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软考:数据通信基础

Monster
2023-08-10 / 0 评论 / 5 点赞 / 55 阅读 / 5066 字 / 正在检测是否收录...
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软考:数据通信基础

这部分考3-5分,计算题很难的不会直接懵都行,我只确保奈奎斯特定理、香农定理、差分/曼彻斯特编码不丢分就行,其它太难了。

信道特性

信道带宽

模拟信道:W=f2-f1(f2信道能通过的最高频率,f1最低频率,单位赫兹hz)

数字信道:带宽为信道能到达的最大数据传输速率,单位bit/s

码元和码元速率

码元:一个数字脉冲称为一个码元(时钟周期的信号)

码元速率:单位时间内信道传达的码元个数,如果码元宽度(脉冲周期)为T,则码元速率(波特率)为B=1/T,单位波特 Baud。

奈奎斯特定理

奈奎斯特定理:在一个理想的没有噪声的环境的信道中,若信道带宽为W,最大码元速率为:B=2W(Baud)。

香农定理

香农定理:在一个噪声的极限数据速率和带宽之间 的关系。


信道延迟

太几把难了,随机选


传输介质

有线传输介质主要有同轴电缆、双绞线、光纤。

无线传输介质主要有无线电波、微波、红外线、激光。

双绞线

传输距离100米,分屏蔽双绞线(STP),非屏蔽双绞线(UDP)

屏蔽双绞线:价格贵,减少辐射和干扰防止数据外泄,用于军队、医疗、航空

非屏蔽双绞线:价格便宜,用于企业、教育

光纤

利用光在玻璃或塑料纤维中的全反射原理达成的光传导工具,特点:重量轻、体积小、传输远、抗电磁干扰。光纤又分多模光纤和单模光纤

单模光纤(贵):光纤只允许一种模式在里面传播,较高的带宽,适用于大容量、长距离的光纤通信。

多模光纤(便宜):允许多种模式传播,用于较小容量、短距离的通信。


数据编码

曼彻斯特编码

是一种双相码,在每个比特中间均有一个跳变,第一个编码自定义,常用语以太网中。

差分曼彻斯特编码

也是一种双相码,用在令牌环网中。

有跳变代表0,无跳变代表1,(有0无1)。不是比较形状,比较起始电频(上一个的终点,下一个的起点)。

两种曼彻斯特编码特点

  • 都是典型的双相码,要求每一位都有一个电平转换,一高一低,必须翻转。

  • 都具有自定时和检测错误的功能。

  • 两种曼彻斯特码有点:将时钟和数据包含在信号数据流中,也称自同步码。

  • 编码效率低:编码效率都是50%。

  • 两种编码数据速率是码元速率的一半,当数据传输速率为100Mbps时,码元速率为200M Baud。

其他编码

4B/5B:发送数据流每4bits,先转换成5bits,再转换为不归零码,多一位用于解决同步问题。

各编码效率

曼彻斯特编码:效率50%,用于以太网。

4B/5B:效率80%,用于百兆以太网。

8B/10B:效率80%,用于千兆以太网。

64B/66B:效率97%,用于万兆以太网。


脉码调制PCM

 常用数字化技术就是脉冲编码调制技术 (Pulse Code Modulation, PCM),简称脉码调制。

PCM数字化过程步骤:采样、量化和编码。


通信和交换方式

按通信方向分

  • 单工通信:信息只能在一个方向传送,发送方不能接收,接收方不能发送(电视/广播)

  • 半双工通信:通信的双方可以交替发送和接收信息,但不能同时接收或发送(对讲机/i-Fi/Hub)。

  • 全双工通信:通信双方可同时进行双向的信息传送(电话/交换机)。

按同步方式分

两种传输方式:异步传输、同步传输

数据交换方式

分为三种:电路交换、报文交换、分组交换

  • 电路交换:数据传输建立在一条物理通路,线路未被释放之前,该通路一职被用户完全占用。(早期电话)

  • 报文交换:发送发传送到接收方采用存储转发的方式,报文中含有每一个下一跳节点,完整的报文在一个个节点简传送。(早期电报)

  • 分组交换:将数据分成很小的分组进行传送,包括:数据报和虚电路

  • 数据报:每个分组独立处理,每个节点根据路由选择算法,被独立送到目的,路径和到达的顺序都可能不一样(IP)

  • 虚电路:在数据传送之前,先建立一条逻辑上的连接,每个分组都沿着一条路径传输,不会乱序(X.25、FR、ATM)

分组交换优势:

  • 减小了延迟,提高了吞吐量

  • 分组交换可以按分组纠错,发现错误只需重发出错分组,通信效率提高。


数字传输系统E1

多路复用技术

多路复用技术是把多个低速的信道组合成一个告诉的信道技术。

光纤入户:上网、电视、电话

这种技术要用到两个设备:多路复用器(Mutiplexer)、多路分配器(Demultiplexer)

频分复用

频分复用典型应用:无线电广播、ADSL、FDD-LTE

时分复用

时分复用典型应用:T1/E1、SONET/SDH、WIFI、TDD-LTE

波分复用

波分复用:本质也是频分复用

E1和T1

美国和日本使用T1标准,T1=64k*24+开销与间隔=1.544M

欧洲和中国采用E1标准,E1=64*30+64k*2=2.048M


奇偶效验/海明码/CRC

差错控制

数据传输中出现错误不可避免,因此需要采用差错控制方法。数据通信中常用的办法是检错和纠错。

  • 检错:接收方知道有差错发生,但不知道是怎样的差错,向发送方请求重传。

  • 纠错:接收方知道有差错发生,而且知道是怎样的差错。

  • 差错控制原理:传输k位,加入r位元余(某种算法定义),接收方收到进行计算比较。

奇偶校验

  • 奇偶校验是最常用的检错方法,能检出一位错位。

  • 原理:在7位ASCI码后增加一位,使码字中1的个数成奇数(奇校验) 或偶数(偶校验)。

  • 奇校验:整个校验码 (有效信息位和校验位)中“T”的个数为奇数 1011 010 [1]

  • 偶校验:整个校验码 (有效信息位和校验位)中“1〞的个数为偶数 1011 010 [0]

海明码

海明(Hamming)码是通冗余数据位来检测和纠正差错的编码方式。

海明距离(码距):两个码字之间不同的比特数。

海明码原理

海明码编码

CRC循环冗余校验码

太几把难,直接丢分。

历年真题

传输信道频率范围为10-16MHz,采用QPSK调制,支持的最大速率为( 1 )Mbps。

1:A.2 B .16 C.24 D.32

电话信道频率0~4kHz,若信噪比为30dB,则信道容量为( 2 )kb/s,要达到此容量至少需要( 3 )个信号状态。

2:A.4 B.20 C.40 D.80

3:A.4 B.8 C.16 D.32

设信号的波特率为1000Baud,信道支持最大速率2000b/s,则信道用的调制技术为( 4 )。

4:A.BPSK B.QPSK C.BFSK D.4B5B

答案:1.C 2.C 3.D 4.B

第一题:没有提及噪声套用奈奎斯特定理公式,W=16-10=6 ,B=2W=12,采用QPSK故N=4,2的2次方=4,最大速率=12X2,得出C答案

第二题:在噪声环境下套用香农定理公式,W=4000-0=4000,30dB=1000,容量=W X 2的几次方约等于(1+1000)=4000X10=40000b=40kb得到C答案。第二空信号状态求大N套用奈奎斯特定定理,40000=B(2W=8000)乘以2的几次方(大N)=两边约一下四万和八千=2的5次方=32得出D答案。

第三题:同样求的是大N,没有提及噪声环境套用奈奎斯特定理,最大速率(2000)=B(1000)* 2的几次方=两边约一下,2=1*2的几次方=2的2次方=4,BPSK=2,QPSK=4,故得出答案为B

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