您現在的位置：首頁 > IT資訊 > 國內認證 > 網絡工程師考點精要--第5章數據通信基礎

網絡工程師考點精要--第5章數據通信基礎

2014-07-29 11:55:09　|　來源：中培企業IT培訓網

命題要點

信道特性：波特率、帶寬和數據速率，奈奎斯定理和香農理論。

傳輸介質：雙絞線、光纖。

編碼技術：不歸零編碼、歸零編碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼、AMI編碼、mB/nB編碼。

調制技術：AM、FM、PM、QAM, PCM與抽樣。

交換技術：線路交換，報文交換，分組交換（虛電路，數據報）。

通信方式：單工/半雙工/全雙工，同步/異步。

多路復用：FDM、TDM (同步，異步）、WDM、CDMA,數字傳輸系統（El、Tl)、SONET、SDH。

差錯控制： CRC、海明碼、奇偶校驗。

提示：

本章內容較為重要，在最近幾次考試中試題所占比例變化較大.編碼技術、數據速率的計算、數據傳輸系統、海明碼和循環冗余校驗碼是考核重點.

交換技術、通信方式、多路復用技術等內容在最近幾次考試中很少出現，不是重點考核內容。

考點5.1 信道特征

一、數據通信的基本概念

(1)帶寬：在模擬信道，帶寬w=f2—f1，其中f1是信道能通過的最低頻率，f2是信道能通過的最高頻率，單位是赫茲（Hz)。在數字信道，帶寬為信道能夠達到的最大數據傳輸速率。

(2)數據傳輸速率：指每秒鐘能傳輸的二進制數據位數，單位為比特/秒（記作b/s、bit/s或bps)。數據傳輸速率又稱比特率。

(3)碼元和碼元速率：碼元是承載信息的基本信號單位，一個碼元攜帶的信息量n(位）與碼元的種類數N的關系為n = log2 N，若碼元的狀態數為4，即碼元可取4種離散值，則一個碼元攜帶2位信息。碼元速率即是每秒鐘發送的碼元數，單位為波特（Baud)。碼元速率又稱波特率。如果脈沖的周期為T，則波特率就是B=l/T (Baud)。

(4)數據傳輸速率和碼元速率的關系：如果某數字傳輸系統的碼元狀態數為M,則該系統的數據傳輸速率C和碼元速率5的關系為C = Bxlog2 M。

(5)誤碼率：是衡量數據通信系統在正常工作情況下傳輸可靠性的指標。它的定義為：傳輸出錯的碼元數占傳輸總碼元數的比例。誤碼率越小，通信的可靠性越高。假設傳輸總碼元數為見傳輸出錯的碼元為N,則誤碼率為f^=NJN。

(6)傳輸延遲：信號在信道中傳輸，從源端到達宿端需要一定的時間。這個時間與源端和宿端的距離有關,也與具體信道中的信號傳播速率有關。例如500m的同軸電纜的時延大約是2.5I1S, 而衛星信道的時延大約是270ms。

二、奈奎斯定理和香農理論

(1)奈奎斯特定理（最高數據傳輸速率準則）在一個理想的（即沒有噪聲的環境)信道中，若信道帶寬為W則最大碼元速率為B=2W(Baud),其數據速率取決于1碼元攜帶的比特數，這是由信道的物理特性決定的。

(2)香農理論：香農定理描述了一個有噪聲信道的極限數據速率和帶寬之間的關系，該公式C = Wlog2(l + S/N).其中，C表示信道的極限數據速率，W表示信道帶寬，S表示信道內所傳送信號的平均功率，N為信道內的噪聲功率，S/N叫做信噪比。
由于實際中使用S與N的比值太大，故常取其分貝數（dB)。分貝數與信噪比的關系為
dB =。在計算時，如果提供的條件是信噪比的分貝數,則應將其轉換為無量綱的功率比。
例如，信噪比為30dB的無量綱的功率比可按如下步驟計算為30=10lgS/N,得出lgS/N= 30/10=3, 則S/N=1000。

三、信填的數據速率計算總結

為了方便記憶，這里給出信道數據速率計算公式，如圖5-1所示。

怎么考

【試題5-1】 2013年11月真題15

設信道帶寬為3000Hz,信噪比為30dB，則信道可達到的最大數據速率約為（15）b/s。

A.10000 B.20000 C.30000 D.40000

解析：香農定理描述了一個有噪聲信道的極限數據速率和帶寬之間的關系，該公式為：C = Wlog2(l + S/N),其中，C表示信道的極限數據速率，W表示信道帶寬，S表示信道內所傳送信號的平均功率，N為信道內的噪聲功率，S/N叫做信噪比。

本題中信噪比是30dB,即S/N=1000,因此我們有C=3000xlog2(l+ 1000)信道可達到的最大數據速率約為C約為300000bps。

【答案：（15) C】

【試題5-2】 2011年5月真題13

在相隔400km的兩地間通過電纜以4800bit/s的速率傳送3000bit長的數據包，從開始發送到接收完數據需要的時間是（13)。

A.480ms B.607ms C.612ms D.627ms

解析：總時間=線路延遲+調制延遲

線路延遲=傳輸距離/傳輸速度。電信號在電纜上的傳輸速度大約是200000km/s。因此線路延遲=400 / 200 000 = 2ms

調制延遲=數據幀大小/比特率=3000/4800=625ms 因此，總時間=2+625=627ms。

【答案：（13) D】

考點5.2 傳輸介質

—、雙絞線

雙絞線是由粗約1mm的互相絕緣的一對銅導線扭絞在一起組成，對稱均勻的扭絞可以減少線對之間的電磁干擾。雙絞線適用于短距離傳輸，大量用在傳統的電話系統中。通常在局域網中使用的無屏蔽雙絞線的傳輸速率是10Mbps或100Mbps。

雙絞線可分為屏蔽雙絞線（Shielded Twisted Pair, STP)和非屏蔽雙絞線（Unshielded Twisted
Pair, UTP)。常用的非屏蔽雙絞線由不同顏色的4對雙絞線組成。屏蔽雙絞線電纜的外層由鋁箔包裹，價格相對高一些，但傳輸速率較非屏蔽雙絞線要高。計算機綜合布線使用的雙絞線有：

二、同軸電纜

同軸電纜的芯線是一根銅制導線，外包一層絕緣材料，再外面是由細銅絲組成的網狀外導體, 最外面加一層絕緣塑料保護層，如圖5-2所示。

在局域網中常用的同軸電纜有兩種：特性阻抗為50的同軸電纜和特性阻抗為75Q的CATV電纜。

(1)特性阻抗為50Q的同軸電纜，又稱基帶同軸電纜，用于傳輸數字信號。粗同軸電纜適用于大型局域網，它的傳輸距離長，可靠性高，安裝時不需要切斷電纜，但必須安裝外收發器，安裝難度大，總體造價高；細纜造價低，容易安裝，但安裝時要切斷電纜裝上BNC接頭，然后連接在T型連接器兩端。

(2)特性阻抗為75D的CATV電纜，又稱寬帶同軸電纜，用于傳輸模擬信號。寬帶系統與基帶系統的主要區別是模擬信號經過放大器后只能單向傳輸，為了實現網絡節點間的相互連通，通常采用分裂配置或雙纜配置。

三、光纜

光纜由能傳送光波的超細玻璃纖維制成，外包一層比玻璃折射率低的材料。光纖信道中的光源可以是發光二極管（LED)或注入式激光二極管（ILD)。這兩種器件在有電流通過時能發出弗脈沖，光脈沖通過光導纖維傳播到達接收端，接收端有一個光檢測器，它遇光時產生電信號，形成一個單向的光從而不斷向前傳播，如圖5-3所示。

根據光在光纖中的傳播方式，光纖分為單模光纖和多模光纖。對于多模光纖，光波在光導纖維中以多種模式傳播，不同的傳輸模式有不同的電磁場分布和不同的傳播路徑。模式的具體數目取決于相對折射率、芯線的直徑以及光的波長，如果把直徑減少到一定的程度，光纖內將只有以唯一一種模式傳播的光波，這種光纖叫單模光纖。

怎么考

【試題5-3】 2010年5月真題14

在地面上相隔2000km的兩地之間通過衛星信道傳送4000bit長的數據包，如果數據速率為64kb/s,則從開始發送到接收完成需要的時間是（14)。

A. 48ms B. 640ms C. 322.5ms D. 332.5ms

解析：總的時間=4000bit長的數據包的發送時間+衛星傳輸延遲時間。

發送4000bit需要4000b/64kb/s=62.5ms。衛星傳輸延遲較大，大約為270ms因此總的時間為62.5+27O= 332.5ms。

【答案：（14) D】

【試題5-4】 2010年11月真題11

光纖分為單模光纖和多模光纖，這兩種光纖的區別是（11)。

A.單模光纖的數據速率比多模光纖低

B.多模光纖比單模光纖傳輸距離更遠

C.單模光纖比多模光纖的價格更便宜

D.多模光纖比單模光纖的纖芯直徑粗

解析：多模光纖纖芯直徑較大，可為50μm和61.5μm兩種；單模光纖纖芯直徑較小，一般為9~10μm。可見多模光纖比單模光纖的纖芯直徑粗，選項D是正確的。

由于單模光纖纖芯直徑很小，理論上只能傳導一種模式的光，從而避免了模態色散，光在其中無反射地沿直線傳播，因此具有較高的數據速率，傳輸距離較長，但成本較高。相對而言，多模光纖的傳輸速率較低，傳輸距離較短。

【答案：（11) D】

考點5.3 數據編碼

一、單極性碼

在這種編碼方案中，只用正的（或負的）電壓表示數據。如圖5-4所示，其中用高電壓表示二進制數“1”，用無電壓表示二進制數“0”。

二、極性碼

在這種編碼方案中，分別用正、負電壓表示二進制數“0”和“1”，如圖5-5所示。這種代碼的電平差較大，因而抗干擾能力較好，但仍需要另外的時鐘信號。

三.雙極性碼

在這種編碼方案中，信號在三個電平（正、負、零）之間變化，一種典型的雙極性編碼就是信號
交替反轉編碼(Alternate Mark Inversion, AMI)。在AMI信號中，數據流中遇到“1”時使電平在正和負之間交替，而遇到“0”時則保持零電平，如圖5-6所示。它比用兩種電平的編碼具有更好的抗噪聲能力，且有自檢錯能力，AMI編碼方案的缺點是當傳送長串0時會失去同步信息。

四、不歸零編碼

不歸零編碼（Not Return to Zero, NRZ)的規律是：.當出現“1”時電平翻轉，當“0”出現時電平不翻轉，如圖5-7所示。這種編碼也叫差分碼，用在終端到調制解調器的接口中。

五、歸零編碼

在歸零編碼（RetumZero, RZ)中，碼元中間的信號回歸到零電平。圖5-8表示的是一種雙極性歸零編碼，可以看出，從正電平到零電平的轉換邊表示碼元“0”，從負電平到零電平的轉換邊表示碼元“1”。歸零編碼解決了不歸零編碼收發雙方無法保持同步問題。

六、雙相碼

雙相碼要求每一位中都有一個電平轉換。這種代碼的特點是具有自定時和檢測錯誤的功能。

七、曼徹斯特編碼

曼徹斯特編碼是一種雙相碼，在每個比特中間均有一個跳變，由高電平向低電平跳變代表“0”,由低電平向高電平跳變代表“1”，如圖5-9所示。這種跳變有雙重作用，既作為時鐘信號，也作為數據信號。電平不發生變化的位稱為非數據位，常用作傳輸數據塊的控制符。曼徹斯特編碼常用在以太網中。

八、差分曼徹斯特編碼

差分曼徹斯特編碼也是一種雙相碼，與曼徹斯特編碼的區別是，每比特中間的跳變僅做同步之用，每比特二進制取值根據其開始的邊界是否存在跳變來決定。每比特的開始有跳變代表“0”，無跳變代表“1”，如圖5-10所示。差分曼徹斯特編碼用在令牌環網中。

兩種曼徹斯特編碼的最大優點是將時鐘和數據包含在信號數據流中，也稱為自同步碼。其缺點是編碼效率低，每個碼元都要調制為兩個不同的電平，因而調制速率是碼元速率的兩倍，這對信道的帶寬提出了更高的要求。例如當數據傳輸速率為100Mbps時，需要200MHz的脈沖。

九、多電平編碼

這種編碼的碼元可取多個電平之一，每個碼元可代表幾個二進制位。如圖5-11所示，碼元的狀態數為4，碼元可取4個電平之一。與雙相碼相反，多電平碼的數據速率大于波特率，因而可提高頻帶的利用率。

十、4B/5B編碼

將欲發送的數據流每4bit作為一個組，然后按照編碼規則將其轉換成相應的5bit碼。該編碼屬于自同步編碼方式，為了保證接收端能提取同步時鐘，編碼規則保證：無論4bit數據為何種組合（包括全部為0),所轉換成5bit碼中，至少有兩個“1”，即保證在傳輸過程中碼元至少發生兩次跳變，從而保證接收端同步時鐘的提取。4B/5B編碼能較好解決同步問題，同時具有檢錯功能，編碼效率比較高，它用5位信號表示4位有效信息，因此編碼效率為80%。若要達到100Mbps的速率，只須在線路上有125M的波特率。快速以太網（100Base-T)和光纖分布式接口（FDDI)都是采用4B/5B編碼方式。

怎么考

【試題5-5】 2012年5月真題16~17

曼徹斯特編碼的效率是（16) %, 4B/5B編碼的效率是（17) %。

(16) A.40 B.50 C. 80 D. 100

(17) A.40 B.50 C. 80 D. 100

解析：曼徹斯特編碼中的每個比特位需要兩次信號變化，因此編碼效率只有50%，mB/nB編碼的效率計算公式為：m/n*100%,對于4B/5B編碼和8B/10B編碼，編碼效率均為80%。

【答案：（16) B； (17) C】

【試題5-6】 2011年5月真題11

10BASE-T以太網使用曼徹斯特編碼，其編碼效率為（11) %,在快速以太網中使用4B/5B編碼，其編碼效率為（12) %。

(11) A. 30 B. 50 C. 80 D. 90

(12) A. 30 B. 50 C. 80 D. 90 解析：

曼徹斯特編碼每個比特位需要兩次信號變化，因此編碼效率只有50%，這意味著比特率只是波特率的一半。這種編碼效率在低速的通信系統（如10兆以太網）中尚可以接受，但在高速通信系統中是難以接受的。

mB/raB編碼的效率計算公式為：m/«*100%。由于m<n，所以mB/nB編碼的效率并不能達到100%，對于4B/5B編碼和8B/10B編碼，編碼效率均為80%,而64B / 66B編碼的編碼效率則達到96.97%。

【答案：（11) B； (12) C】

【試題5-7】 2011年11月真題15

圖5-12中畫出了曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼的波形圖，實際傳送的比特串為（15)。

A.10101 100 　　 B. 01110010

C.01010011 　　 D. 10001101

解析：曼徹斯特編碼是一種雙相碼。高電平到低電平的轉換邊表示0,而用低電平到高電平的轉換邊表示1，位中間的電平轉換邊既表示了數據代碼，也#為定時信號使用。差分曼徹斯特編碼也是一種雙相碼。這種編碼的碼元中間的電平轉換邊只作為定時信號，k不表示數據。數據的表示在于每一位開始處是否有電平轉換:有電平轉換表示0，無電平轉換表示1。所以圖中所示的比特串應為01010011。

【答案：（15) C】

【試題5-8】 2010年11月真題14

下面關于Manchester編碼的敘述中，錯誤的是（14)。

A.Manchester編碼是一種雙相碼

B.Manchester編碼提供了比特同步信息

C.Manchester編碼的效率為50%

D.Manchester編碼應用在高速以太網中

解析：Manchester編碼是一種雙相碼，用電平的跳變表示二進制位：從高電平到低電平的轉換邊表示“0”，用低電平到高電平的轉換邊表示“1”，相反表示也可。這種編碼的電平轉換既表示了數據，也可作為定時信號使用。由于每位中間都有一次電平跳變，因此波特率是數據傳輸速率的2倍，可見編碼的效率僅為 50%。 Manchester編碼應用在以太網中，而不是局速以太網中。

【答案：（14) D】

考點5.4 數字調制技術

在調制過程中，選用的載波信號可以表示為

u(t) = A(t)sin(ωt + φ)

其中，振幅A、角頻率ω、相位φ是載波信號的3個可變參量。當通過改變這3個參量實現對數字信號的調制，相對應的調制方式分別為幅度鍵控（ASK)、移頻鍵控（FSK)、移相鍵控（PSK)，如圖5-13所示。

ASK:用載波的兩個不同振幅表示0和1。 FSK:用載波的兩個不同頻率表示0和1。 PSK:用載波的起始相位的變化表示0和1,又可分為相對PSK和絕對PSK

另外，還有第4種將振幅和相位變化結合起來的機制叫正交調幅（QAM)。正交調幅是效率最高，也是現有所有的調制解調器中都采用的技術。

QAM是一種十分成熟且應用廣泛的調制技術。其基本方法是將發送數據流分為兩路，分別對正弦載波和余弦載波進行數字調幅，然后相加傳輸。如果每路載波的幅度有《個不同幅度，則QAM信號的星座圖上有n²個狀態點。這種方式的頻譜利用率可以做得很高，設備也不太復雜。但是，當它的信號狀態數很多時，則對信道的線性和非線性失真變得十分敏感，需要采用多種措施來對抗。

怎么考

【試題5-9】 2012年11月真題16~17

在異步通信中，每個字符包含1位起始位、7位數據位、1位奇偶位和1位終止位，每秒鐘傳送200個字符，采用DPSK調制，則碼元速率為（16),有效數據速率為（17)。

(16) A. 200波特　　B. 500波特　　C. 1000波特　　D.2000波特

(17) A.200b/s 　　B. 1000 b/s 　　C. 1400 b/s 　　D.2000 b/s

解析：每個字符的位數為1+7+1+1=10,每秒傳送200個字符，故每秒傳送的位數為200*10=2000,即碼元速率為2000波特。每個字符中的有效數據占7位，因此每秒傳送的有效數據為1400bit，則有效數據速率為 1400b/s。

【答案：（16) D; (17) C】

【試題5-10】 2010年11月真題15

設信道采用2DPSK調制，碼元速率為300波特，則最大數據諫率為（15) b/s。

A. 300 　　B. 600 　　C. 900 　　D. 1200

解析：數據傳輸速率尺=Blog₂N,隊其中S為碼元速率，W為碼元的種類。本題采用二相差分相移鍵控(2DPSK)對信號進行調制。2DPSK不是利用載波相位的絕對數值傳送數字信息，而是用前后碼元的相對載波相位值傳送數字信息。載波的起始相位與前一碼元載波的起始相位相同表示“0”，載波的起始相位與前一碼元載波的起始相位相差71表示“1'采用2DPSK調制，碼元有兩種狀態，即W=2,可以計算數據傳輸速率為300xlog₂2=300b/s。

【答案：（15) A】

考點5.5 脈沖編碼調制

用編碼解碼器把模擬數據變換為數字信號的過程叫做模擬數據的數字化。常用的數字化技術就是脈沖編碼調制技術（Pulse Code Modulation，PCM),簡稱脈碼調制。PCM是以奈奎斯特采樣定理為基礎的，數字化過程包括取樣、量化和編碼3個步驟。

(1)取樣

取樣是按照一定的時間間隔對模擬信號進行取樣，把模擬信號的當前值作為樣本。奈奎斯特采樣定理：如果模擬信號的最高頻率為/max,若以大于2/max的采樣頻率對其采樣，則采樣得到的離散信號序列就能完整地恢復出原始信號。

(2)量化 .

量化是把取樣后得到的樣本由連續值舍入為離散值，離散值的個數決定了量化的精度。在圖 5-14中，把量化等級分為8級，用000~111這8個二進制數分別代表這8個不同的電平幅度。

(3)編碼

把量化后的樣本值變成響應的二進制代碼,可以得到相應的二進制代碼序列，其中每個二進制代碼都可以用一個脈沖串來表示，這一組脈沖序列就代表了經PCM編碼的模擬信號。

怎么考

【試題5-11】 2013年5月真題1.2

假設模擬信號的頻率范圍是3-9MHZ，采用頻率必須大于（12)，才能使得到的樣本信號不失真。

A. 6MHz B. 12MHz C. 18MHz D. 20MHz

解析：根據尼奎斯特定理：如果采樣速率大于模擬信號最高頻率的2倍，則可以用得到的樣本空間恢復原來的模擬信號。可知，要是得到的樣本信號不失真，采樣頻率必須大于9*2=18MHz。

【答案：（12) C】

【式題5-12】 2012'年5月真題15

設信道帶寬為3400Hz,采用PCM編碼，采樣周期為125叫，每個樣本量化為256個等級，則信道的數據速率為（15)。

A.10Kb/s B.16Kb/s C. 56Kb/s D. 64Kb/s

解析：256=2⁸，故速率為8b/125ns=64Kb/s。

【答案：（15) D】

【試題5-13】 2012年11月真題15

設信道帶寬為4000Hz,采用PCM編碼，采樣周期為125畔，每個樣本量化為128個等級，則信道的數據速率為（15)。

A. 10Kb/s B. 16Kb/s C. 56 Kb/s D. 64 Kb/s

解析：采樣周期為125叫，則采樣頻率為8000Hz,滿足尼奎斯特取樣定理。量化等級分為128級，則需要7位二進制數來表示，用0000000~1111111等128個二進制數來代表128個不同的電平幅度。每個量化后的樣本值變成相應的二進制代碼，可以得到相應的二進制代碼序列，每個二進制代碼都可用一個7位的脈沖串來表示。信道的數據傳輸速率為7x8000=56000b/s=56Kb/s。

【答案：（15) C】

【試題5-14】 2011年5月真題14

假設模擬信號的最高頻率為10MHz,采樣頻率必須大于（14) 時,才能使得到的樣本信號不失真。

A. 6MHz B. 12 MHz C. 18 MHz D. 20 MHz

解析：奈奎斯特證明：當采樣頻率大于等于模擬信號最高頻分量頻率的兩倍時，所得的離散信號可以無失真地還原回被采樣的模擬信號。

【答案：（14) D】

考點5.6 通信方式和交換方式

一、數據通信方式

1.按通信方向分

根據數據的方向分，有以下三種不同的通信方式。

單工通信：在信道上，信息只能在一個方向傳送，發送方不能接收，接收方不能發送，如電視廣播。

半雙工通信：在信道上，通信的雙方可以交替發送和接收信息，但不能同時接收或發送，如無線對講機。

全雙工通信：在信道上，通信雙方可同時進行雙向的信息傳送，如調制解調器。

2.按同步方式分

在傳送由多個碼元組成的字符以及由許多字符組成的數據塊時，通信雙方要就信息的起止時間取得一致。這種同步作用有兩種不同的方式，也對應了兩種不同的傳輸方式：異步傳輸和同步傳輸。
異步傳輸把各個字符分開傳輸，在字符之前插入一位起始位（0)，在字符的后面插入一位停止位（1),起始位對接收方的始終起置位作用。在字符和停止位之間還要插入一位校驗位，一般使用奇偶校驗。
同步傳輸的比特分組要大得多。它不是獨立地發送每個字符，而是把它們組合起來一起發送。我們稱這些組合為數據幀，或簡稱幀。數據幀的第一部分包含同步字符，用于通知接收方一個幀已經到達。幀的最后一部分是一個幀結束標記。

二、交換方式

傳統上，通常使用的數據交換技術有3種：電路交換、報文交換和分組交換。

1.電路交換

電路交換方式將數據傳輸分為電路建立、數據傳輸和電路拆除3個過程。在數據傳送之前需建立一條物理通路，在線路被釋放之前，該通路將一直被一對用戶完全占有。

2.報文交換

報文從發送方傳送到接收方采用存儲轉發的方式。在傳送報文時，只占用一段通路；在交換節點中需要緩沖存儲，報文需要排隊。 .

3.分組交換

分組交換有兩種方式：數據報和虛電路。

數據報方式：每個分組被獨立地處理，每個節點根據一個路由選擇算法，為每個分組選擇一條路徑，使它們的目的地相同。

虛電路方式：在數據傳送之前，先建立起一條邏輯上的連接，每個分組都沿著一條路徑傳輸。
圖5-15所示的是電路交換、報文交換和分組交換的時序圖。

怎么考

【試題5-15】 2013年5月真題16

在異步通信中，每個字符包含1位起始位，7位數據位，1位奇偶位和2位終止位，每秒鐘傳送100個字符，則有效數據速率為（16).

A. 100b/s B. 500b/s C. 700b/s D. 1000b/s

解析：每個字符的位數為1+7+1+2=11,每秒傳送100個字符，故每秒傳送的位數為100*11=1100,即碼元速率為1100波特。每個字符中的有效數據占7位，因此每秒傳送的有效數據為700bit,則有效數據速率為 700b/s。

【答案：（16) C】

【試題5-16】 2013年5月真題17

下列選項中，不采用虛電路通信的網絡是（17)網。

A. X.25 B.幀中繼 C. ATM D. IP

解析：X.25、幀中繼和ATM都是采用虛電路通信的網絡。

【答案：（17) D】

【試題5-17】 2010年11月真題17

在異步通信中，每個字符包含1位起始位、7位數據位、1位奇偶位和2位終止位，每秒鐘傳送100個字符，則有效數據速率為（17)。

A. 500b/s B. 700b/s C. 770b/s D. llOOb/s
解析：數據傳輸速率為每秒傳送的位數。本題中，每秒傳送100個字符，每個字符中的有效數據占7位，因此每秒傳送的有效數據為700bit, 則有效數據速率為700b/s，總的數據速率為1100b/s。
【答案：（17) B】

考點5.7 多路復用技術

—、多路復用技術..

多路復用是利用一個物理信道同時傳輸多個信號，以提高信道利用率，使得一條線路能同時由多個用戶使用而互不影響。

(1)頻分多路復用

FDM將可用的傳輸頻率范圍分為多個較細的頻帶，每個分細的頻帶作為一個獨立的信道分別分配給用戶形成數據傳輸子通路。主要用于無線電廣播、CATV、ADSL。

(2)時分多路復用TDM

TDM要求各個子通道按時間片輪流地占用整個帶寬。時分制按照子通道動態利用情況又分為同步時分和統計時分。

同步TDM:采用固定時間片分配方式，即將傳輸信號的時間按特定長度連續地劃分成特定時間段，再將每一時間段劃分成等長度的多個時隙，每個時隙以固定的方式分配給用戶。 T1/E1數字載波、SONET/SDH都是釆用這種方式。

統計TDM:循環掃描各個子通道，只有當某一路用戶有數據要發送時才把時隙分配給它。在發送數據中加入了用戶識別標記，以便使接收端的復用器按標記分送數據。AIM則采用了這種方式。

(3)波分多路復用WDM

光纖信道上使用的是頻分多路復用（FDM)的一個變種：波分多路復用。在發送方，利用波分復用設備將不同信道的信號調制成不同波長的光，并復用到光纖信道上。在接收方，采用波分設備分離不同波長的光。

(4)碼分多路復用CDMA

碼分多路復用也叫碼分多址，是一種擴頻多址的數字通信技術。在CDMA系統中，每個移動站都有相互正交的一個碼片（chip) 當發送碼片序列表示1,當發送碼序列的反碼表示0。典型的應用是目前流行的3G技術。

二、常見的數字傳輸系統

(1)T1載波：在北美和日本廣泛使用。它把24路按時分多路的原理復合在一條1.544Mbps的高速信道上。每路話音信道有7位數據位和一個信令位，周期為125μs，因此24路話音信道可容納 8x24=192位長的數字串。這192位數字組成一幀，最后再加入一個幀同步位，故幀長為193位。每125叫傳送一幀，這樣，對每一路話音信道來說，傳輸數據的速率為7b/125μs=56kbps,傳輸控制信息的速率為lb/125μs=8kbps,總的速率為 193b/125μs=1.544Mbps。

(2)E1載波:在北美和日本以外的國家中使用（歐洲標準）。國際電報電話咨詢委員會(Consultative Committee for International Telegraph and Telephone, CCITT)于1993年后改為ITU-T，建立了一種PCM 傳輸標準，稱為El載波。該載波把一個時分復用幀（其長度了=125網）共劃分為32個相等的時隙，每個時隙8位，時隙的編號為CH0?CH31,其中時隙CH0用作幀同步，時隙CH16用來傳送信令，其他30時隙用作30個話路。E1信道的傳輸速率為8X32bit+125ns=2.048Mbps。E2載波由4個El載波組成，數據速率為8.448Mbps；E3載波由4個E2載波組成，數據速率為 34.368Mbps；E4載波由4_個E3載波組成，數據速率為139.24Mbps; E5載波由4個E4載波組成，數據速率為565.148Mbps。

三、同步光纖網S0NET和同步數字系列SDH

光纖線路的多路復用標準有兩個：美國標準S0NET和國際標準SDH。

(1)同步光纖網SONET:S0NET的各級時鐘都來自一個非常精確的主時鐘。S0NET定義了同步傳輸的線路速率的等級結構，其傳輸速率以51.840 Mb/s為基礎。此速率對于電信號稱為第1級同步傳送信號，即STS-1；對于光信號則稱為第1級光載波，即0C-1。

(2)同步數字系列SDH:ITU-T以美國標準S0NET為基礎，制訂出國際標準同步數字系列 SDH。一般可認為SDH與S0NET是同義詞。SDH的基本速率為155.52Mb/s,稱為第1級同步傳遞模塊（Synchronous Transfer Module)，即STM-1,相當于 SONET 體系中的 OC-3 速率。

表5-2所示的是SONET和SDH的比較。

怎么考

【試題5-18】 2012年5月真題13~14
E1載波的數據速率是（13) Mb/s, T1載波的數據速率是（14) Mb/s.
(13)A. 1.544 B.2.048 C.6.312 D.8.448
(14)A. 1.544 B.2.048 C.6.312 D.8.448

解析：T1載波的數據速率是1.544Mbps, El載波的數據速率是2.048Mbps，E2載波數據速率為8.448Mbps , E3載被數據速率為34.368Mbps，E4載波數據速率為139.24Mbps , E5載波數據速率為 565.148Mbps

【答案：(13) B； (14) A】

【試題5-19】 2011年11月真題16~17

EI信道的數據速率是（16),其中毎個話音信道的數據諫率是（17)。

(16)A. 1.544Mb/s B. 2.048Mb/s C. 6.312Mb/s D. 44.736Mb/s

(17)A. 56kb/s B. 64kb/s C. 128kb/s D. 2048kb/s

解析:El載波在北美和日本以外的國家中使用（歐洲標準）。該載波把一個時分復用幀(其長度r=125p) 共劃分為32個相等的時隙，每個時隙8位，時隙的編號為CH0?CH31, 其中時隙CH0用作幀同步，時隙CH16用來傳送信令，其他30時隙用作30個話路。E1信道的傳輸速率為8乂32bit/125μs=2.048Mbps。而每個話路的傳輸速率為 8/125μs=64kbps。

【答案：（16) B； (17) B】

【試題5-20】 2011年11月真題4

總線復用方式可以（4)。

A.提高總線的傳輸帶寬 B.增加總線的功能

C.減少總線中信號線的數量 D.提高CPU利用率

解析：總線復用，指的是數據和地址在同一個總線上傳輸的方式。所謂復用傳送就是指多個用戶共享公用信道的一種機制。目前最常見的主要有時分多路復用、頻分多路復用和碼分多路復用等。優點在于：各子系統的信息能被有效及時地傳送，不至于彼此間的信號相互干擾和避免物理空間上過于擁擠。

【答案：（4) C】

【試題5-21】 2010年5月真題15~16

同步數字系列（SDH)是光纖信道復用標準，其中最常用的STM-l(OC-3)的數據速率是_（15）_， STM-4(OC-12)的數據速率是（16)。

(15) A. 155.520Mb/s B.622.020Mb/s C.2488.320Mb/s D.10Gb/s

(16) A. 155.520Mb/s B.622.020Mb/s C.2488.320Mb/s D.10Gb/s

解析：STM-1為速率155.520Mbps的同步傳輸模塊（Synchronous Transfer Module),是SDH信號的最基本模塊，稱為第1級同步傳輸模塊。4個STM-1同步復用構成STM-4,可知STM-4的數據速率為155.520x4=622.080Mb/s。

【答案：（15) A; (16) B】

考點5.8 差錯控制

—、檢錯碼

奇偶校驗是最常用的檢錯方法，其原理是在7位的ASCII代碼后增加一位，使碼字中1的個數成奇數（奇校驗）或偶數（偶校驗）。經過傳輸后，如果其中一位出錯，則接收端按同樣的規則就能發現錯誤。

二、海明碼

(1)編碼思想

在灸比特信息中附加r比特冗余信息構成比特碼字，其中每個校驗比特和某幾個特定的信息比特構成偶校驗關系。接收端對這r個奇偶關系進行校驗，即對每個校驗比特和它關聯的信息比特進行相加（異或），相加的結果稱為校正因子。如果沒有錯誤的話，這個校正因子都為0；如果有一個錯誤，則校正因子不會全為0，根據校正因子的不同取值，可以知道錯誤發生在碼字的哪一個位置上。

為了利用r個校正因子來區分無錯和在碼字中的個不同位置的一比特錯（共n+1種不同組合），校驗比特數r必須滿足以下條件：2^r≥n+l，即2^r≥k+r+l。例如，當k=4時，要滿足上述不等式，則有r≥3，如取r=3，.于是n=k+r=7。

(2)編碼規則

海明碼可以在任意長度的數據單元上應用，并能利用上面所討論的信息比特和校驗比特之間的關系。下面以圖5-16來說明海明碼的編碼規則。

圖5-15所示的是11-7海明碼信息比特與校驗比特的位置關系，其中2%置上是校驗比特&其余位置上是信息比特7；。將每個信息比特的位置寫成2的冪次之和形式，即

例如：對于一段信息1001101,利用11-7海明碼進行編碼，則發送端發送碼字是什么？
根據式(5-1)所示，可以得到r0=l; r1=0； r2=0; r3=l。于是發送端發送的碼字是10011100101，如圖5-17所示。

(3)檢錯和糾錯

接收端在接收到發送端發送碼字后，使用以下關系對這4個偶校驗關系進行驗證：

S0、S1、S2和S3稱為校正因子。如果沒有錯誤的話，這4個校正因子都為0;如果校正因子不全為0,則有錯誤發生，錯誤的位置在S=S3 S2 S1 S0;將該處比特取反，即得到正確的數據。

例如，接收端收到一段碼字10010100101，它使用11-7海明碼進行編碼的。請問這段信息在傳輸過程是否發生了錯誤？其準確的信息是什么？

根據式（5-2)所示，可以得到S0=l, S1=l, S2=l, S3=0。4個校正因子不全為0，說明碼字有錯,錯誤位置是S=S3 S2 S1 S0=0111=7,即比特7有錯，將比特7上0變為1,即得到10011100101。也就是說，其準確信息是1001101,如圖5-18所示。

三、CRC校驗碼

1.編碼思想

任何一個由二進制數位串組成的代碼，都可以唯一地與一個只含有0和1兩個系數的多項式建立一一對應的關系。例如，1011011可以看成是一元多項式的系數。

在使用CRC編碼時，發送方和接收方事先約定一個生成多項式G(x),這個多項式最高位和最低位必須是1。

假設一個幀有m位,它對應的多項式是M(x),為了計算檢驗和，該幀長度必須大于生成多項式的長度。循環冗余碼的編碼思想就是：在幀的尾部追加一個檢驗和，使得追加之后的幀對應的多項式能夠被G(x)除盡（即余數為0)。當接收方收到帶有檢驗和的幀之后，試著用G(x)去除它，如果余數不為0,則表明在傳輸過程中有錯誤。

2.校驗和的計算

(1)模2運算：棱驗和的計算時采用的是模2運算，即加法不進位，減法不借位，加法和減法都等同于異或運算。

(2)設生成多項式為G(x),長度為m的幀M(x)，其循環冗余碼檢驗和的計算過程如下:

①設G(x)為r階，在幀的末尾附加外零，使幀長為m+r位，則對應的多項式為