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通信原理学习笔记
作者：木道寻08 | 2024-08-21 05:19:38
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通信原理学习笔记
一个手机通话需要经过下面三个网络
| 类别 | 接入网（Access Network） | 承载网（Transport Network） | 核心网（Core Network） |
|---|---|---|---|
| 定义 | 连接终端用户与电信网络的部分。 | 在接入网和核心网之间传输数据的网络。 | 处理、交换和管理通过承载网传输的数据。 |
| 主要功能 | - 用户接入- 信号传输- 覆盖局部区域 | - 高效传输- 汇聚与分发- 资源管理 | - 呼叫控制- 数据交换- 计费与用户管理- 服务提供 |
| 常见技术 | - 有线接入（DSL, FTTH）- 无线接入（2G, 3G, 4G, 5G, Wi-Fi） | - SDH- MPLS- IP传输 | - 电路交换- 分组交换（IP, MPLS）- IMS |
| 关键设备 | - 基站（BTS, NodeB, eNodeB, gNodeB）- ONU, DSLAM | - 光纤传输设备（WDM）- 路由器和交换机- MPLS节点设备 | - MSC- SGSN/GGSN- EPC- SDN控制器 |
| 覆盖范围 | 局部区域（如小区、办公楼、城市区域） | 大区域连接（如城市间、省际传输） | 整个网络的核心区域（如运营商数据中心） |
| 优点 | - 提供本地接入- 支持多种接入方式 | - 高速、稳定的传输- 灵活的流量管理 | - 强大的数据处理能力- 支持多种通信服务 |
| 缺点 | - 覆盖范围有限- 受环境影响较大 | - 投资成本高- 技术复杂度高 | - 部署和维护成本高- 需要专业管理 |
基站= BBU +RRU+天馈系统
| 单元 | BBU（Baseband Unit，基带单元） | RRU（Remote Radio Unit，远端射频单元） | 天馈系统（Antenna and Feeder System） |
|---|---|---|---|
| 定义 | 负责数字信号处理和基站的核心控制部分。 | 将基带信号转换为射频信号并放大，位于天线附近。 | 由天线、馈线、连接器等组成，用于信号的发射与接收。 |
| 功能 | - 信号的调制、解调- 信号的编码、解码- 基站的控制与管理 | - 信号的上变频和下变频- 射频信号的放大- 减少传输损耗 | - 将无线信号通过天线发射到空中- 接收来自用户设备的信号 |
| 连接 | 通过光纤或电缆与RRU连接，实现信号的传输和控制。 | 通过光纤与BBU连接，并与天馈系统直接相连。 | 直接与RRU连接，通过馈线与天线相连，完成信号的传输。 |
| 技术 | - 数字信号处理器（DSP）- 控制单元 | - 射频放大器- 低噪声放大器- 频率转换器 | - 全向天线或定向天线- 高性能馈线- RF连接器 |
- BBU 是基站的“大脑”，负责处理所有的数字信号和基站的核心控制功能。
- RRU 是射频信号处理的关键单元，负责将信号从BBU传输到天馈系统并发射到外部环境。
- 天馈系统 是信号的发射和接收部分，确保信号能够覆盖所需的区域并与用户设备通信。
设备区分
| 设备 | 描述 | 工作层 |
|---|---|---|
| 集线器 | 在物理层工作，数据以广播方式传输。将数据帧复制并传输到所有其他端口。 | TCP/IP模型的第1层 |
| 交换机 | 在数据链路层工作，记录每个设备的MAC地址，并根据目标MAC地址发送数据帧。 | OSI模型的第2层（部分高端交换机工作在第3层） |
| 路由器 | 在网络层工作，使用路由协议选择数据包的最佳传输路径，进行数据包转发、网络隔离和分段、网络地址转换（NAT）、并具备基本的防火墙功能。 | OSI模型的第3层 |
路由器功能细分
| 功能 | 描述 |
|---|---|
| 路径选择 | 使用路由协议（如RIP、OSPF、BGP等）选择数据包的最佳传输路径。 |
| 数据包转发 | 根据目标IP地址将数据包转发到合适的出口接口，确保数据包到达目的地。 |
| 网络隔离和分段 | 将大型网络分段为多个子网，减少广播域，提高网络性能和安全性。 |
| 网络地址转换（NAT） | 将私有IP地址转换为公有IP地址，允许多个设备通过一个公共IP地址访问互联网。 |
| 防火墙功能 | 过滤和阻止不安全或不合规的数据包，增强网络安全性。 |
服务器基础知识
| 类别 | 内容 |
|---|---|
| 服务器架构 | - 冯诺依曼体系架构: 指令与数据混合存储- 哈佛架构: 指令与数据分开存储，成本高但吞吐量大 |
| CPU指令集 | - CISC (Complex Instruction Set Computing): 复杂指令集- RISC (Reduced Instruction Set Computing): 精简指令集 |
服务器主要部件
| 部件类型 | 描述 |
|---|---|
| 三大件 | - CPU: 一个CPU有多个核心，每个核心可通过超线程技术分为多个线程- 内存- 硬盘: HDD & SDD |
| 关键组件 | - Raid卡: CPU和存储器对接的中间控制器- 网卡: CPU和局域网对接的中间控制器- BMC (Baseboard Management Controller): 基带管理控制器 |
服务器的关键功能
| 功能 | 描述 |
|---|---|
| 计算 | 处理数据运算 |
| 存储 | 数据存储与检索 |
| 传输 | 数据传输和网络通信 |
| 管理 | 服务器硬件和操作系统的管理 |
服务器的分类与命令
| 类别 | 描述 |
|---|---|
| 度量单位 | 1U = 4.45 cm |
数据存储介质
| 介质 | 描述 |
|---|---|
| HDD | 机械硬盘，使用磁性材料存储数据，读写速度较慢，但容量较大且成本低 |
| SSD | 固态硬盘，使用闪存存储数据，读写速度快，功耗低，抗震性能好，但价格较高 |
数据存储协议
| 协议类型 | 协议名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 串行协议 | SATA | 串行总线接口协议，数据和信号线独立使用 |
| SCSI | 小型计算机存储接口协议 |
数据存储接口
| 接口 | 描述 |
|---|---|
| SAS | 支持高带宽、高性能的数据传输，常用于企业级存储设备 |
| SATA | 主要用于消费级设备，适用于HDD和SSD |
| 兼容性 | SAS接口兼容SATA接口，允许SATA硬盘在SAS控制器上运行 |
RAID 技术
| RAID 类型 | 描述 |
|---|---|
| RAID 0 | 将两块或多块硬盘并行读写，提升读写速度，但没有数据冗余 |
| RAID 1 | 数据镜像备份，将数据复制到另一块硬盘上，提供数据冗余 |
| RAID 5 | 数据和奇偶校验分布在多块硬盘上，既提高性能又提供数据冗余 |
操作系统核心功能
| 功能 | 描述 |
|---|---|
| 系统调用 | 提供程序与操作系统内核交互的接口 |
| 进程管理 | 管理进程和线程的生命周期 |
| 文件系统管理 | 负责文件的组织、存储、检索和访问 |
| 驱动管理 | 管理硬件设备的驱动程序，与硬件进行交互 |
| 内存管理 | 负责内存的分配与回收，管理内存的使用 |
进程管理
| 类别 | 描述 |
|---|---|
| 主要任务 | 包括进程和线程的生命周期管理 |
| 进程 | - 正在运行的程序实体- OS资源调用的最小单位 |
| 线程 | - 进程的子任务- CPU运算调度的最小单元 |
虚拟化类型
| 虚拟化类型 | 描述 |
|---|---|
| 寄居虚拟化 | 操作系统和虚拟化层相互独立 |
| 裸金属虚拟化 | 虚拟化层位于操作系统上 |
计算虚拟化
| 类别 | 描述 |
|---|---|
| CPU虚拟化 | 将物理CPU的资源虚拟化为多个虚拟CPU，用于虚拟机的运行 |
| 虚拟化过程 | - 全虚拟化: 所有硬件资源完全虚拟化，虚拟机不感知底层硬件- 半虚拟化: 部分硬件资源虚拟化，虚拟机需要一些硬件支持- 硬件辅助虚拟化: 通过硬件支持的方式优化虚拟化性能 |
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