2011年軟件水平考試網(wǎng)絡(luò)工程師全面復習資料(12)

　　信息通信系統(tǒng)傳輸

　　1、信道及其主要特征：數(shù)字信道和模擬信道

　　數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式(離散信號)傳輸數(shù)據(jù)的信道。

　　模擬信道：以連續(xù)模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。模擬信號和數(shù)字信號

　　模擬信號：時間上連續(xù)，包含無窮多個信號值

　　數(shù)字信號：時間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號值周期信號和非周期信號

　　周期信號：信號由不斷重復的固定模式組成(如正弦波)

　　非周期信號：信號沒有固定的模式和波形循環(huán)(如語音的音波信號)。

　　2、數(shù)字數(shù)據(jù)的傳輸方式

　　基帶傳輸：不需調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖信號直接在信道上傳送。例如：以太網(wǎng)

　　寬帶傳輸：數(shù)字信號需調(diào)制成頻帶模擬信號后再傳送，接收方需要解調(diào)。例如：通過電話模擬信道傳輸。例如：閉路電視的信號傳輸。

　　3、數(shù)據(jù)同步方式：目的是使接收端與發(fā)送端在時間基準上一致 (包括開始時間、位邊界、重復頻率等)。有三種同步方法：位同步、字符同步、幀同步。

　　位同步 目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步，有下面兩種方式： △外同步——發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)時同時發(fā)送同步時鐘信號，接收方用同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。 △自同步——通過特殊編碼(如曼徹斯特編碼)，這些數(shù)據(jù)編碼信號包含了同步信號，接收方從中提取同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。

　　字符同步 以字符為邊界實現(xiàn)字符的同步接收，也稱為起止式或異步制。每個字符的傳輸需要：1個起始位、5～8個數(shù)據(jù)位、1，1.5，2個停止位。

　　字符同步的性能評估： △頻率的漂移不會積累，每個字符開始時都會重新同步。 △每兩個字符之間的間隔時間不固定。 △增加了輔助位，所以效率低。例如，采用1個起始位、 8個數(shù)據(jù)位、 2個停止位時，其效率為8/11<72%。

　　幀同步 識別一個幀的起始和結(jié)束。 △幀(Frame)數(shù)據(jù)鏈路中的傳輸單位——包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊。 △面向字符的——以同步字符(SYN，16H)來標識一個幀的開始，適用于數(shù)據(jù)為字符類型的幀。 △面向比特的——以特殊位序列(7EH，即01111110)來標識一個幀的開始，適用于任意數(shù)據(jù)類型的幀。

　　4、信道最大數(shù)據(jù)傳輸率

　　奈奎斯公式：用于理想低通信道 C = 2W×log2 M C = 數(shù)據(jù)傳輸率，單位bit/s W = 帶寬，單位Hz M = 信號編碼級數(shù)奈奎斯公式為估算已知帶寬信道的最高數(shù)據(jù)傳輸速率提供了依據(jù)。

　　非理想信道：實際的信道上存在損耗、延遲、噪聲。損耗引起信號強度減弱，導致信噪比S/N降低。延遲會使接收端的信號產(chǎn)生畸變。噪聲會破壞信號，產(chǎn)生誤碼。持續(xù)時間0.01s的干擾會破壞約560個比特(56Kbit/s) △香農(nóng)公式：有限帶寬高斯噪聲干擾信道 C = W log2 (1+S/N) S/N: 信噪比例：信道帶寬W=3.1KHz，S/N=2000，則 C = 3100*log2(1+2000) ≈ 34Kbit/s 即該信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸率不會大于34Kbit/s

　　奈奎斯公式和香農(nóng)公式的比較 △C = 2W log2M 數(shù)據(jù)傳輸率C隨信號編碼級數(shù)增加而增加。 △C = W log2(1+S/N) 無論采樣頻率多高，信號編碼分多少級，此公式給出了信道能達到的最高傳輸速率。原因：噪聲的存在將使編碼級數(shù)不可能無限增加。 5、數(shù)據(jù)編碼

　　編碼與調(diào)制的區(qū)別 △用數(shù)字信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)——編碼 △用模擬信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)——調(diào)制

　　數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼：把數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成某種數(shù)字脈沖信號常見的有兩類：不歸零碼和曼徹斯特編碼。 △不歸零碼(NRZ，Non-Return to Zero)二進制數(shù)字0、1分別用兩種電平來表示，常常用-5V表示1，+5V表示0。缺點：存在直流分量，傳輸中不能使用變壓器;不具備自同步機制，傳輸時必須使用外同步。 △曼徹斯特編碼(Manchester Code)用電壓的變化表示0和1，規(guī)定在每個碼元的中間發(fā)生跳變：高→低的跳變代表0，低→高的跳變代表1。每個碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來作為同步信號。這種編碼也稱為自同步碼(Self-Synchronizing Code)。缺點：需要雙倍的傳輸帶寬(即信號速率是數(shù)據(jù)速率的2倍)。 △差分曼徹斯特編碼(Differential ～)每個碼元的中間仍要發(fā)生跳變，用碼元開始處有無跳變來表示0和1 ，有跳變代表0，無跳變代表1。

　　數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼[三種常用的調(diào)制技術(shù)]： △幅移鍵控ASK (Amplitude Shift Keying) △頻移鍵控FSK (Frequency Shift Keying) △相移鍵控PSK (Phase Shift Keying) 基本原理：用數(shù)字信號對載波的不同參量進行調(diào)制。載波 S(t) = Acos(ωt+ψ) S(t)的參量包括： 幅度A、頻率ω、初相位ψ，調(diào)制就是要使A、ω或ψ隨數(shù)字基帶信號的變化而變化。 △ASK：用載波的兩個不同振幅表示0和1。 △FSK：用載波的兩個不同頻率表示0和1。 △PSK：用載波的起始相位的變化表示0 和1。

　　模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼采樣定理：如果模擬信號的最高頻率為F，若以2F的采樣頻率對其采樣，則采樣得到的離散信號序列就能完整地恢復出原始信號。要轉(zhuǎn)換的模擬數(shù)據(jù)主要是電話語音信號，語音信號要在數(shù)字線路上傳輸，必須將語音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。這需要經(jīng)過三個步驟： △采樣：按一定間隔對語音信號進行采樣 △量化：對每個樣本舍入到量化級別上 △編碼：對每個舍入后的樣本進行編碼編碼后的信號稱為PCM信號

　　6、多路復用技術(shù)復用：多個信息源共享一個公共信道。為何要復用?——提高線路利用率。適用場合：當信道的傳輸能力大于每個信源的平均傳輸需求時。復用類型 △頻分復用FDM (Frequency Division Multiplexing) △波分復用WDM (Wave Division Multiplexing) △時分復用TDM (Time Division Multiplexing)

　　頻分復用原理：整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道，每路信號占用一個頻率通道進行傳輸。頻率通道之間留有防護頻帶以防相互干擾。

　　波分復用——光的頻分復用。原理：整個波長頻帶被劃分為若干個波長范圍，每路信號占用一個波長范圍來進行傳輸。

　　時分復用原理：把時間分割成小的時間片，每個時間片分為若干個時隙，每路數(shù)據(jù)占用一個時隙進行傳輸。由于每路數(shù)據(jù)總是使用每個時間片的固定時隙，所以這種時分復用也稱為同步時分復用。時分復用的典型例子：PCM信號的傳輸，把多個話路的PCM話音數(shù)據(jù)用TDM的方法裝成幀(幀中還包括了幀同步信息和信令信息)，每幀在一個時間片內(nèi)發(fā)送，每個時隙承載一路PCM信號。

　　統(tǒng)計(異步)TDM——STDM TDM的缺點：某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也不能占用該時隙，將會造成帶寬浪費。改進：用戶不固定占用某個時隙，有空時隙就將數(shù)據(jù)放入。

　　7、差錯控制與語音、圖像傳輸不同，計算機通信要求極低的差錯率。產(chǎn)生差錯的原因： △信號衰減和熱噪聲 △信道的電氣特性引起信號幅度、頻率、相位的畸變; △信號反射，串擾; △沖擊噪聲，閃電、大功率電機的啟停等。差錯控制的基本方法是：接收方進行差錯檢測，并向發(fā)送方應答，告知是否正確接收。

　　差錯檢測主要有兩種方法：

　　奇偶校驗(Parity Checking)在原始數(shù)據(jù)字節(jié)的最高位增加一個奇偶校驗位，使結(jié)果中1的個數(shù)為奇數(shù)(奇校驗)或偶數(shù)(偶校驗)。例如1100010增加偶校驗位后為11100010，若接收方收到的字節(jié)奇偶校驗結(jié)果不正確，就可以知道傳輸中發(fā)生了錯誤。此方法只能用于面向字符的通信協(xié)議中，只能檢測出奇數(shù)個比特位錯。

　　循環(huán)冗余校驗 (CRC, Cyclic Redundancy Check) 差錯檢測原理：將傳輸?shù)奈淮�看成系�?shù)為0或1的多項式。收發(fā)雙方約定一個生成多項式G(x)，發(fā)送方在幀的末尾加上校驗和，使帶校驗和的幀的多項式能被G(x)整除。接收方收到后，用G(x)除多項式，若有余數(shù)，則傳輸有錯。校驗和是16位或32位的位串，CRC校驗的關(guān)鍵是如何計算校驗和。

　　差錯控制技術(shù) △自動請求重傳Automatic Repeat Request (ARQ) △停等 ARQ △Go-back-N ARQ △選擇重傳 ARQ

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