"Grundlagen von Computernetzwerken" Kapitel 3 Datenkommunikationstechnologie

3.1 Übersicht

3.2 Theoretische Grundlagen der Datenkommunikation

Hauptinhalt

• Die mathematische Darstellung eines Signals und der ihm auferlegten Einschränkungen bei der Übertragung über einen Kommunikationskanal.
• Das Übertragungsmedium verwendet Änderungen physikalischer Größen wie Spannung, Strom und optische Signale, um binäre Bitströme zu übertragen.
• Spannung, Strom usw. können als einwertige Funktion f(t) der Zeit ausgedrückt werden
• Auf diese Weise kann die Änderung des Signals mathematisch beschrieben und mathematisch analysiert werden
  

3.2.1 Fourier-Analyse

• Fourier beweist, dass jede normale Funktion g(t) mit der Periode T aus unendlich vielen Sinus- und Kosinusfunktionen zusammengesetzt werden kann
• 
  

3.2.2 Spektrumeigenschaften des periodischen Rechteckimpulssignals

• Die Dämpfung ist für verschiedene Fourier-Komponenten unterschiedlich, wodurch eine Verzerrung des Ausgangs verursacht wird
• Je mehr Harmonische den Kanal passieren, desto realistischer ist das Signal
• 
  

3.3 Modell des Datenkommunikationssystems

3.3.1 Grundstruktur des Datenkommunikationssystems

Verschiedene Übertragungsmethoden von Daten über Kommunikationskanäle und die verwendeten Technologien

• Grundstruktur des Datenkommunikationssystems
  • 
• Die Aufgaben des Datenkommunikationssystems
  • Die die Information tragenden Daten werden über das Medium (Kanal) in Form eines physikalischen Signals an das Ziel übertragen
  • Informationen und Daten können nicht direkt auf das Medium übertragen werden
  • Lösung: Information (roh) -> Daten (Speicher) -> Signal (Übertragung auf Medium)
    

3.3.2 Daten und Signale

• Daten Präsentation
  • Kontinuierlicher Wert der analogen Daten
  • Numerische Daten Diskrete Werte
• Datenübertragungsverfahren
  • Analogsignal
  • Digitalsignal
• Signalisierungsmethode
  • Analoge Signalisierung (Analogkanal)
  • Digitale Signalisierung (digitaler Kanal)
• Datensynchronisationsmethode
  • Synchronisation bedeutet, dass die empfangende Seite Daten streng gemäß der Wiederholungsfrequenz und der Start- und Endzeit jedes von der sendenden Seite gesendeten Symbols empfängt, d. h. die Zeitbasis muss konsistent sein.
  • Entsprechend den verschiedenen zu synchronisierenden Objekten kann es unterteilt werden in:
    • Bit-Synchronisation
      • 
    • Zeichensynchronisation
      • Es gibt zwei Arten der Zeichensynchronisation: asynchron und synchron
        • Asynchrone Zeichensynchronisation
        • 
        • synchrone Zeichensynchronisation
        • 
    • Frame-Synchronisation
• Senden von analogen und digitalen Signalen
  • Analoge Signalisierung (Analogkanal)
    • 
  • Digitale Signalisierung (digitaler Kanal)
    • 
      

3.3.3 Kanalkommunikationsmodus

Um unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen, nehmen die Kommunikationsleitungen unterschiedliche Verbindungsmethoden an

• Punkt-Punkt-Methode
  • 
• Multipoint-Modus
  • 

Art der Kommunikation

• Aus der Perspektive der Beziehung zwischen Informationsübertragungsrichtung und Zeit
  • Simplex-Kommunikation
    • Merkmale: Informationen können nur in eine Richtung übertragen und Überwachungssignale zurückgesendet werden.
    • 
  • Halbduplex-Kommunikation
    • Eigenschaften: Informationen können in zwei Richtungen übertragen werden, aber zu einem bestimmten Zeitpunkt können sie nur in eine Richtung übertragen werden.
    • 
  • Vollduplex-Kommunikationsmodus
    • Eigenschaften: Informationen können gleichzeitig in beide Richtungen übertragen werden, in der Regel mit einer Vierdrahtstruktur.
    • 
      

3.3.4 Datenübertragungsverfahren

• Basisbandübertragung und Frequenzbandübertragung
  • **Basisbandsignal: **Das ursprüngliche elektrische Signal, das von der Quelle ohne Modulation gesendet wird
  • Das Übertragungsverfahren, bei dem das Basisbandsignal direkt an die Kommunikationsleitung gesendet wird, wird als Basisbandübertragung bezeichnet.
    • Das von der analogen Signalquelle transformierte Signal wird als analoges Basisbandsignal bezeichnet
    • Das vom Computer erzeugte binäre Signal wird als digitales Basisbandsignal bezeichnet
  • Der Übertragungsmodus, der das Basisbandsignal nach der Modulation an die Kommunikationsleitung sendet, wird als Frequenzbandübertragung bezeichnet .
• Basisbandübertragung digitaler Daten
  • Basisbandübertragung : Verwenden Sie beim Senden direkt das Basisbandsignal
    • Die Basisbandübertragung ist das grundlegendste Übertragungsverfahren, im Allgemeinen niedriger Pegel 0 hoher Pegel 1
    • Anwendbar auf alle Situationen bei niedrigen und hohen Geschwindigkeiten
    • Da Basisbandsignale einen großen Frequenzbereich einnehmen, gibt es bestimmte Anforderungen an Übertragungsleitungen
  • Kerninhalt : Codierungsmethode
• Analoge Übertragung digitaler Daten (Bandübertragung)
  • Frequenzbandübertragung : Bezeichnet die Trägerübertragung auf Leitungen innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs . Der Träger wird mit einem Basisbandsignal moduliert , um ihn für die Übertragung auf der Leitung geeignet zu machen .
  • Modulation : Verwenden Sie den Basisbandimpuls, um einige Parameter des Trägersignals so zu steuern, dass sich diese Parameter mit dem Basisbandimpuls ändern.
  • Demodulation : Modulierte Lüfterumwandlung
  • Modem MODEM
    • Der Modulator ist ein Wellenformkonverter , der die Wellenform des digitalen Basisbandsignals in eine für die analoge Kanalübertragung geeignete Wellenform umwandelt . (Dateninhalt nicht ändern)
    • Der Demodulator ist ein Wellenformerkenner , der das vom Modulator in das digitale Signal von Yuankai umgewandelte analoge Signal wiederherstellt, und wenn die Erkennung falsch ist, tritt ein Bitfehler auf.
• Breitbandübertragung (Glasfaser)
  

3.4 Übertragungsmedium

• Klassifizierung von Übertragungsmedien
  • kabelgebundene Medien
    • Koaxialkabel, Twisted Pair, Glasfaser usw.
    • Eigenschaften: Verkabelung erforderlich, gute Entstörungsleistung.
  • drahtloses Medium
    • Verschiedene Formen der Übertragung durch die Atmosphäre
    • Mikrowelle, Infrarot, Satellit usw.
    • Eigenschaften: keine Verkabelung erforderlich, schlechte Entstörung
• Wahl des Übertragungsmediums
  • Sicherheit
  • Elektromagnetische Interferenz
  • kosten
  • Geschwindigkeit
  • Signaldämpfung
    

3.4.1 Elektromagnetisches Spektrum

Grundlegender Zusammenhang zwischen der Frequenz f elektromagnetischer Wellen, der Wellenlänge D und der Ausbreitungsgeschwindigkeit c im Vakuum:
DF=C

3.4.2 Twisted-Pair

• Besteht aus zwei isolierten Drähten, die spiralförmig angeordnet sind. Der Draht ist Kupferdraht oder kupferbeschichteter Stahl.
• Twisted-Pair-Kabel können sowohl analoge als auch digitale Signale übertragen .
• Die spezifische Bandbreite hängt von der Dicke des Kupferdrahtes, der Übertragungsdistanz und der verwendeten Technologie ab
• Twisted Pair kann unterteilt werden in: STP geschirmtes Twisted Pair und UTP ungeschirmtes Twisted Pair .
  • 
• Es werden mehr Punkt-zu-Punkt- Verbindungen verwendet.
• Die Anti-Interferenz-Leistung hängt von der richtigen Abschirmung und Verdrillung der Adernpaare ab, die bei Niederfrequenzübertragungen in der Nähe von Koaxialkabeln liegen.
  

3.4.3 Koaxialkabel

• Koaxialkabel ist ein hohler Außenleiter, der von einem Innenleiter umgeben ist .
• Koaxialkabel werden nach Impedanz klassifiziert:
  • 
• Normalerweise Mehrpunktverbindung _
• Entstörung und Preis liegen zwischen Twisted Pair und Glasfaser.
  

3.4.4 Faser

• Besteht aus drei konzentrischen Teilen: Kern, Mantel und Mantel.
• Optische Fasern können aus Kunststoff, Glas oder ultrahochreinem Quarzglas bestehen.
  • Auch die Dämpfung, die Übertragungsdistanz und der Preis von Glasfasern aus unterschiedlichen Materialien sind unterschiedlich
• Optische Fasern repräsentieren binäre 0 und 1 durch das Vorhandensein oder Fehlen von optischen Signalen .
• Der Sender benötigt eine elektrooptische Umwandlungsausrüstung, und der Empfänger benötigt eine photoelektrische Umwandlungsausrüstung
• Optische Kabel werden direkt in der Verkabelung verwendet, und ein optisches Kabel besteht aus mehreren optischen Fasern.
• 
• Klassifizierung von Glasfasern
  • Singlemode-Faser
  • Multimode-Faser
  • Modus: Dies ist eine Größe, die sich auf viele Parameter bezieht, die als Polarisationsrichtung verstanden werden können.Singlemode-Fasern können mehrere Wellenlängen übertragen, aber jede Wellenlänge kann nur einen Modus haben.
  • Drei häufig verwendete Wellenlängenfenster
    • 
  • 
    

3.4.5 Drahtloses Medium

• elektromagnetisches Spektrum
• Funkübertragung
  • Zwischen dem festen Endgerät (Basisstation) und dem Endgerät besteht eine drahtlose Verbindung
  • 
• Mikrowellenübertragung
  • 
• Infrarot und mmWave
• Lichtwellenübertragung
• Satellitenkommunikation
  • 
    

3.5 Datenkodierung

3.5.1 Signalkodierung

• Kodierung digitaler Daten
  • 
  • Non-Return-to-Zero-Codierung (NRZ) niedrig 0 hoch 1
    • Nachteile: Es ist schwierig, den Anfang des Datenbits zu definieren, und die DC-Komponente kann den Verbindungspunkt beschädigen.
  • Manchester-Codierung
    • Der mittlere Sprung jedes Bits, fallende 1, steigende 0 oder umgekehrt
  • Differentielle Manchester-Codierung
    • Beim mittleren Sprung jedes Bits gibt es einen Sprung von 0 und keinen Sprung von 1
      

3.5.2 Modulation und Codierung

• Gängige Modulationstechniken
  • Entsprechend den drei Merkmalen des Trägers: Amplitude , Frequenz und Phase , werden drei häufig verwendete Modulationstechniken erzeugt:
    • 
    • Amplitudenumtastung ( ASK ) AM
      • 
    • Frequenzumtastung ( FSK ) FM
      • 
    • Phase Shift Keying ( PSK ) Phasenmodulation
      • 
        

3.5.3 Digitale Kodierung analoger Daten

• Lösen Sie das Problem der Digitalisierung von analogen Signalen während der digitalen Übertragung von analogen Daten
  • Auch bekannt als Pulse Code Modulation PCM
  • Ebenfalls nach dem Nyquist-Prinzip abgetastet
  • Teilen Sie die analoge Signalamplitude in mehrere Stufen (2^n), jede Stufe wird durch n Bits dargestellt
• Häufig verwendete PCM-Techniken
  • Differentielle Pulscodemodulation
    • Prinzip: Statt den Amplitudenwert zu digitalisieren, kodiert er nach der Differenz der beiden Abtastwerte davor und danach und gibt eine Binärzahl aus
  • Beispiel für einen PCM-Konvertierungsprozess
    • Sampling-Quantisierung-Codierung
    • 
  • Wellenformdiagramm der PCM-Umwandlung
    • 
      

3.6 Datenkommunikationsleistungsindex

3.6.1 Latenz

• In Computernetzwerken bezieht sich Latenz auf die Zeit, die für die Übertragung eines Datenblocks (Rahmen, Paket, Segment) von einem Ende einer Verbindung oder eines Netzwerks zum anderen erforderlich ist.
• Latenz beinhaltet
  • Sendeverzögerung
  • Ausbreitungsverzögerung
  • Weiterleitungsverzögerung
    • Warteschlangenverzögerung
    • Zugriffsverzögerung
    • Bearbeitungsverzögerung
• Das Verzögerungs-Bandbreitenprodukt ist das Produkt aus Ausbreitungsverzögerung und Bandbreite: Verzögerungs-Bandbreitenprodukt = Ausbreitungsverzögerung * Bandbreite
• Das Produkt aus Verzögerung und Bandbreite wird auch als Bitlänge bezeichnet , d. h. als Verbindungslänge in Bits
  

3.6.2 Übertragungsrate

Informationsübertragungsrate und Symbolübertragungsrate

• Die Informationsübertragungsrate bezieht sich auf die Binärziffern der digitalen Daten vor der Codierung, die pro Sekunde übertragen werden , und die Einheit ist Bit/Sekunde , d. h. b/s, bps.
  • Die Informationsübertragungsrate wird auch als Bitrate bezeichnet
  • In Computernetzwerken wird ein anderer Begriff, der die gleiche Bedeutung wie die Informationsübertragungsrate hat, als Bandbreite bezeichnet
• Die Übertragungsrate des Übertragungssignals auf dem Kanal, nachdem die digitalen Daten zeilencodiert wurden, wird als Symbolübertragungsrate bezeichnet , die sich auf die Anzahl der pro Sekunde übertragenen Symbole bezieht, d. h. wie oft sich das Übertragungssignal pro Sekunde ändert, und die Einheit ist Baud/Sekunde ( baud/s)

Baudrate und Bitrate

• Baudrate RB
  • Die Häufigkeit, mit der sich das Signal pro Sekunde ändert, auch bekannt als Modulationsrate
• Bitrate Rb
  • Anzahl der pro Sekunde übertragenen Bits
• Ein neues Netzwerk kann oft mehrere Binärbits übertragen, sodass bei einer festen Informationsübertragungsrate die Bitrate oft größer als die Baudrate ist. Mehrere Bits können in einem Symbol übertragen werden.
• Rb = RB log2 V (V ist die Anzahl der Ebenen)
• Kodiereffizienz = Rb/RB
  

3.6.3 Zuverlässigkeit

• BER
  • Die Bitfehlerrate bezeichnet die Wahrscheinlichkeit, dass übertragene Daten falsch übertragen werden
• Bitfehlerrate = Anzahl falsch übertragener Bits/Gesamtzahl übertragener Bits
  • Framefehlerrate, Paketfehlerrate
    

3.6.4 Kanalbegrenzungskapazität

• Bereits 1924 erkannte Nyquist diese grundlegende Einschränkung und leitete einen Ausdruck für die maximale Datenübertragungsrate für einen rauschfreien Kanal mit begrenzter Bandbreite ab;

• Nyquist hat bewiesen, dass, wenn ein beliebiges Signal einen Tiefpassfilter mit einer Bandbreite von H durchläuft , 2H Abtastungen pro Sekunde das Signal, das diesen Filter passiert, vollständig reproduzieren können.

• 1948 erweiterte Shannon die Ergebnisse von Nyquist weiter auf Kanäle, die von zufälligem (dynamischem) Rauschen betroffen waren .

• Nye-Kriterium: Für ideale Tiefpasskanäle

  • 
  • Die Nyquist-Formel bietet eine Grundlage zum Schätzen der höchsten Rate eines rauschfreien Kanals bekannter Bandbreite.

• Satz von Shannon: Gaußsches Rauschen stört den Kanal

  • 

• Vergleich von Nye's Criterion und Shannon's Theorem

  • C = 2H log2V Diese Formel zeigt, dass die Datenübertragungsrate C zunimmt , wenn die Anzahl der Signalcodierungsstufen zunimmt.
  • C = H log2(1+S/N) Egal wie hoch die Abtastfrequenz ist und in wie viele Stufen die Signalcodierung unterteilt ist, diese Formel ergibt die höchste Übertragungsrate, die der Kanal erreichen kann. Das heißt, das Vorhandensein von Rauschen macht es unmöglich, die Anzahl der Codierstufen unendlich zu erhöhen .
    

3.7 Kanal-Multiplexing-Technologie

Da die Kapazität einer Übertragungsleitung die zum Übertragen eines Benutzersignals erforderliche Kapazität bei weitem übersteigt , wird zur Verbesserung der Leitungsauslastung oft mehreren Signalen erlaubt, sich gleichzeitig eine physikalische Leitung zu teilen . Gängige Methoden:

• TDM
• Frequency Division Multiplexing FDM
• WDM
• Codemultiplexing CDM
  

3.7.1 Frequenzmultiplex und Zeitmultiplex

• Frequency Division Multiplexing FDM
  • Wenn die Bandbreite des Übertragungsmediums größer ist als die Anforderungen eines einzelnen Signals, um das Übertragungssystem effektiv zu nutzen, ist die Technologie zum gleichzeitigen Übertragen mehrerer Signale auf einer Übertragungsleitung das Frequenzmultiplexverfahren .
  • Realisierung von FDM
    • Modulieren Sie die Frequenz verschiedener Signale durch Modulation in verschiedene Frequenzbereiche
    • Synthetisieren Sie mehrere Signale zu einem Signal mit einem größeren Frequenzbereich für die Übertragung
    • Auf der Empfangsseite wird das Signal durch Demodulation zu mehreren Signalen wiederhergestellt
    • 
• Zeitmultiplexverfahren TDM
  • Wenn die Bitübertragungsrate des Übertragungsmediums größer als die Anforderung eines einzelnen Signals ist, wird die Technologie des gleichzeitigen Übertragens mehrerer Signale auf derselben Leitung Zeitmultiplex genannt, um das Übertragungssystem effektiv zu nutzen .
  • 
  • Methode zur Realisierung:
    • Unterteilen Sie die Zeit während der Übertragung in gleiche Zeitscheiben
    • Die Zuordnung der Zeitscheiben zu den spezifizierten Signalen erfolgt der Reihe nach durch das Zeitscheibenrotationsverfahren ;
    • Auch die Empfangsseite empfängt die spezifizierten Signale sequentiell in den spezifizierten Zeitschlitzen mittels Zeitscheibenrotation .
      

3.7.2 Statistisches Zeitmultiplexverfahren

• synchrones Zeitmultiplexverfahren
  • 
• Asynchrones (statistisches) Zeitmultiplexverfahren
  • 
    

3.7.3 Wellenlängen-Multiplexing

Wellenlängen-Multiplexing WDM

• Das gesamte Wellenlängenband ist in mehrere Wellenlängenbereiche unterteilt, und jeder Benutzer belegt einen Wellenlängenbereich für die Übertragung.
• 
  

3.7.4 Codeteilungs-Multiplexing

Code Division Multiplexing CDM

• Konnotation ist äquivalent zu CDMA
• Erlauben Sie mehreren Benutzern, gleichzeitig über dasselbe Frequenzband zu kommunizieren;
• Jeder Benutzer verwendet ein anderes Codemuster, das speziell ausgewählt wurde
• Starke Anti-Interferenz-Fähigkeit
• Erhöhen Sie effektiv die Kommunikationskapazität des Systems
• Es wurde ursprünglich für die militärische Kommunikation verwendet und ist in der zivilen Mobilkommunikation weit verbreitet, insbesondere in drahtlosen lokalen Netzwerken , da der Preis und das Volumen von CDMA-Geräten erheblich gesunken sind .
• Wie CDMA funktioniert
  • Die Bitzeit wird weiter in m (oder 64 oder 128) kurze Zeitsegmente unterteilt, die als Chips bezeichnet werden
  • Jeder Station wird eine eindeutige m-Bit-Chipsequenz zugewiesen
    • Bit 1 senden, dann m-Bit-Chipsequenz senden
    • Senden Sie Bit 0, dann senden Sie das Einerkomplement der Chipsequenz
  • Irgendwelche zwei Chipsequenzen (S, T) müssen die orthogonale Beziehung erfüllen
    • 
  • 
    

3.8 Digitales Übertragungssystem

3.8.1 PCM-System

• 
• E1 = 2,048 Mbit/s
• T1 = 1,544 Mbit/s
• 
  

3.8.2 SONET und SDH

Es gibt viele Mängel in der gegenwärtigen Multiplexrate für digitale Übertragung, von denen die wichtigsten die folgenden zwei Aspekte sind: der Ratenstandard ist nicht einheitlich und die Übertragung ist nicht synchron ;

• Um die obigen Probleme zu lösen, führten die Vereinigten Staaten 1988 erstmals einen digitalen Übertragungsstandard ein, genannt **Synchronous Optical Network SONET** (Synchronous Optical Network).
  • SONET-Architektur
    • 
• Basierend auf dem SONET-Standard der Vereinigten Staaten formulierte ITU-T die **internationale synchrone digitale Standardserie SDH** (Synchronous Digital Hierarchy), d. h. drei Empfehlungen, einschließlich G.707~G.709, die 1988 verabschiedet wurden.
  

3.9 Datenaustauschtechnologie

Umschalten : In einem Mehrknoten-Kommunikationsnetz ist es zur effektiven Nutzung von Kommunikationsgeräten und -leitungen im Allgemeinen wünschenswert , die Leitungen zwischen den beiden Kommunikationsteilnehmern dynamisch einzurichten und die Kommunikationsleitungen dynamisch zu verbinden oder zu trennen, was als " Umschalten " bezeichnet wird ".
Klassifizierung der Austauschmethoden:

• Schaltkreisumschaltung
• Speicher tauschen
  • Nachrichtenaustausch
  • Paketvermittlung
  • Zellenumschaltung
• gemischter Austausch
• 

• **电路交换                      报文交换               分组交换**
  

3.9.1 Schaltkreisumschaltung

Verwenden Sie direkt die schaltbare physische Kommunikationsleitung , um die Kommunikationspartner zu verbinden

• drei Phasen:
  • Schaltung bauen
  • Übertragen von Daten
  • Entfernen Sie die Schaltung
• Hauptmerkmal:
  • Vor dem Senden von Daten muss ein temporärer , dedizierter physischer Punkt-zu-Punkt-Pfad eingerichtet werden
  • Die Zeit zum Herstellen eines physikalischen Pfads ist länger und die Datenübertragungsverzögerung ist kürzer
    • z.B. Telefonnetz
    • 
      

3.9.2 Nachrichtenaustausch

• Prinzip
  • Informationen werden in Nachrichteneinheiten (logisch vollständige Informationssegmente) gespeichert und weitergeleitet
  • 
• Merkmale:
  • Hohe Leitungsauslastung
  • Erfordert, dass Zwischenknoten (Netzwerkkommunikationsgeräte) einen großen Puffer haben
  • lange Verzögerung
    

3.9.3 Paketvermittlung

• Prinzip
  • Die Informationen werden in Paketeinheiten gespeichert und weitergeleitet.Der Quellknoten teilt die Nachricht in Pakete, speichert und leitet sie an denZwischenknoten weiter, und der Zielknoten synthetisiert die Pakete zu Nachrichten.
  • Paket: Ein Informationssegment, das kleiner als eine Nachricht ist und normalerweise eine maximale Länge hat
  • Zelle: Ein Informationssegment mit fester Größe
• Merkmale:
  • Keine Vorabzuweisung von Ressourcen in Netzwerkknotengeräten
  • Hohe Leitungsauslastung
  • Hohe Auslastung des Knotenspeichers
  • Einfach zu übertragen, hohe Zuverlässigkeit
  • Einfaches Starten neuer Übertragungen, sodass dringende Nachrichten zuerst durchgelassen werden
  • Zusätzliche Informationen hinzugefügt
• Paketvermittlung wird in Datagramme und virtuelle Verbindungen unterteilt
  • Datagramm
    • Jedes Paket wird unabhängig geroutet
    • Geeignet für die schnelle Übertragung einer kleinen Menge von Paketen, wodurch der Anrufaufbau eliminiert wird
    • Kann besser mit Staus umgehen
    • zuverlässiger
    • 
  • virtuelle Schaltung
    • Alle Pakete werden nur einmal geroutet
    • Das Senden von Paketgeld erfordert die Einrichtung einer virtuellen Verbindung
    • Verglichen mit Datagrammen ist das Netzwerk schwierig und unzuverlässig im Umgang mit Überlastung
    • 
      

3.10 Verfahren der physikalischen Schicht

3.10.1 DTE und DCE

Datenendgeräte DTE

• Bezieht sich auf Endgeräte wie Dateneingabe-/-ausgabegeräte, Endgeräte oder Computer mit bestimmten Datenverarbeitungsfähigkeiten und Transceiverfähigkeiten .

Datenkommunikationsausrüstung DCE

• Bezieht sich auf die Sammlung von automatischen Anrufbeantwortergeräten, Schaltern und anderen Zwischengeräten , deren Aufgabe darin besteht , Signalumwandlungs- und Codierungsfunktionen zwischen DTE und Übertragungsleitungen bereitzustellen, und die für die Einrichtung, Aufrechterhaltung und Freigabe von Datenverbindungsverbindungen verantwortlich sind .

3.10.2 Schnittstellenstandard der physikalischen Schicht

• ISO/OSI-Definition der physikalischen Schicht
  • Die physikalische Schicht stellt mechanische, elektrische, funktionale und prozedurale Eigenschaften zum Zwecke des Initiierens, Aufrechterhaltens und Schließens physikalischer Verbindungen zwischen Datenverbindungseinheiten für die Bitübertragung bereit . Diese Verbindung kann durch ein Relaissystem laufen , und die Übertragung innerhalb des Relaissystems erfolgt auch auf der physikalischen Schicht.
  • Funktionen der physikalischen Schicht
    • Bietet transparente Bitstream-Übertragung zwischen zwei Netzwerkgeräten .
  • Forschungsinhalte
    • Das Hoch- und Herunterfahren von physischen Verbindungen, die normale Datenübertragung und das Wartungsmanagement.
• Vier Eigenschaften der physikalischen Schicht
  • mechanische Eigenschaften
    • Definieren Sie hauptsächlich den Grenzpunkt der physischen Verbindung , dh das Plug-in-Gerät. Gibt die Spezifikation, Anzahl und Anordnung der Pins an, die in der physischen Verbindung verwendet werden.
    • Häufig verwendete Standardschnittstelle
      • ISO 2110, 25-poliger Stecker, EIA RS-232-C, EIA RS-366-A
      • ISO 2593, 34-adriger Stecker, V.35-Breitband-MODEM
      • ISO 4902, 37-polige und 9-polige Anschlüsse, EIA RS-449
      • ISO 4903, 15-adriger Stecker, X.20, X.21, X.22
  • Elektrische Eigenschaften
    • Bei der Spezifikation der Übertragung binärer Bits werden der Spannungspegel, die Impedanzanpassung, die Übertragungsrate und die Entfernungsgrenze des Signals auf der Leitung festgelegt.
    • Frühere Standards definierten elektrische Eigenschaften an Grenzpunkten, wie EIA RS-232-C, V.28, neuere Standards beschreiben die elektrischen Eigenschaften von Sendern und Empfängern und geben Kontrolle über die Verbindungskabel.
    • CCITT standardisierte Standards für elektrische Eigenschaften
      • CCITT V.10/X.26: Neue unsymmetrische elektrische Eigenschaften, EIA RS-423-A
      • CCITT V.11/X.27: New Balanced Electrical Characteristics, EIA RS-422-A
      • CCITT V.28: Unsymmetrische elektrische Eigenschaften, EIA RS-232-CCCITT X.21/EIA RS-449
  • Merkmale
    • Definieren Sie hauptsächlich die Funktion jeder physischen Leitung.
    • Die Funktionen der Linien sind in vier Kategorien unterteilt:
      • Daten
      • Kontrolle
      • zeitliche Koordinierung
      • Land
  • Verfahrensmerkmale
    • Definieren Sie hauptsächlich das Arbeitsverfahren und die zeitliche Beziehung jeder physischen Linie.
      

3.10.3 UVP-232

• EIA-232-E ist ein bekannter asynchroner Kommunikationsschnittstellenstandard der physikalischen Schicht, der von der American Electronics Industry Association EIA formuliert wurde
• Es war der früheste Standard RS-232, der 1962 formuliert wurde, in dem RS einen „ empfohlenen Standard “ von EIA darstellt und 232 die Seriennummer ist.
  

Vergleichen Sie die Vor- und Nachteile analoger und digitaler Kommunikation

• Analoge Kommunikation , die Technologie ist sehr ausgereift, besteht darin, das [analoge Signal] und den [Träger] zu modulieren, um es [mit einer bestimmten Trägercharakteristik] zu machen, ohne die Einzigartigkeit des analogen Signals zu verlieren. Das empfangende Ende durchläuft den [Tiefpass filter] , stellt das ursprüngliche analoge Signal wieder her.
• Das digitale Signal wird zuerst abgetastet, und die [Abtast]-Amplitude wird [codiert], und dann werden [Modulation], Phasenumtastung usw. durchgeführt, und der Empfänger kann sie wiederherstellen.
• Der Unterschied ist das
  • Da die digitale Kommunikation digitale Abtastsignale überträgt, kann sie am Empfangsende wiederhergestellt werden, sodass die Signalübertragungsrate hoch und die Entfernung groß ist.
  • Das analoge Signal ist die [direkte Modulation] des Signals, das mit dem Träger multipliziert wird.Wenn es während der Übertragung zu Störungen kommt, wirkt sich das auf das System [irreparabel] aus, also verursacht es [Verzerrung].
  • Relativ gesehen ist digitale Kommunikation besser als analoge Kommunikation .

Wie verwende ich den Sprachkanal, um Computerdaten zu übertragen?

Antwort: Es muss drei Schritte durchlaufen [PCM-Pulscodemodulation]

• Abtastung: Abtastung des Sprachsignals in einem bestimmten Intervall
• Quantisierung: Runden Sie jedes Sample auf die nächste Quantisierungsstufe
• Codierung: Codiere jedes gerundete Sample

Das codierte Signal wird als PCM-Signal bezeichnet und kann über den Sprachkanal übertragen werden.

Versuchen Sie, die Eigenschaften von Circuit Switching, Message Switching, Virtual Circuit Switching und Datagram Switching zu vergleichen

• Der Nachrichtenaustausch stellt keine dedizierte Verbindung her, und die Leitungsauslastungsrate ist hoch.Aufgrund [der Unterschied zwischen verschiedenen Nachrichten kann ziemlich unterschiedlich sein], der Übertragung [große Verzögerung] und des Übertragungsknotens [ist die Pufferverwaltung unbequem].
• Sowohl Datagramme als auch virtuelle Verbindungen sind paketvermittelt, und ein Paket ist eine Nachricht [mit einer maximalen Längenbegrenzung].
• Die Datagrammumschaltung ist vollständig analog zur Nachrichtenumschaltung.
• Die virtuelle Leitungsvermittlung unterscheidet sich ähnlich wie die Leitungsvermittlung von der Leitungsvermittlung darin, dass eine logische Verbindung nicht bedeutet, dass andere Kommunikationen diese Leitung nicht verwenden können. Es hat immer noch den Vorteil von [line sharing].
• Der Unterschied zwischen virtueller Schaltung und Datagramm:
  • Eine virtuelle Verbindung bedeutet zuverlässige Kommunikation, die mehr Technologie erfordert und einen größeren Overhead erfordert.
  • Es ist nicht so flexibel wie das Datagramm-Verfahren, und die Effizienz ist nicht so hoch wie das Datagramm-Verfahren.
  • Virtuelle Verbindungen eignen sich für interaktive Kommunikation , und private Datagramme eignen sich besser für die Übertragung von Kurznachrichten in eine Richtung. **
• Die Leitungsvermittlung erfordert die Einrichtung einer klaren physischen Verbindung zwischen dem Sender und dem Empfänger, und die Leitungsressourcen sind exklusiv für die aktuelle Sitzung
  

Bitte zeichnen Sie das Wellenformdiagramm von **011000101111** Non-Return-to-Zero-Codierung, Manchester-Codierung und differenzieller Manchester-Codierung

Jetzt ist es notwendig, eine Reihe von Computerbildschirmbildern über ein Glasfaserkabel zu senden. Die Auflösung des Bildschirms beträgt 480 640 Pixel mit 24 Bit pro Pixel. Es gibt 60 Bildschirmbilder pro Sekunde. Ich möchte fragen: Wie viel Bandbreite benötigen Sie? Bei einer Wellenlänge von 1,30 μm, wie viele μm Wellenlängen sind für diese Bandbreite erforderlich?

Warum ist die PCM-Abtastzeit auf 125 μs eingestellt?

Vergleichen Sie die Latenz beim Senden einer Nachricht von x Bits entlang eines Pfades von k Sprüngen in einem [leitungsvermittelten] Netzwerk mit einem leicht belasteten [paketvermittelten] Netzwerk. Angenommen, die Schaltungsaufbauzeit beträgt s Sekunden, die Ausbreitungsverzögerung jedes Sprungs beträgt d Sekunden, die Paketgröße beträgt p Bits und die Datenübertragungsrate beträgt b bps. Darf ich fragen, unter welchen Bedingungen die Verzögerung des Paketnetzes relativ kurz ist?

Antwort: Bei der Schaltungsvermittlung wird die Verbindung aufgebaut, wenn t=s, das letzte Bit der Nachricht wird gesendet, wenn t=s+x/b, und
die Nachricht Bei der Paketvermittlung wird das letzte Bit bei t=x/b gesendet, um das
endgültige , muss das letzte Paket k-1 mal vom zwischengeschalteten Router weitergeleitet werden, jede Weiterleitungszeit ist p/b, also die Summe Die Gesamtverzögerung ist x/b+(k-1)p/b+kd.
Um die Paketvermittlung schneller als die Leitungsvermittlung zu machen, muss die Bedingung x/b+(k-1)p/b+kd < s+x/b+ sein erfülltes kd, d. h. s>(k-
1)p/b.

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