【1】数据通信基础（一）

本章应了解：模拟信号与数字信号的区别，带宽计算的两个重要公式，不同的编码调制方式，常见的传播介质及其性质。

考点01：基本概念：信源（发布者）、信道（传输通道）、信宿（接收者）；数字信号（离散）、模拟信号（连续）；模拟通信、数字通信（信道中传输）。

考点02：模拟信道带宽计算：W=f2-f1,其中f2是高频，f1是低频。

考点03：数字信道带宽计算：奈奎斯特定理（无噪声）

• 奈奎斯特定理：B=2W（B码元速率、波特率）
             信息量n（位）与码元种类N：n=log₂N
             数据速率R = Blog₂N = 2Wlog₂N

考点04：数字信道带宽计算：香农定理（有噪声）

• 香农公式：C=W log₂(1+S/N)
• 其中，C为数据速率，W为信道带宽，S为信号的平均功率，N为噪声平均功率，S/N为信噪比（一般用dB来表示）。
• 分贝数和信噪比关系：dB=10 lg(S/N)

考点05：计算汇总：模拟带宽、数字带宽（无噪声：奈奎斯特定理，有噪声：香农定理）

考点06：常用考试数据：

• 单位换算：通信换算进率1000，如1G=1000M
         存储换算进率1024，如1G=1024M
• 信道延迟：电缆信道延迟200m/us
• 卫星信道延迟：270ms

考点07：双绞线：分为非屏蔽双绞线UTP，屏蔽双绞线STP。100米可以达到100Mb/s。（同类型设备间用交叉线，不同类型设备间用直通线，计算机与路由器间用交叉线）

考点08：同轴电缆：分为粗同轴电缆、细同轴电缆。传送距离长，信号稳定。常用于电视、监视系统，音响设备传送音视频信号。

考点09：光纤（光缆）：分为单模光纤SMF、多模光纤MMF。

考点10：单模光纤与多模光纤的对比：

项目	单模光纤	多模光纤
距离	远	短
速率	高	低
光源	激光	发光二极管
直径	小	大
端接	较难	较易
造价	高	低

考点11：无线信道：分为无线电波和红外光波。

• 无线电波：长波、中波、短波、超短波、微波（地面微波，卫星微波）
• 红外光波：近红外线、中红外线、远红外线

考点12：模拟信道调制：分为条幅ASK、调频FSK、调相PSL、正交调幅QAM（幅度相同，相位相差90度）。

考点13：数字信道编码：分为采样（2倍）、量化（等级）、编码（二进制）三个步骤。

考点14：调制技术与码元数：n=log₂N

调制技术	名称	码元种类	比特位n
ASK	幅度键控	2	1
FSK	频移键控	2	1
PSK	相移键控（2相）	2	1
DPSK	4相键控	4	2
QPSK	正交相移键控	4	2

考点15：极性编码：分为单极性（0-1）、极性（-1-1）、双极性（-1-0-1）

考点16：归零性编码：归零码、不归零码（遇1翻转）、双向码（电平翻转）。

考点17：曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码：曼彻斯特编码降0升1（或降1升0）效率50%；差分曼彻斯特编码折0平1，效率50%。

考点18：各种编码效率：

1. 4B/5B效率80%，用于百兆以太网；
2. 8B/10B效率80%，用于千兆以太网；
3. 64B/66B效率97%，用于万兆以太网；
4. 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码效率50%，用于以太网。

例题：

1. 设信道带宽为4000Hz，信噪比为30dB,根据香农定理，信道容量为(40Kb/s)。
2. 所谓正交幅度调制是把两个（幅度相同相位差为90°）的模拟信号合为一个载波信号。
3. 地面上相距2000km的两地之间通过电缆传播4000bit长的数据包，数据速率为64kb/s，从开始发送到接收完成需要的时间为（72.5ms）
4. PCM编码是把模拟信号数字化的过程，通常模拟话音信道的带宽是4000Hz，则在数字化采样频率至少为（8000）次/秒。
5. 在异步通信中，每个字符包含1位起始位，7位数据位，1位奇偶位和1位终止位，每秒钟传送200个字符，采用DPSK调制，则马原速率为（2000）波特。
6. 设信道带宽为4000Hz，采用PCM编码，采样周期为125us，每个样本量化为128个等级，则信道的数据路为（56）kb/s。