Préparation à l'examen d'ingénieur réseau – Partie 1 Principes de base : la couche physique

couche physique

points de connaissance

1. Taux de transmission

   L'efficacité du système de communication numérique peut être exprimée par le débit de transmission des symboles et le débit de transmission des informations ;

   Définition de symbole 1 : Dans la communication numérique, des symboles avec le même intervalle de temps sont souvent utilisés pour représenter un nombre binaire, et le signal dans un tel intervalle de temps est appelé un symbole binaire ;

   Définition de symbole 2 [couramment utilisée] : lors de l'utilisation de formes d'onde dans le domaine temporel (domaine temporel) pour représenter des signaux numériques, les formes d'onde de base représentant différentes valeurs discrètes sont appelées symboles ;

   Débit de symboles (débit en bauds) : le nombre de fois que les paramètres de la porteuse (phase, amplitude, fréquence, etc.) changent par unité de temps, l'unité est le baud, symbole couramment utilisé Baud, abrégé en B, 1 baud = 1 symbole/s ;

   Débit binaire (débit de transmission d'informations, débit d'informations) : la quantité de données transmises sur le canal par unité de temps (c'est-à-dire le nombre de bits), l'unité est bit par seconde (bit/s), ou b/s ou bps ;

   Débit binaire = débit en bauds × chiffres binaires correspondant à un seul état de modulation = débit en bauds × log2 (N) , où N est le nombre total de symboles ;

   Bande passante du signal W = fréquence la plus élevée - fréquence la plus basse ;

   Rapport signal sur bruit : Le rapport entre la puissance du signal S et la puissance du bruit N est appelé rapport signal sur bruit ;

   Décibel dB : 1 dB=10*log10(S/N) ;

   Calcul du débit de données [sans bruit] : débit de données maximal = 2Wlog2 (N) = Blog2 (N), où W représente la bande passante, B représente le débit en bauds, N est le nombre total de symboles, s'il s'agit d'un 4 phases indice , alors N=4 ;

   Calcul du débit de données lorsque [avec bruit] : formule de Shannon - taux de transmission limite = bande passante × log2 (1+S/N), généralement le titre sera donné en décibels, et les décibels doivent ;

   Taux d'erreur sur les bits : fait référence au rapport entre le nombre d'éléments de code d'erreur reçus et le nombre total d'éléments de code transmis.

2. Modulation et codage

   La modulation utilise des signaux analogiques pour transporter des données numériques ou analogiques, et le codage utilise des signaux numériques pour transporter des données numériques ou analogiques.

   La modulation peut être divisée en modulation de bande de base (transformant uniquement la forme d'onde du signal de bande de base sans changer sa fréquence) et modulation passe-bande (utilisant la porteuse pour transférer la fréquence du signal de bande de base vers une bande de fréquence plus élevée pour la transmission, qui peut être transmis plus loin) ;

   (1) Méthodes de modulation de signaux analogiques en signaux analogiques : modulation d'amplitude AM (pire anti-parasitage), modulation de fréquence FM, modulation de phase PM (meilleur anti-parasitage) ;

   (2) La méthode de codage des signaux analogiques en signaux numériques : la plus courante est la modulation par impulsions codées PCM, dans laquelle le processus de codage des impulsions est l' échantillonnage, la quantification et le codage ;

   • Échantillonnage : balayez périodiquement le signal analogique pour transformer le signal continu dans le temps en un signal discret dans le temps. Le théorème d'échantillonnage de Nyquist doit être suivi. Le théorème d'échantillonnage est le suivant : la fréquence d'échantillonnage doit être supérieure à deux fois la fréquence maximale de la parole (inférieure à 4kHz correspond à environ 3,4kHz), c'est-à-dire 8kHz (période d'échantillonnage = 125μs) , de sorte que le signal de parole puisse être récupéré sans distorsion ;
   • Quantification : la valeur de niveau spécifiée est généralement exprimée en binaire. Le système vocal adopte une quantification à 128 niveaux (7 bits) et une fréquence d'échantillonnage de 8 kHz, de sorte que le débit effectif est de 56 kb/s (=8 kb/s×7). 1 bit de le bit de signalisation doit être ajouté tous les 7 bits, donc le débit du canal vocal est de 64kb/s (=8kb/s×8) [Si le titre dit d'ajouter 1 bit de bit de signalisation, ajoutez-le, si vous ne dites pas ça, ne l'ajoute pas] ;
   • Codage : utilisez un ensemble de groupes de codes binaires pour représenter chaque valeur quantifiée avec un niveau fixe ;

   (3) Modulation de signaux numériques en signaux analogiques : en utilisant une ou une combinaison des trois caractéristiques de la porteuse de modulation de fréquence, d'amplitude et de phase, les méthodes de modulation de base sont :

   • Amplitude Shift Keying DEMANDEZ :

     

   • Manipulation par déplacement de fréquence FSK :

     

   • Phase shift keying PSK : 4PSK est appelé QPSK (quart), qui utilise 4 phases de sortie pour représenter 2 bits d'entrée, 8PSK utilise 8 phases de sortie pour représenter 3 bits d'entrée ; 16PSK utilise 16 phases de sortie pour représenter 4 bits d'entrée (clé Regardez le nombre devant PSK), DPSK est appelé modulation par déplacement de phase relative, il existe deux formes de modulation principales, 2DPSK et 4DPSK, DPSK a un changement de phase initial pour le bit d'entrée 1 ; pour le bit d'entrée 0, la phase initiale ne change pas , voir l'image ci-dessous:

     

   Vitesse de transmission du signal électrique = 200000km/s, délai de propagation du canal satellite = 270ms, délai total = délai de transmission + délai de propagation ;

   (4) Le signal numérique est modulé en un signal numérique :

   • Codage Manchester : il s'agit d'un code bidirectionnel, le niveau négatif au niveau positif représente 0, le niveau positif au niveau négatif représente 1, ou vice versa, il est souvent utilisé dans Ethernet 10M, et l'efficacité de codage est de 50 % ;
   • Codage Manchester différentiel : il appartient à un code bidirectionnel, lorsque le signal commence à changer de niveau, cela signifie 0, et s'il n'y a pas de changement de niveau, cela signifie 1 ;
   • Pour pouvoir calculer l'efficacité du codage : la définition de 4B/5B est : la manière de coder les données 4 bits en symboles 5 bits, efficacité de codage=4bit/5bit=80 %

3. Mode de transmission des données :

   (1) Classé par type de signal : communication analogique, communication numérique ;

   (2) Classés selon le nombre de bits de données transmis en même temps : communication série, communication parallèle ;

   (3) Classification selon la relation entre le sens de transmission du signal et le temps : communication simplex, semi-duplex, communication full-duplex ;

   (4) Classification selon la relation entre le sens de transmission du signal et le temps : communication synchrone, communication asynchrone ;

4. méthode d'échange de données

   

5. multiplexage

   L'essence du multiplexage est de combiner plusieurs signaux en un seul signal à l'extrémité émettrice, puis de réaliser la transmission sur un canal physique dédié, puis de séparer les signaux correspondants à l'extrémité réceptrice.

système de transmission numérique

1. Système PCM à modulation par impulsions et codage

   Deux normes internationales importantes de PCM : PCM 24 canaux (T1, débit 1,544 Mb/s) en Amérique du Nord et PCM 30 canaux (E1, débit 2,048 Mb/s) en Europe ;

   Méthode de multitramage E1 : une trame de multiplexage temporel (longueur T=125 μs) de E1 est divisée en 32 intervalles de temps égaux (les numéros d'intervalle de temps sont CH0~CH31), et chaque intervalle de temps transmet 8 bits (code de 7 bits plus Signalisation 1 bit), partagez donc 256 bits (= 32 × 8 bits). 8000 trames ** sont transmises par seconde, de sorte que le débit de données du groupe primaire PCM E1 est de 2,048 Mb/s et le débit de données de chaque canal vocal est de 64 kb/s ** ;

   T1 : T1 a un total de 24 canaux vocaux, et chaque tranche de temps transmet 8 bits (7 bits de codage plus 1 bit de signalisation), donc il partage 193 bits (192 bits plus 1 bit de synchronisation de trame). Transmettre 8000 trames par seconde, donc le débit de données du groupe primaire PCM T1=8000×193b/s=1.544Mb/s, où, le débit de chaque canal vocal est de 64kb/s ;

   T1 et E1 peuvent utiliser la méthode de multiplexage, 4 groupes primaires peuvent former 1 groupe secondaire (appelés E2 et T2) ; 4 E2 peuvent former 1 groupe cubique, appelé E3 ; 7 T2 peuvent former 1 Le groupe cubique est appelé T3.

   

2. Réseau optique synchrone

   Le débit PCM n'étant pas uniforme (T1 et E1 coexistent), SONET est proposé pour résoudre ce problème ;

   Dans SONET, OC-1 est la plus petite unité avec une valeur de 51,84 Mb/s, et OC-N représente N fois 51,84 Mb/s , comme OC-3=OC-1×3=155,52 Mb/s ;

3. série numérique synchrone

   Débit STM-1 = débit OC-3 = 155,52 Mb/s ;

technologie d'accès

Les technologies du réseau optique passif PON comprennent principalement : le réseau optique passif Ethernet EPON et le réseau optique passif Gigabit Ethernet GPON, qui peut réaliser la vitesse de liaison montante et descendante de 1,25 Gb/s.

support de transmission filaire

1. câble coaxial

   En termes d'utilisation, il peut être divisé en : câble coaxial à bande de base et câble coaxial à large bande ;

   Le câble de bande de base est divisé en : câble coaxial fin et câble coaxial épais. Le câble de bande de base n'est utilisé que pour la transmission numérique et le débit de données peut atteindre 10 Mb/s.

2. Paire torsadée blindée

   Selon différentes méthodes de blindage, il peut être divisé en : STP et FTP

3. Paire torsadée non blindée

   La séquence de lignes est divisée en : 568A et 568B

4. fibre optique