射功率（W），GT为发射天线 的增益，d为自由空间传播距离。
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卫星通信导论
接收信号功率的计算公式
若接收信号的有效接收面积为A· ，则接收到的功率为：
GT P T PR P A A 2 4 d
'' r
若用接收天线增益（式2-3）来表示，上式可以改写为：
GR 4 A

2

4

2
Ae
(2-3)
2
P GT P GR R T 4 d
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卫星通信导论
Rician概率密度函数
• 由建筑物、树木或其它反射物造成的反射波形成的多径信号， 与直射波信号合成，其信号包络r(t)服从Rician分布，相位服 从[0,2]的均匀分布，r(t)可以表示为：
r t ac t K as2 t
是电压的标准差， 2是平均多径功率，I0()是第一类零阶修 正贝塞尔函数。Z为直射波分量。定义Rice因子K为直射波功率与 平均多径功率的比值，K值反映了多径散射对信号分布的影响。
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卫星通信导论
当信号的直射波分量被树木、输电线或高的地面障碍物所遮 蔽时，接收信号的强度r1(t)服从对数高斯条件下的Rician分布， 相位服从[0,2]的均匀分布，r1(t)可以表示为
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(2-4)
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卫星通信导论
链路附加损耗
大气吸收损耗 雨衰 大气折射的影响 电离层闪烁和多径
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卫星通信导论
链路附加损耗
1. 大气吸收损耗
在大气各种气体中，水蒸汽、氧气对电波的吸收衰减 起主要作用，水蒸汽的第一吸收峰在22GHz，氧气在 60GHz(35－80GHz间)。对非常低的水蒸汽密度，衰减可假 定与水蒸汽密度成正比。由于在22GHz和60GHz处有较大 的损耗峰存在，这些频率不宜用于星-地链路，但可用于星 间链路。总体上，大气吸收损耗随频率的增加而增大。在 0.3-l0GHz的频段，大气损耗小，适合于电波传播，这一频 段是当前应用最多的频段。30GHz附近也有一个低损耗区。
50 - 80 km
平流层（Stratosphere）
16 - 50 km
对流层（Troposphere）
7- 16 km
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卫星通信导论
卫星通信系统的传播问题 传播问题 衰减和天空噪声增加 信号去极化 折射和大气多径 信号闪烁 物理原因 大气气体、云、雨 雨、冰结晶体 大气气体 对流层和电离层折射扰 动 主要影响 大约10GHz以上频率 C和Ku频段的双极化系 统（取决于系统结构） 低仰角跟踪和通信 对流层：低仰角和 10GHz以上频率 电离层：10GHz以下频 率 卫星移动业务
的方法克服电离层闪烁的影响。
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卫星通信导论
电离层闪烁形成多径传播
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卫星通信导论
图2-8
地面反射形成的多径传播
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卫星通信导论
二、卫星移动通信链路特性
多径衰落：电波在移动环境中传播时，会遇到各种物体， 经反射、散射、绕射，到达接收天线时，已经成为通过各 个路径到达的合成波。各传播路径分量的幅度和相位各不 相同，因此合成信号起伏大，称为多径衰落。 阴影衰落：电波途经建筑物、树木等时受到阻挡被衰减， 这种阴影遮蔽对陆地卫星移动通信系统的电波传播影响很 大。 卫星移动信道的分析模型：经验模型、几何分析模型、概 率分布模型。经验模型不能揭示传播过程的物理本质，但 可以描述出对重要参数的敏感度；几何分析模型用几何分 析的方法，能预测单个或多个散射源的作用，解释衰落机 制，但需将结果扩展到实际的复杂情况；概率分布模型建 立了对传播过程的理解，对实际情况作了简化假设。下面 基于概率模型来描述卫星移动通信信道的电波传播特性。
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卫星通信导论
例一 计算频率为6GHz时，口径3m的抛物面天线的 增益。（天线效率为0.55）
解：根据
G 4 A

2
4 f C2
9
2
A
G
4 6 10
3 10
8

2
2
3 0.55 2 (dB)
8
2
G 10 lg G 42.9
图2-2 自由空间损耗与传播路径长度的关系
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卫星通信导论
图2-4 静止卫星与地球站的通信距离关系曲线
d 42238 1.023 0.302 cos cos
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卫星通信导论
有关链路计算的公式
自由空间传播损耗 功率密度 接收信号功率
反射多径和阻塞
地球表面及表面上物体
传播延迟、变化
对流层和电离层
精确的定时、定位、 TDMA系统
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卫星通信系统的主要技术参数
卫星通信导论
• 等效全向辐射功率（EIRP） 定义：地球站或卫星的天线发射的功率P与该天 线增益G的乘积。 表明了定向天线 在最大辐射方 向实际所辐射的功率。 EIRP=P· G，或 EIRP(dBW)= P(dBW)+G(dB) • 噪声温度（Te） 定义：将噪声系数折合为电阻元件在相当于某温 度下的热噪声，温度以绝对温度K计。噪声温度 （Te）与噪声系数(NF）的关系为： NF=10lg(1+Te/290)dB • 品质因素（G/Te） 定义：天线增益与噪声温度的比值。 G/Te=G(dB)-10lgTe(dB/K)
地大气的各种影响所确定
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卫星通信导论 卫星通信的电波要经过对流层（含云层和雨层）、平流层、电 离层和外层空间，跨越距离大，影响电波传播的因素很多。
外逸层（Exosphere） 500 - 64,374 km
热层（热电离层）（Thermosphere） 80 - 500 km
中间层（Mesosphere）
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卫星通信导论
图2-7 微波信号通过大气层时产生折射
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链路附加损耗
4、电离层闪烁和多径
卫星通信导论
电离层内存在电子密度的随机不均匀性而引起闪烁，可使信 号产生折射。 电离层中不均匀体的发生和发展，造成了穿越其中的电波的 散射，使得电磁能量在时空中重新分布，造成电波信号的幅度、 相位、到达角、极化状态等发生短期不规则变化。 对闪烁深度大的地区，用编码、交织、重发等技术，来克服 衰落，减少电离层闪烁的影响；其它地区可用适当增加储备余量
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卫星通信导论
一、星-地链路传播特性
卫星通信的电波在传播中要受到损耗，其中最主要的 是自由空间传播损耗，它占总损耗的大部分。其它损耗还 有大气、雨、云、雪、雾等造成的吸收和散射损耗等。卫 星移动通信系统还会因为受到某种阴影遮蔽(例如树木、 建筑物的遮挡等)而增加额外的损耗，固定业务卫星通信 系统则可通过适当选址避免这一额外的损耗。