《网络工程师》 Part2 数据通信

《网络工程师》 Part2 数据通信





1、信源：通信中产生和发送信息的一端称为信源；

信宿：接收信息的一端称为信宿；

信道：信源和信宿之间的通信线路称为信道。

2、模拟通信：如果信源产生的是模拟数据并以模拟信道传输，那么这种通信方式称为模拟通信。

数字通信：如果信源发出的额是模拟数据而以数字信道传输，那么这种通信方式称为数字通信。

数据通信：如果信源发出的是数字信号，当然也可以有两种传输方式，这时无论用模拟信号传输还是数字信号传输，都称为数据通信。

可见，数据通信是专指信源和信宿中数据的形式数字的，在信道传输是则可以根据需要采用模拟传输方式或数字传输方式。

根据通信信号的传输方式，可以分为模拟传输和数字传输。

3、数字调制指用数字数据调制模拟信号，主要有四种基本的调制方法，即调幅（也称幅度键控ASK）、调频(也称频移键控FSK)、调相(也称相移键控PSK)、正交调幅(QAM)。

注：正交调幅(QAM)：模拟信号的相位调制和数字信号的PSK可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。（即：正交幅度调制是把幅度相同相位相差90度的模拟信号合为一个载波信号）

4、Nyquist(奈奎斯特)采样定理说明：如果模拟信号的最高频率为fmax，若以大于2fmax的采样频率对其采样，则采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。

5、数据通信方式：

按照数据传输的方向分，有三种不同的通信方式，即单工、半双工、和全双工。

按照同步方式分类：同步传输和异步传输。

6、交换方式：通信网络由许多节点互联而成，交换节点转发信息的方式可以分为：电路交换、报文交换和分组交换。

电路交换优缺点：优点是独占性好、实时性好，适合传输大量的数据。

报文交换优缺点：优点是不建立专用线路，线路利用率较高；缺点是有通信延时。

分组交换：一次通信中的所有分组在网路中传播又有两种方式，即数据报和虚电路。其中数据报方式适合于单方向地传送短消息。虚电路适合于交互式通信。

注：不采用虚电路通信的网络是IP网。

其中X.25、帧中继、和ATM都是采用虚电路通信的网络。

7、多路复用技术是把多个低速通信道组合成一个高速通信道的技术。这种技术要用到两个设备：多路复用器和多路分配器。

多路复用器（Multiplexer）：在发送端根据某种约定的规则把多个低带宽的信号复合成一个高带宽的信号。

多路分配器（Demultiplexer）:在接收端根据统一规则把高带宽的信号分解成多个低带宽信号。

*******多路复用器和多路分配器统称为多路器，简写成MUX。——这个概念学了FPGA很久都没有搞清楚出处*****

多路复用技术主要分为四类：频分多路复用（FDM）、时分多路复用(TDM)、波分多路复用(WDM)和码分多路复用(CDMA)。

8、频分多路复用（FDM
Frequency Division Multiplexing）：是在一条传输介质上使用多个频率不同的模拟载波信号进行多路传输，这些载波可以进行任何方式的调制：ASK、FSK、PSK、及其组合。每个载波信号进行多路传输，这些载波可以进行任何方式的中心频率不相重合，子信道之间有一定宽度的隔离频带。

9、T1载波：在北美和日本广泛使用。它把24路按时分多路的原理复合在一条1.544Mb/s的高速通道上，每路话录音信道有7位数据位和一个信令位，周期为125um，因此24路话音信道可以容纳192位长的字符串，最后再加上一个帧同步位，故帧长为193位。每125um传送一帧，对每一路话音信道来说，传输数据的速率为7b/125us=256kb/s，传输控制信息的速率为1b/125um=8kb/s,总的速率为193b/125um=1.544Mb/s。

10、E1载波：在北美和日本以外的国家广泛使用（欧洲标准）。CCITT(International
de Telegraph and Telephone Consultative committee)，建议了一种PCM传输标准，称为E1载波。该载波把一个时分复用帧（其长度T=125um）划分为32个相等的时隙，每个时隙8位，时隙的编号为CH0~CH31,其中时隙CH0用作帧同步，时隙CH16用来传送信令，其他30个时隙用作30个话路。E1信道的传输速率为8*32bit/125um=2.048Mb/s

E2载波由4个E1载波组成，数据速率为8.448Mb/s;

E3载波由4个E2载波组成，数据速率为34.368Mb/s;

E4载波由4个E3载波组成，数据速率为139.24Mb/s;

E5载波由4个E4载波组成，数据速率为565.148Mb/s.

11、海明码：

海明距离：两个码字之间不同的比特数就是海明码。

海明码 的编码规则：如果有n个数据位和k个冗余校验位，那么必须满足2^k-1>n+k。

12、CRC(循环冗余校验码)：是一种循环码。

特征：信息字段和校验字段的长度可以任意选定，在局域网中有广泛的应用。

生成CRC码的基本原理是：任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为0和1取值的多项式一一对应。

CRC码集选择的原则是：若设码字长度为N位，信息字段为K位，检验字段为R位（N=K+R）。

例如CRC-16的生成多项式为G(x)=x^16+x^15+x^2+1，它产生的检验码为16位，接收端发现错误后采取的措施是自动请求重发。

13、设信道采用2DPSK调制,码元速率为300波特,则最大数据速率为（15）
b/s.

（15）A.300 B.600 C.900 D.1200

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2DPSK代表的是一个码元携带的信息量为2位

R=2*W* log2（N）=2*300*log2（2）=600bps（这个是公式）

R为最大数据速率

W为码元速率

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二进制移相键控(2PSK),二进制差分移相键控(2DPSK)

信号的波形可以有两种 代表0 1

一个码元可表示一个比特

因此码元速率与数据速率相同 300

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码元取两个离散值,则表示携带1比特(bit)信息.码元取4个离散值,则携带2比特信息.

n= Log2N

单位时间内在信道上传送的信息量(比特数)称为数据速率.在一定的波特率下提高

速率的有效途径是用一个码元表示更多的比特数.则数据速率公式为

R=BLog2N=2WLog2N(b/s)

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数据速率和波特率是两个不同的概念.仅当码元取两个离散值时两者才相等.

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奈奎斯特定理表明,有限带宽无噪声信道的极限波特率B如下.若信道带宽为W,则最大的码元速率为：B=2W(Baud),即信号的波特率最大是带宽的2倍（在无噪声条件下）。

14、采用CRC进行差错校验，生成多项式为G(X)=X4+X+1，信息码字为10111，则计算出的CRC校验码是
（ ） 。

A、0000

B、0100

C、0010

D、1100

解题步骤：

（1）信息码字为10111,在末尾添加所给多项式的最高次阶个0,如本题为x^4,则添加4个0,变为：101110000。

（2）由多项式G(X)=X^4+X+1,得其阶数为1的二进制编码为：10011。

（3）101110000对10011进行模二除法,所得到的余数即为校验码,把校验码添加在原数据尾部即为所求的编码,则实际发送的数据序列为101111100。

如图所示：