數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)知識

1、數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)知識2.1數(shù)據(jù)通信技術(shù)模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信1幾個(gè)術(shù)語的解釋1）數(shù)據(jù)-定義為有意義的實(shí)體。數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)是在某區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值；數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是離散的值。信號可分為模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號是隨時(shí)間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波；數(shù)字信號則是一系列離散的電脈沖?？蛇x擇適當(dāng)?shù)膮?量來表示要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。3）信息一是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。4）信源-通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計(jì)算機(jī)。5）信宿-通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計(jì)算機(jī)。6）信道信源和信宿之間的通信線路。2模擬信號和數(shù)字信號的表示模擬信號和數(shù)字信號可通過參量（幅度）來表示：圖2.1模擬信號、數(shù)字信號

2、的表示3模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的表示模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以用模擬信號或數(shù)字信號來表示，因而無論信源產(chǎn)生的是模 擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在傳輸過程中都可以用適合于信道傳輸?shù)哪撤N信號形式來傳輸。1）模擬數(shù)據(jù)可以用模擬信號來表示。模擬即頻帶。這種數(shù)據(jù)可以直接用占有相同頻帶的電信號，即對應(yīng)的模擬信號來表示。模擬電話通信是它的一個(gè)應(yīng)用模型。2）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以用模擬信號來表示。如Modem可以把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號；也可以把模擬信號解調(diào)成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。用Modem撥號上網(wǎng)是它的一個(gè)應(yīng)用模型。3）模擬數(shù)據(jù)也可以用數(shù)字信號來表示。對于聲音數(shù)據(jù)來說，完成模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字信號轉(zhuǎn)換功能的設(shè)施是編碼解碼器 CODEC。它將直接表

3、示聲音數(shù)據(jù)的模擬信號，編碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制流近似表示的數(shù)字信號；而在線路另一端的 CODEC,則將二進(jìn)制流碼恢復(fù)成原來的模擬數(shù) 據(jù)。數(shù)字電話通信是它的一個(gè)應(yīng)用模型。4）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以用數(shù)字信號來表示。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可直接用二進(jìn)制數(shù)字脈沖信號來表示，但為了改善其傳播特性，一般先要對二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)專線網(wǎng) DDN網(wǎng)絡(luò)通信是它的一個(gè)應(yīng)用模型。4數(shù)據(jù)通信的長距離傳輸及信號衰減的克服1）模擬信號和數(shù)字信號都可以在合適的傳輸媒體上進(jìn)行傳輸（如圖2.2）;電洛數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)二琲脈沖I,挾擬數(shù)據(jù)模擬fiV；調(diào)制姍調(diào)卅;編碼段押號 載波頫率圖2.2模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號、數(shù)字信號的傳輸表示2) 模擬信號無論表示

4、模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在傳輸一定距離后都會衰減。克服的辦法是用放大器來增強(qiáng)信號的能量，但噪音分量也會增強(qiáng)，以至引起信號畸變。3) 數(shù)字信號長距離傳輸也會衰減，克服的辦法是使用中繼器，把數(shù)字信號恢復(fù)為0、1的標(biāo)準(zhǔn)電平后繼續(xù)傳輸。數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)1數(shù)據(jù)傳輸速率1)數(shù)據(jù)傳輸速率-每秒傳輸二進(jìn)制信息的位數(shù)，單位為位/秒，記作bps或b/s。計(jì)算公式：S=1/T*log2N(bps) 式中T為一個(gè)數(shù)字脈沖信號的寬度(全寬碼)或重復(fù)周期(歸零碼)單位為秒；N為一個(gè)碼元所取的離散值個(gè)數(shù)。通常N=2K，K為二進(jìn)制信息的位數(shù)，K=log2N。N=2時(shí)，S=1/T，表示數(shù)據(jù)傳輸速率等于碼元脈沖的重復(fù)頻率。

5、2) 信號傳輸速率-單位時(shí)間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波特，記作Baud。計(jì)算公式：B=1/T (Baud)式中T為信號碼元的寬度，單位為秒.信號傳輸速率，也稱碼元速率、調(diào)制速率或波特率。由、式得：S=B*log2N(bps)或 B=S/log2N(Baud)例1采用四相調(diào)制方式，即 N=4，且T=833x10-6秒，貝US=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps)B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud)2信道容量1)信道容量表示一個(gè)信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，單位：位/秒 (bps)信道容量與數(shù)據(jù)傳輸速率的區(qū)別是，前者表示信道的最大數(shù)

6、據(jù)傳輸速率，是信道傳輸 數(shù)據(jù)能力的極限，而后者是實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率。像公路上的最大限速與汽車實(shí)際速度的 關(guān)系一樣。2)離散的信道容量奈奎斯特(Nyquist)無噪聲下的碼元速率極限值B與信道帶寬H的關(guān)系:B=2*H (Baud)奈奎斯特公式-無噪信道傳輸能力公式：C=2*H*log2N (bps)式中H為信道的帶寬，即信道傳輸上、下限頻率的差值，單位為Hz ;N為一個(gè)碼元所取的離散值個(gè)數(shù)。例2普通電話線路帶寬約3kHz，則碼元速率極限值 B=2*H=2*3k=6kBaud;若碼元的離散值個(gè)數(shù) N=16，則最大數(shù)據(jù)傳輸速率C=2*3k*log216=24kbps。3) 連續(xù)的信道容量 香農(nóng)公式-

7、帶噪信道容量公式：C=H*log2(1+S/N) (bps)式中S為信號功率， N為噪聲功率， S/N為信噪比，通常把信噪比表示成10lg(S/N)分貝(dB)。例3已知信噪比為30dB，帶寬為3kHz，求信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。/ 10lg(S/N)=30 S/N=1030/10=1000 C=3klog2(1+1000)30k bps3誤碼率-二進(jìn)制數(shù)據(jù)位傳輸時(shí)出錯(cuò)的概率。它是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下的傳輸可靠性的指標(biāo)。在計(jì)算機(jī)般要求誤碼率低于 10-6，若誤碼率達(dá)不到這個(gè)指標(biāo)，可通過差錯(cuò)控制方法檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。誤碼率公式：Pe=Ne/N式中Ne為其中出錯(cuò)的位數(shù)；N為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總數(shù)。通

8、信方式1并行通信方式并行通信傳輸中有多個(gè)數(shù)據(jù)位，同時(shí)在兩個(gè)設(shè)備之間傳輸。發(fā)送設(shè)備將這些數(shù)據(jù)位通 過對應(yīng)的數(shù)據(jù)線傳送給接收設(shè)備，還可附加一位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。接收設(shè)備可同時(shí)接收到這些 數(shù)據(jù)，不需要做任何變換就可直接使用。并行方式主要用于近距離通信。計(jì)算機(jī)內(nèi)的總線 結(jié)構(gòu)就是并行通信的例子。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度快，處理簡單。e接農(nóng)A送設(shè)tftE3fir圖2.3并行數(shù)據(jù)傳輸2.串行通信方式串行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)是一位一位地在通信線上傳輸?shù)?，先由具有幾位總線的計(jì)算機(jī) 內(nèi)的發(fā)送設(shè)備，將幾位并行數(shù)據(jù)經(jīng)并-串轉(zhuǎn)換硬件轉(zhuǎn)換成串行方式，再逐位經(jīng)傳輸線到達(dá)接收站的設(shè)備中，并在接收端將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉(zhuǎn)換成并行方式，以

9、供接收方使用。串 行數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫炔⑿袀鬏斅枚?，但對于覆蓋面極其廣闊的公用電話系統(tǒng)來說具有 更大的現(xiàn)實(shí)意義。圖2.4串行數(shù)據(jù)傳輸3串行通信的方向性結(jié)構(gòu)串行數(shù)據(jù)通信的方向性結(jié)構(gòu)有三種，即單工、半雙工和全雙工WI”圖2.5單工、半雙工、全雙工單工數(shù)據(jù)傳輸只支持?jǐn)?shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸；半雙工數(shù)據(jù)傳輸允許數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向上傳輸，但是，在某一時(shí)刻，只允許數(shù)據(jù)在一個(gè) 方向上傳輸，它實(shí)際上是一種切換方向的單工通信；全雙工數(shù)據(jù)通信允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸，因此，全雙工通信是兩個(gè)單工通信 方式的結(jié)合，它要求發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備都有獨(dú)立的接收和發(fā)送能力。2.2數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時(shí)鐘同步數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼為了利

10、用廉價(jià)的公共電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的遠(yuǎn)程通信，必須將發(fā)送端的數(shù)字信 號變換成能夠在公共電話網(wǎng)上傳輸?shù)囊纛l信號，經(jīng)傳輸后再在接收端將音頻信號逆變換成 對應(yīng)的數(shù)字信號。實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號互換的設(shè)備稱作調(diào)制解調(diào)器（Modem）。數(shù)字信號J-JX模擬信號教字倍號JLTLT 作 a| Modem公用電話線、Modem作站H圖2.6遠(yuǎn)程系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)器模擬信號傳輸?shù)幕A(chǔ)是載波，載波具有三大要素：幅度、頻率和相位，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以針對載波的不同要素或它們的組合進(jìn)行調(diào)制。1數(shù)字調(diào)制的基本形式數(shù)字調(diào)制的三種基本形式：移幅鍵控法ASK、移頻鍵控法FSK、移相鍵控法 PSK。圖2.7數(shù)字調(diào)制的三種基本形式在AS

11、K方式下，用載波的兩種不同幅度來表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)。ASK方式容易受增益變化的影響，是一種低效的調(diào)制技術(shù)。在電話線路上，通常只能達(dá)到1200bps的速率。在FSK方式下，用載波頻率附近的兩種不同頻率來表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)。在電話線 路上，使用FSK可以實(shí)現(xiàn)全雙工操作，通常可達(dá)到1200bps的速率。在PSK方式下，用載波信號相位移動來表示數(shù)據(jù)。PSK可以使用二相或多于二相的相移，利用這種技術(shù)，可以對傳輸速率起到加倍的作用。由PSK和ASK結(jié)合的相位幅度調(diào)制 PAM，是解決相移數(shù)已達(dá)到上限但還要提高傳輸 速率的有效方法。2. 公共電話交換網(wǎng)中使用調(diào)制解調(diào)器的必要性公共電話交換網(wǎng)是一種頻帶模擬信

12、道，音頻信號頻帶為300Hz3400Hz，而數(shù)字信號頻寬為0Hz幾千兆Hz。若不加任何措施利用模擬信道來傳輸數(shù)字信號，必定出現(xiàn)極大的 失真和差錯(cuò)。所以，要在公共電話網(wǎng)上傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，必須將數(shù)字信號變換成電話網(wǎng)所允許的音頻頻帶范圍 300Hz3400Hz。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼數(shù)字信號可以直接采用基帶傳輸?；鶐鬏斁褪窃诰€路中直接傳送數(shù)字信號的電脈沖， 它是一種最簡單的傳輸方式，近距離通信的局域網(wǎng)都采用基帶傳輸?；鶐鬏敃r(shí)，需要解 決的問題是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號表示及收發(fā)兩端之間的信號同步兩個(gè)方面。1. 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號表示對于傳輸數(shù)字信號來說，最常用的方法是用不同的電壓電平來表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字

13、， 即數(shù)字信號由矩形脈沖組成。a）單極性脈沖,011010011 屯 u - * 死決門限-1,0 b）雙極性脈沖ih 01 0 10 01-判決門談0Isa-Ffc）單極性歸零脈沖L 0判決門盟-L U1 0 1 1二 h n0 1 1niLL jjJ ud）雙極性歸零脈沖艸決門囚 -l+ U1 01101 Q Q 1Il _ _ II _ _IJ廠te）交替雙極性歸零脈沖 圖2.8基脈沖編碼方案a）單極性不歸零碼，無電壓表示0，恒定正電壓表示1，每個(gè)碼元時(shí)間的中間點(diǎn)是采樣時(shí)間，判決門限為半幅電平。b）雙極性不歸零碼，1碼和0碼都有電流，1為正電流，0為負(fù)電流，正和負(fù)的 幅度相等，判決門限為

14、零電平。c）單極性歸零碼，當(dāng)發(fā)1碼時(shí)，發(fā)出正電流，但持續(xù)時(shí)間短于一個(gè)碼元的時(shí)間寬度， 即發(fā)出一個(gè)窄脈沖；當(dāng)發(fā) 0碼時(shí)，仍然不發(fā)送電流。d）雙極性歸零碼，其中1碼發(fā)正的窄脈沖，0碼發(fā)負(fù)的窄脈沖，兩個(gè)碼元的時(shí)間間 隔可以大于每一個(gè)窄脈沖的寬度，取樣時(shí)間是對準(zhǔn)脈沖的中心。2歸零碼和不歸零碼、單極性碼和雙極性碼的特點(diǎn)不歸零碼在傳輸中難以確定一位的結(jié)束和另一位的開始，需要用某種方法使發(fā)送器和 接收器之間進(jìn)行定時(shí)或同步；歸零碼的脈沖較窄，根據(jù)脈沖寬度與傳輸頻帶寬度成反比的 關(guān)系，因而歸零碼在信道上占用的頻帶較寬。單極性碼會積累直流分量，這樣就不能使變壓器在數(shù)據(jù)通信設(shè)備和所處環(huán)境之間提供 良好絕緣的交流耦合

15、，直流分量還會損壞連接點(diǎn)的表面電鍍層；雙極性碼的直流分量大大 減少，這對數(shù)據(jù)傳輸是很有利的。3同步過程1）位同步位同步又稱同步傳輸，它是使接收端對每一位數(shù)據(jù)都要和發(fā)送端保持同步。實(shí)現(xiàn)位同 步的方法可分為外同步法和自同步法兩種。在外同步法中，接收端的同步信號事先由發(fā)送端送來，而不是自己產(chǎn)生也不是從信號 中提取出來。即在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，發(fā)送端先向接收端發(fā)出一串同步時(shí)鐘脈沖，接收端按照 這一時(shí)鐘脈沖頻率和時(shí)序鎖定接收端的接收頻率，以便在接收數(shù)據(jù)的過程中始終與發(fā)送端 保持同步。自同步法是指能從數(shù)據(jù)信號波形中提取同步信號的方法。典型例子就是著名的曼徹斯 特編碼，常用于局域網(wǎng)傳輸。在曼徹斯特編碼中，每一位的

16、中間有一跳變，位中間的跳變0既作時(shí)鐘信號，又作數(shù)據(jù)信號；從高到低跳變表示1，從低到高跳變表示0。還有一種是差分曼徹斯特編碼，每位中間的跳變僅提供時(shí)鐘定時(shí)，而用每位開始時(shí)有無跳變表示H1II11.或1，有跳變?yōu)?，無跳變?yōu)?。tdiIiII|biirLmnimj ”誡嚨徹脫特編碼 ! jUlI4IIVPLrLTTLLrLFU 心)堆分knh勒加瑚碼I4-申申|*圖2.9數(shù)字信號的同步編碼兩種曼徹斯特編碼是將時(shí)鐘和數(shù)據(jù)包含在數(shù)據(jù)流中，在傳輸代碼信息的同時(shí)，也將時(shí) 鐘同步信號一起傳輸?shù)綄Ψ剑课痪幋a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(gè)碼元都被調(diào)成兩個(gè)電平，所以

17、數(shù)據(jù)傳輸速率只有調(diào)制速 率的1/2。2) 群同步在數(shù)據(jù)通信中，群同步又稱異步傳輸。是指傳輸?shù)男畔⒈环殖扇舾扇骸薄?shù)據(jù)傳輸過程中，字符可順序出現(xiàn)在比特流中，字符間的間隔時(shí)間是任意的，但字符內(nèi)各個(gè)比特用固 定的時(shí)鐘頻率傳輸。字符間的異步定時(shí)與字符內(nèi)各個(gè)比特間的同步定時(shí)，是群同步即異步 傳輸?shù)奶卣鳌Ｈ和绞强科鹗己屯Ｖ刮粊韺?shí)現(xiàn)字符定界及字符內(nèi)比特同步的。起始位指示字符的開 始，并啟動接收端對字符中比特的同步；而停止位則是作為字符間的間隔位設(shè)置的，沒有 停止位，下一字符的起始位下降沿便可能丟失。群同步傳輸每個(gè)字符由四部組成：1) 1位起始位，以邏輯0表示；2) 58位數(shù)據(jù)位，即要傳輸?shù)淖址麅?nèi)容；3)

18、1位奇偶校驗(yàn)位，用于檢錯(cuò)；4) 12位停止位，以邏輯1表示,用作字符間的間隔?？臻e位或前鍋”個(gè)字符空閑何 第1卜宇符停L也 怦呻奇甲橙驗(yàn)世nT| 0 卜 8位數(shù)獣位111 0 |1-2悅停止位圖2.10群同步的字符格式模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼1脈碼調(diào)制PCM。脈碼調(diào)制是以采樣定理為基礎(chǔ)，對連續(xù)變化的模擬信號進(jìn)行周期性采樣，利用弟效信號最高頻率或其帶寬2倍的采樣頻率，通過低通濾波器從這些采樣中重新構(gòu)造出原始信號。采樣定理表達(dá)公式：Fs（=1/Ts）2Fma）或 Fs2Bs式中 Ts為采樣周期Fs為采樣頻率Fmax為原始信號的最高頻率Bs（=Fmax-Fmin）為原始信號的帶寬2模擬信號數(shù)字化的三步

19、驟1）采樣，以采樣頻率 Fs把模擬信號的值采出；2）量化，使連續(xù)模擬信號變?yōu)闀r(shí)間軸上的離散值;3）編碼，將離散值變成一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)碼。L-n1n rm ron w1 薊11I no m qio ioi圖2.11脈碼調(diào)制（PCM）原理多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)就是把許多個(gè)單個(gè)信號在一個(gè)信道上同時(shí)傳輸?shù)募夹g(shù)。頻分多路復(fù)用 FDM和時(shí)分多路復(fù)用 TDM是兩種最常用的多路復(fù)用技術(shù)。1. 頻分多路復(fù)用 FDM技術(shù)原理在物理信道的可用帶寬超過單個(gè)原始信號所需帶寬情況下，可將該物理信道的總帶寬 分割成若干個(gè)與傳輸單個(gè)信號帶寬相同（或略寬）的子信道,每個(gè)子信道傳輸一路信號，這就是步分多路復(fù)用。多路原始信號在

20、步分復(fù)用前，先要通過頻譜搬移技術(shù)將各路信號的頻譜搬移到物理信 道頻譜的不同段上，使各信號的帶寬不相互重疊，然后用不同的頻率調(diào)制每一個(gè)信號，每 個(gè)信號要一個(gè)樣以它的載波頻率為中心的一定帶寬的通道。為了防止互相干擾，使用保護(hù) 帶來隔離每一個(gè)通道。倍;恤1 f頻itEiifl 11)仁;蛇*酒血irliii：-；-*3仁池1七躊Ml+ 1通啦-5仃;靴+11通iO fit仁池7亠器47lit. Xi lffilliM 15! $Mik4U（a）頻分多路復(fù)用X 時(shí)井零fHufll也毗時(shí)牛勒路也III胎貯(b)時(shí)分多路復(fù)用圖2.12頻分多路復(fù)用與時(shí)分多路復(fù)用2時(shí)分多路復(fù)用 TDM技術(shù)原理若媒體能達(dá)到的位

21、傳輸速率超過傳輸數(shù)據(jù)所需的數(shù)據(jù)傳輸速率，可采用時(shí)分多路復(fù)用 TDM技術(shù)，即將一條物理信道按時(shí)間分成若干個(gè)時(shí)間片輪流地分配給多個(gè)信號使用。每一 時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)信號占用，這樣，利用每個(gè)信號在時(shí)間上的交叉，就可以在一條物理 信道上傳輸多個(gè)數(shù)字信號。時(shí)分多路復(fù)用 TDM不僅局限于傳輸數(shù)字信號，也可同時(shí)交叉?zhèn)鬏斈M信號。3. T1載波與E1載波的幀結(jié)構(gòu)1) T1載波Bell系統(tǒng)的T1載波利用脈碼調(diào)制 PCM和時(shí)分TDM技術(shù)，使24路采樣聲音信號復(fù)用 一個(gè)通道。每一個(gè)幀包含193位，每一幀用 125us時(shí)間傳送。T1系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為圖2.13 T1載波幀結(jié)構(gòu)2) E1載波CCITT 建議了一種 2

22、.048Mbps速率的PCM載波標(biāo)準(zhǔn)，稱為 E1載波(歐洲標(biāo)準(zhǔn))。它 每一幀開始處有8位同步作用，中間有8位作用信令，在組織30路8位數(shù)據(jù)，全幀包括256 位，每一幀用125us時(shí)間傳送?？捎?jì)算出E1系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為256位 /125us=2.048Mbps。異步傳輸和同步傳輸1. 異步傳輸方式中，一次只傳輸一個(gè)字符。每個(gè)字符用一位起始位引導(dǎo)、一位停止位結(jié)束。在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，發(fā)送方可發(fā)送連續(xù)的停止位。接收方根據(jù)1至0的跳變來判斷一個(gè)新字符的開始，然后接收字符中的所有位。2. 同步傳輸時(shí)，為使接收雙方能判別數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束，還需要在每個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始 處和結(jié)束處各加一個(gè)幀頭和一個(gè)幀尾，加有

23、幀頭、幀尾的數(shù)據(jù)稱為一幀。2.3數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸，按數(shù)據(jù)傳送技術(shù)劃分，交換網(wǎng)絡(luò)又可分為電路 交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)。圖2.14為一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)烙第點(diǎn)圖2.14交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路交換的工作原理1電路交換的三個(gè)過程1）電路建立：在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，要先經(jīng)過呼叫過程建立一條端到端的電路。如圖2.14所示，若H1站要與H3站連接，典型的做法是，H1站先向與其相連的 A節(jié)點(diǎn)提出請求， 然后A節(jié)點(diǎn)在通向C節(jié)點(diǎn)的路徑中找到下一個(gè)支路。比如A節(jié)點(diǎn)選擇經(jīng)B節(jié)點(diǎn)的電路，在此電路上分配一個(gè)未用的通道，并告訴 B它還要連接C節(jié)點(diǎn)；B再呼叫C,建立電路BC, 最后，節(jié)點(diǎn)

24、C完成到H3站的連接。這樣 A與C之間就有一條專用電路 ABC，用于H1站 與H3站之間的數(shù)據(jù)傳輸。2）數(shù)據(jù)傳輸：電路 ABC建立以后，數(shù)據(jù)就可以從 A發(fā)送到B，再由B交換到C； C也 可以經(jīng)B向A發(fā)送數(shù)據(jù)。在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程中，所建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)。3）電路拆除：數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，由某一方（A或C）發(fā)出拆除請求，然后逐節(jié)拆除到對方節(jié)點(diǎn)。2. 電路交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及其特點(diǎn)1）優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會丟失且保持原來的序列。2）缺點(diǎn)：在某些情況下，電路空閑時(shí)的信道容易被浪費(fèi)：在短時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)電路建立和拆除所用的時(shí)間得不償失。因此，它適用于系統(tǒng)間要求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。

25、3）特點(diǎn)：在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須先設(shè)置一條專用的通路。在線路釋放之前，該通路由一對用戶完全占用。對拆除 *入衣點(diǎn) A H C D A fi C D 治）電略交換報(bào)戈左換報(bào)文交換的工作原理問題的提出：當(dāng)端點(diǎn)間交換的數(shù)據(jù)具有隨機(jī)性和突發(fā)性時(shí)，采用電路交換方法的缺點(diǎn)是信道容量和有效時(shí)間的浪費(fèi)。采用報(bào)文交換則不存在這種問題。1報(bào)文交換原理報(bào)文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文，報(bào)文就是站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變。當(dāng)一個(gè)站要發(fā)送報(bào)文時(shí)，它將一個(gè)目的地址附加到報(bào)文上,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)文上的目的地址信息，把報(bào)文發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，一直逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地轉(zhuǎn)送到目的節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在收到整個(gè)報(bào)文并檢查無誤后， 就暫

26、存這個(gè)報(bào)文， 然后利用路由信息找出下一 個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址，再把整個(gè)報(bào)文傳送給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 因此，端與端之間無需先通過呼叫建立連 接。一個(gè)報(bào)文在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的延遲時(shí)間，等于接收報(bào)文所需的時(shí)間加上向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所需 的排隊(duì)延遲時(shí)間之和。2報(bào)文交換的特點(diǎn)1）報(bào)文從源點(diǎn)傳送到目的地采用 ”存儲-轉(zhuǎn)發(fā)方式，在傳送報(bào)文時(shí)，一個(gè)時(shí)刻僅占用一 段通道。2）在交換節(jié)點(diǎn)中需要緩沖存儲，報(bào)文需要排隊(duì)，故報(bào)文交換不能滿足實(shí)時(shí)通信的要求。3報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)1）電路利用率高。由于許多報(bào)文可以分時(shí)共享兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通道，所以對于同樣的通信量來說，對電路的傳輸能力要求較低。2）在電路交換網(wǎng)絡(luò)上，當(dāng)通信量變得很大很大時(shí)，就不能接受新的

27、呼叫。而在報(bào)文交換 網(wǎng)絡(luò)上，通信量大時(shí)仍然可以接收報(bào)文，不過傳送延遲會增加。3）報(bào)文交換系統(tǒng)可以把一個(gè)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)目的地，而電路交換網(wǎng)絡(luò)很難做到這一點(diǎn)。4）報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。4報(bào)文交換的缺點(diǎn)1）不能滿足實(shí)時(shí)或交互式的通信要求，報(bào)文經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間長且不定。2）有時(shí)節(jié)點(diǎn)收到過多的數(shù)據(jù)而無空間存儲或不能及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，就不得不丟棄報(bào)文， 而且發(fā)出的報(bào)文不按順序到達(dá)目的地。分組交換的工作原理分組交換是報(bào)文交換的一種改進(jìn)，它將報(bào)文分成若干個(gè)分組，每個(gè)分組的長度有一個(gè)上限，有限長度的分組使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需的存儲能力降低了，分組可以存儲到內(nèi)存 中，提高了交換速度。它適用于交互式通信,如終

28、端與主機(jī)通信。分組交換有虛電路分組交換和數(shù)據(jù)報(bào) 分組交換兩種。它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛的一種交換技術(shù)。W）作電路交捻 E敎據(jù)報(bào)交換1虛電路分組交換原理與特點(diǎn)在虛電路分組交換 中，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間要先建一條邏 _ 輯通路。每個(gè)分組除了包含數(shù)據(jù)之外還包含一個(gè)虛電路標(biāo)識符。在預(yù)先建好的路徑上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道把這些分組引導(dǎo)到哪里去，不再需要路由選擇判定。 最后，由某一個(gè)站用清除請求分組來結(jié)束這次連接。它之所以是虛”的，是因?yàn)檫@條電路不是專用的。虛電路分組交換的主要特點(diǎn)是：在數(shù)據(jù)傳送之前必須通過虛呼叫設(shè)置一條虛電路。但并不像電路交換那樣有一條專用通路，分組在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上仍然需

29、要緩沖，并在線路上進(jìn)行排隊(duì)等待輸出。2數(shù)據(jù)報(bào)分組交換原理與特點(diǎn)在數(shù)據(jù)報(bào)分組交換 中，每個(gè)分組的傳送是被單獨(dú)處理的。每個(gè)分組稱為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的地址信息。一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)后，根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào) 中的地址信息和節(jié)點(diǎn)所儲存的路由信息， 找出一個(gè)合適的出路， 把數(shù)據(jù)報(bào)原樣地發(fā)送到由于各數(shù)據(jù)報(bào)所走的路徑不一定相同，因此不能保證各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)按順序到達(dá)目的地，有的數(shù)據(jù)報(bào)甚至?xí)型緛G失。整個(gè)過程 中，沒有虛電路建立，但要為每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)做路由選擇。各種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的性能比較拆除一一一認(rèn)找點(diǎn) A B C D A fi C D 治）屯盼交換山i報(bào)立宜換圖2.15幾種交換方法的時(shí)序圖1電路交換：在數(shù)據(jù)傳

30、輸之前必須先設(shè)置一條完全的通路。在線路拆除（釋放）之前，該通路由一對用戶完全占用。電路交換效率不高，適合于較輕和間接式負(fù)載使用租用的線路進(jìn)行通信。2報(bào)文交換：報(bào)文從源點(diǎn)傳送到目的地采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式，報(bào)文需要排隊(duì)。因此報(bào)文 交換不適合于交互式通信，不能滿足實(shí)時(shí)通信的要求。3分組交換：分組交換方式和報(bào)文交換方式類似，但報(bào)文被分成分組傳送，并規(guī)定了最 大長度。分組交換技術(shù)是在數(shù)據(jù)網(wǎng)中最廣泛使用的一種交換技術(shù)，適用于交換中等或大量數(shù)據(jù)的情況。2.4拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳輸媒體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫侵妇W(wǎng)絡(luò)形狀，或者是它在物理上的連通性。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有：星形拓?fù)?、總線拓?fù)?、環(huán)形拓?fù)洹湫瓮負(fù)?、混合拓?fù)浼熬W(wǎng)形拓?fù)?/p>

31、?？偩€拓?fù)銸1a 111zr 1 11E （力環(huán)形拓if樹形拓?fù)涿尕顾荆ɑ旌吓涞停┚W(wǎng)形拓?fù)鋱D2.16各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇往往與傳輸媒體的選擇及媒體訪問控制方法的確定緊密相關(guān)。在選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮的因素有下列幾點(diǎn)：1）可靠性。2）費(fèi)用。3）靈活性。4）響應(yīng)時(shí)間和吞吐量。1星形拓?fù)涞奶攸c(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）控制簡單；2）故障診斷和隔離容易；3）方便服務(wù)；缺點(diǎn)：1）電纜長度和安裝工作量可觀；2）中央節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)較重，形成瓶頸；3）各站點(diǎn)的分布處理能力較低。2總線拓?fù)涞奶攸c(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）總線結(jié)構(gòu)所需電纜數(shù)量少；2）結(jié)構(gòu)簡單又是無源工作，有較高的可靠性；3）易于擴(kuò)充，增減用戶方便。缺點(diǎn)：1

32、）傳輸距離有限，通信范圍受到限制；2）故障診斷和隔離困難；3）分布式協(xié)議不保證信息及時(shí)傳送，不具實(shí)時(shí)功能。站點(diǎn)必須是智能的，要有媒體訪問控制功能，增加站點(diǎn)軟件和硬件的開銷。3環(huán)形拓?fù)涞奶攸c(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）電纜長度短；2）增減工作站時(shí)只需簡單連接；3）可用光纖。缺點(diǎn)：1）節(jié)點(diǎn)故障會引起全網(wǎng)的故障；2）故障難檢測；3）媒體訪問協(xié)議都用令牌傳遞方式，在負(fù)載很輕時(shí)，信道利用率較低。4樹形拓?fù)涞亩x及優(yōu)缺點(diǎn)樹形拓?fù)洌簭目偩€拓?fù)溲葑兌鴣恚褚豢玫怪玫臉?，頂端是樹根，樹根以下帶分支，?個(gè)分支還可帶子分支。樹根接收各站點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后再廣播發(fā)送到全網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)：1）易于擴(kuò)展；2）故障隔離較容易。缺點(diǎn)：1）節(jié)

33、點(diǎn)對根依賴性太大，若根發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。5混合形拓?fù)涞亩x及優(yōu)缺點(diǎn)混合形拓?fù)洌簩煞N單一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合起來，取兩者的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)成的拓?fù)?。?yōu)點(diǎn)：1）故障診斷和隔離方便；2）易于擴(kuò)展；3）安裝方便；缺點(diǎn)：1）需用帶智能的集 中器；2）集中器到各站點(diǎn)的電纜長度會增加。6網(wǎng)形拓?fù)涞奶攸c(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）應(yīng)用廣泛；2）不受瓶頸問題和失效問題的影響。缺點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也復(fù)雜，建設(shè)成本高。傳輸媒體傳輸媒體是通信網(wǎng)絡(luò) 中發(fā)送方和接收方之間的物理通路，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 中采用的傳輸媒體分有線和無線兩大類。傳輸媒體的特性對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量有很大影響，這些特征是：物理特性：說明傳輸媒體的特性。傳輸特性

34、：包括是使用模擬信號發(fā)送還是使用數(shù)字信號發(fā)送、調(diào)制技術(shù)、傳輸容量及傳輸頻率范圍。連通性：采用點(diǎn)到點(diǎn)連接還是多點(diǎn)連接。地理范圍：在不用中間設(shè)備并將失真限制在允許范圍內(nèi)的情況下，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所允許的最大距離?？垢蓴_性：防止噪音、電磁干擾對傳輸數(shù)據(jù)影響的能力。相對價(jià)格：包括元件、安裝和維護(hù)等價(jià)格。1有線傳輸媒體1）雙絞線（TP）-由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線組成。雙絞線一般分為非屏蔽雙絞線 （UTP）和屏蔽雙絞線（STP）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最常用的是第三類和第五類非屏蔽雙絞線。物理特性：銅質(zhì)線芯，傳導(dǎo)性能良好。傳輸特性：可用于傳輸模擬信號和數(shù)字信號，對于模擬信號，約5-6公里需要一個(gè)放大器；對于數(shù)字信號，

35、約2-3公里需要一個(gè) 中繼器。雙絞線的帶寬達(dá) 268kHz。對于模擬信號，可用頻分多路復(fù)用技術(shù)把它分成24路來傳輸音頻模擬信號，根據(jù)目前的Modem技術(shù)，若使用移相鍵控法PSK，每路可達(dá)9600bps以上，這樣，在一條 24路的雙絞線上，總傳輸率可達(dá)230kbps。對于數(shù)字信號，使用T1線路總傳輸率可達(dá)1.544Mbps。達(dá)到更高傳輸率也是可能的，但與距離有關(guān)。對于局域網(wǎng)(10BASE-T和100BASE-T總線)，傳輸速率可達(dá)10M bps-100M bps。常用的3類雙絞線和5類雙絞線電纜均由 4對雙絞線組成，3類雙絞線傳輸速率可達(dá) 10Mbps, 5類 雙絞線傳輸速率可達(dá) 100 M b

36、ps。但與距離有關(guān)。連通性：可用于點(diǎn)到點(diǎn)連接或多點(diǎn)連接。地理范圍：對于局域網(wǎng)，速率100Kbps，可傳輸1公里；速率10Mbps-100Mbps,可傳輸100米?？垢蓴_性：低頻(10kHz以下)抗干擾性能強(qiáng)于同軸電纜，高頻(10-100kHz)抗干擾性能弱于同軸電纜。相對價(jià)格：比同軸電纜和光纖便宜得多。2)同軸電纜-由繞同一軸線的兩個(gè)導(dǎo)體所組成，被廣泛用于局域網(wǎng)中。為保持同軸電纜的正確電氣特性，電纜必須接地，同時(shí)兩頭要有端接器來削弱信號反射作用。內(nèi)芯絶絳材料府蔽舉料外&圖2.17同軸電纜物理特性：單根同軸電纜直徑約為1.02-2.54cm，可在較寬頻范圍工作。傳輸特性：基帶同軸電纜僅用于數(shù)字傳

37、輸，阻抗為50Q ,并使用曼徹斯特編碼， 數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)10Mbps。寬帶同軸電纜可用于模擬信號和數(shù)字信號傳輸，阻抗為75Q,對于模擬信號，帶寬可達(dá) 300-450MHZ。在CATV電纜上，每個(gè)電視通道分配6MHz帶寬，而廣播通道的帶寬要窄得多， 因此，在同軸電纜上使用頻分多路復(fù)用技術(shù)可以支持大量的視、 音頻通道。連通性：可用于點(diǎn)到點(diǎn)連接或多點(diǎn)連接。地理范圍：基帶同軸電纜的最大距離限制在幾公里；寬帶電纜的最大距離可以達(dá)幾十公里。抗干擾性：能力比雙絞線強(qiáng)。相對價(jià)格：比同軸電纜貴，比光纖便宜。3) 光纖-由能傳導(dǎo)光波的石英玻璃纖維外加保護(hù)層構(gòu)成的。光纖具有寬帶、數(shù)據(jù)傳輸率 高、抗干擾能力強(qiáng)、

38、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。按使用的波長區(qū)的不同分為單模和多模光纖通信方 式。MR儲斉光臉測器庶人湍一圖2.18光纖的電信號傳送過程物理特性：在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中均采用兩根光纖(一來一去)組成傳輸系統(tǒng)。按波長范圍可分為三種：0.85um 波長(0.8-0.9um)、1.3um 波長(1.25-1.35um)和 1.55um 波長區(qū)(1.53-1.58um)。不同的波長范圍光纖損耗特性也不同，其中0.85um波長區(qū)為多模光纖通信方式，1.55um波長區(qū)為單模光纖通信方式，1.3um波長區(qū)有多模和單模兩種方式。傳輸特性：光纖通過內(nèi)部的全反射來傳輸一束經(jīng)過編碼的光信號，內(nèi)部的全反射可以在任何折射指數(shù)高于包層媒體折射

39、指數(shù)的透明媒體中進(jìn)行。實(shí)際上光纖作為頻率范圍從1014-1015HZ的波導(dǎo)管，這一范圍覆蓋了可見光譜和部分紅外光譜。光纖的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá) Gbps級，傳輸距離達(dá)數(shù)十公里。目前，一條光纖線路上只能傳輸一個(gè)載波，隨著技術(shù)進(jìn)一 步發(fā)展，會出現(xiàn)實(shí)用的多路復(fù)用光纖。連通性：采用點(diǎn)到點(diǎn)連接還是多點(diǎn)連接。地理范圍：可以在6-8公里的距離內(nèi)不用中繼器傳輸，因此光纖適合于在幾個(gè)建筑物 之間通過點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路連接局域網(wǎng)。抗干擾性：不受噪聲或電磁影響，適宜在長距離內(nèi)保持高數(shù)據(jù)傳輸率，而且能夠提供良好的安全性。）相對價(jià)格：目前價(jià)格比同軸電纜和雙絞線都貴。2. 無線傳輸媒體1）微波通信：載波頻率為 2GHZ至40GHZ。

40、頻率高，可同時(shí)傳送大量信息；由于微波是沿直線傳播的，故在地面的傳播距離有限。2）衛(wèi)星通信：是利用地球同步衛(wèi)星作為中繼來轉(zhuǎn)發(fā)微波信號的一種特殊微波通信形式。衛(wèi)星通信可以克服地面微波通信距離的限制，三個(gè)3）紅外通信和激光通信：和微波通信一樣，有很強(qiáng)的方向性，都是沿直線傳播的。但紅 外通信和激光通信要把傳輸?shù)男盘柗謩e轉(zhuǎn)換為紅外光信號和激光信號后才能直接在空間沿 直線傳播。微波、紅外線和激光都需要在發(fā)送方和接收方之間有一條視線通路，故它們統(tǒng)稱為視線媒體。3. 傳輸媒體的選擇取決于以下諸因素； 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)、實(shí)際需要的通信容量、可靠性要求、能承受的價(jià)格范圍。4. 基帶同軸電纜與寬帶同軸電纜基帶同軸電纜

41、用于直接傳輸數(shù)字信號，阻抗為50Q,基帶同軸電纜的最大距離限制在幾公里；寬帶同軸電纜既可傳輸數(shù)字信號也可傳輸模擬信號，阻抗為75Q,寬帶電纜的最大距離可以達(dá)幾十公里。2.5差錯(cuò)控制方法差錯(cuò)的產(chǎn)生原因及其控制方法差錯(cuò)控制在數(shù)據(jù)通信過程中能發(fā)現(xiàn)或糾正差錯(cuò)，把差錯(cuò)限制在盡可能小的允許范圍內(nèi)的 技術(shù)和方法。信號在物理信道 中傳輸時(shí)，線路本身電器特性造成的隨機(jī)噪聲、信號幅度的衰減、 頻率和相位的畸變、電器信號在線路上產(chǎn)生反射造成的回音效應(yīng)、相鄰線路間的串?dāng)_以及各種外界因素（如大氣 中的閃電、開關(guān)的跳火、外界強(qiáng)電流磁場的變化、電源的波動等）都會造成 信號的失真。在數(shù)據(jù)通信中，將會使接受端收到的二進(jìn)制數(shù)位和

42、發(fā)送端實(shí)際發(fā)送的二進(jìn)制數(shù) 位不一致，從而造成由“0變成“1或由“ 1變成“0的差錯(cuò)。1. 熱噪聲和沖擊噪聲傳輸中的差錯(cuò)都是由噪聲引起的。噪聲有兩大類，一類是信道固有的、 持續(xù)存在的隨機(jī)熱噪聲；另一類是由外界特定的短暫原因所造成的沖擊噪聲。熱噪聲引起的差錯(cuò)稱為隨機(jī)差錯(cuò)所引起的某位碼元的差錯(cuò)是孤立的，與前后碼元沒有關(guān)系。它導(dǎo)致的隨機(jī)錯(cuò)通常較少。沖擊噪聲呈突發(fā)狀，由其引起的差錯(cuò)稱為突發(fā)錯(cuò)。沖擊噪聲幅度可能相當(dāng)大，無法靠提高幅度來避免沖擊噪聲造成的差錯(cuò)，它是傳輸中產(chǎn)生差錯(cuò)的主要原因。沖擊噪聲雖然持續(xù)時(shí)間較短，但在一定的數(shù)據(jù)速率條件下，仍然會影響到一串碼元。2差錯(cuò)的控制方法最常用的差錯(cuò)控制方法是差錯(cuò)控制

43、編碼。數(shù)據(jù)信息位在向信道發(fā)送之前，先按照某種關(guān)系附加上一定的冗余位，構(gòu)成一個(gè)碼字后再發(fā)送，這個(gè)過程稱為差錯(cuò)控制編碼過程。接收端收到該碼字后，檢查信息位和附加的冗余位之間的關(guān)系,以檢查傳輸過程 中是否有差錯(cuò)發(fā)生，這個(gè)過程稱為檢驗(yàn)過程。差錯(cuò)控制編碼可分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼。 檢錯(cuò)碼能自動發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的編碼； 糾錯(cuò)碼 不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)而且能自動糾正差錯(cuò)的編碼。差錯(cuò)控制方法分兩類，一類是自動請求重發(fā)ARQ，另一類是前向糾錯(cuò) FEC。在ARQ方式中，當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，就設(shè)法通知發(fā)送端重發(fā)，直到收到正確的碼字 為止。ARQ方式只使用檢錯(cuò)碼。在FEC方式中，接收端不但能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，而且能確定二進(jìn)制碼元發(fā)生錯(cuò)誤的位置，

44、從 而加以糾正。FEC方式必須使用糾錯(cuò)碼。3編碼效率衡量編碼性能好壞的一個(gè)重要參數(shù)是編碼效率R,它是碼字中信息位所占的比例。 編碼效率越高，即 R越大，信道 中用來傳送信息碼元的有效利用率就越高。編碼效率計(jì)算公式 為：R=k/n=k/(k+r)式中k為碼字中的信息位位數(shù) r為編碼時(shí)外加冗余位位數(shù) n為編碼后的碼字長度奇偶校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)碼是一種通過增加冗余位使得碼字中1 ”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)的編碼方法，它是一種檢錯(cuò)碼。1.垂直奇偶校驗(yàn)的特點(diǎn)及編碼規(guī)則 發(fā)送順序III111 112 . I1qnJ信息位I21 I22 . I2qIp1 Ip2 . Ipq r1 r2 . rq 冗余位1) 編碼規(guī)則

45、：偶校驗(yàn)： ri=I1i+I2i+.+Ipi(i=1,2,.,q)奇校驗(yàn)： ri=I1i+I2i+.+Ipi+1(i=1,2,.,q)式 中 p 為碼字的定長位數(shù)q 為碼字的個(gè)數(shù) 垂直奇偶校驗(yàn)的編碼效率為 R=p/(p+1) 。2) 特點(diǎn)：垂直奇偶校驗(yàn)又稱縱向奇偶校驗(yàn)，它能檢測出每列中 所有奇數(shù)個(gè)錯(cuò)，但檢測不出偶數(shù)個(gè)的錯(cuò)。因而對差錯(cuò)的漏檢率接近1/2。位 數(shù)字0 1 2 3 4 5 6 7 8 9C10 1 0 1 0 1 0 1 0 1C20 0 1 1 0 0 1 1 0 0C30 0 0 0 1 1 1 1 0 0C40 0 0 0 0 0 0 0 1 1C51 1 1 1 1 1 1

46、1 1 1C61 1 1 1 1 1 1 1 1 1C70 0 0 0 0 0 0 0 0 0 偶C00 1 1 0 1 0 0 1 1 0 奇1 0 0 1 0 1 1 0 0 12. 水平奇偶校驗(yàn)的特點(diǎn)及編碼規(guī)則1) 編碼規(guī)則： 發(fā)送順序fIIII11 I12 . I1q r1 r2rpI21 I22 . I2qIp1 Ip2 . Ipq信息位冗余位偶校驗(yàn)： ri=Ii1+Ii2+.+Iiq(i=1,2,., p)奇校驗(yàn)： ri=Ii1+Ii2+.+Iiq+1(i=1,2,., p) 式 中 p 為碼字的定長位數(shù)q 為碼字的個(gè)數(shù) 水平奇偶校驗(yàn)的編碼效率為 R=q/(q+1) 。2) 特點(diǎn)：

47、水平奇偶校驗(yàn)又稱橫向奇偶校驗(yàn)，它不但能檢測出各段同一位上的奇數(shù)個(gè)錯(cuò)， 而且還能檢測出突發(fā)長度位 數(shù)字0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 偶校驗(yàn)C10 1 0 1 0 1 0 1 0 11C20 0 1 1 0 0 1 1 0 00C30 0 0 0 1 1 1 1 0 00C40 0 0 0 0 0 0 0 1 10C51 1 1 1 1 1 1 1 1 11C61 1 1 1 1 1 1 1 1 11C70 0 0 0 0 0 0 0 0 003. 水平垂直奇偶校驗(yàn)的特點(diǎn)及編碼規(guī)則1) 編碼規(guī)則： 發(fā)送順序fIIIII11I12I1q r1,q+1I21I22I2q r2,q+1Ip1I

48、p2Ipqrp,q+1 rp+1,1 rp+1,2rp+1,q rp+1,q+1若水平垂直都用偶校驗(yàn)，則ri,q+1=Ii1+Ii2+.+Iiq (i=1,2,., p) rp+1,j=I1j+I2j+.+Ipj (j=1,2,.,q) rp+1,q+1=rp+1,1+rp+1,2+.+rp+1,q=r1,q+1+r2,q+1+.+rp,q+1 水平垂直奇偶校驗(yàn)的編碼效率為R=pq/( p+1)(q+1) 。2) 特點(diǎn)：水平垂直奇偶校驗(yàn)又稱縱橫奇偶校驗(yàn)。 它能檢測出所有 3位或 3位以下的錯(cuò)誤、 奇數(shù)個(gè)錯(cuò)、大部分偶數(shù)個(gè)錯(cuò)以及突發(fā)長度位 數(shù)字0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 校驗(yàn)碼字C10

49、 1 0 1 0 1 0 1 0 11 C2 0 0 1 1 0 0 1 1 0 00C30 0 0 0 1 1 1 1 0 00C40 0 0 0 0 0 0 0 1 10C51 1 1 1 1 1 1 1 1 11C61 1 1 1 1 1 1 1 1 11C70 0 0 0 0 0 0 0 0 00C80 1 1 0 1 0 0 1 1 01循環(huán)冗余碼(CRC )1. CRC的工作方法在發(fā)送端產(chǎn)生一個(gè)循環(huán)冗余碼，附加在信息位后面一起發(fā)送到接收端，接收端收到的信息按發(fā)送端形成循環(huán)冗余碼同樣的算法進(jìn)行校驗(yàn)，若有錯(cuò)，需重發(fā)。2循環(huán)冗余碼的產(chǎn)生與碼字正確性檢驗(yàn)例子。例1.已知：信息碼:11001

50、1 信息多項(xiàng)式：K(X)=X5+X4+X+1生成碼:11001 生成多項(xiàng)式:G(X)=X4+X3+1(r=4)求：循環(huán)冗余碼和碼字。解：1)(X5+X4+X+1)*X4 的積是 X9+X8+X5+X4 對應(yīng)的碼是 1100110000。2)積/ G(X)(按模二算法)。由計(jì)算結(jié)果知冗余碼是1001，碼字就是1100111001。1 0 0 0 0 1 Q(X)G(x) t 1 1 0 0 1 )1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 F(X)*Xr1 1 0 0 1 ,1 0 0 0 01 1 0 0 11 0 0 1 R(X)冗余碼)例 2.已知：接收碼字：1100111001 多項(xiàng)式：T(

51、X)=X9+X8+X5+X4+X3+1生成碼 ：11001 生成多項(xiàng)式:G(X)=X4+X3+1(r=4)求：碼字的正確性。若正確，則指出冗余碼和信息碼。解：1)用字碼除以生成碼，余數(shù)為0,所以碼字正確。1 0 0 0 0 1 Q(X)G(x) t 1 1 0 0 1 )1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 F(果)R(k)1 1 0 0 1 ,1 1 0 0 11 1 0 0 10 S(X)(余數(shù))2)因r=4，所以冗余碼是：11001，信息碼是:1100113.循環(huán)冗余碼的工作原理 循環(huán)冗余碼 CRC 在發(fā)送端編碼和接收端校驗(yàn)時(shí)，都可以利用事先約定的生成多項(xiàng)式G(X) 來得到， K 位要發(fā)送的信息位可對應(yīng)于一個(gè) (k-1) 次