计算机通信基础知识培训教程.ppt

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国家信息化工程师认证考试管理中心,计算机通信基础知识培训教程,-蓝月亮科技有限公司培训中心,知识点,1.数据通讯理论基础2.模拟信号与数字信号3.调制与编码4.基带与宽带5.串行/并行、同步/异步6.单工/半双工/全双工7.复用8.数据交换方式9.差错控制,资源子网和通信子网,资源子网:

实现资源共享功能的设备及其软件的集合通信子网:

实现网络通信功能的设备及其软件的集合,模拟信号与数字信号,数字信号：

较好的安全性、表示方式简单、不容易收干扰模拟信号：

容易实现多路复用、适合长距离传输,数字信号,模拟信号,模拟信号三要素,振幅频率相位,波特率:

每秒信号变换（振幅/相位/频率）的次数。

波特率的单位是b/s。

比特率:

每秒传输的比特（数字信号0和1）数量。

比特率的单位是bps。

波特率和比特率,基带传输,在信道中传输的原始数字电信号所固有的频带，称为基本频带，简称基带。

在信道中直接传送基带信号时，称为基带传输。

如从计算机到监视器、打印机等外设的信号就是基带传输的。

大多数的局域网使用基带传输，如以太网和令牌环网。

宽带传输,通过借助频带传输，宽带传输可以将链路容量分解成两个或更多的信道，每个信道可以携带不同的信号。

宽带传输中的所有信道都可以同时发送信号。

如CATV、ISDN等。

当采用模拟信号传输数据时，往往只占用有限的频带，对应基带传输将其称之为频带传输,串行与并行,并行传输：

两个短距离的设备之间的传输，如打印缆。

串行传输：

远距离的设备之间的传输，便宜、可靠、速度慢。

问题：

如何在串行传输时，使接收设备知道何时开始传输？

01101100,a）并行传输,b）串行传输,异步与同步,异步传输：

每个被传送的字符前有起始位，后有停止位。

速率慢，开销大，适用于低速设备。

同步传输：

字符组合成数据帧成组发送数据帧包含一组同步字符使收发双方进入同步。

传输速度快，开销少。

单工/半双工/全双工,单工：

信号只能在一个方向上传输半双工：

通信可以在两个方向上传输，但不同时全双工：

通信可在双方向同时进行,设备,设备,设备,设备,设备,设备,数据通信理论基础,傅立叶分析:

任何正常的周期为T的函数g（t），都可以由（无限个）正弦和余弦函数合成。

尼奎斯特证明:

如果一个任意信号通过带宽为H的低通滤波器，那么每秒采样的2H就能完整地重现通过这个被滤波的信号。

尼奎斯特定理：

例如:

一个无噪声的3KHz信道不能以高于6000b/s的速率传输二进制（二电平）信号。

数据通信理论基础,香农公式:

任何带宽为HHz，信噪比为S/N的信道，其最大数据传输速率为：

例如:

一条带宽为3000Hz，信噪比为30db的信道，不管使用多少信号级电平，也不管采用多大的采样频率，都不能以大于30000b/s的速率传输数据。

注：

30db表示S/N=103=1000。

信号编码,编码类型：

数字-数字数字-模拟模拟-数字模拟-模拟,模数转换,模拟信号脉冲幅度调制信号,模拟信号,数模转换,数字化的好处,1.数字传输的出错率低2.能更有效的利用线路3.价格便宜4.维护方便,数字化传输需要考虑的问题,直流分量：

当传输信号的平均振幅不是零时，这将产生直流分量（频率为0的分量）。

当信号含有直流分量，它不能由没有处理直流分量的媒体传输，例如微波或变压器。

同步：

当一个信号不发生改变时，接受端无法知晓每比特的开始和结束。

如果传输延时或噪声使信号发生扭曲，将导致接收方无法正确接收数据。

数字-数字编码,单极性编码极化编码非归零编码（非归零电平编码、非归零反相编码）归零编码双相位编码（曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码）双极性编码信号交替反转码双极性8零替换编码高密度双极性3零编码,不归零码-NRZ,双级性归零码,Manchester码,差分Manchester码,模拟-数字编码,脉冲振幅调制PAM：

通过接收模拟信号，对它进行采样，然后根据采样结果产生一系列脉冲。

（采样指每隔相等的时间间隔就测量一次信号振幅。

）脉冲编码调制PCM：

将脉冲振幅调制PAM所产生的采样结果进行处理，将其完全数字化。

为实现这一目的，要首先对PAM的脉冲进行量化。

（量化是一种对采样结果赋予一个特定范围内的整数值的方法。

）PCM技术实际上由四个独立过程组成：

脉冲振幅调制PAM、量化、二进制编码、数字-数字编码。

数字-模拟编码,幅移键控ASK：

通过改变信号的强度来表达二进制0、1，而振幅改变的同时频率和相位则保持不变。

缺点是受噪声的影响很大。

频移键控FSK：

通过改变信号的频率来表达二进制0、1，而频率改变的同时振幅和相位则保持不变。

FSK技术的限制因素是载波的物理容量。

相移键控PSK：

通过改变信号的相位来表达二进制0、1，而相位改变的同时频率和振幅则保持不变。

PSK技术受到设备检测相位变化能力的限制。

正交调幅QAM：

将ASK和PSK以某种方式结合起来，采用正交编组的方式提高抗干扰能力，使得传输率比单采用ASK或PSK为高。

模拟数据编码1,模拟数据编码2,模拟数据编码3,模拟转数字A/D,采样、量化、编码采样定理：

采样频率大于等于有效信号最高频率2倍（带宽），采样值能包含原始信号的全部信息量化：

将连续模拟信号化分成时间轴上的离散值。

4舍5入取整数。

编码：

将离散值按位数排成2进制数码,A/D,模拟-模拟编码,调幅调频调相,时分复用TDM,信号在交替的时隙中传输适用于数字信号,频分复用FDM,每条信道被分配给不同的频率适用于模拟信号,108Khz,ChannelBank,Modulator,LineSignal,104Khz,100Khz,64Khz,波分复用WDM,不同的信号被携载在不同的光的波长上用于光缆传输的网络,电路交换,直接的交换方式真实、专用的物理链路,存储转发,报文交换分组交换,信元交换,无论通信系统如何可靠，通信过程中都会出现差错，其差错大致可发为两类：

一类是由热噪声引起的随机错误；另一类是由冲击噪声引起的突发错误。

如何发现和纠正信号的差错，主要方式有以下三种：

检错码海明码循环冗余校验码CRC,差错控制,奇偶校验是最常用的检错方法，其原理是在7单位的ASCII代码后增加一位，使码字中1的个数成奇数（奇校验）或偶数（偶校验）。

经过传输后，如果其中一位出错，则接收端按同样的规则就能发现错误，这种方法简单实用，但只能对付少量的随机性错误。

检错码,海明距离是一个码字要变成另一个码字时必须改变的最小位数。

海明码：

用冗余数据位来检测和纠正代码差错。

把所有合法的码字尽量安排使得任一对码字之间的距离最大。

如果任意两个码字之间的海明距离是d，则所有少于等于d-1位的错误都可以检查出来。

所有少于d/2位的错误都可以纠正。

对于m位的数据，要纠正单个错误，则海明码位数k需满足：

m+k+12k,海明码,CRC校验采用多项式编码方法。

被处理的数据块可以看作是一个n阶的二进制多项式采用CRC校验时，发送方和接收方用同一个生成多项式g（x）,并且g（x）的首位和最后一位的系数必须为1。

CRC的处理方法是：

发送方以g（x）去除t（x），得到余数作为CRC校验码。

校验时，以计算的校正结果是否为0为据，判断数据帧是否出错。

多项式乘除法运算过程与普通代数多项式的乘除法相同。

多项式的加减法运算以2为模，加减时不进，错位，和逻辑异或运算一致。

CRC校验可以100地检测出所有奇数个随机错误和长度小于等于k（k为g（x）的阶数）的突发错误。

所以CRC的生成多项式的阶数越高，那么误判的概率就越小。

循环冗余校验码CRC,CRC-12：

g（x）=x12+x11+x3+x2+X+1CRC-16：

g（x）=x16+x15+x2+1CRC-CCITT：

g（x）=x16+x12+x5+1CRC-32：

g（x）=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+X+1CRC-32用于许多局域网中。

常见CRC码,以往试题

（1）,2004年5月物理层的电气特性有多种标准，其中CCITT的V.11建议中规定_（6）_。

常用的EIARS-232接口的电气特性与CCITT的_（7）_兼容，在这种电路中，数据“1”的接口电平规定为_（8）_。

在RS-232定义的接口线中，_（9）_表示计算机请求发送数据，_（10）_表示计算机准备接收数据。

（6）A发送器采用非平衡方式工作，接收器采用平衡方式工作B发送器采用平衡方式工作，接收器采用非平衡方式工作C发送器和接收器都采用非平衡方式工作D发送器和接收器都采用平衡方式工作（7）AV.10BV.11CV.24DV.28（8）A-3-15VB+3+15VC+5+15VD-5-15V（9）ADCDBTDCRTSDDSR（10）ACTSBDTRCRDDRI,以往试题

（2）,2004年5月码是一些码字组成的集合。

一对码字之间的海明距离是_（16）_，一个码的海明距离是所有不同码字的海明距离的_（17）_。

如果要检查出d位错，那么码的海明距离是_

（1）_。

如果信息长度为5位，要求纠正1位错，按照海明编码，需要增加的校验位是_（19）_。

以太网中使用的校验码标准是_（20）_。

（16）A码字之间不同的位数B两个码字之间相同的位数C两个码字的校验和之和D两个码字的校验和之差（17）A平均值B最大值C最小值D任意值（18）Ad-1Bd+1C2d-1D2d+l（19）A3B4C5D6（20）ACRC-12BCRC-CCITTCCRC-16DCRC-32,以往试题（3）,2004年5月光纤分为单模光纤和多模光纤，与多模光纤相比，单模光纤的主要特点是_（44）_，为了充分利用其容量，可使用_（45）_技术同时传输多路信号。

（44）A高速度、短距离、高成本、粗芯线B高速度、长距离、低成本、粗芯线C高速度、短距离、低成本、细芯线D高速度、长距离、高成本、细芯线（45）ATDMBFDMCWDMDATDM,以往试题（4）,2004年5月_（67）_isanerrordetectioncodethatmostdatacommunicationnetworksuse.（67）A4B/SBBCRCCManchesterCodeDHuffmanCode,以往试题（5）,2004年5月下午题一问题三,以往试题（6）,2003年为了进行差错控制，必须对传送的数据帧进行校验。

在局域网中广泛使用的校验方法是

（1）校验。

CRC16标准规定的生成多项式为G（x）=X16+X15+X2+l，它产生的校验码是_

（2）位，接收端发现错误后采取的措施是（3）。

如果CRC的生成多项式为G（X）=X4+X+1，信息码字为10110，则计算出的CRC校验码是（4）。

要检查出d位错，码字之间的海明距离最小值应为（5）。

（1）A奇偶（Parity）B海明（Hamming）C格雷（Gray）D循环冗余（CyclicRedundancy）

（2）A2B4C16D32（3）A.自动纠错B报告上层协议C自动请求重发D重新生成原始数据（4）A0100B1010C0111D1111（5）AdBd+lCd1D2d+l,以往试题（7）,2003年设信道带宽为3000Hz，根据尼奎斯特（Nyquist）定理，理想信道的波特率为（16）波特，若采用QPSK调制，其数据速率应为（17），如果该信道信噪比为30dB，则该信道的带宽约为（18）。

设信道误码率为10-5，帧长为10K比特，差错为单个错，则帧出错的概率为（19）。

若整个报文被分成5个帧，帧出错的概率为0.1，纠错重发以报文为单位，则整个报文的平均发送次数约为（20）次。

（16）A3000B6000C12000D24000（17）A6KbsB12KbsC18KbsD24Kbs（18）A10KbsB20KbsC30KbsD40Kbs（19）A1-（1-10-5）10KB（1-10-5）10KC10-5X10KD（1-10-5）X10K（20）A1.24B1.33C1.54D1