第五章    信息的传输

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通信与协议

 

案例1烽火台是古代快速传输信息的方式之一,在烽火台通信系统中,发送和接受信号的装置是什么?传送信息的方式是什么?

                      

        烽火台又称烽燧,俗称烽堠、烟墩,古时用于点燃烟火传递重要消息的高台,系古代重要军事防御设施,最古老但行之有效的土电报。烽火台是为防止敌人入侵而建的,遇有敌情发生,则白天施烟,夜间点火,台台相连,传递讯息。 “烽火”,古代边防报警的两种信号,白天放烟叫“烽”,夜间举火叫“燧”。 烽火台的建筑早于长城,但自长城出现后,长城沿线的烽火台便与长城密切结为一体,成为长城防御体系的一个重要组成部分,有的甚至就建在长城上,特别是汉代,朝廷非常重视烽火台的建筑。

 

         如何建立一个远距离快速传输信息系统,这是很久以来人们就在不断探索和研究的问题,为了实现远距离的信息传递,一方面需要有发送和接受信号的装置,即各种通信设备,同时换需要建立一套规则或约定,用来规定传送信息的方式以及送传送信号的意义。

 

案例2:请说明使用电话完成信息交互的过程

 

 

 

        在模拟电话通信的过程中,信息源是打电话的人,他以话音的形式表达欲交换的数据,输入的信号d(t)通过 电话机转换为同一频率的的话流信号S(t),该信号通过电话电缆传输,由于一般情况下由电话引起的畸形和失真变小,因此认为输入话音信号d(t)和传输信号S(t)之间无本质上的差别。但传输信号S(t)通过电话电缆将会产生畸形和失真,所以接受信号r(t)就不同于传输信号S(t)。最后接受信号r(t)再由收信端的电话逆便为语音信号。此时接听电话的人听到的语音已不是发音者真正的原始语音,但也能够从失真的话音里和背景噪声中领悟打电话的人所说的内容。对于目前普遍使用的数字电话,所传输信号的形式和模拟电话不同,它将连续的话音信号d(t)数字化,即变换为离散的代表语音的数码缓冲序列,这种电脉冲序列S(t)的形式通过传输媒体进行传输。在接收端再实现反变换,将接受信号r(t)解调成语言信号dj(t)。

 

令牌环协议

 

案例3:在由多人围城的圈中,每人都可以传递写有信息的纸条,纸条上写着 接收方的姓名,纸条只能沿着一个方向(顺时针或者逆时针)按顺序一个人接一个人的传递,在某一时刻,圈中只能有一张传递的纸条,如何能保证每人能公平的传递纸条,即不存在有人总发送纸条的情况,又能避免多个同时传递纸条的情况?

 

        游戏中传递纸条的方 式与环状网络中计算机传输信息的方式类似,环状网络中每个站点都沿着唯一的公共方向传输 信息,即网络中的信息沿着环状的同一个方向依次经由各个站点传输。不同的是:当某一信息到达接受方时,该位置的站点将保留一个副本并将另外一个副本继续在环中向下转发,当被转发的副本到达的始发站点时,该站点能够确定该消息自己到达接收方,并将其从环中移出。令牌环协议在环状网络中使用了令牌,并规定只能拥有令牌的站点才能发送自己的信息,没有得到令牌的站点只能转发信息,当获得令牌的站点要发送自己的信息时,可以先保存信息,然后再发送信息。当该消息重新回到发送方时,该站点将令牌传递给下一个站点。由于这是一种轮流坐庄的方式,所以从本质上消除了发生冲突的可能性,保证在同一时刻只有一个发送方在使用共享信道。为了保证每个站点公平传输自己的信息,不允许任何站点独占令牌,每个站点都有一个令牌计时器,由其控制站点持有令牌的最长时间。就这个游戏而言,可以借助类似于“令牌”的的话来保证题目中提出的要求。

 

CSMA/CD协议

 

案例4:开会时,为了能够让大家听清每个人的发言,如何避免两人同时发言?

 

        通常情况下,发音者在发言前首先要确认每人发言才能发言,如果出现同时发言的情况,每个发言者会相互再次确认发言次序这种发言权的控制方法语CSMA/CD非常类似。CSMA是一种随机访问技术的竞争型(有冲突)介质访问控制方法。它规定:网络中的站点都必须具有判断信道忙闲的能力。在CSMA中一个站点要发信息时,需要先侦听总线,以确定是否有其他站点发送;如果总显示空闲的,则可以发送,如果介质是忙的,则等待一段时间后重试,等待的时间用坚持退避算法确定。基本的CSMA存在的最大缺点是:若有多个要发送的站点同时发现介质空闲时,会同时发送信息,于是造成冲突。为了解决这个问题CSMA/CD提出站点在发送的同时还要继续监听是否发现冲突,如果检测到冲突,不仅停止发送,换会发送阻塞信号,等待一段随机时间在发送,随机时间经常由截断二进制指数退避算法决定。CSMA/CD主要解决了两个问题:一个是各站点如何访问共享传输介质,二是如何解决同时访问所造成的冲突。

          


 

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