计算机网络-第2章 数据通信基础

期末考试篇:

1. 了解不同的通信方式特点

  1. 单工通信/双工通信
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单工通信(Simplex Communication)是指消息只能单方向传输的工作方式。
特点:在单工通信中,通信的信道是单向的,发送端与接收端也是固定的,即发送端只能发送信息,不能接收信息;接收端只能接收信息,不能发送信息。基于这种情况,数据信号从一端传送到另外一端,信号流是单方向的。

半双工通信(Half-duplex Communication)可以实现双向的通信,但不能在两个方向上同时进行,必须轮流交替地进行。
特点:在这种工作方式下,发送端可以转变为接收端;相应地,接收端也可以转变为发送端。但是在同一个时刻,信息只能在一个方向上传输。因此,也可以将半双工通信理解为一种切换方向的单工通信。

全双工通信(Full duplex Communication)是指在通信的任意时刻,线路上存在A到B和B到A的双向信号传输
特点:全双工通信允许数据同时在两个方向上传输,又称为双向同时通信,即通信的双方可以同时发送和接收数据。在全双工方式下,通信系统的每一端都设置了发送器和接收器,因此,能控制数据同时在两个方向上传送。

  1. 异步传输/同步传输
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    区别:
  • 是否有统一的主控时钟
  • 发送间隔是否确定
  1. 串行传输/并行传输
    按照通信过程中所占用的信道数量
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  2. 基带传输/频带传输
    按照传输信号是否调制可区分

基带传输
在数据通信中,由计算机或终端等数字设备直接发出的信号是二进制数字信号,是典型的矩形电脉冲信号,它的频谱包括直流、低频和高频等多种成份(其中直流的频谱是零频)。
在数字信号频谱中,把从直流(即零频)开始到能量集中的一段频率范围称为基本频带,简称为基带。因此,数字信号又被称为数字基带信号,在信道中直接传输这种基带信号就称为基带传输。在基带传输中,整个信道只传输一种信号,通信信道利用率低
由于在近距离范围内,基带信号的功率衰减不大,从而信道容量不会发生变化,因此,在局域网中通常使用基带传输技术。
在基带传输中,需要对数字信号进行编码来表示数据。

频带传输
远距离通信信道多为模拟信道,例如,传统的电话(电话信道)只适用于传输音频范围(300-3400Hz)的模拟信号,不适用于直接传输频带很宽、但能量集中在低频段的数字基带信号。
频带传输就是先将基带信号变换(调制)成便于在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的模拟信号(称为频带信号),再将这种频带信号在模拟信道中传输。

计算机网络的远距离通信通常采用的是频带传输。

基带信号与频带信号的转换是由调制解调技术完成的。

2. 计算机网络通信的主要性能指标概念(吞吐量、带宽、时延、误码率)

2.1 速率

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2.2 带宽

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2.3 吞吐量

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2.4 时延

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另外,还有排队时延,这里将排队时延和处理时延,合并成处理时延了。
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2.5 时延带宽积

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2.6 往返时间

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2.7 利用率

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2.8 丢包率

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3. 多路复用技术的概念,目的,目前使用的主要的多路复用技术方式有哪些?

3.1 多路复用技术的概念

在链路上同时处理“多路”数据信号

3.2 多路复用技术的目的

提高链路的利用率

3.3 多路复用技术的方式

  • 频分复用
  • 时分复用
  • 波分复用
  • 码分复用

4. 主要的传输介质类型及特点

传输介质:

  • 有线
  • 无线

4.1 有线传输介质的类型及特点

4.1.1 双绞线

抗干扰能力好

  • 屏蔽双绞线(STP)
  • 非屏蔽双绞线(UTP)

类别:eg、5CAT ——》 以单位长度内的绞合次数区分
即:绞合密度分类 ,越密——》 类别越高——》抗干扰越强
最大传输距离:100m
连接器:RJ45
绞合的作用:

  • 抵御部分来自外界的电磁波的干扰
  • 减少相邻导线的电磁干扰

双绞线网线类型,可分为:

  • 1.直通线

应用:连接不同“类型”设备,eg、Pc-switch
规则:线缆两端遵循一样的线序标准T568BT568A

T568B线序:
白橙(1) 橙(2) 白绿(3) 蓝(4) 白蓝(5) 绿(6) 白棕(7) 棕(8)
注:
实操时,可按照,白橙 橙 白绿 绿 白蓝 蓝 白棕 棕 的顺序依次排好,然后,再将绿,交换位置即可。

T568A线序:
白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕
注:
将T568A线序中的13编号互换,26编号互换,即可。

  • 2.交叉线
    应用:连接“同种”设备,eg、PC-PC、switch-switch
    规则:网线两端,一端T568B,另一端T568A。
  • 3.反转线
    应用:配置网络设备,即控制线
    规则:一端(1->8);另一端(8->1)
    目前:系统开启Auto-"MDIX(介质自动交叉),可以自适应线型,所以,应用中设备连接“直通线”。
    应用:线缆两端遵循一样的线序标准T568B或T568A

4.1.2 同轴电缆

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  • 粗缆:最大传输距离 500m
  • 细缆:最大传输距离 185m
    连接器:AUI
    支持宽度接入:cable-modem
    支持电话网络接入

4.1.3 光纤

  • 单模光纤——》多用激光作光源
  • 多模光纤——》多用LED作光源
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4.2 无线传输介质的类型

微波、卫星、红外
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*5. 编码与调制

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5.1 码元: 简单来说 ,码元就是构成信号的一段波形。

注:
如图,绿色部分码元可以表示比特0,也可以表示比特1,这个可以自己定义,另一个码元与之相反即可。

5.2 数字基带信号:例如,计算机内部CPU与内存之间传输的信号

5.3 模拟基带信号:例如,麦克风收到声音后产生的音频信号

数字基带信号:例如,计算机内部CPU与内存之间传输的信号
模拟基带信号:例如,麦克风收到声音后产生的音频信号
信号需要在信道中进行传输
信道可分为数字信道模拟信道两种
在不改变信号性质的前提下,仅对数字基带信号的波形进行变换,称为编码
编码后,产生的信号仍为数字信号,可以在数字信道中传输。
把数字基带信号的频率范围,搬移到较高的频段,并转换为模拟信号,称为调制
调制后,产生的信号是模拟信号,可以在模拟信道中传输。

5.4 传输媒体与信道的关系

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严格来说,传输媒体和信道不能直接划等号。
对于单工传输,传输媒体中只包含一个信道,要么是发送信道,要么是接收信道。
而对于半双工和全双工传输,传输媒体中包含两个信道,一个是发送信道,另一个是接收信道。
如果使用信道复用技术,一条传输媒体还可以包含多个信道。
在计算机网络中,常见的是,将数字基带信号,通过编码或调制的方法在相应地信道中进行传输。

5.5 几种常用编码

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不归零编码:正电平表示1,负电平表示0,虚线表示零电平
所谓不归零,就是指在整个码元时间内,电平不会出现零电平。
因此,由于存在同步问题,计算机网络中的数据传输,不采用不归零编码。qwq
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归零编码
优点:自同步
缺点:编码效率低
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曼彻斯特编码:在每个码元时间的中间时刻,信号都会发生跳变,
例如,负跳表示比特1,正跳变表示比特0,码元中间时刻的跳变既表示时钟,又表示数据。
传统以太网用的就是曼彻斯特编码。

差分曼彻斯特编码:在每个码元时间的中间时刻,信号都会发生跳变。
与曼彻斯特编码的区别:跳变仅表示时钟,而用码元开始处电平是否发生变化来表示数据。
依据码元开始处电平是否发生变化来表示比特0或比特1.
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5.6 基本调制方法

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5.7 混合调制方法

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因为频率和相位是相关的,即频率是相位随时间的变化率。所以一次只能调制频率和相位两个中的一个。

5.8 混合调制 举例 —— 正交振幅调制QAM

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