物联网通信技术考试重点.doc

通信系统组成：发送设备、接受设备、发送机、信道和接收机。把除去两端设备的部分叫做信息传输系统。
信息传输通信系统由三个主要部分组成信源（发送机）、信宿（接收机）和信道。
信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的人或设备；信宿就是信息的接收端，是接收所传送信息的人或设备。
信道本身也可以是模拟的或数字方式的，用以传输模拟信号的信道叫做模拟信道，用以传输数字信号的信道叫做数字信道。
信号变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。
数据通信系统可以分为数字通信系统和模拟通信系统。
数字信号传递信息的通信系统叫做数字通信系统，模拟信号传递信息的通信系统叫做模拟通信系统。

数据通信按照字节分为两种：串行通信、并行通信。
将待传送的每个字符的二进制代码按由低位到高位的顺序，依次发送，称为串行通信。
将表示一个字符的8位二进制代码同时通过8条并行的通信信道发送出去，每次发送一个字符代码，称为并行通信。
异步传输的工作原理：每个字节作为一个单元独立传输，字节之间的传输间隔任意。
同步传输方式不是对每个字节单独进行同步，而是对一组字符组成的数据块进行同步
数据通信按照信号传送方向与时间的关系，分为三种：单工通信、半双工通信、全双工通信。
单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。
数据通信的连接方法有两种：点对点连接方式和多点连接方式。
多点连接：各个通信终端公用一条通信主线路的通信方式
数据信号的传输方法有基带传输和频带传输（又称宽带传输）。
把矩形脉冲信号的固有频带称作基本频带（简称为基带），这种矩形脉冲信号就叫做基带信号，在数字通信信道上直接传送基带信号的方法称为基带传输
基带传输的特征：不改变数字数据信号波形的情况下直接传输数字信号，具有速率高和误码率底等优点。
通信信道分为两类：模拟通信信道与数字通信信道。
数据通信的数据编码方式分为两类：模拟数据编码与数字数据编码
数字数据信号变换成模拟数据信号的过程称为调制（modulation）
模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为解调（demodulation），

差分曼彻斯特：“0”和“1”是根据两比特之间有没有跳变来区分的。如果下一个数是“0”，则在两比特中间有一次跳变；如果下一个数据是“1”，则在两比特中间没有电平跳变。

多路复用（multiplexing）：当传输介质的带宽超过了传输单个信号所需的带宽，通过在一条媒体上同时携带多个传输信号的方法来提高传输系统的利用率。
多路复用技术通常有：频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用和码分多路复用。

调制解调器(modem)包括：
调制器(MOdulator)：把要发送的数字信号转换为频率范围在300~3400 Hz 之间的模拟信号，以便在电话用户线上传送。
解调器(DEModulator)：把电话用户线上传送来的模拟信号转换为数字信号。

数据链路层规程均可由链路建立、数据传输和链路拆除三个部分组成。
控制字符：
标题开始SOH 000 0001
正文开始STX 000 0010
正文结束ETX 000 0011
传输结束EOT 000 0100
询问ENQ 000 0101
确认ACK 000 0110
否定应答NAK 001 0101
同步SYN 001 0110
BSC另行规定的三个控制字符：（用于紧急情况处理）
RVI：接收方紧急消息，用以申请中断（当发送端有紧急任务要发送时）
TTD：发送方暂停但未拆除连接。
WACK：等待应答，接收方已经接收完好帧但不能再接收，前一帧已接收好但不能再接收下一帧

多块帧是把信息报文被分成几块，除最后一块外都由一个STX开始并由一个ETB结束，最后一块以ETX结束

信道的主要技术指标：
数据率：指每秒传输多少个二进制代码位数，又称比特率。单位bps或b/s。
波特率：又称码元速率，它是数字信号经过调制后的传输速率，指每秒钟传输的码元数。单位是波特（Baud）。
S＝B*log2N
信道容量：是指信道能够传送的最大数据率。

信道最大数据传输率
尼奎斯特（Henrry Nyquiest)定理（无噪声）
最大数据传输率=2 H log2V （位/秒）
其中H：带宽。V：信号的离散级数
香农（Claude Shannon)公式（考虑热噪声）
最大数据传输率=H log2（1+S/N）
其中H：带宽。S/N：信噪比，即信号功率与噪声功能比值。
常用单位分贝dB的计算公式：10 lg S/N

吞吐量：为信道在单位时间内成功传输的总信息量。
误码率：也称为出错率，是指二进制位在传输中被传错的概率。其值为传输的总位数除以传错的位数。
信道的传播速率：指信号在单位时间内传送的距离。如电信在电缆中的传播速率约为光速的77%。

码分多址CDMA，每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。
例如，S 站的8 bit 码片序列是00011011。
发送比特1 时，就发送序列00011011，
发送比特0 时，就发送序列11100100。
S 站的码片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)
无线传输：
微波：指频率为300MHz－300GHz的电波，既可传输模拟信号，又可传输数字信号，并且容量大。易被雨水吸收。通常与卫星通信组合。
红外线：1.5Mbps时仅能达1.6km。不能通过固体物质。是全数字的通信。
激光：全数字通信，方向性好，但会污染环境。

DSL（Digital Subscriber Lines）：数字用户线路。
ADSL（Asymmetric DSL）：非对称数字用户线路。

基带传输：模拟信号经过信源编码得到的信号为数字基带信号，将这种信号经过码型变换，不经过调制，直接送到信道传输，称为数字信号的基带传输。
频带传输：将数字基带信号经过相应的数字调制器调制，使数字基带成为数字载波信号再进行传输。接收端通过相应的数字解调器进行解调，恢复成数字基带信号。这种经过调制和解调的数字信号传输方式称为数字信号的频带传输。
基带传输系统的主要由码波形变换器、发送滤波器、信道、接收滤波器和取样判决器。
基带传输信号传输几个原则：提高系统的频带利用率,基带信号应不含直流分量，码型频谱中高频分量的影响

(a)单极性NRZ码(b)双极性NRZ码(c)单极性RZ(d)双极性RZ (e)差分码(f)多电平码
二元代码：1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1
AMI：+1 0 0 0 0 0 –1 +10 0 0 0 -1
HDB3 ：① +1 0 0 0 V+ 0 -1 +1B- 0 0 V+1
②+1B- 0 0 V- 0 +1 -1B+0 0 V+-1

码分类：

应用题：
一理想信道的带宽为1.024MHz，要求脉冲序列通过该信道时不出现码间干扰，试求该脉冲序列的传输速率。
解：Rb = 2fc =2 × 1.024 = 2.048 Mbit/s

香农码：有系统的、惟一的编码方法，但多数情况下编码效率不是很高。
费诺码：编码方法不惟一，比较适合于对分组概率相等或接近的信源编码。
哈夫曼码：编码方法不惟一，对信源的统计特性没有特殊要求，编码效率比较高，综合性能优于香农码和费诺码

短距离通信技术
蓝牙技术特点：
1）全球范围使用
蓝牙工作在2.4 GHz的ISM频段，全球大多数国家ISM频段的范围是2.4～2.4835 GHz，无须向各国的无线电资源管理部门申请许可证。
2）可同时传输语音和数据
蓝牙采用电路交换和分组交换技术，支持异步数据信道、三路语音信道或异步数据和同步语音同时传输的信道。
3）可以建立临时性的对等连接
蓝牙设备根据其在网络中的角色，可以分为主设备（Master）与从设备（Slave）。
4）具有很好的抗干扰能力
5）具有很小的体积，以便集成到各种设备中
6）微小的功耗
7）开放的接口标准
8）低成本，使得设备在集成了蓝牙技术之后只需增加很少的费用

蓝牙路由机制包括3个主要的功能模块：MSC、FM、MT
4个通用的协议子集：通用接入协议子集（GAP），串口协议子集（SPP），服务发现应用协议子集（SDAP），通用对象交换协议子集（GOEP）。
Ziggbee通信：

IEEE 802系列标准把数据链路层分成LLC和MAC两个子层。
IEEE 802.15.4的MAC层能支持多种LLC标准，通过SSCS协议承载IEEE 802.2类型一的LLC标准，同时也允许其他LLC标准直接使用IEEE 802.15.4的MAC层的服务。
MAC协议包括以下功能：
设备间无线链路的建立、维护和结束；
确认模式的帧传送与接收；
信道接入控制；
帧校验；
预留时隙管理；
广播信息管理。

ziggbee协议栈由：高层应用规范、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。
ZigBee网络层中定义的3种角色：
网络协调器：负责网络的建立，以及网络位置的分配
路由器：主要负责找寻、建立以及修复信息包的路由路径，并负责转送信息包
末端装置：只能选择加入他人已经形成的网络，可以收发信息，但不能转发信息，不具备路由功能

常见组网方式：
（a）主从结构的星状网
需要一个能负责管理和维护网络的网络协调器和不超过65 535个从属装置。
（b）簇状网
可以是扩展的单个星状网或互连多个星状网络。
（c）网状网（Mesh）
网络中的每一个FFD同时可作为路由器，根据Ad hoc网络路由协议来优化最短和最可靠的路径

ZigBee有两种拓扑结构：星状拓扑和点对点拓扑
网络中的节点可以分为3种类型：ZigBee协调点，ZigBee路由节点，ZigBee终端节点。
协调点：整个网络的主要控制者，主要负责发起建立新的网络、设定网络参数、管理网络中的节点等，在网络形成后也可以执行路由器的功能。
路由节点：参与路由发现、消息转发、允许其他节点通过它关联网络等
终端节点：通过ZigBee协调点或者ZigBee路由节点关联到网络，但不允许其他任何节点通过它加入网络。

WiFi通信：
IEEE 802.11，别名Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真），是在1997年6月由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准，该标准定义物理层（PHY）和媒体访问控制（MAC）规范。
IEEE 802.11a：
工作频段在5.15～8.825 GHz
数据传输速率达到54 Mbps/72 Mbps（Turbo）
传输距离控制在10～100 m
扩充了标准的物理层
采用正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术，
采用QFSK调制方式，
可提供25 Mbps的无线ATM接口和10 Mbps的以太网无线帧结构接口。
IEEE 802.11b:
工作频段在2.4～2.4835 GHz
数据传输速率达到11 Mbps
传输距离控制在50～150英尺。
是对IEEE 802.11的一个补充，采用补偿编码键控调制方式，采用点对点模式和基本模式两种运作模式。
在数据传输速率方面可以根据实际情况在不同速率间自动切换。

WLAN的技术特点：
（1）安装便捷
（2）使用灵活
（3）经济节约
（4）易于扩展
（5）安全性
WLAN拓扑网络结构类型有如下类型：
点对点模式（Peer-to-Peer）/对等模式；
基础架构模式；
无线网桥模式；
无线中继器模式；
多AP模式；

多AP模式：
1.指由多个AP以及连接它们的分布式系统DSS组成的基础架构模式网络，也称为扩展服务区ESS。
2.扩展服务区内的每个AP都是一个独立的无线网络基本服务区BSS，所有AP共享同一个扩展服务区标示符（ESSID）。
3.相同ESSID的无线网络间可以进行漫游，不同ESSID的无线网络形成逻辑子网。
4.多AP模式有时也称为多蜂窝结构，蜂窝之间建议有15%的重叠，以便于无线工作站在不同的蜂窝之间做无缝漫

Mesh结构:
无线Mesh网（Wireless Mesh Network，WMN），即无线网状网或无线多跳网。
传统的无线网络必须先访问无线AP，称为单跳网络。

RFID技术：
RFID系统组成：标签（Tag）、读写器（Reader）、天线（Antenna）
常见的工作频率有：低频125 kHz与134.2 kHz；高频13.56 MHz；超高频433 MHz、860～930 MHz、2.45 GHz等。
RFID系统中防碰撞实现方法有以下四种：频分多路，空分多路时分多路，码分多路
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