數據通信基礎

信道特性

1.信道帶寬W

? 模擬信道：W=f2-f1（f2和f1分別表示：信道能通過的最高/最低頻率，單位赫茲Hz）。
? 數字信道：數字信道是離散信道，帶寬為信道能夠達到的最大數據傳輸速率，單位是bit/s。

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2、碼元和碼元速率

  • 碼元：一個數字脈沖稱為一個碼元（可理解為時鐘周期的信號） 。
  • 碼元速率：單位時間內信道傳送的碼元個數。如果碼元寬度（脈沖周期）為T，則
    碼元速率（波特率）為B=1/T，單位是波特 Baud。
  • 一個碼元攜帶信息量n（位）與碼元種類數（N）的關系n=log2N。

3、奈奎斯特定理（很重要）

  • 奈奎斯特定理：在一個理想的（沒有噪聲環境）信道中，若信道帶寬為W，最大碼元速率為：B=2W（Baud）。
  • 極限數據速率為R=Blog2N=2Wlog2N。（N表示碼元種類數）
  • 碼元速率 = 每秒發送包裹個數
  • 數據速率 = 每秒發送包裹重量
  • 每秒包裹重量 = 每秒發送包裹個數 x 每個包裹重量
  • 數據速率 = 碼元速率 x 每個碼元攜帶信息量

4、香農定理

  • 香農定理：在一個噪聲信道的極限數據速率和帶寬之間的關系。
  • 極限速率公式為：C=Wlog2（1+S/N）
  • 分貝與信噪比關系：dB=10log10S/N
  • 其中W為帶寬，S為信號平均功率，N為噪聲平均功率，S/N為信噪比。
  • dB=10，S/N=10
  • dB=30，S/N=1000 （書上的例題）

5、帶寬/碼元速率/數據速率

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調制技術用QPSK，則N=4

調制技術用DPSK，BPSK，PSK，則N=2

8PSK，則N=8

6、練習題

（1）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200個字符，采用QPSK調制，則碼元速率為（14）波特。
A.500 B.550 C.1100 D.2200

思路：

求B的方式有三種：B=1/T；R=Blog2N；B=2W

QPSK則N=4

R傳輸數據速率，R=200x（1+7+1+2）=2200bps

帶入公式求出B=1100

選擇C

（2）某信道采用16種碼元傳輸數據，若信號的波特率為4800 Baud，則信道數速率（ ）kb/s。
A.一定是4.8 kb/s B.一定是9.6 kb/s
C.一定是19.2 kb/s D.不確定，取決于系統的編碼規則

思路：

N=16，B=4800

帶入公式：R=Blog2N，求出R=19.2kb/s，這是一個極限值

信道延遲

信道延遲：與源端和宿端距離有關，也與信道的速率有關。

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  • 線路延遲=傳輸距離/傳播速度（路上跑的時間） 比如1000米電纜，延時為5us
  • 發送延遲=數據幀大小/速率（排隊上車的時間） 比如100M線路，發送1000字節數據，延時為1000 * 8/ (100 * 106) = 8 * 10-5s=80us
  • 光速為300000km/s = 300m/us
  • 電纜中傳播速度一般為光速67%，即200000km/s= 200m/us
  • 衛星信道的單邊時延大約270ms（來回雙向的延遲540ms）

練習題：在1000米100Base-T線路上，發送1000字節數據，延時計算過程如下：

  • （1）換算單位：100Base-T 線路帶寬是100M，即100Mbit/s=100×106bit/s，1000字節
    =1000×8bit。
  • （2）發送延遲：1000×8bit/(100×106bit/s)=8×10-5s=80μs。
  • （3）傳輸延遲：1000m/(200000km/s)=5×10-6s=5μs。
  • （4）數據延遲=發送延遲+傳輸延遲=80μs+5μs=85μs。

100Base-T其中，100表示線路帶寬100M；T表示電纜，傳輸速率200m/us

練習題：

局域網上相距2km的兩個站點，采用同步傳輸方式以10Mb/s的速率發送150000字節大小的IP報文。假定數據幀長為1518字節，其中首部為18字節；應答幀為64字節。若在收到對方的應答幀后立即發送下一幀，則傳送該文件花費的總時間為（14）ms（傳播速率為200m/μs），線路有效速率為（15）Mb/s。
? （14）A.1.78 B.12.86 C.17.8 D.128.6
? （15）A.6.78 B.7.86 C.8.9 D.9.33

信道時延=發送時延+傳播時延

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練習題：

以太網的最大幀長為1518字節，每個數據幀前面有8個字節的前導字段，幀間隙為9.6us。若采用TCP/IP網絡傳輸14600字節的應用層數據，采用100BASE-TX網絡，需要的最短時間為（38）。
? A.1.32ms B.13.2ms C.2.63ms D.26.3ms

以太網幀結構：

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思路：

根據以太網幀的結構確定數據大小

100BASE-TX：表示100M，TX表示電信號，200m/us

需要最短時間：理論上沒有傳播時延

以太幀的最大幀長1518字節，除去18字節以太網報頭，20字節IP報頭，20字節TCP
報頭，那么應用層數據是1460字節，故14600字節的應用層數據，會封裝成10個以太網幀進行傳送。
每個數據幀前面有8字節的前導字段，幀間隔9.6us。每幀的傳送時間=（1518+8）
*8 / 100 * 106 = 0.00012208s = 0.12208 ms，10幀傳送時間是1.2208ms，加上幀間隙
9.6us * 10 = 96us = 0.096ms，那么總傳送時間為1.2208ms+0.096ms=1.32ms。

練習題：

以100Mb/s以太網連接的站點A和B相距2000m，通過停等機制進行數據傳輸，傳播速度為
200m/us，最高的有效傳輸速率為（14）。
? A.80.8 B.82.9 C.90.1 D.92.3

停等機制：收到之后要等待確認

最高有效傳輸速率：使用默認數據

以太網數據幀最大為1518字節，按最大幀計算，則幀發送時間：
1518 * 8 /100 Mb/s= 121.44 us
數據幀傳播時間= 2000 m /（200 m / us）= 10 us
題目指出采用停等傳輸機制，即收到確認幀后再發下一幀，確認幀是 64B ，則確認幀發送時間：
64 * 8 / 100 M/s= 5.12us
總時間：121.44us+5.12us+10us+10us=146.56us=0.14656 * 10-3s
則有效速率為；1518 * 8 / 0.14656* 10-3 = 82.9 Mb/s（直接使用1518B，不用考慮MTU靜載荷1500B，不然沒有答案），故選B。

總共距離為503km，則傳播延遲是：503*10^3m/3*10^8m/s=167.67*10^-
5s=0.00168s
傳輸延遲是：16000/10*10^6+16000/1*10^6+16000/100*10^6=0.01776s
總延遲=傳播延遲+傳輸延遲=0.00168+0.01776s≈0.019s
可以直接排除C和D。考試沒有計算器，先化簡后再計算，統一化成10^6位分母計算。

數據編碼

1、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，第一個編碼自定義，假如下圖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” 。
  • 曼徹斯特編碼常用于以太網中。

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2、差分曼徹斯特編碼

  • 差分曼徹斯特編碼 也是一種雙相碼，用在令牌環網中。
  • 有跳變代表“0”，無跳變代表“1”【有0無1】。
  • 不是比較形狀，比較起始電平（上一個的終止與下一個起點）。

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兩種曼徹斯特編碼特點

  • 曼碼和差分曼碼是典型的雙相碼，雙相碼要求每一位都有一個電平轉換，一高一低，必須翻轉。
  • 曼碼和差分曼碼具有自定時和檢測錯誤的功能。
  • 兩種曼徹斯特編碼優點：將時鐘和數據包含在信號數據流中，也稱自同步碼。
  • 編碼效率低：編碼效率都是50% 。
  • 兩種曼碼數據速率是碼元速率的一半，當數據傳輸速率為100Mbps時，碼元速率為200M baud。

練習題：

10M802.3LAN使用曼徹斯特編碼，它的波特率是（1）。
? A.5Mbaud B.10Mbaud C.20Mbaud D.30Mbaud

測得一個以太網的數據波特率是40M Baud，那么其數據率是（2）。
? A.10Mb/s B.20Mb/s C.40Mb/s D.80Mb/s

曼徹斯特編碼，數據速率是碼元速率的一半。

3、其他編碼

  • 4B/5B編碼：快速以太網100BASE-FX采用4B/5B和NRZ-I編碼，先把信息按4bit進行分組，接著轉換為5bit編碼，多1位用于解決同步問題，最后轉換為NRZ-I代碼序列發送到傳輸介質。
  • 8B/6T編碼：快速以太網100BASE-T4采用8B/6T編碼，原理為：先把信息按8bit分組，然后映射為6個3進制位（比如：0、+、-）。了解即可，具體編碼細節不必深究。
  • 4D-PAM5編碼：用于1000BASE-T以太網標準，1000BASE-T物理層采用4對5類雙絞線，支持全雙工

4、編碼效率與應用場景

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5、MLT - 3編碼

MLT-3編碼常用于100BASE-TX，用3種電位狀態分別表示“正電位”、“零電位”和“負電位”。
MLT-3編碼規則較為復雜，總結如下：

  • （1）如果輸入為數值0，則電平保持不變。
  • （2）如果輸入是數值1，則產生跳變，但跳變分兩種情況：如果前一個電平是+1或-1，則下一電平為0，如果前一電平是0，下一個電平和最近一個非0電平相反。

練習題：

下面是100BASE-TX標準中MLT-3編碼的波形，出錯的是第（15）位，傳送的信息編碼為（16）。

A.3 B.4 C.5 D.6
A.1111111 B.0000000 C.0101010 D.1010101

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MLT-3跟NRZI碼類似，遇1跳變，遇0保持不變，MLT-3編碼規則：
（1）如果下一輸入為數值0，則電平保持不變；
（2）如果下一輸入是數值1，則產生跳變，但又分兩種情況：如果前一個電平是+1或-1，則下一電平為0，如果前一電平是0，下一個
電平和最近一個非0相反。觀察第二個電平有變化，結合第一個規則，判定第二個位是1，排除BD；那么AC選哪個？帶入進行嘗試即可。

練習題：

下圖是采用100BASE-TX編碼收到的信號，接收到的數據可能是（15），這一串數據前一比特的信號電壓為（16）。

A.0111110 B.100001 C.0101011 D.0000001
A.正電壓 B.零電壓 C.負電壓 D.不能確定

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100BASE-TX采用的是4B/5B 編碼方式，即把每4位數據用5位的編碼組來表示，該編碼方式的碼元利用率=4/5*100%=80%。然后將4B/5B編碼成NRZI進行傳輸，使用MLT-3（多電平傳輸-3）波形法來降低信號頻率。
題目的圖不是 NRZI碼，而是MLT-3編碼。
MLT-3 編碼規則：多電平傳輸碼，MLT-3 碼跟NRZI碼有點類似，其特點都是逢“1”跳變，逢“0”保持不變。與
NRZI碼不同的是，MLT-3有”-1”、“0”、“1”三種電平，所以數據是：0111110。

練習題：

100BASE-TX采用的編碼技術為（12），采用（13）個電平來表示二進制0和1。
（12）A.4B5 B B.8B6T C.8B10B D.MLT-3
（13）A.2 B.3 C.4 D.5

100BASE-TX先采用4B/5B，再采用MLT-3編碼，聯系上下文選MLT-3更合適。

100BASE-X采用的編碼技術為4B/5B編碼，這是一種兩級編碼方案，首先要把4位分為一組的代碼變換成5單位的代碼，再把數據變成（13）編碼。
A.NRZ-I B.AMI C.QAM D.PCM

4B/5B編碼方案是把數據轉換成5位符號，供傳輸，因其效率高和容易實現而被采用。這種編碼的特點是將要發送的數據流每4bit作為一個組，然后按照 4B/5B 編碼規則將其轉換成相應5bit碼，再把數據轉換為NRZ-I編碼。

IEEE 802.3z定義了千兆以太網標準，其物理層采用的編碼技術為（18）。在最大段長為20米的室內設備之間，較為合理的方案為（19）。
（18）A.MLT-3 B.8B6T C.4B5B或8B10B D.Manchester
（19）A.1000Base-T B.1000Base-CX C.1000Base-SX D.1000Base-LX

曼徹斯特編碼效率50%，用于以太網，4B/5B效率80%，用于百兆以太網，8B/10B效率80%，用于千兆以太網，64B/66B效率97%，用于萬兆以太網。題目沒有8B/10B編碼，只有C最接近。1000Base-CX傳輸距離是25米。

1000BASE-TX 采用的編碼技術為（12）。
A.PAM5 B.8B6T C.8B10B D.MLT-3

1000BASE-T采用5類或超5類雙絞線傳輸，使用編碼方案是4D-PAM5。
1000BASE-X采用光纖或短距離銅纜傳輸，采用8B/10B編碼技術。1000BASE-TX技術對傳輸介質要求高，只有6類或更高的布線系統才能支持，同時其編碼方式也相對簡單，采用8B/10編碼（8B/10B簡單，PAM5復雜），相當于用更好的硬件傳輸介質去彌補編碼技術的缺陷。

調制技術與PCM

1、數字調制技術

  • 數字數據不僅可以用脈沖傳輸，也可以用模擬信號傳輸。用數字數據調制模擬信號叫作數字調制。
    • 幅度鍵控（ASK）：用載波的兩個不同振幅表示0和1。
    • 頻移鍵控（FSK）：用載波的兩個不同頻率表示0和1。
    • 相移鍵控（PSK）：用載波的起始相位的變化表示0和1。
    • 正交幅度調制（QAM）：把兩個幅度相同但相位差90°的模擬信號合成一個模擬信號。
  • 碼元只取兩個相位值叫2相調制，碼元可取4個相位叫4相調制，則N=2，N=4。
  • DPSK是2相調制，N=2，QPSK是4相調制，N=4。

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2、脈沖編碼調制PCM

  1. 常用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。
  2. PCM數字化過程3個步驟：采樣、量化和編碼。
  • （1）采樣：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fmax，若以大于等于2fmax的采樣頻率對其進行采樣，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：把取樣后得到的樣本由連續值轉換為離散值，離散值的個數決定了量化的精度。
  • （3）編碼：把量化后的樣本值變成相應的二進制代碼。

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【重點理解】對聲音信號數字化時，由于語音最高頻率是4kHz，所以取樣頻率是8kHz。對語音樣本用128個等級量化，因而每個樣本用7bit表示。在數字信道上傳輸這種數字化后的語音信號的速率是 7*8000=56kbps。

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練習題：

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200個字符，采用QPSK調制，則碼元速率為（14）波特。
A.500 B.550 C.1100 D.2200

每個字符包括11位，每秒傳送200個字符，所以數據速率R為200*11=2200bps.采用QPSK調制，碼元種類為4種，根據奈奎斯特定理R=BIog2N，2200=Blog24，2200=2B，所以B=1100。

假設模擬信號的頻率范圍為3~9MHz，采樣頻率必須大于（12）時，才能使得到的樣本信號不失真。
A. 6MHz B. 12MHz C.18MHz D.20MHz

根據公式，采樣頻率大于18MHz。

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模擬信號數字化的正確步驟是（14）。
A.采樣、量化、編碼 B.編碼、量化、采樣
C.采樣、編碼、量化 D.編碼、采樣、量化

通信和交換方式

1、數據通信方式

按通信方向分

  • 單工通信：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 （電視/廣播）。
  • 半雙工通信：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（對講機/Wi-Fi/Hub）。
  • 全雙工通信：通信雙方可同時進行雙向的信息傳送（電話/交換機）。

按同步方式分

  • 兩種傳輸方式：異步傳輸和同步傳輸。
  • （1）異步傳輸：把各個字符分開傳輸，在字符之間插入同步信息，典型的是插入起始位和停止位。異步傳輸的優點是實現簡單，但引入了起止位，會影響傳輸效率，導致速率不會太高。
  • （2）同步傳輸：發送方在傳送數據之前，先發送一串同步字符SYNC，接收方檢測到2個以上SYNC字符就確認已經進入同步狀態，開始準備接收數據。同步傳輸效率更高，在短距離高速數據傳輸中，大多采用同步傳輸方式。

數據交換方式

  • 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：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，該通路將一直被用戶完全占有。【代表：早期電話】
  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。報文中含有每一個下一跳節點，完整的報文在一個個節點間傳送（數據不拆分）。【代表：早期電報】
  3. 分組交換：將數據拆分成很小的分組進行傳送，包括：數據報和虛電路。 【代表：互聯網Internet】
    • 數據報：每個分組被獨立地處理，每個節點根據路由選擇算法，被獨立送到目的，路徑和到達目的順序都可能不一樣。 （IP）
    • 虛電路：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，不會亂序。 （X.25、FR、ATM）

分組交換優勢

  • 減小了延遲，提高了吞吐量。
  • 分組交換可以按分組糾錯，發現錯誤只需重發出錯的分組，通信效率提高。

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練習題：

下面的網絡中不屬于分組交換網的是（11）。
A.ATM B.POTS C.X.25 D.IPX/SPX

ATM、X.25、FR、IP、IPX都是分組交換技術，POTS(Plain Old Telephone Service，普通老式電話業務)，是電路交換。

Internet網絡核心采取的交換方式為（20）。
A.分組交換 B.電路交換 C.虛電路交換 D.消息交換

三種主要的交換方式是電路交換、報文交換和分組交換，目前Internet應用最廣的是IP協議，屬于分組交換。其他兩種交換的特點和優缺點需要掌握。

以下關于虛電路交換技術的敘述中，錯誤的是（21）。
A.虛電路交換可以實現可靠傳輸 B.虛電路交換可以提供順序交付
C.虛電路交換與電路交換不同 D.虛電路交換不需要建立連接

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復用技術

1、多路復用技術

  • 多路復用技術是把多個低速信道組合成一個高速信道的技術。
  • 這種技術要用到兩個設備：
    • 多路復用器（Mutiplexer），在發送端根據某種約定的規則把多個低帶寬的信號符合成一個高帶寬的信號。
    • 多路分配器（Demultiplexer），在接收端根據統一規則把高帶寬信號分解成多個低帶寬信號。多路復用器和多路分配器統稱多路器，簡寫MUX。
    • 光纖入戶復用：上網、電視、電話。

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2、頻分復用

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頻分多路復用典型應用：無線電廣播、ADSL、FDD-LTE

3、時分復用

信號分割的參量是信號占用的時間，使復用的各路信號在時間上互不重疊，在傳輸時把時間分成小的時隙，每一時隙由復用的一個信號占用。

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時分多路復用典型應用：T1/E1、SONET/SDH、WIFI、TDD-LTE

4、統計時分復用

統計時分復用(Statistic TDM,STDM)是一種改進的時分復用方法，它能明顯地提高信道的利用率。STDM幀不是固定分配時隙，而是按需動態地分配時隙。由于用戶所占用的時隙并不是周期性地出現，所以在每個時隙中還必須有用戶的地址信息，這是統計時分多路復用不可避免的開銷。

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5、波分復用

波分復用：本質也是頻分復用

光纖頻率與波長關系： 光速c=波長×頻率

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練習題：

ADSL采用（12）技術把 PSTN線路劃分為話音、上行和下行三個獨立的信道，同時提供話音和聯網服務，ADSL2+技術可提供的最高下載速率達到（13）Mb/s。
（12）A.時分復用 B.頻分復用 C.空分復用 D.碼分多址
（13）A.8 B.16 C.24 D.54

ADSL采用頻分復用技術，ADSL2+最高下行可達24Mbps。

6個速率為64kb/s的用戶按照同步時分多路復用技術（TDM）復用到一條干線上，若每個用戶平均效率為80%，干線開銷4%，干線速率為（19）kb/s。
A.160 B.307.2 C.320 D.400

由于采用同步時分多路復用技術（TDM），故分配的時隙固定，每個信道都是標準的64kb/s，不關注用戶使用率，那么干線速率為6×64/(1-4%)=400kb/s。

6個速率為64kb/s的用戶按照統計時分多路復用技術（STDM）復用到一條干線上，若每個用戶平均效率為80%，干線開銷4%，則干線速率為（19）kb/s。
A.160 B.307.2 C.320 D.400

由于采用統計時分多路復用技術（STDM），故分配的時隙不固定（按需分配），那么干線速率為（64*6*80%）/（1-4%）=320kb/s。

在光纖通信中，WDM實際上是（23）
A.OFDM B.OTDM C.CDM D.EDFA

WDM是波分復用，將兩種或多種不同波長的光波復用匯合在一起，耦合到同一根光纖中進行傳輸。由于波長=光速/頻率，所以波分復用本質是頻分復用，故選A。BCD選項可適當了解，OTDM是光時分復用，CDM是碼分，EDFA是摻餌光纖放大器。

擴頻技術

擴頻技術主要是為了提供通信系統的抗干擾性，改進通信質量，核心思想是將信號散布到更寬的帶寬上以減少發生阻塞和干擾的機會。

常見的擴頻技術有：直接序列擴頻、跳頻、跳時和線性調頻擴頻技術。

  • （1）直接序列擴頻（DSSS，簡稱直接擴頻）。如果輸入數據是1，加上偽隨機數1001，經過異或運算可以將輸入數據轉換為0110，增加了傳輸數據量，但可以有效防止數據因干擾而產生錯誤。無線Wi-Fi一般采用直接序列擴頻技術。
  • （2）頻率跳動擴展頻譜（FHSS，簡稱跳頻）。跳頻技術通信頻率不固定，不容易被竊聽，安全性高，可應用于軍事領域，同時具有抗干擾和抗信號衰落的優點。藍牙一般采用跳頻技術。

練習題：

以下關于跳頻擴頻技術的描述中，正確的是（64）。
A.擴頻通信減少了干擾并有利于通信保密
B.用不同頻率傳播信號擴大了通信的范圍
C.每一個信號比特編碼成N個碼片比特來傳輸
D.信號散布到更寬的頻帶上增加了信道阻塞的概率

跳頻技術是在傳輸過程中反復轉換頻率，利于保密，可用于軍事領域，A選項正確。B選項中通信范圍主要跟發射功率相關。C選項描述的是直接擴頻，而不是跳頻。D選項描述錯誤，跳頻技術能減小信道擁塞的概率

在IEEE 802.11b標準中使用了擴頻通信技術是（63）
A.直擴（DS） B.跳頻（FH） C.跳時（TH） D.線性調頻（Chirp）

無線Wi-Fi使用直接序列擴頻，藍牙使用跳頻技術。

差錯控制

數據傳輸中出現錯誤不可避免，因此需要采用差錯控制方法。數據通信中常用的辦法是檢錯和糾錯。

  • 檢錯：接收方知道有差錯發生，但不知道是怎樣的差錯，向發送方請求重傳。
  • 糾錯：接收方知道有差錯發生，而且知道是怎樣的差錯。
  • 差錯控制原理：傳輸k位，加入r位冗余（某種算法定義），接收方收到進行計算比較。

1、奇偶校驗

  • 奇偶校驗是最常用的檢錯方法，能檢出一位錯位。
  • 原理：在7位ASCII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）。
  • 奇校驗：整個校驗碼（有效信息位和校驗位）中==“1”的個數為奇數== 1011 010 [1]
  • 偶校驗：整個校驗碼（有效信息位和校驗位）中==“1”的個數為偶數== 1011 010 [0]

2、CRC循環冗余校驗碼（ Cyclic Redundancy Check ）

  • 末尾加入CRC循環冗余校驗碼能檢錯不能糾錯，廣泛用于網絡通信和磁盤存儲。

    采用CRC進行差錯校驗，生成多項式為G（X）=X4+X+1，信息碼字為10111，則計算出CRC校驗碼是（ ）。
    A. 0000 B. 0100 C. 0010 D.1100

1749301714294

1749301737993

循環冗余校驗碼CRC-16的生成多項式為G(X)=X16+X15+X2+1，它產生的校驗碼是（13）位，接收端發現錯誤采取的措施是（14）。
A. 2 B. 4 C. 16 D.32
A. 自動糾錯 B. 報告上層協議 C. 重新生成數據 D.自動請求重發

CRC只能檢錯，不能糾錯，自動請求重發。

若信息碼字為111000110，生成多項式 G(X)=X5+X3+X+1，則計算出的CRC校驗碼為（10）。
A.01101 B.11001 C.001101 D.011001

1749302214941

若循環冗余校驗碼CRC的生成器為10111，則對于數據10100010000計算的校驗碼應為（34）。該CRC校驗碼能夠檢測出的突發錯誤不超過（35）。
（34）A.1101 B.11011 C.1001 D.10011
（35）A.3 B.4 C.5 D.6

（34）A （35）B
掌握CRC計算過程，CRC校驗碼可以檢測出小于等于校驗位長度的突發錯誤。

3、海明碼

  • 海明（Hamming）碼是通冗余數據位來檢測和糾正差錯的編碼方式。
  • 海明距離（碼距）：一個碼字要變成另一個碼字時必須改變的最小位數。兩個碼字之間不同的比特數。

1749302795219

在信道編碼中，碼距定義為兩個碼組中對應碼位上不同二進制碼元的個數，則10101和00110的碼距為（28）。
A.1 B.2 C.3 D.4

把兩個碼組中對應碼位上具有不同二進制碼元的位數定義為兩碼組的距離，稱為海明距離，簡稱碼距

海明碼原理

  • 在數據中間加入幾個校驗碼，碼距均勻拉大，當某一位出錯，會引起幾個校驗位的值發生變化。

海明不等式

  • 校驗碼個數為k，可以表示2k個信息，1個信息用來表示“沒有錯誤”，其余2k -1個表示數據中存在錯誤，如果滿足2k-1≥m+k（m為信息位，m+k為編碼后的數總長度），則在理論上k個校驗碼就可以判斷是哪一位出現了問題。

1749303479442

1749303511660

海明碼是一種糾錯碼，一對有效碼字之間的海明距離是（14），如果信息位6位，要求糾正1位錯，按照海明編碼規則，需要增加的校驗位至少（15）位。
A. 兩個碼字的比特數之和 B. 兩個碼字的比特數之差 C. 兩個碼字之間相同的比特數 D. 兩個碼字之間不同的比特數
A. 3 B. 4 C. 5 D. 6

海明距離：一個碼字要變成另一個碼字時必須改變的最小位數。
根據海明不等式： 2k-1≥m+k（m為數據位， k為校驗位），m=6，則k≥4。

4、Internet Checksum

  1. 二進制加法
  2. 進位到最后相加
  3. 取反

下圖為某UDP報文的兩個16比特，計算得到的Internet Checksum（35）。
? 1110011001100110
? 1101010101010101
A.11011101110111011 B.1100010001000100
C.1011101110111100 D.0100010001000011

Internet Checksum計算方法是：將所有的二進制數加起來，之后取反碼。如果遇
到最高位進位，要把進的那一位加到尾部，之后取反碼。例如題中兩個16位相加為
11011101110111011，最高位進位1，就把1加到結果中：
1011101110111011+1=1011101110111100，然后取反碼為0100010001000011。

給定如下圖所示的3個16bit字，則求得的Internet Checksum是（33）。
? 0110011001100000
? 0101010101010101
? 1000111100001100
A.1011101110110101 B.1011010100111101
C.0100101011000010 D.0100010001001010

選B
Internet Checksum計算方法是：將所有的二進制數加起來，之后取反碼。如果遇到最高位進位，將要進的那一位加到尾部，之后取反碼。

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