自考“网络技术”复习资料（2）

　　2.1 数据通信的基本概念

　　通信的目的就是 传递信息 . 一次通信中产生和发送信息的一端叫 信源 ，接收信息的一端叫 信宿 .通信线路称为 信道 ，所以信源和信宿之间的 信息交换 是通过 信道 进行的。（见 P8 图 2.1 ）（填空、单选）

　　模拟信号 是 随时间连续变化 的信号。 数字信号 只取有限个 离散值 ，而且 数字信号 之间的转换几乎是 瞬时 的。（判断）

　　如果信源产生的是模拟数据并且以模拟信道传输则叫做模拟通信；如果信源发出的是模拟数据而以数字信号的形式进行传输，那么这种通信方式叫做数字通信。（填空）

　　如果信源发出的是 数字数据 ， 当然也可有两种传输方式 .这时 无论 是用模拟信号传输或是用数字信号传输都叫做 数据通信 .（判断）

　　在模拟传输方式中，数据进入信道之前要经过调制，变换为模拟的调制信号。由于调制信号的频谱较窄，因此信道的利用率较高。在数字传输方式中，可以直接传输二进制数据或经过二进制编码的数据，也可传输数字化了的模拟信号。（判断）

　　2.2 数字信号的频谱和信道带宽

　　谐波的最高频率 f h 与最低频率 f l 之差（ f h - f l ）叫做信号的频带宽度，简称带宽。

　　信号带宽与脉冲宽度成反比。（判断）

　　信道的带宽是指信道频响应曲线上幅度取其频带中心处值的 1/ √ 2 倍的两个频率之间的区间宽度。（判断、填空、选择）

　　2.3 数字信道的特性

　　数字信道是一种离散信道，它只能传送取离散值的数字信号。数字信道的通频带（即带宽）决定了信道中能不失真地传输脉冲序列的最高速率。一个数字脉冲称为一个码元，码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。总之一个码元携带的信息量 n （比特）与码元取的离散值个数 N 有如下关系： n = log 2 N

　　用码元速率表示单位时间内信号波形的变换次数，即通过信道传输的码元个数。若信号码元的宽度为 T 秒，则码元速率 B =1/ T ，码元速率的单位叫波特（ Band ）。若信道带宽为 W ，则尼奎斯特定理指出最大码元速率为 B =2 W （ Band ）。

　　单位时间内在信道上传送的信息量（比特数）称为数据速率 R 。

　　R = B log 2 N =2 W log 2 N （b/s）

　　数据速率和波特率是两不同的概念。仅当码元取 0 和 1 两离散值时两者才相等（ R=B ）。对于普通电话线路，带宽为 3000Hz ，最高波特率为 6000Band .而最高数据速率可随编码方式的不同而有不同的取值。这些都是在无噪音的理想情况下的极限值，至于有噪声影响的实际信道，则远远达不到这个极限。（判断 0

　　香农（ Shannon ）的研究表明，有噪声信道的极限数据速率可由下面公式计算：

　　C = W log 2 （1+ S / N ）

　　W 为信道带宽， S 为信号的平均功率， N 为噪声平均功率， S/N 叫做信噪比。

　　在有噪声的信道中（实际中的信道都是有噪声的），数据速率的增加意味着传输中出现差错的概率增加。我们用误码率来表示传输二进制位时出现差错的概率。误码率可用公式表示： Pc = Ne （出错的位数） / N （传送的总位数）

　　在电缆中的传播速度一般为光速的 77% ，即 200m/us 左右。

　　500 米同轴电缆的时延大约是 2.5 us ，而卫星信道的时延大约是 270ms。

　　2.4 物理信道

　　双绞线既能用于传输模拟信号，也能用于传输数字信号。（判断）

　　在局域网中常用的同轴电缆有两种，一种是特性阻抗为 50 Ω 的同轴电缆，用于传输数字信号。通常把表示数字信号的方波所固有的频带称为基带，所以这种电缆也叫基带同轴电缆，直接传输方波信号称为基带传输。另一种同轴电缆是特性阻抗为 75 Ω的 CATV电缆，用于传输模拟信号，这种电缆也叫宽带同轴电缆。所谓宽带在电话行业中是指比4 KHz更宽的频带。也可经采用频分多路技术（FDM），把整个带宽划分为多个独立的信道，分别传输数字、声音和视频信号，实现多种电信业务。

　　由双绞线、同轴电缆和光纤等传输介质组成的信道可统称为有线信道。空间传播信号的信道称为无线信道。无线信道包括：微波、激光、红外和短波信道。

　　2.5 数据编码

　　单极性码：这种编码方案，只用正的（或负的）电压表示数据。单极性的抗噪声特性不好。

　　极性码：分别用正和负电压表示二进制 0 和 1 .这种代码的电平差比单极码大，而抗干扰特性好。

　　双极性码：信号在三个电平（正、负、零）之间变化。

　　归零码：在归零码 RZ （ Return to Zero ）中，码元中间的信号回归到 0 电平。

　　不归零码： NRZ （ Non-Return to Zero ）的规律是当 1 出现时电平翻转，当 0 出现时电平不翻转。这种编码的特点是实现起来简单而且费用低，但不是自定时的。

　　曼彻斯特码：曼彻斯特（ Manchester ）码是一种双相码。用高电平到低电平的转换边表示 0 ，而用低电平到高高电平的转换边表示 1 。（重点）（ P18 图 2.13 ）

　　差分曼彻斯特码：这种编码也是一种双相码，和曼彻斯特编码不同的是，这种编码的码元中间的电平转换边只作为定时信号，而不表示数据。数据表示在每一位开始处是否有电平转换：有电平转换表示 0 ，无电平转换表示 1 。（重点）

　　2.6 数字调制技术

　　调制模拟载波信号的三个参数——幅度、频率、和相位来传送数字数据。

　　三种基本调制方式：

　　幅度键控（ ASK ）：实现起来简单，但抗干扰性能差。

　　频移键控（ FSK ）：抗干扰性能好，但占用带宽较大。

　　相移键控（ PSK ）：抗干扰性能最好，而且相位的变化也可以作为定时信息来同步发送机和接收机的时钟。

　　码元只取二个相位值叫 2 相调制，码元可取 4 个相位叫 4 相调制。 4 相调制时，一个码元代表两位二进制数。

　　2.7 脉冲编码调制

　　把模拟数据转化成数字信号，要使用一种叫编码解码器（ Codec ）的设备。这种设备的作用和调制解调器的作用相反：调制解调器的作用是把数字数据变成模拟信号，经传输到达接收端再还原为数字数据。（判断）

　　用编码解码器把模拟数据变换为数字信号的过程叫模拟数据的数字化。常用的数字化技术就是所谓的脉冲编码解码调制技术 PCM （ Pulse Code Modulation ），简称脉码调制。（简答）

　　PCM 的原理：（ 1 ）取样：如果取样速率大于模拟信号最高频率的二倍，则可以用得到的样本空间恢复原来的模拟信号。（ 2 ）量化。（ 3 ）编码。

　　由脉码调制的原理看出，取样的速率是由模拟信号的最高频率决定的，而量化级的多少则决定了取样的精度。（填空、多选）

　　2.8 通信方式和交换方式

　　数据通信方式按传输方向分有：

　　单工通信：在单工信道上信息只能在一个方向传送。

　　半双工通信：在半双工信道上，通信的双方可交替发送和接收信息。

　　全双工通信：一种可以同时进行双向信息传送的通信方式。

　　按同步方式分：

　　异步传输：把各个字符分开传输，字符之间插入同步信息。其优点是简单，但由于起止位和检验位的加入会引入 20%~30% 的开销，传输的速率也不高。

　　同步传输：发送方在发送数据之前先发送一串同步字符 SYNC .

　　交换方式：

　　线路交换：交换的特点是建立连接需要等待较长的时间。特点： [1] 连接建立后通路是专用的。 [2] 不再有传输延迟，这种交换方式适合于传输大量的数据。 [3] 在传输少量信息时效率不高。

　　报文交换：特点： [1] 不建立专用链路。 [2] 线路利用率较高。电子邮件系统（例如 E-Mail ）适合采用报文交换方式。

　　分组交换：

　　有两种方式： [1] 数据报：类似于报文交换。引入分组拆装设备 PAD （ Packet Assembly and Disassembly device ）。

　　[2] 虚电路。类似于电路交换。

　　虚电路与线路交换的区别：逻辑连接并不意味着别的通信不能使用这条线路。它仍然具有线路共享的优点。

　　虚电路与数据报的区别： ① 虚电路意味着可靠的通信，它涉及更多的技术，需要更在的开销。 ②没有数据报方式灵活，效率不如数据报方式高。③虚电路适合于交互式通信，数据报方式更适合于单向地传送短信息。（简答）

　　虚电路可以是暂时的，即会话开始建立，会话结束拆除，这叫虚呼叫；也可以是永久的，即通信双方一开机就自动建立，直到一方（或同时）关机才拆除。这叫永久虚电路。

　　分组交换的特点：数据包有固定的长度。采用固定的、短的分组相对于报文交换是一个重要的优点。除了交换结点的存储缓冲区可以不些外，也带来了传播时延的减少，分组交换也意味着按分组纠错：发现错误只需重发出错的分组，使通信效率提高。（简答）

　　2.9 多路复用技术

　　两种基本的多路复用技术：

　　频分多路复用（ FDM ）： FDM （ Frequency Division Multiplexing ）是在一条传输介质上使用多个频率不同的模拟载波信号进行多路传输。

　　时分多路复用（ TDM ）： TDM （ Time Division Multiplexing ）要求各个子通道按时间片轮流地占用整个带宽。

　　统计时分制是对同步时分制的改进，我们特别把统计时分制下的多路复合器称为集中器。

　　在北美和日本使用很广的一种通信标准是贝尔系统的 T 1 载波。 T 1 载波也叫一次群，它把 24 路话音信道按时分多路的原理复合在一条 1.544 Mb/s 的高速信道上。

　　CCITT 有一个类似于 1.544 Mb/s 的标准。 CCITT 还有一个 2.048 Mb/s 脉冲编码调制载波标准。除了北美和日