12多媒体通信与网络技术

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1、第12章多媒体通信与网络技术早在1985年，Sun微系统公司就提出了那句至今仍为人称道的名言：“网络就是计算机”。今天看来，这是一个具有预见性的真知灼见。多媒体技术只有和网络技术相结合，才会真正有发展潜力。例如，一些比较诱人的多媒体应用:视频会议、多媒体电子邮件、家庭购物以及目前很热的信息高速公路等，都需要有相应的网络与通信技术的支持。112.1数据通信系统12.1.1通信系统模型计算机网络与通信技术是密不可分的。通信技术的发展经历了一个漫长的过程。我国早在殷商时代就有了“烽火告警”的创举：在许多遥遥相望的山头筑起烽火台，一旦有外敌入侵，告急的信号就借助烽火逐

2、台向远方的大本营传递。1835年莫尔斯（S.F.B.Morse）发明了电报，1876年贝尔（A.G.Bell）发明了电话，从而开辟了近代通信的历史。2不管是烽火台还是现代的通信系统，通信系统模型都由图12-1所示几部分组成：图12-1通信系统模型3为理解通信系统模型的工作过程，可用“烽火告警”的例子说明。比如：驻守边关前线的将士(发送方)发现敌情(待发送信息)，采取燃烽火的方式(编码)通知远方的友军，烽火可在很远的地方被发现(传输介质为可见光)，远方的友军(接收方)发现烽火便知有敌情(解码)，如果天气不好，比如遇上有雾、下雨等天气(干扰)，远方的友军(接收方)

3、可能未发现烽火(信息传输出错)。不同的通信系统有相同的模型，不同的是采取的具体技术(如编码技术、传输技术)不同，从而导致传输距离、速度及传输的可靠性各不相同。412.1.2数据通信的基本概念与术语数据传输率与带宽数据传输速率是衡量系统传输数据能力的主要指标，指单位时间内传送的信息量，即每秒钟传送的二进制位数，单位为每秒位，记作b/s。带宽(Bandwidth)用于衡量媒体传输数据的能力。从技术角度上说，带宽和比特速率是两个不同的概念。但是它们之间有重要联系。通信媒体能够容纳一定频率范围的信号。所谓带宽就是媒体能够传输的信号最高频率和最低频率的差值。如电话信号的

4、频率是300～3300Hz，它的带宽就是3000Hz。根据可听见的声音的频率范围，频率太高或太低的声音将无法通过电话系统传播。5为什么传输系统有带宽的限制呢？因为没有一种电子设备能在瞬间将一个电压转换为另一个电压，电压的升或降都需要一小段时间。同样，也没有一种导线能完美地传导电流，当电流在导线上传输时信号能量会减弱。因此，每个传输系统都有其自身的极限带宽，也就是硬件改变信号的最大速率。当发送器企图以比带宽更高的速率改变信号，硬件将无法保持信号传输的正确性，因为在发送器企图送出下一个信号前没有足够的时间完成一次信号改变，导致接收方接收到的信号不完整，即通信错误。

5、带宽用每秒周数(cyclespersecond)或赫兹(Hz)来衡量。带宽可被看成是硬件所能发出的最快的连续振荡信号。6奈奎斯特采样定理最先阐述了带宽与系统每秒能传输的最大位数之间的基本关系。它对数据传输的最大速率给出了一个理论上的上限。对于采用两种电压（高电位或低电位）编码数据的传输方案，奈奎斯特定理指出，在带宽为B的传输系统上所能达到的最大数据传输速率以每秒位数表示时可达到2B。更一般地，如果传输系统使用N种不同电压而不是两种，奈奎斯特定理指出以每秒位数表示的最大数据传输速率C为：7奈奎斯特定理给出了一个实际无法达到的绝对最大值。实际通信系统总是被一些称

6、为噪声的背景干扰所限制，这些噪声使得达到理论极限传输速率成为不可能。香农推广了奈奎斯特的结果，指出了在噪声影响下传输系统所能达到的最大数据传输速率。香农的结果即香农定理可以描述为：C=Blog2（1+S/N）其中C是用每秒位数表示的线路容量实际限制值，B是硬件带宽，S是平均信号强度，N是平均噪声强度。计算时，信噪比S/N通常不直接给出，一般用数值10log10S/N来表示，其单位为分贝，缩写为dB。如，若S/N比值为100，则对应分贝值为20dB，若S/N比值为1000，则对应分贝值为30dB。8基带传输与宽带传输在通信系统中，我们经常使用“信道”这一名词。

7、信道和电路并不等同，通常将信道看作是以信号传输媒体为基础的信号通路，一般用来表示某一个方向传送信息的媒体。例如一条通信线路可以包含一条发送信道和一条接收信道。按照信号在信道中的传输形式，我们可以将其分为基带传输和宽带传输。9基带是原始数字信号所占用的基本频带，在基带传输方式中，在任何时刻仅有一路信号在介质中传送。基带传输方式中，数字信号通过直流脉冲被发送，当没有数据传输或长时间传输0或1时，信号状态不发生改变，信号频率几乎为0；当0与1交错传输时，信号状态改变最频繁，即信号交变的次数达到频率的最大值。所以，基带传输占用的频率范围为信道提供的全部带宽。基带系统中

8、的每个设备都共享相同的信道。当基带系统