吳靜-第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)完

第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)本章內(nèi)容2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2.2數(shù)據(jù)通信方式2.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.5流量控制2.6差錯(cuò)檢測(cè)編碼2.7傳輸介質(zhì)2.8物理層接口及標(biāo)準(zhǔn)2.9寬帶接入技術(shù)2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型2.1.2數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.3數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型信源變換器信道反變換器信宿發(fā)送端噪聲源接收端簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)定義：指以計(jì)算機(jī)為中心，用通信線路連接分布在各地的而執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸功能的系統(tǒng)基本作用：在兩個(gè)實(shí)體之間交換數(shù)據(jù)基本組成三要素：信源、信道、信宿計(jì)算機(jī)或終端數(shù)據(jù)終端設(shè)備信源：信息發(fā)送端信宿：信息接收端信道：傳輸信息的通道有線信道、無線信道數(shù)字信道、模擬信道變換器作用是將信源發(fā)出的信息變換成適合在信道上傳輸?shù)男盘?hào)。變換器一般有編碼器或調(diào)制器反變換器作用是將接收到的信號(hào)恢復(fù)成發(fā)送端原來的信號(hào)，是變換器的反向功能。反變換器一般有譯碼器或解調(diào)器噪聲源模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。編碼：把數(shù)據(jù)變換為數(shù)字信號(hào)的過程譯碼：把數(shù)字信號(hào)變換為數(shù)據(jù)的過程調(diào)制：把數(shù)據(jù)變換為模擬信號(hào)的過程解調(diào)：把模擬信號(hào)變換為數(shù)據(jù)的過程2.1.2數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)：由數(shù)字、字符和符號(hào)等組成，是信息的載體數(shù)據(jù)沒有實(shí)際含義信息：按一定要求以一定格式組織起來的、具有一定意義的數(shù)據(jù)信息有具體含義信號(hào)：信號(hào)是數(shù)據(jù)的具體物理表示，具有確定的物理描述，如電壓、磁場(chǎng)強(qiáng)度等。電磁信號(hào)一般有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種形式數(shù)字信號(hào)：隨時(shí)間離散變化的信號(hào)，如脈沖信號(hào)等模擬信號(hào)：隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)，如正弦波信號(hào)等1011100碼元：代表不同離散數(shù)值(狀態(tài))的基本波形碼元代表的離散數(shù)值可以是多進(jìn)制的，也可以是二進(jìn)制的如：當(dāng)使用二進(jìn)制編碼時(shí)，只有兩種不同的碼元，分別代表0狀態(tài)和1狀態(tài)碼元代表的離散數(shù)值是多進(jìn)制的情況如：傳送“101011000110111010……”方法一：直接傳送每個(gè)碼元攜帶1bit碼元代表的離散值是二進(jìn)制的，兩種碼元方法二：分組：“101,011,000,110,111,010……”每個(gè)碼元攜帶3bit碼元代表離散值是0~7(八進(jìn)制)，八種碼元可用8種不同的振幅、頻率、相位進(jìn)行調(diào)制

數(shù)據(jù)據(jù)通通信信：定義義：：指指信信源源和和信信宿宿之之間間傳傳送送數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)信信號(hào)號(hào)的的通通信信方方式式。。狹義義：：指指數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)廣義義：：包包括括數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)和和模模擬擬信信號(hào)號(hào)數(shù)字字通通信信：在通通信信信信道道中中傳傳送送數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)的的通通信信方方式式模擬擬通通信信：在通通信信信信道道中中傳傳輸輸模模擬擬信信號(hào)號(hào)的的通通信信方方式式數(shù)據(jù)據(jù)通通信信與與數(shù)數(shù)字字通通信信的的區(qū)區(qū)別別？？信源編碼器信宿譯碼器信源編碼器信宿譯碼器信源調(diào)制器信宿解調(diào)器數(shù)字字信信道道數(shù)字字信信道道模擬擬信信道道信源調(diào)制器信宿解調(diào)器模擬擬信信道道2.1.3數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信的的主主要要技技術(shù)術(shù)指指標(biāo)標(biāo)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信的的主主要要技技術(shù)術(shù)指指標(biāo)標(biāo)：：衡量量數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸?shù)牡挠杏行孕院秃涂煽煽靠啃孕缘牡膮?shù)數(shù)衡量量有效效性性的指指標(biāo)標(biāo):信道道帶帶寬寬和和信信道道容容量量傳輸輸速速率率(數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸速速率率、、碼碼元元速速率率)傳輸輸延延遲遲衡量量可靠靠性性的指指標(biāo)標(biāo):誤碼碼率率(1)信信道道帶帶寬寬和和信信道道容容量量信道道帶帶寬寬：：信道道具具有有的的一一定定頻頻率率范范圍圍(頻頻帶帶寬寬度度)按信信道道頻頻率率范范圍圍不不同同，，可可分分為為三三類類：：窄帶帶信信道道———帶帶寬寬為為0~300Hz音頻頻信信道道———帶帶寬寬為為300~3400Hz寬帶帶信信道道———帶帶寬寬為為3400Hz以以上上帶寬寬分分配配？？無線線電電微波波紅外外線線可見見光光紫外外線線X射射線線射線線雙絞絞線線同軸軸電電纜纜衛(wèi)星星地面面微微波波調(diào)幅幅無線線電電調(diào)頻頻無線線電電海事事無線線電電光纖纖電視視(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移動(dòng)無線電電信領(lǐng)域域使用的的電磁波波的頻譜譜信道容量量定義：指指單位時(shí)時(shí)間內(nèi)信信道所能能傳輸?shù)牡淖畲笮畔⒘浚碚餍判诺赖膫鱾鬏斈芰α?。表示方式式：a)以碼元速速率表示示：指信道道在單位位時(shí)間內(nèi)內(nèi)可傳輸輸?shù)淖畲蟠蟠a元數(shù)數(shù)，單位位“波特特”b)以數(shù)據(jù)傳傳輸速率率表示：指單位位時(shí)間內(nèi)內(nèi)最多可可傳輸?shù)牡亩M(jìn)制制數(shù)的位位數(shù)，單單位“bit/s”信道容量量和信道道帶寬的的關(guān)系一般情況況下，信信道帶寬寬越寬，，一定時(shí)時(shí)間內(nèi)信信道上傳傳輸?shù)男判畔⒘烤途驮蕉啵瑒t信道道容量就就越大，，傳輸效效率就越越高。香農(nóng)定理理：在帶寬寬受限、、有高斯斯白噪聲聲干擾的的條件下下：C——信道道容量，，bit/sW——信道道帶寬，，HzN——噪聲聲功率S——信號(hào)號(hào)功率S/N——信噪噪比，一一般用分分貝(dB)作作為度量量單位C=Wlog2(1+S/N)信噪比(dB)=10log10(S/N)(dB)奈奎斯特特準(zhǔn)則：在帶寬寬受限、、無噪聲聲干擾的的條件下下：C——信道道容量，，bit/sW——信道道帶寬，，HzN——信道道上傳輸輸信號(hào)可可取離散散值的個(gè)個(gè)數(shù)(狀狀態(tài)數(shù))log2N——信號(hào)號(hào)所表示示的二進(jìn)進(jìn)制數(shù)據(jù)據(jù)的位數(shù)數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸速率R和碼元元速率B的關(guān)系系最大碼元元速率BmaxC=2Wlog2NR=Blog2N因?yàn)镽max=C，所所以Bmax=2WRmax=Bmaxlog2N由題意知知：10log10(S/N)=30可得出：S/N=1000根據(jù)香農(nóng)農(nóng)公式：：最大數(shù)據(jù)據(jù)傳輸率率=3000log2(1+S/N)≈30K(bit/s)例1:電電話系統(tǒng)統(tǒng)的典型型參數(shù)是是信道帶帶寬為3000Hz，，信噪比比為30dB，，則該系系統(tǒng)的最最大數(shù)據(jù)據(jù)傳輸速速率是多多少？例2：對(duì)對(duì)于某帶帶寬為4000Hz的的低通信信道，采采用16種不同同的狀態(tài)態(tài)來表示示數(shù)據(jù)。。

(1)按照照奈奎斯斯特定理理，信道道的最大大碼元速速率是多多少？最最大傳輸輸速率是是多少？？

(2)如果果信道的的信噪比比為30dB，，按照香香農(nóng)定理理，信道道的最最大傳輸輸速率是是多少？？(1)最最大碼元元速率Bmax=2×W=2××4000=8000(波特特)最大傳輸輸速率=Bmaxlog2N=8000log216=32K(bit/s)(2)由由題知：：10log10(S/N)=30可得出：：S/N=1000最大傳輸輸速率=Wlog2(1+S/N)=4000log2(1+1000)≈40K(bit/s)2.2數(shù)數(shù)據(jù)通通信方式式2.2.1并并行通信信與串行行通信2.2.2單單工通信信、半雙雙工通信信和全雙雙工通信信2.2.3異異步傳輸輸與同步步傳輸2.2.1并并行通信信與串行行通信并行通信信定義：指指利用多多根傳輸輸線將多多位數(shù)據(jù)據(jù)同時(shí)進(jìn)進(jìn)行傳送送。特點(diǎn)：線線路多、、成本高高適用場(chǎng)合合：距離離短、數(shù)數(shù)據(jù)量大大串行通信信定義：指指利用一一條傳輸輸線將數(shù)數(shù)據(jù)一位位一位地地按順序序（由低低位到高高位）分分時(shí)傳輸輸特點(diǎn)：線線路少、、成本低低適用場(chǎng)合合：距離離遠(yuǎn)、距距離近且且速度不不高源目的01001100并行數(shù)據(jù)據(jù)T源目的串行數(shù)據(jù)據(jù)8T010011002.2.2單單工通信信、半雙雙工通信信和全雙雙工通信信全雙工站A站B站A站B站A站B半雙工單工單向分時(shí)、雙雙向同時(shí)、雙雙向2.2.3異異步傳輸輸與同步步傳輸異步傳輸輸異步是指指發(fā)送端端和接收收端不使使用共同同的時(shí)鐘鐘，也不不在數(shù)據(jù)據(jù)中傳輸輸同步信信號(hào)發(fā)送端和和接收端端必須約約定數(shù)據(jù)幀格格式和比特率起始位(1個(gè))——每每個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)幀開始始傳送的的標(biāo)志；；低電平平。數(shù)據(jù)幀格格式數(shù)據(jù)位(5～8個(gè))———緊跟跟著起始始位傳送送；低位位前，高高位后。。表示一一個(gè)字符符校驗(yàn)位(1個(gè))——用用于校驗(yàn)驗(yàn)是否傳傳送正確確；可選選。停止位(1.5/2個(gè)個(gè))———表示該該數(shù)據(jù)幀幀傳送結(jié)結(jié)束；高高電平。?？臻e位———傳送送數(shù)據(jù)幀幀之間的的間隔；；高電平平。起始位校驗(yàn)位停止位空閑位數(shù)據(jù)位低位高位數(shù)據(jù)幀0/10/10/10/110111…空閑位下一個(gè)數(shù)據(jù)幀同步傳輸輸以一個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)幀為為傳輸單單位，每每個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)幀附加加起始和和結(jié)束標(biāo)標(biāo)志同步通信信的數(shù)據(jù)據(jù)傳輸效效率和傳傳輸速率率較高，，但硬件件電路比比較復(fù)雜雜兩種形式式：面向字符符的同步步傳輸、面向比特特的同步步傳輸~~~~起始標(biāo)志志數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志志例１:設(shè)設(shè)數(shù)據(jù)幀幀為1個(gè)個(gè)起始位位、7個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)位位、1個(gè)個(gè)奇偶校校驗(yàn)位和和1個(gè)停停止位，，如果比比特率為為1200bps。用用7位數(shù)數(shù)據(jù)位代代表一個(gè)個(gè)字符，，求每秒秒能傳送送的最多多字符數(shù)數(shù)是多少少？不存在空空閑位時(shí)時(shí)，可傳傳送的字字符數(shù)最最多1200/（1+7+1+1）＝120個(gè)個(gè)2.3數(shù)數(shù)據(jù)傳傳輸技術(shù)術(shù)2.3.1基基帶傳輸輸、頻帶帶傳輸和和寬帶傳傳輸2.3.2數(shù)數(shù)據(jù)編碼碼與調(diào)制制技術(shù)2.3.3多多路復(fù)用用技術(shù)2.3.1基基帶傳輸輸、頻帶帶傳輸和和寬帶傳傳輸1)基帶帶傳輸基帶信號(hào)號(hào)：來自信源源的電脈脈沖信號(hào)號(hào)基帶傳輸輸：在信道中中直接傳傳輸基帶帶信號(hào)的的傳輸方方式基帶信號(hào)號(hào)往往包包含有較較多的低低頻成分分或直流流成分，，僅適合合近距離傳傳輸。通常在進(jìn)進(jìn)行遠(yuǎn)距距離傳輸輸?shù)哪M擬信道中中，必須須對(duì)基帶帶信號(hào)進(jìn)進(jìn)行調(diào)制(modulation)。。2)頻帶帶傳輸頻帶信號(hào)號(hào)：將基帶信信號(hào)變換換(調(diào)制制)成便便于在模模擬信道道中傳輸輸?shù)?、具具有較高高頻率范范圍(300～3400Hz)的信號(hào)號(hào)頻帶傳輸輸：將頻帶信信號(hào)在信信道中傳傳輸?shù)姆椒绞健ｎl帶傳輸輸實(shí)際上上就是模擬傳輸輸頻帶傳輸輸?shù)幕A(chǔ)礎(chǔ)是載波頻率恒定定的模擬擬信號(hào)3)寬帶帶傳輸寬帶：包括大部部分電磁磁波頻譜譜寬帶傳輸輸：將寬帶信信號(hào)在信信道中傳傳輸?shù)姆椒绞健?.3.2數(shù)數(shù)據(jù)編碼碼與調(diào)制制技術(shù)編碼與調(diào)調(diào)制的原原因：數(shù)據(jù)在傳傳輸中容容易產(chǎn)生生誤碼編碼和調(diào)調(diào)制技術(shù)術(shù)可使系系統(tǒng)具有有糾錯(cuò)能能力和抗抗干擾能能力可極大地地避免碼碼流傳送送中誤碼碼的發(fā)生生編碼與調(diào)調(diào)制的任任務(wù)：提高數(shù)據(jù)據(jù)傳輸效效率降低誤碼碼率信號(hào)是數(shù)數(shù)據(jù)的具具體表現(xiàn)現(xiàn)形式數(shù)據(jù)與信信號(hào)之間間的四種種組合：：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)模擬擬信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)數(shù)字信信號(hào)模擬數(shù)據(jù)據(jù)數(shù)字字信號(hào)模擬數(shù)據(jù)據(jù)模擬擬信號(hào)（一）數(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)調(diào)制為為模擬信信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)可以由多多種不同同形式的的電脈沖沖信號(hào)的的波形來來表示。。要將基帶信號(hào)號(hào)(即數(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù))進(jìn)行遠(yuǎn)程程傳輸，，必須先先將其變變換(調(diào)調(diào)制)為為頻帶信號(hào)號(hào)(即模模擬信號(hào)號(hào))，才能在在模擬信信道上傳傳輸。上述變換換就是將數(shù)字?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)調(diào)制制為模擬擬信號(hào)的的過程三種調(diào)制制方法：：1)幅幅度調(diào)制制（AM）載波的振振幅隨基基帶數(shù)字字信號(hào)而而變化，，簡(jiǎn)稱調(diào)調(diào)幅2)頻頻率調(diào)制制（FM）載波的頻頻率隨基基帶數(shù)字字信號(hào)而而變化，，簡(jiǎn)稱調(diào)調(diào)頻3)相位位調(diào)制（（PM））載波的初初始相位位隨基帶帶數(shù)字信信號(hào)而變變化，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱調(diào)相相010011100基帶信號(hào)號(hào)調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相對(duì)基帶信信號(hào)的三三種調(diào)制制波形（二）數(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)編碼碼為數(shù)字字信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)可以由多多種不同同形式的的電脈沖沖信號(hào)的的波形來來表示。。數(shù)字信號(hào)號(hào)是離散的的電壓或或電流的的脈沖序序列，由由若干個(gè)個(gè)碼元組組成表示數(shù)字字?jǐn)?shù)據(jù)的的碼元形形式不同同，則相相應(yīng)產(chǎn)生生不同的的編碼方方法(1)雙雙極性碼碼在一個(gè)碼碼元時(shí)間間間隔內(nèi)內(nèi):發(fā)正電流流表示二二進(jìn)制的的“1””發(fā)負(fù)電流流表示““0”正向幅度度與負(fù)向向幅度相相等有歸零型型和不歸歸零型之之分(2)曼曼徹斯特特編碼在每一個(gè)個(gè)碼元時(shí)時(shí)間間隔隔內(nèi):當(dāng)發(fā)“0”時(shí)，，在間隔隔的中間間時(shí)刻電電平從低向高高躍變當(dāng)發(fā)“1”時(shí)，，在間隔隔的中間間時(shí)刻電電平從高向低低躍變注意：也也可采用用相反的的規(guī)定??！曼徹斯特特編碼的的波形圖圖tA(3)差差分曼徹徹斯特編編碼在每一個(gè)個(gè)碼元時(shí)時(shí)間間隔隔內(nèi):無論發(fā)““0”或或發(fā)“1”，在在間隔的的中間都都有電平平的躍變變。發(fā)“0””時(shí)，間隔開始始時(shí)刻有躍變發(fā)“1””時(shí)，間隔開始始時(shí)刻不躍變差分曼徹徹斯特編編碼的波波形圖tA例1：畫畫出比特特流01101100的雙極極性不歸歸零碼波波形圖、、曼徹斯斯特編碼碼波形圖圖（碼元元1是先先高后低低）、差差分曼徹徹斯特編編碼波形形圖At雙極性不歸零碼波形圖At曼徹斯特編碼波形圖At差分曼徹斯特編碼波形圖作業(yè)：如圖是二二進(jìn)制序序列的曼曼徹斯特特編碼，，碼元１１是前低低后高，，試畫出出該二進(jìn)進(jìn)制序列列的差分分曼徹斯斯特編碼碼。曼徹斯特特編碼波波形圖二進(jìn)制序列Ｔ(三)模模擬數(shù)據(jù)據(jù)編碼為為數(shù)字信信號(hào)常用方法法：脈沖編碼碼調(diào)制(PCM)、增量調(diào)調(diào)制(IM)PCM過過程的三三個(gè)步驟驟：采樣、量量化、編編碼不考(1)采采樣定義把時(shí)間上上連續(xù)的的模擬數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換換成時(shí)間間上離散散信息，，即在每每隔固定定長(zhǎng)度的的時(shí)間點(diǎn)點(diǎn)上抽取取模擬數(shù)數(shù)據(jù)的瞬瞬時(shí)值。。采樣定理當(dāng)采樣頻率率f≥2*模擬擬數(shù)據(jù)的頻頻帶寬度fmax時(shí)，離散信信息可以無無失真地代代表被取樣樣的模擬數(shù)數(shù)據(jù)。(2)量量化定義把采樣得到到的不同離離散幅值，，按照一定定的量化級(jí)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)應(yīng)的數(shù)值并并取整數(shù)，，得到離散散信號(hào)的具具體數(shù)值。。量化級(jí)量化級(jí)即把把離散幅值值分為均勻勻的等級(jí)量化級(jí)是2的整數(shù)次次冪，如分分為128級(jí)、256級(jí)等量化等級(jí)越越高，表示示離散信號(hào)號(hào)的精度越越高(3)編編碼定義將量化后的的離散值轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為一定定位數(shù)的二二進(jìn)制數(shù)值值。量化級(jí)為N時(shí)，對(duì)應(yīng)應(yīng)的二進(jìn)制制位數(shù)為log2NPCM編碼碼過程2.3.3多路復(fù)復(fù)用技術(shù)信道共享和和多路復(fù)用用技術(shù)產(chǎn)生生原因多路復(fù)用：利用一條條物理信道道同時(shí)傳輸輸多路信息息的過程。。信道A1A2B1B2C1C2信道信道共享信道A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用(a)不不使用用復(fù)用技技術(shù)(b)使使用復(fù)復(fù)用技術(shù)術(shù)1)頻分分多路復(fù)復(fù)用(FDM)FDM：：就是將將具有一一定帶寬寬的信道道分割為為若干個(gè)個(gè)有較小小頻帶的的子信道道，每個(gè)個(gè)子信道道供一個(gè)個(gè)用戶使使用。FDM的所有用用戶在同樣的時(shí)時(shí)間占用不同的帶帶寬資源源FDM子子信道示示意圖頻率時(shí)間子信道D子信道C子信道B子信道A可用頻段段2)時(shí)時(shí)分多路路復(fù)用(TDM)時(shí)分多路路復(fù)用：將時(shí)間間分成一一個(gè)個(gè)等等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用用幀(TDM幀幀)，每幀再再分為若若干時(shí)隙隙，輪換換地為多多個(gè)用戶戶使用。。每個(gè)用戶戶在每個(gè)個(gè)TDM幀幀中占用用固定序序號(hào)的時(shí)時(shí)隙，這這些時(shí)隙隙組成一一個(gè)子信信道TDM的的所有用用戶是在在不同的時(shí)時(shí)間占用同樣的頻頻帶寬度度。TDM子子信道示示意圖頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAATDM幀幀TDM幀幀TDM幀幀TDM幀幀可用頻段段組成子信信道A的的時(shí)隙TDM分分為兩種種：同步時(shí)分分多路復(fù)復(fù)用分配給每每個(gè)用戶戶的時(shí)隙隙固定，，空閑時(shí)時(shí)隙不能能被其它它用戶占占用異步時(shí)分分多路復(fù)復(fù)用(又稱統(tǒng)計(jì)時(shí)分分多路復(fù)復(fù)用STDM)動(dòng)態(tài)分配配時(shí)隙，，空閑時(shí)時(shí)隙可以以被其它它用戶占占用3)波分分多路復(fù)復(fù)用(WDM)WDM相相當(dāng)于光光的頻分分復(fù)用WDM指指在一根根光纖上上能同時(shí)時(shí)傳送多多個(gè)波長(zhǎng)長(zhǎng)（頻率率）不同同的光載載波的復(fù)復(fù)用技術(shù)術(shù)不考4)碼分分多路復(fù)復(fù)用(CDM)CDM是是基于碼碼型分割割信道的的共享信信道方法法常用名詞詞是碼分多址址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。每個(gè)用戶戶在同樣的時(shí)時(shí)間使用同樣的頻頻帶通信各用戶使使用不同碼型型，彼此不不會(huì)造成成干擾每個(gè)比特特時(shí)間劃劃分為m個(gè)短的間間隔，稱稱為碼片(chip)碼片序列列(chipsequence)每個(gè)站被被指派一一個(gè)唯一一的mbit碼碼片序序列。如發(fā)送比比特1，則發(fā)發(fā)送自己己的mbit碼碼片序序列如發(fā)送比比特0，則發(fā)發(fā)送該碼碼片序列列的二進(jìn)進(jìn)制反碼碼例如，S站的8bit碼碼片序序列是00011011發(fā)送比特特1時(shí)時(shí)，就就發(fā)送序序列00011011發(fā)送比特特0時(shí)時(shí)，就就發(fā)送序序列11100100將碼片中中的0寫寫為-1,1寫寫為+1，上述述S站的的碼片序序列可寫寫為：(–1––1––1+1+1––1+1+1)CDMA的重重要特點(diǎn)點(diǎn)每個(gè)站分分配的碼碼片序列列特點(diǎn)必須各不不相同必須互相相正交碼片序列列的正交交關(guān)系令向量S表表示站S的的碼片向向量令向量T表表示其它它任何站站的碼片片向量?jī)蓚€(gè)不同同站的碼碼片序列列正交，，就是向向量S和T的的規(guī)格化化內(nèi)積都是0：例：令向向量S為(–1––1––1+1+1––1+1+1)，向量T為(–1––1+1––1+1+1+1––1)，S與T是是否正交交？解：把向向量S和T的的各分量量值代入入上式就就可看出出這兩個(gè)碼片片序列是是正交的的。任何一個(gè)個(gè)碼片向向量和該該碼片向向量自己己的規(guī)格格化內(nèi)積積都是1。一個(gè)碼片片向量和和該碼片片反碼的的向量的的規(guī)格化化內(nèi)積值值是––1。正交關(guān)系系的另一一個(gè)重要要特性???====±===·mimiimiiimSmSSm112211)1(111SS???======·mimimi=1m(-Si2)m(Si)反Sim11)－1(111S反S－1CDMA的工工作原理理S站的的碼片序序列S110ttttttm個(gè)碼片tS站發(fā)發(fā)送的信信號(hào)SxT站發(fā)發(fā)送的信信號(hào)Tx總的發(fā)送送信號(hào)Sx+Tx規(guī)格化內(nèi)內(nèi)積SSx規(guī)格化內(nèi)內(nèi)積STx數(shù)據(jù)碼元元比特發(fā)送端接收端S(Sx+Tx)=SSx+STx=SSx=+1S站站發(fā)送位位1-1S站發(fā)送送位00S站站沒發(fā)送送數(shù)據(jù)例1：共共有3個(gè)個(gè)站進(jìn)行行CDMA通信信，3個(gè)個(gè)站的碼碼片序列列分別為為：A(-1-1-1+1+1-1+1+1),B(-1-1+1-1+1+1+1-1),C(-1+1-1+1+1+1-1-1),現(xiàn)收收到這樣樣的碼片片序列X(-1+1-3+1-1-3+1+1),那么么，A、、B、C3個(gè)個(gè)站分別別發(fā)送了了什么數(shù)數(shù)據(jù)呢？？所以，A站發(fā)送送的是位位1?=·8i=1XiAi81XA=+1·XB=-1所以，B站發(fā)送送的是位位0·XC=0所以，C站未發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)例2：在在一個(gè)CDMA移動(dòng)通通信系統(tǒng)統(tǒng)中，A、B、、C站分分配的碼碼片序列列分別為為(-1-1-1+1+1-1+1+1)、(-1-1+1-1+1+1+1-1)和(-1+1-1+1+1+1-1-1)，，某一時(shí)時(shí)刻A發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)位0，，B發(fā)送送數(shù)據(jù)1，C未未發(fā)送，，則接收收C站信信息的接接收者收收到的信信號(hào)是什什么？解：A要發(fā)發(fā)送位位0，，則將將其碼碼片反反碼的的序列列發(fā)送送出去去，即即發(fā)送(+1+1+1-1-1+1-1-1)B要發(fā)發(fā)送位位1，，則將將其碼碼片序序列發(fā)發(fā)送出出去，，即發(fā)發(fā)送(-1-1+1-1+1+1+1-1)C未發(fā)發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)收到的的信號(hào)號(hào)是雙雙極性性信號(hào)號(hào)線性性相加加的結(jié)結(jié)果，，即(+1+1+1-1-1+1-1-1)+(-1-1+1-1+1+1+1-1)=(00+2-20+20-2)作業(yè)：：共有4個(gè)站站進(jìn)行行碼分分多址址CDMA通信信。4個(gè)站站的碼碼片序序列為為：A:(-1-1-1+1+1-1+1+1)B:(-1-1+1-1+1+1+1-1)C:(-1+1-1+1+1+1-1-1)D:(-1+1-1-1-1-1+1-1)現(xiàn)現(xiàn)收到到這樣樣的碼碼片序序列:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。問問哪個(gè)個(gè)站發(fā)發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)了了？發(fā)發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)的的站發(fā)發(fā)送的的是1還是是0？？2.4數(shù)數(shù)據(jù)交交換技技術(shù)“交換換”的的含義義從字面面上看看，““交換”就是是轉(zhuǎn)發(fā)從通信信資源源的分分配角角度來來看，，“交交換””就是是按照照某種種方式式動(dòng)態(tài)地地分配配傳輸線線路資資源。。常用的的數(shù)據(jù)據(jù)交換換技術(shù)術(shù)電路交交換、、報(bào)文文交換換、分分組交交換2.4.1.電電路交交換技技術(shù)電路交交換的的三個(gè)個(gè)階段段：建立電電路傳輸數(shù)數(shù)據(jù)拆除電電路A和和B通通話經(jīng)經(jīng)過四四個(gè)交交換機(jī)機(jī)通話在在A到到B的的連接接上進(jìn)進(jìn)行((((交換機(jī)機(jī)交換機(jī)機(jī)交換機(jī)機(jī)交換機(jī)機(jī)用戶線線用戶線線中繼線線中繼線線BDCA電路交交換過過程電路交交換的的特點(diǎn)點(diǎn)有電路路的建建立和和拆除除過程程電路建建立以以后為為專用用線路路實(shí)時(shí)性性好出現(xiàn)的的問題題計(jì)算機(jī)機(jī)數(shù)據(jù)據(jù)具有有突發(fā)發(fā)性這導(dǎo)致致專用用線路路的利利用率率很低低2.4.2報(bào)報(bào)文交交換技技術(shù)以報(bào)文文為單單位交交換信信息。。報(bào)文交交換特特點(diǎn)無呼叫叫建立立和專專用線線路存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)式的的發(fā)送送技術(shù)術(shù)報(bào)文交交換過過程發(fā)送報(bào)報(bào)文傳輸暫存-轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)傳輸暫存-轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)傳輸接收?qǐng)?bào)報(bào)文與電路路交換換比較較，優(yōu)優(yōu)點(diǎn)為為不存在在專用用線路路，線線路利利用率率較高高系統(tǒng)很很容易易把一一個(gè)報(bào)報(bào)文送送到多多個(gè)目目的站站點(diǎn)出現(xiàn)的的問題題報(bào)文傳傳輸延延遲較較長(zhǎng)(特別別是發(fā)發(fā)生傳傳輸錯(cuò)錯(cuò)誤后后)不能滿滿足實(shí)實(shí)時(shí)或或交互互式通通信要要求2.4.3分分組交交換技技術(shù)基本思思想數(shù)據(jù)分分組路由選選擇存儲(chǔ)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)分組交交換特特點(diǎn)無呼叫叫建立立和專專用通通路存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)式的的發(fā)送送技術(shù)術(shù)數(shù)據(jù)分分成分分組進(jìn)進(jìn)行發(fā)發(fā)送報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010報(bào)文較較長(zhǎng)，，不便便于傳傳輸(1)數(shù)據(jù)據(jù)分組組數(shù)據(jù)段1數(shù)據(jù)段2數(shù)據(jù)段3報(bào)文第一步步：在在發(fā)送送端，，先把把較長(zhǎng)長(zhǎng)的報(bào)報(bào)文分分成若若干個(gè)個(gè)較短的、長(zhǎng)長(zhǎng)度固定定的數(shù)據(jù)據(jù)段數(shù)據(jù)段段1數(shù)據(jù)段段2數(shù)據(jù)段段3報(bào)文第二步：：每個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)段前前面添加加上首部構(gòu)成分組組首部首部首部分組1分組2分組3請(qǐng)注意：：現(xiàn)在左左邊是“前面”第三步：：以“分組”作為數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸單元，，依次把各分組組發(fā)送到到接收端端（假定定接收端端在左邊邊）數(shù)據(jù)段1首部分組1數(shù)據(jù)段2首部分組2數(shù)據(jù)段3首部分組3分組首部部的重要要性每一個(gè)分組的首首部都含含有地址等控制信信息。每個(gè)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)交換機(jī)機(jī)根據(jù)收收到的分分組首部部中的地址信息息，把分組組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)個(gè)結(jié)點(diǎn)交交換機(jī)。。用這樣的的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)方式，最最后分組組就能到到達(dá)最終目的的地。第四步：：接收端端收到分分組后剝剝?nèi)ナ撞坎窟€原成成報(bào)文數(shù)據(jù)段段1首部分組1數(shù)據(jù)段段2首部分組2數(shù)據(jù)段段3首部分組3收到的數(shù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)據(jù)數(shù)據(jù)據(jù)數(shù)據(jù)據(jù)第五步：：在接收收端把收收到的數(shù)數(shù)據(jù)恢復(fù)成為為原來的的報(bào)文。這里，假假定分組組在傳輸輸過程中中沒有出出現(xiàn)差錯(cuò)錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)時(shí)也沒有有被丟棄棄。報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5發(fā)送分組組H2向H6發(fā)送分組組注意分組組路徑的的變化??！路由器主機(jī)(2)路路由選選擇(3)存存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5發(fā)送分組組路由器主機(jī)在路由器器E暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)的端口口最后到達(dá)達(dá)目的主主機(jī)H5在路由器器C暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)的端口口在路由器器A暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)的端口口分組交換換優(yōu)點(diǎn)：：傳輸延遲遲小，提提高了傳傳輸速率率出錯(cuò)概率率小，出出錯(cuò)時(shí)重重傳分組組比報(bào)文文開銷小小降低對(duì)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)存儲(chǔ)容容量的要要求分組在不不同鏈路路并發(fā)傳傳送，提提高了傳傳輸效率率和線路路利用率率分組交換換出現(xiàn)的的問題：：分組封裝裝與重組組會(huì)產(chǎn)生生一定的的開銷三種交換換方式的的數(shù)據(jù)傳傳輸過程程P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報(bào)文報(bào)文報(bào)文ABCDABCDABCD報(bào)文交換換電路交換換分組交換換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報(bào)文P2P1連接釋放數(shù)據(jù)傳送送的特點(diǎn)比特流直直達(dá)終點(diǎn)點(diǎn)報(bào)文報(bào)文報(bào)文分組分組分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)共k段段鏈路，，每段鏈鏈路傳播播時(shí)延為為d秒，，報(bào)文長(zhǎng)長(zhǎng)度為l，每段鏈路路發(fā)送速速率為v，電路路建立時(shí)時(shí)間為s，結(jié)點(diǎn)點(diǎn)處理和和排隊(duì)時(shí)延延忽略不不計(jì)。分分組長(zhǎng)度度為p，，分組首首部為m。電路交換換時(shí)延電路建立立時(shí)間+發(fā)送報(bào)報(bào)文時(shí)延延+k段段傳播時(shí)時(shí)延=s+l/v+kd報(bào)文交換換時(shí)延k個(gè)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)發(fā)送報(bào)報(bào)文時(shí)延延+k段段傳播時(shí)時(shí)延=kl/v+kd分組交換換時(shí)延設(shè)需劃分分n個(gè)分分組，l/(p-m)若能能整除，，則n=l/(p-m)，，否則n=l/(p-m)+1，，此時(shí)分分組交換換時(shí)延為為；第1個(gè)分分組的k段發(fā)送送時(shí)延+第1個(gè)個(gè)分組的的k段傳傳播時(shí)延延+n-1個(gè)個(gè)分組的的1段發(fā)發(fā)送時(shí)延延=kp/v+kd+(n-1)p/v三種交換換技術(shù)對(duì)對(duì)比電路交換換存在呼呼叫建立立，專用用線路不不傳送數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)浪浪費(fèi)資源源。報(bào)文交換換沒有呼呼叫建立立，只有有發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)才才占用線線路，但但傳輸延延遲較長(zhǎng)長(zhǎng)分組交換換除了報(bào)報(bào)文交換換的特點(diǎn)點(diǎn)外，還還有傳輸輸延遲小小的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)例1：在在圖2.8所示示的采用用“存儲(chǔ)儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)”方式式分組的的交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，，所有鏈鏈路的數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸速度為為100Mbps，分分組大小小為1000B，其中中分組頭頭大小為為20B，若主主機(jī)H1向主機(jī)機(jī)H2發(fā)發(fā)送一個(gè)個(gè)大小為為980000B的文文件，則則在不考考慮分組組拆裝時(shí)時(shí)間和傳傳播延遲遲的情況況下，從從H1發(fā)發(fā)送到H2接收收完為止止，需要要的時(shí)間間至少是是多少？？2010年全全國(guó)考研研題H1H2劃分分組數(shù)數(shù)為：980000/(1000-20)=1000對(duì)于每個(gè)分分組發(fā)送時(shí)時(shí)延：(1000*8)/(100*106)=0.08ms總的時(shí)間至至少為：0.08*3+0.08*999=80.16ms作業(yè)：要傳送的報(bào)報(bào)文共1024bit，從源源站到目的的站共經(jīng)過過3段鏈路路，每段鏈鏈路的傳播播時(shí)延為10ms，，數(shù)據(jù)率為為1Mbps。在電電路交換時(shí)時(shí)電路的建建立時(shí)間為為100ms。在分分組交換時(shí)時(shí)，分組長(zhǎng)長(zhǎng)度為672bit，首部長(zhǎng)長(zhǎng)度為160bit，且各結(jié)結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)隊(duì)等待時(shí)間間可忽略不不計(jì)。(1)計(jì)算算在電路交交換時(shí)的時(shí)時(shí)延(2)計(jì)算算在分組交交換時(shí)的時(shí)時(shí)延2.5流流量控制流量控制：：指控制發(fā)送送方的發(fā)送送能力不超超過接收方方的接收能能力常見的流量量控制協(xié)議議包括：停止-等待待協(xié)議連續(xù)ARQ協(xié)議選擇重傳ARQ協(xié)議議采用滑動(dòng)窗窗口機(jī)制2.5.1停止-等待協(xié)議議常稱為自動(dòng)動(dòng)重傳請(qǐng)求求ARQ(AutomaticRepeatreQuest)協(xié)議描述：：當(dāng)發(fā)送方發(fā)送完一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)幀后后，便等待待接收方發(fā)發(fā)回的確認(rèn)認(rèn)幀只有當(dāng)確認(rèn)認(rèn)幀到達(dá)后后，才能發(fā)發(fā)送下一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)幀若計(jì)時(shí)器超時(shí)而仍未收到到確認(rèn)幀，，則重傳剛剛發(fā)送過過的數(shù)據(jù)幀幀。超時(shí)重傳M1(a)無無差錯(cuò)情況況A發(fā)送M1確認(rèn)M1B發(fā)送M2發(fā)送M3確認(rèn)M2確認(rèn)M3A發(fā)送M1B發(fā)送M2確認(rèn)M1丟棄有差錯(cuò)錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀(b)超超時(shí)重傳ttttA發(fā)送M1B超時(shí)重傳M1發(fā)送M2丟棄重復(fù)的M1重傳確認(rèn)M1(a)確確認(rèn)丟失確認(rèn)M1A發(fā)送M1B超時(shí)重傳M1發(fā)送M2丟棄重復(fù)的M1重傳確認(rèn)M1(b)確確認(rèn)遲到確認(rèn)M1收下遲到的確認(rèn),但但什么也不不做tttt超時(shí)重傳發(fā)送方每發(fā)發(fā)送一個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)幀，就就對(duì)這個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)幀設(shè)置置一次超時(shí)計(jì)時(shí)器器。只要超時(shí)計(jì)計(jì)時(shí)器設(shè)置置的重傳時(shí)間已已到，但發(fā)送方還沒沒有收到接接收方的確確認(rèn)，就要要向接收方方重傳這個(gè)數(shù)據(jù)幀幀。請(qǐng)注意在發(fā)送完一一個(gè)數(shù)據(jù)幀幀后，必須須暫時(shí)保留已發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)幀的副本本。數(shù)據(jù)幀和確確認(rèn)幀都必必須進(jìn)行編號(hào)，并且序號(hào)循循環(huán)使用。。超時(shí)計(jì)時(shí)器器的重傳時(shí)時(shí)間應(yīng)當(dāng)比比數(shù)據(jù)幀的的平均往返返時(shí)延更長(zhǎng)一些。ack2ack1ack0發(fā)送方接收方0112時(shí)間時(shí)間0E12超時(shí)重傳出錯(cuò)2.5.2連續(xù)ARQ協(xié)議議協(xié)議提出原原因改進(jìn)停止-等待協(xié)議議——提高信道利利用率協(xié)議描述數(shù)據(jù)幀按序從發(fā)送方流流向接收方方發(fā)送方在發(fā)送完一一個(gè)數(shù)據(jù)幀幀后，不是是停下來等等待確認(rèn)幀幀，而是可可以連續(xù)再再發(fā)送若干干個(gè)數(shù)據(jù)幀幀出錯(cuò)幀處理理方法：接收方等待發(fā)送方方重發(fā)該幀幀，對(duì)其它它發(fā)送方發(fā)發(fā)來的幀均均丟棄，發(fā)送方重發(fā)包括該該幀在內(nèi)的的后面N幀幀附加說明連續(xù)ARQ協(xié)議又叫叫后退N幀幀ARQ協(xié)協(xié)議(GoBackN,GBN)接收方可以以累計(jì)確認(rèn)認(rèn)ack62013423401EDD2345656發(fā)送方接收方重傳2~4┏━━━━━┓ack0ack1ack2ack3ack4出錯(cuò)被丟棄的數(shù)據(jù)幀超時(shí)間隔ack52.5.3選擇重重傳ARQ協(xié)議選擇重傳(SelectiveRepeat)協(xié)議(SR)協(xié)議提出原原因：改進(jìn)連續(xù)ARQ協(xié)議議——減少重傳幀幀數(shù)，設(shè)法只重重傳出錯(cuò)的數(shù)據(jù)據(jù)幀協(xié)議描述：：出錯(cuò)幀的處處理方法接收方發(fā)現(xiàn)某幀出出錯(cuò)后，接接收方對(duì)后后面?zhèn)鱽淼牡膸粊G棄棄，而是把把它們放在在一個(gè)緩沖沖區(qū)中發(fā)送方只對(duì)出錯(cuò)幀幀進(jìn)行重傳傳接收方收到重傳幀幀后，就將將已收到的的其余幀一一起按正確確的順序遞遞交網(wǎng)絡(luò)層層，且只對(duì)對(duì)最高序號(hào)號(hào)幀進(jìn)行確確認(rèn)。2013425601E342567878發(fā)送端接收端重傳┏━┓超時(shí)間隔ack0ack1ack4ack5ack6ack7ack8出錯(cuò)被緩沖的數(shù)據(jù)幀將2~4傳給網(wǎng)絡(luò)層2.5.4滑動(dòng)窗窗口機(jī)制滑動(dòng)窗口機(jī)機(jī)制是從發(fā)送和和接收兩方方面限制用用戶資源需需求，并通通過接收方方來控制發(fā)發(fā)送方的數(shù)數(shù)量發(fā)送方在發(fā)送窗口口尺寸允許許下，一次次可連續(xù)發(fā)發(fā)送多個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)幀接收方在接收窗口口尺寸允許許下，可接接收多個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)幀，并并對(duì)多個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)幀一次次進(jìn)行確認(rèn)認(rèn)發(fā)送窗口和和接收窗口口發(fā)送窗口發(fā)送窗口是指發(fā)送方方允許連續(xù)續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)幀的序列列表發(fā)送窗口的的大小限制了發(fā)送送方的已發(fā)發(fā)送但未被被確認(rèn)的數(shù)數(shù)據(jù)幀的數(shù)數(shù)目。接收窗口接收窗口是指接收方方允許接收收數(shù)據(jù)幀的的序列表凡是到達(dá)接接收窗口內(nèi)內(nèi)的數(shù)據(jù)幀幀才被接收收，在窗口口外的其它它數(shù)據(jù)幀被被丟棄窗口滑動(dòng)方方法發(fā)送窗口滑滑動(dòng)方法發(fā)送方收到確認(rèn)ACKi(i為接收收方期望收收到的序號(hào)號(hào))后，將將發(fā)送窗口口向前滑動(dòng)動(dòng)到起始序序號(hào)為i的的位置，然然后根據(jù)收到的接收窗口大大小來設(shè)置發(fā)送送窗口大小小接收窗口滑滑動(dòng)方法接收方對(duì)按序收到到數(shù)據(jù)中的的最高序號(hào)號(hào)j(j為為接收方最最后正確接接收的序號(hào)號(hào))給出確確認(rèn)ACKj+1，，然后將接接收窗口向向前滑動(dòng)到到起始序號(hào)號(hào)為j+1的位置窗口的滑動(dòng)動(dòng)過程前移不允許發(fā)送送已發(fā)送并收到確認(rèn)A的發(fā)送送窗口=20允許發(fā)送的的序號(hào)26272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556B期望收到的序號(hào)號(hào)31前沿后沿前移收縮根據(jù)據(jù)B給給出出的的確確認(rèn)認(rèn)號(hào)號(hào)31,接接收收窗窗口口大大小小20A構(gòu)構(gòu)造造出出自自己己的的發(fā)發(fā)送送窗窗口口TCP標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)強(qiáng)強(qiáng)烈烈不不贊贊成成發(fā)送送窗窗口口前前沿沿向向后后收收縮縮不允允許許發(fā)發(fā)送送已發(fā)發(fā)送送并并收到到確確認(rèn)認(rèn)A的的發(fā)發(fā)送送窗窗口口位位置置不不變變?cè)试S許發(fā)發(fā)送送但但尚尚未未發(fā)發(fā)送送262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已發(fā)發(fā)送送但但未未收收到到確確認(rèn)認(rèn)56P1P2P3不允允許許接接收收已發(fā)發(fā)送送確確認(rèn)認(rèn)并交交付付主主機(jī)機(jī)B的的接接收收窗窗口口允許許接接收收26272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556未按按序序收收到到可用用窗窗口口A發(fā)發(fā)送送了了11個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)幀幀P3–P1=A的的發(fā)發(fā)送送窗窗口口(又又稱稱為為通通知知窗窗口口)P2–P1=已已發(fā)發(fā)送送但但尚尚未未收收到到確確認(rèn)認(rèn)的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)幀幀P3–P2=允允許許發(fā)發(fā)送送但但尚尚未未發(fā)發(fā)送送的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)幀幀(又又稱稱可可用用窗窗口口或或有有效效窗窗口口)注意意:B只只能能對(duì)對(duì)按按序序收收到到的的數(shù)據(jù)據(jù)的的最最高高序序號(hào)號(hào)給給出出確確認(rèn)認(rèn)確認(rèn)認(rèn)號(hào)號(hào)？？允許許發(fā)發(fā)送送但但尚尚未未發(fā)發(fā)送送A的的發(fā)發(fā)送送窗窗口口向向前前滑滑動(dòng)動(dòng)262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已發(fā)發(fā)送送并并收收到到確確認(rèn)認(rèn)不允允許許發(fā)送送已發(fā)發(fā)送送但未未收收到到確確認(rèn)認(rèn)56P1P2P3允許許接接收收B的的接接收收窗窗口口向向前前滑滑動(dòng)動(dòng)262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已發(fā)發(fā)送送確確認(rèn)認(rèn)并交交付付主主機(jī)機(jī)不允允許許接收收56未按按序序收收到到A收收到到新新的的確確認(rèn)認(rèn)號(hào)號(hào)34，，接接收收窗窗口口大大小小20，，發(fā)送送窗窗口口向向前前滑滑動(dòng)動(dòng)，，可可用用窗窗口口增增大大先存存下下，，等等待待缺缺少少的的數(shù)據(jù)據(jù)的的到到達(dá)達(dá)B收收到到31號(hào)號(hào)幀幀，，把把31~33號(hào)號(hào)幀幀交交付付給給主主機(jī)機(jī)，，接收收窗窗口口向向前前移移動(dòng)動(dòng)3個(gè)個(gè)序序號(hào)號(hào)，，并并給給A發(fā)發(fā)確確認(rèn)認(rèn)不允允許許發(fā)送送已發(fā)發(fā)送送并并收收到到確確認(rèn)認(rèn)A的的發(fā)發(fā)送送窗窗口口已已滿滿，，可可用用窗窗口口為為零零262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已發(fā)送送但未未收到到確認(rèn)認(rèn)56P1P2P3A的的發(fā)送送窗口口內(nèi)的的序號(hào)號(hào)都已已用完完，但還沒沒有再再收到到確認(rèn)認(rèn)，必必須停停止發(fā)發(fā)送。。ACK=1,ack=601,rwnd=0ACK=1,ack=501,rwnd=100ACK=1,ack=201,rwnd=300seq=1,DATAseq=201,DATAseq=401,DATAseq=301,DATAseq=101,DATAseq=201,DATAseq=501,DATAAB允許A發(fā)發(fā)送送序號(hào)號(hào)201至至500共共300幀幀A發(fā)發(fā)送了了序號(hào)號(hào)101至至200，還還能發(fā)發(fā)送200幀幀A發(fā)發(fā)送了了序號(hào)號(hào)301至至400，還還能再再發(fā)送送100幀幀新數(shù)數(shù)據(jù)A發(fā)發(fā)送了了序號(hào)號(hào)1至至100，還還能發(fā)發(fā)送300幀幀A發(fā)發(fā)送了了序號(hào)號(hào)401至至500，不不能再再發(fā)送送新數(shù)數(shù)據(jù)了了A超超時(shí)重重傳舊舊的數(shù)數(shù)據(jù)，，但不不能發(fā)發(fā)送新新的數(shù)數(shù)據(jù)允許A發(fā)發(fā)送送序號(hào)號(hào)501至至600共共100幀幀A發(fā)發(fā)送了了序號(hào)號(hào)501至至600，不不能再再發(fā)送送了不允許許A再再發(fā)送送（到到序號(hào)號(hào)600為為止的的數(shù)據(jù)據(jù)都收收到了了）丟失?。±没瑒?dòng)窗窗口進(jìn)進(jìn)行流流量控控制舉舉例A向向B發(fā)發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)。。在連連接建建立時(shí)時(shí)，B告告訴訴A：““我的的接收收窗口口rwnd=400（（數(shù)據(jù)據(jù)幀））”。。流量控控制各各協(xié)議議的窗窗口大大小發(fā)送窗口大小接收窗口大小停止-等待協(xié)議11連續(xù)ARQ協(xié)議N1選擇重傳ARQ協(xié)議NM最大窗窗口尺尺寸問問題討討論設(shè)幀序序號(hào)位位數(shù)為為Q，，發(fā)送送窗口口大小小為WT，接收收窗口口大小小為WR，為了能能區(qū)分分出新新幀和和重傳傳幀，，需滿滿足如如下條條件:停止-等待待協(xié)議議Q=1，則則WT和WR只能為為1，滿足足WT+WR≤2Q連續(xù)ARQ協(xié)議議WR只能為為1，由WT+WR≤2Q可知，，WT≤2Q-1選擇重傳傳ARQ協(xié)議WT+WR≤2QWT+WR≤2QWT≤WR不考慮擁?yè)砣刂浦疲琖T=WR≤2Q-1考慮擁塞塞控制，，請(qǐng)自行行討論?幀序號(hào)位位數(shù)為3，發(fā)送送窗口WT和接收窗窗口WR的大小都都為7，，則會(huì)出出現(xiàn)如下下情況：：發(fā)送方0123456701234567接收方0123456701234567發(fā)送方0123456701234567接收方0123456701234567數(shù)據(jù)幀正確接收收發(fā)送方0123456701234567接收方0123456701234567確認(rèn)幀丟失012345重疊疊幀信道利用用率問題題討論設(shè)發(fā)送一一個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)幀時(shí)延延TD，往返時(shí)延延RTT，發(fā)送一個(gè)個(gè)確認(rèn)幀幀時(shí)延TA(常忽略略不計(jì))，信道道利用率率為U停止-等等待協(xié)議議連續(xù)ARQ協(xié)議議和選擇擇重傳ARQ協(xié)協(xié)議設(shè)發(fā)送窗窗口大小小為P，，并且滿滿足PTD≤TD+RTT+TAU=TD/(TD+RTT+TA)U=PTD/(TD+RTT+TA)U=TD/(TD+RTT)不計(jì)TAU=PTD/(TD+RTT)不計(jì)TA三個(gè)協(xié)議的發(fā)送周期相同不考例1：若采用用后退N幀ARQ協(xié)議議進(jìn)行流流量控制制，幀編編號(hào)字段為7位，則則發(fā)送窗窗口的最最大尺寸寸為()A.7B.8C.127D.128例2：數(shù)據(jù)鏈鏈路層采采用GoBackn方式式進(jìn)行流流量控制制，發(fā)送送方已經(jīng)經(jīng)發(fā)送了了編號(hào)為為0~6的幀。。當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)器超時(shí)時(shí)時(shí)，1號(hào)幀的的確認(rèn)還還沒有返返回，則則發(fā)送方方需要重重發(fā)的幀幀數(shù)是()A.1B.2C.5D.6例3：在選擇擇重傳協(xié)協(xié)議(SR)中中，當(dāng)幀幀的序號(hào)號(hào)字段為為3比特特，為保保證新滑滑動(dòng)的窗窗口與舊舊的窗口口不產(chǎn)生生幀編號(hào)號(hào)的重疊疊，則發(fā)發(fā)送窗口口的最大大尺寸是是()A.2B.4C.6D.8例4：數(shù)據(jù)鏈鏈路層采采用選擇擇重傳協(xié)協(xié)議(SR)傳傳輸數(shù)據(jù)據(jù)，發(fā)送送方已發(fā)發(fā)送了0~3號(hào)數(shù)據(jù)幀幀，現(xiàn)0、2號(hào)號(hào)幀依次次超時(shí)，，則此時(shí)時(shí)需要重重傳的幀幀數(shù)是()A.1B.2C.3D.4CDBB例5：在數(shù)據(jù)據(jù)傳輸速速率為100Kbps的衛(wèi)星星信道上上發(fā)送長(zhǎng)長(zhǎng)度為1Kb的的幀，單單程傳播播時(shí)延為為0.27s。。假設(shè)確確認(rèn)總是是由數(shù)據(jù)據(jù)幀捎帶帶，幀頭頭很短，，幀序號(hào)號(hào)的長(zhǎng)度度為3bit。。對(duì)于下下列三種種協(xié)議，，可以取取得的最最大信道道利用率率是多少少？(1)停停止-等等待協(xié)議議(2)連續(xù)續(xù)ARQ協(xié)議(3)選擇重重傳ARQ協(xié)議議解：三種種協(xié)議的的發(fā)送周周期相同同，均為為1/100+0.27+1/100+0.27=0.56s(1)發(fā)發(fā)送一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)幀幀的時(shí)間間為1/100=0.01s故U1=0.01/0.56=1.8%(2)發(fā)發(fā)送窗口口最大值值為23-1=7故U2=0.01*7/0.56=12.5%(3)發(fā)發(fā)送窗口口最大值值為23-1=4故U3=0.01*4/0.56=7.1%不考作業(yè)：1.數(shù)據(jù)據(jù)鏈路層層采用了了后退N幀(GBN)協(xié)議，，發(fā)送方方已經(jīng)發(fā)發(fā)送了編編號(hào)為0~7的幀幀。當(dāng)計(jì)計(jì)時(shí)器超超時(shí)時(shí)，，若發(fā)送送方只收收到0、、2、3號(hào)幀的的確認(rèn)，，則發(fā)送送方需要要重發(fā)的的幀數(shù)是是()A.2B.3C.4D.52.P512(6)不考2.6差差錯(cuò)檢檢測(cè)編碼碼基本思想想發(fā)送端通通過對(duì)信信息序列列進(jìn)行某某種變換換，使原原來彼此此獨(dú)立的的、沒有有相關(guān)性性的信息息碼產(chǎn)生生某種相相關(guān)性接收端據(jù)據(jù)此來檢檢查和糾糾正傳輸輸信息序序列中的的差錯(cuò)。。常用的差差錯(cuò)檢測(cè)測(cè)編碼奇偶校驗(yàn)驗(yàn)碼校驗(yàn)和循環(huán)冗余余校驗(yàn)碼碼2.6.1奇奇偶校驗(yàn)驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)驗(yàn)碼是一一種最簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)碼碼只能對(duì)付付少量的的隨機(jī)性錯(cuò)誤奇偶校驗(yàn)驗(yàn)定義：：在原數(shù)數(shù)據(jù)位后后附加一一個(gè)檢驗(yàn)驗(yàn)位(冗冗余位)，使得得在附加加后的整整個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)碼中的的“1””的個(gè)數(shù)數(shù)成為奇奇數(shù)或偶偶數(shù)，分分別稱為為奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)。奇偶校驗(yàn)驗(yàn)過程發(fā)送端先將要傳傳送的數(shù)數(shù)據(jù)分組組(一個(gè)個(gè)字符[異步時(shí)時(shí)]或若若干個(gè)字字符[同同步時(shí)])，然然后在每每一組后后增加校校驗(yàn)位[異步時(shí)時(shí)]或校校驗(yàn)字符符[同步步時(shí)]接收端按同樣規(guī)規(guī)律進(jìn)行行檢驗(yàn)，，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)不符，，則有錯(cuò)錯(cuò)，否則則認(rèn)為傳傳輸正確確。不考奇偶校驗(yàn)驗(yàn)分為三三類水平奇偶偶校驗(yàn)垂直奇偶偶校驗(yàn)水平垂直直奇偶校校驗(yàn)水平奇偶偶校驗(yàn)主要用于于異步傳傳輸信息字段段：以字符符為單位位檢驗(yàn)對(duì)象象：一個(gè)字字符檢驗(yàn)字段段：一個(gè)二二進(jìn)制位位(稱為為水平校校驗(yàn)位)傳送順序序：水平校校驗(yàn)位附附加在字字符之后后傳輸垂直奇偶偶校驗(yàn)主要用于于同步傳傳輸信息字段段：一組(由多個(gè)個(gè)字符構(gòu)構(gòu)成)為為單位校驗(yàn)對(duì)象象：對(duì)組中中每個(gè)字字符的相相同位(構(gòu)成一一列)進(jìn)進(jìn)行奇偶偶校驗(yàn)檢驗(yàn)字段段：校驗(yàn)位位形成的的校驗(yàn)字字符(若若干位垂垂直校驗(yàn)驗(yàn)位)傳送順序序：檢驗(yàn)字字符附加加在信息息分組之之后傳輸輸水平垂直直奇偶校校驗(yàn)把水平和和垂直兩兩個(gè)方向向的奇偶偶校驗(yàn)結(jié)結(jié)合起來來字符信息比特水平偶校驗(yàn)位7654321A10000010B10000100C10000111D10001000E10001011F10001101G10001110垂直偶校驗(yàn)位1000000水平垂直直偶校驗(yàn)驗(yàn)碼表檢測(cè)能力力水平或垂垂直奇偶偶校驗(yàn)只只能檢測(cè)測(cè)出奇數(shù)數(shù)個(gè)錯(cuò)誤誤，而不不能檢測(cè)測(cè)出偶數(shù)數(shù)個(gè)位錯(cuò)錯(cuò)水平垂直直校驗(yàn)?zāi)苣軝z測(cè)出出大多數(shù)數(shù)偶數(shù)個(gè)個(gè)位錯(cuò)2.6.2校校驗(yàn)和能檢測(cè)突突發(fā)性的的位串出出錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)協(xié)議IP、運(yùn)輸輸層協(xié)議議TCP/UDP等都都采用互互聯(lián)網(wǎng)校校驗(yàn)和來來對(duì)報(bào)頭頭進(jìn)行差差錯(cuò)檢測(cè)測(cè)不考互聯(lián)網(wǎng)校校驗(yàn)和計(jì)計(jì)算方法法發(fā)送方(1)把把報(bào)頭中中的校驗(yàn)驗(yàn)和字段段置為0(2)將將報(bào)頭視視為二進(jìn)進(jìn)制16位整數(shù)數(shù)流，如如果長(zhǎng)度度不足，，則補(bǔ)若干干個(gè)0湊湊足16位整數(shù)數(shù)倍(3)對(duì)對(duì)報(bào)頭內(nèi)內(nèi)的每個(gè)個(gè)16位位二進(jìn)制制數(shù)進(jìn)行行反碼求和和(4)所所有16位全部部加完后后，將求求和結(jié)果果取反填填入校驗(yàn)驗(yàn)和字段中中，并將將數(shù)據(jù)與與校驗(yàn)和和一起發(fā)發(fā)送出去去接收方(1)收收到數(shù)據(jù)據(jù)后，同同樣對(duì)報(bào)報(bào)頭中的的每個(gè)16位二二進(jìn)制數(shù)數(shù)進(jìn)行反碼求和和(2)如如果計(jì)算算的結(jié)果果為全1，則傳傳輸正確確；否則則，出錯(cuò)錯(cuò)反碼求和和的運(yùn)算算規(guī)則從低位到到高位逐逐列進(jìn)行行計(jì)算若有進(jìn)位位，加到到左一列列高位若最高位位相加后后產(chǎn)生進(jìn)進(jìn)位，則則得到的的結(jié)果要要加1發(fā)送方接收方16位位字116位位字2置為全0檢驗(yàn)和16位位字n16位反碼算術(shù)運(yùn)算求和……取反碼報(bào)頭數(shù)據(jù)報(bào)16位檢驗(yàn)和16位位字116位位字216位檢驗(yàn)和16位位字n16位反碼算術(shù)運(yùn)算求和結(jié)果……數(shù)據(jù)部分分若結(jié)果為全1,則正確；否則，傳輸出錯(cuò)數(shù)據(jù)部分不參與檢驗(yàn)和的計(jì)算CRC碼碼由要傳傳送的k位信息碼后附加r位校驗(yàn)序列列碼(冗余碼碼)構(gòu)成成CRC碼碼采用多項(xiàng)式編編碼方法被處理的的數(shù)據(jù)可可看作是是一個(gè)n階的二二進(jìn)制多多項(xiàng)式，，如一個(gè)個(gè)8位二二進(jìn)制數(shù)數(shù)10110101可可表示為為：1x7+0x6+1x5+1x4+0x3+1x2+0x+12.6.3循環(huán)冗冗余校驗(yàn)碼碼(CRC碼)第一步：求r位校驗(yàn)驗(yàn)序列碼設(shè)k位信息息碼多項(xiàng)式式為M(x)發(fā)送方和接接收方約定定的r階生成多項(xiàng)項(xiàng)式為G(x)在信息碼末末尾添加r個(gè)0,則則其對(duì)應(yīng)的的多項(xiàng)式變變?yōu)閙(x)=xrM(x)用模2除法法進(jìn)行m(x)/G(x)運(yùn)運(yùn)算,獲得得商Q(x)和余數(shù)數(shù)R(x),則m(x)=G(x)*Q(x)+R(x)這里，R(x)對(duì)應(yīng)應(yīng)數(shù)據(jù)為r位校驗(yàn)序序列碼循環(huán)冗余校校驗(yàn)方法第二步：求CRC碼碼令T(x)=m(x)+R(x)，T(x)對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)為為CRC碼碼發(fā)送CRC碼第三步：檢驗(yàn)設(shè)接收端收收到的數(shù)據(jù)據(jù)多項(xiàng)式為為T’(x)，將T’(x)除以以G(x)，若余數(shù)數(shù)為0則傳傳輸數(shù)據(jù)正正確，否則則錯(cuò)誤M(x)=pk-1xk-1+pk-2xk-2+…+p0x0pk-1pk-2…p0m(x)=xrM(x)=pk+r-1xk+r-1+…+prxr+0xr-1…+0x0r項(xiàng)pk+r-1…pr0…0r位G(x)=yrxr+yr-1xr-1+…+y0x0商Q(x)=qk-1xk-1+…+q0x0余數(shù)R(x)=lr-1xr-1+…+l0x0yryr-1…y0m(x)/G(x)商qk-1…q0余數(shù)lr-1…l0pk+r-1…pr0…0yryr-1…y0T(x)=m(x)+R(x)=pk+r-1xk+r-1+…+prxr+lr-1xr-1+…+l0x0=pk+r-1…prlr-1…l0pk+r-1…pr0…0+lr-1…l0模2運(yùn)算法法則模2加法——相當(dāng)于于異或運(yùn)算算0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=0模2減法——按照模模2加法規(guī)規(guī)則運(yùn)算0–0=0,0––1=1,1––0=1,1–1=0模2除法——部分余余數(shù)首位為為1,則商商為1，否否則商為0。例：信息序列為為1100，生成多多項(xiàng)式為g(x)=x3+x+1，求CRC碼的檢檢驗(yàn)序列碼碼，并驗(yàn)證證收到CRC碼碼1101010的的正確性。。解：M(x)=x3+x21100G(x)=x3+x+11011m(x)=xrM(x)=x3(x3+x2)=x6+x51100000m(x)/G(x):R(x)=x1100000/1011的的余數(shù)為010r位檢驗(yàn)序序列碼為010T(x)=m(x)+R(x)=x6+x5+x1100000+010=1100010則對(duì)應(yīng)CRC碼為1100010驗(yàn)證：T’(x)/G(x):1101010/1011余余數(shù)11，不正確1011111100000101111011011011011011001001100000/1011結(jié)結(jié)果：商為1110，余數(shù)數(shù)為010(取r=3位)1若信息息碼字為11100011，，生成多項(xiàng)項(xiàng)式G(x)=x5+x4+x+1，則則計(jì)算出的的CRC檢檢驗(yàn)碼為()A.01101B.11010C.001101D.00110102信息位位串為101000