2011年軟件水平考試網絡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：數字信道和模擬信道

　　數字信道：以數字脈沖形式(離散信號)傳輸數據的信道。

　　模擬信道：以連續(xù)模擬信號形式傳輸數據的信道。模擬信號和數字信號

　　模擬信號：時間上連續(xù)，包含無窮多個信號值

　　數字信號：時間上離散，僅包含有限數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、數字數據的傳輸方式

　　基帶傳輸：不需調制，編碼后的數字脈沖信號直接在信道上傳送。例如：以太網

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

　　3、數據同步方式：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)送數據時同時發(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)，這些數據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個數據位、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個數據位、 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束。 △幀(Frame)數據鏈路中的傳輸單位——包含數據和控制信息的數據塊。 △面向字符的——以同步字符(SYN，16H)來標識一個幀的開始，適用于數據為字符類型的幀。 △面向比特的——以特殊位序列(7EH，即01111110)來標識一個幀的開始，適用于任意數據類型的幀。

　　4、信道最大數據傳輸率

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

　　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生畸變。噪聲會破壞信號，產生誤碼。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據傳輸率不會大于34Kbit/s

　　奈奎斯公式和香農公式的比較 △C = 2W log2M 數據傳輸率C隨信號編碼級數增加而增加。 △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不可能無限增加。 5、數據編碼

　　編碼與調制的區(qū)別 △用數字信號承載數字或模擬數據——編碼 △用模擬信號承載數字或模擬數據——調制

　　數字數據的數字信號編碼：把數字數據轉換成某種數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(即信號速率是數據速率的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。

　　數字數據的調制編碼[三種常用的調制技術]： △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：用數字信號對載波的不同參量進行調制。載波 S(t) = Acos(ωt+ψ) S(t)的參量包括： 幅度A、頻率ω、初相位ψ，調制就是要使A、ω或ψ隨數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。

　　模擬數據的數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。要轉換的模擬數據主要是電話語音信號，語音信號要在數字線路上傳輸，必須將語音信號轉換成數字信號。這需要經過三個步驟： △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，每路數據占用一個時隙進行傳輸。由于每路數據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話音數據用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：某用戶無數據發(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，有空時隙就將數據放入。

　　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)在原始數據字節(jié)的最高位增加一個奇偶校驗位，使結果中1的個數為奇數(奇校驗)或偶數(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：將傳輸的位串看成系數為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，則傳輸有錯。校驗和是16位或32位的位串，CRC校驗的關鍵是如何計算校驗和。

　　差錯控制技術 △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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