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2015年 408 计算机网络 第 34 题

计算机网络2015年选择题2分

题目

使用两种编码方案对比特流 01100111 进行编码的结果如下图所示,编码 1 和编码 2 分别是( )。

01100111编码1编码2

错因

B

编码 1 看对了(NRZ),但编码 2 误判成差分曼彻斯特——差分曼彻斯特和曼彻斯特视觉上很像(都是每 bit 中间必跳变),区别在 bit 起点:差分曼彻斯特 bit 起点跳变方向才是数据,而曼彻斯特 bit 起点的跳变只是相邻 bit 同号 / 异号的副产品。

怎么区分? 看编码 2 的图,逐 bit 对照比特流的值:

  • bit1 (0):中点 L→H 跳变(向上 ↑)
  • bit2 (1):中点 H→L 跳变(向下 ↓)
  • bit3 (1):中点 H→L 跳变(向下 ↓)
  • ...

可以看出"中点跳变方向"和 bit 值有固定对应(0 = LH、1 = HL),这正是曼彻斯特的特征。差分曼彻斯特的"中点跳变方向"和 bit 值没有对应——0 / 1 都可能 LH,也可能 HL,由前一 bit 末电平决定。

C

编码 1 误判成 NRZI——NRZI(不归零反转)的规则是"看到 1 就翻转电平、看到 0 就保持",所以电平转换发生在 bit 边界而不是 bit 中间。看编码 1:

  • bit1 (0) → bit2 (1) 边界:L→H(翻转)— 与 NRZI 一致 ✓
  • bit2 (1) → bit3 (1) 边界:H→H(保持)— NRZI 应该翻转才对,矛盾

NRZI 规则下"看到连续两个 1 应该翻转两次(变 H→L→H)",但图里编码 1 在两个 1 中间没翻转,说明它根本不是 NRZI。这是 NRZ(不归零):直接 0 = 低、1 = 高,无翻转规则。

D

C + B 的错因叠加:编码 1 误判成 NRZI、编码 2 误判成差分曼彻斯特。两个判断都错。把 NRZ 与 NRZI 区分清、把曼彻斯特与差分曼彻斯特区分清,就能避开。

总解析

4 种编码的视觉特征(背下来一道这种题就够):

编码每 bit 内电平0 / 1 怎么编
NRZ(不归零)整 bit 全低或全高0 = L、1 = H
NRZI(不归零反转)整 bit 全低或全高看到 1 翻转、看到 0 保持。bit 值取决于"边界跳变"
曼彻斯特每 bit 中间必跳变0 = LH(中跳 ↑)、1 = HL(中跳 ↓)(408 教材约定)
差分曼彻斯特每 bit 中间必跳变bit 起点有跳变 = 0、无跳变 = 1(看边界,不看中点方向)

编码 1 判定

每 bit 内电平整段不变(要么全低、要么全高),所以一定是 NRZ 或 NRZI 之一。

按比特流 0 1 1 0 0 1 1 1 对照编码 1:

  • bit1 (0) 全低 — NRZ "0=L" 对、NRZI "默认起点低,看 0 不变"也对
  • bit2 (1) 全高 — NRZ "1=H" 对、NRZI "看 1 翻转 L→H" 也对
  • bit3 (1) 全高 — NRZ "1=H" 对、NRZI "看 1 应翻转,但仍保持高位" 不对

编码 1 在两个连续的 1 上没翻转 → 不是 NRZI → 是 NRZ

编码 2 判定

每 bit 中间必跳变,所以是曼彻斯特或差分曼彻斯特之一。

按教材 0 = LH / 1 = HL 验:

  • bit1 (0):LH(中跳 ↑)✓
  • bit2 (1):HL(中跳 ↓)✓
  • bit3 (1):HL ✓
  • bit4 (0):LH ✓
  • ……

每 bit 中点跳变方向都与 bit 值严格对应(0 永远 LH、1 永远 HL)。这是曼彻斯特的特征。差分曼彻斯特下,相同 bit 值的中跳方向会不同(取决于前一 bit 末电平),所以两者一对就分得开。

结论

编码 1 = NRZ、编码 2 = 曼彻斯特。最终答案是 A

编者注(生僻术语):NRZI(Non-Return-to-Zero Inverted)在 408 真题里出现频次较低,但 USB / 光纤通信里是真正的主流——4B/5B 编码后再走 NRZI 就是百兆以太网(100BaseFX)的物理层方案。差分曼彻斯特用在令牌环网(IEEE 802.5),现在已基本淘汰。

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