❶ 計算機網路--奈奎斯特定理&香農公式
1、信道容量
信道容量是給定條件下,給定通信路徑上所能達到的最大數據傳輸速率。單位是bit/s。
所以也可以理解位最大的傳信速率。
這里的給定的條件是:誤碼率、信道帶寬、信噪比。
2、計算信道容量
奈奎斯特(理想狀態下,就是沒有雜訊干擾)
奈氏准則:在理想的條件下,既一個無雜訊,帶寬為W赫茲的信道,其傳碼速率最高為2W波特
注意這里的傳碼速率是傳棗搜遞碼元的速率。如果傳碼速率大於最大限制,就會出現碼間串擾,信號產生失真。
上面得內奎斯特公擾鋒式是理想得情況下,是沒有雜訊的,但是真實情況下是無法滿足的,所有u有了下面的香農公式
3、信噪比凳李歷
一般給出信道的信噪比分貝(dB),可以通過信噪比公式求出S/N,帶入香農公式求出最大·信道比。
❷ 計算機網路的性能指標及計算例題
指的是數據的傳送速率,也稱為數據率或者比特率, 單位是b/s 也有(千)kb/s(10的三次) (兆)Mb/s(10的六次) (吉)Gb/s(10的九次) (太)Tb/s(10的十二次) 速率往往是指額定速率或標稱速率,而並非網路實際上運行的速率。
指的是某信道允許通過的信號頻帶范圍,代表網路中某信道傳送數據的能力,表示在單位時間內網路某信道中通過的「最高數據率」
在時間軸上,信號的寬度隨帶寬的增大而變窄。如下圖:
一條通信鏈路的「帶寬」越寬,其所能傳輸的「最高數據率」就越高
表示在單位時間內通過某個網路的 實際的數據量 。其受網路的帶寬或網路的額定速率的限制。比如最大吞吐量也不會超過額定速率。
時延表示數據從網路的一端傳送到另一端所需的時間。 時延 = 發送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延
發送時延:發送數據時,數據塊從結點進入到傳輸媒體所需要的時間。公式如下:
傳播時延:電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。公式如下:
對比:發送時延發生在機器內部的發送器中,一般發生在網路適配器中,與傳輸信道的長度沒有半點關系,而傳播時延發生在機器外部的傳輸信道媒體上,與信號的發送速率無關,和信號傳送的距離有關,信號傳送的距離越遠,傳播時延就越大。
處理時延:主機或路由器在收到分組時進行處理花費的時間。(比如差錯校驗、查找適當的路由)
排隊時延:分組經過網路傳輸時,經過多個路由器,當分組較多時就要先在輸入隊列中排隊等待處理,排隊時延的長短取決於網路當時的通信量,且當網路的通信量很大時會發生隊列溢出,使分組丟失,相當於排隊時延無窮大。
對於高速網路鏈路,我們提高的僅僅是數據的發送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。 提高數據的發送速率僅僅是減小了數據的發送時延。
又稱為以比特為單位的鏈路長度。
信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的, 完全空閑的信道的利用率是零。信道利用率並非越高越好,打個比方:車子在道路上多了起來,道路的利用率變大了,道路被占滿了,但是道路變擁擠了,這樣就導致排隊時延的增大了。
2道小例題鞏固下公式:
❸ 計算機網路中的香農公式是什麼
計算最大信息傳送速率C公式」:C=Wlog2(1+S/N)。式中:W是信道帶寬(赫茲),S是信道內所傳信號的平均功率(瓦),N是信道內部的高斯雜訊功率(瓦)。
信道容量與信道帶寬成正比,同時還取決於系統信噪比以及編碼技術種類。
(3)計算機網路技術公式擴展閱讀:
香農定理指出,如果信息源的信息速率R小於或者等於信道容量C,那麼,在理論上存在一種方法可使信息源的輸出能夠以任意小的差錯概率通過信道傳輸。
該定理還指出:如果R>C,則沒有任何辦法傳遞這樣的信息,或者說傳遞這樣的二進制信息的差錯率為1/2。
可以嚴格地證明;在被高斯白雜訊干擾的信道中,傳送的最大信息速率C由下述公式確定:
C=W*log₂(1+S/N)(bit/s)
該式通常稱為香農公式。C是碼元速率的極限值,單位bit/s;W為信道帶寬,單位Hz;S是信號功率(瓦),N是雜訊功率(瓦)。
香農公式中的S/N是為信號與雜訊的功率之比,為無量綱單位。如:S/N=1000(即,信號功率是雜訊功率的1000倍)
但是,當討論信噪比時,常以分貝(dB)為單位。公式如下:
SNR(信噪比,單位為dB)=10lg(S/N)
換算一下:
S/N=10^(SNR/10)
公式表明,信道帶寬限制了比特率的增加,信道容量還取決於系統信噪比以及編碼技術種類。
參考資料來源:網路-香農公式
❹ 計算機網路原理中的 網路延時怎麼求 請給個公式。例題如下
那我來說說吧:
認真看啊
首先說說gm ,gm中的g是不是很眼熟呢?對了就是我們經常說的(比如2g內存),現在在換算上經常當1000看而不是1024,1gm就是1000mm,也就是1000000m,也就是10的6次方(單位:米)了。
在說說傳播延時的公式:
傳播延時的=信道長度/電磁波的在該信道上的傳輸速率
所以傳播延時=55*10^6/3*10^8=0.18秒(保留兩位小數)
希望能幫到你啊 呵呵
❺ 計算機網路技術,信道帶寬計算公式
根據香農公式,最大信道容量C=B*log2(1+SNR)
20K/4=4K*log2(1+SNR)
解該方程即可.注意SNR不是分貝,最後結果10*logSNR
❻ 計算機網路中的香農公式是什麼
C=B*log2(1+S/N) ( log2表示以2為底的對數)(bit/s)
該式通常稱為香農公式。B是信道帶寬(赫),S是信號功率(瓦),N是雜訊功率(瓦)。
香農定理指出,如果信息源的信息速率R小於或者等於信道容量C,那麼,在理論上存在一種方法可使信息源的輸出能夠以任意小的差錯概率通過信道傳輸。該定理還指出:如果R>C,則沒有任何辦法傳遞這樣的信息,或者說傳遞這樣的二進制信息的差錯率為1/2。
(6)計算機網路技術公式擴展閱讀
調制方式
直接序列擴頻(DSSS)
如果在數據上直接注入擴頻碼,則可得到直序擴頻(DSSS),在實際應用中,擴頻碼與通信信號相乘,產生完全被偽隨機碼「打亂」了的數據。在這種技術中,偽隨機碼直接加入載波調制器的數據上。調制器具有更大的比特率。用這樣一個碼序列調制射頻載波的結果是產生一個中心在載波頻率、頻譜為((sinx)/x)2的直序調制擴展頻譜。
跳頻擴頻技術(FHSS)
如果擴頻碼作用在載波頻率上,我們就得到跳頻擴頻(FHSS)。FHSS偽隨機碼使載波按照偽隨機序列改變或跳變。顧名思義,FHSS中載波在一個很寬的頻帶上按照偽隨機碼的定義從一個頻率跳變到另一個頻率。
時跳變擴頻技術(THSS)
如果用擴頻碼控制發射信號的開或關,則可得到時間跳變的擴頻技術(THSS)。時跳變擴頻技術利用偽隨機序列控制功放的通/斷,該項技術目前應用不多。
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是總復習哈:
波特(Baud):碼元傳輸的速率單位。波特率為每秒傳送的碼元數(即信號傳送速率)。 1 Baud = log2M (bit/s) 其中M是信號的編碼級數。也可以寫成:Rbit = Rbaud log2M 上式中:Rbit-比特率,Rbaud-波特率。一個信號往往可以攜帶多個二進制位,所以在固定的信息傳輸速率下,比特率往往大於波特率。換句話說,一個碼元中可以傳送多個比特。例如,M=16,波特率為9600時,數據傳輸率為38.4kbit/s
誤碼率:信道傳輸可靠性指標,是概率值信息編碼:將信息用二進制數表示的方法。數據編碼:將數據用物理量表示的方法。例如:字元『A』的ASCII編碼(是信息編碼的一種)為01000001
帶寬:帶寬是通信信道的寬度,是信道頻率上界與下界之間之差,是介質傳輸能力的度量,在傳統的通信工程中通常以赫茲(Hz)為單位計量。在計算機網路中,一般使用每秒位數(b/s 或bps) 作為帶寬的計量單位。主要單位:Kb/s,Mb/s,Gb/s,一個以太區域網理論上每秒可以傳輸1千萬比特,它的帶寬相應為10Mb/s。
時延 △信息從網路的一端傳送到另一端所需的時間 △時延之和=處理時延+排隊時延 +發送時延+傳播時延 △處理時延=分組首部和錯誤校驗等處理(微秒) △排隊時延=數據在中間結點等待轉發的延遲時間 △發送時延=數據位數/信道帶寬 △傳播時延=d/s(毫秒)d:距離 s:傳播速度≈光速
時延帶寬乘積:某一鏈路所能容納的比特數。時延帶寬乘積=帶寬×傳播時延。例如,某鏈路的時延帶寬乘積為100萬比特,這意味著第一個比特到達目的端時,源端已發送了100萬比特。
往返時延 (Round-Trip Time ,RTT) 從信源發送數據開始,到信源收到信宿確認所經歷的時間RTT≈2×傳播時延,傳輸可靠性兩個含義: 1、數據能正確送達 2、數據能有序送達(當採用分組交換時)
信息通信系統傳輸
1、信道及其主要特徵:數字信道和模擬信道
數字信道:以數字脈沖形式(離散信號)傳輸數據的信道。
模擬信道:以連續模擬信號形式傳輸數據的信道。模擬信號和數字信號
模擬信號:時間上連續,包含無窮多個信號值
數字信號:時間上離散,僅包含有限數目的信號值周期信號和非周期信號
周期信號:信號由不斷重復的固定模式組成(如正弦波)
非周期信號:信號沒有固定的模式和波形循環(如語音的音波信號)。
2、數字數據的傳輸方式
基帶傳輸:不需調制,編碼後的數字脈沖信號直接在信道上傳送。例如:乙太網
寬頻傳輸:數字信號需調製成頻帶模擬信號後再傳送,接收方需要解調。例如:通過電話模擬信道傳輸。例如:閉路電視的信號傳輸。
3、數據同步方式:目的是使接收端與發送端在時間基準上一致 (包括開始時間、位邊界、重復頻率等)。有三種同步方法:位同步、字元同步、幀同步。
位同步 目的是使接收端接收的每一位信息都與發送端保持同步,有下面兩種方式: △外同步——發送端發送數據時同時發送同步時鍾信號,接收方用同步信號來鎖定自己的時鍾脈沖頻率。 △自同步——通過特殊編碼(如曼徹斯特編碼),這些數據編碼信號包含了同步信號,接收方從中提取同步信號來鎖定自己的時鍾脈沖頻率。
字元同步 以字元為邊界實現字元的同步接收,也稱為起止式或非同步制。每個字元的傳輸需要:1個起始位、5~8個數據位、1,1.5,2個停止位。
字元同步的性能評估: △頻率的漂移不會積累,每個字元開始時都會重新同步。 △每兩個字元之間的間隔時間不固定。 △增加了輔助位,所以效率低。例如,採用1個起始位、 8個數據位、 2個停止位時,其效率為8/11<72%。
幀同步 識別一個幀的起始和結束。 △幀(Frame)數據鏈路中的傳輸單位——包含數據和控制信息的數據塊。 △面向字元的——以同步字元(SYN,16H)來標識一個幀的開始,適用於數據為字元類型的幀。 △面向比特的——以特殊位序列(7EH,即01111110)來標識一個幀的開始,適用於任意數據類型的幀。
4、信道最大數據傳輸率
奈奎斯公式:用於理想低通信道 C = 2W×log2 M C = 數據傳輸率,單位bit/s W = 帶寬,單位Hz M = 信號編碼級數奈奎斯公式為估算已知帶寬信道的最高數據傳輸速率提供了依據。
非理想信道:實際的信道上存在損耗、延遲、雜訊。損耗引起信號強度減弱,導致信噪比S/N降低。延遲會使接收端的信號產生畸變。雜訊會破壞信號,產生誤碼。持續時間0.01s的干擾會破壞約560個比特(56Kbit/s) △香農公式:有限帶寬高斯雜訊干擾信道 C = W log2 (1+S/N) S/N: 信噪比例:信道帶寬W=3.1KHz,S/N=2000,則 C = 3100*log2(1+2000) ≈ 34Kbit/s 即該信道上的最大數據傳輸率不會大於34Kbit/s
奈奎斯公式和香農公式的比較 △C = 2W log2M 數據傳輸率C隨信號編碼級數增加而增加。 △C = W log2(1+S/N) 無論采樣頻率多高,信號編碼分多少級,此公式給出了信道能達到的最高傳輸速率。原因:雜訊的存在將使編碼級數不可能無限增加。 5、數據編碼
編碼與調制的區別 △用數字信號承載數字或模擬數據——編碼 △用模擬信號承載數字或模擬數據——調制
數字數據的數字信號編碼:把數字數據轉換成某種數字脈沖信號常見的有兩類:不歸零碼和曼徹斯特編碼。 △不歸零碼(NRZ,Non-Return to Zero)二進制數字0、1分別用兩種電平來表示,常常用-5V表示1,+5V表示0。缺點:存在直流分量,傳輸中不能使用變壓器;不具備自同步機制,傳輸時必須使用外同步。 △曼徹斯特編碼(Manchester Code)用電壓的變化表示0和1,規定在每個碼元的中間發生跳變:高→低的跳變代表0,低→高的跳變代表1。每個碼元中間都要發生跳變,接收端可將此變化提取出來作為同步信號。這種編碼也稱為自同步碼(Self-Synchronizing Code)。缺點:需要雙倍的傳輸帶寬(即信號速率是數據速率的2倍)。 △差分曼徹斯特編碼(Differential ~)每個碼元的中間仍要發生跳變,用碼元開始處有無跳變來表示0和1 ,有跳變代表0,無跳變代表1。
數字數據的調制編碼[三種常用的調制技術]: △幅移鍵控ASK (Amplitude Shift Keying) △頻移鍵控FSK (Frequency Shift Keying) △相移鍵控PSK (Phase Shift Keying) 基本原理:用數字信號對載波的不同參量進行調制。載波 S(t) = Acos(ωt+ψ) S(t)的參量包括: 幅度A、頻率ω、初相位ψ,調制就是要使A、ω或ψ隨數字基帶信號的變化而變化。 △ASK:用載波的兩個不同振幅表示0和1。 △FSK:用載波的兩個不同頻率表示0和1。 △PSK:用載波的起始相位的變化表示0 和1。
模擬數據的數字信號編碼采樣定理:如果模擬信號的最高頻率為F,若以2F的采樣頻率對其采樣,則采樣得到的離散信號序列就能完整地恢復出原始信號。要轉換的模擬數據主要是電話語音信號,語音信號要在數字線路上傳輸,必須將語音信號轉換成數字信號。這需要經過三個步驟: △采樣:按一定間隔對語音信號進行采樣 △量化:對每個樣本舍入到量化級別上 △編碼:對每個舍入後的樣本進行編碼編碼後的信號稱為PCM信號