軟考網(wǎng)絡(luò)工程師學(xué)習(xí)筆記：數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

第三章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

　　一、數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)

　　傳輸速率 S=(1/T)log2N

　　T—信號(hào)脈沖重復(fù)周期或單位脈沖寬度

　　n—一個(gè)脈沖信號(hào)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?cái)?shù)

　　信道容量：表征一個(gè)信道傳輸數(shù)據(jù)的能力。單位：bps

　　信道容量的計(jì)算：

　　無(wú)噪聲 C=2H =2Hlog2N (奈奎斯特定理)

　　H—信道帶寬

　　N—一個(gè)脈沖信號(hào)代表的有效狀態(tài)數(shù)

　　有噪聲 C=Hlog2(1+S/N) (香農(nóng)公式)

　　H—信道帶寬 S—信號(hào)功率 N—噪聲功率

　　dB=10log10S/N，當(dāng)S/N=1000時(shí)，信噪比為30dB

　　二、數(shù)據(jù)交換方式

　　延遲的計(jì)算：

　　1、電路交換

　　總延遲=鏈路建立時(shí)間+線路延遲+發(fā)送時(shí)長(zhǎng)

　　2、虛電路分組交換

　　總延遲=鏈路建立時(shí)間+(每個(gè)分組在交換結(jié)點(diǎn)延遲+每個(gè)分組線路延遲+每個(gè)分組發(fā)送時(shí)長(zhǎng))*分組數(shù)

　　3、數(shù)據(jù)報(bào)分組交換

　　總延遲= (每個(gè)分組在交換結(jié)點(diǎn)延遲+每個(gè)分組線路延遲+每個(gè)分組發(fā)送時(shí)長(zhǎng))*分組數(shù)

　　三、信號(hào)傳輸

　　a、模擬信號(hào)→模擬傳輸

　　b、模擬信號(hào)→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(duì)于連續(xù)信號(hào)是通過(guò)規(guī)則的時(shí)間間隔測(cè)出波的振動(dòng)幅度從而產(chǎn)生一系列數(shù)據(jù)。量化：采樣得到的離散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠表示的數(shù)據(jù)范圍的過(guò)程，即將樣值量化成一個(gè)有限幅度的集合X(nT)。編碼：用一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示采樣所得脈沖的量化幅度的過(guò)程。常用編碼方法有PCM脈沖編碼調(diào)制。

　　c、數(shù)字信號(hào)→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(wǎng)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(hào)→模擬傳輸 需要調(diào)制和解調(diào)，調(diào)制：由發(fā)送端將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的過(guò)程;解調(diào)：在接收端把模擬數(shù)據(jù)信號(hào)還原為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的過(guò)程，調(diào)制的方法：載波的表示--y=A(t)sin(wt+Ф) ，分為ASK振幅調(diào)制、FSK頻率調(diào)制、PSK相位調(diào)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(zhuǎn)換表示0，無(wú)電平轉(zhuǎn)換表示1。

　　四、差錯(cuò)控制

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

　　CRC-16 G(X)=X16+X15+X2+1

　　CRC-32 G(X)=X32+…+X+1 用在局域網(wǎng)中

　　海明碼：m+k+1<2k 數(shù)據(jù)位m，要糾正單個(gè)錯(cuò)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(cuò)，并可糾正(碼距-1-1)位錯(cuò);比如8421的碼距為1。要檢測(cè)出d位錯(cuò)，碼字之間的海明距離最小值應(yīng)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(xiàng)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(xiàng)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(chǎn)生過(guò)程：已知K(x)求R(x)的過(guò)程，一般應(yīng)選一特定R次多項(xiàng)式G(x)(生成多項(xiàng)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(yùn)算規(guī)則異或運(yùn)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(shù)是指在水平和垂直方向都進(jìn)行了壓縮，在壓縮算法中屬于二維壓縮技術(shù)的是MR。MMR數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)是在MR的基礎(chǔ)上該進(jìn)而來(lái)的，它主要在壓縮效率和容錯(cuò)能力方面進(jìn)行了改進(jìn)和提高。下列壓縮技術(shù)中，MPEG屬于動(dòng)態(tài)圖像壓縮技術(shù)。