第二章 通信基础
2-1 考点分析
本章可能是最难的章节，1.偏理论，日常工作用不上2.公式记不住，记住了又忘3.听得懂，但一做题就废
方法：做题+重复
2-2 信道特性
2-2.1 数据通信概念
通信的目的就是传递信息
通信中产生和发送信息的一端叫信源，接收信息的一端叫信宿，信源与信宿之间的通信线路称为信道。
信号主要有两种信号：模拟信号和数字信号。
2-2.2 信道特性–信道带宽
信道带宽W
模拟信道：W=f2-f1（f2和f1分别表示：信道能通过的最高/最低频率，Hz）。
数字信道：数字信道是离散信道，带宽为信道能达到的最大数据传输速率，bit/s。
2-2.3 信道特性–码元与码元速率
码元：一个数字脉冲称作为一个码元（可理解为时钟周期的信号）。
码元速率：单位时间内信道传送的码元个数。如果码元宽度（脉冲周期）为T，则码元速率（波特率）为B=1/T，单位是波特Baud。
一个码元携带信息量n（位）与码元种类数（N）的关系n=log2N。
2-2.4 信道特性–奈奎斯特定理（核心公式）
奈奎斯特定理：在一个理想的（没有噪声环境）信道中，若信道宽度为W，最大码元速率为B=2W（Baud）
极限数据速率为R=Blog2N=2Wlog2N（N表示码元种类数）（60%-70%可能会考）
数据速率=码元速率*每个码元所携带信息量
2-2.5 信道特性–香农定理
香农定理：在一个噪声信道的极限数据速率与带宽之间的关系。
极限速率公式：C=W*log2(1+S/N)
分贝与信噪比关系：dB=10*log10S/N
其中W为带宽，S为信号平均功率，N为噪声平均功率，S/N为信噪比。
带宽/码元速率/数据速率关系梳理：
练习题
2-3 信道延迟
建议考试时遇见信道延迟的计算，放在最后来做。网工计算题一般不超过3、4道。
2-3.1 信道延迟
信道延迟：与源端及宿距离有关，也与信道中信号传播速率有关。
线路延迟=传输距离/传输速度(路上跑的时间)
发送延迟=数据帧大小/速率(排队上车的时间)
注：注意单位
2-3.2 信道延迟计算
练习题
2-4 传输介质
2-4.1传输介质概念
两个终端，用一条能承载数据传输的传输介质连接起来，就形成了一个最简单的网络。
有线传输介质：同轴电缆、双绞线、光纤等。
无线传输介质：无线电波、微波、红外线、激光等。
练习题
2-4.2 双绞线
由多对绝缘同导线两两相互缠绕而成
缠绕马奴棣：降低信号干扰的程度。
数据传输100M–用到四根，2对（1、2、3、6）
数据传输1000M–使用8根（全部使用）
双绞线规格
注：网线传输距离为100米
双绞线分类
非屏蔽双绞线（UTP）：
绝缘套管中无屏蔽层，价格低廉、应用广泛，主要用于企业、教育
屏蔽双绞线（STP）：
绝缘套管中外层由铝箔包裹，以减小辐射及干扰，价格相对较高，高要求场合应用，一般用于军队政府、医疗、航空航天（高精密场景）
2-4.3 光纤
光纤概述
光纤：利用光在玻璃或塑料纤维中的全反射原理而达成的光传到工具
光在光纤中传导损耗很低，适合用作长距离信息传递
光纤特点：重量轻，体积小，传输远（衰弱小），容量大，抗电磁干扰
光缆：光缆一般由多根光纤和塑料保护套管及塑料外皮构成。
光纤分类
单模光纤：
多模光纤：
单模多模光纤对比：
光接口与光模块：
光模块一般有双芯和单芯的。
光纤连接器：
跳线与尾纤
双绞线跳线：带水晶头的网线
光纤跳线：带有连接器与保护层的光纤
光纤手工接头也可以，但是损耗较大，所以一般使用熔纤。
练习题
2.5 数据编码
2-5.1曼彻斯特编码（高频考点）
曼彻斯特编码是一种双向码，在每个比特中间均有一个跳变，第一个编码自定义，假如下图有高电平向低电平跳代表“0”，反之代表“1”
一般用在以太网
2-5.2差分曼彻斯特编码
差分曼彻斯特编码也是一种双向码，用在令牌环网中
有跳变代表“0”，无跳变代表“1”，有0无1；
跳变比的是前一个编码的结束电平和下一个编码的起始电平。
2-5.3两种曼彻斯特编码特点
2-5.4 其他编码
练习题
2-6 调制技术
2-6.1 调制技术定义
数字数据不仅可以用脉冲传输，也可以用模拟信号传输。用数字数据调制模拟信号叫做数字调制。
幅度键控（ASK）：用载波的两个不同振幅表示0和1。
频移键控（FSK）：用载波的两个不同频率表示0和1。
相移键控（PSK）：用载波的起始相位的变化表示0和1。
正交幅度调制（QAM）：把两个幅度相同但相位相差90度的模拟信号合成一个模拟信号。
练习题
2-7 脉冲调制PCM（高频考点）
2-7.1 脉冲调制概念
常用数字化技术就是脉冲编码调制技术（PCM），简称脉码调制。
PCM数字化过程3个步骤：采样、量化和编码
2-7.2 PCM计算
练习题
2-8 通信和交换方式
2-8.1 数据通信方式
按通信方向分：
单工通信：信息只能在一个方向传送，发送方不能接收，接收方不能发送（电视/广播）
半双工通信：通信的双方可以交替发送和接收信息，但不能同时接收或发送（对讲机/WIFI/Hub）
全双工通信：通信双方可同时进行双向的信息传送（电话/交换机）
按同步方式分：
异步传输和同步传输。
练习题
2-8.2 数据交换方式
电路交换、报文交换和分组交换
分组交换优势：
2-9 数字传输系统E1/T1（）
2-9.1 多路复用技术
多路复用技术是把多个低速的信道组合成一个告诉的信道的技术。
光纤入户：上网、电视、电话。
这种技术要用到两个设备：
2-9.2 各种复用技术
频分复用：
时分复用：
波分复用：
2-9.3 E1和T1
就是用来传电话传语音的。
T1=64K*24+开销与间隔=1.544M
E1=64*30+64K2=2.048M**
同步数字序列
练习题
2-10 海明纠错码
2-10.1 差错控制
数据传输中出现错误不可避免，因此需要采用差错控制方法。数据通信中常用的方法是检错和纠错。
差错控制原理：传输k位，加入r位冗余（某种算法定义），接收方收到进行计算比较。
2-10.2 奇偶校验
奇偶校验是最常用的检错方法，能检出一位错位
原理：在7位ASCII码后增加一位的个数（奇校验）或偶数（偶校验）
2-10.3 海明码
海明（Hamming）码是通冗余数据位来检测和纠正差错的编码方式。
海明距离（码距）：一个码字要变成另一个码字时必须改变的最小位数。两个码字之间不同的比特数。
练习题
2-10.4 海明码原理
原理：在数据中加入几个校验码，码距均匀拉大，当某一位出错，就会引起几个校验位的值发生变化。
海明不等式：2的k次方-1>m+k
2-10.5 海明码编码
2的i次方位为校验位，其余位存放数据。
校验位与数据位的关系很重要。
练习题
2-11 CRC循环冗余码
掌握计算方法
2-11.1 CRC冗余校验码
末尾加入CRC冗余校验码能检错不能纠错，广泛用于网络通信和磁盘存储。
例题：
1.判断校验位数：生成多项式的最高次方是几，校验码就是几位。
2.补起数据位后面的0
3.提生成多项式的系数
4.用第二步的结果，除以第三步的结果（异或运算）
练习题
章节总结
