软考网络工程师学习笔记：数据通信基础

第三章 数据通信基础

　　一、数据通信的主要技术指标

　　传输速率 S=(1/T)log2N

　　T—信号脉冲重复周期或单位脉冲宽度

　　n—一个脉冲信号代表的有效状态数，是2的整数值

　　log2N—单位脉冲能表示的比特数

　　信道容量：表征一个信道传输数据的能力。单位：bps

　　信道容量的计算：

　　无噪声 C=2H =2Hlog2N (奈奎斯特定理)

　　H—信道带宽

　　N—一个脉冲信号代表的有效状态数

　　有噪声 C=Hlog2(1+S/N) (香农公式)

　　H—信道带宽 S—信号功率 N—噪声功率

　　dB=10log10S/N，当S/N=1000时，信噪比为30dB

　　二、数据交换方式

　　延迟的计算：

　　1、电路交换

　　总延迟=链路建立时间+线路延迟+发送时长

　　2、虚电路分组交换

　　总延迟=链路建立时间+(每个分组在交换结点延迟+每个分组线路延迟+每个分组发送时长)*分组数

　　3、数据报分组交换

　　总延迟= (每个分组在交换结点延迟+每个分组线路延迟+每个分组发送时长)*分组数

　　三、信号传输

　　a、模拟信号→模拟传输

　　b、模拟信号→数字传输 需要编码解码器(Codec)，模拟数据数字化分为三步：采样、量化、编码 采样：对于连续信号是通过规则的时间间隔测出波的振动幅度从而产生一系列数据。量化：采样得到的离散数据转换成计算机能够表示的数据范围的过程，即将样值量化成一个有限幅度的集合X(nT)。编码：用一定位数的二进制数来表示采样所得脉冲的量化幅度的过程。常用编码方法有PCM脉冲编码调制。

　　c、数字信号→数字传输 常用编码：归零码、不归零码、曼彻斯特码、差分曼彻斯特码

　　IEEE802.3以太网使用曼彻斯特编码，IEEE802.5令牌环使用差分曼彻斯特编码，两者的编码效率是50%，FDDI、100BASE-FX使用了4B/5B编码和NRZ-I(不归零码)，编码效率是80%。

　　d、数字信号→模拟传输 需要调制和解调，调制：由发送端将数字数据信号转换成模拟数据信号的过程;解调：在接收端把模拟数据信号还原为数字数据信号的过程，调制的方法：载波的表示--y=A(t)sin(wt+Ф) ，分为ASK振幅调制、FSK频率调制、PSK相位调制。

　　曼彻斯特编码：每比特的1/2周期处要发生跳变，由高电平跳到低电平表示1，由低电平跳到高电平表示0;差分曼彻斯特编码：有电平转换表示0，无电平转换表示1。

　　四、差错控制

　　CRC-CCITT G(X)=X16+X12+X5+1 HDLC的帧校验用

　　CRC-16 G(X)=X16+X15+X2+1

　　CRC-32 G(X)=X32+…+X+1 用在局域网中

　　海明码：m+k+1<2k 数据位m，要纠正单个错误，得出冗余位k必须取的最小值。码距为m、n中最小值，它能够发现(码距-1)位错，并可纠正(码距-1-1)位错;比如8421的码距为1。要检测出d位错，码字之间的海明距离最小值应为d+1。

　　CRC冗余码求法：(1)、如果信息位为K位，则其K-1次多项式可记为K(x);如信息1011001，则k(x)=x6+x4+x3+1;(2)、冗余位为R位，其R-1位记为R(x);如冗余位为1011，则R(x)=x3+x+1;(3)、发送信息为N=K+R，多项式为T(x)=Xr*K(x)+R(x)，Xr表示将K (x)向左平移r位;(4)、冗余位产生过程：已知K(x)求R(x)的过程，一般应选一特定R次多项式G(x)(生成多项式)一般先事先商定好的，用G(x)去除Xr*K(x)得余式即为R(x)。R(x)=Xr*K(x)/G(x);运算规则异或运算，相同取0，不同取1。

　　五、压缩和解压缩方法

　　JPEG属于黑白文稿数据压缩系统。二维压缩技术是指在水平和垂直方向都进行了压缩，在压缩算法中属于二维压缩技术的是MR。MMR数据压缩系统是在MR的基础上该进而来的，它主要在压缩效率和容错能力方面进行了改进和提高。下列压缩技术中，MPEG属于动态图像压缩技术。