计算机通信原理

第一篇：计算机通信原理

第2章 TCP/IP协议

2.1IP v4协议

2.1.1IP v4数据报格式

图2-1IP数据报的格式

1.固定字段的含义

图2-2ToS字段内部结构

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2.IP头部的可变部分

图2-3一个字节选项的代码格式

2.1.2IP v4地址

1.IP地址的含义和作用 2.IP地址的结构和类型

图2-4IP地址结构和类型

3.IP地址的记法

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图2-5点分十进制记法

4.IP子网和子网掩码(subnet mask)

图2-6子网掩码的意义

5.IP地址的分配 6.IP地址的配置

图2-7在Windows XP中指定IP地址

7.特殊的IP地址

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图2-8路由器要配置多个IP地址

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2.1.3IP v4分段封装

1.IP数据报与上层PDU的关系 2.IP数据报与下层PDU的关系

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图2-9IP数据报分片

计算机网络原理与通信技术 2.1.4IP v4功能模块

图2-10IP发送和接收数据报

2.1.5IP v4发送和接收流程

1.IP数据报在主机中的发送和接收过程

图2-11IP封装TCP的PDU形成IP数据报

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图2-12以太网帧封装IP数据报

图2-13主机处理过程

2.IP数据报在路由器中的发送和接收过程

图2-14IP与帧中继寻址

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图2-15FR结点机路由表

图2-16路由器处理流程封装前要获得数据链路号。根据LAN-WAN接口协议生成WAN帧。

2.1.6IP v4路由选择

1.路由选择核心模块

图2-17路由选择核心模块

2.路由表

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图2-18路由表的一般结构

3.路由选择类型及其表项

图2-19特定主机路由选择

图2-20特定网络路由选择

图2-21默认路由选择

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图2-22IP路由选择过程

2.2IP v6协议

2.2.1IP v6分组格式

图2-23具有多个头部的IP v6分组的一般形式

图2-24IP v6分组基本头部的格式（40字节长）

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2.2.2IP v6扩展头部

1.逐跳选项扩展头部 2.路由选择扩展头部

图2-25路由选择扩展头部

3.分片扩展头部

图2-26分片扩展头部的格式

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图2-27用隧道技术将一个IP v6分组分成3个分组片

4.鉴别头部

图2-28鉴别头部

图2-29带鉴别数据的IP v6分组

2.2.3IP v6地址

1.IP v6地址类型 2.IP v6地址记法 3.IP v6地址的格式

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图2-30IP v6的地址格式（各字段长度未按比例画出）

图2-31运输层在参考模型中的地位

计算机网络原理与通信技术 2.3UDP 2.3.1运输层协议概述

1.运输层协议的功能 2.进程通信

图2-32进程通信由运输层协议提供

图2-33端口号支持进程通信

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2.3.2UDP数据报格式

图2-34UDP数据报格式

2.3.3UDP 校验和算法

计算机网络原理与通信技术 图2-35带伪头部的用户数据报 2.3.4UDP应用

2.4TCP 2.4.1TCP报文段格式

图2-36TCP报文段格式

2.4.2TCP连接

1.TCP连接的含义

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图2-38TCP连接

2.TCP连接的管理

图2-39三向握手法

图2-40四向握手法

计算机网络原理与通信技术 2.4.3 TCP流量控制

1.滑动窗口的含义 2.窗口管理

图2-41窗口在发送方缓存上滑动

图2-42窗口增大了2B，发送方可以连续发送9B 20

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2.4.4 TCP拥塞控制

图2-43当通信量太大时，会发生拥塞，网络性能显著下降

1.拥塞预警法

图2-44加权公平队列法

2.通信量整形

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图2-45漏桶算法

图2-46令牌桶算法

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图2-47令牌桶+漏桶算法

习题

1.在计算机网络通信中应用广泛的是哪个协议？ 2.简述IP数据报组成字段的含义和作用。3.结合图示说明IP地址结构和类型。4.结合图示说明点分十进制记法的含义。5.结合图示说明子网掩码的意义。

6.如果140.50.1.1对应的子网掩码是255.255.255.0，那么该地址对应的网络号是什么？该主机是网络中第几号主机？子网号的比特数是多少？ 7.IP地址的分配应该遵循什么原则？ 8.路由器为什么要配置多个IP地址？ 9.IP v4包括哪些功能模块？ 10.简述IP v4发送和接收流程。11.IP的路由选择包括哪4种情况？

12.IP路由表中路由选择表项排列的顺序是什么？ 13.简述IP v6的提出背景。14.简述IP v6分组格式。

15.IP v6的扩展头部包括哪些类型？ 16.IP v6地址包括哪些类型？ 17.IP v6地址记法有哪些特点? 18.简述运输层协议的功能。19.谈一谈你对进程通信的理解。

20.结合图示说明UDP数据报字段的含义。

计算机网络原理与通信技术 21.简述UDP 校验和算法。22.简述UDP的功能特点。23.捎带确认的含义是什么？

24.TCP报文段中序号字段的含义是什么？ 25.结合图示说明TCP连接的含义。26.结合图示简述三向握手法的过程。27.终止TCP连接使用什么方法？ 28.简述TCP流量控制的做法。29.TCP如何实现拥塞控制？

第二篇：计算机通信网络原理实验二

实验二 局域网共享介质访问控制方式CSMA/CD模拟

【实验目的】

了解局域网共享介质访问控制方式的必要性和重要性，掌握此类算法分析和设计的基本思路；进一步理解、掌握算法CSMA/CD基本原理，理解CSMA/CD算法；掌握所选的编程环境及编程调试的方法。

【实验内容】

用MATLAB编写一个仿真站点随机访问共享10Mbps信道的CSMA访问控制程序。要求画图分析比较站点数（即网络负载）对网络吞吐量的影响。

【实验原理】

CSMA/CD原理（参见教材）。

【实验步骤】

1.复习CSMA工作原理，掌握此种局域网共享介质访问控制方式工作过程；

2.按实验内容要求设计程序框图；

3.按程序框图进行编码调试；

4.运行程序，观察分析实验结果，并进行必要的改进；

5.撰写实验报告。

请大家自行安装MATLAB软件

实验报告中给出代码，仿真图，并作出必要的分析

第三篇：通信原理

通信的目的：传递消息中所包含的信息。

消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像等。信息：是消息中包含的有效内容。

信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统。

数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。

信源编码与译码目的：提高信息传输的有效性、完成模/数转换

信道编码与译码目的：增强抗干扰能力

加密与解密目的：保证所传信息的安全

数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号

同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。

数字通信的特点

优点：

抗干扰能力强，且噪声不积累

传输差错可控

便于处理、变换、存储

便于将来自不同信源的信号综合到一起传输

易于集成，使通信设备微型化，重量轻

易于加密处理，且保密性好

缺点：

需要较大的传输带宽

对同步要求高

通信系统的分类

按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 … … 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统

调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1。

按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统

按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统

按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信 … …

按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用

通信方式：

单工通信：消息只能单方向传输的工作方式

半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式

全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式

并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输

优点：节省传输时间，速度快：不需要字符同步措施

缺点：需要 n 条通信线路，成本高

串行传输 ：将数字信号码元序列以串行方式一个码元接一个码元地在一条信道上传输优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用

缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施

第四篇：通信原理课程设计[范文]

通

题目：

信 原 理课程设计

基于MATLAB的系统的2ASK仿真

五、设计心得和体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

1、心得和体会……………………………………………………………

2、致谢……………………………………………………………………

参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

一、2ASK通信系统发展背景

随着通信技术日新月异的发展，尤其是数字通信的快速发展越来越普及，研究人员对其相关技术投入了极大的兴趣。为使数字信号能在带通信道中传输，必须用数字信号对载波进行调制，其调制方式与模拟信号调制相类似。根据数字信号控制载波的参量不同也分为调幅、调频和调相三种方式。因数字信号对载波参数的调制通常采用数字信号的离散值对载波进行键控，故这三种数字调制方式被称为幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。经调制后的信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号。因此，调制解调技术是实现现代通信的重要手段，促进通信的快速发展。

现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善，到现在数字调制技术的广泛运用，使得信息的传输更为有效和可靠。二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式，也是各种数字调制的基础。

二、仿真设计原理 1、2ASK信号的调制

2ASK技术是通过改变载波信号的幅值变化来表示二进制0或1的。载波0，1信息只改变其振幅，而频率和相位保持不变。通常使用其最大值Acos(t)和0分别表示1和0.有一种常用的幅值键控技术是开关键控（OOK）在OOK中，把一个幅度取为0，另一个幅度取为非0,其优点是传输信息所需的能量下降了，且调制方法简单.ＯＯＫ的产生原理如图2、2ASK信号的解调

接收端接收信号传来的2ASK信号，首先经过带通滤波器滤掉传输过程中产生的噪声干扰，再从中回复原始数据信号。常用的解调方法有两种：包络解调法和相干解调法。

相干解调法

相干解调也叫同步解调，就是利用相干波和接收到的2ASK信号相乘分离出包含原始信号的低频信号，再进行抽样判决恢复数字序列。相干波必须是与发送端同频同相的正弦信号。Z（t）=y(t)cos(t)=m(t)cos2(t)=111m(t)[1+cos(2t)]=m(t)+m(t)cos(2t).式中1/2m(t)是基带信号，2221/2m(t)cos(2t)是频率为2的高频信号，利用低通滤波器可检测出基带信号，再经过抽样判决，即可恢复出原始数字信号序列{an},2ASK信号带宽为码元速率的2倍，即：B2ASK=2Rb.式中Rb为信息速率。

相干解调的原理图如下

三、直接用MATLAB编程仿真

1、实验框图

在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制，产生

元速率Rb=1000Band,载波频率为f=4kHZ.以下是仿真程序及注释。例子中采用OOK键控方式实现2ASK调制。第一行为数字序列波***1的单极性不归零码，码元宽度Tb=1/Rb=0.001s，第二行为载波波形，在一个码元宽度，有4个周期的正玄波载波信号f=1/4Tb=4kHz;第三行为调整之后的波形，码元1对应的调制后波形对应正玄波，0对应的调制后波形为0，结果满足要求.。

%数字信号的ASK调制

3、使用MATLAB编程

Clear;

%清空空间变量 m=[1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1];

%数字信号序列 Lm=length(m);

%序列的长度

F=200;

%数字信号的带宽

f=800;

%正弦载波信号的频率 A=1;

%载波的幅度

Q=f/F;

%频率比，即一个码元宽度中的正弦周期个数，为适配下面的滤波器参数选取，Q>=1/3 M=500；

%一个正弦周期内的采样点数 t=(0:M-1)/M/f;

%一个正弦信号周期内的时间

carry1=repmat(A*sin(2*pi*f*t),1,Q);%一个码元宽度内的正弦载波信号 Lcarry1=length(carry1);

%一个码元宽度内的信号长度 carry2=kron(ones(size(m)),carry1);%载波信号

ask=kron(m,carry1);

%调制后的信号 N=length(ask);

%长度 tau=(0:N-1)/(M-1)/f;

%时间 Tmin=min(tau);

%最小时刻 Tmax=max(tau);

%最大时刻 T=ones(size(carry1));

%一个数字信号1 dsig=kron(m,T);

%数字信号波形 subplot(3,1,1);

%子图分割 plot（tau,dsig）

%画出载波波形 grid on

%添加网 axis([Tmin Tmax-0.2 1.2])

%设置坐标范围 subplot(3,1,2)

%子图分割 plot(tau,carry2)

%画出载波波形 grid on

%添加网络

axis([Tmin Tmax-1.2*A 1.2*A]);%设置坐标范围 subplot(3,1,3)

%子图分割 plot(tau,ask)

%画出调制后的波形 grid on

%添加网络

axis([Tmin Tmax-1.2*A 1.2*A])%设置坐标范围

y=(x(t_judge));

%抽样判决时刻的信号值 y_judge=1*(y>=th)+0*(y<=th);

%抽样判决信号的0阶保持 y_value=kron(y_judge,ones(size(carry1)));

%抽样判决后的数字信号波形 n_tau=tau+0.5/F;

%抽样判决后的信号对应时间 subplot(4,1,3)

plot(n_tau,y_value)

axis([min(n_tau)max(n_tau)grid on subplot(4,1,4)plot(tau,dsig)

axis([Tmin Tmax-0.2 1.2])grid on

1、图示

%子图分割

%画出抽样判决后的数字信号波形-0.2 1.2])

%画出原始信号波形与解调后信号作对比

四、仿真结果

011

为使仿真过程清晰，忽略了信道的传输延时等，仅考虑了抽样判决点选取时的延时0.5Tb，因码元波特率RB=1000Band，码元宽度Tb=1/Rb=0.001s 故0.5Tb=0.0005s，从图中标注可以看出，信号的起始点为0.0005s。

五、设计心得和体会

1、心得和体会

通过本次课程设计，我们主解了要了2ASK调制与解调原理，特别是2ASK调制解调电路的MATLAB实现与调制性能分析，把本学期学的通信原理等通信类科目的内容应用到本课程设计中来，进一步巩固复习通信原理，MATLAB等课程，以达到融会贯通的目的。

通过对通信系统原理和MATLAB的学习，在通过硬件实现时会时不时地会出现一些问题，诸如：某个芯片的用法、其适用范围、其典型应用时会出现的问题、滤波器的设计、模拟电路中反馈电阻与控制增益器件的调节等等，都需要理论知识和实践经验结合才能解决。在此期间，首先，通过查阅相关书籍、文献，搞清楚原理框图，为今后的实验及论文写作奠定比较扎实的理论；其次，在原理图的基础之上，设计具体的硬件实现流程图，利用将一个大而复杂的系统分解转化为多个小而简单的模块的思想，在进行整合、连接，将复杂的问题简单化。了解了更多关于通信的知识，对以后的学习和工作又了莫大的帮助。通过本次课程设计，加强了对通信系统原理的理解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算及仿真等环节，进一步提高了分析解决实际问题的能力。在学习通信原理理论后进行一次电子设计与制作，锻炼了分析、解决电子电路问题的实际本领。为进一步学习计算机网络，数据通信，多媒体技术等课程打下坚实的基础。运用学习成果把课堂上学的系统化的理论知识，尝试性的应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提高一些有真惰性的建议和设想，检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大差距，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，更边学习内容提供实践依据。

2、致谢

在此，首先要感谢蔡老师对我们一直以来的关心和照顾，细心给我们解答疑惑，帮助我们更好的学习，同时还要谢谢同学们热情的帮助。最后，祝老师新年快乐！笑口常开！

参考文献

[1]《通信原理》（第2版）樊昌信 等编著

国防工业出版社 北京

2012年 [2]《MATLAB信息工程工具箱技术手册》魏巍 主编 国防工业出版社 北京 2004年 [3]《MATLAB通信仿真开发手册》孙屹 主编 李妍 编著国防工业出版社 北京2004年

第五篇：通信原理课程设计

通 信 原

理

课

程 设计

班级：

姓名：

学号：

任课教师：

Simulink建模仿真实现频分复用

 设计目的

掌握频分复用工作原理

学会使用Simulink建模仿真

 设计题目涉及的理论知识

当一条物理信道的传输能力高于一路信号的需求时，该信道就可以被多路信号共享，例如电话系统的干线通常有数千路信号的在一根光纤中传输。复用就是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。其目的是为了充分利用信道的频带或时间资源，提高信道的利用率。

信号多路复用有两种常用方法：频分复用（FDM）和时分复用（TDM）。时分复用通常用于数字信号的多路传输。频分复用主要用于模拟信号的多路传输，也可用于数字信号。

频分复用是一种按频率来划分信道的复用方式。在FDM中，信道的带宽被分成多个相互不重叠的频段（子通道），没路信号占据其中一个子通道，并且各路之间必须留有未被使用的频带（防护频带）进行分隔，以防止信号重叠。在接收端，采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的信号。

在物理信道的可用带宽超过单个原始信号（如原理图中的输入信号1、2、3这3路信号）所需带宽情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同（或略宽）的子信道；然后在每个子信道上传输一路信号，以实现在同一信道中同时传输多路信号。多路原始信号在频分复用前，先要通过频谱搬移技术将各路信号的频谱搬移到物理信道频谱的不同段上，使各信号的带宽不相互重叠（搬移后的信号如图中的中间3路信号波形）；然后用不同的频率调制每一个信号，每个信号都在以它的载波频率为中心，一定带宽的通道上进行传输。为了防止互相干扰，需要使用抗干扰保护措施带来隔离每一个通道。 设计思想（流程图）

整个系统的流程为：

输入正弦信号→低通滤波器→调制器→带通滤波器→高斯信道→带通滤波器→解调→低通滤波器→输出信号  仿真模块

正弦信号；Sine Wave模块

低通滤波器 ：Analog Filter Design-lowpass模块

调制器：Analog Passband Modulation ,提供模拟调制技术。

DSB AM Modulator Passband模块 DSBSC AM Modulator Passband模块 SSB AM Modulator Passband模块

带通滤波器：Digital Filter Design模块

信道：AWGN channel,加性高斯白噪声信道。

解调器：Analog Passband Modulation ,提供模拟调制技术。

DSB AM Demodulator Passband模块 DSBSC AM Demodulator Passband模块 SSB AM Demodulator Passband模块 输出：Scope模块 加法：Sum 模块

 仿真模型和模块的参数设置

参数设置 仿真结果设置Sine Wave模块参数，双击模块删除默认值输入新的设置 设置Amplitude 为1 设置Frequency为2*pi 设置Samples per frame 为0.01 低通滤波器

设置filter order为8

设置 passband edge frenquency 为30

3带通滤波器 信道

设置 Initial seed 67

设置 Mode Variance from mask 调制器

设置 Carrier frenquency 100 6 解调器

设置Carrier frenquency 100

结论（结果分析）

通过对以上三个不同的信号进行低通、带通滤波和AM、DSB、SSB的调制解调得出三个不同的波形。从而知道频分复用利用同一个信道同时传输多路信号的，充分利用信道的频带或时间资源，提高信道的利用率。尽管在传输和复用过程中，调制解调等过程会不同程度的引入非线性失真，而产生各路信号的相互干扰，但是频分复用仍然可以普遍应用在多路载波电话系统中。

Simulink是一个很好的应用工具，我学习到如何建模和仿真。在软件中掌握模块的功能以及应用，顺利的建立模型，进行仿真，得到结果。