第二章数据通信基础 (2).ppt

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1、第第2章章 数据通信基础数据通信基础 2.1 2.1 概述概述 2.2 2.2 数据调制与编码数据调制与编码 2.3 2.3 多路复用技术多路复用技术 2.4 2.4 异步与同步通信异步与同步通信 2.5 2.5 数据传输介质数据传输介质 2.6 2.6 差错控制与校验差错控制与校验2.7 2.7 信息交换技术信息交换技术 本章学习目标本章学习目标 了解模拟传输与数字传输的基本原理了解模拟传输与数字传输的基本原理熟悉异步与同步通信的接口标准熟悉异步与同步通信的接口标准掌握常用数据编码及多路复用技术掌握常用数据编码及多路复用技术掌握信息交换技术掌握信息交换技术2.1 概述概述 2.1.1 2.1

2、.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.2 2.1.2 数据通信系统的主要质量指标数据通信系统的主要质量指标 2.1.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 1 1信息、数据和信号信息、数据和信号2 2数据通信系统的模型数据通信系统的模型1信息、数据和信号信息、数据和信号(1)(1)信息（信息（InformationInformation）是客观事物属性和相互联系特性的表是客观事物属性和相互联系特性的表征，它反映了客观事物的存在形式和运动状态。征，它反映了客观事物的存在形式和运动状态。(2)(2)数据（数据（DataData）一般可以理解为一般可以理解为“信息的数字化形式信息的数

3、字化形式”或或“数字化的信息形式数字化的信息形式”。狭义的。狭义的“数据数据”通常是指具有一定数通常是指具有一定数字特性的信息，如统计数据、气象数据、测量数据及计算机字特性的信息，如统计数据、气象数据、测量数据及计算机中区别于程序的计算数据等。但在计算机网络系统中，数据中区别于程序的计算数据等。但在计算机网络系统中，数据通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码。字编码。(3)(3)信号（信号（SignalSignal）简单地讲就是携带信息的传输介质。在通简单地讲就是携带信息的传输介质。在通信系统中我们常常使用的电信号、电磁信

4、号、光信号、载波信系统中我们常常使用的电信号、电磁信号、光信号、载波信号、脉冲信号、调制信号等术语就是指携带某种信息的具信号、脉冲信号、调制信号等术语就是指携带某种信息的具有不同形式或特性的传输介质。有不同形式或特性的传输介质。2数据通信系统的模型数据通信系统的模型图图2-1 通信系统模型通信系统模型图2-1 单向通信系统单向通信系统图图2-1 为为单单向向通通信信系系统统，从从通通信信的的双双方方信信息息交交互互的的方式来看，可以有以下三种基本方式：方式来看，可以有以下三种基本方式：（1）单向通信。又称单工通信，即只能有一个方向的通信，而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播以及电视广播就

5、属于这种类型。（2）双向交替通信。又称半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（或同时接收），这种通信方式往往是一方发送另一方接收。（3）双向同时通信。又称全双工通信，即通信双方可以同时发送和接收信息。图图2-2 2-2 通信系统实例通信系统实例图图2-2是通信系统的一个实例，工作站通过公是通信系统的一个实例，工作站通过公共电话网共电话网PSTN与一个服务器进行通信。在与一个服务器进行通信。在此模型中，数据通信系统要完成的一系列关此模型中，数据通信系统要完成的一系列关键任务为：键任务为：（1 1）接口规范）接口规范 （2 2）同步）同步 （3 3）传输系统利用率）传输系统利用

6、率 （4 4）差错检测和校验）差错检测和校验（5 5）灾难恢复）灾难恢复 （6 6）寻址和路由）寻址和路由 （7 7）网络安全）网络安全 （8 8）网络管理）网络管理2.1.2 2.1.2 数据通信系统的主要质量指标数据通信系统的主要质量指标 1 1模拟通信系统的质量指标模拟通信系统的质量指标 （1 1）有效性）有效性 （2 2）可靠性）可靠性 2 2数字通信系统的质量指标数字通信系统的质量指标 （1 1）传输速率）传输速率 （2 2）差错率）差错率 2.2 2.2 数据调制与编码数据调制与编码 2.2.1 2.2.1 数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码2.2.2 2.2.2 数字数

7、据的模拟信号编码数字数据的模拟信号编码 2.2.3 2.2.3 模拟数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码 2.2.1 数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码 数数字字通通信信系系统统的的任任务务是是传传输输数数字字信信息息，数数字字信信息息可可能能来来自自数数据据终终端端设设备备的的原原始始数数据据信信号号，也也可可能能来来自自模模拟拟信信号号经经数数字字化化处处理后的脉冲编码信号。理后的脉冲编码信号。传传输输数数字字信信息息的的方方法法是是按按传传输输波波形形来来分分类的。类的。1 1基带方式基带方式 2 24B/5B4B/5B编码编码1.1.基带方式基带方式对于码型的选择，通常要

8、考虑以下的因素：对于码型的选择，通常要考虑以下的因素：对于传输频带低端受限的信道，线路传输码型的对于传输频带低端受限的信道，线路传输码型的频谱中不应含有直流分量；频谱中不应含有直流分量；信号的抗噪声干扰能力强，产生误码时，在译码信号的抗噪声干扰能力强，产生误码时，在译码中产生的误码扩散或误码增值小；中产生的误码扩散或误码增值小；便于从信号中提取位同步定时信息；便于从信号中提取位同步定时信息；尽量减少基带信号频谱中高频分量，以节省传输尽量减少基带信号频谱中高频分量，以节省传输频带，并减小串扰；频带，并减小串扰；编译码的设备应尽量简单。编译码的设备应尽量简单。克服不归零制编码缺点的一种编码方案是曼

9、彻斯特克服不归零制编码缺点的一种编码方案是曼彻斯特（ManchesterManchester）编码（见图编码（见图2-32-3（b b），），它是一种它是一种自同步编码方式，包括数据信息和时钟信息。自同步编码方式，包括数据信息和时钟信息。另另一一种种曼曼彻彻斯斯特特编编码码的的变变种种叫叫做做差差分分曼曼彻彻斯斯特特编编码码（见见图图2-32-3（c c），它它的的编编码码规规则则是是：若若码码元元为为1 1，则则其其前前半半个个码码元元的的电电平平与与上上一一个个码码元元的的后后半半个个码码元元的的电电平平一一样样；但但若若码码元元为为0 0，则则其其前前半半个个码码元元的的电电平平与与上上

10、一一个个码码元元的的后后半半个个码码元元的的电电平平相相反反。不不论论码码元元是是或或，在在每每个个码码元元的的正正中中间间时时刻刻，一一定定要要有有一一次次电电平平的的转转换换。差差分分曼曼彻彻斯斯特特编编码码需需要要较较复复杂杂的的技术，但可以获得较好的抗干扰性能。技术，但可以获得较好的抗干扰性能。图图2-3 2-3 常用数字信号编码常用数字信号编码2 24B/5B4B/5B编码编码在光纤分布式数据接口（在光纤分布式数据接口（FDDIFDDI，Fiber Distributed Data Fiber Distributed Data InterfaceInterface）中采用了独特的中采

11、用了独特的4B/5B4B/5B编码。这种编码的特点是编码。这种编码的特点是将欲发送的数据流每将欲发送的数据流每bitbit作为一个组，然后按照作为一个组，然后按照4B/5B4B/5B编码编码规则将其转换成相应规则将其转换成相应5bit5bit码。码。5bit5bit码码共共有有3232种种组组合合，但但只只采采用用其其中中的的2424种种，1616种种对对应应4bit4bit码码的的1616种种，8 8种种用用作作控控制制码码，以以表表示示帧帧的的开开始始和和结结束束、光光纤纤线线路路的的状状态态（静静止止、空空闲闲、暂暂停停）等等。标标准准4B/5B4B/5B编编码码对对照照表表见见表表2-

12、12-1，用用于于100MbpsFDD1PMD100MbpsFDD1PMD的的4B/5B4B/5B编编码码控控制制码码表表见表见表2-22-2。现用不归零编码画出现用不归零编码画出4bit4bit码和码和5bit5bit码的对应波形，码的对应波形，5bit5bit码经差码经差分编码后，转换成光信号，如图分编码后，转换成光信号，如图2-42-4所示。所示。图图2-4 4B/5B2-4 4B/5B编码方式编码方式2.2.2 数字数据的模拟信号编码数字数据的模拟信号编码 通通过过调调制制振振幅幅、频频率率和和相相位位等等载载波波特特性性或或者者这这些些特特性性的的某某种种组组合合，来来对对数数字字数

13、数据据进进行行编编码码。最最基基本本的的数数字字数数据据模模拟拟信信号号调调制制方方式式有有以以下下三三种种（如如图图2-2-5 5所示）。所示）。（1 1）幅移键控方式（）幅移键控方式（ASKASK，Amplitude-Shift Amplitude-Shift KeyingKeying）（2 2）频移键控方式（频移键控方式（FSKFSK，Frequency-Shift Frequency-Shift KeyingKeying）（3 3）相移键控方式（相移键控方式（PSKPSK，Phase-Shift KeyingPhase-Shift Keying）图图2-5 2-5 对基带数字信号的几种

14、调制方法对基带数字信号的几种调制方法2.2.3 模拟数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码 脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCMPCM，Pulse Code ModulationPulse Code Modulation）是是波形编码中最重要的一种方式，在光纤通信、数字波形编码中最重要的一种方式，在光纤通信、数字微波通信、卫星通信等均获得了极为广泛的应用，微波通信、卫星通信等均获得了极为广泛的应用，现在的数字传输系统大多采用现在的数字传输系统大多采用PCMPCM体制。体制。PCMPCM最初最初并不是用来传送计算机数据的，采用它是为了解决并不是用来传送计算机数据的，采用它是为了解决电话局之间中继

15、线不够，使一条中继线不只传送一电话局之间中继线不够，使一条中继线不只传送一路而是可以传送几十路电话。路而是可以传送几十路电话。PCMPCM过程主要由采样、过程主要由采样、量化与编码三个步骤组成。量化与编码三个步骤组成。2.3 多路复用技术多路复用技术 2.3.1 频分多路复用频分多路复用 2.3.2 时分多路复用时分多路复用 2.3.1 频分多路复用频分多路复用 图图2-6 FDM子子信信道道示示意意图图 当介质的有效带宽超过被传输的信号带宽时，可以把多个信号调制在不同的载波频率上，从而在同一介质上实现同时传送多路信号，即将信道的可用频带（带宽）按频率分割多路信号的方法划分为若干互不交叠的频段

16、，每路信号占据其中一个频段，从而形成许多个子信道（图2-6）；在接收端用适当的滤波器将多路信号分开，分别进行解调和终端处理，这种技术称为频分多路复用（FDM，Frequency Division Multiplexing）。图图2-7 FDM原原理理FDMFDM系统的原理示意图如图系统的原理示意图如图2-72-7所示，它假设有所示，它假设有6 6个个输入源，分别输入输入源，分别输入6 6路信号到频分多路器路信号到频分多路器FDM-FDM-MUXMUX，多路器将每路信号调制在不同的载波频率上，多路器将每路信号调制在不同的载波频率上（例如（例如f f1 1，f f2 2，f f6 6）。每路信号以

17、其载波频率为）。每路信号以其载波频率为中心，占用一定的带宽，此带宽范围称作一个通道，中心，占用一定的带宽，此带宽范围称作一个通道，各通道之间通常用保护频带隔离，以保证各路信号各通道之间通常用保护频带隔离，以保证各路信号的频带间不发生重叠。的频带间不发生重叠。2.3.2 时分多路复用时分多路复用 TDMTDM是将传输时间划分为许多个短的互不重叠的是将传输时间划分为许多个短的互不重叠的时隙，而将若干个时隙组成时分复用帧，用每个时隙，而将若干个时隙组成时分复用帧，用每个时分复用帧中某一固定序号的时隙组成一个子信时分复用帧中某一固定序号的时隙组成一个子信道，每个子信道所占用的带宽相同，每个时分复道，每

18、个子信道所占用的带宽相同，每个时分复用帧所占的时间也是相同的（如图用帧所占的时间也是相同的（如图2-82-8所示），所示），即在同步即在同步TDMTDM中，各路时隙的分配是预先确定的中，各路时隙的分配是预先确定的时间且各信号源的传输定时是同步的。对于时间且各信号源的传输定时是同步的。对于TDMTDM，时隙长度越短，则每个时分复用帧中所包含的时隙长度越短，则每个时分复用帧中所包含的时隙数就越多，所容纳的用户数也就越多，其原时隙数就越多，所容纳的用户数也就越多，其原理如图理如图2-92-9所示。所示。图图2-8 TDM2-8 TDM子信道示意图子信道示意图 图图2-9 TDM2-9 TDM原理原理

19、2.4 异步与同步通信异步与同步通信 同步就是接收端按发送端发送的每个码元的起止时间及重复同步就是接收端按发送端发送的每个码元的起止时间及重复频率来接收数据，并且要校准自己的时钟以便与发送端的发送频率来接收数据，并且要校准自己的时钟以便与发送端的发送取得一致，实现同步接收。取得一致，实现同步接收。数数据据传传输输的的同同步步方方式式一一般般分分为为位位同同步步、字字符符同同步步，字字符符同同步步通通常常是是识识别别每每一一个个字字符符或或一一帧帧数数据据的的开开始始和和结结束束；位位同同步步则则识识别每一位的开始和结束。别每一位的开始和结束。在异步通信中，发送端可以在任意时刻发送字符，字符之间

20、在异步通信中，发送端可以在任意时刻发送字符，字符之间的间隔时间可以任意变化。该方法是将字符看作一个独立的传的间隔时间可以任意变化。该方法是将字符看作一个独立的传送单元，在每个字符的前后各加入送单元，在每个字符的前后各加入1 13 3位信息作为字符的开始位信息作为字符的开始和结束标志位，以便在每一个字符开始时接收端和发送端同步和结束标志位，以便在每一个字符开始时接收端和发送端同步一次，从而在一串比特流中可以把每个字符识别出来。一次，从而在一串比特流中可以把每个字符识别出来。通常情况下，并行通信用于距离较近的情况，串行通常情况下，并行通信用于距离较近的情况，串行通信用于距离较远的情况。在并行数据传

21、输中，至通信用于距离较远的情况。在并行数据传输中，至少有少有8 8个数据位同时从一个设备传送到另一个设备，个数据位同时从一个设备传送到另一个设备，发送设备将发送设备将8 8个数据位通过个数据位通过8 8条数据线传送给接收设条数据线传送给接收设备。接收设备在收到这些数据后，不需经过任何改备。接收设备在收到这些数据后，不需经过任何改变就可以直接使用。计算机内部的总线数据传送通变就可以直接使用。计算机内部的总线数据传送通常都是以并行方式进行传输的。在串行数据传输中，常都是以并行方式进行传输的。在串行数据传输中，每次由源地传到目的地的数据只有一位，与同时传每次由源地传到目的地的数据只有一位，与同时传输

22、好几位数据的并行传输相比，串行数据传输的传输好几位数据的并行传输相比，串行数据传输的传输速度要比并行传输慢，但在实际应用中往往选择输速度要比并行传输慢，但在实际应用中往往选择串行数据传输，这是因为实现串行数据传输的硬件串行数据传输，这是因为实现串行数据传输的硬件具有经济性和实用性。具有经济性和实用性。2.5 数据传输介质数据传输介质 2.5.1 2.5.1 双绞线双绞线 2.5.2 2.5.2 同轴电缆同轴电缆2.5.3 2.5.3 光纤光纤 2.5.4 2.5.4 无线电短波通信无线电短波通信 2.5.5 2.5.5 地面微波接力通信地面微波接力通信 2.5.6 2.5.6 红外线和激光红外

23、线和激光 2.5.7 2.5.7 卫星通信卫星通信 2.5.8 VSAT2.5.8 VSAT卫星通信卫星通信 2.5.1 2.5.1 双绞线双绞线 表表2-32-3是是UTPUTP电缆的常见类型，电缆的常见类型，10BaseT10BaseT局域网中主局域网中主要使用要使用3 3类和类和5 5类线，它们的有效传输距离一般在类线，它们的有效传输距离一般在100m100m左右。另外还有超左右。另外还有超5 5类双绞线电缆，通过对其类双绞线电缆，通过对其“信道信道”性能测试结果表明，与普通性能测试结果表明，与普通5 5类双绞线电类双绞线电缆比较，它的近端串扰、衰减和结构回波等主要性缆比较，它的近端串扰

24、、衰减和结构回波等主要性能指标都有很大提高。能指标都有很大提高。双双绞绞线线的的制制作作分分为为工工作作站站至至工工作作站站和和工工作作站站至至集集线线器器两两种种：工工作作站站至至集集线线器器的的双双绞绞线线，其其8 8芯芯线线一一一一对对应应；工工作作站站至至工工作作站站的的双双绞绞线线，按按照照图图2-102-10所所示示的连线制作。的连线制作。图图2-10 2-10 双绞电缆双绞电缆2.5.2 2.5.2 同轴电缆同轴电缆典型的同轴电缆（典型的同轴电缆（Coaxial CableCoaxial Cable）由一根内）由一根内导体铜质芯线外加绝缘层、密集网状编织导导体铜质芯线外加绝缘层、

25、密集网状编织导电金属屏蔽层以及外包装保护塑橡材料组成，电金属屏蔽层以及外包装保护塑橡材料组成，其结构如图其结构如图2-112-11所示。所示。表表2-42-4是是作作者者在在网网络络工工程程施施工工中中常常常常用用到到的的一一些些IEEE802.3 10BaseTIEEE802.3 10BaseT系列网络拓扑经验系列网络拓扑经验2.5.3 2.5.3 光纤光纤 （a）折射角大于入射角折射角大于入射角（b）光波在纤芯中传播光波在纤芯中传播（c）62.5/125m渐变渐变增强型多模光纤增强型多模光纤 图图2-12 多模光纤多模光纤 实际上，只要射到光纤表面的光线的入射角大于某实际上，只要射到光纤表

26、面的光线的入射角大于某一临界角度，就可以产生全反射，并且可以存在许一临界角度，就可以产生全反射，并且可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，这种多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，这种光纤就称为多模光纤（光纤就称为多模光纤（Multimode FiberMultimode Fiber），如图），如图2-122-12所示。所示。图图2-13 光光纤纤与与电电缆缆频频率率与与衰衰减减关关系系图图多模光纤和多模光纤和5 5类双绞线的衰减与频率关系如图类双绞线的衰减与频率关系如图2-132-13所示，当传输频率超过所示，当传输频率超过100MHz100MHz时，时，5 5类双类双绞线随着

27、频率的增加衰减愈来愈大；而光纤绞线随着频率的增加衰减愈来愈大；而光纤在在300MHz300MHz以内，衰减基本不变。以内，衰减基本不变。光光缆缆的的结结构构大大致致可可分分为为缆缆芯芯（Cable Cable CoreCore）和和保保护护层层（SheathSheath）两大部分，图两大部分，图2-142-14为四芯光缆剖面的示意图。为四芯光缆剖面的示意图。图图2-14 2-14 四芯光缆剖面示意图四芯光缆剖面示意图 2.5.4 2.5.4 无线电短波通信无线电短波通信 在在一一些些电电缆缆光光纤纤难难于于通通过过或或施施工工困困难难的的场场合合，例例如如，高高山山、湖湖泊泊或或岛岛屿屿等等，

28、即即使使在在城城市市中中挖挖开开马马路路敷敷设设电电缆缆有有时时也也很很不不划划算算，特特别别是是通通信信距距离离很很远远，对对通通信信安安全全性性要要求求不不高高，敷敷设设电电缆缆或或光光纤纤既既昂昂贵贵又又费费时时，若若利利用用无无线线电电波波等等无无线线传传输输介介质质在在自自由由空空间间传传播播，就就会会有有较较大大的的机机动动灵灵活活性性，可可以以轻轻松松实实现现多多种种通通信信，抗自然灾害能力和可靠性也较高。抗自然灾害能力和可靠性也较高。2.5.5 2.5.5 地面微波接力通信地面微波接力通信 无线电数字微波通信系统在长途大容量的数据通信中占有无线电数字微波通信系统在长途大容量的数

29、据通信中占有及其重要的地位，其频率范围为及其重要的地位，其频率范围为300MHz300MHz300GHz300GHz。微波微波通信主要有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。通信主要有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙空间，它不像短波那样经电离层反射传播到地面上其他很空间，它不像短波那样经电离层反射传播到地面上其他很远的地方，由于地球表面是个曲面，因此其传播距离受到远的地方，由于地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制且与天线的高度有关，一般只有限制且与天线的高度有关，一般只有50km50k

30、m左右，长途通信左右，长途通信时必须建立多个中继站，中继站把前一站发来的信号经过时必须建立多个中继站，中继站把前一站发来的信号经过放大后再发往下一站，类似于放大后再发往下一站，类似于“接力接力”，如果中继站采用，如果中继站采用100m100m高的天线塔，则接力距离可增大到高的天线塔，则接力距离可增大到100 km100 km。2.5.6 2.5.6 红外线和激光红外线和激光 红外线通信和激光通信就是把要传输的信号红外线通信和激光通信就是把要传输的信号分别转换成红外光信号和激光信号直接在自分别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿直线进行传播，它比微波通信具有由空间沿直线进行传播，它比微波通

31、信具有更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行干扰，但红外线和激光对雨雾等环境干扰特干扰，但红外线和激光对雨雾等环境干扰特别敏感。别敏感。2.5.7 2.5.7 卫星通信卫星通信 卫星通信就是利用位于卫星通信就是利用位于3万万6千公里高空的人造地千公里高空的人造地球同步卫星作为太空无人值守的微波中继站的一种球同步卫星作为太空无人值守的微波中继站的一种特殊形式的微波接力通信。卫星通信可以克服地面特殊形式的微波接力通信。卫星通信可以克服地面微波通信的距离限制，其最大特点就是通信距离远，微波通信的距离限制，其最大特点就是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。且通信

32、费用与通信距离无关。卫星通信的优点是卫星通信的优点是:卫星通信的频带比微波接力通卫星通信的频带比微波接力通信更宽，通信容量更大，信号所受到的干扰也较小，信更宽，通信容量更大，信号所受到的干扰也较小，误码率也较小，通信比较稳定可靠。误码率也较小，通信比较稳定可靠。卫星通信的缺点是：传播时延较长。卫星通信的缺点是：传播时延较长。2.5.8 VSAT2.5.8 VSAT卫星通信卫星通信 VSATVSAT（Very Very Small Small Aperture Aperture TerminalTerminal，甚甚小小口口径径地地球球终终端端）是是2020世世纪纪8080年年代代末末发发展展起

33、起来来并并于于9090年年代代得得到到广广泛泛应应用用的的新新一一代代数数字字卫卫星星通通信信系系统统。VSATVSAT网网通通常常由由一一个个卫卫星星转转发发器器、一一个个大大型型主主站站和和大大量量的的VSATVSAT小小站站组组成成，能能单单双双向向传传输输数数据据、语语音音、图图像像、视视频频等等多多媒媒体体综综合合业业务务。VSATVSAT具具有有很很多多优优点点，如如：设设备备简简单单、体体积积小小、耗耗电电少少、组组网网灵灵活活、安安装装维维护护简简便便、通通信信效效率率高高等等，尤尤其其适适用用于于大大量量分分散散的的业业务务量量较较小小的的用用户户共共享享主主站站，所所以以许

34、许多多部部门门和和企企业业多多使使用用VSATVSAT网来建设内部专用网。网来建设内部专用网。图图2-15 VSAT2-15 VSAT网络组成网络组成2.6 差错控制与校验差错控制与校验 2.6.1 2.6.1 基本概念基本概念2.6.2 2.6.2 常用的差错控制编码常用的差错控制编码2.6.1 基本概念基本概念 差错控制编码就是对网络中传输的数字信号进行抗差错控制编码就是对网络中传输的数字信号进行抗干扰编码，目的是为了提高数字通信系统的容错性干扰编码，目的是为了提高数字通信系统的容错性和可靠性，它在发送端被传输的信息码元序列中，和可靠性，它在发送端被传输的信息码元序列中，以一定的编码规则附

35、加一些校验码元，接收端利用以一定的编码规则附加一些校验码元，接收端利用该规则进行相应的译码，译码的结果有可能发现差该规则进行相应的译码，译码的结果有可能发现差错或纠正差错。错或纠正差错。在在差差错错控控制制码码中中，检检错错码码是是指指能能自自动动发发现现出出现现差差错错的的编编码码，纠纠错错码码是是指指不不仅仅能能发发现现差差错错而而且且能能够够自自动动纠纠正正差差错错的的编编码码。当当然然，检检错错和和纠纠错错能能力力是是用用信信息息量的冗余和降低系统的效率为代价来换取的。量的冗余和降低系统的效率为代价来换取的。2.6.2 常用的差错控制编码常用的差错控制编码 1 1奇偶校验码奇偶校验码

36、奇偶校验码是一种最简单也是最基本的检错码，一维奇偶奇偶校验码是一种最简单也是最基本的检错码，一维奇偶校验码的编码规则是把信息码元先分组，在每组最后加一校验码的编码规则是把信息码元先分组，在每组最后加一位校验码元，使该码中位校验码元，使该码中1 1的数目为奇数或偶数，奇数时称的数目为奇数或偶数，奇数时称为奇校验码，偶数时称为偶校验码。为奇校验码，偶数时称为偶校验码。2 2循环冗余码循环冗余码 循环冗余码（循环冗余码（CRCCRC，Cyclic Redundancy CodeCyclic Redundancy Code）校验校验（CheckCheck）是目前在计算机网络通信及存储器中应用最广是目前

37、在计算机网络通信及存储器中应用最广泛的一种校验编码方法，它所约定的校验规则是：让校验泛的一种校验编码方法，它所约定的校验规则是：让校验码能为某一约定代码所除尽；如果除得尽，表明代码正确；码能为某一约定代码所除尽；如果除得尽，表明代码正确；如果除不尽，余数将指明出错位所在位置。如果除不尽，余数将指明出错位所在位置。表表2-5 （7,4）CRC循环码的出错模式循环码的出错模式（G（x）=1011）2.7 信息交换技术信息交换技术 2.7.1 2.7.1 线路交换线路交换 2.7.2 2.7.2 报文交换报文交换 2.7.3 2.7.3 分组交换分组交换 2.7.4 2.7.4 三种数据交换技术的比

38、较三种数据交换技术的比较 2.7.5 2.7.5 其他数据交换技术其他数据交换技术 2.7.1 2.7.1 线路交换线路交换 线线路路（电电路路）交交换换（Circuit Circuit SwitchingSwitching）方方式式，就就是是通通过过网网络络中中的的节节点点在在两两个个站站之之间间建建立一条专用的通信线路立一条专用的通信线路最普通的线路交换例子是电话系统最普通的线路交换例子是电话系统线路交换方式的通信包括三种状态：线路交换方式的通信包括三种状态：（1 1）线路建立）线路建立 （2 2）数据传送）数据传送 （3 3）线路拆除）线路拆除 2.7.2 2.7.2 报文交换报文交换

39、报文交换比线路交换有以下优点：报文交换比线路交换有以下优点：（1）线线路路效效率率较较高高，因因为为许许多多报报文文可可以以分分时时共共享享一一条条节节点点到节点的通道。到节点的通道。（2）不不需需要要同同时时使使用用发发送送器器和和接接收收器器来来传传输输数数据据，网网络络可可以在接收器可用之前，暂时存储这个报文。以在接收器可用之前，暂时存储这个报文。（3）在在线线路路交交换换网网上上，当当通通信信量量变变得得很很大大时时，就就不不能能接接受受某些呼叫。某些呼叫。（4）报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。）报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。（5）根根据据报报文文的的长长短短

40、或或其其他他特特征征能能够够建建立立报报文文的的优优先先权权，使得一些短的、重要的报文优先传递。使得一些短的、重要的报文优先传递。（6）报文交换网可以进行速度和代码的转换。）报文交换网可以进行速度和代码的转换。在虚电路中，数据在传送以前，发送和接收在虚电路中，数据在传送以前，发送和接收双方在网络中建立起一条逻辑上的连接，但双方在网络中建立起一条逻辑上的连接，但它并不是像电路交换中那样有一条专用的物它并不是像电路交换中那样有一条专用的物理通路，该路径上各个节点都有缓冲装置，理通路，该路径上各个节点都有缓冲装置，服从于这条逻辑线路的安排，也就是按照逻服从于这条逻辑线路的安排，也就是按照逻辑连接的方

41、向和接收的次序进行输出排队和辑连接的方向和接收的次序进行输出排队和转发，这样每个节点就不需要为每个数据包转发，这样每个节点就不需要为每个数据包作路径选择判断，就好像收发双方有一条专作路径选择判断，就好像收发双方有一条专用信道一样。用信道一样。2.7.3 2.7.3 分组交换分组交换 分组交换（分组交换（Packet SwitchingPacket Switching）试图兼有报文交换和线试图兼有报文交换和线路交换的优点，而使两者的缺点最少。分组交换与报文路交换的优点，而使两者的缺点最少。分组交换与报文交换的工作方式基本相同，形式上的主要差别在于，分交换的工作方式基本相同，形式上的主要差别在于，

42、分组交换网中要限制所传输的数据单位的长度。组交换网中要限制所传输的数据单位的长度。如如何何管管理理这这些些分分组组流流呢呢?目目前前有有两两种种方方法法：数数据据报报和和虚虚电路。电路。在数据报中，每个数据包被独立地处理，就像在报文在数据报中，每个数据包被独立地处理，就像在报文交换中每个报文被独立地处理那样，每个节点根据一个交换中每个报文被独立地处理那样，每个节点根据一个路由选择算法，为每个数据包选择一条路径，使它们的路由选择算法，为每个数据包选择一条路径，使它们的目的地相同。目的地相同。2.7.4 2.7.4 三种数据交换技术的比较三种数据交换技术的比较 三种数据交换技术总结如下：三种数据交

43、换技术总结如下：（1 1）线线路路交交换换：在在数数据据传传送送之之前前需需建建立立一一条条物物理理通通路路，在在线线路路被被释释放放之之前前，该该通通路路将将一一直直被被一一对对用用户户完全占有。完全占有。（2 2）报文交换：报文从发送方传送到接收方采用）报文交换：报文从发送方传送到接收方采用存储转发的方式。存储转发的方式。（3 3）分组交换：此方式与报文交换类似，但报文）分组交换：此方式与报文交换类似，但报文被分成组传送，并规定了分组的最大长度，到达目被分成组传送，并规定了分组的最大长度，到达目的地后需重新将分组组装成报文。的地后需重新将分组组装成报文。图图2-16 2-16 三种交换方式

44、的比较三种交换方式的比较2.7.5 2.7.5 其他数据交换技术其他数据交换技术（1 1）利用数字语音插空技术（）利用数字语音插空技术（DSIDSI，Digital Digital Speech InterpolationSpeech Interpolation）能提高线路交换的传输能能提高线路交换的传输能力。力。（2 2）帧中继（）帧中继（Frame RelayFrame Relay）是对目前广泛使用的是对目前广泛使用的X.25X.25分组交换通信协议的简化和改进。分组交换通信协议的简化和改进。（3 3）异异 步步 传传 输输 模模 式式（ATMATM，Asynchronous Asynchronous Transfer Transfer ModeMode）是是线线路路交交换换与与分分组组交交换换技技术术的的结结合合，能能最最大大限限度度地地发发挥挥线线路路交交换换与与分分组组交交换换技技术术的的优优点点，具具有有从从实实时时的的语语音音信信号号到到高高清清晰晰度度电电视视图图像像等各种高速综合业务的传输能力。等各种高速综合业务的传输能力。