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1、第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 2.2 傳輸介質及其主要特性 2.3 數(shù)據(jù)編碼技術 2.4 多路復用技術 2.5 廣域網中的數(shù)據(jù)交換技術 2.6 差錯控制方法,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,一、信息、數(shù)據(jù)和信號 1.信息、數(shù)據(jù)和信號 信息是指有用的知識或者消息。 數(shù)據(jù)是信息的表達方式。 信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電磁表示。 2.模擬信號與數(shù)字信號 模擬信號是隨時間連續(xù)變化的物理量。 數(shù)字信號相對于時間和幅值而言都是不連續(xù)的，即離散的物理量，它只包含有限數(shù)目的固定值。,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,二、數(shù)據(jù)通信方式 串行通信和并行通信 （1）串行通信 將待傳送的每個字節(jié)的二進制代碼按
2、由低到高位的順序，依次發(fā)送。這種數(shù)據(jù)通信方式稱為串行通信。 串行通信的優(yōu)點：成本低，利用率高； 缺點：速度慢，需進行串 / 并轉換。 這種通信方式適合長距離的信號傳輸。,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,（ 2 ） 并行通信 并行通信是指同時傳輸一組（多個比特位）比特，每個比特使用單獨的一條線路。 并行通信的特點：成本高，速度快，不需串 / 并轉換； 缺點：信道的利用率低。 這種通信方式適合近距離的傳輸。,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,2.單工、半雙工和全雙工通信 （1）單工 在單工通信方式下，信號只能按照一個方向上傳輸（正向或反向），任何時候不能改變信號的傳輸方向 。如無線電廣播和電視廣播。 （2）
3、半雙工 半雙工通信允許信號在兩個方向上傳輸，但某一時刻只允許信號在一個信道上單向傳輸。如對講機。,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,（3) 全雙工 全雙工通信可以同時進行兩個方向的信號的傳輸。,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,3.數(shù)據(jù)通信中的同步方式 同步：要求通信的收發(fā)雙方在時間基準上保持一致。 數(shù)據(jù)通信中常用的兩種同步方式是：異步傳輸和同步傳輸。 （1）異步傳輸 異步傳輸是以字符為單位進行傳輸，傳輸字符之間的時間間隔可以是隨機的、不同步的。 異步傳輸方式實現(xiàn)簡單。但需在每個字符的首尾附加起始位和停止位，因而它的額外開銷大，傳輸效率低。,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,（ 2 ）同步傳輸 同步方式是
4、指在一組字符（數(shù)據(jù)幀）之前加入同步字符，同步字符之后可以連續(xù)發(fā)送任意多個字符。 同步方式數(shù)據(jù)幀的典型組成 ： 同步字符（ SYN ）：表示數(shù)據(jù)幀的開始 地址字段：包括源地址和目的地址 控制字段：用于控制信息 數(shù)據(jù)字段：用戶數(shù)據(jù) 檢驗字段：用于檢錯 幀結束字段：表示數(shù)據(jù)幀的結束 同步方式中，數(shù)據(jù)傳輸額外開銷小，傳輸效率高。但實現(xiàn)復雜，傳輸中的一個錯誤將影響整個字符組（而異步傳輸中的同樣錯誤只影響一個字符的正確接收）。,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,4. 數(shù)據(jù)通信的主要技術指標 （ 1 ）數(shù)據(jù)傳輸速率是指傳輸線路上傳輸信息的速度，有數(shù)據(jù)傳輸速率和信號傳輸速率兩種表示方法。 1) 數(shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)
5、據(jù)傳輸速率又稱比特率，指單位時間內所傳送的二進制位的個數(shù)，單位為比特每秒，表示為 bps 或 b/s 。 2) 信號傳輸速率 信號傳輸速率又稱波特率或調制速率，指單位時間內所傳送的信號的個數(shù)，單位為 baud （波特）。 3) 比特率與波特率的關系 比特率與波特率都是衡量信息在傳輸線路上傳輸快慢的指標，但兩者針對的對象有所不同，比特率針對的是二進制位數(shù)傳輸，波特率針對信號波形的傳輸。,2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念,（ 2 ） 誤碼率 誤碼率表示二進制數(shù)據(jù)位在傳輸中出錯的概率。 （ 3 ） 信道容量 信道容量指信道所能承受的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，單位為 bps 或 b/s 。 （ 4 ） 三個指
6、標之間的關系 數(shù)據(jù)速率用于衡量信道傳輸數(shù)據(jù)的快慢，是信道的實際數(shù)據(jù)傳輸速率； 信道容量用于衡量信道傳輸數(shù)據(jù)的能力，是信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率； 誤碼率用于衡量信道傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。,2.2 傳輸介質及其主要特性,一、傳輸介質及其主要特性 傳輸介質就是指搭載數(shù)字或模擬信號的傳輸媒介。 常用的傳輸介質有： （ 1 ）雙絞線 （ 2 ）同軸電纜 （ 3 ）光纖電纜 （ 4 ）無線與衛(wèi)星通信信道,2.2 傳輸介質及其主要特性,傳輸介質的特性主要是以下幾點： （ 1 ）物理特性：對傳輸介質物理結構的描述； （ 2 ）傳輸特性：傳輸介質允許傳送數(shù)字信號或模擬信號，以及調制技術，傳輸容量與傳輸?shù)念l率范圍；
7、 （ 3 ）連通特性：允許點到點或多點連接； （ 4 ）地理范圍：傳輸介質的最大傳輸距離； （ 5 ）抗干擾性：傳輸介質防止噪聲與電磁干擾對傳輸數(shù)據(jù)影響的能力； （ 6 ）相對價格；器件、安裝與維護費用；,2.2 傳輸介質及其主要特性,二、雙絞線的主要特性 1. 物理特性 雙絞線是由兩根絕緣銅導線擰成規(guī)則的螺旋狀結構。把電線絞起來的目的是減少線對之間的電磁干擾、噪聲、串音等。在傳輸系統(tǒng)中，通常把許多這樣的線對捆在一起，再包上保護層形成一條電纜，以便使用。 一般說來，雙絞線的線路損耗大、傳輸速率低，但價格便宜，易于安裝，主要用于局域網中，傳輸距離為幾百米。 雙絞線既可以傳輸模擬信號，又可以
8、傳輸數(shù)字信號。 常用的雙絞線分屏蔽雙絞線（ STP ）和無屏蔽雙絞線（ UTP ）兩大類。屏蔽雙絞線比非屏蔽雙絞線增加了一個屏蔽層，能夠更有效地防止電磁干擾。,UTP雙絞線,2.2 傳輸介質及其主要特性,2. 傳輸特性 屏蔽雙絞線的抗干擾性好， 100m 內傳輸速率可達 500Mb/s 。 無屏蔽雙絞線又可分為如下 5 個基本類型： 1 類：阻抗范圍廣，不宜作數(shù)據(jù)傳輸 2 類：與 1 類相同，最高帶寬為 1MHz ，適用于 PBX 和告警系統(tǒng)。 3 類：阻抗為 100 ，最高帶寬為 16MHz 。適用于 10BASE-T 和 4Mb/s 令牌環(huán)網 . 4 類：除最大帶寬為 20MHz 外，
9、其余同 3 類。 5 類：阻抗為了 100 ，測試帶寬為 100MHz 適用于100Mb/s 以太網和 FDDI 等高速協(xié)議。,2.2 傳輸介質及其主要特性,三、同軸電纜的主要特性 1 物理特性 同軸電纜以硬銅線為芯 , 外包一層用密織的網狀導體環(huán)繞的絕緣材料 , 網外又覆蓋一層保護性材料 , 按同軸形式構成。四層結構從里向外分別是： （ 1 ）內芯： 金屬導體，用于傳輸數(shù)據(jù)。 （ 2 ）絕緣層：用于內芯與屏蔽層間的絕緣。 （ 3 ）屏蔽層：金屬導體，用于屏蔽外部的干擾。 （ 4 ）塑料外：用于保護電纜。 同軸電纜可分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。 （ 1 ）基帶同軸電纜 這種同軸電纜采
10、用基帶傳輸方式，即采用數(shù)字信號進行傳輸，用于構建局域網。 （ 2 ）寬帶同軸電纜 這種同軸電纜采用寬帶傳輸方式，即采用模擬信號進行傳輸，覆蓋的區(qū)域比基帶系統(tǒng)廣。例如，構建 CATV 網絡和有線電視網。,,2.2 傳輸介質及其主要特性,2 傳輸特性 基帶同軸電纜采用曼徹斯特（ Manchester ）編碼傳輸數(shù)字信號，速率最高可達 10Mb/s ； 寬帶同軸電纜既可傳輸模擬信號，也可以傳輸數(shù)字信號。 3 連通性 可用于點到點連接和多點連接。 4 抗干擾性 同軸電纜的結構使得它的抗干擾性能力比較強，高于雙絞線。 5 價格 高于雙絞線，低于光纖。,2.2 傳輸介質及其主要特性,四、光纖的
11、主要特性 1. 光纖又叫光導纖維，是一種輕便靈活，能傳導光的介質，采用特殊的玻璃或塑料來制作。 2. 利用光纖傳輸數(shù)據(jù)時，用光脈沖的出現(xiàn)表示為“ 1 ”，不出現(xiàn)表示為“ 0 ”。 3. 光纖的傳輸性能高于雙絞線和同軸電纜，但成本較高，在計算機網絡中主要用于主干線。 4. 光纖的主要特點是 : (1) 傳輸速率高 , 在 10km 的距離上可達到 2Gb/s。 (2) 誤碼率低 , 一般小于 10 。 (3) 抗干擾強 , 不受外界電磁場的影響。 (4) 安全無輻射 , 難以竊聽 , 保密性好。 (5 )尺寸小，重量輕，彎曲性能好。,2.2 傳輸介質及其主要特性,5. 光纖分單模光纖和多模光纖兩
12、種。 單模光纖的直徑只有一個光波長（ 5m 10m ） , 即只能傳導一路光波，如圖 所示。 若多條入射角不同的光線在同一條光纖內傳輸，這種光纖就是多模光纖，如圖所示。多模光纖的光線與芯軸成一定角度，頻帶窄，衰減大，傳輸距離近。,2.2 傳輸介質及其主要特性,五、無線介質 使用無線介質，是指在兩個通信設備之間不使用任何物理的連接器，即無需鋪設網絡傳輸線。 常用的無線介質是微波。微波通信常用的有地面微波通信和衛(wèi)星通信兩種。 1. 地面微波通信 地面微波通信示意如圖 2-14 所示。它的優(yōu)點是：頻帶寬、信道容量大、初建費用小，既可傳輸模擬信號，又可傳輸數(shù)字信號；但方向性強（必須直線傳播）、保密性差
13、。 2. 衛(wèi)星通信 在衛(wèi)星通信中，通信衛(wèi)星是微波通信的中繼站。它的優(yōu)點是：容量大、可靠性高、通信成本與兩站點之間的距離無關，傳輸距離遠、覆蓋面廣、具有廣播特征；缺點是：一次性投資大、傳輸延遲時間長。,2.3 數(shù)據(jù)編碼技術,根據(jù)數(shù)據(jù)通信類型，網絡中常用的通信信道分為兩類：模擬通信信道與數(shù)字通信信道。相應的用于數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)編碼方式也分為兩類：模擬數(shù)據(jù)編碼與數(shù)字數(shù)據(jù)編碼。,2.3 數(shù)據(jù)編碼技術,一、模擬數(shù)據(jù)編碼方法 載波信號可以表示為正弦波形式： f(t)=Asin(t+) ，其中幅度 A 、頻率 和相位 的變化均影響信號波形。因此，通過改變這三個參數(shù)可實現(xiàn)對模擬信號的編碼。相應的調制方式分別
14、稱為幅度調制 ASK 、頻率調制 FSK 和相位調制 PSK 。 1. 幅度調制 幅度調制又被稱為幅移鍵控（ ASK ， Amplitude Shift Keying ）。幅度調制通過改變載波信號的振幅大小來表示二進制 0 和 1 ，而頻率和相位保持不變。,2.3 數(shù)據(jù)編碼技術,2. 頻率調制 頻率調制又被稱為頻移鍵控（ FSK Frequency Shift Keying ）。 頻率調制通過改變載波信號的頻率大小來表示二進制 0 和 1 ，而振幅和相位保持不變。,2.3 數(shù)據(jù)編碼技術,3. 相位調制 相位調制又被稱為相移健控 (Phase Shifting Keying,PSK) 。相
15、位調制技術通過改變載波信號的相位來表示二進制 0 和 1 ，而振幅和頻率保持不變。相位調制又可分為相對相位調制和絕對相位調制。 (1) 絕對相移鍵控 絕對相移鍵控用兩個固定的不同相位表示數(shù)字”0 ”和“ 1 ”。,2.3 數(shù)據(jù)編碼技術,(2) 相對相移鍵控法 相對相移鍵控用載波在兩位數(shù)字信號的交接處產生的相位偏移來表示載波所表示的數(shù)字信號。最簡單的相對調相方法是：與前一個信號同相表示數(shù)字 “0” ，相位偏移 180 度表示 “1” 。,2.3 數(shù)據(jù)編碼技術,二、數(shù)字數(shù)據(jù)編碼方法 數(shù)據(jù)通信技術中，將利用模擬通信信道，通過調制解調器傳輸模擬數(shù)據(jù)信號的方法，稱做頻帶傳輸；利用數(shù)字通信信道，來直接
16、傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)信號的方法，稱做基帶傳輸。 在基帶傳輸中，數(shù)字數(shù)據(jù)信號的編碼方式主要有以下幾種： 1. 非歸零編碼 NRZ 非歸零編碼 NRZ （ Non-Rerurn to Zero ）可以規(guī)定用負電平表示邏輯“ 0 ”，用正電平表示邏輯“ 1 ” 。 NEZ 碼的缺點是無法判斷一位的開始與結束，收發(fā)雙方不能保持同步。,2.3 數(shù)據(jù)編碼技術,2. 曼徹斯特（ Manchester ）編碼 曼徹斯特編碼的規(guī)則是：每比特的周期 T 分為前 T/2 與后 T/2 兩部分；通過前 T/2 傳送該比特的反碼，通過后 T/2 傳送該比特的原碼。 曼徹斯特編碼的優(yōu)點是： （ 1 ）每個比特的中間有
17、一次電平跳變，兩次電平跳變的時間間隔可以是 T/2 或 T ，利用電平跳變可以產生收發(fā)雙方的同步信號。 （ 2 ）曼徹斯特編碼的缺點是效率較低，如果信號傳輸速率是 10Mbps ，那么發(fā)送時鐘信號頻率應為 20MHz 。,2.3 數(shù)據(jù)編碼技術,3. 差分曼徹斯特（ Difference Manchester ）編碼 差分曼徹斯特編碼：每一位的中間（ 1/2 周期處）有一跳變，但是，該跳變只作為時鐘信號（同步）。數(shù)據(jù)信號根據(jù)每位開始時有無跳變進行取值：有跳變表示數(shù)字“ 0 ”，無跳變表示數(shù)字“ 1 ”。 采用位邊界的跳變方式來決定二進制是因為跳變更易于檢測。,2.4 多路復用技術,一、多路復用
18、技術的分類 為了充分利用傳輸介質，人們研究與應用了一條物理線路上建立多條通信信道的技術，這就是多路復用技術。 多路復用需經過復合、傳輸和分離 3 個過程。多路復用的原理如圖所示。 常用的多路復用技術一般有以下三種形式： （ 1 ）頻分多路復用 ( FDM ,Frequency Division Multiplexing ) （ 2 ）時分多路復用 (TDM ,Time Division Multiplexing) （ 3 ） 波分多路復用 (WDM , Wavelength Division Multiplexing),2.4 多路復用技術,二、頻分多路復用 1. 頻分多路復用按照頻率區(qū)分
19、信號，即把傳輸介質的帶寬劃分為若干個窄頻帶，每一路信號占用一個窄頻帶。頻分多路復用技術是一種模擬技術。 2. 實現(xiàn) FDM 的前提是任何信號只占據(jù)一個寬度有限的頻率，而信道可以被利用的頻率比一個信號的頻率寬得多，因而可以利用頻率分隔主方式來實現(xiàn)多路復用。 3. 為了防止相鄰兩個信號頻率覆蓋造成干擾，在相鄰兩個信號的頻率之間通常要留有一定的頻率間隔。 4. 如圖所示，一路電話信號共占有 4 kHz 的帶寬。由于每路電話信號占有不同的帶寬，到達接收端后，就可以將各路信號由濾波器區(qū)分開。 5. 頻分多路復用原理簡單 , 技術成熟 , 系統(tǒng)的效率較高。但易產生信號失真，系統(tǒng)設備龐大復雜。它適合于模擬信
20、號的傳輸，通常電話系統(tǒng)、電視系統(tǒng)中都采用頻分多路復用技術。,2.4 多路復用技術,三、時分多路復用（ TDM ） 時分多路復用是將一條物理信道的傳輸時間分成若干個時間片，按一定的次序輪流給各個信號源使用。時分多路復用主要用于數(shù)字信道的復用。 時分多路復用的實現(xiàn)方法有兩種：同步時分多路復用和異步時分多路復用。 1. 同步時分多路復用 在同步時分多路復用中，時間片是預先分配好的，而且是固定不變的，即每個時間片與一個信號源對應，而不管此時是否有信息發(fā)送。在接收端，根據(jù)時間片序號可判斷出是哪一路信號。 采用同步時分多路復用信道的利用率低。 2. 異步時分多路復用 在異步時分多路復用技術中，動態(tài)
21、分配信道的時間片，以實現(xiàn)按需分配。這樣就避免了時間片的浪費，大大提高了信道的利用率。,2.4 多路復用技術,四、波分多路復用 1. 波分多路復用技術是頻分多路復用在光纖信道上使用的一個變種，因此也稱其為光的頻分復用。不同的是波分多路復用技術應用于全光纖組成的網絡中，傳輸?shù)氖枪庑盘?，并按照光的波長區(qū)分信號。 2. 波分多路復用系統(tǒng)的核心器件是棱柱或衍射光柵 . 多根光纖發(fā)出的光信號到達同一個棱柱或衍射光柵 , 每根光纖里的光波處于不同的波段上 , 多束光信號通過棱柱或衍射光柵全到一根共享的光纖上 , 到達目的地后 , 再由一個棱柱或衍射光柵將光重新分解國多路光信號 。 3. 波分多路復用與
22、頻分多路復用的惟一區(qū)別就是 : 在波分多路復用中使用的衍射光柵是無源的 , 因此可靠性非常高 。,2.5 廣域網中的數(shù)據(jù)交換技術,網絡中設備通常要經過多次中間結點才能將數(shù)據(jù)從信源逐點傳送到信宿 。數(shù)據(jù)在各結點間的傳輸過程式稱為數(shù)據(jù)交換。 數(shù)據(jù)交換技術按照其原理劃分，可分為線路交換和存儲轉發(fā)交換兩種技術。 一、線路交換方式 在線路交換（ Circuit Exchanging ）中，兩臺計算機通過通信網進行數(shù)據(jù)交換之前，首先要在通信子網中建立一個實際的物理線路連接。 線路交換方式的通信過程分三個階段： 1. 線路建立 在傳輸數(shù)據(jù)之前 , 先要為此次傳輸建立一條專用的物理通路 。這時就需要根
23、據(jù)一定的路徑選擇算法，從中選擇一條。 2. 數(shù)據(jù)傳輸 物理線路連接建立以后， 就可以通過該連接實現(xiàn)實時、雙向交換數(shù)據(jù)。 3. 線路釋放 在數(shù)據(jù)傳輸完成后，就要進入路線釋放階段，以便重新分配通信網絡資源。,2.5 廣域網中的數(shù)據(jù)交換技術,線路交換方式的特點：通信子網的結點是用電子或機電結合的交換設備來完成輸入與輸出線路的物理連接。通信子網中的結點交換設備不能存儲數(shù)據(jù)，不能改變數(shù)據(jù)內容，并且不具備差錯控制能力。 線路交換方式的優(yōu)點是：通信實時強，適用于交互式會話類通信。線路交換方式的缺點是：對突發(fā)性通信不適應，系統(tǒng)效率低；系統(tǒng)不具有存儲數(shù)據(jù)的能力，不能平滑通信量；系統(tǒng)不具備差錯控制能力，無法
24、發(fā)現(xiàn)與糾正傳輸過程中發(fā)生的數(shù)據(jù)差錯。,2.5 廣域網中的數(shù)據(jù)交換技術,二、存儲轉發(fā)交換方式 1. 存儲轉發(fā)的基本概念 存儲轉發(fā)交換（ SroreandForward Exchanging ）方式線路交換方式的主要區(qū)別： (1) 發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照一定格式組成一個數(shù)據(jù)單元（報文或報文分組）進入通信子網； (2) 通信子網中的結點是通信控制處理機，它負責完成數(shù)據(jù)單元的接收、差錯校驗、存儲路選和轉發(fā)功能。 2. 存儲轉發(fā)方式的優(yōu)點主要有以下幾點： (1) 多個報文（或報文分組）可以共享通信信道，線路利用率高； (2) 通信子網中通信控制處理機具有路選功能，可以動
25、態(tài)選擇報文（或報文分組）通過通信子網的最佳路徑，同時可以平滑通信量，提高系統(tǒng)效率； (3) 報文（或報文分組）在通過通信子網中的每個通信控制處理機時，均要進行差錯檢測與糾錯處理，因此可以減少傳輸錯誤，提高系統(tǒng)可靠性； (4) 通過通信控制處理機，可以對不同通信速率的線路進行速率轉換，也可以對不同的數(shù)據(jù)代碼格式進行變換。,2.5 廣域網中的數(shù)據(jù)交換技術,3. 存儲轉發(fā)的分類 （1）按照轉發(fā)的信息單位不同，存儲轉發(fā)交換方式可以分為報文交換與分組交換兩類。被傳送的數(shù)據(jù)單元相應又可分為報文和報文分組兩類。 （2）如果在發(fā)送數(shù)據(jù)時，可以不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少，都把它當作一個邏輯單元，那么就可以在發(fā)
26、送的數(shù)據(jù)上加上目的地址、源地址與控制信息，按一定的格式打包后組成一個報文。 （3）發(fā)送站將一個長報文分成多個報文分成多個報文分組，接收站再將多個報文分組按順序重新組裝成一個完整報文。 （4）由于分組長度較短，在傳輸出錯時，檢錯容易并且重發(fā)花費的時間較少，這就有利于提高存儲轉發(fā)結點的存儲空間利用率與傳輸效率，因此成為當今公用數(shù)據(jù)交換網中主要的交換技術。 目前，美國的 TELENET 、 TYMNET 以及中國的 CHINAPAC 都采用分組交換技術，這類通信子網被稱為分組交換網。 分組交換技術在實際應用中又可分為數(shù)據(jù)報方式和虛電路方式兩類。,2.5 廣域網中的數(shù)據(jù)交換技術,三、數(shù)據(jù)報方式 數(shù)
27、據(jù)報（ DG ， Datagram ）是報文分組存儲轉發(fā)的一種形式。在數(shù)據(jù)報方式中，每個分組被獨立立傳輸，也就是分組可能經由不同的路徑到達接收站。這種方式中的分組被稱為數(shù)據(jù)報。 數(shù)據(jù)報方式會導致屬于同一個報文的分組以亂序到達接收站，在到達接收站之后還需對數(shù)據(jù)報進行排序重組。,2.5 廣域網中的數(shù)據(jù)交換技術,四、虛電路方式 1. 虛電路（ VC ， Virtual Circuit ）方式中 , 傳輸數(shù)據(jù)之前 , 需要建立一條發(fā)送站和接收站之間的路徑 , 這條路徑被稱為虛電路。發(fā)送數(shù)據(jù)時，所有的分組都沿著這條虛電路按順序傳送。 2. 虛電路方式能夠保證分組按照發(fā)送的順序到達。省去了數(shù)據(jù)報方式
28、中對分組的拆卸和裝配。 3. 線路交換是各交換節(jié)點為發(fā)送站和接收站建立一條專用的物理通路。 虛電路方式是在交換節(jié)點之間建立路由。當交換節(jié)點收到一個分組后，它檢查路由表，按照其匹配項的出口發(fā)送分組。因此虛電路不是一條專用線路，它可以與其他連接共享。,2.6 差錯控制方法,一、差錯原因與差錯控制方法 1. 差錯是指接收端收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送端實際發(fā)出的數(shù)據(jù)出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。 2. 差錯控制方法是指分析差錯產生的原因與差錯控制類型，研究檢查是否出現(xiàn)差錯及如何糾正差錯。 3.差錯原因：接收信號是信號與噪聲的疊加。如果噪聲對信號疊加的結果在電平判決時出現(xiàn)錯誤，就會引起傳輸數(shù)據(jù)的錯誤。 4. 通信信道的噪
29、聲分為兩類：熱噪聲與沖擊噪聲。 熱噪聲是由傳輸介質導體的電子熱運動產生的。熱噪聲的特點是：時刻存在，幅度較小，強度與頻率無關，但頻譜很寬，是一類隨機的噪聲。由熱噪聲引起的差錯是一類隨機差錯。 沖擊噪聲是由外界電磁干擾引起的。與熱噪聲相比，沖擊噪聲幅度較大，是引起傳輸差錯的主要原因。,2.6 差錯控制方法,二、 差錯控制 差錯控制就是指在數(shù)據(jù)通信過程中，發(fā)現(xiàn)、檢測差錯，對差錯進行糾正，從而把差錯限制在數(shù)據(jù)傳輸所允許的盡可能的范圍的技術和方法。 1 、差錯控制編碼 差錯控制編碼是用以實現(xiàn)差錯控制的編碼。它分糾錯碼和檢錯碼兩種。 （1）糾錯碼是讓每個傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息，以便在接收端
30、能發(fā)現(xiàn)并自動糾正傳輸中的差錯。 （2）檢錯碼讓分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)差錯的冗余信息，但不能確定錯誤位的位置，即自己不能糾正傳輸差錯。 糾錯碼方法雖然有優(yōu)越之處，但實現(xiàn)復雜、造價高、費時間，在一般的通信場合 不易采用。檢錯碼方法雖然要通過重傳機制達到糾錯，但原理簡單，實現(xiàn)容易，編碼與解碼速度快，是網絡中廣泛使用的差錯控制編碼。,2.6 差錯控制方法,2、差錯控制方法 差錯控制方法主要有兩類：自動請求重發(fā)（ Automatic Repeat Request ,ARQ ）和前向糾錯。 （1） 自動請求重發(fā)是利用編碼的方法在數(shù)據(jù)接收端檢測差錯，當檢測出差錯后，設法通知發(fā)送數(shù)據(jù)端重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直
31、到無差錯為止。 （2）前向糾錯是利用編碼的方法，接收數(shù)據(jù)端不僅對接收的數(shù)據(jù)進行檢測，當檢測出差錯后能自動糾正差錯。 對于自動請求重發(fā)又有以下幾種實現(xiàn)方式： 停等式 發(fā)送方每發(fā)完一個數(shù)據(jù)報文必須等接收方確認后才能發(fā)下一個數(shù)據(jù)報文。 全部重發(fā) 發(fā)送方可連續(xù)發(fā)送多個數(shù)據(jù)報文。若前面某個數(shù)據(jù)報文出錯，從該數(shù)據(jù)報文以后的所有數(shù)據(jù)報文都需重發(fā)。 選擇重發(fā) 發(fā)送方可連續(xù)發(fā)送多個數(shù)據(jù)報文。若前面某個數(shù)據(jù)報文出錯，只需重發(fā)出錯的數(shù)據(jù)報文。,2.6 差錯控制方法,三、檢錯碼工作原理 目前，常用的檢錯碼主要有奇偶校驗和循環(huán)冗余編碼兩類。 1 奇偶校驗碼 在差錯檢測中，奇偶校驗是一種最簡單、最基本的
32、方法，它分為垂直奇（偶）校驗、水平奇（偶）校驗與水平垂直（偶）校驗（方陣碼）。 奇偶校驗碼的工作原理是在原始數(shù)據(jù)字節(jié)的最高位或最低位增加一個附加位，使結果中 1 的個數(shù)為奇數(shù)（奇校驗）或（偶校驗）。增加的位稱為奇偶校驗位。 奇偶校驗可以檢測出數(shù)據(jù)中奇數(shù)個錯誤，但不能檢測出偶數(shù)個錯誤。奇偶校驗經濟、容易實現(xiàn)。,2.6 差錯控制方法,2.循環(huán)冗余編碼 循環(huán)冗余校驗是將所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)除以一個預先設定的除數(shù)，所得的余數(shù)作為冗余比特，附加在要發(fā)送數(shù)據(jù)的末尾，被稱為循環(huán)冗余校驗碼（ CRC 碼），這樣，實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就能夠被預先設定的除數(shù)整除。當整個數(shù)據(jù)傳送到接收方之后，接收方就利用同一個除數(shù)去除接收
33、到的數(shù)據(jù)，如果余數(shù)為 0 ，即表明數(shù)據(jù)傳輸正確，否則即意味著數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)了差錯。 確定循環(huán)冗余校驗碼的關鍵在于二進制序列的除法計算上。其規(guī)則是：加法、減法運算都是進行異或運算，加法不進位，減法不錯位。計算的方法如下： （ 1 ）在數(shù)據(jù)的末尾加上 n 個 0 ， n 等于除數(shù)的位數(shù)減 1 。 （ 2 ）采用二進制除法規(guī)則，計算加長的數(shù)據(jù)除以預先設定的除數(shù)，得到的余數(shù)即為循環(huán)冗余校驗碼。 （ 3 ）將循環(huán)冗余校驗碼替換數(shù)據(jù)末尾的 n 個 0 ，即得出整個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。,2.6 差錯控制方法,例如，求 1011010 的 CRC 編碼，設除數(shù)為 10011 。 可得 CRC 校驗碼為相除的余數(shù)，即 1111 。實際發(fā)送的比特串則為： 10110101111 。,
《數(shù)據(jù)通信基礎》課件
