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計算機網路軟體底層編碼

發布時間: 2025-08-05 18:37:03

A. 數字數據採用什麼編碼 求一個計算機網路的高手 最好有QQ現場解決問題。。。急死了 考試呢

在數字信道中傳輸計算機數據時,要對計算機中的數字信號重新編碼進行基帶傳輸,在基帶傳輸中數字數據的編碼包括 一、非歸零碼: nonreturn to zero code (NRZ) 一種二進制信息的編碼,用兩種不同的電聯分別表示「1」和「0」,不使用零電平。信息密度高,但需要外同步並有誤碼積累。 0:低電平 1:高電平 二.曼徹斯特編碼:
曼徹斯特編碼(Manchester Encoding),也叫做相位編碼(PE),是一個同步時鍾編碼技術,被物理層使用來編碼一個同步位流的時鍾和數據。曼徹斯特編碼被用在乙太網媒介系統中。曼徹斯特編碼提供一個簡單的方式給編碼簡單的二進制序列而沒有長的周期沒有轉換級別,因而防止時鍾同步的丟失,或來自低頻率位移在貧乏補償的模擬鏈接位錯誤。在這個技術下,實際上的二進制數據被傳輸通過這個電纜,不是作為一個序列的邏輯1或0來發送的(技術上叫做反向不歸零制(NRZ))。相反地,這些位被轉換為一個稍微不同的格式,它通過使用直接的二進制編碼有很多的優點。 曼徹斯特編碼,常用於區域網傳輸。在曼徹斯特編碼中,每一位的中間有一跳變,位中間的跳變既作時鍾信號,又作數據信號;從低到高跳變表示"0",從高到低跳變表示"1"。還有一種是差分曼徹斯特編碼,每位中間的跳變僅提供時鍾定時,而用每位開始時有無跳變表示"0"或"1",有跳變為"0",無跳變為"1"。 對於以上電平跳變觀點有歧義:關於曼徹斯特編碼電平跳變,在雷振甲編寫的<<網路工程師教程>>中對曼徹斯特編碼的解釋為:從低電平到高電平的轉換表示1,從高電平到低電平的轉換表示0,模擬卷中的答案也是如此,張友生寫的考點分析中也是這樣講的,而《計算機網路(第4版)》中(P232頁)則解釋為高電平到低電平的轉換為1,低電平到高電平的轉換為0。清華大學的《計算機通信與網路教程》《計算機網路(第4版)》採用如下方式:曼徹斯特編碼從高到低的跳變是 1 從低到高的跳變是 0 。 兩種曼徹斯特編碼是將時鍾和數據包含在數據流中,在傳輸代碼信息的同時,也將時鍾同步信號一起傳輸到對方,每位編碼中有一跳變,不存在直流分量,因此具有自同步能力和良好的抗干擾性能。但每一個碼元都被調成兩個電平,所以數據傳輸速率只有調制速率的1/2。 就是說主要用在數據同步傳輸的一種編碼方式。 【在曼徹斯特編碼中,用電壓跳變的相位不同來區分1和0,即用正的電壓跳變表示0,用負的電壓跳變表示1。因此,這種編碼也稱為相應編碼。由於跳變都發生在每一個碼元的中間,接收端可以方便地利用它作為位同步時鍾,因此,這種編碼也稱為自同步編碼。】 Manchester encoding uses the transition in the middle of the timing window to determine the binary value for that bit period. In Figure , the top waveform moves to a lower position so it is interpreted as a binary zero. The second waveform moves to a higher position and is interpreted as a binary one . 【關於數據表示的約定】 事實上存在兩種相反的數據表示約定。 第一種是由G. E. Thomas, Andrew S. Tanenbaum等人在1949年提出的,它規定0是由低-高的電平跳變表示,1是高-低的電平跳變。 第二種約定則是在IEEE 802.4(令牌匯流排)和低速版的IEEE 802.3 (乙太網)中規定, 按照這樣的說法, 低-高電平跳變表示1, 高-低的電平跳變表示0。 由於有以上兩種不同的表示方法,所以有些地方會出現歧異。當然,這可以在差分曼徹斯特編碼(Differential Manchester encoding)方式中克服. 三.差分曼徹斯特編碼:
曼徹斯特編碼的編碼規則是: 在信號位中電平從高到低跳變表示1 在信號位中電平從低到高跳變表示0 差分曼徹斯特編碼的編碼規則是: 在信號位開始時不改變信號極性,表示輯"1" 在信號位開始時改變信號極性,表示邏輯"0" 不論碼元是1或者0,在每個碼元正中間的時刻,一定有一次電平轉換。 曼切斯特和差分曼切斯特編碼是原理基本相同的兩種編碼,後者是前者的改進。他們的特徵是在傳輸的每一位信息中都帶有位同步時鍾,因此一次傳輸可以允許有很長的數據位。 曼切斯特編碼的每個比特位在時鍾周期內只佔一半,當傳輸「1」時,在時鍾周期的前一半為高電平,後一半為低電平;而傳輸「0」時正相反。這樣,每個時鍾周期內必有一次跳變,這種跳變就是位同步信號。 差分曼切斯特編碼是曼切斯特編碼的改進。它在每個時鍾位的中間都有一次跳變,傳輸的是「1」還是「0」,是在每個時鍾位的開始有無跳變來區分的。 差分曼切斯特編碼比曼切斯特編碼的變化要少,因此更適合與傳輸高速的信息,被廣泛用於寬頻高速網中。然而,由於每個時鍾位都必須有一次變化,所以這兩種編碼的效率僅可達到50%左右 詳細分析: 分別用標准曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼畫出1011001的波形圖 (如右上圖) 一:標准曼徹斯特編碼波形圖1代表從高到低,0代表從低到高 二:差分曼徹斯特編碼波形圖1代表沒有跳變(也就是說上一個波形圖在高現在繼續在高開始,上一波形圖在低繼續在低開始)開始畫0代表有跳變(也就是說上一個波形圖在高位現在必須改在低開始,上一波形圖在高位必須改在從低開始) 註:第一個是0的從低到高,第一個是1的從高到低,後面的就看有沒有跳變來決定了(差分曼徹斯特編碼) 給出比特流101100101的以下兩個波形。 (如圖) (1)曼徹斯特碼脈沖圖形; (2)差分曼徹斯特碼脈沖圖形。

B. 求計算機網路技術的知識點

計算機網路技術的知識點主要包括以下幾個方面:

  1. 物理層

    • 功能:在通信系統間建立物理鏈接,實現原始位流的傳輸。
    • 設備:中繼器、集線器、網卡等。
    • 傳輸單位:比特流。
  2. 數據鏈路層

    • 功能:實現物理網路中的系統標識,具有組幀功能,在共享傳輸介質的網路中提供訪問控制功能,確保數據的無錯傳輸。
    • 設備:交換機、網橋等。
    • 傳輸單位:幀。
  3. 網路層

    • 功能:對整個互聯網路中的系統進行統一的標識,具有分段和重組功能,還具有定址和擁塞控制功能。
  4. 傳輸層

    • 功能:實現主機間進程到進程的數據通信。
    • 傳輸單位:段。
  5. 會話層

    • 功能:組織和同步不同主機上各種進程間的通信。
  6. 表示層

    • 功能:為應用進程間傳送的數據提供表示的方法,即確定數據在計算機中的編碼方式。
  7. 應用層

    • 功能:直接給網路應用進程提供服務,是OSI模型中唯一直接與應用軟體交互的層次。

這些知識點涵蓋了計算機網路技術從底層到高層的各個層次,每一層都有其特定的功能和設備,共同協作以實現數據的傳輸和通信。

C. 0010是什麼意思

0010在計算機領域中有多重含義,主要包括以下幾點

  1. 二進制數轉換為十進制數

    • 0010對應的十進制數是2。在計算機科學中,二進制是計算機內部存儲和處理數據的基礎,每一位只能是0或1。因此,0010轉換為十進制數就是2。
  2. 程序中的二進制編碼或數據

    • 0010可能代表程序中的某個特定二進制編碼。在編程中,二進制數常被用作各種編碼的基礎,如指令編碼、數據編碼等。因此,0010在不同的程序中可能有不同的含義,具體取決於程序的上下文和設計。
  3. TCP/IP協議中的傳輸控制協議的二進制編碼

    • 在計算機網路中,0010有時特指TCP的二進制編碼。TCP/IP協議是互聯網通信的基礎,其中TCP負責數據的可靠傳輸。雖然在實際的網路通信中,協議的實現和編碼要復雜得多,但0010作為TCP的一個簡單表示,有助於理解協議的基本概念。
  4. 物理地址信息中的操作碼

    • 0010也可能表示物理地址信息中的某個操作碼。在計算機硬體和底層軟體設計中,物理地址和操作碼是控制硬體行為和數據處理的關鍵。0010作為操作碼的一部分,可能指示硬體執行特定的操作或響應特定的信號。

總結:0010在計算機領域中是一個重要且廣泛應用的編碼方式,其具體含義取決於上下文和應用場景。了解二進制數及其轉換、編程中的二進制編碼、網路協議中的二進製表示以及硬體設計中的操作碼等概念,有助於深入理解0010在不同情況下的含義和作用。

D. 計算機網路-物理層(3)

計算機網路-物理層(3)

在計算機網路物理層中,編碼調制技術、復用技術以及數據交換方式是重要的組成部分。下面將詳細介紹這些技術。

1. 信號編碼技術

數據無論是數字的還是模擬的,為了傳輸都必須變成信號。把數據變換為模擬信號的過程稱為調制,把數據變換為數字信號的過程稱為編碼。

  • 基帶傳輸與通帶傳輸

    基帶信號:信號從0運行到最大頻率的信號。

    通帶信號:信號被移動到某一個更高的頻率范圍。

    基帶傳輸:信號占據的頻率從0到最大頻率。

    通帶傳輸:信號占據載波信號頻率附近的頻帶。

  • 基帶傳輸-編碼

    比特流:數字數據的原始形式,主要表現形式為01字元串。

    歸零編碼RZ:高電平表示1、低電平表示0,每個時鍾周期的中間均跳變到低電平(歸零)。接收方可以根據該跳變調整自身的時鍾基準,為雙方提供了自同步機制,但由於歸零需要佔用一部分帶寬,因此傳輸效率受到了一定的影響。

    非歸零編碼NRZ:與RZ的區別就是不用歸零,一個周期可以全部用來傳輸數據。但是NRZ無法傳輸時鍾信號,雙方難以同步,因此想要傳輸高速同步數據,需要帶時鍾線。

    曼徹斯特編碼ME:將一個碼元分為兩個相等的間隔,前1後0表示碼元1,前0後1表示碼元0。在每個碼元中間出現電平跳變,位中間的跳變既可以作為時鍾信號,也可以作為數據信號(頻帶寬度是原始基帶寬度的兩倍),帶寬效率不高,乙太網使用的編碼方式就是ME。

    雙極編碼AMI:AMI編碼是一種雙極性編碼,它的編碼規則是:代碼中的0也就是傳輸碼中的0,傳輸碼中的+1、-1交替,1碼通常稱為傳號,0碼則叫做空號。AMI碼是平衡信號,但是沒有時鍾信號。

基帶傳輸中有三個主要特性:帶寬效率、平衡信號和時鍾恢復。這三個特徵可以衡量一個編碼的效率。

  • 帶寬效率:帶寬是一種有限資源,更有效地使用有限帶寬的一種策略便是使用兩個以上的信令級別。例如,AMI的效率挺高;當比特率為B bps,NRZ至少需要B/2的帶寬,曼徹斯特的帶寬效率為50%,信號電平的數量也不一定是2的冪。

  • 平衡信號:在平衡信號中,即編碼後高電平和低電平的數量相等。一段時間內的平均電壓值為0,沒有直流。平衡信號更具有抗雜訊的能力。ME和AMI都是平衡信號,但是NRZ不一定。

  • 時鍾恢復:有兩種策略,要不就單獨發送一個時鍾信號,要不就將時鍾信號與數據信號混合。對於ME來說,信號X異或0=X,X異或1=非X,即Clock異或NRZ=ME。

  • 通帶傳輸-調制

    數字數據調制技術在發送端將數字信號轉換為模擬信號,在接收端將模擬信號還原為數字信號,分別對應數據機的調制和解調過程。

    基本的數字調制方法有以下幾種:

    幅移鍵控ASK:通過改變載波信號的振幅來表示數字信號1和0,載波頻率和相位都不改變,比較容易實現,但是抗干擾能力較差。

    頻移鍵控FSK:通過改變載波信號的頻率來表示數字信號1和0,載波振幅和相位都不變,容易實現,抗干擾能力強。

    相移鍵控PSK:通過改變載波的相位來表示數字信號1和0,載波的振幅和頻率都不改變,它又分為絕對調相和相對調相。

    正交振幅調制QAM:在頻率相同的前提下,將ASK和PSK結合起來,形成疊加信號。設波特率為B,採用m個相位,每個相位有n種振幅,則QAM技術的數據傳輸速率R=Blog2(mn) bps。

數據機使用調制技術的組合,如QPSK(正交相移鍵控)和QAM(正交振幅調制)。星座圖用於表示調制信號的相位和振幅。

2. 模擬信號編碼為數字信號

模擬信號轉換成數字信號需要經過采樣、量化、編碼這三個過程。

  • 采樣(Sampling):根據奈奎斯特定理,為了不失真地恢復模擬信號,采樣頻率應該不小於模擬信號頻譜中最高頻率(低通信號)的2倍。
  • 量化(Quantizing):采樣後,還需要對采樣信號進行量化。量化將信號強度分成線性或者對數的電平。采樣和量化兩個階段,實際上分別是將時間連續、幅度連續的模擬信號,通過時間離散分割、幅度離散分割。此時,模擬信號還沒有變成數字信號,只是在時間和幅度上變成了離散的信號,為編碼做准備。
  • 編碼(Encoding):通過Codec編碼解碼器,將量化電路輸出的狀態轉成特定的二進制編碼進行輸出,這個階段會根據輸出晶元的不同,產生不同的編碼格式。PCM脈沖編碼調制是數字通信的編碼方式之一,主要過程便是上述過程。
3. 復用技術

復用技術是一種共享信道提供的方法,將若干個彼此獨立的信號合並為一個可在同一信道上同時傳輸的復合信號。

  • 常見的復用技術

    TDM(時分復用):將時間劃分為若干時隙,某一用戶通信在某一時隙上周期性傳送。頻率相同,時間不同。固定分配帶寬。信號在同一通信信道上作為子信道同時傳輸,但是在信道物理上輪流傳輸。因為時域被劃分為幾個固定長度的循環時隙,每個子通道一個。但可能造成資源浪費,因此將時分復用技術改進為統計時分復用(STDM),動態分配帶寬。

    FDM(頻分復用):將頻率劃分為多個頻帶,某一用戶通信頻率固定。頻率不同,時間相同。

    CDM(碼分復用):碼分復用是一種擴頻通信的形式,每個用戶使用特殊挑選的不同碼型,因此可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信,而不產生干擾。頻率時間相同,碼型不同。原理是每比特時間被分成m個更短的時間片,稱為碼片(Chip),通常情況下每比特有64個或128個碼片。每個站點被指定一個唯一的m位的代碼(碼片序列)。當發送1時站點就發送碼片序列,發送0時就發送碼片序列的反碼。當兩個或多個站點同時發送時,各路數據在信道中被線性相加。

    WDM(波分復用):把不同波長的光信號復用到一根光纖中進行傳送(每個波長承載一個TDM電信號)的方式統稱為波分復用。

復用技術可以形象地理解為:假設有A、B、C三位紳士使用一個房間進行溝通,頻分復用則是三個人同時在這個房間中,每個人只能在固定的區域使用;時分復用便是三個人輪流使用;碼分復用是三個人同時共同使用,但是每個人都使用不同的語言交流。

通過以上介紹,我們詳細了解了計算機網路物理層中的編碼調制技術、復用技術以及模擬信號編碼為數字信號的過程。這些技術是物理層實現數據傳輸和通信的基礎。