2017網絡工程師考試知識點：數據通訊技術
數據通訊是兩個實體之間數據的傳輸和交換，數據傳輸必須要要有直接或間接的物理聯接 。下面小編為大家整理了關于數據通訊技術的知識點，一起來看看吧：
主要內容
q 通訊基礎
q 調制與編碼
q 多路復用技術
q 差錯控制
q 傳輸介質
通訊線路連接的方式
點點連接：點—點
分支式連接：采用詢問，選擇，有點像計算的總線的結構
集線式連接：用集中器把各種低速的終端聯接起來，再用一條高速線路連接，非對稱的交換機
數據通訊方式
并行、串行
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并行 |
串行 |
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特征 |
每一個時鐘周期能同時進行多位的數據傳輸 |
每個時鐘周期只能傳送一個數據位 |
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優點 |
能進行高速的大數據量傳輸 |
能進行遠距的數據傳輸 |
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缺點 |
每一位要一根數據線，成本高 |
成本低 |
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應用 |
近距離高速率的場合：如主機的總線、與外設連接的連接線（IDE或SCSI、并口打印線等） |
遠距離低速率的應用，如串口線，電話線、！ |
后注：由于串行的先天成本優勢，近年來串行技術發展很快，串行也不再是低速的代名詞：如USB ，1394 都是串行技術的高速接口，另外現在最新的串行硬盤接口技術為155M，比最快的并口IDE硬盤接口133M還要快。
串行通訊的幾種方式
單工：數據始終往一個方向傳送
半雙工：數據可以雙向傳輸，但同一時刻只能往一個方向進行數據傳輸
全雙工：數據可以同時雙向傳輸
幾個數據通訊的重要技術指標及其計算
1、數據傳輸率
比特率： 每秒鐘能傳輸的二進制代碼位數 S=(1/T)
T為每個二進制信號的周期，或 S=n/t 即在時間t內傳送了n個比特位!
波特率：每一秒內傳輸多少個電信號單元，B=1/T
波特率與比特率的關系是 ： S=Blog2N
(其中N表示一個電信號所有可能的有效狀態!)
2、出錯率
誤比特率：指接收的錯誤比特數占傳輸總比特數的比例。
誤碼率：指接收碼元中錯誤碼元數占總碼元數的比例。
之間的關系 ：一般沒有特別注明情況下，一個碼元就是指一個比特，當明示了一個碼元包含了N個比特時。
誤碼率=1-(1-誤比特率)N
3、信道容量
理想信道 (奎斯特定理)： 設理想通道的最大帶寬為H,則該通道的最大波特率為2H。
有噪音信道最大數據率(香農公式)： C=Hlog2(1+S/N)
H為理想信道的最大帶寬，S/N為信道的信噪比。
之間的關系：奎研究的是傳送的是波特率為單位,一般指定了特定的信號格式，否則是計算其一般的數據率。
在一個帶寬為 3KHZ、沒有噪聲的信道，傳輸二進制信號時能夠達到的極限數據傳輸率為__(6)__。一個帶寬為 3KHZ、信噪比為 30dB 的信道，能夠達到的極限數據傳輸率為__(7)__。上述結果表明，__(8)__。(2002年度網絡設計師試題)
(6)：A.3Kbps B.6Kbps C.56Kbps D.10Mbps
(7)：A.12Kbps B.30Kbps C.56Kbps D.10Mbps
(8)：A. 有噪聲信道比無噪聲信道具有更大的帶寬
B.有噪聲信道比無噪聲信道可達到更高的極限數據傳輸率
C.有噪聲信道與無噪聲信道沒有可比性
D.上述值都為極限值，條件不同，不能進行直接的比較
調制與編碼
數據: 有意義的實體
信號: 是數據的電磁或電子編碼
幾個實例：
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數據
信號 |
模擬 |
數字 |
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模擬 |
有線電視、無線廣播 |
電話線上傳輸的上網信號、微波，手機信號 |
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數字 |
光纖傳的電視信號，IP電話 |
以太網中傳送的信號 |
數字信號傳輸優缺點：代價少，干擾少，但衰減大。
調制：變換成模擬信號
編碼：編碼成數字信號
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幅移鍵控法ASK |
頻移鍵控法FSK |
相移鍵控法PSK |
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調制原理 |
幅度 |
頻率 |
相位 |
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優缺點 |
調制與解調簡單，效率低，易干撓 |
抗干找能力強 |
能進行多相位的調制，效率高，抗干找能力最強！ |
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示意圖 |
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數字數據的數字編碼
1. 單極性碼：只有正(或負)的電壓表示數據
2. 極性碼：分別用正和負來表示1和0。或相反的應用
3. 雙極性碼：三進制碼，1為反轉，0為保持零電平
4. 歸零碼：碼元中間的信號回歸到0電平
5. 不歸零： 遇1電平翻轉，零時不變
6. 雙相碼：要求第一位都有電平轉換
7. 曼徹斯特編碼：是一種雙相碼，每一位中間有一個跳變，從高到低為1
8. 差動曼徹斯特：每一位周期有跳變為零，沒有為1，中間跳變僅提供時鐘
9. 多電平碼：碼元可取多個電平之一
模擬數據的數字信號編碼
o 實現原理：以高于兩倍最高有效信號頻率的速率對信號進行采樣!就能夠包含原始信號的全部信息。
o 方法
o 線性編碼：等分
o 非線性編碼：不等分，低幅值的進行較多量化
o 優缺點：非線性還原性好，但實現困難
多路復用技術
o 多路復用技術是把多個低速信道合成一個高速信道的技術，這種技術要用到兩個設備：多路復用器和多路分配器。
o 多路復用是雙向的概念
o 幾種復用技術
n 頻分(FDM)
n 時分(TDM)
n 統計時分(STDM)
n 波分(WDM)
n 碼分(CDMA)
n 空分(SDMA)
差錯控制
o 差錯控制的必要性
o 檢錯與糾錯
n 特點及應用場合
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檢錯 |
糾錯 |
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定義 |
傳輸中僅僅發送足以使接收端能檢測出差錯的附加位,如果接收端檢測到一個差錯,就請求重發這一信息 |
在發送每一組信息時發送足夠的附加位,使接收端能以很高的概率檢測并糾正大多數差錯 |
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常用方法 |
奇偶,CRC |
海明碼 |
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應用場合 |
雙向通訊,延時小! |
單向通訊,延時大,重發代價大 |
檢錯與糾錯
o 碼距的概念：任兩個合法碼字之間至少有多少位相同
n 海明碼
o 定義：如果海明距離是d，則所有少于d-1位的錯誤都可以檢查出來，所有少于d/2位的錯誤都可以糾正。
o 是一種糾錯誤
n CRC
o 定義及計算：F(X)=D(X)*2n/R(X)
F(X)為生成的CRC
D(X)為要校驗的數
R(X)為生成多項式
o 常用的CRC生成多項式：
n CRC-12： =X12+X11+X3+X2+X+1
n CRC-16： =X16+X15+X2+1
n CRC-CCITT：=X16+X12+X5+1
n CRC-32： =X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1
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