❶ 计算机网络--奈奎斯特定理&香农公式
1、信道容量
信道容量是给定条件下,给定通信路径上所能达到的最大数据传输速率。单位是bit/s。
所以也可以理解位最大的传信速率。
这里的给定的条件是:误码率、信道带宽、信噪比。
2、计算信道容量
奈奎斯特(理想状态下,就是没有噪声干扰)
奈氏准则:在理想的条件下,既一个无噪声,带宽为W赫兹的信道,其传码速率最高为2W波特
注意这里的传码速率是传枣搜递码元的速率。如果传码速率大于最大限制,就会出现码间串扰,信号产生失真。
上面得内奎斯特公扰锋式是理想得情况下,是没有噪声的,但是真实情况下是无法满足的,所有u有了下面的香农公式
3、信噪比凳李历
一般给出信道的信噪比分贝(dB),可以通过信噪比公式求出S/N,带入香农公式求出最大·信道比。
❷ 计算机网络的性能指标及计算例题
指的是数据的传送速率,也称为数据率或者比特率, 单位是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) 速率往往是指额定速率或标称速率,而并非网络实际上运行的速率。
指的是某信道允许通过的信号频带范围,代表网络中某信道传送数据的能力,表示在单位时间内网络某信道中通过的“最高数据率”
在时间轴上,信号的宽度随带宽的增大而变窄。如下图:
一条通信链路的“带宽”越宽,其所能传输的“最高数据率”就越高
表示在单位时间内通过某个网络的 实际的数据量 。其受网络的带宽或网络的额定速率的限制。比如最大吞吐量也不会超过额定速率。
时延表示数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。 时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
发送时延:发送数据时,数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。公式如下:
传播时延:电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。公式如下:
对比:发送时延发生在机器内部的发送器中,一般发生在网络适配器中,与传输信道的长度没有半点关系,而传播时延发生在机器外部的传输信道媒体上,与信号的发送速率无关,和信号传送的距离有关,信号传送的距离越远,传播时延就越大。
处理时延:主机或路由器在收到分组时进行处理花费的时间。(比如差错校验、查找适当的路由)
排队时延:分组经过网络传输时,经过多个路由器,当分组较多时就要先在输入队列中排队等待处理,排队时延的长短取决于网络当时的通信量,且当网络的通信量很大时会发生队列溢出,使分组丢失,相当于排队时延无穷大。
对于高速网络链路,我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。 提高数据的发送速率仅仅是减小了数据的发送时延。
又称为以比特为单位的链路长度。
信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的, 完全空闲的信道的利用率是零。信道利用率并非越高越好,打个比方:车子在道路上多了起来,道路的利用率变大了,道路被占满了,但是道路变拥挤了,这样就导致排队时延的增大了。
2道小例题巩固下公式:
❸ 计算机网路中的香农公式是什么
计算最大信息传送速率C公式”:C=Wlog2(1+S/N)。式中:W是信道带宽(赫兹),S是信道内所传信号的平均功率(瓦),N是信道内部的高斯噪声功率(瓦)。
信道容量与信道带宽成正比,同时还取决于系统信噪比以及编码技术种类。
(3)计算机网络技术公式扩展阅读:
香农定理指出,如果信息源的信息速率R小于或者等于信道容量C,那么,在理论上存在一种方法可使信息源的输出能够以任意小的差错概率通过信道传输。
该定理还指出:如果R>C,则没有任何办法传递这样的信息,或者说传递这样的二进制信息的差错率为1/2。
可以严格地证明;在被高斯白噪声干扰的信道中,传送的最大信息速率C由下述公式确定:
C=W*log₂(1+S/N)(bit/s)
该式通常称为香农公式。C是码元速率的极限值,单位bit/s;W为信道带宽,单位Hz;S是信号功率(瓦),N是噪声功率(瓦)。
香农公式中的S/N是为信号与噪声的功率之比,为无量纲单位。如:S/N=1000(即,信号功率是噪声功率的1000倍)
但是,当讨论信噪比时,常以分贝(dB)为单位。公式如下:
SNR(信噪比,单位为dB)=10lg(S/N)
换算一下:
S/N=10^(SNR/10)
公式表明,信道带宽限制了比特率的增加,信道容量还取决于系统信噪比以及编码技术种类。
参考资料来源:网络-香农公式
❹ 计算机网络原理中的 网络延时怎么求 请给个公式。例题如下
那我来说说吧:
认真看啊
首先说说gm ,gm中的g是不是很眼熟呢?对了就是我们经常说的(比如2g内存),现在在换算上经常当1000看而不是1024,1gm就是1000mm,也就是1000000m,也就是10的6次方(单位:米)了。
在说说传播延时的公式:
传播延时的=信道长度/电磁波的在该信道上的传输速率
所以传播延时=55*10^6/3*10^8=0.18秒(保留两位小数)
希望能帮到你啊 呵呵
❺ 计算机网络技术,信道带宽计算公式
根据香农公式,最大信道容量C=B*log2(1+SNR)
20K/4=4K*log2(1+SNR)
解该方程即可.注意SNR不是分贝,最后结果10*logSNR
❻ 计算机网路中的香农公式是什么
C=B*log2(1+S/N) ( log2表示以2为底的对数)(bit/s)
该式通常称为香农公式。B是信道带宽(赫),S是信号功率(瓦),N是噪声功率(瓦)。
香农定理指出,如果信息源的信息速率R小于或者等于信道容量C,那么,在理论上存在一种方法可使信息源的输出能够以任意小的差错概率通过信道传输。该定理还指出:如果R>C,则没有任何办法传递这样的信息,或者说传递这样的二进制信息的差错率为1/2。
(6)计算机网络技术公式扩展阅读
调制方式
直接序列扩频(DSSS)
如果在数据上直接注入扩频码,则可得到直序扩频(DSSS),在实际应用中,扩频码与通信信号相乘,产生完全被伪随机码“打乱”了的数据。在这种技术中,伪随机码直接加入载波调制器的数据上。调制器具有更大的比特率。用这样一个码序列调制射频载波的结果是产生一个中心在载波频率、频谱为((sinx)/x)2的直序调制扩展频谱。
跳频扩频技术(FHSS)
如果扩频码作用在载波频率上,我们就得到跳频扩频(FHSS)。FHSS伪随机码使载波按照伪随机序列改变或跳变。顾名思义,FHSS中载波在一个很宽的频带上按照伪随机码的定义从一个频率跳变到另一个频率。
时跳变扩频技术(THSS)
如果用扩频码控制发射信号的开或关,则可得到时间跳变的扩频技术(THSS)。时跳变扩频技术利用伪随机序列控制功放的通/断,该项技术目前应用不多。
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是总复习哈:
波特(Baud):码元传输的速率单位。波特率为每秒传送的码元数(即信号传送速率)。 1 Baud = log2M (bit/s) 其中M是信号的编码级数。也可以写成:Rbit = Rbaud log2M 上式中:Rbit-比特率,Rbaud-波特率。一个信号往往可以携带多个二进制位,所以在固定的信息传输速率下,比特率往往大于波特率。换句话说,一个码元中可以传送多个比特。例如,M=16,波特率为9600时,数据传输率为38.4kbit/s
误码率:信道传输可靠性指标,是概率值信息编码:将信息用二进制数表示的方法。数据编码:将数据用物理量表示的方法。例如:字符‘A’的ASCII编码(是信息编码的一种)为01000001
带宽:带宽是通信信道的宽度,是信道频率上界与下界之间之差,是介质传输能力的度量,在传统的通信工程中通常以赫兹(Hz)为单位计量。在计算机网络中,一般使用每秒位数(b/s 或bps) 作为带宽的计量单位。主要单位:Kb/s,Mb/s,Gb/s,一个以太局域网理论上每秒可以传输1千万比特,它的带宽相应为10Mb/s。
时延 △信息从网络的一端传送到另一端所需的时间 △时延之和=处理时延+排队时延 +发送时延+传播时延 △处理时延=分组首部和错误校验等处理(微秒) △排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间 △发送时延=数据位数/信道带宽 △传播时延=d/s(毫秒)d:距离 s:传播速度≈光速
时延带宽乘积:某一链路所能容纳的比特数。时延带宽乘积=带宽×传播时延。例如,某链路的时延带宽乘积为100万比特,这意味着第一个比特到达目的端时,源端已发送了100万比特。
往返时延 (Round-Trip Time ,RTT) 从信源发送数据开始,到信源收到信宿确认所经历的时间RTT≈2×传播时延,传输可靠性两个含义: 1、数据能正确送达 2、数据能有序送达(当采用分组交换时)
信息通信系统传输
1、信道及其主要特征:数字信道和模拟信道
数字信道:以数字脉冲形式(离散信号)传输数据的信道。
模拟信道:以连续模拟信号形式传输数据的信道。模拟信号和数字信号
模拟信号:时间上连续,包含无穷多个信号值
数字信号:时间上离散,仅包含有限数目的信号值周期信号和非周期信号
周期信号:信号由不断重复的固定模式组成(如正弦波)
非周期信号:信号没有固定的模式和波形循环(如语音的音波信号)。
2、数字数据的传输方式
基带传输:不需调制,编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。例如:以太网
宽带传输:数字信号需调制成频带模拟信号后再传送,接收方需要解调。例如:通过电话模拟信道传输。例如:闭路电视的信号传输。
3、数据同步方式:目的是使接收端与发送端在时间基准上一致 (包括开始时间、位边界、重复频率等)。有三种同步方法:位同步、字符同步、帧同步。
位同步 目的是使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步,有下面两种方式: △外同步——发送端发送数据时同时发送同步时钟信号,接收方用同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。 △自同步——通过特殊编码(如曼彻斯特编码),这些数据编码信号包含了同步信号,接收方从中提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。
字符同步 以字符为边界实现字符的同步接收,也称为起止式或异步制。每个字符的传输需要:1个起始位、5~8个数据位、1,1.5,2个停止位。
字符同步的性能评估: △频率的漂移不会积累,每个字符开始时都会重新同步。 △每两个字符之间的间隔时间不固定。 △增加了辅助位,所以效率低。例如,采用1个起始位、 8个数据位、 2个停止位时,其效率为8/11<72%。
帧同步 识别一个帧的起始和结束。 △帧(Frame)数据链路中的传输单位——包含数据和控制信息的数据块。 △面向字符的——以同步字符(SYN,16H)来标识一个帧的开始,适用于数据为字符类型的帧。 △面向比特的——以特殊位序列(7EH,即01111110)来标识一个帧的开始,适用于任意数据类型的帧。
4、信道最大数据传输率
奈奎斯公式:用于理想低通信道 C = 2W×log2 M C = 数据传输率,单位bit/s W = 带宽,单位Hz M = 信号编码级数奈奎斯公式为估算已知带宽信道的最高数据传输速率提供了依据。
非理想信道:实际的信道上存在损耗、延迟、噪声。损耗引起信号强度减弱,导致信噪比S/N降低。延迟会使接收端的信号产生畸变。噪声会破坏信号,产生误码。持续时间0.01s的干扰会破坏约560个比特(56Kbit/s) △香农公式:有限带宽高斯噪声干扰信道 C = W log2 (1+S/N) S/N: 信噪比例:信道带宽W=3.1KHz,S/N=2000,则 C = 3100*log2(1+2000) ≈ 34Kbit/s 即该信道上的最大数据传输率不会大于34Kbit/s
奈奎斯公式和香农公式的比较 △C = 2W log2M 数据传输率C随信号编码级数增加而增加。 △C = W log2(1+S/N) 无论采样频率多高,信号编码分多少级,此公式给出了信道能达到的最高传输速率。原因:噪声的存在将使编码级数不可能无限增加。 5、数据编码
编码与调制的区别 △用数字信号承载数字或模拟数据——编码 △用模拟信号承载数字或模拟数据——调制
数字数据的数字信号编码:把数字数据转换成某种数字脉冲信号常见的有两类:不归零码和曼彻斯特编码。 △不归零码(NRZ,Non-Return to Zero)二进制数字0、1分别用两种电平来表示,常常用-5V表示1,+5V表示0。缺点:存在直流分量,传输中不能使用变压器;不具备自同步机制,传输时必须使用外同步。 △曼彻斯特编码(Manchester Code)用电压的变化表示0和1,规定在每个码元的中间发生跳变:高→低的跳变代表0,低→高的跳变代表1。每个码元中间都要发生跳变,接收端可将此变化提取出来作为同步信号。这种编码也称为自同步码(Self-Synchronizing Code)。缺点:需要双倍的传输带宽(即信号速率是数据速率的2倍)。 △差分曼彻斯特编码(Differential ~)每个码元的中间仍要发生跳变,用码元开始处有无跳变来表示0和1 ,有跳变代表0,无跳变代表1。
数字数据的调制编码[三种常用的调制技术]: △幅移键控ASK (Amplitude Shift Keying) △频移键控FSK (Frequency Shift Keying) △相移键控PSK (Phase Shift Keying) 基本原理:用数字信号对载波的不同参量进行调制。载波 S(t) = Acos(ωt+ψ) S(t)的参量包括: 幅度A、频率ω、初相位ψ,调制就是要使A、ω或ψ随数字基带信号的变化而变化。 △ASK:用载波的两个不同振幅表示0和1。 △FSK:用载波的两个不同频率表示0和1。 △PSK:用载波的起始相位的变化表示0 和1。
模拟数据的数字信号编码采样定理:如果模拟信号的最高频率为F,若以2F的采样频率对其采样,则采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。要转换的模拟数据主要是电话语音信号,语音信号要在数字线路上传输,必须将语音信号转换成数字信号。这需要经过三个步骤: △采样:按一定间隔对语音信号进行采样 △量化:对每个样本舍入到量化级别上 △编码:对每个舍入后的样本进行编码编码后的信号称为PCM信号