1、简答题（60分） 共12题，5分一个（含画图、填表形式）
2、计算题（35分） 共4题
3、论述题（5分） 共1题
1、光纤通信技术占20分；
2、数据通信原理主要考1-5章，其中4、5章15分的基本概念，第1章15分，第2章30分，第3章20分。
（1）基带传输【数字信号】
（2）频带传输【模拟信号】
（3）数字数据传输【数字信号】
国际5号码是一种7单位代码，以7位二进制码来表示一个字母、数字或符号。
（1）分组交换业务；
（2）数字数据业务；
（3）一线通业务；
（4）帧中继业务；
（5）数据增值业务；
（6）VSAT通信业务；
（7）宽带业务；
对来自DTE的数据信号进行变换，使信号功率谱与信道相适应；
作为调制解调器，发送时将数据信号转换成适合于模拟信道上传输的模拟信号，接收时将模拟信号解调还原成数据信号；
作为数据服务单元进行信号格式变换，消除信号中的直流成分和防止长串零的编码、信号再生和定时等等；
只有在建立起数据链路之后，通信双方才能真正有效。可靠地进行数据通信。
采用PCM数字信道作为数据信号传输信道称为数字数据传输信道。
噪声按统计特性可分为高斯噪声和白（热）噪声（ 实际信道中的噪声都是高斯白噪声 ）。
概率密度函数服从正态分布；
功率谱密度噪整个频率域内均匀分布；
信噪比是指某一点上的信号功率与噪声功率之比（信号平均功率与噪声平均功率之比）：
信噪比的计算公式为：
数据码流以串行方式在一条信道上传输（在串行传输时接收端从串行数据码流中正确地划分出发送字符所采取的措施叫 字符同步 ）；
数据以成组的方式在两条以上的并行信道上同时传输；
① 实现：每次传送一个字符代码,即在发送每一个字符代码的前面均加上一个"起"信号,其长度规定为一个码元,极性为"0",后面均加一个"止"信号；
② 原理：每一字符的起始时刻可以是任意的，但在同一个字符内各码元长度相等。这样,接收端可根据字符之间的从“止”信号到“起”信号的跳变(“1”→“0”)来检测识别一个新字符的“起”信号,从而正确地区分一个个字符。因此,这样的字符同步方法又称 起止式同步 。
同步传输以固定时钟节拍来发送数据信号，在串行数据码流中,各信号码元之间的相对位置都是固定的。
同步传输分为字符同步和帧同步，一般采用帧同步。接收端要从收到的数据码流中正确区分发送的字符,必须建立位定时同步（比特同步）和帧同步。
两数据站之间只能沿一个指定的方向进行数据传输。
数据站之间可以在两个方向上进行数据传输, 但不能同时进行。
可在两数据站之间的两个方向上同时进行传输。
① 调制速率（码元速率、波特率、符号速率）：单位时间内传输码元的数目，单位为波特（Baud），常用符号“B”表示（注意，不能用小写）。
② 数据传信速率（信息速率，传信率、比特率）：每秒传输的信息量（比特数)，单位为bit/s或bps等，表示为Nb或fb。
③ 转换关系（M为进制数）
④ 数据传送速率（有效传输速率）：单位时间内在数据传输系统相应设备间实际传送的平均数据量，单位为bit/s、字符/秒、码组/秒（总比Nb小）。
单位频带内的传输速率（≤2Baud/s，由Nyquist准则可知），其中B为频带宽度。
2、可靠性指标
（2）信息差错率（误信率）
（3）误字符（码组）率
3、信道容量
其中B为信道带宽，S/N为信噪比。
其中M为进制数。
提高通信信道的利用率。
① 原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道，频率通道之间留有防护频带。
② 优缺点：信道复用率高，分路方便；但各路信号之间存在相互干扰（串扰）。
a、 原理：把时间分割成均匀的时间间隔，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隔内以达到相互分开的目的。
b、优缺点：简单，易于大规模集成，信号间不串话；但容易产生码间串扰，信道利用率低于统计时分复用。
a、原理：根据用户实际需要动态地分配线路资源，即当用户有数据要传输时才分配资源，否则不分配资源，留给其它需要资源的用户。
b、优点：因为用户不固定占用某个通道，有空槽就将数据放入，使得其信道利用率较高。
① 原理：整个波长频带被划分为若干个波长范围，每个用户占用一个波长范围来进行传输。
② DWDM：密集波分复用，指同一根光纤中传输的光载波路数更多，波长间隔更小（更密集）。
③ DWDM技术特点：结构小而简单，可靠；充分利用光纤带宽资源；透明的传输通道；更灵活地进行光纤通信组网；存在插入损耗和串光问题。
① 原理：每个用户可在同一时间内使用同样的频带进行通信，但使用的是基于码型的分割信道的方法。
② 优点：抗干扰性能好；复用系统容量灵活；保密性好；接收设备易于简化等。
（1）数据终端设备；（2）数据交换设备；（3）数据传输链路；
① 网状网与不完全网状网； ② 星形网； ③ 树形网； ④ 环形网；
① 交换网； ② 广播网网；
结论：随机基带数据信号的功率谱密度可能包括两个部分：连续谱（第1项）和离散谱（第2项）。
* 什么时候可能没有离散谱？
（1）发送滤波器：限制信号频带，形成波形；
（2）信道：信号的传输媒介；
（3）接收滤波器：滤除带外噪声和干扰，形成波形；
（4）均衡器：均衡信道畸变；
（5）采样判决器：恢复发送的数据编码序列；
若系统等效网络具有理想低通特性，且截止频率为fN时，则该系统中允许的最高码元速率为2fN，此时系统输出波形在峰值点上不产生前后符号干扰。
fN是奈奎斯特频带，2fN是奈奎斯特速率，T=1/2fN是奈奎斯特间隔。
有控制地只在某些码元的采样时刻引入码间干扰，就能使频带利用率达到理论上的最大值，同时又可降低对定时精度的要求 （有可消除的码间干扰） 。
通常把满足奈氏第二准则的波形成为部分响应波形，利用部分响应波形进行传送的基带传输系统称为部分响应系统。
* 是否满足奈氏第一准侧？能否达到最大频带利用率？响应波形衰减情况？时域特性？
其中fN为截止频率，td为固定时延。
波形“尾巴”（即波形的前导和后尾）以1/t的速度衰减。
* 判断是否存在码间干扰
① 求奈氏频带 fN=ω/2π；
② 求系统最大码元速率 fsmax=2fN；
③ 若有fsmax=n×fs（n∈N），则无码间干扰。
* 如何避免码间干扰
按T=1/(2fN)的时间间隔来传送数据序列可避免干扰。
① 定义：允许存在一定的、受控制的码间串扰，而在接收端可加以消除，能使频带利用率提高到理论上的最大值，又可形成“尾巴”衰减大收敛快的传输波形，从而降低对定时取样精度的要求的系统。
② 五类部分响应系统
几种系统特性的总结与比较
短周期或长串“0”、长串“1”可能产生交调串音、传输系统失步、均衡器调节信息丢失，为了解决这些对传输系统不利的数据信号，使数据传输系统正常工作，需要保证输入数据序列的随机性。
扰乱的作用是将输入数据系列按某种规律变换成长周期序列，使之具有足够的随机性。
解扰的作用是将经过扰乱的数据通过系统传输后，在接收端再还原成原始的数据序列。
在接收端获取或生成定时时钟信号的过程。
自同步法和外同步法（基带数据传输中，自同步法使用更多）。
① 原理：直接从接收的基带信号序列中提取定时时钟信号。
② 原理图：
* 在调制器之前有无发射低通的区别
以基带数据信号控制一个载波的幅度。
① 基本原理：利用代表“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。
② 产生方法： 相乘法 、 键控法 。
③ 信号波形
④ 功率谱
⑤ 特点：实现了双边带调制、调制信号功率谱密度决定已调信号的功率谱密度、调制后的带宽为基带信号带宽的2倍。
以基带数据信号控制载波的相位。
① 二进制绝对调相：用已调信号载波初始相位φ的 0º和180º(π)分别表示二进制数字基带信号的1和0。
② 2PSK信号的产生与解调【A方式的2PSK=抑制载频的2ASK】
* 由于2PSK信号中无载频分量，无法从接收的已调信号中直接提取相干载波，所以一般采用“ 倍频/分频法 ”。
③ 二进制相对调相：用前后相邻码元的载波相对初始相位变化来表示数字信息。
④ 2DPSK信号的产生与解调
① 四进制数字调相
e.g.一个4DPSK系统，其相位变换关系按B方式工作，设已调载波信号初相θ=0，试求输入双比特码元序列为00,01,11,00,10的已调载波信号对应的相位θ。
② 多进制数字调相的频带利用率（滚降系数为α）
用基带数据信号控制载波的频率。
一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。这两个载波通常是相位差为90度（π/2）的正弦波，因此被称作正交载波。
* 矢量图与星座图的转换
在被传送的信息码序列上，按照一定的规则加入若干“监督码元”后进行传输，这些加入的码元与原来的信息码序列之间存在着某种确定的约束关系。
在接收数据时，检验信息码元与监督码元之间的既定的约束关系，如该关系遭到破坏，则在接收端可以发现传输中的错误，乃至纠正错误。
差错控制编码的码组： 码组( n )=信息码( k )+监督码( r )
① ARQ重发方式——停发等候重发
停发等候重发是发送端每发送一个码组就停下来等候接收端的应答信号，若收到认可信号(ACK),则接着发下一个码组;若收到否认信号(NAK),则重发刚才所发的码组。
② ARQ重发方式——返回重发
返回重发系统的发送端无停顿地送出一个个连续码组，不再等候接收端返回的ACK信号，但一旦接收端发现错误并发回NAK信号，则发送端从下一个码组开始重发前一段N组信号,N的大小取决于信号传输及处理所带来的延时。
③ ARQ重发方式——选择重发
选择重发也连续不断地发送信号，接收端检测到错误后发回NAK信号，但发送端只重发有错误的那个码组。
④ 小结
| 停发等候重发 | 返回重发 | 选择重发 | |
|---|---|---|---|
| 发送方式 | 断续发送 | 连续发送 | 连续发送 |
| 传输效率 | 最小 | 比较高 | 最高 |
| 控制方法 | 简单 | 比较简单 | 比较复杂 |
| 缓冲存储器 | 发送端有 | 发送端有 | 发送和接收端都有 |
| 成本 | 低 | 较低 | 较高 |
① 码长：编码码组的码元总位数称为码组的长度。
② 码重：码组中，“1”码元的数目称为码组的重量。
③ 码距：两个等长码组之间对应位上码元不同的数目称为这两个码组的距离。
④ 汉明距离(dmin)：任意两个许用码组间距离的最小值。
奇偶监督码是在原信息码后面附加一个监督元，使得码组中“1”的个数是奇数或偶数。或者说它是含一个监督元，码重为奇数或偶数的( n , n -1)系统分组码。
① 只能检测奇数个错误，而不能检测出偶数个错误（奇、偶检错能力相同）；
② 适合检测随机差错。
③ 奇偶监督码属于线性分组码，它是检错码。
* 检错能力：可检出某行、某列的所有奇数错，能发现大部分偶数错，可以纠正不同时满足行、列校验关系的1位错；不能检出某些互相补偿的偶数个错。
汉明码是一种能够纠正一位错码且编码效率较高的线性分组码。
若码长为n，信息位数为k，则监督为数r=n-k。
若用r个监督位构造出r个监督关系式来指示1位错码的n种可能位置，则要求：
① 封闭性，指一种线性分组码中的任意两个码组之逐位模2和仍为这种码的另一个许用码组。
② 因为线性分组码具有封闭性，所以 码的最小距离等于非零码的最小重量 （除全“0”码组外）。
e.g.一个码组为 A=1011011 ，它所对应的多项式为
① 定义：如果一种码的所有码多项式都是多项式 g ( x )的倍式，则称 g(x )为该码的生成多项式。
② 示例：
在(n, k)循环码中任意码多项式
A
(
x
)都是最低次码多项式的倍式。如下表的(7, 3)循环码中
空分交换方式是不同用户对在交换机内部所用的接续转接线路不同，即占不同的空间位置。通信之前所建立的物理链路指的就是实际的物理链路。
时分交换方式是不同用户对在交换机内部占同一条接续转接线路，但时间位置不同，即占不同的时隙。
① 信息的传输时延小，且对一次接续而言，传输时延固定不变；
② 交换机对用户的数据信息不存储、分析和处理，传用户数据信息时不必附加许多控制信息，交换机在处理方面的开销比较小，信息传输效率比较高；
③ 信息的编码方法和信息格式由通信双方协调，不受网络的限制。
① 电路接续时间较长；
② 电路资源被通信双方独占，电路利用率低；
③ 不同类型的终端（终端的数据速率、代码格式、通信 协议等不同）不能相互通信；
④ 有呼损；
⑤ 传输质量较差。
报文交换属于存储一转发交换方式，当用户的报文到达交换机时，先将报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需要的输出电路有空闲时，再将该报文发向接收交换机或用户终端。在报文交换方式中是以报文为单位接收、存储和转发信息。
报文是一段完整的消息，其长度比较长且不固定。
（1）报头或标题——它包括发信站地址、终点收信地址和其他辅助控制信息等。
（2）报文正文——传输用户信息。
（3）报尾——表示报文的结束标志，若报文长度有规定，则可省去此标志。
① 报文以存储/转发方式通过交换机，输入输出电路的速率、代码格式可以不同，很容易实现各种不同类型用户间的相互通信；
② 报文交换中没有电路接续过程，来自不同用户的报文可以在同一线路上以报文为单位实现时分多路复用，线路的利用率大大提高；
③ 用户不需要叫通对方就可以发送报文，没有呼损，并可以节省通信终端操作人员的时间；
④ 可实现同文报通信，即同一报文可以由交换机转发到不同的收信地点
① 不利于实时通信；
② 报文交换机的设备比较庞大，费用高；
③ 报文交换不适于实时交换数据的场合。
* 说明：
（1）分组在交换机中排队等待，一般本着先进先出的原则（也有采用优先制的）；
（2）一般终端需经分组装/拆设备PAD才能接人分组交换网；
（3）分组交换最基本的思想就是实现通信资源的共享，具体采用统计时分复用。
① 用户之间的通信不需要经历呼叫建立和呼叫清除阶段，对于数据量小的通信，传输效率比较高；
② 数据分组的传输时延大（与虚电路方式比），离散度大（同一终端的不同分组的传输时延差别较大）；
③ 同一终端送出的若干分组到达终端的顺序可能不同于发端，需重新排序；
④ 对网络拥塞或故障的适应能力较强，一旦某个经由的节点出现故障或网络的一部分形成拥塞，数据分组可以另外选择传输路径；
【 交换虚电路[SVC] 和永久虚电路[PVC]】
X.25：LCN
FR：DLCI
ATM：VPI/VCI
① 一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫清除3个阶段。对于数据量较大的通信传输效率高；
② 终端之间的路由在数据传送前已被决定。不必像数据报那样节点要为每个分组作路由选择的决定，但分组还是要在每个节点上存储、排队等待输出；
③ 数据分组按已建立的路径顺序通过网络，在网络终点不需要对分组重新排序，分组传输时延小，而且不容易产生数据分组的丢失；
④ 虚电路方式的缺点是当网络中由于线路或设备故障可能使虚电路中断时，需要重新呼叫建立新的连接（即 虚电路方式对网络拥塞或故障的适应能力不如数据报方式灵活 ）；但现在许多采用虚电路方式的网络已能提供重连接的功能，当网络出现故障时将由网络自动选择并建立新的虚电路，不需要用户重新呼叫，并且不丢失用户数据。
一般选用分组长度为128byte，不超过256byte（不包括分组头）。分组头长度为3~10byte。
（1）光纤传输线路的使用；
（2）用户终端的智能化。
（1）ATM以面向连接的方式工作；
（2）ATM采用异步时分复用；
（3）ATM网中没有逐段链路的差错控制和流量控制；
（4）信头的功能被简化；
（5）ATM采用固定长度的信元，信息段的长度较小（53byte = 5byte[信头] + 48byte[信息]）。
物理层提供有关同步和全双工比特流在物理媒介上的传输手段【基本单位：比特】。
数据链路的建立、维持和拆除；差错控制、流量控制等；将一条可能有差错的实际(物理)线路变成无差错的数据链路，即从网络层向下看到的好像是一条不出差错的链路【基本单位：帧】。
网络连接的建立、拆除；将高层传送下来的信息分组；进行必要的路由选择、差错控制、流量控制等【基本单位：分组】。
实现用户的端到端的或进程之间数据的透明传送；弥补各种通信子网的质量差异；端到端的顺序控制、流量控制、差错控制及监督服务质量；给予用户一些选择，从网络获得某种等级的通信质量【基本单位：报文】。
会话层在两个进程之间建立一个逻辑上的连接（会话）；负责进程间建立会话和终止会话，并且控制会话期间的对话；会话建立时会话双方资格的核实和验证；对话方向的交替管理、故障点定位和恢复等各种服务【基本单位：报文 [不同于运输层的报文] 】。
提供数据的表示方法，其主要功能有代码转换、数据格式转换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等。
面向用户以满足用户的不同需求；确定应用进程之问通信的性质，以满足用户的需要；负责用户信息的语义表示，并在两个通信用户之间进行语义匹配。
① 机械特性：描述连接器即接口接插件的插头（阳连接器）、插座（阴连接器）的规格、尺寸、针的数量与排列情况等；
② 电气特性：规定了物理接口处多条连线的连接方式、适用元件、传输速率、信号电平、电缆长度及阻抗等；
③ 功能特性：指接口中各条信号线的用途，即每条接口线的功能；
④ 规程特性：指接口两侧为建立、维持、拆除物理连接以及传送比特流而在各信号线上采用的动作序列，这些动作是靠信号线上电平的升降来体现的。
① 帧控制；
② 透明传送；
③ 流量控制（为了避免链路阻塞）；
④ 差错控制；
⑤ 链路管理；
⑥ 异常状态的恢复；
① 标志字段（Flag）
* “0”插入技术和删除技术
② 地址字段（Address）
③ 控制字段（Control）
④ 信息字段（Information）
⑤ 帧校验字段（FCS）
校验范围包括除标志字段之外的所有字段。
N(S)：发送端发送帧的编号(发送序号)
N(R)：发送端准备接收的对方发送的确认帧的编号，即对N(R)-1以前的所有I帧的确认
S：监控功能比特（2个S定义了监控帧的四种不同格式）
M：附加修正功能比特（5个M定义了32种附加控制功能）
P/F：探询/终止位（当主站传输时，若此位为“1”，表示探询，用来授权次站传输；次站传输时，若此位为“1”，表示次站应答的最后一帧）
DDN是利用数字信道来传输数据信号的数据传输网(即利用PCM信道传输数据信号)。是以满足开放系统互连(OSI)数据通信环境为基本需要，采用数字交叉连接技术和数字传输系统，以提供高速数据传输业务的数字数据传输网【不是交换网，是传输网】。
