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