云南新華電腦學(xué)院-網(wǎng)絡(luò)工程師知識(shí)點(diǎn)：數(shù)據(jù)通信技術(shù).doc

專業(yè)教育 誠信天下網(wǎng)絡(luò)工程師知識(shí)點(diǎn)：數(shù)據(jù)通信技術(shù)本章介紹了數(shù)據(jù)通信的一些基本術(shù)語和數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?，及?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)。重點(diǎn)是掌握數(shù)據(jù)通信的基本原理及傳輸介質(zhì)，理解數(shù)據(jù)編碼及其應(yīng)用場合。本章的考核要求大部分為“識(shí)記”層次。 1、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母拍罴靶g(shù)語 直接連接：兩臺(tái)設(shè)備之間傳輸信道為直接連接的通信形式，在此信道上除了用于增強(qiáng)信號(hào)的放大器或中繼器外，沒有其他的中間器件。 頻率：單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)重復(fù)的速度。(周/秒或赫茲(Hz) 頻譜：信號(hào)所包括頻率的范圍。 帶寬：信號(hào)的大部分能量往往包含在頻率較窄的一段頻帶中，這個(gè)頻帶稱為有效帶寬或帶寬。 任何數(shù)字信號(hào)的波形都有無限的帶寬。對(duì)任何給定的介質(zhì)，傳輸帶寬越寬，則成本越高。帶寬越限制，信號(hào)失真越大，接收器出錯(cuò)的概率越高。 數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬的關(guān)系： 數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸速率越高，其有效的帶寬越寬。同樣，傳輸系統(tǒng)的帶寬越寬，該系統(tǒng)能傳送的數(shù)據(jù)傳輸速率越高。另外，如果信號(hào)中心頻率越高，潛在帶寬就越寬且潛在的數(shù)據(jù)傳輸速率越高。 2、模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸 (領(lǐng)會(huì)) 模擬信號(hào)是連續(xù)變化的電磁波，不同的頻譜可通過不同的介質(zhì)傳播。數(shù)字信號(hào)是一種電壓脈沖序列，通過有線介質(zhì)傳輸。 模擬數(shù)據(jù)是時(shí)間的函數(shù)，且占據(jù)有限的頻譜，這種數(shù)據(jù)能用占據(jù)相同頻譜的電磁信號(hào)表現(xiàn)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可用數(shù)字信號(hào)表現(xiàn)，通過調(diào)制解調(diào)器，數(shù)字信號(hào)能用模擬信號(hào)表現(xiàn)。用編碼譯碼器對(duì)模擬數(shù)據(jù)編碼產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，用數(shù)字化比特流近似地表示。 模擬傳輸：不關(guān)心傳送的內(nèi)容，通過放大器傳播，來提高信號(hào)的能量。 數(shù)字傳輸：關(guān)心信號(hào)的內(nèi)容，信號(hào)通過中繼器傳播，在每個(gè)中繼器從入口處取得信號(hào)后，將由 1和 0構(gòu)成的比特流再生后產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)信號(hào)并將其從出口送出。 3、傳輸損耗 衰減的三個(gè)問題：a、接收到的信號(hào)必須有足夠的強(qiáng)度。 b、信號(hào)必須比收到的噪聲維持一個(gè)更高的電平。 c、在模擬信號(hào)傳輸中，衰減是頻率的增量函數(shù)。 解決a、b問題用增加信號(hào)強(qiáng)度，設(shè)置放大器或中繼器。解決c問題是使用技術(shù)手段使在某個(gè)頻帶內(nèi)的頻率衰減趨于相等或使用高頻放大器將高頻放大。 延遲變形：由于信號(hào)中各種成分延遲使得接收到的信號(hào)變形的這種效果。這是有線類傳輸介質(zhì)獨(dú)有的現(xiàn)象。 噪聲：傳輸和接收之間的某處插入的不必要的信號(hào)。它是通信系統(tǒng)性能(特別是帶寬的使用效率)的主要制約因素。四類噪聲：a、熱噪聲：是溫度的函數(shù)。b、內(nèi)調(diào)制雜音：當(dāng)不同頻率的信號(hào)共享同一傳輸介質(zhì)的時(shí)候，可能導(dǎo)致內(nèi)調(diào)制雜音。這些信號(hào)的頻率是某兩個(gè)頻率和、差或倍數(shù)。c、串?dāng)_：信號(hào)通路之間產(chǎn)生的不必要的耦合。d、脈沖噪聲：是非連續(xù)的，在短時(shí)間里具有不規(guī)則的脈沖或噪聲峰值，并且振幅較大。對(duì)數(shù)字傳輸影響較大。 信道容量：對(duì)在給定條件，給定通信路徑或信道上的數(shù)據(jù)傳送速度。 信道的最大容量： 1)、Nyquist定理：C = 2Wlog 2 M 是非理想有限帶寬無噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋磉_(dá)式。2)、Shannon定理：C = W log 2 (1+S/N) 其中C為信道容量(b/s),W為信道帶寬(Hz)，S/N為信(號(hào))噪(聲)比(dB)。此定理是估計(jì)有噪聲信道的最高極限速率的依據(jù)。 4、有線傳輸介質(zhì) (領(lǐng)會(huì)) 同軸電纜： 分為75歐姆寬帶同軸電纜和50歐姆基帶同軸電纜。局域網(wǎng)中常用基帶電纜：數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)10Mb/s，均用于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。分細(xì)纜和粗纜：細(xì)纜的斷頭要裝基本網(wǎng)絡(luò)接頭(BNC)或50歐姆終端匹配器，再接在 T型連接器兩端。最大傳輸距離925米，粗纜：必須裝收發(fā)器和收發(fā)器電纜。最大距離可達(dá)2500米。 雙絞線電纜： 主要用于星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。分非屏蔽(UTP)和屏蔽(STP)電纜。傳輸距離限于100米內(nèi)。內(nèi)部的多對(duì)雙絞線采用了每對(duì)電纜的絞矩與所能抵抗電磁輻射干擾成正比，并可降低非平衡型互電容。非屏蔽雙絞線(UTP)定義了五種質(zhì)量類別，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用的有三種：第3類：傳輸特性最高規(guī)定16MHz，用于語音和數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mb/s。第4類：傳輸特性最高規(guī)定20MHz，用于語音和數(shù)據(jù)最高傳輸速率為16Mb/s。第五類：傳輸特性最高規(guī)定100MHz，用于語音和數(shù)據(jù)最高傳輸速率為155Mb/s。 光纖： 由纖芯(光的通路)、包層(多層反射玻璃，將光線反射到纖芯)及保護(hù)層組成。常用于點(diǎn)到點(diǎn)的遠(yuǎn)距離傳輸。由于光纖在任何時(shí)間只能單向傳輸，因此實(shí)現(xiàn)雙向通信必須成對(duì)出現(xiàn)。用光纖來傳輸電信號(hào)時(shí)，在發(fā)送端先要將其轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，而在接收端要由光檢波器還原成電信號(hào)?？煞譃閱文：投嗄煞N傳輸方式：單模提供單條光通路，衰減小，容量大，但價(jià)格昂貴；多模光纖發(fā)散為多路光纖。每一路光纖走一條通路。 5、無線傳輸介質(zhì) 大氣和外層空間是提供電磁信號(hào)傳播的無線型介質(zhì)。傳輸和接收是通過天線完成的。無線傳輸有定向和全向兩種方法。1)、地面微波：要求在“可視線”范圍內(nèi)進(jìn)行傳輸，通過微波中繼站的串聯(lián)使用完成遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)程通信服務(wù)。2)、衛(wèi)星微波：通信衛(wèi)星是一個(gè)微波轉(zhuǎn)播臺(tái)。衛(wèi)星從一個(gè)頻率(上行鏈路5.93-6.42GHz)接收地面?zhèn)鬏攣淼男盘?hào)，將其放大或再生后，再從另一個(gè)頻率(下行鏈路3.7-4.2GHz)發(fā)送到地面站。具有廣播性質(zhì)，但有1/4秒的傳輸延遲。3)、紅外傳輸：使用調(diào)制非相干紅外線光的收發(fā)機(jī)進(jìn)行可視線內(nèi)直接或經(jīng)淺色表面的反射傳遞信息。 6、數(shù)據(jù)編碼 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼：用兩個(gè)電壓電平來表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。 編碼方式有： a、不歸零制NRZ：無電壓表是0，負(fù)電壓表是1。b、曼徹斯特碼：在每位的中間有一個(gè)跳變，既作為時(shí)鐘又作為數(shù)據(jù)，從高到低的跳變表示1，從低到高的跳變表示0。c、差分曼徹斯特碼：取值由每位開始的邊界是否存在跳變而定，一位的開始邊界有跳變代表0，無跳變代表1。 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制編碼： 在模擬信道上傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)成模擬信號(hào)才能傳送。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的三種形式：a、幅移鍵控法ASK(調(diào)幅)：用載波頻率的兩個(gè)不同的振幅來表示兩個(gè)二進(jìn)值。b、頻移鍵控法FSK(調(diào)頻)：用載波頻率附近的兩個(gè)不同的頻率來表示兩個(gè)二進(jìn)值。c、相移鍵控法PSK(調(diào)相)：用載波信號(hào)的相位移動(dòng)來表示數(shù)據(jù)，可以用多于二相的位移。 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼：將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。常用調(diào)制方式：脈沖編碼調(diào)制(PCM編碼)，將一個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)碼脈沖序序列的過程。 PCM編碼過程： * 采樣：根據(jù)采樣定理，每隔一定時(shí)間對(duì)連續(xù)模擬信號(hào)采樣，產(chǎn)生離散的脈沖信號(hào)。 采樣定理：一個(gè)連續(xù)變化的模擬信號(hào)，假設(shè)有最高頻率或帶寬F max ，若周期采樣周期為T，則采樣頻率為F=/T，若能滿足 F=1/T=2F max ，即采樣頻率大于或等于模擬信號(hào)最高頻率的兩倍，那