带宽与信道容量与数据传输速率的关系
最新第二章-数据通信基础-习题与答案
第二章数据通信基础习题与答案一、判断题1.（√）计算机中的信息都是用数字形式来表示的。
2.（√）信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示，单位时间内传送的比特数越多，表示信道容量越大。
3.（×）波特率是指信息传输的错误率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标。
4.（×）在单信道总线型网络中，带宽=信道容量×传输效率。
5.（√）在共享信道型的局域网中，信号的传播延迟或时延的大小与采用哪种网络技术有很大关系。
6.（√）DTE是指用于处理用户数据的设备，是数据通信系统的信源和住宿。
7.（√）DCE是数据通信设备，是介于数据终端设备与传输介质之间的设备。
8.（×）Modem属于DTE。
9.（√）在单工通信的两个节点中，其中一端只能作为发送端发送数据不能接收数据，另一端只能接收数据不能发送数据。
10.（√）在半双工通信的双方可以交替地发送和接收信息，不能同时发送和接收，只需要一条传输线路即可。
11.（×）在全双工通信的双方可以同时进行信息的发送与接收，只需要一条传输线路即可。
12.（√）在局域网中，主要采用的是基带数据传输方式。
13．（√）信道带宽的单位是赫兹。
14．（×）数据通信系统主要技术指标中的信道容量＝吞吐量×传输效率。
15．（×）比特率和波特率是两个相同的概念。
16．（√）基带传输与宽带传输的主要区别在于数据传输速率不同。
17．（√）分组交换是以长度受到限制的报文分组为单位进行传输交换的。
18．（√）电路交换有建立连接、传输数据和拆除连接三个通信过程。
19．（√）分组交换比电路交换线路利用率高，但实时性差。
20．（√）ATM(即异步传输模式)是一种广域网主干线常采用的技术。
21．（√）数据传输率是指单位时间内信道内传输的信息量，即比特率。
22．（×）使用调制解调器进行网络数据传输称为基带传输。
计算机网络原理 信道的主要性能参数
计算机网络原理 信道的主要性能参数信道的性能可以从信道带宽、信道容量、吞吐量、出错率等几个方面来衡量。
1．带宽带宽（Bandwidth ）本意指的是电子电路中存在一个固有通频带。
它所指的其实是数据传输率，譬如网络带宽等等，都是以“字节/秒”为单位。
衰减和延迟变形与信号中所含傅立叶分量频率大小相关，并由信道的质量决定。
任何信道都不是理想的，每一个信道都对能通过的信号频率范围有一个限制。
信道允许通过的信号频率范围，即可传送的信号的最高频率与最低频率之差，被称为信道的通频带宽，亦即信道带宽，单位为Hz 。
例如，一条传输线可以接受500Hz~3500Hz 的频率，则在这条传输线上传送频率的带宽就是3000Hz 。
只有信号带宽在信道范围内时，传输才是安全的。
在传输过程中，无线电、微波和双绞线都具有不同的带宽。
如图1-8所示为不同通信介质之间的对应关系。
f(Hz)0123456789101112f(Hz)波段图1-8 不同通信介质的传输带宽 宽带（broadband ）信道是指带宽很宽的信道，并可以在同一传输介质上进行多重（并行）传输的高速（一般大于2.5Gbps ）数据传输通道。
如图1-9为ADSL 上的三个信息频道：POTS （话音）频道（4kHz ）、上行频道（10kHz~50kHz ）和下行频道（1MHz 以上），或者说，ADSL 技术就是在一条铜线上，分出这样三个信息频道的技术，从而在一条铜线上既可以打电话，也可以上网。
高速下行通道中速双工通道POTS (a)ADSL 信道结构 (b)ADSL 频率结构图1-9 ADSL 上的三个信息频道信道带宽W=f 2-f 1，其中f 1是信道能通过的最低频率，f 2是信道能通过的最高频率，两者都是由信道 提 示 所说的“高速”，目前还没有国际标准定义。
一般将速度在1.54Mmps以上的数据传输都可以由做宽带。
从运营商的角度，一般把速度超过2Mbps 的数据传输才称为宽带传输。
流媒体相关网络协议
6.3.3 RTSP（Cont’d）
4. RTSP协议与其他协议的关系
（1）RTSP协议与HTTP协议的联系
▪ 目前的协议规范同时允许网页服务器和流媒 体服务器支持RTSP实现。
（2）RTSP协议与HTTP协议的区别
▪ HTTP是一个不对称协议；在RTSP中， Client和Server都可发出请求，且请求是有 状态的。
6.3.4 RSVP（Cont’d）
6. RSVP资源预订类型 ▪ A.独占资源预订——为每个连接中每
个相关发送者安装一个流 ▪ （1）固定过滤类型 ▪ B.共享资源预订——由不相关的发送
者使用 ▪ （2）通配过滤类型 ▪ （3）共享显式类型
6.3.4 RSVP（Cont’d）
7. RSVP软状态实现 ▪ 对RSVP，软状态指可被某些RSVP信息更新的路由
▪ 延迟敏感传输要求传输及时，并因而改变其速率。
6.3.4 RSVP（Cont’d） 3. RSVP数据流处理 ▪ RSVP数据流基本特征是连接，数据包在其上流通。 ▪ RSVP支持单播和组播连接，流总是从发送者开始。 ▪ 特定连接的数据包被导向同一个IP目的地址或公开的目
的端口。 ▪ IP目的地址是组播发送的组地址，或是单个接收者的单
6.3.4 RSVP（Cont’d）
5. RSVP连接启动 ▪ 为了初始化RSVP组播连接，接收者首先使用
Internet组成员协议（IGMP）加入IP目的地址指 定的组播组。对单播连接，单播路由就象IGMP 结合协议无关组播（PIM）在组播时的作用。 ▪ 接收者加入组后，潜在的发送者就开始发送 RSVP路径信息给IP目的地址。 ▪ 接收者应用收到路径信息，开始发送相应资源预 订请求信息，使用RSVP指定欲点播的流描述。 ▪ 发送者应用接收到资源预订请求信息后，开始发 送数据包。
第七章流媒体相关网络协议
送入运
封装为 输层 UDP用户
RTP报文
数据报
从开发者的角度看，t’d)
RTP在端口号1025到65535之间选择一个未 使用的偶数UDP端口号，而在同一次会话中 的RTCP则使用下一个基数UDP端口号。
默认端口号： RTP：5004 RTCP：5005
谱范围； 信道带宽是指信道上能够传送的最大频率范围； 在通信过程中，信号带宽必须小于信道带宽； 带宽单位为MHz。
7.1.1 Internet传输的基本概念（Cont’d）
3. 信道容量和数据传输速率 （1）信道容量：信道在单位时间内可以传输的最
大信号量，表示信道的传输能力。 （2）数据传输速率：通信线上传输信息的速度。 信号速率S是指单位时间内所传送的二制位代码
MMSP (Microsoft Media Server Protocol)
流媒体协议在IP/TCP协议中的位置
7.3.1 RTP
RTP（Real-time Transport Protocol）实时运
输协议——为实时应用提供端到端的运输，
但不提供任何服务质量的保证。
压缩
多媒体数 编码 据块
7.3.1 RTP（ Cont’d)
实时传输协议 暗示它也可以看 做传输层协议 因为RTP封装了 多媒体应用的数 据块，并且向多 媒体应用层提供 了服务
7.3.1 RTP（ Cont’d)
1. RTP协议的相关概念 (1) Time Stamping（时戳） 把接收到的语音和视频等多媒体数据按照正
的有效位数，以bps为单位。 调制速率B是指脉冲信号经过调制后的传输速率，
以BAUD为单位。
在通信过程中，信道容量应大于传输速率。
香农定理 1hz带宽
香农定理1. 引言在信息论中，香农定理是一项非常重要的理论，它对于衡量和传输信息的能力有着深远的影响。
香农定理提供了一个理论上的上限，它告诉我们在给定带宽的情况下，数据传输的最大速率是多少。
本文将对香农定理进行详细的探讨。
2. 信息论基础在深入了解香农定理之前，我们需要了解一些信息论的基础知识。
2.1 信息的度量在信息论中，信息的度量单位被称为比特（bit）。
一个比特表示一个二进制的选择，即0或1。
比特用来衡量信息的数量，比特越多，信息量越大。
2.2 信息熵信息熵是一个衡量随机变量不确定性的指标。
对于一个离散型随机变量X，其信息熵H(X)的计算公式为：H(X) = -Σ P(x) * log2(P(x))其中，P(x)表示随机变量X取某个值x的概率。
2.3 带宽带宽是指网络或信道传输数据的能力，通常以每秒传输的比特数来衡量。
带宽越大，网络传输的速度就越快。
3. 香农定理的原理香农定理是由克劳德·香农于1948年提出的。
它给出了在给定带宽的情况下，数据传输的最大速率。
3.1 香农公式香农定理的核心是香农公式，它用于计算在给定信道容量和带宽的情况下，数据传输的最大速率。
C = B * log2(1 + S/N)其中，C表示信道容量，B表示带宽，S表示信号的平均功率，N表示信号的平均噪声功率。
3.2 信道容量信道容量是指在给定带宽和信号噪声比的情况下，信道传输数据的最大速率。
信道容量取决于带宽和信噪比的大小。
3.3 信噪比信噪比是指信号功率和噪声功率之间的比值。
信噪比越大，信号的质量就越好，数据传输的可靠性就越高。
4. 香农定理的应用香农定理在通信领域有着广泛的应用，它为我们设计和优化通信系统提供了理论依据。
4.1 无线通信在无线通信中，带宽是有限的资源。
根据香农定理，我们可以计算出在给定带宽下，无线信道的最大传输速率。
这对于无线通信系统的设计和优化非常重要。
4.2 数字通信在数字通信中，我们可以利用香农定理来优化数据传输的可靠性和效率。
信道带宽与信道容量
C
B
log2
1
S N
bit / s
（2-6-2）
例2.2 设一幅图片约有个像素，每个像素以后2个以等概率出 现的亮电平。若要求用3分钟传输这张图片，并且信噪比等于 30dB，试求所需的信道带宽。
解：由于每个像素有12个等概率出现的亮度电平，所以每个 像素的信息量为 I p log 2 12 3.585 b
每幅图像的信息量为 If 2.5106 Ip 8.963106 b 信息传输速率，即信道容量为
C If t 8.963 10 6 (3 60) 4.98 10 4
信噪比为 S N 30 dB 1000 由于信道容量 C B log2(1 S N)
所以所需信道带宽为
B
C
4.98104 5 kHz
案例分析2
地震预警信息是由电脑自动发送，该预警信息可通过多种通 信手段进行传输发送，例如：网络微博发送，计算机、手机、 专用预警接收服务器、电视等实时同步发布，如图2.37所示。 由于地震预警系统传递信息时需要保证信息的可靠性，因此 可以通过多种通信手段保证信息的发布，所涉及到的信道方 式也可能有多种形式。
地震发生时，首先出现的是上下震动的P波，震动幅度较 小，要过大约10秒到1分钟时间，水平运动的S波才会到来， 造成严重破坏。地震预警就是利用地震发生后，P波与S波之 间的时间差。原理上，在距离震源50公里内的地区，会在地
案例分析2
地震前10秒收到预警信息；90-100公里内的地区，能提前 20多秒收到预警信息。根据数据准确估计震级、震中位置以 及快速估计地震对预警目标的影响等。例如：地震波从震中 传到北川县城大概需要25秒。如果您在发震5秒后感受到了地 震波，并花了15秒钟打电话告诉北川的朋友地震波即将来临， 那么您北川的朋友将会获得5秒的应急时间。
带宽
在通信系统中我们经常会遇到“带宽”(Bandwidth)这个词，但我们也会遇到“带宽”的单位有时用赫兹（Hz）表示，而有时却用比特/秒（bit/S）表示，那么我们平时所说的“带宽”到底指的是什么呢？1、数字通信系统中带宽的概念早期的电子通信系统都是模拟系统。
当系统的变换域研究开始后，人们为了能够在频域定义系统的传递性能，便引进了“带宽”的概念。
当输入的信号频率高或低到一定程度，使得系统的输出功率成为输入功率的一半时(即-3dB)，最高频率和最低频率间的差值就代表了系统的通频带宽，其单位为赫兹(Hz)。
比如在传统的固定电话系统中，从固定话机终端到交换中心的双绞线路系统(Twist pa ir)，所能提供的通信带宽可以到2MHz以上，其中我们的语音通信只使用了从3 00Hz~3400Hz的频段，使用的通信带宽约为3KHz。
现在，基于双绞线传输的xDS L接入网技术，能够充分使用语音带宽以外的频率，高速传送数据业务，实现宽带网接入。
图1 模拟电话线的频带(300Hz~3400Hz为语音通信频带，25KHz~1.1MHz为ADSL频带)数字通信系统中“带宽”的含义完全不同于模拟系统，它通常是指数字系统中数据的传输速率，其表示单位为比特/秒(bit/S)或波特/秒(Baud/S)。
带宽越大，表示单位时间内的数字信息流量也越大；反之，则越小。
衡量二进制码流的基本单位称为“比特”，若传输速率达到64kb/s，就表示二进制信息的流量是每秒6 4,000比特。
衡量多进制码流的的基本单位为“波特”，若多进制码流的传输速率达80KB/S，就表示多进制符号的信息流量是每秒80,000波特，如果将多进制码，比如四进制码(22)，换算成的二进制来衡量，则信息比特流量为80X2=160K b/S。
不同的数字业务其提供或需求的带宽也不一样。
如前面所说在固定电话网中的局与局之间的中继接口，所提供的带宽为64Kb/S；ISDN网中的用户网络侧接口（U NI）中的U接口(2B1Q码)，带宽为80KB/S(160Kb/S)；局间E1接口所提供的带宽为2Mb/S；同步数字传输网(SDH)中的STM-1信号速率为155Mb/S，等等。
第2章 数据通信基础知识
2.3.2 信源编码技术
1．数字数据的模拟信号编码 ③ 相移键控法（PSK，Phase Shift Keying）。 相移键控法又称相位调制（PM，简称调相）， 是调制载波的相位，用不同的载波相位（幅值 相同）表示数字信号“1”和“0”。 绝对调相使用相位的绝对值。
因为在频带传输中只需要用不同幅度或不同频率 表示0、1两个电平。
2.3.1 基带传输、频带传输和宽带传输
4．宽带传输 宽带是指带宽比声频更宽的频带。利用宽带 进行的传输称为宽带传输。 宽带传输可以在传输介质上使用频分多路复 用技术。 由于数字信号的频带很宽，不便于在宽带网 中直接传输，通常将其转化成模拟信号后再在宽 带网中传输。
2.1.3 数据通信的主要技术指标
1．数据传输速率 设T为传输的电脉冲信号的宽度或周期，N为 脉冲信号所有可能的状态数，则比特率为 S=(1/T)*log2N（bit/s） 式中，log2N是每个电脉冲信号所表示的二进制 数据的位数（比特数）。 如电信号的状态数N=2，即只有“0”和“1”两个 状态，则每个电信号只传送1位二进制数据，此 时，S=1/T。
2．数字数据的数字信号编码
（1）不归零编码（NRZ，Non-Return to Zero）。
不归零编码规定，如果用负电平表示逻辑 “0”，则正电平表示逻辑“1”，反之亦然。 特点：发送能量大，有利于提高收端信噪比； 带宽窄但直流和低频成分大； 不能提取同步信息，判决电平不易稳定；
不归零编码一般用于设备内部通信和短距离通信。
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带宽与信道容量与数据传输速率的关系
2008-04-22 10:16:58| 分类：|举报|字号订阅
数据传输速率的定义
数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。
数据传输速率在数值上等于每秒种传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒(bit/second)，记作bps。
对于二进制数据，数据传输速率为：
S=1/T(bps)
其中，T为发送每一比特所需要的时间。
例如，如果在通信信道上发送一比特0、1信号所需要的时间是，那么信道的数据传输速率为1 000 000bps。
在实际应用中，常用的数据传输速率单位有：kbps、Mbps和Gbps。
其中：
1kbps＝10^3 bps 1Mbps＝10^6 bps 1Gbps＝10^9 bps
带宽与数据传输速率
在现代网络技术中，人们总是以“带宽”来表示信道的数据传输速率，“带宽”与“速率”几乎成了同义词。
信道带宽与数据传输速率的关系可以奈奎斯特(Nyquist)准则与香农(Shanon)定律描述。
奈奎斯特准则指出：如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输窄脉冲信号，则前后码元之间不产生相互窜扰。
因此，对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽B（B=f,单位Hz)的关系可以写为：
Rmax＝(bps)
对于二进制数据若信道带宽B=f=3000Hz，则最大数据传输速率为6000bps。
奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。
香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。
香农定理指出：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率Rmax 与信道带宽B、信噪比S/N的关系为：
Rmax＝(1+S/N)
式中，Rmax单位为bps,带宽B单位为Hz，信噪比S/N通常以dB（分贝）数表示。
若S/N=30(dB),那么信噪比根据公式：
S/N(dB)=(S/N)
可得，S/N＝1000。
若带宽B=3000Hz，则Rmax≈30kbps。
香农定律给出了一个有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率的极限值。
它表示对于带宽只有3000Hz的通信信道，信噪比在30db时，无论数据采用二进制或更多的离散电平值表示，都不能用越过0kbps的速率传输数据。
因此通信信道最大传输速率与信道带宽之间存在着明确的关系，所以人们可以用“带宽”去取代“速率”。
例如，人们常把网络的“高数据传输速率”用网络的“高带宽”去表述。
因此“带宽”与“速率”在网络技术的讨论中几乎成了同义词。
带宽：信号传输频率的最大值和最小值之差(Hz)。
信道容量：单位时间内传输的最大码元数(Baud)，或单位时间内传输的最大二进制数(b/s)。
数据传输速率：每秒钟传输的二进制数(b/s)。
带宽:信道可以不失真地传输信号的频率范围。
为不同应用而设计的传输媒体具有不同的信道质量，所支持的带宽有所不同。
信道容量:信道在单位时间内可以传输的最大信号量，表示信道的传输能力。
信道容量有时也表示为单位时间内可传输的二进制位的位数（称信道的数据传输速率，位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，简记为bps。
数据传输率:信道在单位时间内可以传输的最大比特数。
信道容量和信道带宽具有正比的关系：带宽越大，容量越大。
(这句话是说,信道容量只是在受信噪比影响的情况下的信息传输速率)
带宽与信道容量与数据传输速率的关系
2008-04-22 10:16:58| 分类：|举报|字号订阅
数据传输速率的定义
数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。
数据传输速率在数值上等于每秒种传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒(bit/second)，记作bps。
对于二进制数据，数据传输速率为：
S=1/T(bps)
其中，T为发送每一比特所需要的时间。
例如，如果在通信信道上发送一比特0、1信号所需要的时间是，那么信道的数据传输速率为1 000 000bps。
在实际应用中，常用的数据传输速率单位有：kbps、Mbps和Gbps。
其中：
1kbps＝10^3 bps 1Mbps＝10^6 bps 1Gbps＝10^9 bps
带宽与数据传输速率
在现代网络技术中，人们总是以“带宽”来表示信道的数据传输速率，“带宽”与“速率”几乎成了同义词。
信道带宽与数据传输速率的关系可以奈奎斯特(Nyquist)准则与香农(Shanon)定律描述。
奈奎斯特准则指出：如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输窄脉冲信号，则前后码元之间不产生相互窜扰。
因此，对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽B（B=f,单位Hz)的关系可以写为：
Rmax＝(bps)
对于二进制数据若信道带宽B=f=3000Hz，则最大数据传输速率为6000bps。
奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。
香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。
香农定理指出：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率Rmax 与信道带宽B、信噪比S/N的关系为：
Rmax＝(1+S/N)
式中，Rmax单位为bps,带宽B单位为Hz，信噪比S/N通常以dB（分贝）数表示。
若S/N=30(dB),那么信噪比根据公式：
S/N(dB)=(S/N)
可得，S/N＝1000。
若带宽B=3000Hz，则Rmax≈30kbps。
香农定律给出了一个有
限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率的极限值。
它表示对于带宽只有3000Hz的通信信道，信噪比在30db时，无论数据采用二进制或更多的离散电平值表示，都不能用越过0kbps的速率传输数据。
因此通信信道最大传输速率与信道带宽之间存在着明确的关系，所以人们可以用“带宽”去取代“速率”。
例如，人们常把网络的“高数据传输速率”用网络的“高带宽”去表述。
因此“带宽”与“速率”在网络技术的讨论中几乎成了同义词。
带宽：信号传输频率的最大值和最小值之差(Hz)。
信道容量：单位时间内传输的最大码元数(Baud)，或单位时间内传输的最大二进制数(b/s)。
数据传输速率：每秒钟传输的二进制数(b/s)。
带宽:信道可以不失真地传输信号的频率范围。
为不同应用而设计的传输媒体具有不同的信道质量，所支持的带宽有所不同。
信道容量:信道在单位时间内可以传输的最大信号量，表示信道的传输能力。
信道容量有时也表示为单位时间内可传输的二进制位的位数（称信道的数据传输速率，位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，简记为bps。
数据传输率:信道在单位时间内可以传输的最大比特数。
信道容量和信道带宽具有正比的关系：带宽越大，容量越大。
(这句话是说,信道容量只是在受信噪比影响的情况下的信息传输速率)。