Uno, el concepto de capa física
确定与传输媒体的接口有关的一些特性：
（1）机械特性：描述接线器的形状。引脚数目和排列。线序的描述。
（2）电气特性：指明在接口电缆的个条线上出现的电压的范围。
（3）功能特性：指明某条线上出现的电压的意义。
（4）过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2. Conocimientos básicos de comunicación de datos
Un sistema de comunicación de datos se puede dividir en tres partes:
sistema de origen (remitente, remitente), sistema de transmisión (red de transmisión), sistema de destino (receptor, receptor)
Sistema fuenteGeneralmente incluye las dos partes siguientes:
Fuente: el dispositivo fuente genera los datos que se van a transmitir
Transmisor: Normalmente, el flujo de bits digital generado por la fuente puede transmitirse en el sistema de transmisión después de ser codificado por el transmisor.
Sistema de destinoPor lo general, incluye las dos partes siguientes:
Receptor: recibe la señal del sistema de transmisión y la convierte en un destino de información que puede ser utilizado por el dispositivo de destino
: el dispositivo final obtiene el flujo de bits digital del receptor y luego emite la información El destino también se denomina estación de destino o destino.
Según los diferentes valores de la información representativa en la señal, la señal se puede dividir en las siguientes dos categorías:
(1) Señal analógica o señal continua: la señal representativa es continua
(2) Señal digital o señal discreta: la información representativa es discreta
3. Varios conceptos básicos sobre canales
(1) Comunicación unidireccional: también conocida como comunicación simplex, que solo puede comunicarse en una dirección sin interacción en la dirección opuesta (transmisión inalámbrica, transmisión de TV)
(2) Comunicación bidireccional: también conocida como comunicación semidúplex, eso es comunicación Ambas partes pueden enviar mensajes. Sin embargo, ambas partes no pueden enviar al mismo tiempo
(3) Comunicación bidireccional simultánea: también conocida como comunicación full-duplex, es decir, ambas partes pueden comunicarse al mismo tiempo.
Nota: Las señales de la fuente son todas señales de banda base (es decir, señales de banda de frecuencia básica). Las señales de datos que representan varios archivos de texto o imágenes emitidos por una computadora son todas señales de banda base. Las señales de banda base a menudo contienen más componentes de baja frecuencia, incluso componentes de CC, y muchos canales no pueden transmitir dichos componentes de baja frecuencia o CC. Para resolver este problema, la señal de banda base debe modularse.
La modulación se puede dividir en dos categorías:
-
1. Solo transforma la forma de onda de la señal de banda base para que pueda adaptarse a las características del canal. La señal convertida sigue siendo una señal de banda base, y este tipo de modulación se denomina modulación de banda base.
-La operación de convertir una señal digital en otra forma de señal digital se llamacodificación -
2. Es necesario utilizar la portadora para la modulación, mover el rango de frecuencia de la señal de banda base a una banda de frecuencia más alta y convertirla en una señal analógica, para que pueda transmitirse bien en el canal analógico (modulación de paso de banda)
Métodos de codificación comunes
- Sin retorno a cero (NRZ): el nivel positivo representa 1, el nivel negativo representa 0
- Sistema de retorno cero: el pulso positivo representa 1, el pulso negativo representa 0
- Manchester: una transición hacia arriba en el centro del período de bits representa 0, y una transición hacia abajo en el centro del período de bits representa 1, pero también se puede definir a la inversa.
- Manchester diferencial: en el centro de cada bit, siempre hay un cambio. Una transición al comienzo del bit representa 0 y nadie es 1.
Método de modulación de paso de banda básico
1. La modulación de amplitud, abreviada como modulación de amplitud, logra el propósito de transmitir información cambiando la amplitud de la señal de salida. Generalmente, el cambio de amplitud de la salida de la señal de alta frecuencia en el extremo de modulación tiene una cierta relación funcional con la señal original, y el extremo de demodulación se usa para demodular y emitir la señal original.
2. La modulación de frecuencia consiste en cargar información en la radio para obtener una onda modulada. Es un método de modulación que usa el cambio de frecuencia instantáneo de la portadora para expresar información y expresa información diferente usando diferentes frecuencias de la portadora.
3. La modulación de fase es un método de modulación en el que la desviación de la fase portadora de su fase de referencia cambia en proporción al valor instantáneo de la señal de modulación. La modulación de fase y la modulación de frecuencia están estrechamente relacionadas. Durante la modulación de fase, la modulación de frecuencia ocurre al mismo tiempo; durante la modulación de frecuencia, la modulación de fase ocurre al mismo tiempo, pero la ley de cambio entre las dos es diferente.
Mediación: convertir la señal digital en analógica
Codificación: convertir los datos en señal digital
Medios de transmisión bajo la capa física
1. Medios de transmisión guiada
Par trenzado : el medio de transmisión más utilizado. Tanto la transmisión analógica como la transmisión digital pueden utilizar par trenzado, y la distancia de comunicación es generalmente de varios a diez kilómetros. Par trenzado blindado STP (Par trenzado blindado) con capa de blindaje metálico, UTP (Par trenzado sin blindaje).
El cable coaxial se
refiere a un cable con dos conductores concéntricos, y el conductor y la capa de blindaje comparten el mismo eje. El cable coaxial más común consiste en conductores de cobre separados por materiales aislantes.
Onda de luz de fibra óptica que se propaga en el núcleo de
las ventajas de la fibra óptica:
(1) La pérdida de transmisión es pequeña, la distancia del relé es larga y es particularmente económica para la transmisión de larga distancia.
(2) El rendimiento de anti-rayos y antiinterferencias electromagnéticas es bueno.
(3) Sin interferencia de diafonía, buena confidencialidad, y no es fácil robar o interceptar datos
(4)) Tamaño pequeño y peso ligero
2. Medios de transmisión no guiados (espacio libre)
Anteriormente se introdujeron tres tipos de medios de transmisión guiada. Sin embargo, si la línea de comunicación pasa por algunas montañas o islas, el IRS21844S a veces es difícil de construir. Incluso en las ciudades, no es fácil excavar carreteras y tender cables. Cuando la distancia de comunicación es larga, el tendido de cables es caro y requiere mucho tiempo. Sin embargo, la propagación de ondas de radio en el espacio libre puede lograr una variedad de comunicaciones rápidamente. Debido a que este método de comunicación no utiliza los diversos medios de transmisión guiados presentados en la sección anterior, el espacio libre se denomina "medios de transmisión no guiados".
Comunicación de relé de microondas:
Puede transmitir llamadas telefónicas, telegramas, gráficos, datos, etc.
Características: La frecuencia de la banda de microondas es muy alta y su rango de frecuencia también es muy amplio, por lo que su capacidad de canal de comunicación es grande,
la calidad de transmisión de microondas es alta y la antiinterferencia es fuerte.
Desventajas:
(1) Las estaciones vecinas deben mirar en línea recta (a menudo llamada línea de
visión LOS ) y no debe haber obstáculos. A veces, la señal emitida por una antena se divide en varios caminos ligeramente diferentes para llegar a la antena receptora, provocando distorsión.
(2) La propagación de las microondas a veces se ve afectada por el mal tiempo.
(3) En comparación con el sistema de comunicación por cable, el ocultamiento y la confidencialidad de la comunicación por microondas son deficientes.
(4) El uso y mantenimiento de un gran número de estaciones repetidoras consume más mano de obra y recursos materiales.
El método de comunicación por satélite comúnmente utilizado es un tipo de comunicación por retransmisión de microondas que utiliza satélites terrestres síncronos artificiales ubicados a una altitud de aproximadamente 36.000 kilómetros como repetidor entre estaciones terrenas. El satélite de comunicaciones geoestacionario es una estación de retransmisión de comunicaciones por microondas no tripulada en el espacio. Puede verse que las principales ventajas y desventajas de las comunicaciones por satélite deberían ser aproximadamente las mismas que las de las comunicaciones terrestres por microondas.
Comunicación por satélite
Características de la comunicación por satélite
La distancia de comunicación es larga y el costo de la comunicación no tiene nada que ver con la distancia de comunicación.. La energía de ondas electromagnéticas emitida por el satélite terrestre geosincrónico se irradia al área de cobertura de comunicaciones en la Tierra con una extensión de más de 18.000 kilómetros, lo que representa aproximadamente un tercio del mundo. Siempre que se coloquen tres satélites en una órbita sincrónica sobre el ecuador de la Tierra a una distancia igual de 120 grados, la comunicación global se puede realizar básicamente.
Similar a la comunicación por relé de microondas,La banda de frecuencia de la comunicación por satélite es muy amplia, la capacidad de comunicación es muy grande, la interferencia de la señal también es pequeña y la comunicación es relativamente estable.. Para evitar interferencias, si la distancia entre satélites no es inferior a 2 grados, solo se pueden colocar 180 satélites síncronos en todo el ecuador. Afortunadamente, la gente se dio cuenta de que se podían utilizar diferentes bandas de frecuencia en los satélites para la comunicación. Por tanto, los recursos totales de capacidad de comunicación siguen siendo muy grandes.
Otra característica de las comunicaciones por satélite es que tieneMayor retardo de propagaciónDado que los ángulos de elevación de la antena de las estaciones terrenas no son los mismos, independientemente de la distancia terrestre entre las dos estaciones terrenas (una calle o decenas de miles de kilómetros de distancia), el retardo de propagación de una estación terrena a otra estación terrena vía satélite Entre 250-300 ms. Generalmente puede ser de 270 ms. Esto es bastante diferente de otras comunicaciones (tenga en cuenta: esto no tiene nada que ver con la distancia entre dos estaciones terrenas). Por el contrario, el retardo de propagación de un enlace de comunicación de retransmisión de microondas terrestre se toma generalmente como 3,3 us / km.
3. Tecnología de multiplexación de canales
Comunicación síncrona : ajuste la frecuencia del reloj del remitente y el receptor a la misma, y reciba y envíe continuamente el flujo de bits.
Comunicación asíncrona : al enviar caracteres, el intervalo de tiempo entre los caracteres enviados puede ser arbitrario y el receptor está listo para recibir en cualquier momento
Multiplexación por división de frecuencia : divide la banda ancha en múltiples subcanales, cada canal transmite una señal (todos los usuarios ocupan diferentes recursos de ancho de banda al mismo tiempo)
Multiplexación por división de tiempo : envía diferentes señales en diferentes períodos de tiempo para lograr múltiples canales el efecto de la transmisión (el mismo para todos los usuarios cuenta para el ancho de banda en diferentes momentos)
WDM : luz es multiplexación por división de frecuencia, una señal portadora que transmite fibra óptica
multiplexación por división de código : un conjunto de componentes mutuamente ortogonales que comprenden El grupo de código de la palabra de código se usa para transmitir múltiples señales .
Equipo:
Repetidor: Amplifica y reenvía la señal
Hub: Repetidor multipuerto, similar al repetidor
Tecnología de acceso al ancho de banda
La tecnología ADSL es una tecnología de línea de abonado digital asimétrica para lograr acceso de banda ancha a Internet. Como tecnología de capa de transmisión, ADSL hace un uso completo de los recursos de cables de cobre existentes para proporcionar un ancho de banda de enlace ascendente de 640 kbps y un enlace descendente de 8 Mbps en un par de pares trenzados. Superando así el "cuello de botella" de los usuarios tradicionales en la "última milla" y realizando la conexión de banda ancha en el verdadero sentido.
caracteristicas:
La característica principal de la tecnología ADSL es que puede hacer un uso completo de la red de cable de cobre existente (red de línea telefónica) [1] e instalar equipos ADSL en ambos extremos de la línea para proporcionar a los usuarios servicios de banda ancha alta. Otra ventaja de ADSL es que puede coexistir con teléfonos ordinarios en la misma línea telefónica La transmisión ADSL se puede realizar mientras se reciben y se realizan llamadas en la misma línea telefónica ordinaria sin que se afecten entre sí. Los usuarios pueden acceder a la red de información multimedia de banda ancha y WWW a través de ADSL, y pueden ver películas y programas de televisión, realizar una videoconferencia y descargar archivos de datos a gran velocidad. Eso no es todo. También puede usar el teléfono en la misma línea telefónica. Sin afectar las otras actividades mencionadas anteriormente, la instalación de ADSL también es extremadamente conveniente y rápida. Instale ADSL en la línea telefónica existente, excepto que el terminal de comunicación ADSL se instala en el lado del usuario, sin ninguna modificación a la línea existente. Utilice la tecnología ADSL (Línea de abonado digital asimétrica, línea de abonado digital asimétrica), a través de una línea telefónica, cien veces más rápido que el MODEM ordinario, navegue por Internet, a través de la red, aprendizaje, entretenimiento, compras, disfrute de servicios de datos avanzados como videoconferencia La diversión del video a pedido, la música en línea, la televisión en línea y la MTV en línea se ha convertido en una realidad.
ejemplo
1. Como se muestra en la figura, la velocidad de transmisión de datos de todos los enlaces en la red de conmutación que adopta el modo de "almacenamiento y reenvío" de paquetes es de 100 Mbit / s, el tamaño del paquete es 1000B y el tamaño del encabezado del paquete es 20B . Si el host H1 envía un archivo con un tamaño de 980000B al host H2, independientemente del tiempo de desensamblaje del paquete y el retardo de propagación, el tiempo requerido desde el envío de H1 hasta la recepción de H2 es de al menos ()
Respuesta correcta:
análisis de respuesta D : el tamaño de paquete conocido es 1000B y el tamaño del encabezado del paquete es 20B. Se puede concluir que la parte de datos de cada paquete es 980B, por lo que el archivo con el tamaño de 980000B debe dividirse en 1000 paquetes para la transmisión, cada paquete 1000B (incluido el encabezado 20B), por lo que se debe transmitir un total de 1000000B de información, y la velocidad de transmisión de datos del enlace es de 100 Mbits, que es de 12,5 MB / s, por lo que el tiempo requerido para el host H1 para transmitir todos los datos es 1 MB / 12,5 MB / s = 80 ms. En este momento, sucede que el último paquete sale del host H1 y no ha sido recibido por el host H2, y un paquete debe almacenarse y reenviarse dos veces desde el host HI para llegar al host
H2 (sin considerar la propagación retardo). s = 0,16 ms. En resumen, el tiempo total empleado es 80 ms + 0,16 ms = 80,16 ms.
2. En ausencia de ruido, si el ancho de banda de un enlace de comunicación es de 3 kHz, se utilizan 4 fases y cada fase tiene una técnica de modulación QAM con 4 amplitudes, la velocidad máxima de transmisión de datos del enlace de comunicación es ()
Recordatorio: la fórmula del criterio de Nyquist es C = 2 W log2V, donde W es el ancho de banda y V es el tipo de símbolo o cuántos estados
A. 24 kbit / s
B. 12 kbit / s
C. 96 kbit / s
D. 48 kbit / s
Respuesta correcta: A. Análisis de respuesta: la frecuencia máxima es de 3 kHz
(en señales analógicas, el ancho de banda se puede considerar como la frecuencia máxima), por lo que se requiere una frecuencia de muestreo de 2 W = 6 kHz; se conocen 4 fases, y cada una de cada fase tiene 4 tipos de amplitudes, lo que significa que se pueden representar 16. La velocidad máxima de transmisión de datos del enlace de comunicación es Cmax = 2 W log2V = 2 3 * log216 = 24kbit / s.
3. Si la tasa de transmisión de datos límite del canal sin ruido no es menor que la tasa de transmisión de datos límite bajo la condición de una relación señal / ruido de 30dB, el número de estados de la señal es al menos ()
Nota: El método de conversión de db y S / N es db = 10log10 (S / N)
A.4
B.16
C. 32
D.8
Respuesta correcta:
análisis de respuesta C : el teorema de muestreo de Nyquist se puede usar para calcular la tasa de transmisión de datos límite en ausencia de ruido, y el segundo teorema de Shannon se puede usar para calcular la tasa de transmisión de datos límite en un canal ruidoso. 2Wlog2V≥Wlog (1 + S / N), W es el ancho de banda del canal, N es el número de estados de la señal y S / N es la relación señal-ruido. Sustituya los datos en el cálculo para obtener N≥32, elija D. Número de decibelios = 10log10S / N
4. El código sin información de sincronización es (código sin retorno a cero)
5. La unidad de señal básica para transportar información es Elemento de código
6. (Pregunta de respuesta única, 2.0 puntos) En una red de computadoras, el indicador que caracteriza la efectividad de la transmisión de datos es (B)
A. Tasa de error de bit
B. Tasa de transmisión
C.Utilización de la banda de frecuencia
D. Capacidad del canal
7. El equipo que pertenece a la capa física es (ABD)
A. Conmutador Ethernet
B. Puente
C. Repetidor
D. Puerta de enlace
8. Cuando un determinado puerto del concentrador recibe datos, su acción es (B)
A. Reenviarlo desde el puerto apropiado de acuerdo con la dirección de destino
B. Transmitirlo
desde todos los puertos excepto el puerto de entrada C. Transmitirlo desde todos los puertos
D . Seleccione al azar un puerto para reenviar
9. Con respecto a las afirmaciones sobre repetidores y concentradores, lo que es incorrecto es ()
A. Ambos pueden amplificar y remodelar la señal
. B. El número de segmentos de red interconectados por repetidores o concentradores no es limitado
. C. Repetidores generalmente Solo hay 2 puertos, y el concentrador suele tener 4 o más puertos
D. Todos funcionan en la capa física
Respuesta correcta:
análisis de la respuesta B : el número de segmentos de red interconectados a través de repetidores o hubs es limitado, y es necesario seguir el principio 5-4-3. La llamada regla 5-4-3 significa que no más de 5 entre dos computadoras cualesquiera Líneas de segmentos (incluidos los cables de conexión de concentrador a concentrador, así como los cables de conexión de concentrador a computadora), 4 concentradores, de los cuales solo 3 concentradores se pueden conectar directamente a computadoras o dispositivos de red. Esta es la topología máxima permitida por la red 10Base-T y la cantidad de capas de concentrador que se pueden conectar en cascada. Entre ellos, el concentrador instalado en el medio es el único concentrador de la red que no se puede conectar directamente a la computadora. Después de que la computadora envía datos, si no obtiene una respuesta dentro de un cierto período de tiempo, se considerará que la transmisión de datos falló.
10. Los diagramas de forma de onda de la codificación Manchester y la codificación diferencial Manchester se muestran en la siguiente figura. La cadena de bits real transmitida es (C)
A. 1 0 0 1 0 1 1 0 0
B. 1 0 0 0 0 1 1 0 1
C. 0 1 1 0 1 0 0 1 1
D. 0 1 1 1 1 0 0 1 0
11. La potencia de la señal de un canal analógico que transmite señales digitales es de 0,62 W, la potencia de ruido es de 0,02 W y el rango de frecuencia es de 3,5 ～ 3,9 MHz. La velocidad de transmisión de datos más alta de este canal es ()
A. 8 Mbit / s
B. 2 Mbit / s
C. 4 Mbit / s
D. 1 Mbit / s
Respuesta correcta:
análisis de la respuesta B : calcule la relación señal / ruido S / N = 0.62 / 0.02 = 31, ancho de banda W = 3.9MHZ-3.5MHz = 0.4MHz, según la fórmula de Shannon, la tasa de transmisión de datos más alta C = Wlog2 (1 + S / N) = 0.4MHz * log2 (1 + 31) = 2Mbit / s.
12. La red conectada por el concentrador es de estructura de tipo topológico ()
1. (
verdadero o
falso , 1.0 puntos) En la multiplexación por división de tiempo, cada subcanal puede usar el ancho de banda completo en su propio intervalo de tiempo () A. Verdadero B. Falso
√
2. Según la ley de Shannon, dado cualquier canal analógico con una determinada relación señal / ruido, su capacidad no tiene límite superior (×)
A.
Verdadero B. Falso
3. La multiplexación por división de frecuencia debe garantizar que las señales de cada canal no se superpongan entre sí (√)
