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 。下面小編爲大家整理了關於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 調製與編碼
q 多路複用技術
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:採用詢問,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
並行、串行
並行 | 串行 | |
特徵 | 每一個時鐘週期能同時進行多位的數據傳輸 | 每個時鐘週期只能傳送一個數據位 |
優點 | 能進行高速的大數據量傳輸 | 能進行遠距的數據傳輸 |
缺點 | 每一位要一根數據線,成本高 | 成本低 |
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、並口打印線等) | 遠距離低速率的應用,如串口線,電話線、! |
後注:由於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爲155M,比最快的並口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爲每個二進制信號的週期,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係是 : 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佔傳輸總比特數的比例。
誤碼率:指接收碼元中錯誤碼元數佔總碼元數的比例。
之間的關係 :一般沒有特別註明情況下,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爲H,則該通道的.最大波特率爲2H。
有噪音信道最大數據率(香農公式): C=Hlog2(1+S/N)
H爲理想信道的最大帶寬,S/N爲信道的信噪比。
之間的關係:奎研究的是傳送的是波特率爲單位,一般指定了特定的信號格式,否則是計算其一般的數據率。
在一個帶寬爲 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爲__(6)__。一個帶寬爲 3KHZ、信噪比爲 30dB 的信道,能夠達到的極限數據傳輸率爲__(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.上述值都爲極限值,條件不同,不能進行直接的比較
調製與編碼
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:
數據 信號 | 模擬 | 數字 |
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 |
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。
調製:變換成模擬信號
編碼:編碼成數字信號
幅移鍵控法ASK | 頻移鍵控法FSK | 相移鍵控法PSK | |
調製原理 | 幅度 | 頻率 | 相位 |
優缺點 | 調製與解調簡單,效率低,易干撓 | 抗幹找能力強 | 能進行多相位的調製,效率高,抗幹找能力最強! |
示意圖 |
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爲反轉,0爲保持零電平
4. 歸零碼:碼元中間的信號迴歸到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,從高到低爲1
8. 差動曼徹斯特:每一位週期有跳變爲零,沒有爲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:以高於兩倍最高有效信號頻率的速率對信號進行採樣!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
多路複用技術
o 多路複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:多路複用器和多路分配器。
o 多路複用是雙向的概念
o 幾種複用技術
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
檢錯 | 糾錯 | |
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並糾正大多數差錯 |
常用方法 | 奇偶,CRC | 海明碼 |
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,則所有少於d-1位的錯誤都可以檢查出來,所有少於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)爲生成的CRC
D(X)爲要校驗的數
R(X)爲生成多項式
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