计算机通信与网络CH02数据通信技术基础课件

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1、计算机通信与网络计算机通信与网络Computer Telecommunications & Networks第第2 2章章 数据通信技术基础数据通信技术基础计算机通信与网络计算机通信与网络CH02CH02数据通信技术基础课件数据通信技术基础课件 数数据据传传输输是是实实现现数数据据通通信信的的基基础础。数数据据通通信信是是为为了了实实现现计计算算机机与与计计算算机机或或计计算算机机与与终终端端之之间间信信息息交交互互而而产产生生的的一一种种通通信信技技术术，是是计计算算机机与与通通信信相相结合的产物。结合的产物。 数数据据通通信信着着重重于于数数据据的的传传输输，不不涉涉及及数数据据所所表表示

2、示的的原原始始信信息息，而而计计算算机通信则着重于机通信则着重于信息的交互信息的交互。内容概要内容概要内容纲要内容纲要n n 数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n 数据传输方式数据传输方式n n 数据传送技术数据传送技术n n 多路复用技术多路复用技术n n 数据交换技术数据交换技术n n 差错控制技术差错控制技术n n 数据通信接口特征数据通信接口特征内容纲要内容纲要n n 数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n 数据传输方式数据传输方式n n 数据传送技术数据传送技术n n 多路复用技术多路复用技术n n 数据交换技术数据交换技术n n 差错控制技术差错控制技术n n 数据通信接

3、口特征数据通信接口特征2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念1、数据、信息和信号、数据、信息和信号2、数据通信系统、数据通信系统3、传输媒体、传输媒体4、数据通信系统的性能指标、数据通信系统的性能指标2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念1、 数据、信息和信号数据、信息和信号n n数据数据数据数据(data)(data)通常是指预先约定的具有某种含义通常是指预先约定的具有某种含义通常是指预先约定的具有某种含义通常是指预先约定的具有某种含义的数字、符号和字母的组合。的数字、符号和字母的组合。的数字、符号和字母的组合。的数字、符号和字母的组合。n n信号信号信号信号(signal)(sig

4、nal)数据在传输过程中的电磁波的表数据在传输过程中的电磁波的表数据在传输过程中的电磁波的表数据在传输过程中的电磁波的表示形式。示形式。示形式。示形式。 n n“ “模拟的模拟的模拟的模拟的” ”(analogous)(analogous)连续变化的。连续变化的。连续变化的。连续变化的。n n“ “数字的数字的数字的数字的” ”(digital)(digital)取值是离散的。取值是离散的。取值是离散的。取值是离散的。n n调制调制调制调制把数字信号转换为模拟信号的过程。把数字信号转换为模拟信号的过程。把数字信号转换为模拟信号的过程。把数字信号转换为模拟信号的过程。n n解调解调解调解调把模拟

5、信号转换为数字信号的过程。把模拟信号转换为数字信号的过程。把模拟信号转换为数字信号的过程。把模拟信号转换为数字信号的过程。n n信道信道信道信道表示向某一方向传送数据的传输介质。表示向某一方向传送数据的传输介质。表示向某一方向传送数据的传输介质。表示向某一方向传送数据的传输介质。2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 数据和信号数据和信号模拟数据模拟数据数字数据数字数据信息信息数据数据模拟信号模拟信号数字信号数字信号有意义的实体有意义的实体涉涉及及数数据据的的内容和解释内容和解释在某个区间产生连续的值在某个区间产生连续的值产生离散的值产生离散的值是是数数据据的的电电磁磁 (或电子或电子)编

6、码编码涉涉及及到到事事物的形式物的形式是一种连续变化的电磁波是一种连续变化的电磁波是一系列的电压脉冲是一系列的电压脉冲信号信号1、 数据、信息和信号数据、信息和信号2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念模拟数据模拟数据模拟信号模拟信号放大器放大器调制器调制器模拟数据模拟数据数字信号数字信号 PCM编码器编码器数字数据数字数据模拟信号模拟信号调制器调制器数字数据数字数据数字信号数字信号 数字数字发送器发送器1、 数据、信息和信号数据、信息和信号2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念2、 数据通信系统数据通信系统2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念2、 数据通信系统数据通信系统信信源

7、源和和信信宿宿：信信源源就就是是信信息息的的发发送送端端，是是发发出出待待传传送送信信息息的的设设备备；信信宿宿就就是是信信息息的的接接收收端，是接收所传送信息的设备。端，是接收所传送信息的设备。信信号号转转换换设设备备：是是将将信信源源发发出出的的信信息息转转换换成成适合于在信道上传输的信号的设备。适合于在信道上传输的信号的设备。2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念2、 数据通信系统数据通信系统传输传输系统系统输输入入信信息息输输入入数数据据发送发送的信号的信号接收接收的信号的信号输输出出数数据据源点源点终点终点发送器发送器接收器接收器调制解调器调制解调器PC机机公用电话网公用电话网调

8、制解调器调制解调器数字比特流数字比特流数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号正文正文正文正文数据通信系统数据通信系统源系统源系统目的系统目的系统传输系统传输系统输输出出信信息息PC机机2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念2、 数据通信系统数据通信系统 数据数据通信系统举例通信系统举例2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念2、 数据通信系统数据通信系统 数据数据通信系统举例通信系统举例(b) 局域网用户通过局域网用户通过Internet上网通信上网通信2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 双绞线双绞线 同轴电缆同轴电缆 光缆光缆 地面微波地面微波 卫星微波卫星微波

9、无线电波无线电波 红外线技术红外线技术3、 传输媒体传输媒体3、传输媒体、传输媒体 双绞线双绞线铜线铜线铜线铜线聚氯乙烯聚氯乙烯 套层套层聚氯乙烯聚氯乙烯套层套层屏蔽层屏蔽层绝缘层绝缘层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线屏蔽双绞线STP2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体n n把两根互相绝缘的铜导线并排放置，再把两根互相绝缘的铜导线并排放置，再用规则的方法绞合起来。绞合的导线可用规则的方法绞合起来。绞合的导线可以减少相邻线对的相互干扰。多对绞合以减少相邻线对的相互干扰。多对绞合导线构成了双绞线电缆。导线构成了双绞线电缆。n n双绞线可用于模拟传输和

10、数字传输。双绞线可用于模拟传输和数字传输。n n价格低，安装方便，但带宽窄，抗干扰价格低，安装方便，但带宽窄，抗干扰性能较差。性能较差。 双绞线双绞线2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体 双绞线双绞线A扭绞距扭绞距线径线径 0.40.41.4 mm1.4 mmB近端串扰近端串扰远端串扰远端串扰白绿白绿 绿绿白橙白橙 蓝蓝白蓝白蓝 橙橙白棕白棕 棕棕12345678 局域网局域网 EIA/TIA 568A UTP内内4对对8线的编号与线色线的编号与线色2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体 类型类型 阻抗阻抗 返回损耗返回损耗 近端串扰近端串

11、扰 1Mhz 100m 100m n n3类类UTP 100 12db 43dbn n4类类UTP 100 12db 58dbn n5类类UTP 100 12db 64db 双绞线双绞线2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体 同轴电缆同轴电缆外导体屏蔽层外导体屏蔽层绝缘层绝缘层绝缘保护套层绝缘保护套层内导体内导体2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体n n同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层

12、、网状编织的外导体屏蔽层以及保合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层组成。护塑料外层组成。护塑料外层组成。护塑料外层组成。n n由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有较好的抗由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有较好的抗由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有较好的抗由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有较好的抗干扰特性（特别是高频段），适合高速数据传输。干扰特性（特别是高频段），适合高速数据传输。干扰特性（特别是高频段），适合高速数据传输。干扰特性（特别是高频段），适合高速数据传输。n n通常按特性

13、阻抗数值不同，可分为两类：通常按特性阻抗数值不同，可分为两类：通常按特性阻抗数值不同，可分为两类：通常按特性阻抗数值不同，可分为两类：50 50 同轴电缆：数据通信中传输基带信号同轴电缆：数据通信中传输基带信号同轴电缆：数据通信中传输基带信号同轴电缆：数据通信中传输基带信号75 75 同轴电缆：模拟传输系统（同轴电缆：模拟传输系统（同轴电缆：模拟传输系统（同轴电缆：模拟传输系统（CATVCATV） 同轴电缆同轴电缆2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体n nRG-8/RG-11 10Base5 阻抗阻抗50 粗缆粗缆 0.4” n nRG-58A/U 10Base2

14、阻抗阻抗50 细缆细缆 0.18” n nRG-59U 10Broad3600 阻抗阻抗阻抗阻抗7575 CATV 0.25” CATV 0.25” n nRG-63 ARCnet 阻抗阻抗93 0.25” (0.635cm) 同轴电缆传输特性同轴电缆传输特性2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体 光缆光缆远供电源远供电源光纤及包层光纤及包层填充物填充物外护套外护套包带层包带层包层包层纤芯纤芯（a）光缆结构剖面图）光缆结构剖面图（b）光波在纤芯中传播）光波在纤芯中传播2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体n n光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成

15、细丝，主要光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成。纤芯很细，直径为由纤芯和包层构成。纤芯很细，直径为由纤芯和包层构成。纤芯很细，直径为由纤芯和包层构成。纤芯很细，直径为8 8100um100um，且折射率较高，包层相对折射率较低。多根光，且折射率较高，包层相对折射率较低。多根光，且折射率较高，包层相对折射率较低。多根光，且折射率较高，包层相对折射率较低。多根光纤构成光缆。纤构成光缆。纤构成光缆。纤构成光缆。n n光波利用光的全反射原理通过纤芯传导。通过传光波利用光的全反射原理通过纤芯传导。通

16、过传光波利用光的全反射原理通过纤芯传导。通过传光波利用光的全反射原理通过纤芯传导。通过传递光脉冲进行通信。递光脉冲进行通信。递光脉冲进行通信。递光脉冲进行通信。n n光纤通信衰耗小，距离长，抗干扰能力强，传输光纤通信衰耗小，距离长，抗干扰能力强，传输光纤通信衰耗小，距离长，抗干扰能力强，传输光纤通信衰耗小，距离长，抗干扰能力强，传输容量大，保密性好。容量大，保密性好。容量大，保密性好。容量大，保密性好。 多模光纤多模光纤多模光纤多模光纤：多条不同入射角光线在一条光纤中传输。：多条不同入射角光线在一条光纤中传输。：多条不同入射角光线在一条光纤中传输。：多条不同入射角光线在一条光纤中传输。 单模光

17、纤单模光纤单模光纤单模光纤：直径只有一个光波长大小，直线传输。：直径只有一个光波长大小，直线传输。：直径只有一个光波长大小，直线传输。：直径只有一个光波长大小，直线传输。 光缆光缆2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体 光线在光纤中的折射光线在光纤中的折射折射角折射角入射角入射角包层包层（低折射率的媒体）（低折射率的媒体）包层包层（低折射率的媒体）（低折射率的媒体）纤芯纤芯（高折射率的媒体）（高折射率的媒体）包层包层纤纤芯芯2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体 光缆光缆高折射率高折射率( (纤芯纤芯) )低折射率低折射率( (包层包层) )

18、光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体 光纤光纤输入脉冲输入脉冲输出脉冲输出脉冲单模光纤单模光纤输入脉冲输入脉冲输出脉冲输出脉冲多模光纤多模光纤2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体n n在交通不便、施工不便的地方（高山、海洋、在交通不便、施工不便的地方（高山、海洋、城市），或距离较远的情况下，使用无线传城市），或距离较远的情况下，使用无线传输方式，成本较低。输方式，成本较低。n n信息技术的发展，人们要求在运动中进行电信息技术的发展，人们要求在运动中进行电话通信或计算机

19、通信。话通信或计算机通信。n n无线电波可以在自由空间各个方向传播，实无线电波可以在自由空间各个方向传播，实现多种通信。这种通信不使用前述的各种导现多种通信。这种通信不使用前述的各种导向传输媒体，故称为向传输媒体，故称为“非导向传输媒体非导向传输媒体”。2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念电信领域使用的电磁波的频谱电信领域使用的电磁波的频谱无线电无线电微波微波红外线红外线可见光可见光紫外线紫外线X射线射线 射线射线双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆卫星卫星地面微波地面微波 调幅调幅无线电无线电 调频调频无线电无线电 海事海事无线电无线电光纤光纤电视电视(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF

20、UHF SHFEHFTHF波段波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移动移动无线电无线电 2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体n n无线传输所使用的频段很广，人们可以根据无线传输所使用的频段很广，人们可以根据需要使用不同频段特性进行通信。需要使用不同频段特性进行通信。n n传统无线电：长波、中波、短波传统无线电：长波、中波、短波 甚高频、特高频、超高频、极高频甚高频、

21、特高频、超高频、极高频n n微波通信（微波通信（240GHz，直线传播，直线传播)地面接力微波：在地面建立若干微波中继站，中地面接力微波：在地面建立若干微波中继站，中地面接力微波：在地面建立若干微波中继站，中地面接力微波：在地面建立若干微波中继站，中继站将前一站信号接收，放大后转发到下一站，继站将前一站信号接收，放大后转发到下一站，继站将前一站信号接收，放大后转发到下一站，继站将前一站信号接收，放大后转发到下一站，实现实现实现实现“ “接力接力接力接力” ”式传输。式传输。式传输。式传输。卫星通信：将微波中继站放在卫星上实现。通信卫星通信：将微波中继站放在卫星上实现。通信卫星通信：将微波中继站

22、放在卫星上实现。通信卫星通信：将微波中继站放在卫星上实现。通信建立远，覆盖面积大。建立远，覆盖面积大。建立远，覆盖面积大。建立远，覆盖面积大。2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体n n地面微波的工作频率范围一般为地面微波的工作频率范围一般为120 GHz，其特点是直线传播，因此只能在，其特点是直线传播，因此只能在视距范围内进行传输。由于受到地形和视距范围内进行传输。由于受到地形和天线高度的限制，两微波站间的通信距天线高度的限制，两微波站间的通信距离一般为离一般为3050 km。 地面微波地面微波2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体n n

23、卫星通信的最大特点是通信距离远，卫星通信的最大特点是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。同步卫星且通信费用与通信距离无关。同步卫星发射出的电磁波能辐射到地球上的通信发射出的电磁波能辐射到地球上的通信覆盖区的跨度达覆盖区的跨度达18000多公里。只要地多公里。只要地球赤道上空的同步轨道上，等距离地放球赤道上空的同步轨道上，等距离地放置置3颗相隔颗相隔120度的卫星，就能基本上实现度的卫星，就能基本上实现全球的通信。全球的通信。 卫星微波卫星微波2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体 卫星微波卫星微波波段波段波段波段频率频率频率频率(GHz)(GHz)下行下行下行下行(

24、GHz)(GHz)上行上行上行上行(GHz)(GHz)问题问题问题问题C C4/64/63.74.23.74.25.9256.4255.9256.425地面上的干扰地面上的干扰地面上的干扰地面上的干扰KuKu11/1411/1411.712.211.712.214.014.514.014.5降雨降雨降雨降雨KaKa20/3020/3017.721.717.721.727.530.527.530.5降雨，设备价降雨，设备价降雨，设备价降雨，设备价格高格高格高格高2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体n n无线电波是一个广义的概念，从含义上无线电波是一个广义的概念，从含义

25、上讲，无线电波是全向传播，而微波是定讲，无线电波是全向传播，而微波是定向传播。向传播。n n 无线电波不同频段用于不同通信方式无线电波不同频段用于不同通信方式 3 30 MHz，用于短波通信；，用于短波通信； 30300MHz，用于数据通信；，用于数据通信； 蜂窝无线电移动通信。蜂窝无线电移动通信。 无线电波无线电波2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体n n 红外线技术已经在计算机通信中得到了红外线技术已经在计算机通信中得到了应用，例如两台笔记本电脑对着红外接应用，例如两台笔记本电脑对着红外接口，可传输文件。口，可传输文件。n n 红外线链路只需一对收发器，可调制不

26、红外线链路只需一对收发器，可调制不相干的红外光，在视线距离的范围内传相干的红外光，在视线距离的范围内传输，具有很强的方向性。输，具有很强的方向性。 红外线技术红外线技术 2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念3、传输媒体、传输媒体 红外线技术红外线技术 调制非相干红外线光调制非相干红外线光 2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术指标n n传码速率：传码速率：传码速率：传码速率：传码速率又称为调制速率、波特率，记传码速率又称为调制速率、波特率，记传码速率又称为调制速率、波特率，记传码速率又称为调制速率

27、、波特率，记作作作作N NBdBd，是指在数据通信系统中，每秒钟传输信号，是指在数据通信系统中，每秒钟传输信号，是指在数据通信系统中，每秒钟传输信号，是指在数据通信系统中，每秒钟传输信号码元的个数，单位是波特（码元的个数，单位是波特（码元的个数，单位是波特（码元的个数，单位是波特（BaudBaud）。）。）。）。n n传信速率：传信速率：传信速率：传信速率：又称为比特率，记作又称为比特率，记作又称为比特率，记作又称为比特率，记作R Rb b，是指在数据通，是指在数据通，是指在数据通，是指在数据通信系统中，每秒钟传输二进制码元的个数，单位是信系统中，每秒钟传输二进制码元的个数，单位是信系统中，每

28、秒钟传输二进制码元的个数，单位是信系统中，每秒钟传输二进制码元的个数，单位是比特比特比特比特/ /秒（秒（秒（秒（bit/s,bit/s,或或或或kbit/skbit/s或或或或Mbit/sMbit/s）。）。）。）。 数据传输速率数据传输速率2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术指标 数据传输速率数据传输速率2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术指标n n例例2-1若信号码元持续时间为若信号码元持续时间为110-4秒，秒，试问传送试问传送8电平信号，则传码速率和传电平信号，则传码速率和传信速率

29、各是多少？信速率各是多少？ 解：由于解：由于T=110-4秒，所以传码速率秒，所以传码速率NBd=1/T=10000波特波特 由于传送的信号是由于传送的信号是8电平，所以，电平，所以，M=8。 则传信速率则传信速率Rb = NBdlog2 M =30000bit/s。 数据传输速率数据传输速率2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术指标 信道带宽信道带宽n n信号带宽：信号带宽：(bandwidth)是指信号具有是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。吉赫等）。n n模拟信道：表示通信线路允许

30、通过的信模拟信道：表示通信线路允许通过的信号频带范围就称为线路带宽号频带范围就称为线路带宽(通频带通频带)。 n n数字信道：数字信道：“带宽带宽”是所能传送的是所能传送的“最最高数据率高数据率”同义语，单位是同义语，单位是“比特每秒比特每秒”。2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术指标 信道带宽信道带宽n n常用的带宽单位是常用的带宽单位是千比每秒，即千比每秒，即千比每秒，即千比每秒，即 kb/s kb/s （10103 3 b/s b/s）兆比每秒，即兆比每秒，即兆比每秒，即兆比每秒，即 Mb/s Mb/s（10106 6 b/s b/s）

31、吉比每秒，即吉比每秒，即吉比每秒，即吉比每秒，即 Gb/s Gb/s（10109 9 b/sb/s）太比每秒，即太比每秒，即太比每秒，即太比每秒，即 Tb/s Tb/s（10101212 b/s b/s）n n请注意：在计算机界，数据量的表示请注意：在计算机界，数据量的表示n n K = 210 , M = 220, G = 230, T = 240。2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n时间轴上信号的宽度随速率的增大而变窄，时间轴上信号的宽度随速率的增大而变窄，对应的信号频率增加，则占用带宽也增加。对应的信号频率增加，则占用带宽也增加。 每每秒秒106个比特个比特时间时间1 0 1

32、 0 1 11 s带宽为带宽为1Mb/s 时间时间每每秒秒4 106个比特个比特0.25 s带宽为带宽为4Mb/s 带宽带宽4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术指标2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术指标 误码率和误组率误码率和误组率n n误码率：在一定时间内接收到出错的比特数误码率：在一定时间内接收到出错的比特数误码率：在一定时间内接收到出错的比特数误码率：在一定时间内接收到出错的比特数e e1 1与总与总与总与总的传输比特数的传输比特数的传输比特数的传输比特数e e2 2之比。之比。之比。之比。 P Pe e（e e1 1/e

33、/e2 2) 100) 100 由于实际的传输信道及通信设备存在随机差错与突由于实际的传输信道及通信设备存在随机差错与突由于实际的传输信道及通信设备存在随机差错与突由于实际的传输信道及通信设备存在随机差错与突发差错，而数据通信常采用数据块或帧为单位进行发差错，而数据通信常采用数据块或帧为单位进行发差错，而数据通信常采用数据块或帧为单位进行发差错，而数据通信常采用数据块或帧为单位进行传输，使用误组率可以更好反映传输效率。传输，使用误组率可以更好反映传输效率。传输，使用误组率可以更好反映传输效率。传输，使用误组率可以更好反映传输效率。n n误组率：在一定时间内接收出错的组数误组率：在一定时间内接收

34、出错的组数误组率：在一定时间内接收出错的组数误组率：在一定时间内接收出错的组数b b1 1与总的传与总的传与总的传与总的传输组数输组数输组数输组数b b2 2之比。之比。之比。之比。 P Pb b（b b1 1/b/b2 2) 100) 1002.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n发送时延发送时延（传输时延（传输时延 ）：发送数据时，）：发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。时间。n n信道带宽信道带宽：数据在信道上的发送速率。：数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的常称为数据在信道上的传输速率传输速率。发送时延发送时延 = 数据

35、块长度（比特）数据块长度（比特）信道带宽（比特信道带宽（比特/秒）秒） 时延时延4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术指标2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n传播时延传播时延：电磁波在信道中需要传播一电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。定的距离而花费的时间。 n n信号信号传输速率传输速率（即发送速率）和信号在（即发送速率）和信号在信道上的信道上的传播速率传播速率是完全不同的概念。是完全不同的概念。传播时延传播时延 = 信道长度（米）信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米信号在信道上的传播速率（米/秒）秒） 时延时延4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术

36、指标2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n处理时延：处理时延：交换结点为存储转发而进行交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。一些必要的处理所花费的时间。 n n结点缓存队列中分组结点缓存队列中分组排队排队所经历的时延所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。是处理时延中的重要组成部分。n n处理时延的长短往往取决于网络中处理时延的长短往往取决于网络中当时当时的通信量的通信量。n n有时可用排队时延作为处理时延。有时可用排队时延作为处理时延。 时延时延4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术指标2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n数据从源点经过网络传送，到

37、达目的数据从源点经过网络传送，到达目的点所经历的总时延就是发送时延、传点所经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和：播时延和处理时延之和：总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 时延时延4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术指标2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 时延时延1011001发送器发送器队列队列在链路上产生在链路上产生传播时延传播时延结点结点B结点结点A在发送器产生发送时延在发送器产生发送时延( (即传输时延即传输时延) )在队列中产生在队列中产生处理时延处理时延数据数据从结点从结点A向结点向结点B发送数据发送数据链路链路4、 数据通信系统的技术指标

38、数据通信系统的技术指标2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n所谓高速网络链路，我们提高的仅仅是所谓高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的数据的发送速率发送速率而不是比特在链路上的而不是比特在链路上的传播速率传播速率。 n n提高链路带宽减小了数据的发送时延。提高链路带宽减小了数据的发送时延。n n提高网络传输速率，减小网络传输时延，提高网络传输速率，减小网络传输时延，主要是减少发送时延和处理时延。主要是减少发送时延和处理时延。 时延时延4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术指标2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 时延时延4、 数据通信系统的技术指标数据通信系统的技术指标

39、例例2-3若若AB两两台台计计算算机机之之间间的的距距离离为为1000km，假假定定在在电电缆缆内内信信号号的的传传播播速速度度是是2108m/s，试试对对下下列列类类型型的的链链路分别计算发送时延和传播时延。路分别计算发送时延和传播时延。 （1）数据块长度为）数据块长度为108bit，数据发送速率为，数据发送速率为1Mb/s； （2）数据块长度为）数据块长度为1000bit，数据发送速率为，数据发送速率为1Gbit/s 内容纲要内容纲要n n 数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n 数据传输方式数据传输方式n n 数据传送技术数据传送技术n n 多路复用技术多路复用技术n n 数据交换技

40、术数据交换技术n n 差错控制技术差错控制技术n n 数据通信接口特征数据通信接口特征2.2数据传输方式数据传输方式1、并行传输与串行传输、并行传输与串行传输2、异步传输与同步传输、异步传输与同步传输3、单工、半双工和全双工传输、单工、半双工和全双工传输4、模拟传输和数字传输、模拟传输和数字传输2.2数据传输方式数据传输方式 并行传输并行传输1、并行传输与串行传输、并行传输与串行传输并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输。 2.2数据传输方式数据传输方式 串行传输串行传输1、并行传输与串行传输、并行传输与串行传输串行传输指的是组成字符的若干位二进制码排列成数据流在一条信道

41、上逐位顺序传输。2.2数据传输方式数据传输方式 异步传输异步传输2、异步传输与同步传输、异步传输与同步传输不论字符所采用的代码不论字符所采用的代码为多少位，在发送每一为多少位，在发送每一个字符代码（即字符的个字符代码（即字符的数据位）时，都要在前数据位）时，都要在前面加上一个起始位，表面加上一个起始位，表示一个字符的开始；后示一个字符的开始；后面加上一个停止位，表面加上一个停止位，表示一个字符的结束。示一个字符的结束。 2.2数据传输方式数据传输方式 同步传输同步传输2、异步传输与同步传输、异步传输与同步传输2.2数据传输方式数据传输方式3、单工、半双工和全双工传输、单工、半双工和全双工传输n

42、 n单工传输单工传输只能有一个方向的通信而只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。没有反方向的交互。n n半双工传输半双工传输通信的双方都可以发送通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送信息，但不能双方同时发送(当然也就当然也就不能同时接收不能同时接收)。n n全双工传输全双工传输通信的双方可以同时发通信的双方可以同时发送和接收信息。送和接收信息。 2.2数据传输方式数据传输方式4、模拟传输和数字传输、模拟传输和数字传输n n模拟传输模拟传输模拟传输模拟传输 模拟信号：时间和幅度取值连续变化模拟信号：时间和幅度取值连续变化模拟信号：时间和幅度取值连续变化模拟信号：时间和幅度取值连续变化 的

43、信号量。的信号量。的信号量。的信号量。 模拟信道：适于模拟信号传输的信道模拟信道：适于模拟信号传输的信道模拟信道：适于模拟信号传输的信道模拟信道：适于模拟信号传输的信道 模拟传输系统：传输模拟信号的通信系统模拟传输系统：传输模拟信号的通信系统模拟传输系统：传输模拟信号的通信系统模拟传输系统：传输模拟信号的通信系统n n数字传输数字传输数字传输数字传输 数字信号：时间和幅度取值离散数字信号：时间和幅度取值离散数字信号：时间和幅度取值离散数字信号：时间和幅度取值离散 （不连续变化）的信号量。（不连续变化）的信号量。（不连续变化）的信号量。（不连续变化）的信号量。 数字信道：适于数字信号传输的信道数

44、字信道：适于数字信号传输的信道数字信道：适于数字信号传输的信道数字信道：适于数字信号传输的信道 数字传输系统：传输数字信号的通信系统数字传输系统：传输数字信号的通信系统数字传输系统：传输数字信号的通信系统数字传输系统：传输数字信号的通信系统幅度幅度时间时间幅度幅度时间时间内容纲要内容纲要n n 数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n 数据传输方式数据传输方式n n 数据传送技术数据传送技术n n 多路复用技术多路复用技术n n 数据交换技术数据交换技术n n 差错控制技术差错控制技术n n 数据通信接口特征数据通信接口特征2.3数据传送技术数据传送技术n n1、数据序列的电信号表示、数据序

45、列的电信号表示n n2、信道容量的概念、信道容量的概念n n3、基带传输、基带传输n n4、频带传输、频带传输n n5、数字数据传输、数字数据传输2.3数据传送技术数据传送技术1、数据序列的电信号表示、数据序列的电信号表示数据序列数据序列单极性不归零码单极性不归零码单极性归零码单极性归零码双极性不归零码双极性不归零码双极性归零码双极性归零码 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 2.3数据传送技术数据传送技术1、数据序列的电信号表示、数据序列的电信号表示数据序列数据序列伪三元编码伪三元编码曼彻斯特编码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码差分编码差分编码 0 1 0 0 1 1

46、 0 0 0 1 1 1 2.3数据传送技术数据传送技术n n任何实际的信道都不是理想的，在传任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。种干扰。 n n码元传输的速率越高，或信号传输的码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。失真就越严重。 2、信道容量的概念、信道容量的概念n n失真不严重失真不严重n n失真严重失真严重 实际的信道实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输入信号波形输入信号波形输出信号波形输出信号波形( (失真不

47、严重失真不严重) )输入信号波形输入信号波形实际的信道实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输出信号波形输出信号波形( (失真严重失真严重) ) 数字信号通过实际的信道数字信号通过实际的信道2.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念n n信道容量是指在一定的条件下，给定通信道容量是指在一定的条件下，给定通信路径（信道）上所能达到的最大数据信路径（信道）上所能达到的最大数据传输速率。传输速率。2.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念信道容量噪声误码率带宽数据传输速率n n理想低通信道的最高码元传输速率理想低通信道的

48、最高码元传输速率 N= 2W Baudn nW 是理想低通信道的带宽，单位为赫是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz) 奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)定理定理不能通过不能通过能通过能通过0频率频率(Hz)W (Hz)2.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念n n在理想低通信道中，如果信道带宽在理想低通信道中，如果信道带宽WHz，则最高码元传输速率是每秒，则最高码元传输速率是每秒 2 W 个码个码元。元。n n每赫带宽的理想低通信道的最高码元传每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒输速率是每秒 2 个码元。个码元。n nBaud 是是波特波特，是，是码元码元传输

49、速率的单位，传输速率的单位，1 波特为每秒传送波特为每秒传送 1 个码元。个码元。2.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念 奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)定理定理n n实际的信道所能传输的最高码元速率，要明实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显地低于奈氏准则给出上限数值。显地低于奈氏准则给出上限数值。n n波特波特(Baud)和比特和比特(bit)是两个不同的概念。是两个不同的概念。 波特波特波特波特是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）。码元

50、传输速率也称为调制速率、波形速率或符。码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符。码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符。码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。号速率。号速率。号速率。比特比特比特比特是信息量的单位。是信息量的单位。是信息量的单位。是信息量的单位。 要强调以下两点要强调以下两点2.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念n n信息的传输速率信息的传输速率“比特比特/秒秒”与码元的与码元的传输速率传输速率“波特波特”在数量上在数量上有一定的关有一定的关系。系。n n若若 1 个码元只携带个码元只携带 1 bit 的信息量，则的信息量，则“比特比特/秒

51、秒”和和“波特波特”在在数值数值上相等。上相等。n n若若 1 个码元携带个码元携带 n bit 的信息量，则的信息量，则 N Baud 的码元传输速率所对应的信息的码元传输速率所对应的信息传输速率为传输速率为 N n b/s。 2.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念传输比特流传输比特流 10011100 10 01 11 00 2bit一组一组4种幅度种幅度,1个码元个码元携带携带2bit信息信息, n = log2M (M 码元状态数码元状态数)t32102.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念n n无噪声的情况下，在带宽为无噪声的情况下，

52、在带宽为W的信道，的信道，其最大的数据传输速率其最大的数据传输速率C（信道容量信道容量）为为 C=2Wlog2M2.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念例例2-6 一个无噪声的话音带宽为一个无噪声的话音带宽为4000Hz，采用采用8相调制解调器传送二进制信号，试问相调制解调器传送二进制信号，试问信道容量是多少？信道容量是多少？n n香农香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限极限、无无差错的差错的信息传输速率。信息传输速率。n n信道的极限信息传输速率信道的极限信息传输速率

53、 C(信道容量）信道容量） 可表可表达为达为 C = W log2(1+S/N) b/s W W 为信道的带宽（以为信道的带宽（以为信道的带宽（以为信道的带宽（以HzHz为单位）；为单位）；为单位）；为单位）；S S 为信道内所传信号的平均功率；为信道内所传信号的平均功率；为信道内所传信号的平均功率；为信道内所传信号的平均功率；N N 为信道内部的高斯噪声功率。为信道内部的高斯噪声功率。为信道内部的高斯噪声功率。为信道内部的高斯噪声功率。2.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念 香农香农(Shannon)定理定理n n例例2-7 一个数字信号通过两种物理状态经信一个数字

54、信号通过两种物理状态经信噪比为噪比为20dB的的3kHz带宽的信道传送，其数据带宽的信道传送，其数据率不会超过多少？率不会超过多少？ 应用举例应用举例2.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念解：已知信噪比电平为解：已知信噪比电平为20dB，则信噪功率比，则信噪功率比 S/N = 100 C = 3000 log2(1+100)=3000 6.66=19.98 kbit/s 数据率不会超过数据率不会超过19.98 kbit/sn n信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。信息的极限传输速率就越高。 n n只要信息传输速

55、率低于信道的极限信息只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。实现无差错的传输。 香农公式表明香农公式表明2.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念n n若信道带宽若信道带宽 W 或信噪比或信噪比 S/N 没有上限没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率信道的极限信息传输速率 C 也就没有上也就没有上限。限。n n实际信道上能够达到的信息传输速率要实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。比香农的极限传输速率低不少。

56、香农公式表明香农公式表明2.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念 奈氏准则和香农公式在数据通信系统作用范围奈氏准则和香农公式在数据通信系统作用范围源系统源系统传输系统传输系统目的系统目的系统传输传输系统系统源点源点终点终点发送器发送器接收器接收器输输入入信信息息输输出出信信息息输输入入数数据据输输出出数数据据发送的发送的信号信号接收的接收的信号信号码元传输速率受码元传输速率受奈氏准则的限制奈氏准则的限制信息传输速率受信息传输速率受香农公式的限制香农公式的限制2.3数据传送技术数据传送技术2、信道容量的概念、信道容量的概念2.3数据传送技术数据传送技术3、基带传输、基带传

57、输 基带信号基带信号 在数据通信中，表示计算机中二进制比特序在数据通信中，表示计算机中二进制比特序列的数字数据信号是典型的矩形脉冲信号。人们把列的数字数据信号是典型的矩形脉冲信号。人们把矩形脉冲信号的固有频带称作矩形脉冲信号的固有频带称作基本频带基本频带(简称为基简称为基带带)，这种矩形脉冲信号就叫做，这种矩形脉冲信号就叫做基带信号基带信号。 在数字信道上，计算机中的数据是以矩形脉在数字信道上，计算机中的数据是以矩形脉冲信号直接传送的，这种传送方法称为冲信号直接传送的，这种传送方法称为基带传输基带传输。 2.3数据传送技术数据传送技术4、频带传输、频带传输n n频带传输频带传输又称为又称为调制

58、传输调制传输，就是先，就是先将基带信号变换成便于在模拟信道将基带信号变换成便于在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的信中传输的、具有较高频率范围的信号（号（频带信号频带信号），再将这种频带信），再将这种频带信号在信道中传输。号在信道中传输。2.3数据传送技术数据传送技术4、频带传输、频带传输 数字数据，模拟传输数字数据，模拟传输n n有些传输媒体只适合于传输模拟信号，为充有些传输媒体只适合于传输模拟信号，为充分利用现有的传输资源，必须将数字数据转分利用现有的传输资源，必须将数字数据转换为模拟信号才能传输。换为模拟信号才能传输。n n将数字数据转换为模拟信号的过程叫将数字数据转换为模拟信号的过程

59、叫调制调制（实际上是用数字信号控制模拟信号的某些（实际上是用数字信号控制模拟信号的某些参数，使模拟信号携带信息）。参数，使模拟信号携带信息）。n n将携带信息的模拟信号转换成数字数据（或将携带信息的模拟信号转换成数字数据（或称从已调制的模拟信号中提取数字数据）的称从已调制的模拟信号中提取数字数据）的过程叫过程叫解调解调。n n最常用的数字数据模拟信号转换设备是最常用的数字数据模拟信号转换设备是调制解调器（调制解调器（MODEM），同时具有调制），同时具有调制和解调的功能，在数据通信系统中，是一和解调的功能，在数据通信系统中，是一种典型的种典型的DCE设备。设备。n n常用的调制技术：常用的调制

60、技术：载波：一种便于发射和接收，及技术实现的高载波：一种便于发射和接收，及技术实现的高载波：一种便于发射和接收，及技术实现的高载波：一种便于发射和接收，及技术实现的高频简谐波或周期性脉冲信号。频简谐波或周期性脉冲信号。频简谐波或周期性脉冲信号。频简谐波或周期性脉冲信号。当载波为高频简谐波时，可用三个参数描述：当载波为高频简谐波时，可用三个参数描述：当载波为高频简谐波时，可用三个参数描述：当载波为高频简谐波时，可用三个参数描述：振幅、频率、相位。控制这三个参数变化，可振幅、频率、相位。控制这三个参数变化，可振幅、频率、相位。控制这三个参数变化，可振幅、频率、相位。控制这三个参数变化，可以实现调制

61、功能。以实现调制功能。以实现调制功能。以实现调制功能。4、频带传输、频带传输 数字数据，模拟传输数字数据，模拟传输2.3数据传送技术数据传送技术n n以数字数据控制载波的幅度，称为以数字数据控制载波的幅度，称为数字调幅数字调幅，又称又称幅移键控幅移键控，简称，简称ASK。n n以数字数据控制载波的相位，称为以数字数据控制载波的相位，称为数字调相数字调相，又称又称相移键控相移键控，简称，简称PSK。n n以数字数据控制载波的频率，称为以数字数据控制载波的频率，称为数字调频数字调频，又称又称频移键控频移键控，简称，简称FSK。4、频带传输、频带传输 数字数据，模拟传输数字数据，模拟传输2.3数据传

62、送技术数据传送技术4、频带传输、频带传输2.3数据传送技术数据传送技术010011100基带信号调幅调频调相5、数字数据传输、数字数据传输2.3数据传送技术数据传送技术 在数字信道中传输数据信号称为数据信号在数字信道中传输数据信号称为数据信号的数字传输，简称为的数字传输，简称为数字数据传输数字数据传输。抽样量化抽样量化编码编码模拟数据模拟数据数字信号数字信号数字数字信道信道解码解码恢复恢复数字信号数字信号模拟数据模拟数据5、数字数据传输、数字数据传输2.3数据传送技术数据传送技术时间量化时间量化幅值量化幅值量化采样间隔采样间隔Ts 2 fc模拟数据模拟数据数字信号数字信号内容纲要内容纲要n n

63、 数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n 数据传输方式数据传输方式n n 数据传送技术数据传送技术n n 多路复用技术多路复用技术n n 数据交换技术数据交换技术n n 差错控制技术差错控制技术n n 数据通信接口特征数据通信接口特征2.4多路复用多路复用n n随着电子技术和计算机技术的发展，通随着电子技术和计算机技术的发展，通信终端和交换设备的性能不断提高，而信终端和交换设备的性能不断提高，而价格却迅速降低。价格却迅速降低。n n传输媒体由于资源有限，制造成本增加，传输媒体由于资源有限，制造成本增加，即使采用原料丰富的光纤线路，但铺设即使采用原料丰富的光纤线路，但铺设费用也在增长。其投资

64、在整个通信网络费用也在增长。其投资在整个通信网络占有的比重越来越大。占有的比重越来越大。n n信道复用技术是在一条传输信道中传输信道复用技术是在一条传输信道中传输多路信号，以提高传输媒体的利用率。多路信号，以提高传输媒体的利用率。2.4多路复用多路复用1、 频分复用频分复用2、 时分复用时分复用3、 码分复用码分复用4、 波分复用波分复用2.4多路复用多路复用1、频分复用、频分复用n n当传输信道的带宽较大，而所传输的信号只当传输信道的带宽较大，而所传输的信号只需部分带宽就可实现有效传送，则可以在信需部分带宽就可实现有效传送，则可以在信道中同时传输多路信号，每路信号占用部分道中同时传输多路信号

65、，每路信号占用部分带宽。带宽。n n频分复用是按频率划分不同的子信道，每个频分复用是按频率划分不同的子信道，每个子信道占用不同的频率范围。采用调制技术，子信道占用不同的频率范围。采用调制技术，将信号搬移到信道相应的频段上。将信号搬移到信道相应的频段上。n n频分复用常用于载波电话系统、电视等。频分复用常用于载波电话系统、电视等。2.4多路复用多路复用1、频分复用、频分复用频率频率1频率频率3频率频率2频率频率4时间时间频率频率T4T3T2T1T1T2T3T42.4多路复用多路复用2、时分复用、时分复用n n时分复用是采用时间分片方式来实现传输信时分复用是采用时间分片方式来实现传输信道的多路复用

66、，即每一路信号传输都使用信道的多路复用，即每一路信号传输都使用信道的全部带宽，但只能使用其中某个时隙。道的全部带宽，但只能使用其中某个时隙。n n静态时分复用静态时分复用中，多个数据终端的信号分别中，多个数据终端的信号分别在预定的时隙内传输，其分配关系固定，周在预定的时隙内传输，其分配关系固定，周期性使用，收发双方保持同步，又称同步时期性使用，收发双方保持同步，又称同步时分复用。若无数据传输时，对应时隙空闲。分复用。若无数据传输时，对应时隙空闲。n n静态时分复用时高速传输介质容量等于各个静态时分复用时高速传输介质容量等于各个低速终端数据速率之和。低速终端数据速率之和。2.4多路复用多路复用2

67、、时分复用、时分复用频率频率时间时间B C DB C DB C DB C DAAAA在在 TDM 帧中的位置不变帧中的位置不变TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧2.4多路复用多路复用2、时分复用、时分复用频率频率时间时间C DC DC DC DAAAATDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧BBBB在在 TDM 帧中帧中的位置不变的位置不变2.4多路复用多路复用2、时分复用、时分复用频率频率时间时间BDBDBDBDAAAATDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧CCCC在在 TDM 帧中帧中的位置不变的位置不变2.4多路复用多路

68、复用2、时分复用、时分复用频率频率时间时间B CB CB CB CAAAATDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧在在 TDM 帧中帧中的位置不变的位置不变DDDD2.4多路复用多路复用2、时分复用、时分复用n n静态时分复用中，每个数据终端的信号与传静态时分复用中，每个数据终端的信号与传输时隙分配关系固定，无数据传输时，对应输时隙分配关系固定，无数据传输时，对应时隙空闲。因此效率较低。时隙空闲。因此效率较低。n n动态时分复用动态时分复用又称异步时分复用，或称又称异步时分复用，或称统计统计时分复用时分复用（STDM），是按需分配媒体资源，），是按需分配媒体资源，提高了传输

69、媒体的利用率。提高了传输媒体的利用率。n n动态时分复用中，用户数据传输速率之和可动态时分复用中，用户数据传输速率之和可以大于高速线路传输容量。以大于高速线路传输容量。n n动态时分复用中需要使用缓冲存储和流量控动态时分复用中需要使用缓冲存储和流量控制技术来保证数据正确传送。制技术来保证数据正确传送。2.4多路复用多路复用2、时分复用、时分复用ABCDaabbcdb cattttt4个时分复用帧个时分复用帧#1acbcd静态时分复用静态时分复用#2#3#4用户用户2.4多路复用多路复用2、时分复用、时分复用用户用户ABCDabcdttttt3个个STDM帧帧#1acbab bcacd#2#3统

70、计时分复用统计时分复用2.4多路复用多路复用3、码分复用、码分复用n n码分复用是蜂窝移动通信中迅速发展的一种码分复用是蜂窝移动通信中迅速发展的一种信号处理方式。信号处理方式。n n常用的名词是码分多址常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。n n这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。 n n每一个比特时间划分为每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为个短的间隔，称为码片码片(chip)。2.4多路复用多路复用3、码分复用、码分

71、复用n n每个站被指派一个惟一的每个站被指派一个惟一的 m bit 码片序列。码片序列。如发送比特如发送比特1，则发送自己的，则发送自己的mbit码片序列。码片序列。如发送比特如发送比特0，则发送该码片序列二进制反码。，则发送该码片序列二进制反码。 n n例如，例如，S 站的站的 8 bit 码片序列是码片序列是 00011011。发送比特发送比特1时，就发送序列时，就发送序列00011011，发送比特发送比特0时，就发送序列时，就发送序列11100100。n nS 站的码片序列：站的码片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)2.4多路复用多路复用3、码分复用、码分复用n n每个站分

72、配的码片序列不仅必须各不相每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相同，并且还必须互相正交正交(orthogonal)。n n在实用的系统中是使用在实用的系统中是使用伪随机码序列伪随机码序列。 2.4多路复用多路复用n n令向量令向量 S 表示站表示站 S 的码片向量，令的码片向量，令 T 表表示其他任何站的码片向量。示其他任何站的码片向量。 n n两个不同站的码片序列正交，就是向量两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和和T 的规格化的规格化内积内积(inner product)都都是是 0：3、码分复用、码分复用2.4多路复用多路复用3、码分复用、码分复用n n令向量令向量 S

73、 为为(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)， 向量向量 T 为为(1 1 +1 1 +1 +1 +1 1)。 n n把向量把向量 S 和和 T 的各分量值代入公式就可的各分量值代入公式就可看出这两个码片序列是正交的。看出这两个码片序列是正交的。 2.4多路复用多路复用n n任何一个码片向量和该码片向量自己的任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是规格化内积都是1 。n n一个码片向量和该码片反码的向量的规一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是格化内积值是 1。3、码分复用、码分复用2.4多路复用多路复用3、码分复用、码分复用S站的码片序列站的码片序列S110ttttttm

74、个码片个码片tS站发送的信号站发送的信号SxT站发送的信号站发送的信号Tx总的发送信号总的发送信号Sx+Tx规格化内积规格化内积S Sx规格化内积规格化内积S Tx数据码元比特数据码元比特发发送送端端接接收收端端2.4多路复用多路复用4、波分复用、波分复用n n波分复用就是光的频分复用波分复用就是光的频分复用，即在一根，即在一根光纤上传输多路光载波信号。光纤上传输多路光载波信号。n n密集波分复用（密集波分复用（DWDM）是一种支持巨）是一种支持巨大数量信道的系统。大数量信道的系统。n n波分复用技术可以进一步提高光纤的传波分复用技术可以进一步提高光纤的传输容量，满足通信需求量的迅速增长和输容

75、量，满足通信需求量的迅速增长和多媒体通信。多媒体通信。2.4多路复用多路复用4、波分复用、波分复用1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm8 2.5Gb/s1310nm20Gb/s复复用用器器分分用用器器EDFA120km内容纲要内容纲要n n 数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n 数据传输方式数据传输方式n n 数据传送技术数据传送技术n n 多路复用技术多路复用技术n n 数据交换技术数据交换技术n n

76、 差错控制技术差错控制技术n n 数据通信接口特征数据通信接口特征2.5数据交换技术数据交换技术n n交换是一种交换是一种集中集中和和转接转接的概念。的概念。n n如果网络的分布范围广，用户众多，网如果网络的分布范围广，用户众多，网络拓扑结构复杂。多个用户之间的通信，络拓扑结构复杂。多个用户之间的通信，如果采用点对点直接连接的方式，网络如果采用点对点直接连接的方式，网络规模大，费用高，线路利用率低。规模大，费用高，线路利用率低。n n采用交换方式，利用集中和转接的概念，采用交换方式，利用集中和转接的概念，通过选择和复用技术，可以提高线路资通过选择和复用技术，可以提高线路资源的利用率，简化网络拓

77、扑结构，降低源的利用率，简化网络拓扑结构，降低网络成本。网络成本。网络拓扑结构网络拓扑结构交换节点交换节点转接中心转接中心用户线用户线中继线中继线全连通全连通2.5数据交换技术数据交换技术交换交换网络网络用户用户接口接口中继中继接口接口控制控制单元单元信号信号单元单元中继线中继线用户线用户线（1 1）建立连接）建立连接（2 2）维持连接）维持连接（3 3）拆除连接）拆除连接2.5数据交换技术数据交换技术电路交换电路交换报文交换报文交换分组交换分组交换快速分组交换快速分组交换多速率电路交换多速率电路交换快速电路交换快速电路交换存储存储 - - 转发转发ATMATM交换交换X.25X.25分组网分

78、组网帧中继、帧中继、 SMDS SMDS信元交换信元交换2.5数据交换技术数据交换技术n n一个通信网络由许多交换节点组成，一个通信网络由许多交换节点组成，信息在网络中的传输要经过一系列的信息在网络中的传输要经过一系列的交换节点，从一条线路转换的另一条交换节点，从一条线路转换的另一条线路，最后到达目的地。交换节点转线路，最后到达目的地。交换节点转发信息的方式，就称为交换方式。发信息的方式，就称为交换方式。电路交换电路交换报文交换报文交换分组交换分组交换2.5数据交换技术数据交换技术2.5数据交换技术数据交换技术正向证实信号正向证实信号正向拆线信号正向拆线信号主叫挂机主叫挂机反向拆线信号反向拆线

79、信号被叫挂机被叫挂机被叫用户被叫用户主叫用户主叫用户回铃音回铃音取机取机拨号拨号拨号音拨号音占用信号占用信号占用信号占用信号振铃振铃通话通话( (信息传送信息传送) )连接连接释放释放呼叫呼叫建立建立A A局局B B局局C C局局挂机挂机1、电路交换、电路交换2.5数据交换技术数据交换技术连接释放连接释放数据传送数据传送连接建立连接建立ABCDt报文报文1、电路交换、电路交换C1C4C3C2C3本地网本地网省中心省中心省间中心省间中心地市中心地市中心县中心县中心长途网长途网AB1、电路交换、电路交换2.5数据交换技术数据交换技术2.5数据交换技术数据交换技术1.1.电电电电路路路路交交交交换换

80、换换是是是是一一一一种种种种实实实实时时时时交交交交换换换换，适适适适用用用用于于于于实实实实时时时时要要要要求求求求高高高高的的的的话音通信话音通信话音通信话音通信( ( ( ( 全程全程全程全程 200 ms ) 200 ms ) 200 ms ) 200 ms ) 。 2.2.在在在在通通通通信信信信前前前前要要要要通通通通过过过过呼呼呼呼叫叫叫叫为为为为主主主主、被被被被叫叫叫叫用用用用户户户户建建建建立立立立一一一一条条条条物物物物理理理理连连连连接接接接。如如如如果果果果呼呼呼呼叫叫叫叫请请请请求求求求数数数数超超超超过过过过交交交交换换换换网网网网的的的的连连连连接接接接能能能能

81、力力力力( ( ( (过过过过负负负负荷荷荷荷) ) ) )，用用用用户户户户会会会会听听听听到到到到忙忙忙忙音音音音。衡衡衡衡量量量量电电电电话话话话交交交交换换换换服服服服务务务务质量指标之一：呼叫损失率。质量指标之一：呼叫损失率。质量指标之一：呼叫损失率。质量指标之一：呼叫损失率。3.3.电电电电路路路路交交交交换换换换是是是是预预预预分分分分配配配配带带带带宽宽宽宽，话话话话路路路路接接接接通通通通后后后后，即即即即使使使使无无无无信信信信息息息息传传传传送送送送也也也也白白白白白白白白占占占占电电电电路路路路，据据据据统统统统计计计计，传传传传送送送送话话话话音音音音时时时时电电电电

82、路路路路利用率仅为利用率仅为利用率仅为利用率仅为36%36%36%36%。4.4.在在在在传传传传送送送送信信信信息息息息时时时时，没没没没有有有有任任任任何何何何差差差差错错错错控控控控制制制制措措措措施施施施，不不不不利利利利于于于于传输可靠性要求高的突发性数据业务。传输可靠性要求高的突发性数据业务。传输可靠性要求高的突发性数据业务。传输可靠性要求高的突发性数据业务。1、电路交换、电路交换2.5数据交换技术数据交换技术t用户电报机用户电报机B用户电报机用户电报机AA局局B局局C局局M1M1M1M1传播时延传播时延传输时延传输时延存储存储 / 处理时延处理时延2、报文交换、报文交换报报文文报

83、报文文报报文文ABCDt2.5数据交换技术数据交换技术2、报文交换、报文交换(1) (1) 交交换换节节点点采采用用存存储储转转发发方方式式对对每每份份报报文文完整地完整地加以处理。加以处理。(2)(2)每每份份报报文文中中含含有有报报头头，包包含含收收、发发双双方方的的地地址址，以以便便交交换换节节点点进进行行路路由由选选择择，可可以一对多地传送报文。以一对多地传送报文。(3) (3) 报文交换可进行速率、码型的变换，具报文交换可进行速率、码型的变换，具有差错控制措施。有差错控制措施。(4)(4)存储转发时延大，随机性也大，过负存储转发时延大，随机性也大，过负荷时将会导致报文延迟。荷时将会导

84、致报文延迟。2.5数据交换技术数据交换技术2、报文交换、报文交换P2P1报文报文A主机B主机C链路P5P6P4P3P2P1PSEaPSEbPSEc2.5数据交换技术数据交换技术3、分组交换、分组交换P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4ABCDP2P12.5数据交换技术数据交换技术3、分组交换、分组交换（1）可实现）可实现多路通信功能多路通信功能。（2）采用统计时分多路复用，提高了）采用统计时分多路复用，提高了线路利线路利用率用率。（3）能够实现）能够实现不同类型不同类型的数据终端设备（含的数据终端设备（含有不同的传输速率、不同的编码、不同的通有不同的传输速率、不同的编码、不同的通信控制规程

85、等）之间的通信。信控制规程等）之间的通信。（4）数据传输质量高、可靠性高，可使用）数据传输质量高、可靠性高，可使用优优先级先级。（5）提高了链路利用率，经济性好。）提高了链路利用率，经济性好。2.5数据交换技术数据交换技术3、分组交换、分组交换n n由于采用由于采用存储存储转发方式转发方式处理分组，所以分处理分组，所以分组在网内的组在网内的平均时延平均时延可达几百毫秒。可达几百毫秒。n n每个分组附加的分组标题，都会需要交换机每个分组附加的分组标题，都会需要交换机分析处理，而分析处理，而增加开销增加开销，因此分组交换适宜，因此分组交换适宜于计算机通信的突发性或断续性业务的需求，于计算机通信的突

86、发性或断续性业务的需求，而不适合于在实时性要求高、信息量大的环而不适合于在实时性要求高、信息量大的环境中应用。境中应用。n n分组交换分组交换技术比较复杂技术比较复杂，涉及到网络的流量，涉及到网络的流量控制、差错控制、编码、速率的变换方法和控制、差错控制、编码、速率的变换方法和接口；网络的管理和控制的智能化等接口；网络的管理和控制的智能化等 。2.5数据交换技术数据交换技术3、分组交换、分组交换内容纲要内容纲要n n 数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n 数据传输方式数据传输方式n n 数据传送技术数据传送技术n n 多路复用技术多路复用技术n n 数据交换技术数据交换技术n n 差错控

87、制技术差错控制技术n n 数据通信接口特征数据通信接口特征n n所谓差错，就是在通信接收端收到的所谓差错，就是在通信接收端收到的数据和发送端发送的数据不一致的情数据和发送端发送的数据不一致的情况。况。n n由于数据通信系统传输特性的不理想由于数据通信系统传输特性的不理想和外部干扰的存在，传输中出现差错和外部干扰的存在，传输中出现差错是不可避免的。是不可避免的。n n差错控制的目的：用来提高数据传输差错控制的目的：用来提高数据传输的可靠性与传输效率的可靠性与传输效率 。2.6差错控制技术差错控制技术2.6差错控制技术差错控制技术 1、差错控制原理、差错控制原理 2、差错控制的方式、差错控制的方式

88、 3、差错控制编码、差错控制编码随机差错随机差错 n n 原因：原因： 信道热噪声信道热噪声n n 特点：特点： 随机的、单个的随机的、单个的突发差错突发差错n n 原因：原因： 脉冲噪声（如闪电）脉冲噪声（如闪电） n n 特点：特点： 成片的、连续的成片的、连续的2.6差错控制技术差错控制技术1、差错控制原理、差错控制原理 差错产生的原因差错产生的原因2.6差错控制技术差错控制技术 在发送的数据码元序列中加入在发送的数据码元序列中加入监督监督位位，并进行某种变换，使它们和原来相，并进行某种变换，使它们和原来相互独立的数据码元之间具有某种约束关互独立的数据码元之间具有某种约束关系。在接收端检

89、测接收的数据码元和监系。在接收端检测接收的数据码元和监督码元的约束关系，如果这种约束关系督码元的约束关系，如果这种约束关系被破坏，则接收端就可以发现传输中的被破坏，则接收端就可以发现传输中的错误，甚至纠正错误。错误，甚至纠正错误。1、差错控制原理、差错控制原理n n变换的方法不同，就构成了不同的编码，变换的方法不同，就构成了不同的编码，因而产生不同的差错控制方法。因而产生不同的差错控制方法。n n检错码检错码可以发现传输错误，但不能自动可以发现传输错误，但不能自动纠正纠正n n纠错码纠错码可以自动纠正传输错误。可以自动纠正传输错误。n n差错控制是以降低效率为代价的差错控制是以降低效率为代价的

90、。2.6差错控制技术差错控制技术1、差错控制原理、差错控制原理n n自动请求重发自动请求重发：接收端在收到的信码中检测：接收端在收到的信码中检测出错码时，即设法通知发送端重发。出错码时，即设法通知发送端重发。n n前向纠错前向纠错：接收端不仅能在收到的信码中发：接收端不仅能在收到的信码中发现有错码，而且能够纠正错码。现有错码，而且能够纠正错码。n n混合方式混合方式：对少量差错予以自动纠正，而超：对少量差错予以自动纠正，而超过其纠正能力的差错则通过重发的方法加以过其纠正能力的差错则通过重发的方法加以纠正。纠正。 n n信息反馈信息反馈：接收端将收到的信码原封不动地：接收端将收到的信码原封不动地

91、转发会发送端，并与原发送信码相比较。转发会发送端，并与原发送信码相比较。2.6差错控制技术差错控制技术2、差错控制的方式、差错控制的方式2.6差错控制技术差错控制技术n n在二进制编码中，设：在二进制编码中，设：消息长度消息长度 k 比特，冗余信息比特，冗余信息 r 比特比特实际传输长度为实际传输长度为 n 比特，比特，n=k+r则则 2k t ） ，则编码集，则编码集的汉明距离至少为的汉明距离至少为 e + t + 1；2.6差错控制技术差错控制技术n n汉明距离与纠错检错能力汉明距离与纠错检错能力例例1 数据数据 编码编码 0 0 00 000 1 1 11 111汉明距离汉明距离 d=1

92、 d=2 d=3例例2 000000 000111 111000 111111收到收到0101114 1 5 2恢复恢复0001112.6差错控制技术差错控制技术2.6差错控制技术差错控制技术n n检错码检错码恒比码恒比码正反码正反码奇偶校验码奇偶校验码循环冗余码（循环冗余码（CRC）n n纠错码纠错码汉明码（汉明码（Hamming)3、差错控制编码、差错控制编码2.6差错控制技术差错控制技术n n线性分组码线性分组码线性码：信息位和监督位为线性关系。线性码：信息位和监督位为线性关系。线性码：信息位和监督位为线性关系。线性码：信息位和监督位为线性关系。分组码：监督位仅与本组信息位有关。分组码：

93、监督位仅与本组信息位有关。分组码：监督位仅与本组信息位有关。分组码：监督位仅与本组信息位有关。系统码：前半部为未变化的信息位，后半部为系统码：前半部为未变化的信息位，后半部为系统码：前半部为未变化的信息位，后半部为系统码：前半部为未变化的信息位，后半部为生成的监督位。生成的监督位。生成的监督位。生成的监督位。n n线性分组码的性质线性分组码的性质封闭性：任意两个有效码组之和（模封闭性：任意两个有效码组之和（模封闭性：任意两个有效码组之和（模封闭性：任意两个有效码组之和（模2 2加）仍为加）仍为加）仍为加）仍为一个有效码组。一个有效码组。一个有效码组。一个有效码组。码的最小距离等于非零码最小重量

94、。码的最小距离等于非零码最小重量。码的最小距离等于非零码最小重量。码的最小距离等于非零码最小重量。3、差错控制编码、差错控制编码n n码长为码长为n，信息位为，信息位为k， 则监督位数则监督位数 r = n -kn nr个监督位构造出个监督位构造出r个监督关系式来指示个监督关系式来指示一位错码一位错码的的n 种可能位置：种可能位置： 2r 1 n 或或 2r k + r + 12.6差错控制技术差错控制技术3、差错控制编码、差错控制编码 汉明码汉明码2.6差错控制技术差错控制技术3、差错控制编码、差错控制编码 汉明码汉明码S S1 1SS2 2SS33出错码出错码出错码出错码S S1 1SS2

95、 2SS33出错码出错码出错码出错码000000无差错无差错无差错无差错011c011c3 3001c001c0 0101c101c4 4010c010c1 1110c110c5 5100c100c2 2111c111c6 6n nS1= c6 c5 c4 c2n nS2= c6 c5 c3 c1n nS3= c6 c4 c3 c0 2.6差错控制技术差错控制技术3、差错控制编码、差错控制编码 汉明码偶校验关系汉明码偶校验关系n nc2= c6 c5 c4 n nc1= c6 c5 c3n nc0= c6 c4 c32.6差错控制技术差错控制技术3、差错控制编码、差错控制编码 汉明码校验位生成

96、式汉明码校验位生成式n n 例例例例2-8 2-8 假如在接收端收到码字假如在接收端收到码字假如在接收端收到码字假如在接收端收到码字00000110000011，请判断是，请判断是，请判断是，请判断是否有错？如何纠正？否有错？如何纠正？否有错？如何纠正？否有错？如何纠正？n n解：按以上校正因子的计算式解：按以上校正因子的计算式解：按以上校正因子的计算式解：按以上校正因子的计算式 可得：可得：可得：可得：n nS1= c6 S1= c6 c5 c5 c4 c4 c2=0c2=0，n nS2= c6 S2= c6 c5 c5 c3 c3 c1=1c1=1，n nS3= c6 S3= c6 c4

97、c4 c3 c3 c0=1c0=1，n n因为三个校正因子不全为因为三个校正因子不全为因为三个校正因子不全为因为三个校正因子不全为0 0，说明码字有错，错误，说明码字有错，错误，说明码字有错，错误，说明码字有错，错误位置为位置为位置为位置为S=S1S2S3=011=3S=S1S2S3=011=3，即信息位，即信息位，即信息位，即信息位c3c3有错，将有错，将有错，将有错，将c3c3上的上的上的上的0 0变为变为变为变为1 1，即可纠正错误。最后去掉校验位，得，即可纠正错误。最后去掉校验位，得，即可纠正错误。最后去掉校验位，得，即可纠正错误。最后去掉校验位，得到正确信息位为到正确信息位为到正确信

98、息位为到正确信息位为00010001。 2.6差错控制技术差错控制技术3、差错控制编码、差错控制编码 汉明码汉明码n n循环冗余码循环冗余码 （CRC）是一种特殊的）是一种特殊的线线性分组码性分组码。n n循环冗余码各码组中的码元循环左移循环冗余码各码组中的码元循环左移(或右移或右移)，所形成的码组仍然是一个许，所形成的码组仍然是一个许用码组用码组(全零码组除外全零码组除外)，称为，称为循环性循环性。n n循环冗余码具有较高的检错能力。循环冗余码具有较高的检错能力。2.6差错控制技术差错控制技术3、差错控制编码、差错控制编码 循环冗余码（循环冗余码（CRC）2.6差错控制技术差错控制技术例如例

99、如 A A4 4=0111001=0111001，对应的码多项式为，对应的码多项式为 ：码多项式码多项式 (n(n，k)k)循环码中，为了便于描述与计算，循环码中，为了便于描述与计算，经常使用经常使用 n-1 n-1 次次 码多项式来表示码字，码多项式来表示码字，码字码字 A =a A =an-1n-1 a an-2n-2 a a1 1 a a0 0 ，它对应，它对应的码多项式为：的码多项式为： 在在(n(n，k)k)循环码中，存在循环码中，存在惟一惟一的最高的最高幂次为幂次为(n-k)(n-k)，最多，最多 k-1k-1 个个连续连续的的 0 0 项，项，且且常数项必须为常数项必须为1 1

100、的码多项式的码多项式g(x)g(x)，此，此码多项式的幂次最低（码多项式的幂次最低（0 0 元除外）；其元除外）；其它所有的码多项式都能被它所有的码多项式都能被g(x)g(x)整除；并整除；并且且g(x)g(x)是是 x xn n+1 +1 的一个因式。的一个因式。 g(x) g(x)称为称为该编码集的该编码集的生成多项式生成多项式。生成多项式生成多项式 g(x) g(x)2.6差错控制技术差错控制技术CRC-16 CRC-CCITTCRC-32 标准生成多项式标准生成多项式3、差错控制编码、差错控制编码2.6差错控制技术差错控制技术选择选择 r 阶生成多项式阶生成多项式 G(x) ，rnk在

101、数据帧末尾加在数据帧末尾加 r 个个0，形成多项式，形成多项式 xrM(x) xrM(x) R(x) G(x) G(x)移项得：移项得： xrM(x) R(x) Q(x) G(x) 发送循环码多项式发送循环码多项式 T(x) = xrM(x) R(x)检错标准：接收端检测检错标准：接收端检测T(x) / G(x)是否为零是否为零 Q(x) 循环冗余码循环冗余码CRC的编码和检错的编码和检错3、差错控制编码、差错控制编码2.6差错控制技术差错控制技术例例1：设信息流为：设信息流为10110011 ， G（X）= X4+X+1，即，即10011101100110000100111010110010

102、011010100000010101100110100 余数余数10110011 0100发送信息流为：发送信息流为：3、差错控制编码、差错控制编码2.6差错控制技术差错控制技术例例2 ：CRC检错检错 数据帧数据帧 1101011011（ M(x) ，m=10 ） 生成多项式生成多项式G(x) = x4 + x + 1（r=4） 生成多项式也可表示为生成多项式也可表示为 10011 以以2为模的除法为模的除法：11010110110000 /10011 = 1110 发送帧发送帧 11010110111110（以以2为模的减法为模的减法） 接收端检测：接收端检测：11010110111110

103、 /10011 = 03、差错控制编码、差错控制编码2.6差错控制技术差错控制技术以以2为模的除法和为模的除法和 减法（加法）减法（加法） 110000101010011）11010110110000 10011 1001111010110110000 10011 1110 10110 11010110111110 10011 10100 10011 余数余数余数余数 1110G(x)发送序列发送序列T(x) =xrM(x) 余数余数xrM(x)3、差错控制编码、差错控制编码2.6差错控制技术差错控制技术n n在数据后面添加上的冗余码称为在数据后面添加上的冗余码称为帧检验帧检验序列序列 FCS

104、 (Frame Check Sequence)。n n循环冗余检验循环冗余检验 CRC 和帧检验序列和帧检验序列 FCS并不等同。并不等同。CRC是一种常用的是一种常用的检错方法检错方法，而，而FCS是是添加在数据后面的添加在数据后面的冗余码冗余码。FCS可以用可以用CRC这种方法得出，但这种方法得出，但CRC并非用来获得并非用来获得FCS的惟一方法。的惟一方法。3、差错控制编码、差错控制编码 循环冗余码（循环冗余码（CRC）2.6差错控制技术差错控制技术n n得得出出的的余余数数 R 不不为为 0，就就表表示示检检测测到到差差错错。但但这这种种检检测测方方法法并并不不能能确确定定究究竟竟是是

105、哪哪一一个个或或哪几个比特出现了差错。哪几个比特出现了差错。n n一旦检测出差错，就一旦检测出差错，就丢弃丢弃这个出现差错的帧。这个出现差错的帧。n n只只要要经经过过严严格格的的挑挑选选，并并使使用用位位数数足足够够多多的的除除数数 P，那那么么出出现现检检测测不不到到的的差差错错的的概概率率就就很小很小。很小很小。3、差错控制编码、差错控制编码 循环冗余码（循环冗余码（CRC）2.6差错控制技术差错控制技术n n仅仅用用循循环环冗冗余余检检验验 CRC 差差错错检检测测技技术术只只能能做到无差错做到无差错接受接受(accept)。n n“无无差差错错接接受受”是是指指：“凡凡是是接接受受的

106、的帧帧（即即不不包包括括丢丢弃弃的的帧帧），我我们们都都能能以以非非常常接接近近于于 1 的的概概率率认认为为这这些些帧帧在在传传输输过过程程中中没没有有产产生生差错差错”。 n n要要做做到到“可可靠靠传传输输”（即即发发送送什什么么就就收收到到什什么）就必须再加上么）就必须再加上确认确认和和重传重传机制。机制。3、差错控制编码、差错控制编码 循环冗余码（循环冗余码（CRC）2.6差错控制技术差错控制技术内容纲要内容纲要n n 数据通信的基本概念数据通信的基本概念n n 数据传输方式数据传输方式n n 数据传送技术数据传送技术n n 多路复用技术多路复用技术n n 数据交换技术数据交换技术n

107、 n 差错控制技术差错控制技术n n 数据通信接口特征数据通信接口特征2.7数据通信接口特性数据通信接口特性物理层基本概念物理层基本概念n n物理层是物理层是OSIOSI参考模型中的最低一层，向下是参考模型中的最低一层，向下是与物理设备之间的接口，直接与传输介质相与物理设备之间的接口，直接与传输介质相连接，使二进制数据位流通过该接口从一台连接，使二进制数据位流通过该接口从一台设备传送给相邻的另一台设备；向上为数据设备传送给相邻的另一台设备；向上为数据链路层提供透明的比特流传输服务。链路层提供透明的比特流传输服务。n n物理层接口不仅包括物理层接口不仅包括DTEDTEDCEDCE之间的接口，之间

108、的接口，也包括也包括DCEDCEDCEDCE之间的接口。之间的接口。物理层协议物理层协议n n物理层通过执行建立物理连接和数据传物理层通过执行建立物理连接和数据传输等功能向数据链路层提供服务。从物输等功能向数据链路层提供服务。从物理链路的构成来看，物理层可处于多种理链路的构成来看，物理层可处于多种环境之中，不同类型和特性的物理链路环境之中，不同类型和特性的物理链路由不同的物理层协议描述。由不同的物理层协议描述。n n物理层协议与通信设备的接口特性密切物理层协议与通信设备的接口特性密切相关，通信设备接口有机械、电气、功相关，通信设备接口有机械、电气、功能、规程四个方面的特性。能、规程四个方面的特

109、性。2.7数据通信接口特性数据通信接口特性n n通信接口特性是指通信接口特性是指DTE和和DCE之间连接之间连接的物理特性。的物理特性。n n这种连接特性与所选用的这种连接特性与所选用的DCE类型、传类型、传输信道（模拟输信道（模拟/数字）、通信方式（半数字）、通信方式（半双工双工/全双工）和通信速率有关。全双工）和通信速率有关。n n物理层标准主要描述了通信接口的相关物理层标准主要描述了通信接口的相关特性。包括机械特性、电气特性、功能特性。包括机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。特性和规程特性。 2.7数据通信接口特性数据通信接口特性n n由于历史原因，通信接口相关特性标准大多由于历史原

110、因，通信接口相关特性标准大多采用采用 CCITT 的有关建议标准。的有关建议标准。n nV系列系列建议是为了在模拟传输系统（电话网）建议是为了在模拟传输系统（电话网）中实现数据通信而制定的标准。中实现数据通信而制定的标准。n nX系列系列建议是专门为数据通信制定的，符合建议是专门为数据通信制定的，符合开放系统互连参考模型的标准。开放系统互连参考模型的标准。n n其它通信接口标准，如其它通信接口标准，如 I 系列系列、G系列系列。n n为了减少标准数量，也可使用其它标准，如为了减少标准数量，也可使用其它标准，如ISO的相关标准。的相关标准。2.7数据通信接口特性数据通信接口特性n n物理层的主要

111、任务描述为确定与传输媒体的物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：接口的一些特性，即： 机械特性机械特性机械特性机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、：指明接口所用接线器的形状和尺寸、：指明接口所用接线器的形状和尺寸、：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。引线数目和排列、固定和锁定装置等等。引线数目和排列、固定和锁定装置等等。引线数目和排列、固定和锁定装置等等。电气特性电气特性电气特性电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电：指明在接口电缆的各条线上出现的电：指明在接口电缆的各条线上出现的电：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。压的

112、范围。压的范围。压的范围。功能特性功能特性功能特性功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压：指明某条线上出现的某一电平的电压：指明某条线上出现的某一电平的电压：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。表示何种意义。表示何种意义。表示何种意义。规程特性规程特性规程特性规程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的：指明对于不同功能的各种可能事件的：指明对于不同功能的各种可能事件的：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序和条件。出现顺序和条件。出现顺序和条件。出现顺序和条件。 2.7数据通信接口特性数据通信接口特性1、 通信接口的机械特性通信接口的机械特性2、 通信接口的电气特性通信接口的电

113、气特性3、 通信接口的功能特性通信接口的功能特性4、 通信接口的规程特性通信接口的规程特性5、 其它通信接口标准其它通信接口标准 2.7数据通信接口特性数据通信接口特性1、机械特性、机械特性n n机械特性描述接口接插件的插头、插座的规机械特性描述接口接插件的插头、插座的规格、尺寸、几何形状，插针格、尺寸、几何形状，插针/插孔的数量与排插孔的数量与排列情况等。列情况等。n n机械特性主要使用机械特性主要使用ISO标准。标准。ISO 2110 25芯（芯（2排，排，13/12）ISO 2593 34芯（芯（4排，排，9/8/9/8 ）ISO 4902 37芯（芯（2排，排，19/18）ISO 49

114、03 15芯（芯（2排，排，8/7） 9 芯（芯（2排，排，5/4）2.7数据通信接口特性数据通信接口特性1、机械特性、机械特性X.21接口接口/ ISO4903V.24接口接口/ RS-232 / ISO2110V.35 接口接口/ ISO2593ABDCHMSWafjEKPUYchmJNTXbgkFLRVZdln113142518915 常见接口的机械特性常见接口的机械特性2.7数据通信接口特性数据通信接口特性2、电气特性、电气特性n n电气特性描述通信接口的发信器（驱动电气特性描述通信接口的发信器（驱动器）和接收器的电气连接方法及其电气器）和接收器的电气连接方法及其电气参数。参数。n n

115、电气连接方法：不平衡型、半平衡型、电气连接方法：不平衡型、半平衡型、平衡型平衡型n n电气参数：电压（电流）值、单极性电气参数：电压（电流）值、单极性/双极性，等效电路和阻抗值、分布电容、双极性，等效电路和阻抗值、分布电容、信号上升时间等。信号上升时间等。2.7数据通信接口特性数据通信接口特性n n V.28建议建议 不平衡双流接口电路不平衡双流接口电路n n V.35建议建议 平衡双流接口电路平衡双流接口电路n n V.10/X.26建议建议 准平衡双流接口电路（不准平衡双流接口电路（不平衡驱动，平衡接收）平衡驱动，平衡接收）n n V.11/X.27建议建议 平衡双流接口电路平衡双流接口电

116、路n n不平衡接口节约电路，平衡接口抗干扰能力不平衡接口节约电路，平衡接口抗干扰能力强。在实际接口应用中，平衡强。在实际接口应用中，平衡/不平衡接口电不平衡接口电路常混合使用。路常混合使用。2、电气特性、电气特性2.7数据通信接口特性数据通信接口特性n n随着距离增加，电路的电容作用增强，随着距离增加，电路的电容作用增强，影响信号波形，信号速率应降低。影响信号波形，信号速率应降低。2、电气特性、电气特性距离距离速率速率2.7数据通信接口特性数据通信接口特性n nV.28 n nV.10/RS-423n nV.11/RS-422DRDRDRRS2322、电气特性、电气特性2.7数据通信接口特性数

117、据通信接口特性3、功能特性、功能特性n n功能特性描述接口执行的功能，定义接功能特性描述接口执行的功能，定义接插件的每一引脚的功能。插件的每一引脚的功能。n n功能特性分为：地线（或公共回线），功能特性分为：地线（或公共回线），数据信号，控制信号，定时信号。数据信号，控制信号，定时信号。n n接口的功能名称是从接口的功能名称是从DTE角度定义的，角度定义的，每个信号都有相应的流向。每个信号都有相应的流向。2.7数据通信接口特性数据通信接口特性n n V系列接口为每一种控制功能定义了一系列接口为每一种控制功能定义了一条电路，接口电路数量多，不易扩展。条电路，接口电路数量多，不易扩展。n nX系列

118、接口采用一线多功能、功能复用系列接口采用一线多功能、功能复用和多条电路状态组合来表示工作状态和和多条电路状态组合来表示工作状态和控制功能，接口电路数量少，易于扩展。控制功能，接口电路数量少，易于扩展。3、功能特性、功能特性2.7数据通信接口特性数据通信接口特性n n CCITT V.24建议定义接口的功能特性和规程建议定义接口的功能特性和规程特性。特性。100100系列适用于系列适用于系列适用于系列适用于DTEDTE与与与与MODEMMODEM或或或或DTEDTE与串行自与串行自与串行自与串行自动呼叫动呼叫动呼叫动呼叫/ /应答器之间的接口电路。应答器之间的接口电路。应答器之间的接口电路。应答

119、器之间的接口电路。200200系列适用于系列适用于系列适用于系列适用于DTEDTE与并行自动呼叫与并行自动呼叫与并行自动呼叫与并行自动呼叫/ /应答器之间应答器之间应答器之间应答器之间的接口电路。的接口电路。的接口电路。的接口电路。n nCCITT .24建议定义接口的功能特性。建议定义接口的功能特性。n n.24建议使用建议使用 T、C，R、I 电路的组合分别电路的组合分别实现数据信号和控制信号的功能。实现数据信号和控制信号的功能。3、功能特性、功能特性2.7数据通信接口特性数据通信接口特性n n地线或公共回线地线或公共回线n n数据电路数据电路数据发送，数据接收数据发送，数据接收n n控制

120、电路控制电路实现通信规程的控制和测试实现通信规程的控制和测试n n定时电路定时电路发送定时，接收定时发送定时，接收定时3、功能特性、功能特性2.7数据通信接口特性数据通信接口特性3、功能特性、功能特性DB9DB9DB9RXD 2TXD 3RTS 7CTS 8DCD 1DSR 6DTR 4GND 5零调制连接零调制连接计算机常用接口计算机常用接口 RI 9 2 RXD 3 TXD 7 RTS 8 CTS 1 DCD 6 DSR 4 DTR 5 GND 9 RI 2.7数据通信接口特性数据通信接口特性4、规程特性、规程特性n n规程特性描述接口上的传输事件与控规程特性描述接口上的传输事件与控制传输

121、所需要执行的事件的顺序和条制传输所需要执行的事件的顺序和条件。件。n nV系列接口由系列接口由V.24建议描述其规程特建议描述其规程特性。性。n nX系列接口常使用系列接口常使用X.20、X.21建议描建议描述其规程特性，使用状态转移图说明述其规程特性，使用状态转移图说明通信过程。通信过程。2.7数据通信接口特性数据通信接口特性4、规程特性、规程特性n n X.20建议定义了在公用数据网上提供建议定义了在公用数据网上提供起止式传输服务的起止式传输服务的DTE和和DCE之间的之间的接口。接口。n nX.21建议定义了在公用数据网上提供建议定义了在公用数据网上提供同步工作的同步工作的DTE和和DC

122、E之间的接口。之间的接口。2.7数据通信接口特性数据通信接口特性DTE ADCE ADCE BDTE B108/1 on107 on104103108/2 on125107 on109 on106 on105 on105 on109 off106 off105 off109 on106 on104103109 off106 off105 off107 DSR108 DTR109 DCD105RTS106CTS103TXD104RXD102GND103125 RI2.7数据通信接口特性数据通信接口特性5、其它通信接口标准其它通信接口标准n n EIARS232：是美国电子工业协会制：是美国电子工

123、业协会制定的著名物理层通信接口标准。目前主要定的著名物理层通信接口标准。目前主要有有C、D、E版本，但区别不大。版本，但区别不大。n nRS232标准与标准与 CCITT V.24/V.28 建议的建议的子集兼容，只是定义名称不同。子集兼容，只是定义名称不同。n n在在 RS232标准中，标准中，DTE使用针型插头，使用针型插头，DCE使用孔型插座。使用孔型插座。n nRS232使用使用 25芯或芯或 9 芯连接器。芯连接器。 EIARS232接口接口2.7数据通信接口特性数据通信接口特性5、其它通信接口标准其它通信接口标准2525芯芯芯芯9 9芯芯芯芯定义定义定义定义2 23 3TXDTXD

124、3 32 2RXDRXD7 75 5GNDGND4 47 7RTSRTS5 58 8CTSCTS6 66 6DSRDSR20204 4DTRDTR8 81 1DCDDCD22229 9RIRI2.7数据通信接口特性数据通信接口特性5、其它通信接口标准其它通信接口标准n nEIARS449：为适应更高速率和性：为适应更高速率和性能而制定的接口标准。包括三个标准：能而制定的接口标准。包括三个标准：RS449：规定接口的机械特性、功能特：规定接口的机械特性、功能特性和规程特性，采用性和规程特性，采用37引脚连接器。引脚连接器。RS423A：不平衡接口电气特性：不平衡接口电气特性（V.10）RS422A：平衡接口电气特性（：平衡接口电气特性（V.11） EIARS449接口接口2.7数据通信接口特性数据通信接口特性n n数据、信息和信号的概念数据、信息和信号的概念n n数据通信系统数据通信系统n n传输媒体传输媒体n n数据通信系统性能的指标数据通信系统性能的指标 n n传输方式传输方式 n nNyquist（奈奎斯特）定理和（奈奎斯特）定理和Shannon（香农）定理（香农）定理 本章小结本章小结n n基带传输和频带传输基带传输和频带传输 n n复用技术复用技术n n交换技术交换技术n n差错控制技术差错控制技术n n通信接口特性通信接口特性本章小结本章小结