軟考網絡工程師學習筆記：數(shù)據(jù)通信基礎

第三章 數(shù)據(jù)通信基礎

　　一、數(shù)據(jù)通信的主要技術指標

　　傳輸速率 S=(1/T)log2N

　　T—信號脈沖重復周期或單位脈沖寬度

　　n—一個脈沖信號代表的有效狀態(tài)數(shù)，是2的整數(shù)值

　　log2N—單位脈沖能表示的比特數(shù)

　　信道容量：表征一個信道傳輸數(shù)據(jù)的能力。單位：bps

　　信道容量的計算：

　　無噪聲 C=2H =2Hlog2N (奈奎斯特定理)

　　H—信道帶寬

　　N—一個脈沖信號代表的有效狀態(tài)數(shù)

　　有噪聲 C=Hlog2(1+S/N) (香農公式)

　　H—信道帶寬 S—信號功率 N—噪聲功率

　　dB=10log10S/N，當S/N=1000時，信噪比為30dB

　　二、數(shù)據(jù)交換方式

　　延遲的計算：

　　1、電路交換

　　總延遲=鏈路建立時間+線路延遲+發(fā)送時長

　　2、虛電路分組交換

　　總延遲=鏈路建立時間+(每個分組在交換結點延遲+每個分組線路延遲+每個分組發(fā)送時長)*分組數(shù)

　　3、數(shù)據(jù)報分組交換

　　總延遲= (每個分組在交換結點延遲+每個分組線路延遲+每個分組發(fā)送時長)*分組數(shù)

　　三、信號傳輸

　　a、模擬信號→模擬傳輸

　　b、模擬信號→數(shù)字傳輸 需要編碼解碼器(Codec)，模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化分為三步：采樣、量化、編碼 采樣：對于連續(xù)信號是通過規(guī)則的時間間隔測出波的振動幅度從而產生一系列數(shù)據(jù)。量化：采樣得到的離散數(shù)據(jù)轉換成計算機能夠表示的數(shù)據(jù)范圍的過程，即將樣值量化成一個有限幅度的集合X(nT)。編碼：用一定位數(shù)的二進制數(shù)來表示采樣所得脈沖的量化幅度的過程。常用編碼方法有PCM脈沖編碼調制。

　　c、數(shù)字信號→數(shù)字傳輸 常用編碼：歸零碼、不歸零碼、曼徹斯特碼、差分曼徹斯特碼

　　IEEE802.3以太網使用曼徹斯特編碼，IEEE802.5令牌環(huán)使用差分曼徹斯特編碼，兩者的編碼效率是50%，F(xiàn)DDI、100BASE-FX使用了4B/5B編碼和NRZ-I(不歸零碼)，編碼效率是80%。

　　d、數(shù)字信號→模擬傳輸 需要調制和解調，調制：由發(fā)送端將數(shù)字數(shù)據(jù)信號轉換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程;解調：在接收端把模擬數(shù)據(jù)信號還原為數(shù)字數(shù)據(jù)信號的過程，調制的方法：載波的表示--y=A(t)sin(wt+Ф) ，分為ASK振幅調制、FSK頻率調制、PSK相位調制。

　　曼徹斯特編碼：每比特的1/2周期處要發(fā)生跳變，由高電平跳到低電平表示1，由低電平跳到高電平表示0;差分曼徹斯特編碼：有電平轉換表示0，無電平轉換表示1。

　　四、差錯控制

　　CRC-CCITT G(X)=X16+X12+X5+1 HDLC的幀校驗用

　　CRC-16 G(X)=X16+X15+X2+1

　　CRC-32 G(X)=X32+…+X+1 用在局域網中

　　海明碼：m+k+1<2k 數(shù)據(jù)位m，要糾正單個錯誤，得出冗余位k必須取的最小值。碼距為m、n中最小值，它能夠發(fā)現(xiàn)(碼距-1)位錯，并可糾正(碼距-1-1)位錯;比如8421的碼距為1。要檢測出d位錯，碼字之間的海明距離最小值應為d+1。

　　CRC冗余碼求法：(1)、如果信息位為K位，則其K-1次多項式可記為K(x);如信息1011001，則k(x)=x6+x4+x3+1;(2)、冗余位為R位，其R-1位記為R(x);如冗余位為1011，則R(x)=x3+x+1;(3)、發(fā)送信息為N=K+R，多項式為T(x)=Xr*K(x)+R(x)，Xr表示將K (x)向左平移r位;(4)、冗余位產生過程：已知K(x)求R(x)的過程，一般應選一特定R次多項式G(x)(生成多項式)一般先事先商定好的，用G(x)去除Xr*K(x)得余式即為R(x)。R(x)=Xr*K(x)/G(x);運算規(guī)則異或運算，相同取0，不同取1。

　　五、壓縮和解壓縮方法

　　JPEG屬于黑白文稿數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)。二維壓縮技術是指在水平和垂直方向都進行了壓縮，在壓縮算法中屬于二維壓縮技術的是MR。MMR數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)是在MR的基礎上該進而來的，它主要在壓縮效率和容錯能力方面進行了改進和提高。下列壓縮技術中，MPEG屬于動態(tài)圖像壓縮技術。