數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)（第3版）PPT完整全套教學課件

第1章

數(shù)據(jù)通信基礎知識數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)（第3版）全套PPT課件1掌握數(shù)據(jù)通信的基本概念、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成。23掌握數(shù)據(jù)通信的傳輸方式、復用技術(shù)和數(shù)字編碼。4了解數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的構(gòu)成和分類。學習目標掌握數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸方式、信道容量和性能指標。數(shù)據(jù)通信概述目錄1.1數(shù)據(jù)傳輸代碼1.2數(shù)據(jù)傳輸速率1.3信道容量1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標1.5數(shù)據(jù)信號的傳輸方式1.6數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼1.7多路復用技術(shù)1.8數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)1.9數(shù)據(jù)通信網(wǎng)1.101.1.1數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)是信息的表示形式，是信息的物理表現(xiàn)。所有信息都要用某種形式的數(shù)據(jù)表示和傳播。例如，“汽車”可以使用文字、聲音、圖畫等數(shù)據(jù)形式表示。信息是數(shù)據(jù)表示的含義，是數(shù)據(jù)的邏輯抽象。信息不會因數(shù)據(jù)的表示形式不同而改變。但在一般情況下并不嚴格地區(qū)分信息與數(shù)據(jù)，比如把數(shù)據(jù)幀也叫信息幀，傳遞數(shù)據(jù)也叫傳遞信息。數(shù)據(jù)通信中傳遞的是二進制編碼數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信主要研究二進制編碼信息的通信過程。數(shù)據(jù)通信的嚴格定義是依照通信協(xié)議。數(shù)據(jù)通信包括的內(nèi)容有數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)傳輸前后的數(shù)據(jù)處理。1.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成-+典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由中央計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)終端設備和數(shù)據(jù)電路3部分構(gòu)成，如圖所示。1.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成1．數(shù)據(jù)終端設備（1）功能（2）組成12數(shù)據(jù)終端設備（DTE）是產(chǎn)生數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源或接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)宿。它把人可識別的信息變成以數(shù)字代碼表示的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)送到遠端的計算機系統(tǒng)，同時可以接收遠端計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并將它變?yōu)槿丝梢岳斫獾男畔ⅲ赐瓿蓴?shù)據(jù)的接收和發(fā)送。數(shù)據(jù)終端設備由數(shù)據(jù)輸入設備（產(chǎn)生數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源）、數(shù)據(jù)輸出設備（接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)宿）和傳輸控制器組成。1.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成2．數(shù)據(jù)電路（1）功能數(shù)據(jù)電路位于數(shù)據(jù)終端設備和中央計算機系統(tǒng)之間，為數(shù)據(jù)通信提供一條傳輸通道。（2）組成數(shù)據(jù)電路由傳輸信道及兩端的數(shù)據(jù)電路終接設備（DCE）組成。傳輸信道由通信線路和通信設備組成。通信線路一般采用電纜、光纜、微波和衛(wèi)星等。通信設備可分為模擬通信設備和數(shù)字通信設備，從而使傳輸信道分為模擬傳輸信道和數(shù)字傳輸信道。DCE是DTE與傳輸信道之間的接口設備，其主要作用是信號變換，即將DTE發(fā)出的數(shù)據(jù)信號變換成適合信道傳輸?shù)男盘?，或完成相反的變換。1.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成3．中央計算機系統(tǒng)（1）功能中央計算機系統(tǒng)處理從數(shù)據(jù)終端設備輸入的數(shù)據(jù)信息，并將處理結(jié)果向相應數(shù)據(jù)終端設備輸出。（2）組成中央計算機系統(tǒng)由主機、通信控制器（又稱前置處理機）及外圍設備組成。主機又稱中央處理機，由中央處理單元（CPU）、主存儲器、輸入/輸出設備等組成，其主要功能是進行數(shù)據(jù)處理。通信控制器是數(shù)據(jù)電路和計算機系統(tǒng)的接口，用于管理與數(shù)據(jù)終端相連接的所有通信線路，接收從遠程DTE發(fā)來的數(shù)據(jù)信號，并向遠程DTE發(fā)送數(shù)據(jù)信號。1.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成3．中央計算機系統(tǒng)當考察正在通信的一個DTE和中央計算機系統(tǒng)時，中央計算機系統(tǒng)等同于一個DTE，這時通信控制器的作用與傳輸控制器相同。一個中央計算機系統(tǒng)可通過通信線路連接多個數(shù)據(jù)終端，實現(xiàn)主機資源共享。在實際應用中數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的例子如圖所示。1.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成4．數(shù)據(jù)線路、數(shù)據(jù)電路及數(shù)據(jù)鏈路的區(qū)別包括有線線路和無線線路，根據(jù)通信設備的不同有模擬信道和數(shù)字信道之分。數(shù)據(jù)線路（傳輸信道）數(shù)據(jù)線路+DCE，是物理上的概念。數(shù)據(jù)電路數(shù)據(jù)電路+控制裝置（傳輸控制器和通信控制器），是邏輯上的概念。數(shù)據(jù)鏈路（DataLink）1.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成4．數(shù)據(jù)線路、數(shù)據(jù)電路及數(shù)據(jù)鏈路的區(qū)別-÷×+數(shù)據(jù)線路是指實際的物理線路，是傳輸?shù)幕A。數(shù)據(jù)電路是在數(shù)據(jù)線路的基礎上加信號變換裝置（DCE）構(gòu)成的。數(shù)據(jù)鏈路是由控制裝置（傳輸控制器和通信控制器）和數(shù)據(jù)電路所組成的，它是在數(shù)據(jù)電路建立后，為了進行有效的數(shù)據(jù)通信，通過傳輸控制器和通信控制器，按照事先約定的傳輸控制規(guī)程來對傳輸過程進行控制，以使雙方能夠協(xié)調(diào)和可靠地工作，包括收發(fā)方同步、工作方式選擇、差錯檢測與糾正和流量控制等。一般來說，只有建立起數(shù)據(jù)鏈路以后，通信雙方才能真正有效地進行數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)通信概述目錄1.1數(shù)據(jù)傳輸代碼1.2數(shù)據(jù)傳輸速率1.3信道容量1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標1.5數(shù)據(jù)信號的傳輸方式1.6數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼1.7多路復用技術(shù)1.8數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)1.9數(shù)據(jù)通信網(wǎng)1.10ASCII（IA5）稱為美國信息交換用標準代碼，1963年由美國國家標準學會（ANSI）最早提出，后被ISO和原CCITT采納并發(fā)展成為國際通用的信息交換用標準代碼。ASCII也稱為國際5號碼（IA5），是一種7單位代碼，即以7位二進制碼來表示一個字母、數(shù)字或符號。7位二進制共有27=128種組合，可以表示128個不同的數(shù)字、字母和符號，如表1-1所示。其分配是：大、小寫英文字母各26個，數(shù)字10個，圖形符號33個，控制符號32個，還有一個DEL（刪除）符號。表1-1中二進制為b7b6b5b4b3b2b1，其中b7為高位，b1為低位。1．ASCII表中第0列和第1列是32個控制字符集，稱為C集（控制集）。C集不能被顯示或打印，只產(chǎn)生控制功能，如回車、換行、移位等。C集的32個控制字符從功能上可分為以下5大類。1．ASCII

列

行b700001111b600110011b501010101b4b3b2b1

0123456700000NULTC7(DLE)SP0@P、p00011TC1(SOH)DC1!1AQaq00102TC2(STX)DC2〞2BRbr00113TC3(ETX)DC3#3CScs01004TC4(EOT)DC4¤4DTdt01015TC5(ENQ)TC8(NAK)%5EUeu01106TC6(ACK)TC9(SYN)&6FVfv01117BELTC10(ETB)’7GWgw10008FE0(BS)CAN(8HXhx10019FE1(HT)EM)9IYiy101010FE2(LF)SUB﹡:JZjz101111FE3(VT)ESC+;K[k﹛110012FE4(FF)IS4(FS),<

L\l︱110113FE5(CR)IS3(GS)–=M]m﹜111014SOIS2(RS)﹒>

N^n—111115SIIS1(US)/?O-oDEL1．ASCII312FE0～FE5為頁面格式控制字符，用于控制所要打印或顯示字符的位置。TC1～TC10為傳輸控制字符，用于各種數(shù)據(jù)終端設備或系統(tǒng)之間的基本數(shù)據(jù)傳輸控制。DC1～DC4為外圍設備控制字符，用于控制同數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)相聯(lián)系的設備，而不能用于控制通信傳輸。4ISl～IS4為分隔字符，用于標識信息的構(gòu)成。5其他特殊功能控制字符，用于特殊功能控制。ASCII1．ASCII表中的第2～7列除SP（Space，空格）和DEL（Delete，刪除）兩個字符外，其余均為可顯示或打印用的圖形字符，簡稱G集（圖形字符集），包括大、小寫英文字母各26個，數(shù)字10個，圖形符號32個，共94個。例如，“A”的代碼為“1000001”。代碼在順序傳輸過程中一般以b1為第一位，b7為最后一位。為了提高可靠性，常在b7之后附加一位b8用于奇偶校驗。ASCII是當前在數(shù)據(jù)通信中使用最普遍的一種代碼，我國在1980年頒布的國家標準GBl988-80“信息處理交換用的七位編碼字符集”也是根據(jù)ASCII制定的，它與ASCII的差別只在于2/4位置上，將國際通用貨幣符號“¤”改為“￥”，在國內(nèi)通用。2．國際電報2號碼國際電報2號碼（ITA2）是一種5單位代碼，又稱波多碼，是起止式電傳電報通信中的標準代碼。目前在采用普通電傳機作為終端的低速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，仍使用這種代碼。3．EBCDICEBCDIC是擴充的二—十進制碼的簡稱，是一種8單位代碼。由于第8位用于擴充功能，不能用于奇偶校驗，故這種碼一般不用于遠距離傳輸，而用于計算機的內(nèi)部碼，尤其為IBM機采用。5G4．信息交換用漢字代碼信息交換用漢字代碼是漢字信息交換用的標準代碼，它適用于一般的漢字處理、漢字通信等系統(tǒng)之間的信息交換。其對于任何一個圖形字符都采用兩個字節(jié)表示，每個字節(jié)均采用國家標準GBl988-80“信息處理交換用的七位編碼字符集”的7單位代碼。數(shù)據(jù)通信概述目錄1.1數(shù)據(jù)傳輸代碼1.2數(shù)據(jù)傳輸速率1.3信道容量1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標1.5數(shù)據(jù)信號的傳輸方式1.6數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼1.7多路復用技術(shù)1.8數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)1.9數(shù)據(jù)通信網(wǎng)1.101．調(diào)制速率調(diào)制速率反映信號波形變換的頻繁程度，其定義是每秒傳輸信號碼元（波形）的個數(shù)，又稱符號速率、碼元速率或波特率，記為NBd，單位為波特（baud）。若一個信號碼元的持續(xù)時間為T（秒），則波特率NBd為NBd=1/T（baud）其中，T為碼元寬帶或碼元持續(xù)時間長度。例如，若T=833×10?6秒，則調(diào)制速率NBd=1/T=1/(833×10?6)≈1

200baud。1．調(diào)制速率圖（a）所示為二電平信號碼元，一個信號碼元有兩種狀態(tài)，0或1；圖（b）所示為四電平信號，一個碼元有4種不同的狀態(tài)，01、11、00或10，因此每個信號碼元可以是4種狀態(tài)之一；圖（c）所示為調(diào)頻波，以f1表示代碼“1”，f0表示代碼“0”。2．數(shù)據(jù)傳信速率數(shù)據(jù)傳信速率是指每秒傳輸二進制碼元的個數(shù)（或單位時間內(nèi)傳送的比特數(shù)），又稱比特率，記為R，單位為比特/秒（bit/s），有時用千比特/秒（kbit/s）、兆比特/秒（Mbit/s）、吉比特/秒（Gbit/s）等。它是反映傳輸速率的另一個指標。比特一詞是英文（binarydigital）的縮寫，在信息論中作為信息量的度量單位，其為最小的信息單位。在數(shù)字通信中習慣上用它來表征二進制代碼中的位。在數(shù)據(jù)通信中，如果使用代碼“1”或“0”的概率是相同的，則每個“1”或“0”含有1bit的信息量。因此傳遞了一個代碼就相當于傳遞了1比特的信息，故數(shù)據(jù)傳信速率又稱信息傳輸速率。根據(jù)實際需要，數(shù)據(jù)傳信速率已形成國際標準系列，一般按2n·150（bit/s）算式確定，式中n為整數(shù)。比如有300bit/s、600bit/s、1200bit/s、2400bit/s……19200bit/s等速率，也有不按這一等式的速率，如14.4kbit/s、28.8kbit/s、33.6kbit/s、56kbit/s、64kbit/s等。3．調(diào)制速率與傳信速率的關(guān)系以上所講的調(diào)制速率和數(shù)據(jù)傳信速率的物理意義是不同的，前者描述了單位時間內(nèi)系統(tǒng)所傳輸?shù)拇a元數(shù)，而后者說明系統(tǒng)在單位時間內(nèi)所傳輸?shù)男畔⒘?，兩者具有不同的定義，不應混淆，但是它們之間有確定的關(guān)系。當數(shù)據(jù)信號是二進制脈沖（即二狀態(tài)或二電平）時，調(diào)制速率和數(shù)據(jù)傳信速率相同，當數(shù)據(jù)信號采用多進制（多電平制、多狀態(tài)制）時，則兩者的速率是不相同的。例如，圖（b）與圖（a）相比，四進制中一個信號碼元（T）包含2個代碼。這樣對于圖（b）來說，它的調(diào)制速率NBd=1/T=1/(833×10?6)≈1200baud（當T=833×10?6s），但它的傳信速率R=2NBd=2400bit/s（當T=833×10?6s）。3．調(diào)制速率與傳信速率的關(guān)系一般而言，對于四電平信號，需要2位二進制碼元表示，可表示22種不同的狀態(tài)，R=2NBd（bit/s）。對于八電平信號，需要3位二進制碼元表示，可表示23種不同的狀態(tài)，R=3NBd（bit/s）。以此類推，若一個信號波形有M個電平，則需要用log2M個二進制碼元表示。調(diào)制速率與數(shù)據(jù)傳信速率的關(guān)系為 R=NBd

log2M

（bit/s）可見，在相同碼元周期（T）的情況下，每個碼元可以變化的狀態(tài)數(shù)越多，傳送的數(shù)據(jù)也越多。據(jù)此通?？捎迷黾有盘柎a元的可變狀態(tài)數(shù)（M）來提高數(shù)據(jù)傳信速率。但是信號碼元的寬度T受到信道帶寬的限制，碼元的可變狀態(tài)數(shù)的增加會引起接收方錯誤判決的增多，因此在一定信道的條件下數(shù)據(jù)傳信速率不可以無限增加。數(shù)據(jù)通信概述目錄1.1數(shù)據(jù)傳輸代碼1.2數(shù)據(jù)傳輸速率1.3信道容量1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標1.5數(shù)據(jù)信號的傳輸方式1.6數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼1.7多路復用技術(shù)1.8數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)1.9數(shù)據(jù)通信網(wǎng)1.101．模擬信道的信道容量模擬信道的信道容量可以根據(jù)香農(nóng)（Shannon）定律計算。香農(nóng)定律指出：在信號平均功率受限的高斯白噪聲信道中，信道的極限信息傳輸速率（信道容量）為其中，S為信號功率，N為噪聲功率，S/N是平均信號噪聲功率比，通常把信噪比表示成10log（S/N）分貝（dB），B為信道帶寬，C為信道容量。

（bit/s）1．模擬信道的信道容量若信道帶寬為3000Hz，信號噪聲功率比為30dB，求信道容量?！纠?-1】解因為10log2(S/N)=30，所以S/N=1030/10=1000，即當信號噪聲功率比為30dB時，信號功率比噪聲功率大1000倍，則該信道容量為可見，信道容量是在一定S/N下信道能達到的最大傳信速率，實際通信系統(tǒng)的傳信速率要低于信道容量，但隨著技術(shù)進步，可接近極限值。2．數(shù)字信道的信道容量數(shù)字信道的信道容量可以依據(jù)奈奎斯特（Nyquist）定理計算。奈奎斯特定理指出：帶寬為BHz的信道，所能傳送信號的最高碼元速率（即調(diào)制速率）為2B波特。因此，數(shù)字信道的信道容量C可表示為其中，M為碼元符號所能取的離散值個數(shù)，即指M進制。C

=

2Blog2M（bit/s）2．數(shù)字信道的信道容量當存在噪聲時，傳送將出現(xiàn)差錯，從而造成信息的損失和信道容量的降低。解

C

=

2Blog2M

=

2

×

3

000

×

log216

=

24

000（bit/s）設數(shù)字信道的帶寬為3000Hz，采用16進制傳輸，計算無噪聲時該數(shù)字信道的通信容量?！纠?-2】數(shù)據(jù)通信概述目錄1.1數(shù)據(jù)傳輸代碼1.2數(shù)據(jù)傳輸速率1.3信道容量1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標1.5數(shù)據(jù)信號的傳輸方式1.6數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼1.7多路復用技術(shù)1.8數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)1.9數(shù)據(jù)通信網(wǎng)1.101．可靠性指標由于數(shù)據(jù)信號在傳輸過程中不可避免地會受到外界的噪聲干擾，信道的不理想也會帶來信號畸變，當噪聲干擾和信號畸變達到一定程度時就可能導致接收的差錯。常用誤碼（比特）率（即指二進制碼元在傳輸中出錯的概率）來衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可靠性的指標。從傳統(tǒng)的理論講，當所傳送的數(shù)字序列無限長時，誤碼率等于被傳錯的二進制碼元數(shù)與所傳碼元總數(shù)之比，即在計算機網(wǎng)絡通信系統(tǒng)中要求誤碼率低于10?6。傳統(tǒng)的銅線信道誤碼率在10?6以下，光纖信道誤碼率在10?9以下。

誤碼率（Pe）＝接收出現(xiàn)差錯的比特數(shù)（Ne）/總的發(fā)送比特數(shù)（N）2．有效性指標衡量系統(tǒng)有效性的主要指標是頻帶利用率。它反映了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對頻帶資源的利用水平和有效程度。頻帶利用率是指單位頻帶內(nèi)的調(diào)制速率或傳信速率，即每赫茲的波特數(shù)（baud/Hz）或每赫茲每秒的比特數(shù)（bit/(s·Hz)）。用公式表示為一般來說，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)所占的頻帶越寬，傳輸信號的能力就越大。若兩個傳輸系統(tǒng)的傳信速率相同，但所占頻帶不同，則它們的傳輸效率也不同。

＝系統(tǒng)的調(diào)制速率（baud）/系統(tǒng)的頻帶寬度（Hz）

（baud/Hz）

＝系統(tǒng)的傳信速率（bit/s）/系統(tǒng)的頻帶寬度（Hz）

（bit/(s·Hz)）數(shù)據(jù)通信概述目錄1.1數(shù)據(jù)傳輸代碼1.2數(shù)據(jù)傳輸速率1.3信道容量1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標1.5數(shù)據(jù)信號的傳輸方式1.6數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼1.7多路復用技術(shù)1.8數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)1.9數(shù)據(jù)通信網(wǎng)1.101.6.1并行傳輸與串行傳輸1．并行傳輸并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式，在多條并行信道上同時進行傳輸。常用的是將構(gòu)成一個字符的幾位二進制碼同時分別在幾個并行的信道上傳輸，另外加一條“選通”線用來通知接收設備，以指示各條信道上已出現(xiàn)某一字符信息，可對各條信道上的信號進行取樣了。下圖給出了一個采用8單位二進制碼構(gòu)成一個字符進行并行傳輸?shù)氖疽鈭D。1.6.1并行傳輸與串行傳輸1．并行傳輸①系統(tǒng)采用多個信道并行傳輸，一次傳送一個字符，因此收、發(fā)雙方不存在字符同步的問題，不需要額外的措施來實現(xiàn)收發(fā)雙方的字符同步；②傳輸速度快，一位（比特）時間內(nèi)可傳輸一個字符。主要優(yōu)點主要缺點①通信成本高，每位傳輸要求一個單獨的信道支持，因此如果一個字符包含8個二進制位，則并行傳輸要求8個獨立的信道支持；②不支持長距離傳輸，由于信道之間的電容感應，遠距離傳輸時，可靠性較低，適于設備之間的距離較近時采用，例如，計算機和打印機之間的數(shù)據(jù)傳送。1.6.1并行傳輸與串行傳輸2．串行傳輸串行傳輸指的是組成字符的若干位二進制碼排列成數(shù)據(jù)流以串行的方式在一條信道上傳輸。通常傳輸順序為由高位到低位，傳完一個字符再傳下一個字符，因此收、發(fā)雙方必須保持字符同步，以使接收方能夠從接收的數(shù)據(jù)比特流中正確區(qū)分出與發(fā)送方相同的一個個字符。這就需要外加同步措施，這是串行傳輸必須解決的問題。在銅線系統(tǒng)中，串行傳輸方式的一條信道總是使用兩根信號線，而并行傳輸方式中的信號線數(shù)目和并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)有關(guān)。在遠距離通信系統(tǒng)中，通信線路的成本是最高的，所以并行傳輸方式一般只在系統(tǒng)的內(nèi)部或短距離的系統(tǒng)之間使用。計算機網(wǎng)絡中的通信方式一般都是串行傳輸方式，通信課程中涉及的內(nèi)容一般都是針對串行傳輸方式的。1.6.2異步傳輸與同步傳輸1．異步傳輸異步傳輸方式是收、發(fā)雙方不需要傳輸時鐘同步信號的傳輸時序控制技術(shù)。RS-232C接口一般使用異步傳輸方式（RS-232C的9針連接器只能使用異步傳輸方式）。異步傳輸方式的傳輸時序控制簡單，一般用于字節(jié)（字符）數(shù)據(jù)傳輸。異步傳輸方式一般以字符為單位傳輸，不論字符所采用的代碼為多少位，在發(fā)送每一個字符代碼時，都要在前面加上一個起始位，長度為1個碼元長度，極性為“0”，表示一個字符的開始；后面加上一個終止位，長度為1、1.5或2個碼元長度（對于國際電報2號碼，終止位長度為1.5個碼元長度；對于國際5號碼或其他代碼，終止位長度為1個或2個碼元長度），極性為“1”，表示一個字符的結(jié)束。字符可以連續(xù)發(fā)送，也可以單獨發(fā)送。當不發(fā)送字符時，連續(xù)發(fā)送“止”信號，即保持“1”狀態(tài)。1.6.2異步傳輸與同步傳輸1．異步傳輸因此，每個字符的起始時刻可以是任意的（這正是稱為異步傳輸?shù)暮x），但在同一字符內(nèi)部各碼元長度相等。接收方可以根據(jù)字符之間從終止位到起始位的跳變，即由“1”→“0”的下降沿來識別一個字符的開始，然后從下降沿以后T/2秒（T為接收方本地時鐘周期）開始每隔T秒進行取樣，直到取樣完整個字符，從而正確地區(qū)分一個個字符，這種字符同步方法又稱為起止式同步。圖1-5（a）表示異步傳輸?shù)那闆r。異步傳輸方式比較簡單，收發(fā)雙方的時鐘信號不需要嚴格同步。缺點是對每個字符都需加入起始位和終止位（即增加了2～3bit），降低了傳輸效率。如字符采用國際5號碼，起始位為1位，終止位為1位，并采用1位奇偶校驗位，則傳輸效率=7/(7＋1＋1＋1)=70%。1.6.2異步傳輸與同步傳輸2．同步傳輸在同步傳輸中，數(shù)據(jù)的發(fā)送一般以組（或幀）為單位，一組或一幀數(shù)據(jù)包含多個字符代碼或多個比特，在組或幀的開始和結(jié)束需加上預先規(guī)定的起始序列和結(jié)束序列作為標志。起始序列和結(jié)束序列的形式根據(jù)所采用的傳輸控制規(guī)程而定，有兩種同步方式，即字符同步和幀同步，分別如圖（b）和圖（c）所示。1.6.2異步傳輸與同步傳輸2．同步傳輸字符同步在ASCII中用SYN（碼型為“0010110”）作為“同步字符”，通知接收設備表示一幀的開始，用EOT（碼型為“0000100”）作為“傳輸結(jié)束字符”，以表示一幀的結(jié)束。幀同步用標志字節(jié)FLAG（碼型為“01111110”）來表示一幀的開始或結(jié)束。由于幀的發(fā)送長度可變，且不能預先確定何時開始幀的發(fā)送，故用標志字節(jié)表示一幀的開始和結(jié)束。同步傳輸與異步傳輸相比，由于它發(fā)送每個字符時不需要對每個字符單獨加起始位和終止位，只是在一串字符的前后加上標志字節(jié)，故具有較高的傳輸效率，但實現(xiàn)起來比較復雜，通常用于速率為2.4kbit/s及以上的數(shù)據(jù)傳輸。1.6.3單工、半雙工和全雙工傳輸1．單工傳輸單工傳輸是指傳輸系統(tǒng)的兩數(shù)據(jù)站之間只能沿單一方向進行數(shù)據(jù)傳輸，如圖（a）所示的數(shù)據(jù)只能由A傳送到B，而不能由B傳送到A，但是允許由B向A傳送一些簡單的控制信號（聯(lián)絡信號）。由A到B的信道稱為正向信道，由B向A的信道稱為反向信道。這種傳輸方式，系統(tǒng)的一端固定為發(fā)送端，另一端固定為接收端。一般正向信道傳輸速率較高，反向信道的傳輸速率較低，為5～75bit/s。在實際應用中可用反向信道，也可不用。氣象數(shù)據(jù)的收集，計算機與監(jiān)視器及鍵盤與計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸就是單工傳輸?shù)睦印?.6.3單工、半雙工和全雙工傳輸2．半雙工傳輸半雙工傳輸是指系統(tǒng)兩端可以在兩個方向上進行數(shù)據(jù)傳輸，但兩個方向的傳輸不能同時進行，當其中一端發(fā)送時，另一端只能接收，反之亦然，如圖1-6所示。無論哪一方開始傳輸，都使用信道的整個帶寬。對講機、民用無線電和總線型局域網(wǎng)都是半雙工傳輸。1.6.3單工、半雙工和全雙工傳輸3．全雙工傳輸全雙工傳輸是指系統(tǒng)兩端可以在兩個方向上同時進行數(shù)據(jù)傳輸，即兩端都可同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，如圖（c）所示，適用于計算機之間的高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。通常在四線線路上實現(xiàn)全雙工數(shù)據(jù)傳輸，在二線線路上實現(xiàn)單工或半雙工數(shù)據(jù)傳輸。當采用頻分復用、時間壓縮法（TCM）或回波抵消（EC）技術(shù)時，在二線線路上也可實現(xiàn)全雙工數(shù)據(jù)傳輸。5G1.6.4基帶傳輸和頻帶傳輸1．基帶傳輸在數(shù)據(jù)通信中傳輸?shù)亩际嵌M制編碼數(shù)據(jù)信號，數(shù)據(jù)終端設備把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖信號。數(shù)字脈沖信號所固有的基本頻帶，簡稱基帶。未經(jīng)調(diào)制的電脈沖信號呈現(xiàn)方波形式，所占據(jù)的頻帶通常從直流和低頻開始，因而稱為基帶信號。在信道中直接傳送基帶信號稱為基帶傳輸?；鶐鬏斂梢岳斫鉃橹苯觽鬏敂?shù)字信號，由于數(shù)字信號中包含從直流到數(shù)百兆赫的頻率成分，信號帶寬較大。采用基帶傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)字信號將占用較大的信道帶寬，適應短距離傳輸?shù)膱龊?。由于基帶傳輸系統(tǒng)比較簡單，且傳輸速率較高，在近距離的局域網(wǎng)中一般采用基帶傳輸方式。1.6.4基帶傳輸和頻帶傳輸2．頻帶傳輸基帶傳輸方式雖然簡單，但不適合長距離傳輸，而且不適合在模擬信道上傳輸數(shù)字信號。例如，在電話語音信道上不能傳輸基帶數(shù)字信號，因為電話語音信道只有4kHz的帶寬，遠遠小于數(shù)字脈沖信號的帶寬，不適于直接傳輸頻帶很寬，但能量集中在低頻段的數(shù)字基帶信號。為了利用模擬信道長距離傳輸數(shù)字信號，需要把基帶數(shù)字信號利用某一頻率正弦（或余弦）波的參量表示出來，這個正弦（或余弦）波稱為載波，利用載波參量傳輸數(shù)字信號的方法稱為頻帶傳輸。把數(shù)字信號用載波參量表示的過程叫做調(diào)制，在接收端把數(shù)字信號從載波信號中分離出來的過程叫做解調(diào)。實現(xiàn)信號調(diào)制和解調(diào)的設備稱為調(diào)制解調(diào)器（Modem）。信號調(diào)制的目的是為了更好地適應信號傳輸通道的頻率特性，傳輸信號經(jīng)過調(diào)制處理也能克服基帶傳輸占用頻帶過寬的缺點，提高線路的利用率。遠距離通信時通常采用頻帶傳輸。數(shù)據(jù)通信概述目錄1.1數(shù)據(jù)傳輸代碼1.2數(shù)據(jù)傳輸速率1.3信道容量1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標1.5數(shù)據(jù)信號的傳輸方式1.6數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼1.7多路復用技術(shù)1.8數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)1.9數(shù)據(jù)通信網(wǎng)1.101．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的數(shù)字編碼在基帶傳輸系統(tǒng)中，直接傳輸DTE產(chǎn)生的數(shù)字信號。為了正確無誤地傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)，一般需要在DCE中對數(shù)字數(shù)據(jù)進行編碼。數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼的目標是：經(jīng)過編碼，使二進制“1”和“0”的特性有利于傳輸。在基帶傳輸系統(tǒng)中常用的數(shù)字信號編碼方式如圖所示。（1）傳號交替反轉(zhuǎn)（AMI）碼1．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的數(shù)字編碼在AMI碼中，二進制信息“0”變換為三碼元信號序列中的“0”，二進制信息“1”交替地變換為“+1”和“?1”的歸零碼，通常脈沖寬度為碼元周期之半，其波形如圖（a）所示。這種碼型在“1”、“0”碼不等概率的情況下也無直流成分，且零頻附近低頻分量小，因此，對具有變壓器或其他交流耦合的傳輸信道來說，不易受隔直流特性的影響；若接收端收到的碼元極性與發(fā)送端的完全相反，也能正確判決，便于觀察誤碼情況；此外，AMI碼還有編譯碼電路簡單等優(yōu)點，是一種基本的線路碼，得到廣泛使用。（2）CMI碼1．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的數(shù)字編碼CMI碼是傳號反轉(zhuǎn)碼的簡稱，其編碼規(guī)則為：“1”碼交替用“00”和“11”表示，“0”碼用“01”表示。圖（b）給出其編碼的例子。CMI碼的優(yōu)點是沒有直流分量，且又頻繁出現(xiàn)波形跳變，便于定時信息提取，具有誤碼監(jiān)測能力，且編、譯碼電路簡單，容易實現(xiàn)，因此，在高次群脈沖編碼調(diào)制終端設備中廣泛用作接口碼型。（3）雙相碼（曼徹斯特碼）1．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的數(shù)字編碼雙相碼又稱分相碼或曼徹斯特碼。該碼型的特點是每個碼元用兩個連續(xù)極性相反的脈沖來表示。例如，“1”碼用正、負脈沖表示，“0”碼用負、正脈沖表示，如圖（c）所示。由于雙相碼的每位信號中間都發(fā)生電平跳變，所以不含直流分量。另外，可以從位中間的跳變點獲取時鐘信號，兩個跳變點之間為一個信號周期，所以雙相碼中不需要傳輸同步時鐘信號，信號編碼中自帶同步時鐘信號。雙相碼適用于數(shù)據(jù)終端設備在中速短距離上傳輸，如以太網(wǎng)采用雙相碼作為線路傳輸碼。雙相碼的每個信號周期需要占用兩個系統(tǒng)時鐘周期，其編碼效率為50%，編碼效率低。如在10Mbit/s的局域網(wǎng)中，為了達到10Mbit/s的傳輸速率，系統(tǒng)必須提供20MHz以上的時鐘頻率。（4）差分雙相碼（差分曼徹斯特碼）1．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的數(shù)字編碼雙相碼當極性反轉(zhuǎn)時會引起譯碼錯誤，為解決此問題，可以采用差分雙相碼。差分雙相碼是將雙相碼中用絕對電平表示的波形改用電平的相對變化來表示，從而解決雙相碼因極性反轉(zhuǎn)引起的譯碼錯誤。在差分雙相碼中，每個信號編碼位中間的跳變只起攜帶時鐘信號的作用，與信號表示數(shù)據(jù)無關(guān)。數(shù)字“1”和“0”用數(shù)據(jù)位之間的跳變表示。如果下一位數(shù)字是“0”，碼元之間要發(fā)生電平跳變；如果下一位數(shù)字是“1”，碼元之間不發(fā)生電平跳變，如圖（d）所示。差分雙相碼提高了抗干擾能力，在信號極性發(fā)生翻轉(zhuǎn)時并不影響信號的接收判決，其編碼效率仍然是50%。（5）非歸零交替碼1．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的數(shù)字編碼雙相碼雖然有很多優(yōu)點，但編碼效率太低，影響信道的數(shù)據(jù)傳輸速率。非歸零交替編碼的編碼效率為100%，但存在著直流分量大，難以提取同步時鐘信號的缺點。非歸零交替編碼采用電平跳變表示數(shù)字“1”，無電平變化表示數(shù)字“0”，如圖（e）所示。非歸零交替編碼提高了編碼的抗干擾能力，信號極性翻轉(zhuǎn)不影響接收判決。同步時鐘信號可以在包含連續(xù)幾個“1”的同步字符中提取。但非歸零交替編碼中如果包含的數(shù)字“0”的個數(shù)較多時，電路中的直流分量依然較大。（6）其他編碼1．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的數(shù)字編碼為了解決非歸零交替編碼中直流分量較大的問題，在IEEE802.3u標準（100Base-TX）中使用了4B/5B編碼。5B編碼使用5位二進制進行編碼，可以得到32組編碼，4B/5B表示使用5B編碼傳送4位二進制數(shù)據(jù)。4位二進制數(shù)只需使用16組編碼，在32組編碼中挑選16組包含多個“1”的編碼是容易做到的。4B/5B編碼在5個時鐘周期內(nèi)傳送4位有效數(shù)據(jù)，其編碼效率為80%。在100Base-TX局域網(wǎng)中，時鐘頻率為125MHz，每5個時鐘周期為一組，每組發(fā)送4位數(shù)據(jù)，傳輸速率為100Mbit/s。這種碼型輸出雖比輸入增加20%的碼速，但卻換來了便于提取定時、低頻分量小、同步迅速等優(yōu)點。另外，還有8B/10B編碼，它是在Gbit/s以太網(wǎng)和10Gbit/s以太網(wǎng)中使用的數(shù)據(jù)編碼。（1）幅度調(diào)制編碼2．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的調(diào)制編碼幅度調(diào)制編碼使用數(shù)字信號控制載波的幅度，通過載波幅度變化表示二進制數(shù)字“0”或“1”，又稱數(shù)字調(diào)幅或幅移鍵控（ASK），右圖所示為2ASK信號波形。幅度調(diào)制編碼使用信號幅度的大小表示數(shù)據(jù)，調(diào)制方法簡單，容易實現(xiàn)，但信號中的直流成分較大，而且容易受外界電磁波干擾，一般較少使用。（2）頻率調(diào)制編碼2．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的調(diào)制編碼頻率調(diào)制編碼使用數(shù)字信號控制載波的頻率，通過載波頻率變化表示二進制數(shù)字“0”或“1”，又稱數(shù)字調(diào)頻或頻移鍵控（FSK）。右圖所示為2FSK信號波形。頻率調(diào)制編碼方式比較簡單，而且抗干擾能力較強。頻率調(diào)制需要使用兩個或多個頻率的載波。使用頻率調(diào)制時，各個載波之間為了避免干擾，必須留出一定的頻率間隔，所以頻率調(diào)制信號占用的頻帶較寬，特別是使用多個載波頻率時，占用信道的頻率更寬。（3）相位調(diào)制編碼2．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的調(diào)制編碼相位調(diào)制編碼使用數(shù)字信號控制載波的相位，通過載波相位變化表示二進制數(shù)字“0”或“1”，又稱為數(shù)字調(diào)相或相移鍵控（PSK）。如圖所示給出了二相數(shù)字調(diào)相波形。其中，圖（a）所示為數(shù)據(jù)信號序列；（b）所示為未調(diào)載波信號；（c）所示為二相絕對調(diào)相信號，記為2PSK；（d）所示為二相相對調(diào)相信號，或稱二相差分調(diào)相信號，記為2DPSK。（3）相位調(diào)制編碼2．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的調(diào)制編碼

以載波的不同相位直接表示相應數(shù)字信息的相移鍵控，稱為“絕對調(diào)相”。絕對調(diào)相信號的變換規(guī)則是：數(shù)據(jù)信號S(t)的“1”都對應于已調(diào)信號e(t)中的載波0°相位；數(shù)據(jù)信號S(t)的“0”都對應于已調(diào)信號e(t)的載波相位，或反之。

這種絕對調(diào)相方式，在接收端必須用相干載波來解調(diào)，存在相干載波相位模糊問題，即在二相絕對調(diào)相接收中可能出現(xiàn)“倒”現(xiàn)象或“反向”工作現(xiàn)象。實際中一般不采用2PSK方式，而采用一種相對（差分）調(diào)相方式，如圖（d）中所示波形。圖中每一個碼元載波相位的變化都不是以未調(diào)載波信號的相位作參考，而是以前一碼元載波的相位作參考。（3）相位調(diào)制編碼2．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的調(diào)制編碼

相對調(diào)相方式是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。相對調(diào)相信號的變換規(guī)則是：數(shù)據(jù)信號S(t)的“0”使已調(diào)信號的相位變化0°相位；數(shù)據(jù)信號S(t)的“1”使已調(diào)信號的相位變化相位，或反之。這里的0°和的變化是相對于已調(diào)信號的前一碼元的相位，或者說，這里的變化是以已調(diào)信號的前一碼元相位作參考相位的。圖1-10中的（a）和（d）的調(diào)相稱為二相相對調(diào)相（2DPSK）。

需要說明一點：圖中的（c）和（d），從波形上看并不能區(qū)別是2PSK還是2DPSK，只有與S(t)聯(lián)系起來看才能確定。（3）相位調(diào)制編碼2．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的調(diào)制編碼

數(shù)字調(diào)相是在數(shù)據(jù)通信中應用最多的調(diào)制技術(shù)。數(shù)字調(diào)相的信號帶寬小，占用信道帶寬小。數(shù)字調(diào)相在實際應用中多使用四相位、八相位和十六相位調(diào)制，在一個信號碼元中可以傳輸2位、3位和4位二進制數(shù)據(jù)。下表所示為八相位絕對相位調(diào)制的信號編碼表。初相角0π/4π/23π/4π5π/43π/27π/4二進制碼000001010011100101110111（4）混合調(diào)制編碼2．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的調(diào)制編碼多相位調(diào)制在一個信號碼元中可以包含多比特數(shù)據(jù)信息，但如果相位差太小，接收方就難以識別不同的信號碼元，所以不能無限制地增加調(diào)制相位。為了進一步提高碼元表示的數(shù)據(jù)比特數(shù)，在頻帶傳輸中還采用幅度—相位、頻率—相位混合調(diào)制編碼技術(shù)。幅度—相位調(diào)制使用不同的幅度和不同的相位值表示數(shù)字數(shù)據(jù)。例如，在十六相位調(diào)制中，每個碼元包含4bit二進制數(shù)字，這時假定載波信號的幅度值是A1，在同樣的相位編碼信號中，使用幅度是A2的載波信號，就可以得到另一組包含4bit二進制數(shù)字的編碼信號，兩組信號合起來相當于每個信號碼元中包含了5bit二進制數(shù)字。下表所示是八相位兩幅度混合調(diào)制編碼舉例。（4）混合調(diào)制編碼2．數(shù)字數(shù)據(jù)信號的調(diào)制編碼初相角0π/4π/23π/4π5π/43π/27π/4幅度A100000001001000110100010101100111幅度A210001001101010111100110111101111數(shù)據(jù)通信概述目錄1.1數(shù)據(jù)傳輸代碼1.2數(shù)據(jù)傳輸速率1.3信道容量1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標1.5數(shù)據(jù)信號的傳輸方式1.6數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼1.7多路復用技術(shù)1.8數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)1.9數(shù)據(jù)通信網(wǎng)1.101.8.1頻分復用頻分復用（FrequencyDivisionMultiplexing，F(xiàn)DM）是在傳輸介質(zhì)的有效帶寬超過被傳輸?shù)男盘枎挄r，把多路信號調(diào)制在不同頻率的載波上，實現(xiàn)在同一傳輸介質(zhì)上同時傳輸多路信號的技術(shù)。圖所示為頻分復用示意圖。可見，頻分復用技術(shù)對整個物理信道的可用帶寬進行分割，并利用載波調(diào)制技術(shù)，實現(xiàn)原始信號的頻譜搬移，使得多路信號在整個物理信道帶寬允許的范圍內(nèi)，實現(xiàn)頻譜上的不重疊，從而共用一個信道。為了防止多路信號之間的相互干擾，使用隔離頻帶來隔離每個子信道。1.8.2時分復用時分復用（TimeDivisionMultiplexing，TDM）是一種當傳輸介質(zhì)可以達到的數(shù)據(jù)傳輸速率超過被傳輸信號的傳輸速率時，把多路信號按一定的時間間隔傳送的方法，是實現(xiàn)在同一傳輸介質(zhì)上“同時”傳輸多路信號的技術(shù)。通過時分復用技術(shù)，多路低速數(shù)字信號可復用到一條高速數(shù)據(jù)信道中進行傳輸。例如，數(shù)據(jù)傳輸速率為48kbit/s的信道可傳輸5路傳輸速率為9.6kbit/s的信號，也可傳輸20路傳輸速率為2.4kbit/s的信號。1.8.2時分復用下圖給出了一個同步時分復用器的示意圖。我們可以把復用器比做一個旋轉(zhuǎn)開關(guān)，開關(guān)的每個接點與一個低速信道相連，當開關(guān)的刀旋轉(zhuǎn)到某一接點時，發(fā)送端就對該信道的數(shù)據(jù)抽樣，然后送到復用信道上去。接收端開關(guān)的刀和發(fā)送端開關(guān)的刀同步旋轉(zhuǎn)，把復用信道中的數(shù)據(jù)分別傳到相應的低速信道上去。PCM30/32路系統(tǒng)就是TDM的一個典型例子。1.8.3統(tǒng)計時分復用統(tǒng)計時分復用（StatisticalTimeDivisionMultiplexing，STDM）針對TDM的缺點，根據(jù)用戶實際需要動態(tài)地分配線路資源，因此也叫動態(tài)時分復用。也就是當某一路用戶有數(shù)據(jù)要傳輸時才給他分配資源，若用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)，則不給其分配線路資源，線路的傳輸能力可用于為其他用戶傳輸更多的數(shù)據(jù)，從而提高了線路利用率。這種根據(jù)用戶的實際需要分配線路資源的方法稱為統(tǒng)計時分復用。1.8.3統(tǒng)計時分復用圖1-13所示給出了TDM和STDM復用原理的基本差別示意圖?？梢姡捎肨DM時，雖然在第一個掃描周期中的C1、D1時隙，第二掃描周期中的A2時隙，第三個掃描周期中的A3、B3、C3時隙中無待發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，但仍占用固定時隙，這樣，等于白白浪費信道的資源，降低了傳輸效率。而STDM是按需分配時隙的，各路輸入數(shù)據(jù)信息并不占用固定的時隙，所以就不會發(fā)送空的時隙。如在第一個周期（時間段）中，只有來自A和B的時隙被發(fā)送，使時隙得到充分利用，從而提高傳輸效率。因此，在STDM系統(tǒng)中，集合信道的傳輸速率可以大于各低速數(shù)據(jù)信道速率之和。1.8.3統(tǒng)計時分復用由此可見，統(tǒng)計時分復用方式可以提高線路傳輸?shù)睦寐剩嬎銠C通信多采用此種方式，IP電話就是STDM的一種應用。在統(tǒng)計時分復用方式中，時隙位置失去了意義，因此當用戶數(shù)據(jù)到達接收端時，由于它們不是以固定的順序出現(xiàn)的，接收端就不知道應該將哪一個時隙內(nèi)的數(shù)據(jù)送到哪一個用戶。為了解決這個問題，必須在所傳數(shù)據(jù)單元前附加地址信息，并對所傳數(shù)據(jù)單元加上編號。這種機理就像把傳輸信道分成了若干子信道，稱之為邏輯信道，每個子信道可用相應的號碼表示，稱做邏輯信道號，邏輯信道號作為傳輸線路的一種資源。邏輯信道為用戶提供了獨立的數(shù)據(jù)流通路，對同一個用戶，每次通信可分配不同的邏輯信道號。1.8.4波分復用波分復用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）技術(shù)是在一根光纖中同時傳輸多個波長光信號的一項技術(shù)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的信號復合起來（復用），送入到光纜線路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端又將復合波長的光信號分開（解復用），并做進一步處理，恢復出原信號后送入不同的終端。也就是說利用波分復用設備，在發(fā)端將不同波長的光信號復用到一條光纖上進行傳輸，在收端采用波分解復用設備分離不同波長的光信號。1.8.4波分復用WDM系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要有兩種形式，即雙纖單向（也稱雙纖雙向）傳輸和單纖雙向傳輸。雙纖單向傳輸是指采用兩根光纖實現(xiàn)兩個方向的信號傳輸，完成全雙工通信。如圖所示，在發(fā)送端將載有各種信息的、具有不同波長的、已調(diào)制的光信號λ1，λ2…λn通過波分復用器組合在一起，并在一根光纖中單向傳輸，在接收端通過波分解復用器將不同波長的光信號分開，分別送入不同的光接收機，完成多路光信號傳輸?shù)娜蝿?，反方向通過另一根光纖傳輸，其原理相同。1.8.4波分復用單纖雙向傳輸是指光通路在一根光纖中同時沿著兩個不同的方向傳輸，此時，雙向傳輸?shù)牟ㄩL相互分開，以實現(xiàn)彼此雙方全雙工的通信。由此可見，WDM技術(shù)使n個波長復用起來在單根光纖中傳輸，并且可以實現(xiàn)單根光纖的雙向傳輸，充分利用了光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至幾十倍，從而增加了光纖的傳輸容量，節(jié)省大量的線路投資。1.8.5碼分復用碼分復用（CodeDivisionMultiplexing，CDM）是靠不同的編碼來區(qū)分各路原始信號的一種復用方式，常稱為碼分多址（CodeDivisionMultipleAccess，CDMA），是另一種共享信道的方法。碼分復用在移動通信中主要解決多用戶使用相同頻率同時傳送數(shù)據(jù)的問題。由于各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此不會造成干擾。碼分復用最初是用于軍事通信，因為這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。隨著技術(shù)的進步，CDMA設備的價格和體積都大幅度下降，因而現(xiàn)在已廣泛使用在民用的移動通信中，無線局域網(wǎng)也采用CDMA技術(shù)。采用CDMA可提高通信的語音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，減小干擾對通信的影響，增大通信系統(tǒng)的容量。數(shù)據(jù)通信概述目錄1.1數(shù)據(jù)傳輸代碼1.2數(shù)據(jù)傳輸速率1.3信道容量1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標1.5數(shù)據(jù)信號的傳輸方式1.6數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼1.7多路復用技術(shù)1.8數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)1.9數(shù)據(jù)通信網(wǎng)1.101．有線傳輸介質(zhì)（1）雙絞線雙絞線（TwistedPair，TP）是一種最經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，是由兩根具有絕緣保護層的銅導線互絞在一起構(gòu)成的，并由此而得名。根據(jù)組成雙絞線的兩根銅導線是否屏蔽，可將雙絞線分為屏蔽雙絞線（ShieldedTwistedPair，STP）和非屏蔽雙絞線（UnshieldedTwistedPair，UTP）兩種，如圖所示。前者抗干擾性能好，能夠提供較好的傳輸質(zhì)量，但價格較貴，安裝困難。隨著工藝提高，UTP也能提供較好的傳輸質(zhì)量，且易安裝，適用于結(jié)構(gòu)化綜合布線。一般在保密性能要求不高的場合使用非屏蔽雙絞線，屏蔽雙絞線通常用于安全性能要求極高的場合。1．有線傳輸介質(zhì)（1）雙絞線UTP有1類線、2類線、3類線、4類線、5類線、超5類線、6類線和7類線等，其主要區(qū)別在于單位距離上的旋絞次數(shù)。旋絞得越緊則價格越貴，但是性能也越好。目前3類線主要用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸，如10base-T網(wǎng)絡，線纜包括從2對到100對等類型。5類線增加了繞線密度，外套一種高質(zhì)量的絕緣材料，傳輸頻率為100MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率為100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸，如100base-T網(wǎng)絡，這是最常用的以太網(wǎng)電纜。超5類線主要用于高速數(shù)據(jù)傳輸，如1000Mbit/s以太網(wǎng)。6類線和7類線主要用于超高速數(shù)據(jù)傳輸。1．有線傳輸介質(zhì)（2）同軸電纜同軸電纜（CoaxialCable）由內(nèi)部導體、環(huán)繞絕緣層以及絕緣層外的金屬屏蔽網(wǎng)和最外層的護套組成，如圖所示。這種結(jié)構(gòu)的金屬屏蔽網(wǎng)可防止中心導體向外輻射電磁場，也可用來防止外界電磁場干擾中心導體的信號。同軸電纜在傳輸頻率增高時，由于外導體的屏蔽作用增強，所受外界干擾和同軸管間串音都將減小，因而適用于高頻傳輸。同軸電纜又分為基帶同軸電纜（阻抗50）和寬帶同軸電纜（阻抗為75）。基帶同軸電纜用于數(shù)字傳輸，寬帶同軸電纜用于模擬傳輸。寬帶同軸電纜利用頻分復用（FDM）技術(shù)可以同時傳輸多路信號，CATV電纜就是寬帶同軸電纜。在局域網(wǎng)中多使用基帶同軸電纜，基帶同軸電纜又分為粗同軸電纜和細同軸電纜兩種。1．有線傳輸介質(zhì)（3）光纖光纖是導光性能極好、直徑很細的圓柱形玻璃纖維。光纖由纖芯、包層、涂敷層及外套組成，是一個多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的對稱圓柱體。纖芯的主體是二氧化硅，里面摻有微量的其他材料，用以提高材料的光折射率。纖芯外面有包層，包層與纖芯有不同的光折射率，纖芯的光折射率較高，用以保證光信號主要在纖芯里進行傳輸。包層外面是涂覆層，主要用來增加光纖的機械強度，以使光纖不受外來損害。光纖的最外層是外套，也是起保護作用的。圖所示為涂覆光纖結(jié)構(gòu)示意圖。2．無線傳輸介質(zhì)（1）無線電波無線電波（Radio）主要應用于無線電廣播、電視廣播及通信領(lǐng)域。ITU-R已將無線電波的頻率劃分為若干波段，見下表所示。頻段名稱頻率范圍波段名稱波長范圍低頻（LF）30～300kHz長波104～103m中頻（MF）300～3

000kHz中波103～102m高頻（HF）3～30MHz短波102～10m甚高頻（VHF）30～300MHz超短波10～1m特高頻（SHF）300～3

000MHz分米波1～0.1m超高頻（UHF）3～30GHz厘米波10～1cm極高頻（EHF）30～300GHz毫米波10～1mm2．無線傳輸介質(zhì)（1）無線電波在低頻和中頻波段內(nèi)，無線電波可輕易地繞過障礙物沿地表傳播，但能量隨著與信號源距離的增大而急劇減少，因而傳播距離有限，一般在幾百千米范圍內(nèi)，長波、中波和中短波用此方式進行無線電廣播。在高頻和甚高頻波段內(nèi)的電波會被離地面數(shù)十千米到數(shù)百千米高度的帶電粒子層—電離層反射回地面，因而可達到更遠的距離，短波廣播最適宜以此形式傳播，一般可達到幾千千米以外。特高頻、超高頻和極高頻已是微波的范圍。2．無線傳輸介質(zhì)（2）微波微波（Microwave）是指頻率為300MHz～300GHz的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱。微波傳輸是利用無線電波在對流層的視距范圍內(nèi)進行傳輸。由于微波是沿直線傳輸?shù)?，而地球表面是曲面，故直線傳輸?shù)木嚯x與天線塔的高度有關(guān)，塔越高則距離越遠。由于受地形和天線高度的限制，兩站間的通信距離一般為30～50km，長距離傳輸時，必須建立多個中繼站接力。在無線局域網(wǎng)中也使用微波信道。在2.4～2.4835GHz頻段，帶寬為835MHz。該頻段無需無線電管理部門的許可，世界上許多國家對該頻段都是開放的。2．無線傳輸介質(zhì)（3）紅外線紅外線（infrared）的波長在850～950nm之間，是太陽光線中不可見光線中的一種。紅外線路采用小于1μm波長的紅外線作為傳輸媒介，有較強的方向性。由于其采用低于可見光的部分頻譜作為傳輸介質(zhì)，使用上不受無線電管理部門的限制。紅外線已經(jīng)在計算機通信中得到了應用，例如兩臺筆記本電腦的紅外接口相對，可傳輸文件。紅外信號必須視距傳輸，其安全性好，抗干擾能力強，但其通信有較強的方向性，容易受光線、雨霧天氣的影響。數(shù)據(jù)通信概述目錄1.1數(shù)據(jù)傳輸代碼1.2數(shù)據(jù)傳輸速率1.3信道容量1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標1.5數(shù)據(jù)信號的傳輸方式1.6數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼1.7多路復用技術(shù)1.8數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)1.9數(shù)據(jù)通信網(wǎng)1.101．數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是一個由分布在各地的數(shù)據(jù)終端設備、數(shù)據(jù)交換設備和通信線路所構(gòu)成的網(wǎng)絡，在網(wǎng)絡協(xié)議（包括OSI下3層協(xié)議）的支持下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)終端間的數(shù)據(jù)傳輸和交換。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)通常是由硬件和軟件組成的，硬件包括數(shù)據(jù)終端設備、數(shù)據(jù)交換設備及傳輸線路，如圖所示，軟件是為支持這些硬件而配置的網(wǎng)絡協(xié)議等。一般把網(wǎng)絡中完成數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)交換功能的一個點稱為節(jié)點，正是通過這些節(jié)點使與其相連的計算機或終端之間進行數(shù)據(jù)通信。1．數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的構(gòu)成（1）數(shù)據(jù)終端設備。數(shù)據(jù)終端設備是數(shù)據(jù)網(wǎng)中信息傳輸?shù)脑袋c和終點，它的主要功能是向網(wǎng)（向傳輸鏈路）輸出數(shù)據(jù)和從網(wǎng)中接收數(shù)據(jù)，并具有一定的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸控制功能。（2）數(shù)據(jù)交換設備。數(shù)據(jù)交換設備是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的核心。它的基本功能是完成對接入交換節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸鏈路的匯集、轉(zhuǎn)接接續(xù)和分配。（3）通信線路。通信線路在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中完成數(shù)據(jù)信息比特流的傳輸，包括有線和無線通信線路。2．數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的分類（1）按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)分類數(shù)據(jù)通信網(wǎng)可分為網(wǎng)狀形網(wǎng)、不完全網(wǎng)狀形網(wǎng)（網(wǎng)格形網(wǎng)）、星形網(wǎng)、樹形網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)和總線型網(wǎng)等。在數(shù)據(jù)通信中，骨干網(wǎng)一般采用網(wǎng)狀網(wǎng)或網(wǎng)格形網(wǎng)，本地網(wǎng)中可采用星形網(wǎng)。2．數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的分類（2）按傳輸技術(shù)分類數(shù)據(jù)通信網(wǎng)可分為交換網(wǎng)和廣播網(wǎng)。交換網(wǎng)廣播網(wǎng)12在交換網(wǎng)中，數(shù)據(jù)從源點出發(fā)經(jīng)過一系列中間交換節(jié)點傳送到終點。此種網(wǎng)絡由交換節(jié)點和通信線路構(gòu)成，用戶之間的通信要經(jīng)過交換設備。在廣播網(wǎng)中，每個數(shù)據(jù)站的收發(fā)信機共享同一傳輸介質(zhì)，從任一數(shù)據(jù)站發(fā)出的信號可被所有的其他數(shù)據(jù)站接收。在廣播網(wǎng)中沒有中間的交換節(jié)點，如總線型局域網(wǎng)和環(huán)形局域網(wǎng)。2．數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的分類（3）按傳輸距離分類數(shù)據(jù)通信網(wǎng)可分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)傳輸距離一般為幾十米到幾千米，數(shù)據(jù)傳輸速率在10Mbit/s以上，協(xié)議標準采用IEEE802。局域網(wǎng)往往用于某一群體，比如某個公司、某個單位、某幢樓、某個學校等。城域網(wǎng)傳輸距離一般在50～100km，傳輸速率比局域網(wǎng)還高，目前以光纖為主要傳輸介質(zhì)，可支持數(shù)據(jù)、語音和圖像的綜合業(yè)務，通常覆蓋整個城區(qū)和城郊。廣域網(wǎng)（核心網(wǎng)）作用范圍通常為幾十到幾千千米，如Internet就是廣域網(wǎng)。思考題與練習題【說明】本章思考以難點、重點為目標，掌握這些后基本知識點應該也沒問題了。并建議自學一些本書未介紹、但又經(jīng)常用到的知識點。技術(shù)不斷更新?lián)Q代，自學能力才是核心能力。1-1什么是數(shù)據(jù)通信？1-2說明數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成模型及各部分的功能。1-3什么是數(shù)據(jù)線路、數(shù)據(jù)電路和數(shù)據(jù)鏈路？它們的主要功能是什么？1-4數(shù)據(jù)信號碼元長度為833×10?6s，如采用16電平傳輸，試求數(shù)據(jù)傳信速率和調(diào)制速率。1-5信道容量與數(shù)據(jù)傳信率的區(qū)別是什么？1-69600bit/s的線路上，進行1h的連續(xù)傳輸，測試結(jié)果為有150bit的差錯，問該系統(tǒng)的誤碼率是多少？123456思考題與練習題【說明】本章思考以難點、重點為目標，掌握這些后基本知識點應該也沒問題了。并建議自學一些本書未介紹、但又經(jīng)常用到的知識點。技術(shù)不斷更新?lián)Q代，自學能力才是核心能力。在異步傳輸中，假設停止位為1bit，無奇偶校驗，數(shù)據(jù)位為8bit，求傳輸效率為多少？什么是異步傳輸、同步傳輸、并行傳輸和串行傳輸？什么是單工、半雙工、全雙工傳輸？什么是基帶傳輸，什么是頻帶傳輸？數(shù)字數(shù)據(jù)信號的數(shù)字編碼和調(diào)制編碼都有哪些？什么是多路復用技術(shù)？簡述FDM、TDM、STDM、WDM和CDM的含義。數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)有哪些？每種傳輸介質(zhì)的優(yōu)缺點是什么？數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是如何構(gòu)成的？目前有哪些類型的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)？7891011121314學習進步！數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)（第3版）第2章

差錯控制數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)（第3版）1了解差錯控制的基本概念和基本原理。23掌握奇偶校驗碼、漢明碼和循環(huán)碼的編碼與解碼。4掌握ARQ原理及滑窗協(xié)議。學習目標掌握差錯控制的基本方式和碼距與檢錯糾錯能力。差錯控制的基本概念目錄2.1差錯控制的基本方式與基本原理2.2檢錯與糾錯的基本概念2.3幾種差錯控制編碼介紹2.4滑窗協(xié)議2.51．差錯控制的基本概念差錯即誤碼。差錯控制的核心是差錯控制編碼，即在信息碼之外附加監(jiān)督碼，從而具有檢錯和糾錯能力，也稱為糾錯編碼。差錯控制指的是在發(fā)送端通過對信息序列做某種變換，使原來彼此獨立的、互不相關(guān)的信息碼元變成具有一定的相關(guān)性、一定規(guī)律的數(shù)據(jù)序列，從而在接收端能夠根據(jù)這種規(guī)律性檢查（檢錯）或進而糾正（糾錯）。采用不同的變換方法也就構(gòu)成不同的糾（檢）錯編碼。2．差錯類型隨機差錯突發(fā)差錯12隨機差錯又稱獨立差錯，是指錯碼的出現(xiàn)是隨機的，且錯碼之間是統(tǒng)計獨立的。存在這種差錯的信道稱為隨機信道，例如，微波接力和衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信道。突發(fā)差錯是指成串集中出現(xiàn)的錯碼，也就是說，在一些短促的時間區(qū)內(nèi)會出現(xiàn)大量錯碼，而在這些短促的時間區(qū)間之間又存在較長的無錯碼區(qū)間。產(chǎn)生突發(fā)差錯的信道稱為突發(fā)信道，如短波、散射等信道。差錯控制的基本概念目錄2.1差錯控制的基本方式與基本原理2.2檢錯與糾錯的基本概念2.3幾種差錯控制編碼介紹2.4滑窗協(xié)議2.51．差錯控制的基本方式在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，常用的差錯控制方式一般有下面4種類型。1．差錯控制的基本方式（1）檢錯重發(fā)這種差錯控制方式在發(fā)送端對數(shù)據(jù)序列按一定的規(guī)則進行編碼，使之具有一定的檢錯能力，成為能夠檢測錯誤的碼組（檢錯碼）。接收端收到碼組后，按編碼規(guī)則校驗有無錯碼，并把校驗結(jié)果通過反向信道反饋到發(fā)送端。如無錯碼，就反饋繼續(xù)發(fā)送信號。如有錯碼，就反饋重發(fā)信號，發(fā)送端把前面發(fā)出的信息重新傳送一次，直到接收端正確收到為止。檢錯碼構(gòu)造簡單，插入的監(jiān)督碼位不多，設備不太復雜。優(yōu)點實時性差，且必須有反向信道，通信效率低，當信道干擾增大時，整個系統(tǒng)可能處在重發(fā)循環(huán)中，甚至不能通信。缺點1．差錯控制的基本方式（2）前向糾錯檢錯重發(fā)又稱自動請求重發(fā)（AutomaticRepeatreQuest，ARQ），如圖2-1（a）所示。這種差錯控制方式在發(fā)送端對數(shù)據(jù)序列按一定的規(guī)則進行編碼，使之具有一定的檢錯能力，成為能夠檢測錯誤的碼組（檢錯碼）。接收端收到碼組后，按編碼規(guī)則校驗有無錯碼，并把校驗結(jié)果通過反向信道反饋到發(fā)送端。如無錯碼，就反饋繼續(xù)發(fā)送信號。如有錯碼，就反饋重發(fā)信號，發(fā)送端把前面發(fā)出的信息重新傳送一次，直到接收端正確收到為止。檢錯碼構(gòu)造簡單，插入的監(jiān)督碼位不多，設備不太復雜。優(yōu)點實時性差，且必須有反向信道，通信效率低，當信道干擾增大時，整個系統(tǒng)可能處在重發(fā)循環(huán)中，甚至不能通信。缺點1．差錯控制的基本方式（3）混合糾錯檢錯在這種系統(tǒng)中，發(fā)送端發(fā)送同時具有檢錯和糾錯能力的碼，接收端收到碼后，檢查錯誤情況。如果錯誤少于糾錯能力，則自行糾正；如果錯誤很多，超出糾錯能力，但未超出檢錯能力，即能判決有無錯碼而不能判決錯碼的位置，此時收端自動通過反向信道發(fā)出信號要求發(fā)端重發(fā)。混合糾錯檢錯方式在實時性和譯碼復雜性方面是前向糾錯和檢錯重發(fā)方式的折衷，因而近年來，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中采用較多。1．差錯控制的基本方式（4）反饋校驗接收端把收到的數(shù)據(jù)序列原封不動地轉(zhuǎn)發(fā)回發(fā)送端，發(fā)端將原發(fā)送的數(shù)據(jù)序列與返送回的數(shù)據(jù)序列比較。如果發(fā)現(xiàn)錯誤，則發(fā)送端進行重發(fā)，直到發(fā)端沒有發(fā)現(xiàn)錯誤為止。2．差錯控制的基本原理一般來說，付出的代價越大，檢（糾）錯的能力就越強。具體來說，碼的檢錯和糾錯能力是用信息量的冗余度來換取的。一般信息源發(fā)出的任何消息都可以用二進制信號“0”和“1”來表示。例如，要傳送A和B兩個消息，可以用“0”碼來代表A，用“1”碼來代表B。如果分別在“0”和“1”后面附加一個“0”和“1”，變?yōu)椤?0”和“11”（本例中分別表示A和B）。進一步分析，若在信息碼之后附加兩位監(jiān)督碼，即用“000”代表消息A，用“111”表示消息B，這時，碼組成為長度為3的二進制編碼，而3位的二進制碼有23＝8種組合，本例中選擇“000”和“111”為許用碼組。此時，如果傳輸中產(chǎn)生一位錯誤，收端將成為001、010、100、011、101或110，這6組碼均為禁用碼組。010203差錯控制的基本概念目錄2.1差錯控制的基本方式與基本原理2.2檢錯與糾錯的基本概念2.3幾種差錯控制編碼介紹2.4滑窗協(xié)議2.52.3.1碼距與檢錯糾錯能力1．基本概念在信道編碼中，定義碼組中非零碼元的數(shù)目為碼組的重量，簡稱碼重。例如，“010”碼組的碼重為1，“011”碼組的碼重為2。把兩個碼組中對應碼位上具有不同二進制碼元的位數(shù)定義為兩碼組的距離，簡稱碼距。例如，（00）與（01）碼距為1，（110）與（101）碼距為2。在一種編碼中，任意兩個碼組間距離的最小值，稱為這一編碼的最小碼距，或稱為這一編碼的漢明（Hamming）距離，以dmin表示。2.3.1碼距與檢錯糾錯能力2．碼距與糾檢錯能力（1）為檢測e個錯碼，要求最小碼距 dmin≥e+1 （2-1）或者說，若一種編碼的最小距離為dmin，則它能檢出e≤dmin1個錯碼。2.3.1碼距與檢錯糾錯能力2．碼距與糾檢錯能力

式（2-1）可以用圖（a）證明如下。設一碼組A位于0點。若碼組A中發(fā)生一位錯碼，則可以認為A的位置將移動至以0點為圓心、以1為半徑的圓上某點，A的位置不會超出此圓；若碼組A中發(fā)生兩位錯碼，則其位置不會超出以0點為圓心、以2為半徑的圓。因此，只要最小碼距不小于3（如圖中B點），在此半徑為2的圓上及圓內(nèi)就不會有其他碼組。這就是說，碼組A發(fā)生兩位（包含兩位）以下錯碼時，不可能變成另一任何許用碼組。因而能檢測錯碼的位數(shù)等于2。同理，若一種編碼的最小碼距為dmin，則將能檢測（dmin1）個錯碼；反之，若要求檢測e個錯碼，則最小碼距dmin至少應不小于（e+1）。2.3.1碼距與檢錯糾錯能力2．碼距與糾檢錯能力（2）為糾正t個錯碼，要求最小碼距

dmin≥2t+1 （2-2）2.3.1碼距與檢錯糾錯能力2．碼距與糾檢錯能力（2）為糾正t個錯碼，要求最小碼距式（2-2）可以用圖（b）來說明。圖中畫出的碼組A和B的碼距為5，若碼組A或B發(fā)生的錯碼不多于2位，其位置都不會超出分別以A和B為圓心，以2為半徑的圓。在碼距為5的條件下，這兩個圓是不會重疊的。因此可以這樣來判決：若接收到的碼組落到以A為圓心的圓上或圓內(nèi)，就判決成A碼組；若接收到的碼組落到以B為圓心的圓上或圓內(nèi)，就判決成B碼組。這樣，就能糾正兩位錯碼。這表明碼距為5時，各碼組若發(fā)生不多于2位的錯碼都能糾正。因此，當最小碼距dmin=5時，能夠糾正兩個錯碼，且最多能糾正2個。若錯碼達到3個，就將落于另一圓上，從而發(fā)生錯判。這就證明了上式的正確性。2.3.1碼距與檢錯糾錯能力2．碼距與糾檢錯能力（3）為糾正t個錯碼，同時檢測e（e＞t）個錯碼，要求最小碼距現(xiàn)用圖（c）所示加以說明。若設碼的檢錯能力為e，則當碼組A中存在e個錯碼時，該碼組與任一許用碼組（例如圖中碼組B）的距離至少應有t+1，否則將進入許用碼組B的糾錯能力范圍內(nèi)，而被錯糾為B。2.3.2編碼效率編碼效率是指一個碼組中信息位所占的比重，用R來表示。即

（2-4）其中，k為信息碼元的數(shù)目（信息位長度），n為編碼組碼元的總數(shù)（編碼后碼組長度：n=k+r），r為監(jiān)督碼元的數(shù)目（監(jiān)督位長度）。顯然，R越大編碼效率越高。對于一個好的編碼方案，不但希望其檢錯糾錯能力強，而且還希望它的編碼效率高，但兩方面的要求是矛盾的，在設計中要全面考慮。2.3.3差錯控制編碼的分類差錯控制編碼的分類（1）按碼組的功能分，有檢錯碼和糾錯碼兩類。（3）按照信息碼元與監(jiān)督碼元的約束關(guān)系，又可分為分組碼和卷積碼兩類。（5）按糾正差錯的類型可分為糾正隨機錯誤的碼和糾正突發(fā)錯誤的碼。（2）按碼組中監(jiān)督碼元與信息碼元之間的關(guān)系分，有線性碼和非線性碼兩類。（4）按照信息碼元在編碼前后是否保持原來的形式不變，可劃分為系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼。（6）按照每個碼元取值來分，可分為二進制碼與多進制碼。差錯控制的基本概念目錄2.1差錯控制的基本方式與基本原理2.2檢錯與糾錯的基本概念2.3幾種差錯控制編碼介紹2.4滑窗協(xié)議2.52.4.1奇偶校驗碼1．一般奇偶校驗碼（1）基本原理在奇偶校驗碼中，一般無論信息位有多少位，校驗位只有一位。其編碼規(guī)則是先將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼元分組，在分組數(shù)據(jù)后面附加一位校驗位，使得該組碼連同校驗位在內(nèi)的碼組中的“1”的個數(shù)為偶數(shù)（稱為偶校驗）或奇數(shù)（稱為奇校驗），在接收端按同樣的規(guī)律檢查，如發(fā)現(xiàn)不符就說明產(chǎn)生了差錯，但是不能確定差錯的具體位置，即不能糾錯。2.4.1奇偶校驗碼1．一般奇偶校驗碼（1）基本原理奇偶校驗碼的這種校驗關(guān)系可以用公式表示。設碼組長度為n，其中前n1位為信息碼元，第0位為校驗位a0，表示為（an1，an2，an3，…，a0）。在偶檢驗時，滿足下式條件

…

（2-5）2.4.1奇偶校驗碼1．一般奇偶校驗碼（1）基本原理下表所示就是按偶校驗規(guī)則插入監(jiān)督位的。消

息信

息

位監(jiān)

督

位

消

息信

息

位監(jiān)

督

位晴000陰101云011雨110在奇校驗時，滿足下式