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数据通信基础02

网络 sharezer 来源:peterpan0824.gitee.io 821次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

1 数据通信方式

1.1 通信方向

  • 单工通信(电视)
    • 数据只能从一个方向向另一个方向传输
  • 半双工通信(对讲机)
    • 数据可以双向传输,但不可同步进行传输
  • 全双工(手机)
    • 数据可双向传输,并且可以同步传输

1.2 传输方式

1.2.1 按传输方式分

  • 串行传输
    • 串行传输是数据在传输中只有 1 个数据位在设备之间进行的传输,对任何一个由若干位二进制表示的字符,串行传输都是用一个传输信道,按位有序的对字符进行传输。串行传输的速度比并行传输的速度要慢得多,但费用低。并行传输适用距离短,而串行传输适用远距离传输。
  • 并行传输
    • 并行传输是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。所有数据位能同时沿着各自的信道并排的传输并行传输时,一次可以传一个字符,收发双方不存在同步的问题。而且速度快、控制方式简单。但是并行传输需要多个物理通道。所以并行传输只适合于短距离、要求传输速度快的场合使用。

1.2.2 按同步方式分

  • 异步传输

    • 异步传输将比特分成小组进行传送,小组可以是 8 位的 1 个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组,而接收方从不知道它们会在什么时候到达。(适用于远距离,数据量小的场景)
  • 同步传输

    • 同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符,每个字符都有自己的开始位和停止位,而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧,或简称为帧。(适用于近距离,数据量大的场景)
  • 两者区别

    1. 异步传输是面向字符的传输,而同步传输是面向比特的传输。

    2. 异步传输的单位是字符而同步传输的单位是桢。

    3. 异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同步的机会,而同步传输则是以数据中抽取同步信息。

    4. 异步传输对时序的要求较低,同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。

    5. 异步传输相对于同步传输效率较低。

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2 数据交换方式

2.1 电路交换

  • 通信双方通过建立一条物理链路,当双方需要通信时,全权占用该链路,直到通信结束,才释放链路,电话就是使用电路交换的方式
  • 优点:
    • 实时性强、适合传输大量数据、有序传输、无冲突
  • 缺点:
    • 高独占性、需要建立一条物理链路,利用率低,无差错控制能力

2.2 报文交换

  • 优点:
    • 不需要专用通道,线路利用率高,存储转发节点可校验纠错
  • 缺点:
    • 有通信延迟

2.3 分组交换

  • 优点:
    • 利用率更高,可选路径,数据率转换,支持优先级
  • 缺点:
    • 时延、开销大

2.3.1 分组交换的三种方式

  • 数据报
    • 无连接、无序的,单向传输
  • 虚电路
    • 交互式、逻辑连接、可靠性高
  • 信元交换
    • 升级版虚电路,固定分组长度

2.4 分组数据报

  • 是单线传输、无连接的

3 多路复用技术

3.1 频分复用 FDM

  • 不同的频率,子信道隔离频带方串扰,如 CATV、WIFI

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3.2 时分复用 TDM

  • 不同的时间,轮流占用

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3.3 波分复用 WDM

  • 不同的波长

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4 数字传输标准

4.1 T1 标准(北美和日本使用)

  • T1 标准,即北美的 24 路 PCM 国际标准
  • 速率: 1.544Mbps
  • 次数:125us=8000 次
  • 1.544Mbps=(24(7+1)+1)8000
    • 其中,北美使用的 T1 系统共有 24 个话路,每个话路采样脉冲用 7bit 编码,然后再加上 1 位信令码元,因此一个话路占用 8bit。帧同步码是在 24 路的编码之后加上 1bit,这样每帧共有 193bit,因此 T1 一次群的数据率为 1.544Mbit/s。

4.1.1 T2、T3、T4 标准

  • T2=4T1
  • T3=7T1
  • T4=6T1
  • 巧记 T2、T3、T4: T476 = 踢屎去喽

4.2 E1 标准(中国和欧洲使用)

  • E1 标准,即欧洲 30 路 PCM 国家标准
  • 速率:2.048Mbps
  • 次数:125us=8000 次
  • 2.048Mbps=(32(7+1))8000
    • 其中,E1 的一个时分复用帧(其长度 T=125us)共划 分为 32 相等的时隙,时隙的编号为 CH0CH31。其中时隙 CH0 用作帧同步用,时隙 CH16 用来传送信令,剩下 CH1CH15 和 CH17~CH31 共 30 个时隙用作 30 个话路。每个时隙传送 8bit,因此共用 256bit。
    • 每秒传送 8 个帧,因此 PCM 一次群 E1 的数据率就是 2.048Mbit/s。
  • CH0 和 CH16 为控制信令,30 个话音数据

4.2.1 E2、E3、E4 标准

  • E2=4E1
  • E3=4E2
  • E4=4E3
  • 巧记: E444

4.3 SONET 标准(美国)和 SDH 标准(国际)— 用于光纤网络

  • SONET 标准是同步光纤网
  • 在 SONET 中,OC-1 为 最小单位值为 51.84Mb/s ,OC-N 表示 N 倍的 OC-1
  • *OC-3=OC-13=155.520Mb/s**(重点!!!)
  • OC-1=57384Mb/s(重点!!!)

5 数据检错纠错

5.1 检错码

  • 奇偶校验 看 1 的个数是奇数还是偶数, 只能检错不能纠错 ,广泛应用与移动通信

5.2 海明码

  • 在数据位 m 后面增加冗余检验位 k,组成信息 m+k,则满足 m+k<2^k-1
    可纠正一位错误, 即可检错也可纠错
  • 码距 d:两个码字之间不同的最小的位数(比特数)
  • 可以查出多少位错误:≤ d-1
  • 可以纠正多少位错误:< d/2

5.3 CRC 码

  • 即冗余循环校验码,是一种循环码,通过循环移位,实现检错,硬件容易实现,广泛用于局域网, 只能检错不能纠错

  • 计算 CRC 校验码:多项式除法,不进位加法,如生产多项式 G(x)= x^4+x+1
    ,信息码字为 10111,求 CRC 校验码。

    计算步骤: 把原式变形为:1x^4+0x^3=0x^2+1x^1+1x^0
    看每个指数的系数,把系数连起来作为除数 10011
    由于多项式中最高项系数为 4,则在信息码字后面加 4 个 0,即 101110000 为被除数
    再进行模 2 计算,得到的余数即为 CRC 校验码 1100

数据通信基础02

5.4 DHCP 的功能

  1. 保证任何 IP 地址在同一时刻只能由一台 DHCP 客户机所使用。
  2. DHCP 应当可以给用户分配永久固定的 IP 地址。
  3. DHCP 应当可以同用其他方法获得 IP 地址的主机共存(如手工配置 IP 地址的主机)
  4. DHCP 服务器应当向现有的 BOOTP 客户端提供服务。

5.5 DHCP 三种分配 IP 地址的机制

  1. 自动分配方式 ( AutomaticAllocation ),DHCP 服务器为主机指定一个永久性的 IP 地址,一旦 DHCP 客户端第一次成功从 DHCP 服务器端租用到 IP 地址后,就可以永久性的使用该地址。
  2. 动态分配方式 ( DynamicAllocation ),DHCP 服务器给主机指定一个具有时间限制的 IP 地址,时间到期或主机明确表示放弃该地址时,该地址可以被其他主机使用。
  3. 手工分配方式 ( ManualAllocation ), 客户端的 IP 地址是由网络管理员指定的,DHCP 服务器只是将指定的 IP 地址告诉客户端主机。

三种地址分配方式中,只有动态分配可以重复使用客户端不再需要的地址。

6 练习例题

  1. 采用海明码进行差错校验,信息码字为 1001011,为纠正一位错,则需要 位冗余位。

    • 2
    • 3
    • 4
    • 8
    • ✔️ m=k=1<2^k,m=7 ,k=4
  2. 按照美国制定的光纤通行标准 SONET,OC-48 的线路速率是 Mb/s。

    • 51.84
    • 622.05
    • 2488.32
    • 9953.28
    • ✔️ OC-3=155.520,OC-3 的 16 倍约为 2488
  3. E1 载波把 32 个信道按 方式复用在一条 2.048Mb/s 的高速信道上。

    • TDM
    • CDMA
    • WDM
    • FDM
    • ✔️ 8b*8000=64kb/s
  4. E1 载波的数据速率是 B Mb/s,T1 载波的数据速率是 A Mb/s。

    • 1.544
    • 2.048
    • 6.312
    • 8.448
  5. E1 信道的数据速率是 2.048Mb/s,其中每个话音信道的数据速率是 Kb/s。

    • 56
    • 64
    • 128
    • 2048
    • ✔️ 8/125us=64kbps 或者 8*8000
  6. E1 线路是一种以时分多路复用技术为基础的传输技术,其有效数据率(扣除开销)约为 Mb/s。

    • 1.34
    • 1.544
    • 1.92
    • 2.048
    • ✔️ 2.048*(30/32)=1.92, 其中 E1 线路的速率为 2.048Mb/s

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