⑴ 无线传输的方式及原理
也是使用tcp/ip协议通信传输网络,和有线网大同小异,只是传输介质不同,有线使用铜线介质传输,无线使用无线电波传输,这样无线电有频率和波段,大多数咱们使用的无线路由器wifi都是2.4G或5G 波段的信号传输。
与有线传输相比,无线传输具有许多优点。或许最重要的是,它更灵活。无线信号可以从一个发射器发出到许多接收器而不需要电缆。所有无线信号都是随电磁波通过空气传输的,电磁波是由电子部分和能量部分组成的能量波。
在无线通信中频谱包括了9khz到300000Ghz之间的频率。每一种无线服务都与某一个无线频谱区域相关联。无线信号也是源于沿着导体传输的电流。电子信号从发射器到达天线,然后天线将信号作为一系列电磁波发射到空气中。
信号通过空气传播,直到它到达目标位置为止。在目标位置,另一个天线接收信号,一个接收器将它转换回电流。接收和发送信号都需要天线,天线分为全向天线和定向天线。在信号的传播中由于反射、衍射和散射的影响,无线信号会沿着许多不同的路径到达其目的地,形成多径信号。
无线通信原理——基本原理
无线通信是利用电波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。简单讲,无线通信是仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式。
1,无线频谱
所有无线信号都是随电磁波通过空气传输的,电磁波是由电子部分和能量部分组成的能量波。声音和光是电磁波得两个例子。无线频谱(也就是说,用于广播、蜂窝电话以及卫星传输的波)中的波是不可见也不可听的——至少在接收器进行解码之前是这样的。
“无线频谱”是用于远程通信的电磁波连续体,这些波具有不同的频率和波长。无线频谱包括了9khz到300 000Ghz之间的频率。每一种无线服务都与某一个无线频谱区域相关联。例如,AM广播涉及无线通信波谱的低端频率,使用535到1605khz之间的频率。
当然,通过空气传播的信号不一定会保留在一个国家内。因此,全世界的国家就无线远程通信标准达成协议是非常重要的。ITU就是管理机构,它确定了国际无线服务的标准,包括频率分配、无线电设备使用的信号传输和协议、无线传输及接收设备、卫星轨道等。如果政府和公司不遵守ITU标准,那么在制造无线设备的国家之外就可能无法使用它们。
2,无线传输的特征
虽然有线信号和无线信号具有许多相似之处——例如,包括协议和编码的使用——但是空气的本质使得无线传输与有线传输有很大的不同。
正如有线信号一样,无线信号也是源于沿着导体传输的电流。电子信号从发射器到达天线,然后天线将信号作为一系列电磁波发射到空气中。信号通过空气传播,直到它到达目标位置为止。在目标位置,另一个天线接收信号,一个接收器将它转换回电流。
3,天线
每一种无线服务都需要专门设计的天线。服务的规范决定了天线的功率输出、频率及辐射图。
无线信号传输中的一个重要考虑是天线可以将信号传输的距离,同时还使信号能够足够强,能够被接收机清晰地解释。无线传输的一个简单原则是,较强的信号将传输的比较弱的信号更远。
正确的天线位置对于确保无线系统的最佳性能也是非常重要的。用于远程信号传输的天线经常都安装在塔上或者高层的顶部。从高处发射信号确保了更少的障碍和更好的信号接收。
4,信号传播
在理想情况下,无线信号直接在从发射器到预期接收器的一条直线中传播。这种传播被称为“视线”(Line Of Sight,LOS),它使用很少的能量,并且可以接收到非常清晰的信号。不过,因为空气是无制导介质,而发射器与接收器之间的路径并不是很清晰,所以无线信号通常不会沿着一条直线传播。当一个障碍物挡住了信号的路线时,信号可能会绕过该物体、被该物体吸收,也可能发生以下任何一种现象:发射、衍射或者散射。物体的几何形状决定了将发生这三种现象中的那一种。
(1)反射、衍射和散射
无线信号传输中的“反射”与其他电磁波(如光或声音)的反射没有什么不同。波遇到一个障碍物并反射——或者弹回——到其来源。对于尺寸大于信号平均波长的物体,无线信号将会弹回。例如,考虑一下微波炉。因为微波的平均波长小于1毫米,所以一旦发出微波,它们就会在微波炉的内壁(通常至少有15cm长)上反射。究竟哪些物体会导致无线信号反射取决于信号的波长。在无线LAN中,可能使用波长在1~10米之间的信号,因此这些物体包括墙壁、地板天花板及地面。
在“衍射”中,无线信号在遇到一个障碍物时将分解为次级波。次级波继续在它们分解的方向上传播。如果能够看到衍射的无线电信号,则会发现它们在障碍物周围弯曲。带有锐边的物体——包括墙壁和桌子的角——会导致衍射。
“散射”就是信号在许多不同方向上扩散或反射。散射发生在一个无线信号遇到尺寸比信号的波长更小的物体时。散射还与无线信号遇到的表面的粗糙度有关。表面也粗糙,信号在遇到该表面是就越容易散射。在户外,树木会路标都会导致移动电话信号的散射。
另外,环境状况(如雾、雨、雪)也可能导致反射、散射和衍射
(2)多路径信号
由于反射、衍射和散射的影响,无线信号会沿着许多不同的路径到达其目的地。这样的信号被称为“多路径信号”。多路径信号的产生并不取决于信号是如何发出的。它们可能从来源开始在许多方向上以相同的辐射强度,也可能从来源开始主要在一个方向上辐射。不过,一旦发出了信号,由于反射、衍射和散射的影响,它们就将沿着许多路径传播。
无线信号的多路径性质既是一个优点又是一个缺点。一方面,因为信号在障碍物上反射,所以它们更可能到达目的地。在办公楼这样的环境中,无线服务依赖于信号在墙壁、天花板、地板以及家具上的反射,这样最终才能到达目的地。
多路径信号传输的缺点是因为它的不同路径,多路径信号在发射器与接收器之间的不同距离上传播。因此,同一个信号的多个实例将在不同的时间到达接收器,导致衰落和延时。
5,固定和移动
每一种无线通信都属于以下两个类别之一:固定或移动。在“固定”无线系统中,发射器和接收器的位置是不变的。传输天线将它的能量直接对准接收器天线,因此,就有更多的能量用于该信号。对于必须跨越很长的距离或者复杂地形的情况,固定的无线连接比铺设电缆更经济。
不过,并非所有通信都适用固定无线。例如,移动用户不能使用要求他们保留在一个位置来接收一个信号的服务。相反,移动电话、寻呼、无线LAN以及 其它许多服务都在使用“移动”无线系统。在移动无线系统中,接收器可以位于发射器特定范围内部的任何地方。这就允许接收器从一个位置移动到另一个位置,同时还继续接受信号。
具体的数据传输原理是一样的:数据是0和1 任何复杂的数据都是通过0和1表达出来的 比如说 发送 您好 两个字 还原成最本质的数据就是一串0和1混在一起的数字 而0和1对于物理层来说 就是两种状态 所以理论上 任何能表示两种状态的物理现象并且可以传播的都可以用于传输数据 包括光 电 电磁波等等
比如说 可以用灯灭表示0 灯亮表示1 那我在远处对着你恍恍手电筒就完成了一次无线传输。
而对于日常用到的无线传输 采用的是电磁波的方式
电磁波的传输原理大概是:电流流过导体时 会对周围产生电磁波 而导体在电磁波环境中 会产生电流
这样 我这边用一根铁棍 两边接上电 然后控制铁棍中的电流 就会在空间中产生一定规律的电磁波 而对应的 另一方在我产生的电磁波的范围内 放另一根铁棍 这根铁棍里就会产生有规律的电流 这样就完成了物理层面上最基本的两种状态的表达 从而传输了数据。
通常我们管这样的铁棍叫做天线
⑵ 计算机网络——2.物理层
确定与传输媒体的 接口 的一些特性,解决在各种传输媒体上传输 比特流 的问题
1.机械特性 :接口的形状尺寸大小。
2.电气特性 :在接口电缆上的各条线的电压范围。
3.功能特性 :在某一条线上出现的某个电平电压表示的意义。
4.过程特性 :对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
传输媒体主要可以分为 导引型传输媒体 和 非导引型传输媒体 :
导引型传输媒体 :信号沿着固体媒体(铜线或光纤,双绞线)进行传输, 有线传输 。
非导引型传输媒体 :信号在自由空间传输,常为 无线传输 。
数据通信系统:包括 源系统 (发送方), 传输系统 (传输网络), 目的系统 (接收方)。
一般来说源系统发出的信号(数字比特流)不适合直接在传输系统上直接传输,需要转化(模拟信号)。
调制 :数字比特流-模拟信号
解调 :模拟信号-数字比特流
数据 ——运送消息的实体。
信号 ——数据的电气化或电磁化的表现。
模拟信号 ——代表消息的参数的取值是 连续 的。
数字信号 ——代表消息的参数的取值是 离散 的。
码元 ——在使用时间域代表不同离散值的基本波形。
信道 :表示向某一个方向传送信息的媒体。
单向通信(单工通信) :只有一个方向的通信,不能反方向。
双向交替通信(半双工通信) :能两个方向通信,但是不能同时。
双向同时通信(全双工通信) :能同时在两个方向进行通信。
基带信号 :来自信源的信号(源系统发送的比特流)。
基带调制 :对基带信号的波形进行变换,使之适应信道。调制后的信号仍是基带信号。基带调制的过程叫做 编码 。
带通调制 :使用载波进行调制,把基带信号的频率调高,并转换为模拟信号。调制后的信号是 带通信号 。
1.归零制 :两个相邻信号中间信号记录电流要恢复到 零电平 。 正脉冲表示1,负脉冲表示0 。在归零制中,相邻两个信号之间这段磁层未被磁化,因此在写入信息之前必须去磁。
2.不归零制 : 正电平代表1,负电平代表0 ,不用恢复到零电平。难以分辨开始和结束,连续记录0或者1时必须要有时钟同步,容易出现直流分量出错。
3.曼彻斯特编码 :在每一位中间都有一个跳变。 低->高表示0,高->低表示1 。
4.差分曼彻斯特编码 :在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0,没有跳变代表1。 位中间的跳变代表时钟,位前跳变代表数据 。
调幅( AM ):载波的 振幅 随着基带数字信号而变化。
调频( FM ):载波的 频率 随着基带数字信号而变化。
调相( PM ):载波的 初始相位 随着基带数字信号而变化。
失真 :发送方的数据和接收方的数据并不完全一样。
限制码元在信道上的传输速率的因素:信道能够通过的 频率范围 ; 信噪比 。
码间串扰 :由于系统特性,导致前后码元的波形畸变。
理想低通信号的最高码元传输速率为 2W ,单位是波特,W是理想低通信道的 带宽 ,理想带通特性信道的最高码元传输速率为W。
信噪比 :信号的平均功率与噪声的平均功率的比值,单位是 dB , 值=10log10(S/N) 。
信噪比对信道的 极限 信息传输速率的影响:速率 C=Wlog2(1+S/N)——香农公式 ,单位为 bit/s 。
信噪比越大,极限传输速率越高。实际速率比极限速率低不少。还可以用编码的方式来提高速率(让一个码元携带更多的比特量)。
所谓 复用 就是一种将若干个彼此独立的信号合并成一个可以在 同一信道 上同时传输的 复合信号 的方法。
比如,传输的语音信号的频谱一般在300~3400Hz内,为了使若干个这种信号能在 同一信道(相当于共享信道,能够降低成本,提高利用率) 上传输,可以把它们的频谱调制到不同的频段,合并在一起而不致相互影响,并能在接收端彼此分离开来( 分用 )。
信道复用技术就是将一个物理信道按照一定的机制划分多个互不干扰互不影响的逻辑信道。信道复用技术可分为以下几种: 频分复用,时分复用和统计时分复用,波分复用,码分复用 。
1.频分复用技术FDM(也叫做频分多路复用技术): 条件是传送的信号的带宽是有限的,而 信道的带宽要远远大于信号的带宽 ,然后采用 不同频率 进行调制的方法,是各个信号在信道上错开。频分复用的各路信号是在 时间 上重叠而在 频谱 上不重叠的信号。将整个带宽分为多份,用户分配一定的带宽后通信过程 自始至终都占用 这个频带。另外,为保证各个子信道传输不受干扰,可以设立 隔离带 。
2.时分复用技术TDM:采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号。 也就是在信道带宽上划分出几个子信道后,A用户在某一段时间使用子信道1,用完之后将子信道1释放让给用户B使用,以此类推。将整个信道传输时间划分成若干个时间片(时隙),这些时间片叫做 时分复用帧 。每一个时分用户在每一个TDM帧中占用 固定时序 的时隙。
4.波分复用技术WDM: 将两种或多种不同波长的光载波信号在发送端经过 复用器汇合 在一起,并耦合到光线路的 同一根光纤 中进行传输,在接收端经过 分波器 将各种波长的光载波分离进行 恢复 。整个过程类似于频分复用技术的共享信道。波分复用其实就是光的频分复用。
1.比特时间,码片
1比特时间就是发送 1比特 需要的时间,如数据率是10Mb/s,则100比特时间就等于10微秒。
每一个比特时间划分为m个短的间隔,称为码片。每个站被指派一个唯一的m bit 的码片序列(例如S站的8 bit 码片序列是00011011)。
如果发送 比特1 ,则发送自己的m bit 码片序列。如果发送 比特0 ,则发送该码片序列的二进制反码。
S站的码片序列:(-1,-1,-1,+1,+1,-1,+1,+1) -1代表0,+1代表1
用户发送的信号先受 基带数字信号 的调试,又受 地址码 的调试。就比如数据发送后受到基带数字信号的调试之后变为10,然后又受到地址码的调试后1就变为了00011011(上面的S站码片序列),0就变成了11100100。
由于每个比特要转换成m个比特的码片序列,因此原本S站的数据率b bit/s要提高到mb bit/s,同时S站所占用的频带宽度也提高到原本数值的m倍。这种方式是扩频通信中的一种。
扩频通信通常有两大类:直接序列扩频DSSS(上述方式);跳频扩频FHSS。
2.码分多址(CDMA)
CDMA的重要特点 :每个站分配的码片序列不仅必须 各不相同 ,并且还必须 相互正交 。在实用系统中使用的是 伪随机码序列 。
码片的互相 正交 的关系:令向量S表示站S的码片向量,令T表示其他任何站的码片向量。两个不同站的码片序列正交,就是向量S和T的 规格化内积 等于0。
即S T=(S1 T1+S2 T2+......Sm Tm)/m(其实就相当于 两个向量垂直 ,/m对结果其实也没多大关系)
推论 : 1. 一个码片向量和另一码片反码的向量的规格化内积值为0(如果ST=0,那么ST'也=0)
2. 任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1,即S S=1
3. 一个码片向量和该码片向量的规格化内积值是-1,即S S'=-1
CDMA的工作原理:
用一个列子来说明,假设S站的码片序列为(-1,-1,-1,+1,+1,-1,+1,+1),S站的扩频信号为Sx,即若数据比特=1那么S站发送的是码片序列本身Sx=S,若数据比特=0那么S站发送的是码片序列的反码Sx=S’。T站的码片序列为(-1,-1,+1,-1,+1,+1,+1,-1),T站的扩频信号为Tx。因为所有的站都使用相同的频率,因此每一个站都能够收到所有的站发送的扩频信号。所有的站收到的都是叠加的信号 Sx+Tx 。
当接收站打算收S站发送的信号时,就用S站的码片序列与收到的信号求规格化内积,即S (Sx+Tx)=S Sx+S Tx。前者等于+1或0,后者一定等于0,具体看下面(参考上面的 CDMA的工作原理 ):
当数据比特=1时,Sx=S,那么S Sx=S S=1;同理 ,当数据比特=0时,Sx=S’,那么S Sx=S S’=0
当数据比特=1时,Tx=S,那么S Tx=S T=0(参考上面 码片序列的正交关系 );同理 ,当数据比特=0时,Sx=S’,那么S Tx=S*T’=0
1. 手机连上无线网信号满格,就是不能用,怎么回事
如果手机显示已连接无线百网络,但是依然无法上网,建议:1.把手机关机重启、路由器复位,然后重新连接无线网络。
2.请确认路由器的传输带宽(支持802.11n的路由器支持的度带宽为40mhz,建议设置为20mhz),再次确问认路由器网络是否正常。3.确认路由器中是否设置了IP地址过滤/MAC地址过滤。
4.如果仍然不能WLAN上网,建议尝试答使用静态IP方式:设定--WLAN-选择内一个无线热点-显示高级选项-打钩-向下滑动屏幕-IP设定-静止-IP地址/网关。5.连接其他路由器尝试尝。
6.备份手机重要数据后恢复出厂设置尝试若问题依然存在,建议携带购机发票、三包凭证和手机到服务中心由工程师进容行检测。
2. wifi信号太差怎么办
如果手机WIFI信号弱或不稳定导致频繁掉线,建议尝试操作:
1.查看其他设备连接该无线网络信号是否较好或满格。
2.检查连接该无线网络的设备是否较多。
3.将手机重启,重新搜索WiFi信号。
4.若是家用路由器,建议断开电源一段时间后再次插入尝试。
5.如果使用网络运营商的无线网络,建议更换其他位置尝试。
6.更换其他无线网络试一下。
7.备份机器中数据(如:联系人、短信、多媒体等),然后恢复出厂设置。
若上述方式操作后问题依然存在,请您携带购机发票、包修卡和机器送到三星服务中心检查。
3. 手机连接无线网络信号差怎么回事
原因有以下几点:1、还原网络设置wifi信号不好也有可能是系统出现了一些问题,可以通过还原网络设置来解决一些问题。
2、手机保护壳影响wifi信号大多数手机用户都会为自己的手机配一个保护壳,不过有些第三方保护壳,尤其是金属保护壳或金属边框壳,会影响wifi的信号。3、路由器假如排除手机自身的原因,不妨看一下是否是路由器出现了问题,可以尝试把路由器重起试试。
4、升级最新系统系统的固件更新往往包含着对各种BUG、错误的修复,有时候也会对网络这一部分进行优化增强。假如wifi信号不好,又停留在比较老旧的版本,不妨升级到最新系统试一下。
4. 手机连接无线网信号不好
手机连接无线网信号不好的可能原因及解决方法:1.首先检查无线路由器是否正常工作,建议使用其他手机或者数码产品连接该 WIFI 信号,如果都能正常连接和正常上网,那么一般来说这个路由器是可以正常工作的。
2.手机开启了休眠状态关闭网络。建议检查手机是否开启休眠状态下关闭网络的选项,手机过一段时间就会断开连接或者接收不到后台聊天软件的可能原因是误开启手机休眠关闭网络的功能。
3.长时间使用路由器,路由器可能会出现假死现象。建议重启无线路由器即可。
4.认证类型不合适。建议尝试更改路由器的认证类型,选择安全的 “WPA2-PSK” 类型模式要好,下面的加密算法最好选择 “AES”。
5.手机或路由器网络设置异常。建议考虑恢复路由器出厂设置和手机网络设置。
5. 手机连接无线网信号不好
手机连接无线网信号不好的可能原因及解决方法:
1.首先检查无线路由器是否正常工作,建议使用其他手机或者数码产品连接该 WIFI 信号,如果都能正常连接和正常上网,那么一般来说这个路由器是可以正常工作的。
2.手机开启了休眠状态关闭网络。建议检查手机是否开启休眠状态下关闭网络的选项,手机过一段时间就会断开连接或者接收不到后台聊天软件的可能原因是误开启手机休眠关闭网络的功能。
3.长时间使用路由器,路由器可能会出现假死现象。建议重启无线路由器即可。
4.认证类型不合适。建议尝试更改路由器的认证类型,选择安全的 “WPA2-PSK” 类型模式要好,下面的加密算法最好选择 “AES”。
5.手机或路由器网络设置异常。建议考虑恢复路由器出厂设置和手机网络设置。
6. 为什么手机连接无线网络信号越来越差
连接无线网络信号差,有可能是由于信号源受到其他信号干扰或离信号源比较远或受到阻隔等情况导致,建议您可通过以下方式处理:
1、更新WiFi设备。
2、设置最佳频道:
(1)登录路由器的管理页 ;
(2)点击“基本设置”,更换“默认信道”,选择其他较好的信道。
3、调整摆放位置:
(1)家中的中心位置;
(2)远离干扰设备;
(3)合理摆放天线位置。
4、防止外蹭网。
5、加装辅助设置。
⑷ 路由器接收网络信号的原理是什么
传统地,路由器工作于OSI七层协议中的第三层,其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包,根据其中所含的目的地址,决定转发到下一个目的地址。因此,路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址,若找到了目的地址,就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址,同时IP数据包头的TTL(Time To Live)域也开始减数,并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时,它需要按顺序等待,以便被传送到输出链路上。 路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点有一条以上的路径,则基本预先确定的路由准则是选择最优(或最经济)的传输路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化,因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。 网络中,每个路由器的基本功能都是按照一定的规则来动态地更新它所保持的路由表,以便保持路由信息的有效性。为了便于在网络间传送报文,路由器总是先按照预定的规则把较大的数据分解成适当大小的数据包,再将这些数据包分别通过相同或不同路径发送出去。当这些数据包按先后秩序到达目的地后,再把分解的数据包按照一定顺序包装成原有的报文形式。路由器的分层寻址功能是路由器的重要功能之一,该功能可以帮助具有很多节点站的网络来存储寻址信息,同时还能在网络间截获发送到远地网段的报文,起转发作用;选择最合理的路由,引导通信也是路由器基本功能;多协议路由器还可以连接使用不同通信协议的网络段,成为不同通信协议网络段之间的通信平台。
⑸ 为什么要使用信道复用技术,常用的信道复用技术有哪些
因为在一般情况下,通信信道带宽远远大于姿戚用户所需的带宽,使用信道复用技术可以提高信道利用率,共享信道资源,降低网络成本。
信道复用技术分为频分复用,时分复用,波分复用,码分复用,空分复用,统计复用,极化波复用。
“派腊复用”是一种将若干个彼此独立的信号,合并为一个可在同一信道上同时传输的复合信号的方法。
比如,传输的语音信号的频谱一般在300~3400Hz内,为了使若干个这种信号能在同一信道上传输,可以把它们的频谱调制到不同的频段,合并在一起而不致相互影响,并能在接收端彼此分离开来。
拓展资料:
频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作,每一路信号传输时可不考虑传输时延,因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外,还有一种是正交频分复用。
时分复用就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片(简称时隙),并将这些时隙分配给每一个信号源使用,每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变,所以有时也叫同步时分复用。
其尘册滑优点是时隙分配固定,便于调节控制,适于数字信息的传输;缺点是当某信号源没有数据传输时,它所对应的信道会出现空闲,而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道,因此会降低线路的利用率。
时分复用技术与频分复用技术一样,有着非常广泛的应用,电话就是其中最经典的例子,此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛地应用,如SDH,ATM,IP和HFC网络中CM与CMTS的通信都是利用了时分复用的技术。