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  第9题      
  知识点:   编码   千兆以太网   编码技术
  章/节:   局域网       

 
1000BASE-TX 采用的编码技术为()。
 
 
  A.  PAM5
 
  B.  8B6T
 
  C.  8B10B
 
  D.  MLT-3
 
 
 

 
  第66题    2014年下半年  
   46%
某企业内部两栋楼之间距离为350米,使用62.5/125μm多模光纤连接。100Base-FX连接一切正常,但是该企业将网络升级为1000Base-F..
  第5题    2010年下半年  
   26%
当千兆以太网使用UTP作为传输介质时,限制单根电缆的长度不超过(5)米,其原因是(6)。
  第18题    2019年下半年  
   45%
IEEE802.3z定义了千兆以太网标准,其物理层采用的编码技术为(18)。在最大段长为20米的室内设备之间,较为合理的方案为(19)。..
   知识点讲解    
   · 编码    · 千兆以太网    · 编码技术
 
       编码
        编码就是将量化后的样本值变成相应的二进制代码。
        每个模拟样本表示为二进制编码时,如果每个相邻编码表示的量化值差相等,就是线性编码,线性编码的主要问题是在原始数据振幅较低时,编码后失真严重。如果采用非线性编码,在原始数据振幅较低时使用更多的量化值,在同样的二进制位数的情况下,信号还原后的整体失真大为降低。
        一种比PCM更为简单的方式是使用增量调制(Delta Modulation,DM),这种方式的基本思路是:在每个采样周期,如果当前值比上一次的值增加了,则生成1,否则生成0。这种简单方式主要在信号变化很慢和变化很快时,增量调制无法产生正确的波形,在性噪比上比PCM方式要差些。下图所示为增量调制产生的噪声,可以直观看出在数据变化过快时会产生噪声。
        
        增量调制在数据源变化很快或很慢时产生的噪声
 
       千兆以太网
        千兆位以太网是在以太网技术的改进和提高的基础上,再次将100Mb/s的快速以太网的数据传输速率提高了10倍,使其达到了每秒千兆位的网络系统(1000Mb/s)。与快速以太网一样,千兆以太网也是IEEE 802.3以太网标准的扩展。所以千兆以太网也可以在原来的以太网系统基础上实现平滑的过渡并完全升级。并且同样可以大大节省因网络系统升级所带来的各种费用和开销。
        千兆以太网为了能够把数据传输速率提高到1000Mb/s的水平,因此对物理层规范再一次做了很大改动。但是为了确保和以前的10Mb/s和100Mb/s的以太网相兼容,与前面的快速以太网一样,千兆以太网也沿用了IEEE 802.3规范所采用的CSMA/CD技术,也即就是在数据链路层以上部分没有改变,但在数据链路层以下,千兆以太网融合了IEEE 802.3/以太网和ANSI X3T11光纤通道两种不同的网络技术,这样千兆以太网不但能够充分利用光纤通道所提供的高速物理接口技术,而且保留了IEEE 802.3/以太网帧的格式,在技术上可以相互兼容,同时还能够支持全双工或半双工模式(通过CSMA/CD),使得千兆位以太网成为高速、宽带网络应用的战略性选择。
        IEEE 802.3z扩展标准是千兆位以太网标准规范。概括地说,它包含的内容有,1000Mb/s通信速率的情况下的支持全双工和半双工操作;采用802.3以太网帧格式;使用CSMA/CD技术;在一个冲突域中支持一个中继器;10Base-T和100Base-T向下兼容;多模光纤连接的最大距离为550m;单模光纤连接的最大距离为3000m;铜基连接距离最大为25m;并开发将基于5类无屏蔽双绞线的连接距离增至100m的技术;8B/10B主要适用于光纤介质和特殊屏蔽铜缆,而5类UTP则使用自己专门的编码/译码方案。
        千兆以太网物理层包括编码/译码,收发器和网络介质3部分,并且其中不同的收发器对应于不同的传输介质类型,如长模或多模光纤(1000Base-LX)、短波多模光纤(1000 Base-SX)、一种高质量的平衡双绞线对的屏蔽铜缆(1000Base-CX),以及5类非屏蔽双绞线(1000 Base-T)。
        (1)1000Base-LX是一种使用长波激光作为信号源的网络介质技术,在收发器上配置波长为1270~1355nm(一般为1300nm)的激光传输器,既可以驱动多模光纤,也可以驱动单模光纤。1000Base-LX所使用的光纤规格:62.5μm多模光纤,50μm多模光纤,9μm单模光纤。其中,使用多模光纤时,在全双工模式下,最长传输距离可以达到550m;使用单模光纤时,全双工模式下的最长有效距离为5000m。连接光纤所使用的SC型光纤连接器与快速以太网100Base-FX所使用的连接器的型号相同。
        (2)1000Base-SX是一种使用短波激光作为信号源的网络介质技术,收发器上所配置的波长为770~860nm(一般为800nm)的激光传输器不支持单模光纤,只能驱动多模光纤。具体包括两种:62.5μm多模光纤,50μm多模光纤。使用62.5μm多模光纤全双工模式下的最长传输距离为275m;使用50μm多模光纤,全双工模式下最长有效距离为550m。1000Base-SX所使用的光纤连接器与1000Base-LX一样也是SC型连接器。
        (3)1000Base-CX是使用铜缆作为网络介质的两种千兆以太网技术之一,另外一种就是将要在后面介绍的1000Base-T。1000Base-T使用的一种特殊规格的高质量平衡双绞线对的屏蔽铜缆,最长有效距离为25m,使用9芯D型连接器连接电缆。1000Base-CX适用于交换机之间的短距离连接,尤其适合千兆主干交换机和主服务器之间的短距离连接。以上连接往往可以在机房配线架上以跨线方式实现,不需要再使用长距离的铜缆或光缆。
        (4)1000Base-T是一种使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以太网技术,最长有效距离与100Base-TX一样可以达到100m。用户可以采用这种技术在原有的快速以太网系统中实现从100Mbps到1000Mb/s的平滑升级。与在前面所介绍的其他三种网络介质不同,1000Base-T不支持8B/10B编码/译码方案,需要采用专门的更加先进的编码/译码机制。
 
       编码技术
               编程规范
               在嵌入式软件开发过程中,遵守编程规范,养成良好的编程习惯,这是非常重要的,将直接影响到所编写代码的质量。
               编程规范主要涉及的三方面内容:
               .命名规则。从编译器的角度,一个合法的变量名由字母、数字和下画线三种字符组成,且第一个字符必须为字母或下画线。但是从程序员的角度,一个好的名字不仅要合法,还要载有足够的信息,做到“见名知意”,并且在语意清晰、不含歧义的前提下,尽可能地简短。
               .编码格式。在程序布局时,要使用缩进规则,例如变量的定义和可执行语句要缩进一级,当函数的参数过长时,也要缩进。另外,括弧的使用要整齐配对,要善于使用空格和空行来美化代码。例如,在二元运算符与其运算对象之间,要留有空格;在变量定义和代码之间要留有空行;在不同功能的代码段之间也要用空行隔开。
               .注释的书写。注释的典型内容包括:函数的功能描述;设计过程中的决策,如数据结构和算法的选择;错误的处理方式;复杂代码的设计思想等。在书写注释时要注意,注释的内容应该与相应的代码保持一致,同时要避免不必要的注释,过犹不及。
               性能优化
               由于嵌入式系统对实时性的要求较高,因此一般要求对代码的性能进行优化,使代码的执行速度越快越好。以算术运算为例,在编写代码时,需要仔细地选择和使用算术运算符。一般来说,整数的算术运算最快,其次是带有硬件支持的浮点运算,而用软件来实现的浮点运算是非常慢的。因此,在编码时要遵守以下准则:
               .尽量使用整数(char、short、int和long)的加法和减法。
               .如果没有硬件支持,尽量避免使用乘法。
               .尽量避免使用除法。
               .如果没有硬件支持,尽量避免使用浮点数。
               下图是一个例子,其中两段代码的功能完全一样,都是对一个结构体数组的各个元素进行初始化,但采用两种不同的方法来实现。下图(a)采用数组下标的方法,在定位第i个数组元素时,需要将i乘以结构体元素的大小,再加上数组的起始地址。下图(b)采用的是指针访问的方法,先把指针fp初始化为数组的起始地址,然后每访问完一个数组元素,就把fp加1,指向下一个元素。在一个奔腾4的PC上,将这两段代码分别重复10 700次,右边这段代码需要1ms,而左边这段代码需要2.13ms。
               
               算术运算性能优化的例子
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第9题    在手机中做本题