國(guó)家網(wǎng)絡(luò)工程師通信基礎(chǔ)部分要點(diǎn)數(shù)據(jù)的傳輸方式中使用的基本技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)差錯(cuò)控制編碼技術(shù)傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)的傳輸方式中使用的基本技術(shù)考察要點(diǎn):模擬數(shù)據(jù)用模擬信號(hào)傳輸（少）模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)傳輸（多）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬信號(hào)傳輸（多）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)傳輸（多）數(shù)據(jù)通信的概念數(shù)據(jù)通信是指在兩點(diǎn)或者多點(diǎn)之間以某種信號(hào)形式進(jìn)行的信息交換過程。通過任何媒體將信息從一地傳送到另一地都稱為通信。信息、數(shù)據(jù)、信號(hào)的關(guān)系數(shù)據(jù)是一種承載信息的實(shí)體，信息是對(duì)數(shù)據(jù)的解釋，是該數(shù)據(jù)的內(nèi)容和含義。數(shù)據(jù)可以分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。其中，模擬數(shù)據(jù)是在某個(gè)區(qū)間的連續(xù)值，如聲音；數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是離散值，用一系列符號(hào)代表信息（如字母）。而每個(gè)符號(hào)只可以取有限的值（字母范圍），如文本信息。信號(hào)是數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式。它使數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)男问皆诮橘|(zhì)上傳輸，按其編碼機(jī)制信號(hào)也分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種。模擬信號(hào)是連續(xù)變化的電磁波，取值可以有無限個(gè)，這種信號(hào)可以以不同的頻率在各種介質(zhì)上傳播，如電纜、微波等。數(shù)字信號(hào)是一系列離散電脈沖，用恒定的正負(fù)電壓直接表示0、1。通信的根本目的是傳輸信息，而信息往往以具體的數(shù)據(jù)形式來表示，數(shù)據(jù)通過介質(zhì)傳送時(shí)又必須轉(zhuǎn)換成一定形式信號(hào)，不論是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)傳送數(shù)據(jù)，達(dá)到交換信息的目的。數(shù)據(jù)傳輸定義數(shù)據(jù)傳輸是指用電信號(hào)把數(shù)據(jù)從發(fā)送端傳送到接收端的過程，這個(gè)過程分為模擬傳輸和數(shù)字傳輸兩種。傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)可以是電纜、光纖、微波等。傳輸方式模擬數(shù)據(jù)用模擬信號(hào)傳輸（了解）模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)傳輸（重點(diǎn)）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬信號(hào)傳輸（重點(diǎn)）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)傳輸（重點(diǎn)）模擬數(shù)據(jù)用模擬信號(hào)傳輸模擬數(shù)據(jù)是時(shí)間的函數(shù)，所以可以直接用占用一定頻率范圍的電磁信號(hào)來表示。此項(xiàng)技術(shù)的典型應(yīng)用為傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)和有線電視業(yè)務(wù)。模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)傳輸模擬數(shù)據(jù)也可以用數(shù)字信號(hào)來表示和傳輸，但是這時(shí)候必須有一個(gè)將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的設(shè)備，簡(jiǎn)稱數(shù)模轉(zhuǎn)換器（AD）。對(duì)于聲波，則是編碼解碼器。典型的應(yīng)用為IP電話和計(jì)算機(jī)的聲卡中的mic與line-in功能。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬信號(hào)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)也可以用模擬信號(hào)表示，但是這時(shí)要利用一種特殊的設(shè)備將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，該設(shè)備使用一個(gè)載波信號(hào)把一串二進(jìn)制電脈沖轉(zhuǎn)換成為模擬信號(hào)(DA)，使其能在合適的媒介上傳播，該設(shè)備就是調(diào)制解調(diào)器(modem)。典型的應(yīng)用為使用modem上網(wǎng)。目前我們使用的ADSLmodem就是一種使用高頻載波的調(diào)制解調(diào)器。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以直接用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，但是為了使信號(hào)可以在合適的傳輸媒體上進(jìn)行傳輸，通常要對(duì)這些二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，然后接收端再將這些數(shù)字信號(hào)解碼成原來的數(shù)據(jù)。除模擬數(shù)據(jù)使用模擬信號(hào)不需要編解碼外，其他3中方式都需要使用到不同的編解碼技術(shù)，而這些編解碼技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)工程師與計(jì)算機(jī)研究生的必考內(nèi)容。數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼編碼特點(diǎn)常用編碼方式編碼特點(diǎn)由于是采用數(shù)字信號(hào)，而數(shù)字信號(hào)是離散值，所以有就使用一定周期來維持一個(gè)電平（如正電位或者負(fù)電位）和突發(fā)一個(gè)電平即脈沖的方式。不論采用周期方式還是脈沖方式，都可以采用正負(fù)電位各表示0/1中的一位，這種就稱為雙極性方式。雙極性的好處就是可以使用變壓器，這種方式被廣泛使用。為了解決收發(fā)雙方不同步的問題，出現(xiàn)了使用外界周期信號(hào)作為同步標(biāo)記和將同步信號(hào)內(nèi)嵌在自身信號(hào)中的方式，這種方式稱為自同步和外同步方式。以上3中方式在實(shí)際使用中經(jīng)常組合使用而非單獨(dú)使用。常用編碼方式（考點(diǎn)）NRZ（不歸零編碼）NRZ-I（不歸零反向編碼）AMI（交替反轉(zhuǎn)碼）曼徹斯特編碼微分曼徹斯特編碼4B5B8B10B8B6TNRZ（不歸零編碼）考點(diǎn)：該類編碼（包括衍生方式）由于沒有同步位，當(dāng)遇到連續(xù)一致的0或者1時(shí)，接收方無法區(qū)分，故必須引入外同步信號(hào)作為基準(zhǔn)。NRZ-I（不歸零反向編碼）該編碼方案是NRZ的衍生方案.編碼中規(guī)定，（起始位1為高電位或正電位）遇1反轉(zhuǎn)，遇0不變。USB2.0就采用這種編碼。MLT-3（多電平傳輸碼）MLT-3編碼規(guī)則：

1).如果下一輸入為“0”，則電平保持不變；

2).如果下一輸入為“1”，則產(chǎn)生跳變，此時(shí)又分兩種情況。

(a).如果前一輸出是“＋1”或“－1”，則下一輸出為“0”；

(b).如果前一輸出“0”，其信號(hào)極性和最近一個(gè)非“0”相反。該編碼方案使用于100base-T（100base-T包括了100base-T4和100base-FX，注意不是100base-TX）。AMI（交替反轉(zhuǎn)碼）該碼型特點(diǎn)為0用0電平表示，遇到1就正負(fù)反轉(zhuǎn)（第一個(gè)1為正電位）。該編碼需要外同步信號(hào)。1

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

1

+_曼徹斯特編碼該編碼特點(diǎn)是每個(gè)周期用兩個(gè)電平的跳變來表示0或1，但注意，實(shí)際上高到低（或正到負(fù)）表示0，相反表示1并不是絕對(duì)的，不同廠商定義不同，但教科書上統(tǒng)一采用上圖方式。微分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼于曼徹斯特編碼的不同在于該周期的前半周期和上一周期的后半周期對(duì)比，有跳變表示0，無跳變表示1。第1比特的參照周期為曼徹斯特編碼的1。這兩種編碼都可以以周期中的強(qiáng)制跳變作為同步信號(hào)，故屬于自同步編碼。4B5B編碼4B5B編碼嚴(yán)格上來說只是一種數(shù)據(jù)編碼的方案,而不是信號(hào)編碼方案.即不是把0或1的數(shù)據(jù)變成某種電平（信號(hào)編碼），而是把一定數(shù)量（4bit）0或1變成另外一定數(shù)量（5bit）的0或者1，但也是為了避免直流分量，并能增加控制信息。4B5B是將原來的4bit（能表示24=16種信息）轉(zhuǎn)換成5bit（能表示25=32種信息），其中的16種對(duì)應(yīng)原4bit時(shí)的16種，另8種表示控制，剩下8種不用。而具體的電平實(shí)現(xiàn)使用某種信號(hào)編碼。所以很多書上說我們現(xiàn)在用的100Mbase-Tx/Fx局域網(wǎng)的物理層編碼方案是4B5B與MLT-3聯(lián)合編碼都是沒有錯(cuò)的。8B10B8B10B編碼類似4B5B，只是為了適應(yīng)更快的發(fā)送速度所做了一定的改進(jìn)。8B10B是將8bit換用10bit發(fā)送，這樣可以承載更多的數(shù)據(jù)。目前USB3.0、Sata、ieee1394、Gbit以太網(wǎng)等都采用這種編碼。而這種類似的方案目前還有萬兆以太網(wǎng)的64B66B、PCI-E3.0的128B130B等方案。8B6T8B6T是一種早期的局域網(wǎng)編碼方案，這種方案的特點(diǎn)在于將8個(gè)bit用3個(gè)電平信號(hào)的組合表示即-1,0,+1），3個(gè)電平型號(hào)可以有23=8種組合。該編碼方案過于落后，目前已經(jīng)放棄使用了?？键c(diǎn)：編碼效率NRZ、NRZ-I、AMI、MLT-3等外同步編碼由于1個(gè)電平狀態(tài)就表示1個(gè)bit，所以編碼效率為100%。而曼徹斯特和微分曼徹斯特編碼是使用2個(gè)電平表示1個(gè)bit，故編碼效率為50%。4B5B和8B10B等方案均使用前除后即為編碼效率。綜述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼樣式五花八門，但是他們的共同特點(diǎn)就是應(yīng)用于短距離高速度場(chǎng)環(huán)境，同時(shí)要克服直流分量的問題，并且不斷提高編碼效率（在攜帶控制信息的情況下），所以只要掌握這個(gè)基本思路去理解這些奇奇怪怪的編碼方案時(shí)就不是難事了。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼編碼特點(diǎn)常用編碼方式編碼特點(diǎn)必須采用一個(gè)特定的波形作為編碼的基礎(chǔ)，該波形稱之為基準(zhǔn)載波(buad)。利用載波的特性如振幅、相位、頻率作為表示0或1的基礎(chǔ)。一定時(shí)間內(nèi)傳輸載波的數(shù)量稱之為調(diào)制速率(buad/s)，而一定時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)腷it的數(shù)量稱之為數(shù)據(jù)速率(bit/s)，而兩者遵從一定的關(guān)系。常用編碼方式（考點(diǎn)）ASK調(diào)幅FSK調(diào)頻PSK調(diào)相QAM基礎(chǔ)載波ASKPSKFSKQAM正交調(diào)幅（重點(diǎn)）QAM是利用調(diào)相與調(diào)幅的結(jié)合產(chǎn)生的一種效率最高的調(diào)制技術(shù)，也是現(xiàn)在所有調(diào)制解調(diào)器采用的技術(shù)。由于使用較為廣泛（例如DSL系統(tǒng)、數(shù)字電視等），成為考試的重點(diǎn)。正交調(diào)幅編碼基本原理一種常用于ADSL（非對(duì)稱數(shù)字用戶線路）和無線通信的模擬信號(hào)傳輸技術(shù)。調(diào)幅(ASK)和調(diào)相(PSK)技術(shù)的綜合(同時(shí)改變正弦波三個(gè)特性中的振幅和相位)。理論上可以有無數(shù)的狀態(tài)組合。8-QAM編碼示意圖Buad/s與bit/s的計(jì)算（考點(diǎn)）設(shè)調(diào)制速率為Xbuad/s，相位為N相位，則相應(yīng)的數(shù)據(jù)速率Y遵循以下公式：公共電話交換網(wǎng)中使用調(diào)制解調(diào)器的必要性公共電話交換網(wǎng)是一種頻帶模擬信道，音頻信號(hào)頻帶為0Hz～4000Hz，而數(shù)字信號(hào)頻寬為0Hz～幾千兆Hz。若不加任何措施利用模擬信道來傳輸數(shù)字信號(hào)，必定出現(xiàn)極大的失真和差錯(cuò)。所以，要在公共電話網(wǎng)上傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，必須將數(shù)字信號(hào)變換成電話網(wǎng)所允許的音頻頻帶范圍。而這個(gè)原因?qū)⒊蔀榇罅繌V域網(wǎng)技術(shù)和調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)。綜述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼方案也是五花八門的，但是他們的基本思路是使用自然界的載波特性來實(shí)現(xiàn)信息的大距離通信，并想法提高載波攜帶的信息量，同時(shí)還要提高抗串?dāng)_能力。按這個(gè)思路去理解這些方案會(huì)容易理解。模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼編碼特點(diǎn)常用編碼方式編碼特點(diǎn)由于模擬數(shù)據(jù)（如聲音）使用的音頻信號(hào)是一種連續(xù)變化的模擬信號(hào)，而計(jì)算機(jī)只能處理和記錄二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，因此，由自然音源而得的音頻信號(hào)必須經(jīng)過一定的變化和處理，變成二進(jìn)制數(shù)據(jù)后才能送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行再編輯和存貯。AnalogtoDigitalEncoding模擬信號(hào)數(shù)字化的三步驟（考點(diǎn)）1)采樣，以采樣頻率Fs把模擬信號(hào)的值采出；2)量化，使連續(xù)模擬信號(hào)變?yōu)闀r(shí)間軸上的離散值；3)編碼，將離散值變成一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)碼。常用編碼方式脈沖編碼調(diào)制PCM是最為常用的模擬轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的方案，該方案是現(xiàn)有電話系統(tǒng)的基礎(chǔ)，同時(shí)也廣泛使用在各種音頻領(lǐng)域，如CD。過程：采樣（脈幅調(diào)制，PAM）→量化→二進(jìn)制編碼。PCM采樣：脈沖振幅調(diào)制模擬-數(shù)字編碼的第一步，即對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，該采樣要符合奈奎斯特采樣定律。然后生成一連串基于采樣結(jié)果的脈沖。PCM編碼采樣規(guī)則PCM編碼的采樣規(guī)則直接影響編碼后的速率的大小，而采樣的規(guī)則遵循奈奎斯特采樣理論：如果對(duì)某一模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，則采樣后可還原的最高信號(hào)頻率只有采樣頻率的一半，或者說只要采樣頻率高于輸入信號(hào)最高頻率的兩倍，就能從采樣信號(hào)系列重構(gòu)原始信號(hào)。量化脈沖振幅調(diào)制信號(hào)的量化二進(jìn)制編碼奈奎斯特公式（重點(diǎn)，必考）1920年，數(shù)學(xué)家奈奎斯特發(fā)現(xiàn)無噪聲信道的最大信號(hào)傳輸速率是采樣數(shù)目的兩倍。通過標(biāo)準(zhǔn)正弦載波可以看出這個(gè)發(fā)現(xiàn)，正弦波自然形態(tài)的半個(gè)周期表示一個(gè)信號(hào)狀態(tài)是可能的（即0或者1），因?yàn)檫@兩個(gè)半周期互為鏡像。這導(dǎo)致下面這個(gè)合理的結(jié)論：采樣速率必須是最高頻率的兩倍，因?yàn)椴ㄐ蔚拿總€(gè)周期相當(dāng)于兩個(gè)值——一個(gè)表示正的幅度級(jí)別，另一個(gè)表示負(fù)的幅度級(jí)別。因此，如果每秒有w個(gè)周期（即，赫茲），那么我們就有2w個(gè)信號(hào)狀態(tài)。如果無噪聲信道每個(gè)信號(hào)狀態(tài)使用N個(gè)值，則信道每秒的最大數(shù)據(jù)傳輸能力可由下式給出：C=2W×log2N

C=數(shù)據(jù)傳輸率，單位bit/sW=帶寬，單位HzN=信號(hào)狀態(tài)編碼級(jí)數(shù)奈奎斯特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)。但是注意，該公式和baud/s轉(zhuǎn)bit/s很相似，但使用環(huán)境不一樣。香農(nóng)公式:有限帶寬高斯噪聲干擾信道實(shí)際的信道上存在損耗、延遲、噪聲。損耗引起信號(hào)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致信噪比S/N降低。延遲會(huì)使接收端的信號(hào)產(chǎn)生畸變。噪聲會(huì)破壞信號(hào)，產(chǎn)生誤碼。而香農(nóng)公式就給出在有噪音的情況下，給定信道帶寬，則最大信道傳輸速率有多大的計(jì)算方法。C=Wlog2(1+S/N)W信道帶寬HZ

信噪比分貝=10*log10（S/N）例:信道帶寬W=3KHz，信噪比為30，則log10（S/N）

=30/10則S/N=1000C=3000*log2(1+1000)≈28.8Kbit/s即該信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸率不會(huì)大于28.8Kbit/s奈奎斯公式和香農(nóng)公式的比較△C=2Wlog2N數(shù)據(jù)傳輸率C隨信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加而增加。△C=Wlog2(1+S/N)無論采樣頻率多高，信號(hào)編碼分多少級(jí)，此公式給出了信道能達(dá)到的最高傳輸速率。原因:噪聲的存在將使編碼級(jí)數(shù)不可能無限增加。另外兩個(gè)公式雖然很相似，但是不可混淆，因?yàn)樘幚淼牟皇窍嗤h(huán)境，不具備可比性。PCM的典型應(yīng)用（必考，廣域網(wǎng)基礎(chǔ)）T1載波與E1載波貝爾系統(tǒng)的T1載波利用脈碼調(diào)制PCM和時(shí)分TDM技術(shù)，使24路采樣聲音信號(hào)復(fù)用一個(gè)通道。每一個(gè)幀包含193位，每一幀用125us時(shí)間傳送。T1系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為1.544Mbps。CCITT建議了一種2.048Mbps速率的PCM載波標(biāo)準(zhǔn)，稱為E1載波(歐洲標(biāo)準(zhǔn))。它每一幀開始處有8位同步作用，中間有8位作用信令，在組織30路8位數(shù)據(jù)，全幀包括256位，每一幀用125us時(shí)間傳送。注意幀的概念。T1工作圖例12324語音數(shù)據(jù)復(fù)用器123424C123424C123424C123424C第0幀或CH0第1幀或CH1第2幀或CH2第24幀或CH24E1工作圖例考點(diǎn)：E1的CH0用來發(fā)送同步信息，CH16用來發(fā)送控制信令，所以實(shí)際承載30路話音。12332語音數(shù)據(jù)復(fù)用器123424C123424C123424C123424C第0幀或CH0第1幀或CH1第2幀或CH2第32幀或CH32關(guān)于125usT1和E1都采用125us來發(fā)送1幀，這是因?yàn)樽匀唤绲目陕犚娐曇糇畲鬄?000Hz，根據(jù)奈奎斯特公式可知每秒8000次采樣就可以還原出自然界中任意頻率的聲音，所以1s/8000=125us注意：E系統(tǒng)和T系統(tǒng)每年必考，其延伸考點(diǎn)在廣域網(wǎng)中為大家講解。多路復(fù)用技術(shù)使用多路復(fù)用的原因流行的多路復(fù)用技術(shù)（考點(diǎn)）使用多路復(fù)用的原因在很多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中傳輸介質(zhì)的帶寬往往大于傳輸單一信號(hào)所需要的帶寬，為了有效的利用傳輸系統(tǒng)，降低線路鋪設(shè)成本，通常采用多路復(fù)用技術(shù)將一個(gè)物理信道分成多個(gè)邏輯信道，使多路信號(hào)同時(shí)在一個(gè)物理信道上傳輸，目前，不論是基于有線網(wǎng)絡(luò)還是無線網(wǎng)絡(luò)，多路復(fù)用技術(shù)都成為一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。流行的多路復(fù)用技術(shù)空分制復(fù)用(SDM)頻分制復(fù)用(FDM)時(shí)分制復(fù)用(TDM)碼分制復(fù)用(CDM)波分制復(fù)用(WDM)空分制復(fù)用(SDM)即多對(duì)電線或光纖共用1條纜的復(fù)用方式。可以將多條光纖或多對(duì)電線做在一條纜內(nèi)，既節(jié)省外護(hù)套的材料又便于使用。

頻分制復(fù)用(FDM)將多路信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，從而使其多路信號(hào)同時(shí)在一條物理信道上傳輸。頻分多路復(fù)用器信道1信道2信道3信道4信道5信道6信道7信源信宿頻分多路復(fù)用器時(shí)分制復(fù)用(TDM)是把一個(gè)傳輸通道進(jìn)行時(shí)間分割以傳送若干路信息，按一定的次序輪流的給各個(gè)設(shè)備分配一段使用通道的時(shí)間。時(shí)分多路復(fù)用器時(shí)分多路復(fù)用器123414525636時(shí)分制復(fù)用的兩個(gè)分類同步時(shí)分多路復(fù)用是指每個(gè)時(shí)間片的長(zhǎng)度固定且預(yù)先指定。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：線路利用率低異步時(shí)分多路復(fù)用允許動(dòng)態(tài)的分配傳輸時(shí)間片。優(yōu)點(diǎn)：線路利用率高缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜注意：同步時(shí)分復(fù)用是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)（如電話、電視等），而異步時(shí)分復(fù)用多用于非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，如寬帶。在實(shí)際應(yīng)用中，頻分和時(shí)分會(huì)混合使用，如無線通信。碼分制復(fù)用技術(shù)(CDM)碼分多址系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配了各自特定的地址碼，利用公共信道來傳輸信息。波分制復(fù)用技術(shù)(WDM)WDM技術(shù)是在發(fā)送端將波長(zhǎng)不同的激光復(fù)用在一條光纖信道上傳輸，在接收端使用相應(yīng)的技術(shù)將不同波長(zhǎng)的光分揀出來。關(guān)于多址的概念把空分制(SDM)，頻分制(FDM)、時(shí)分制(TDM)，碼分制(CDM)推廣到多個(gè)用戶即稱空分多址(SDMA)，頻分多址(FDMA)，時(shí)分多址(TDMA)，碼分多址(CDMA)通信。多址技術(shù)是指處于不同地點(diǎn)的多個(gè)用戶接入一個(gè)公共的傳輸媒質(zhì)實(shí)現(xiàn)各個(gè)用戶之間相互通信的技術(shù)，在移動(dòng)通信中就是多個(gè)用戶通過公共的電磁波頻帶實(shí)現(xiàn)相互連接進(jìn)行通信技術(shù)。數(shù)據(jù)交換技術(shù)（考點(diǎn)）電路交換報(bào)文交換分組交換（重點(diǎn)）延遲計(jì)算（重點(diǎn)）電路交換的工作原理電路交換的三個(gè)過程1)電路建立2)數(shù)據(jù)傳輸3)電路拆除電路交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及其特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失且保持原來的序列。缺點(diǎn)：在某些情況下，電路空閑時(shí)的信道容易被浪費(fèi)：在短時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)電路建立和拆除所用的時(shí)間得不償失。特點(diǎn)：在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須先設(shè)置一條專用的通路。在線路釋放之前，該通路由一對(duì)用戶完全占用。報(bào)文交換的工作原理報(bào)文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文，報(bào)文就是站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長(zhǎng)度不限且可變。當(dāng)一個(gè)站要發(fā)送報(bào)文時(shí)，它將一個(gè)目的地址附加到報(bào)文上，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)文上的目的地址信息，把報(bào)文發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，一直逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地轉(zhuǎn)送到目的節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在收到整個(gè)報(bào)文并檢查無誤后，就暫存這個(gè)報(bào)文，然后利用路由信息找出下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址，再把整個(gè)報(bào)文傳送給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。因此，端與端之間無需先通過呼叫建立連接。注意：事實(shí)上報(bào)文交換就是分時(shí)復(fù)用。報(bào)文交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和特點(diǎn)報(bào)文交換的特點(diǎn)1)采用“存儲(chǔ)--轉(zhuǎn)發(fā)”方式2)節(jié)點(diǎn)中需要緩沖存儲(chǔ)，報(bào)文需要排隊(duì),延遲大。報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)1)電路利用率高。2)通信量大時(shí)仍然可以接收?qǐng)?bào)文，傳送延遲會(huì)增加。3)報(bào)文交換系統(tǒng)可以把一個(gè)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)目的地報(bào)文交換的缺點(diǎn)1)不能滿足實(shí)時(shí)或交互式的通信要求，報(bào)文經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間長(zhǎng)且不定。2)有時(shí)節(jié)點(diǎn)收到過多的數(shù)據(jù)而無空間存儲(chǔ)或不能及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，就不得不丟棄報(bào)文，而且發(fā)出的報(bào)文不按順序到達(dá)目的地。分組交換的工作原理分組交換是報(bào)文交換的一種改進(jìn)，它將報(bào)文分成若干個(gè)分組，每個(gè)分組的長(zhǎng)度有一個(gè)上限，有限長(zhǎng)度的分組使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需的存儲(chǔ)能力降低了，提高了交換速度。分組交換有虛電路分組交換和數(shù)據(jù)報(bào)分組交換兩種。它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛的一種交換技術(shù)。虛電路分組交換原理使用前像電路一樣需要呼叫。每個(gè)分組除了包含數(shù)據(jù)之外還包含一個(gè)虛電路標(biāo)識(shí)符（路由信息）。在預(yù)先建好的路徑上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道把這些分組引導(dǎo)到哪里去，不再需要路由選擇判定。由某一個(gè)站用清除請(qǐng)求分組來結(jié)束這次連接。它之所以是“虛”的，是因?yàn)檫@條電路不是專用的。注意：虛電路方式一定是同步時(shí)分復(fù)用。數(shù)據(jù)報(bào)分組交換原理每個(gè)分組的傳送被單獨(dú)處理。每個(gè)分組稱為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的地址信息。每個(gè)節(jié)點(diǎn)要為到達(dá)的每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)根據(jù)當(dāng)前的情況選擇最佳路徑。數(shù)據(jù)報(bào)有可能走的路經(jīng)不一致，到達(dá)的順序不一致，甚至有丟失的情況！各種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的性能比較1.電路交換：在數(shù)據(jù)傳輸之前必須先設(shè)置一條完全的通路。在線路拆除(釋放)之前，該通路由一對(duì)用戶完全占用。電路交換效率不高，適合于較輕和間接式負(fù)載使用租用的線路進(jìn)行通信。2.報(bào)文交換：報(bào)文從源點(diǎn)傳送到目的地采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式，報(bào)文需要排隊(duì)。因此報(bào)文交換不適合于交互式通信，不能滿足實(shí)時(shí)通信的要求。3.分組交換：分組交換方式和報(bào)文交換方式類似，但報(bào)文被分成分組傳送，并規(guī)定了最大長(zhǎng)度。分組交換技術(shù)是在數(shù)據(jù)網(wǎng)中最廣泛使用的一種交換技術(shù)，適用于交換中等或大量數(shù)據(jù)的情況。關(guān)于服務(wù)質(zhì)量的問題對(duì)于電路和虛電路方式，提供面向連接的（傳輸前要進(jìn)行呼叫）可靠的（分組按順序到達(dá)并保證不丟失）服務(wù)。報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)方式，提供面向無連接（傳輸前不進(jìn)行呼叫）不可靠的（分組不按順序到達(dá)并不保證丟失）服務(wù)。注意：這兩個(gè)概念將貫穿網(wǎng)絡(luò)各個(gè)協(xié)議，需要記憶。各種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的性能比較圖例電路時(shí)延計(jì)算T電路＝呼叫建立時(shí)間＋數(shù)據(jù)傳送時(shí)間＋線路總時(shí)延其中

數(shù)據(jù)傳送時(shí)間＝傳送數(shù)據(jù)總量/線路速度

線路總時(shí)延＝每段線路的時(shí)延×線路段數(shù)線路1線路2線路3報(bào)文時(shí)延計(jì)算T報(bào)文＝每個(gè)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延＋線路總時(shí)延其中要注意的是由于在報(bào)文中增加了路由信息，所以傳送的數(shù)據(jù)量應(yīng)該是所傳送的數(shù)據(jù)加路由信息數(shù)據(jù)線路1線路2線路3收收收發(fā)發(fā)發(fā)虛電路時(shí)延計(jì)算T虛電路＝呼叫建立時(shí)間＋數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間＋數(shù)據(jù)打包消耗時(shí)間＋線路總時(shí)延其中

數(shù)據(jù)打包消耗時(shí)間＝數(shù)據(jù)分組大小/線路速度×節(jié)點(diǎn)數(shù)

數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間=數(shù)據(jù)未分組之前數(shù)據(jù)大小/線路速度線路1線路2線路3收收收發(fā)發(fā)發(fā)打包打包數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)延計(jì)算T數(shù)據(jù)報(bào)＝數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間＋數(shù)據(jù)打包消耗時(shí)間＋線路總時(shí)延其中

數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間＝原始數(shù)據(jù)分組后并加入路由信息后的數(shù)據(jù)總量/線路速度數(shù)據(jù)打包消耗時(shí)間＝含路由信息的分組數(shù)據(jù)/線路速度×節(jié)點(diǎn)數(shù)線路1線路2線路3收收收發(fā)發(fā)發(fā)打包打包例題假定兩個(gè)用戶之間由3段線路組成（2個(gè)轉(zhuǎn)接點(diǎn)），每段的傳輸延遲為10-3s,呼叫時(shí)間為0.2s，在這樣的線路上傳輸3200b的報(bào)文，分組大小為1024b，報(bào)頭開銷16b，線路的數(shù)據(jù)速率為9600b/s，試分析電路、報(bào)文、虛電路、數(shù)據(jù)報(bào)交換的時(shí)間延遲。T電路=0.2+3200/9600+3X10-3=0.536ST報(bào)文=3X(3200+16)/9600+3X10-3=1.008S注意：乘3的原因是因?yàn)橹虚g有兩次完整存儲(chǔ)加一次完整的傳輸延遲。T虛電路=0.2+3200/9600+2(1024/9600)+3X10-3=0.75ST數(shù)據(jù)報(bào)=(3200+16X4)/9600+2(1024/9600)+3X10-3=0.56S差錯(cuò)控制編碼技術(shù)誤碼率差錯(cuò)控制系統(tǒng)差錯(cuò)控制編碼（重點(diǎn)）誤碼率傳輸?shù)倪^程中不可避免的出現(xiàn)差錯(cuò)，為了衡量一個(gè)傳輸系統(tǒng)的可靠性，我們采用誤碼率這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。誤碼率=錯(cuò)誤bit數(shù)/總bit數(shù)該值越小越好。但是即使再好的介質(zhì)，也還是有偶發(fā)錯(cuò)誤的，此時(shí)必須采取差錯(cuò)控制技術(shù)來解決。信源檢錯(cuò)編碼器存儲(chǔ)器反饋信道信道信宿接收機(jī)發(fā)送機(jī)檢錯(cuò)譯碼器判定信號(hào)檢測(cè)器反饋控制器發(fā)送端噪聲源

反饋重傳系統(tǒng)構(gòu)成圖接收端反饋重傳系統(tǒng)

前向糾錯(cuò)系統(tǒng)構(gòu)成圖信源噪聲源糾錯(cuò)編碼器信道信宿接收機(jī)發(fā)送機(jī)糾錯(cuò)譯碼器發(fā)送端接收端前向糾錯(cuò)系統(tǒng)差錯(cuò)控制編碼技術(shù)（必考）無論采用哪種糾錯(cuò)系統(tǒng)，不可避免的要依賴檢錯(cuò)和糾錯(cuò)編碼，目前常用的檢錯(cuò)糾錯(cuò)編碼有：奇偶校驗(yàn)（檢錯(cuò)碼）CRC校驗(yàn)（檢錯(cuò)碼，必考）海明校驗(yàn)（糾錯(cuò)碼，必考）偶校驗(yàn)碼每組數(shù)據(jù)后面附加一位校驗(yàn)位，使該組數(shù)據(jù)中包括校驗(yàn)位在內(nèi)的數(shù)據(jù)碼元中的1的數(shù)量為偶數(shù)。偶校驗(yàn)：

11001100110011000偶校驗(yàn)：

10001100100011001奇校驗(yàn)碼每組數(shù)據(jù)后面附加一位校驗(yàn)位，使該組數(shù)據(jù)中包括校驗(yàn)位在內(nèi)的數(shù)據(jù)碼元中的1的數(shù)量為奇數(shù)。奇校驗(yàn)：

11001100

110011001奇校驗(yàn)：

10001100100011000CRC循環(huán)校驗(yàn)碼CRC循環(huán)校驗(yàn)碼的生成CRC循環(huán)校驗(yàn)碼的檢錯(cuò)CRC循環(huán)校驗(yàn)碼的生成雙方約定生成多項(xiàng)式G(x)G(x)是一組特殊的數(shù)序列，其高位與低位必須是1。不同長(zhǎng)度的G(x)能夠檢驗(yàn)不同長(zhǎng)度的M(x)，但運(yùn)算效率也不盡相同。確定生成多項(xiàng)式G(x)的最高階r多項(xiàng)式最高階r為多項(xiàng)式最高位的冪指數(shù)。計(jì)算XrM(x)在M(x)數(shù)據(jù)序列的尾部附加上r個(gè)0，即得到XrM(x)。計(jì)算余數(shù)R(x)用模2除法計(jì)算XrM(x)/G(x)，得到余數(shù)R(x)。什么是模2的除法？即沒有借位，模2除法在做減法時(shí)不借位，相當(dāng)于在進(jìn)行異或運(yùn)算。在作除法過程中，如果遇到未到最后一位時(shí)就除盡，且后續(xù)數(shù)位為0，則直接跳過0，直至遇到1時(shí)繼續(xù)進(jìn)行運(yùn)算。得到M(x)的CRC碼XrM(x)-R(x)得到M(x)的CRC碼。例題G(x)=X5+X4+X+1計(jì)算1101001的冗余碼。CRC循環(huán)校驗(yàn)碼的檢錯(cuò)檢錯(cuò)原則：接收端用接收到的CRC碼去除（模2除法）G(x)：余數(shù)為0，接收正確！余數(shù)不為0，接收錯(cuò)誤！常用的G(x)HDLC規(guī)程和IBM令牌環(huán)使用16次冪的G(x)。以太網(wǎng)廣泛使用32次冪的G(x)。例題例：M(x)=110，G(x)=X4+X3+X2+1，接收到的CRC碼為1101101，判斷傳輸過程中是否有錯(cuò)誤？如果是1101001呢？典型糾錯(cuò)碼-海明碼海明碼的生成海明碼的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)方法海明碼的形成需要多少校驗(yàn)位？校驗(yàn)碼與待發(fā)送數(shù)據(jù)如何組成海明碼？如何根據(jù)待發(fā)送數(shù)據(jù)計(jì)算出校驗(yàn)碼的值？需要多少校驗(yàn)位？設(shè)數(shù)據(jù)位有K位，校驗(yàn)碼需要R位，則兩者遵循下列關(guān)系：R+K≤2R-1校驗(yàn)碼與待發(fā)送數(shù)據(jù)如何組成海明碼數(shù)據(jù)與校驗(yàn)碼自右向左（或自左向右）進(jìn)行編碼校驗(yàn)位排列在2i–1(i=1,2,…)的位置上（i是指校驗(yàn)碼下標(biāo)計(jì)算校驗(yàn)碼使用圖表法構(gòu)建校驗(yàn)位所負(fù)責(zé)校驗(yàn)的數(shù)據(jù)位:D1D13P11P22P34D2D25D3D36D4D4D47P48D5D59D6D610D7D7D711D8D81220212223校驗(yàn)碼位海明序列關(guān)于海明碼的具體數(shù)值計(jì)算校驗(yàn)位的計(jì)算方法為異或法則，即：1⊕1=00⊕0=01⊕0=10⊕1=1海明碼生成舉例例：有8位信息為11001100

，其海明碼為多少？計(jì)算過程：將數(shù)據(jù)與校驗(yàn)位組合成海明碼:使用圖表法計(jì)算校驗(yàn)位的值:將計(jì)算好的校驗(yàn)位值回填至海明碼中得出結(jié)果為1100P4110P30P2P1P4=0P3=1P2=1P1=0110001101010海明碼的檢錯(cuò)、糾錯(cuò)原理規(guī)則:將出錯(cuò)計(jì)數(shù)器置0。依次將各校驗(yàn)碼與其負(fù)責(zé)的校驗(yàn)數(shù)位進(jìn)行異或運(yùn)算，如果結(jié)果為0，則這些位沒有錯(cuò)誤，如果為1，則表示某一位有錯(cuò)，此時(shí)將這個(gè)校驗(yàn)碼對(duì)應(yīng)的位置值加入計(jì)數(shù)器，直至每個(gè)校驗(yàn)碼檢查完畢為止！如果檢查完畢，出錯(cuò)計(jì)數(shù)器值為0，則數(shù)據(jù)傳輸無誤，如果不為0，則數(shù)據(jù)傳輸有誤，出錯(cuò)計(jì)數(shù)器的值即為出錯(cuò)數(shù)據(jù)在海明序列中的位置！檢錯(cuò)糾錯(cuò)舉例11001100源站點(diǎn)D8D7D6D5D4D3D2D1110001101010譯碼器檢錯(cuò)糾錯(cuò)D8D7D6D5P4D4D3D2P3D1P2P1去掉校驗(yàn)碼11001100D8D7D6D5D4D3D2D1110001101010D8D7D6D5P4D4D3D2P3D1P2P1編碼器形成海明碼P4⊕D8⊕D7⊕D6⊕D5=0⊕1⊕1⊕0⊕0=0計(jì)數(shù)器=0P3⊕D8⊕D4⊕D3⊕D2=1⊕1⊕0⊕1⊕0=1計(jì)數(shù)器=4P2⊕D7⊕D6⊕D4⊕D3⊕D1=1⊕1⊕0⊕0⊕1⊕0=1計(jì)數(shù)器=4+2P1⊕D7⊕D5⊕D4⊕D2⊕D1=0⊕1⊕0⊕0⊕0⊕0=1計(jì)數(shù)器=6+1則自右向左第7位出錯(cuò)！目的站點(diǎn)110000101010噪音D8D7D6D5P4D4D3D2P3D1P2P1出錯(cuò)習(xí)題

使用海明碼進(jìn)行糾錯(cuò),7位碼長(zhǎng),其中4位數(shù)據(jù),如果接收到的碼字為1000101,那么糾錯(cuò)后的碼字是___?A.1000001B.1000101C.1001101D.1010101傳輸介質(zhì)有線介質(zhì)（必考）無線傳輸介質(zhì)（考點(diǎn)）數(shù)據(jù)傳輸方式（注意不是交換方式）有線介質(zhì)雙絞線同軸纜光纖雙絞線物理特性：使用4對(duì)相互螺旋狀扭絞得絕緣導(dǎo)線組成，以提高抗電磁干擾的能力。傳輸特性：能夠傳輸模擬信號(hào)，也可以傳輸數(shù)字信號(hào)。連通特性：雙絞線既能用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，也能用于多點(diǎn)連接。但最長(zhǎng)作為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)使用。地理范圍：10Mb/s、100Mb/s為100m左右?？垢蓴_性：低頻時(shí)與同軸電纜相當(dāng)，高頻時(shí)則相差甚遠(yuǎn)。價(jià)格：便宜。其他：雙絞線分3類、5類、超5類、6類。3類用于10M網(wǎng)，5類、超5類用于100M網(wǎng)，6類用于1000M網(wǎng)，高型號(hào)類型向下兼容。圖片安普(AMP)超5類屏蔽雙絞線Nexans6類屏蔽雙絞線/非屏蔽雙絞線安普超5類非屏蔽雙絞線同軸纜物理特性：分為基帶同軸纜（傳輸數(shù)字信號(hào)，阻抗50歐姆），寬帶同軸纜（傳輸模擬信號(hào)，阻抗75歐姆）。兩者都可以在較寬的頻率下工作。傳輸特性：基帶同軸纜僅用于數(shù)字信號(hào)的傳輸，它又分為粗纜、細(xì)纜兩種，粗纜抗干擾強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)，細(xì)纜反之。傳輸速度為10Mbps/s。寬帶同軸纜用于傳輸模擬信號(hào)，主要用于有線電視連通性：基帶同軸纜適用于點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)。地理范圍：基帶同軸纜為幾千米，寬帶同軸纜為幾十千米?？垢蓴_性：同軸纜的抗干擾性強(qiáng)于雙絞線。價(jià)格：略貴于雙絞線光纖物理特性：按照光波的傳輸模式分為多模光纖和單模光纖兩種。多模光纖使用發(fā)光二級(jí)管作為光源。定向差，光損耗大，傳輸距離短，價(jià)格便宜。單模光纖使用激光作為光源，定向好，光損小，傳輸距離長(zhǎng)，價(jià)格昂貴。傳輸特性：可傳輸數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)。連通性：適用于點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路。地理范圍：目前最大75km。價(jià)格：昂貴。有線介質(zhì)布線規(guī)則（必考）雙絞線：一般用于100M到用戶這段，距離在100米內(nèi)。多模光纖：一般用于樓內(nèi)設(shè)備之間的1000M互聯(lián)，距離850M內(nèi)。單模光纖：一般用于大于850M的任何環(huán)境的1000M以上設(shè)備互聯(lián)。光纖圖片光纖跳線圖片SC-SC光纖跳線ST-ST光纖跳線光纖連接器圖片F(xiàn)C連接器ST連接器SC連接器光纖跳線架光纖收發(fā)器圖片光纖收發(fā)器機(jī)架式光纖收發(fā)陣列光纖模塊圖片GBIC

光纖模塊普通光

纖模塊在設(shè)備上運(yùn)行的模塊光纖融接機(jī)圖片光纜融接盒圖片無線介質(zhì)微波衛(wèi)星紅外線激光各種無線介質(zhì)的特點(diǎn)微波通信：載波頻率為2GHZ至40GHZ。頻率高，可同時(shí)傳送大量信息；由于微波是沿直線傳播的，故在地面的傳播距離有限。衛(wèi)星通信：是利用地球同步衛(wèi)星作為中繼來轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)的一種特殊微波通信形式。衛(wèi)星通信可以克服地面微波通信距離的限制，三個(gè)同步衛(wèi)星可以覆蓋地球上全部通信區(qū)域。紅外通信和激光通信：和微波通信一樣，有很強(qiáng)的方向性，都是沿直線傳播的。但紅外通信和激光通信要把傳輸?shù)男盘?hào)分別轉(zhuǎn)換為紅外光信號(hào)和激光信號(hào)后才能直接在空間沿直線傳播。無線設(shè)備圖片ADSL無線路由器以太網(wǎng)無線路由器Cisco的無線筆記本網(wǎng)卡以太網(wǎng)無線網(wǎng)關(guān)天線