慕课-现代通信技术-知识点记录
现代通信技术
- 慕课-北邮-现代通信技术-学习记录
- 第一周 绪论
- 第二周 通信业务
- 视音频数字化
- 数据通信与数字通信的关系
- 交换与连接
慕课-北邮-现代通信技术-学习记录
第一周 绪论
ICT（information and communications technology）=信息技术+通信技术
ICT包括了信息采集、处理、传输、应用等
通信系统
通信网络
现代通信网的分层结构
第二周 通信业务
视音频数字化
视音频信息的数字化包括两方面的内容：
1、音频信息时间上的离散化和图像信息空间位置的离散化
2、音频信息电平值和图像灰度电平值的离散化
音频信号采样是使音频信号在时间轴上离散化，每隔一个时间间隔在模拟声音波形上取一个幅度值，采样的时间间隔称之为采样周期
现代通信技术中通常选用的音频采样频率主要有：8kHz，11.025kHz，16kHZ，22.05kHZ，32kHz，44.1kHz和48kHz等。
经过抽样后的视音频信号，只是一系列时间或空间上的离散样值，而每个样值的取值仍是连续的，要想进行数字化表示必须将它转换为有限个离散值，这个过程称为量化。每个量化电平最终被赋予一个二进制码字来表示，这一过程被称为编码
音频信号通常采用8~20bit量化编码
由于在形成视频信号过程中已经在时间轴上完成了离散化过程，即将图像表达成了一帧一帧的形式，因此视频信号的采样是使图像信号进一步在空间位置上实现离散化
视频信号通常采用6~10bit量化编码
视音频信号数字化后所产生的数据速率相当大，例如一分钟的双声道立体声，采样频率为11.025kHz，8bit量化，其数据速率达196.4kbps，存储容量需要1.323MB，而数字化激光唱片的CD-DA红皮书标准是采用44.1Khz采样，16.bit量化，双声道一分钟其存储容量达10.584MB。视频信息数字化后数据量更大。
因此，需要压缩编码。
音频压缩编码技术
1、波形编码：在信号编解码过程中尽可能使重建信号与原输入信号波形保持一致。
波形编码的特点是在高码率条件下可获得高质量的音频信号，适用于高保真度语音和音乐信号的压缩技术。
2、参数编码：是将音频信号以某种模型表示，再抽出合适的模型参数和参考激励信号进行编码；声音重放时，再根据这些参数重建即可，这就是通常讲的声码器（vocoder）。
参数编码压缩比很高，但计算量大，且不适合高保真度要求的场合。
3、混合编码：一种吸取波形和参数编码的优点，进行综合的编码方法。
（1）视频信息冗余
1、空间冗余
2、时间~
3、信息熵~
4、结构~
5、知识~
6、视觉~
（2）视频压缩编码
1、预测编码
预测编码基于图像数据的空间和时间冗余特性，用相邻的已知像素（或图像块）来预测当前的像素（或图像块）的取值，然后再对预测误差进行量化和编码。
2、运动补偿
3、子带编码
4、分层~
5、模型~
6、变换~
变换编码通常是将空间域相关的像素点通过正交变换映射到另一个域上，使变换后的系数之间的相关性降低，能量集中于少数几个系数上，采用适当的量化和熵编码可以有效地压缩图像的数据量。
7、矢量量化
8、小波变换
9、分形编码
数据通信与数字通信的关系
数据通信的一些特点：
1、数据业务比其他通信业务拥有更为复杂、严格的通信规程或协议
2、数据业务相对于视音频业务实时性要求较低，可采用存储转发交换方式工作
3、数据业务相对于视音频业务差错率要求较高，必须采取严格的差错控制措施
4、数据通信是进程间的通信，可在没有人的参与下自动完成通信过程
交换技术：
交换的基本功能是在任意入线和出线之间建立连接，或者说将入线上的信息转发到出线上去。
网络结构：
定义：指网络中终端节点与核心节点、或者核心节点之间的连接方式。
类型：总线型、星型、树型、环型、网状网型
应用：接入网中多采用总线型、星型、树型或者环型；
骨干网中采用分级网、其中大部分为三级网；
上下级之间为树型，同级间常采用网状网型。
寻址
1、编号意义：网络中所有终端与节点都必须有编号来识别身份
2、编号方式：等长制、不等长制
3、不同网络使用编号方式不同
固定电话网（电话号码）：不等长制
移动电话网（手机号码）
互联网（IP地址）：等长制
同步时分复用信号
信息处理单元：时隙
不同用户信道标识方法：帧序列中的位置号（位置化信道）
每个用户的信息传输速率：恒定不变
帧序列中用户排布情况：周期规律
可能造成线路资源的浪费
统计时分复用信号
统计时分复用信号的特点：
1、信息处理单元：分组（包）
2、不同用户信道标识方法：首部中的标记信息（标志化信道）
3、每个用户的信息传输速率：动态变化
4、帧序列中用户排布情况：统计随机
交换与连接
1、无连接和面向连接
指组网方式，即任意用户通信时，在通信网各节点间内实现其通信过程的控制方式
无连接：不需要事先建立连接就可进行通信的方式
面向连接：通信前建立连接，通信后拆除连接，通信期间，不管是否有信息传递，连接始终保持。
2、物理连接和逻辑连接
物理连接：
a、基于同步时分复用信号
b、连接通过事先选好的固定的节点，即两个用户通过的由节点组成的路由确定。
c、指定路由中任意两个节点间的物理通路确定，即一个通路就是一个选定的时隙。
逻辑连接：
a、基于统计时分复用信号
b、连接通过事先选好的固定节点，即两个用户通过的由节点组成的路由确定。
c、指定路由中任意两个节点间的通路不是指定的时隙，而是逻辑通路，即一个通路就是一个选定的逻辑信道号。
3、半永久连接和交换式连接
半永久连接：连接由O&M功能来建立和拆除，即为专线方式
交换式连接：连接由信令功能来自动建立和拆除，当用户发起呼叫请求时，网络利用信令自动建立连接，呼叫结束时自动拆除，呼叫持续时间较短。
4、PVC和SVC
PVC：半永久虚连接
SVC：交换式虚连接
电路交换
*通信前建立连接，通信后拆除连接，通信期间，不管是否有信息传递，连接始终保持
*基于同步时分复用方式，连接为物理连接
*一般用于电话交换，但也可以用于数据交换，一般低于9.6kb/s。
优点：实时性好，只要运行建立连接，就可保证通信质量。
缺点：固定分配带宽，资源利用率低，灵活性差。
当节点使用电路交换技术时，可构成PSTN、DDN网、移动通信网。
分组交换
*将需要传递的信息分成若干个分组，每个分组加控制信息后分发出去，采用存储转发方式。
*基于统计时分复用方式，可以不建立连接，也可建立连接，连接为逻辑连接（虚连接）
一般用于数据交换，但也可以用于分组话音业务
优点：资源利用率高，共享信道
缺点：有时延，实时性差，不能保证通信质量。
当节点使用分组交换技术，可构成分组交换网、帧中继网等。
快速电路交换
针对电路交换固定带宽（64kb/s），提出改进的电路交换技术
快速分组交换——帧中继
针对传统分组交换网络（X.25）无法提供实时业务及高速业务，出现了改进的分组交换技术。简化了X.25协议，适合LAN之间数据互联，提供面向连接业务，目前传输速率已达到34Mbit/s。
异步传送模式（ATM， Asynchronous transfer mode）
*综合电路交换和分组交换的优势，适合各种不同业务的多媒体通信的交换和复用，支持高速和低速的实时业务，具有高效的网络运营效率交换和复用技术。
ATM的基本特点：
1、统计时分复用
2、面向连接
3、固定长度信元
4、Oos保证
节点使用ATM交换技术时，可用于构成互联网的核心网。
光交换
*光交换是宽带交换的重要组成，光交换网是未来发展方向
节点不再需要光/电，电/光 转换过程
1、减少光电变换的损伤，提高信号质量
2、不受电交换时电子器件速度的限制，提高信号交换的速度
OSI与节点交换技术
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