第二讲数据通信基础

1、数据通信与计算机网络数据通信基础1数据通信与计算机网络数据通信基础2第第2 2讲讲 数据通信基础数据通信基础2.1 数据通信的基本概念2.2 数据通信系统模型2.3 数据通信的基本方式2.4 数据编码技术2.5 多路复用技术2.6 数据交换技术2.7 差错检验和控制2.8 流量控制与ARQ（ Automatic repeat request） 2.9 高级数据链路控制协议（HDLC）数据通信与计算机网络数据通信基础32.1 数据通信的基本概念 2.1.1 数据、信息 信息是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识;数据是把事件的某些属性规范化后的表现形式;信号是数据的具体的物理表现。数据通

2、信与计算机网络数据通信基础42.1 数据通信的基本概念雪六角形凉白色信息数据信号例子 数据通信与计算机网络数据通信基础52.1 数据通信的基本概念 信息：人对雪花和马的认识 数据：文字，二进制数，十进制数 信号：电压，光，磁场强度数据通信与计算机网络数据通信基础62.1 数据通信的基本概念两种不同类型的量：A.时间、温度、电波、声音B.字符，二进制数，电脉冲信号中没有断开或不连续的的地方；信号仅取一些有限数目的值；2.1.2 信号与信号传输 数据通信与计算机网络数据通信基础72.1 数据通信的基本概念模拟： 波动性； 持续变化； 反映事物的本质； 在电信业已经被广泛 使用超过100年；数字：

3、离散性； 跃变性； 设备性能先进， 较为便宜； 模拟与数字的特点数据通信与计算机网络数据通信基础82.1 数据通信的基本概念（a）模拟信号 （b）数字信号 1011100数据通信与计算机网络数据通信基础92.1 数据通信的基本概念电话模拟数据模拟信号（a）模拟数据在模拟信道上传输调制/解调器数字数据模拟信号（b）数字数据在模拟信道上传输编码解码器（c）模拟数据在数字信道上传输模拟数据数字信号数据传输：数据通信与计算机网络数据通信基础102.1 数据通信的基本概念2.1.3 基本概念和术语 数据传输速率 bps(bit per second) 用C表示。每秒传输二进制信息的位数，单位为位/秒，记

4、作bps或b/s。计算公式: C =1/Tlog2N (bps). T为一个数字信号持续的时间，单位为秒； N为一个码元所取的离散值个数。 信号传输速率波特（Baud）用B表示。 计算公式: B=1/T (Baud) . 也称为码元速率两者关系C=Blog2N N是调制电平数数据通信与计算机网络数据通信基础11例1 例例1采用四相调制方式， 即N=4，且T=83310-6秒，则 C =1/Tlog2N= 1/(83310-6) log24=2400 (bps)B=1/T=1/(83310-6)=1200 (Baud) 数据通信与计算机网络数据通信基础122.1 数据通信的基本概念信道带宽（Ba

5、ndwidth ）(HZ)数据通信与计算机网络数据通信基础13信道容量1)信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，单位：位/秒(bps)信道容量与数据传输速率的区别是，前者表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的极限，而后者是实际的数据传输速率。像公路上的最大限速与汽车实际速度的关系一样。 数据通信与计算机网络数据通信基础14码元速率极限值B与信道带宽H的关系奈奎斯特(Nyquist)公式-无噪信道传输能力公式： 最大码元速率 B=2H (Baud) 最大数据传输速率 C=2Hlog2N(bps) 式中，H为信道的带宽，即信道传输上、下限频率的差值，单位为Hz；N为一个码元所取的离散值

6、个数。 数据通信与计算机网络数据通信基础15例2例例2普通电话线路带宽约3kHz，则 码元速率极限值 B=2*H=2*3k=6kBaud ； 若码元的离散值个数N=16，则 最大数据传输速率 C=2*3k*log216=24kbps。数据通信与计算机网络数据通信基础16香农公式香农公式-带噪信道容量公式： 最大数据传输速率 C=Hlog2（1S/N）(bps)式中 S为信号功率N为噪声功率S/N为信噪比通常把信噪比信噪比表示成10lg(S/N)分贝分贝(dB)。 数据通信与计算机网络数据通信基础17例3 例例3已知信噪比为30dB，带宽为3kHz，求信道的最大数据传输速率。 10lg(S/N)

7、=30 S/N=1030/10=1000 C=3klog2(1+1000)30k bps 数据通信与计算机网络数据通信基础18 误码率-二进制数据位传输时出错的概率。它是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标。在计算机网络中，一般要求误码率低于10-6，若误码率达不到这个指标，可通过差错控制方法检错和纠错。误码率公式误码率公式：Pe=Ne/N 式中， Ne为其中出错的位数； N 为传输的数据总数。 数据通信与计算机网络数据通信基础19图图2-1 通信系统模型通信系统模型2.2 数据通信系统模型数据通信与计算机网络数据通信基础202.2 数据通信系统构成数据通信系统构成噪声 数据通信

8、系统模型 数据通信与计算机网络数据通信基础21图图2-2 通信系统实例通信系统实例数据通信与计算机网络数据通信基础222.3.1 并行通信和串行通信1.并行通信方式 并行通信传输中有多个数据位，同时在两个设备之间传输。发送设备将这些数据位通过对应的数据线传送给接收设备，还可附加一位数据校验位。接收设备可同时接收到这些数据，不需要做任何变换就可直接使用。并行方式主要用于近距离通信。计算机内的总线结构就是并行通信的例子。这种方法的优点是传输速度快，处理简单。 2.3 数据通信的基本方式 数据通信与计算机网络数据通信基础23图图2.3 并行数据传输并行数据传输 数据通信与计算机网络数据通信基础242

9、.3.1 并行通信和串行通信2.串行通信方式 串行数据传输时，数据是一位一位地在通信线上传输的，先由具有几位总线的计算机内的发送设备，将几位并行数据经并-串转换硬件转换成串行方式，再逐位经传输线到达接收站的设备中，并在接收端将数据从串行方式重新转换成并行方式，以供接收方使用。串行数据传输的速度要比并行传输慢得多，但对于覆盖面极其广阔的公用电话系统来说具有更大的现实意义。 数据通信与计算机网络数据通信基础25图图2.4 串行数据传输串行数据传输 数据通信与计算机网络数据通信基础262.3.2 数据通信的操作方式 串行数据通信的方向性结构有三种，即单工、半双工和全双工。 可以有以下三种基本方式：（

10、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。2.3 数据通信的基本方式 数据通信与计算机网络数据通信基础272.3 数据通信的基本方式 2.3.2 数据通信的操作方式 发送机发送机发送机接收机发送机接收机接收机接收机接收机发送机数据应答数据应答数据应答数据应答（a）单工通信（b）半双工通信（c）全双工通信数据通信与

11、计算机网络数据通信基础282.3.3 2.3.3 串行串行通信中的同步控制通信中的同步控制 为了让计算机的各部件间协调工作，必须靠时钟对它们分别定时和定序。 在计算机网络中，接收方和发送方的时序协调也要依靠时钟定时，即发送方依靠时钟来决定每一位的起始和终止，接收方也要依靠定时时钟来确定对信号每一位的采样取值位置和时间间隔。 数据通信与计算机网络数据通信基础29（1 1）帧级同步（同步传输）帧级同步（同步传输）帧（Frame）是在链路连接的两端每次所传输的数据块，通常由多个字节组成，具体长度由链路上所使用协议规定。数据通信与计算机网络数据通信基础30 把数据分割成帧后，在传输过程中，就要能让接收

12、端知道哪是一个帧的开始，哪是一个帧的结束，否则就会出现接收错误。这就是帧的同步问题。 通常的方法是在数据块的两端加上前文（Preamble）和后文（Postamble），表示帧的起始和结束。前文和后文的特性取决于所用的协议，并可以分为面向字符和面向位两大类。数据通信与计算机网络数据通信基础31 （a）面向字符的同步传输 帧头包含一个或多个同步字符SYN。SYN是一个控制字符，后面是控制和数据字节。接收端发现帧头，便开始接收后面的数据块，直至遇到另一个同步字符。 IBM的二进制同步规程（BSC或Bisync）是具有代表性的面向字符的同步传输规程。数据通信与计算机网络数据通信基础32（b）面向位的

13、同步传输目前应用最普遍的面向位的同步传输规程是ISO制定的高级数据链路控制协议High-Level Data Link Control，HDLC）。它把数据块看作数据流，并用序列“0111110”作为开始和结束的标志。图图2.5所示为同步传输的两种帧格式。数据通信与计算机网络数据通信基础33图图2. 5 同步传输的两种帧格式同步传输的两种帧格式问题：帧同步不能独立使用，为什么？数据通信与计算机网络数据通信基础34例3 比特填充技术例3：原数据模式如下： 111111111111011111101111110比特填充之后：1111101111101101111101011111010数据通信与计

14、算机网络数据通信基础35（2 2）字符级同步）字符级同步( (异步传输异步传输) )字符级同步就是两端每次以字符为单位传输数据，并在字符的两端加上特殊记号，表示字符的开始和结束，以实现收发两端同步。通常采用如图图2.6所示的方法：l不传送时，信道一直处于高电平，表示停止(状态“1”)；l用1位低电平（状态“0”）表示起始位；l接着传送1个字符；l最后用1位或1.5位或2位的高电平表示停止位。图图2. 6异步传输过程异步传输过程0/10/10/10/10/10/10/10/1起始位停止位空闲位第58个数据位第n个字符第n+1个字符数据通信与计算机网络数据通信基础36数据通信与计算机网络数据通信基

15、础37 简单 便宜 2 or 3 bits 开销每字符(20%)数据通信与计算机网络数据通信基础38（3 3）位级同步）位级同步（a a）外同步法外同步法 外同步法在发送方和接收方之间提供单独的时钟线路，发送方在每个比特周期都向接收方发送一个同步脉冲。接收端根据这一串同步脉冲来调整自己的接收时序，把接收时钟的重复频率锁定在同步频率上，以便在接收数据的过程中始终与发送端同步。 这种方法在短距离传输中比较有效；长距离传输中，会因同步信号失真而失效。数据通信与计算机网络数据通信基础39（b b）自同步法自同步法 自同步法利用特殊编码（如曼彻斯特编码或微分曼彻斯特编码）让数据信号携带时钟信号。数据通信

16、与计算机网络数据通信基础402.4 数据编码技术 不归零编码NRZ(Non-Return-Zero) 曼彻斯特编码(Manchester Encoding) 差（微）分曼彻斯特编码（Differential Manchester Encoding） 2.4.1 数字数据用数字信号表示 数据通信与计算机网络数据通信基础412.4 数据编码技术 0 0 1 1 0 1 0 0（b）曼彻斯特编码（c）微分曼彻斯特编码（a）不归零（NRZ）编码高低高低高低数据通信与计算机网络数据通信基础42数据通信与计算机网络数据通信基础43数字信号编码方式的评价 脉宽 频带 直流分量 自同步能力 检错能力 编码效率

17、数据通信与计算机网络数据通信基础442.4 数据编码技术 2.4.2 数字数据用模拟信号表示 载波信号：Asin(2nft+)AM:幅移键控（Amplitude Shift Keying-ASK）即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0对应于无载波输出，而1对应于有载波输出。FM:频移键控（Frequency Shift Keying-FSK）即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0对应于频率f1，而1对应于频率f2。PM:相移键控（Phase Shift Keying-PSK ）即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0对应于相位0度，而1对应于180度。数据通信与计算机网络数据通信

18、基础452.4 数据编码技术 数据通信与计算机网络数据通信基础46数据通信与计算机网络数据通信基础472.4 数据编码技术 2.4.3模拟数据用数字信号表示 0.20.40.60.81.01.21.41.6D7=0.130.1D6=0.920.9D5=1.521.5D4=1.081.1D3=0.560.6D2=0.280.3D1=0.270.312Bt(a) 取样并取整脉冲编码调制（PCM ）数据通信与计算机网络数据通信基础48有关参数及解释 抽样频率 抽样定理 量化等级 量化噪声 编码长度 数据速率数据通信与计算机网络数据通信基础492.5 多路复用技术 复用数据通信与计算机网络数据通信基础

19、502.5 多路复用技术 多路复用技术:用一条高速线路传送多条低速线路的数据分类： 频分多路复用（FDM-Frequency Division Multiplexing） 时分多路复用（TDM-Time Division Multiplexing） 波分多路复用（WDM-Wavelength Division Multiplexing） 数据通信与计算机网络数据通信基础512.5 多路复用技术 频分多路复用（FDM-Frequency Division Multiplexing）应用:无线电广播,电视特点:信号被划分成若干通道(频道,波段),每个通道独立进行数据传递数据通信与计算机网络数据通信

20、基础52FDM数据通信与计算机网络数据通信基础53数据通信与计算机网络数据通信基础54数据通信与计算机网络数据通信基础552.5 多路复用技术 时分多路复用（TDM-Time Division Multiplexing） 特点：多条低速线路轮流使用同一条高速线路进行数据传递应用：电话主干线路数据通信与计算机网络数据通信基础56TDM数据通信与计算机网络数据通信基础57数据通信与计算机网络数据通信基础582.5 多路复用技术 波分多路复用（WDM-Wavelength Division Multiplexing） 应用：光缆线路数据通信与计算机网络数据通信基础59思考题 对同步时分复用的静态时隙

21、分配提出一个改进的方案，以提高信道效率。 数据通信与计算机网络数据通信基础602.6 交换技术 2.6.1 电路交换电路交换ABCD发送呼叫信号发送呼叫信号传输传输1.交换交换2.发送发送 呼叫信呼叫信号号传输传输1.交换交换2.发送发送 呼叫信呼叫信号号传输传输1.作出反应作出反应 2.发送回应发送回应 信号信号数据通信与计算机网络数据通信基础61通过公用电路交换网的连接数据通信与计算机网络数据通信基础62数据通信与计算机网络数据通信基础632.6 交换技术 2.6.1 电路交换电路交换特点特点:1.有通话的建立过程有通话的建立过程2.通话建立以后源与目的通话建立以后源与目的间有一条专用的通

22、路存在间有一条专用的通路存在数据通信与计算机网络数据通信基础642.6 交换技术 2.6.2 报文交换报文交换ADCB发送报文发送报文传输传输等待等待-发送发送传输传输等待等待-发送发送传输传输数据通信与计算机网络数据通信基础652.6 交换技术 传输延迟传输延迟2.6.2 报文交换报文交换A B C D特点特点:1.无呼叫建立无呼叫建立 和专用通路和专用通路 2.存储存储-转发转发 式的发送技术式的发送技术数据通信与计算机网络数据通信基础662.6 交换技术 2.6.3 分组交换分组交换数据通信与计算机网络数据通信基础672.6 交换技术 2.6.3 分组交换分组交换特点特点:1.无呼叫建立

23、和专用通路无呼叫建立和专用通路 2.存储存储-转发转发式的发送技术式的发送技术 3.将数据分成有大小限制将数据分成有大小限制 的的分组分组后发送后发送数据通信与计算机网络数据通信基础68分组大小对传输时间的影响数据通信与计算机网络数据通信基础69电路交换及分组交换数据通信与计算机网络数据通信基础702.6 交换技术 三种交换技术对比三种交换技术对比:A.存在呼叫建立；专有线路上不传送数据时浪费资源B.没有呼叫建立；只有发送数据时才占用线路C.除了B的特点外，在接收分组时可以发送下一个分组对线路的利用率数据通信与计算机网络数据通信基础712.6 交换技术 三种交换技术对比三种交换技术对比:A:固

24、定的传输速率、会有呼叫阻塞B,C:能进行速率转换、虽会降速但不会阻塞 可以使用优先级A:实时性强B,C:存在时延和额外开销数据通信与计算机网络数据通信基础72思考题 请思考如何才能将电路交换与分组交换的优点结合起来形成新的交换技术？ 数据通信与计算机网络数据通信基础732.7 差错检验和控制差错检验和控制2.7.1 差错类型单比特差错； 一个比特改变 不影响邻近比特 白噪声突发差错长度为B的突发性差错指连续的B比特序列中第一个和最后一个比特，以及任意多个中间比特接收都不正确。 冲激噪声 数据率越高影响越大数据通信与计算机网络数据通信基础74例 2.7 - 1 设发生了1s的冲激噪声事件。当数据

25、率为10Mbps时，导致的突发差错为10bit。当数据率为100Mbps时，就会出现100比特的突发差错。数据通信与计算机网络数据通信基础752.7.2差错检测 数据通信与计算机网络数据通信基础762.7 差错检验和控制差错检验和控制2.7.2奇偶校验字符ASCII水平奇校验H1 0 0 1 0 0 01a1 1 0 0 0 0 10m1 1 0 1 1 0 10g1 1 0 0 1 1 10n1 1 0 1 1 1 00c1 1 0 0 0 1 11o1 1 0 1 1 1 10垂直奇校验 0 1 1 1 1 1 01数据通信与计算机网络数据通信基础772.7 差错检验和控制差错检验和控制2

26、.7.3 循环冗余校验码循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check，CRC )前提:发送方和接受方必须事先商定一个二进制数G(x) (生成多项式) 发送端:计算校验和,将校验和加在数据末尾,使这个带校验和的数据能被G(x)除尽.接收端:收到带校验和的数据后,用G(x)去除它,如果有余数,则传输出错实现:用简单的硬件(移位寄存器电路)即可数据通信与计算机网络数据通信基础78模二运算示例：模二加减法 模2运算是指以按位模2加减为基础的四则运算，运算时不考虑进位和借位。模2加减的规则为：两数相同为0，两数相异为1。数据通信与计算机网络数据通信基础79模二运算示例：模二除法数据通信

27、与计算机网络数据通信基础80循环冗余码校验（循环冗余码校验（CRCCRC）编码过程）编码过程 循环码通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验。编码步骤如下： Cn-1+kCn-2+kCi+kC2+kC1+kCk0000 将待编码的将待编码的n位信息码组位信息码组Cn-1Cn-2CiC2C1C0表表达为一个达为一个n-1阶的多项式阶的多项式M(x)M(x)=Cn-1xn-1+Cn-2xn-2+Cixi+C1x1+C0 x0 将信息码组左移将信息码组左移k位，形成位，形成M(x)xk，即，即n+k位的位的信息码组信息码组数据通信与计算机网络数据通信基础81 生成多项式生成多项式G(x)是

28、预先选定的。是预先选定的。 用用k+1位的信息码组生成多项式位的信息码组生成多项式G(x)对对M(x)xk作模作模2除运算，得到一个商除运算，得到一个商Q(x)和一个余数和一个余数R(x)。显然有：。显然有：M(x)xk=Q(x)G(x)+R(x) 将左移将左移k位的待编码有效信息与余数位的待编码有效信息与余数R(x)作模作模2加，即形成循环冗余校验码。加，即形成循环冗余校验码。 数据通信与计算机网络数据通信基础82例例2.7 - 2 对对4位有效信息位有效信息1100作循环冗余校验码，选择生成多项式作循环冗余校验码，选择生成多项式G(x)为为1011(k=3)。 M(x)=x M(x)=x3

29、 3+x+x2 2=1100=1100 M(x)x M(x)x3 3=x=x6 6+x+x5 5=1100000 (k=3=1100000 (k=3，即加了，即加了3 3个个0)0) 模模2 2除，除，M(x)xM(x)xk k/G(x)=1100000/1011=1110+010/1011/G(x)=1100000/1011=1110+010/1011，即，即R(x)=010R(x)=010 模模2 2加，得到循环冗余校验码加，得到循环冗余校验码M(x)xM(x)x3 3=Q(x)G(x)+R(x)=1100000+010=1100010=Q(x)G(x)+R(x)=1100000+010=

30、1100010数据通信与计算机网络数据通信基础83由于M(x)xk=Q(x)G(x)+R(x)，根据模2加的规则M(x)xk+R(x)=Q(x)G(x)+R(x)+R(x)=Q(x)G(x)所以使用了循环冗余校验码的合法的帧应当能被生成多项式整除，如果帧不能被生成多项式整除，就说明出现了信息差错。CRC的检错原理数据通信与计算机网络数据通信基础84CRC的性能分析对长度等于k+1的的突发差错，无法检测到的概率是1/2k-1检测所有的双比特错，只要G(x)至少具有一个三项因式检测所有的奇数个比特错，只要G(x)含有因式（X+1）检测所有的长度小与等于k的突发错误检测所有的单比特错，只要G(x)含

31、有一个以上的非零项对长度大于k+1的的突发差错，无法检测到的概率是1/2k数据通信与计算机网络数据通信基础85有4种多项式已经成为标准，具有极高的检错率，即:CRC-12=xCRC-12=x12 12 + x+ x11 11 + x+ x3 3 + x+ x2 2 + x + 1+ x + 1CRC-16=xCRC-16=x16 16 + x+ x15 15 + x+ x2 2 + 1+ 1CRC-ITU-T=xCRC-ITU-T=x16 16 + x+ x12 12 + x+ x5 5 + 1+ 1 CRC-32=xCRC-32=x3232 + x + x2626 + x + x2323 +

32、 + x2222 + x x1616 + x + x1212 + x + x1111 + x + x1010 + x + x8 8 + x + x7 7 + x + x5 5 + x + x4 4 + x + x2 2 + x + 1 + x + 1数据通信与计算机网络数据通信基础862.7 差错检验和控制差错检验和控制数据=1101011011G(x) (生成多项式)=10011循环冗余码循环冗余码(CRC)例子：例子：传输码元=数据（移位后）+余数 11010110111110数据通信与计算机网络数据通信基础87练习：（a）在CRC差错检测机制中，选择G（X）= X4 + X + 1。请为

33、比特序列10010011011编码。 （b）若因信道带来的差错模式为100010000000000（即分别在位置1和5出错）。那么接收的到的比特序列是什么？这个差错能被检测出来吗？ （c）若差错模式为100110000000000，重复前一个问题。数据通信与计算机网络数据通信基础88功能：确保发送实体以不超过接收实体缓冲及处理的能力来发送数据 防止接收方缓冲溢出 传输时间 发送器发送出所有比特到介质上所用的时间 传播时间（时延） 一个比特在链路上从发送端传播至接收端所用的时间2.8 流量控制与流量控制与ARQ（ Automatic repeat request）2.8.1 流量控制 数据通信与

34、计算机网络数据通信基础892.8.1 例题例题1 设光纤链路数据率为1Gbps，帧长为8000bit，链路长度为200m。则传输时间为8s，传播延时为1s。 设两个基站间有一条1Mbps的链路通过卫星中继进行通信。人造地球同步卫星的高度约为36000km ，帧长为8000bit，则传输时间为8ms，传播延时为（2 36000 000）/（3 106）= 240ms。数据通信与计算机网络数据通信基础902.8.1 帧传输模型数据通信与计算机网络数据通信基础912.8.1 停止等待流量控制 源发送帧 目接收帧并返回应答 源在发送下一帧前等待确认（ACK ） 目可以通过不发送ACK中止数据流数据通信

35、与计算机网络数据通信基础92 链路的比特长度B = R d/V B = 以比特为单位的链路长度。指的是当比特流完全占满整个链路时，链路上的比特数量。 R = 链路的数据率，以bps为单位。 d = 链路的长度或者距离，以米为单位。 V = 传播速率，以m/s为单位。 传输时间取归一化值1，传播时延用变量表示，可将表示为： = B/L L是一个帧中的比特数量2.8.1 停止等待链路状态及性能数据通信与计算机网络数据通信基础932.8.1 停止等待链路状态及性能数据通信与计算机网络数据通信基础942.8.1 例题例题2 条件同例题1。光纤链路的比特长度B = （109 200）/（2 108） =

36、 1000。 = 1000/8000 = 0.125 卫星链路的比特长度 B = （106 2 36000 000）/（3 108） = 240 000。 = 240 000/8000 = 30数据通信与计算机网络数据通信基础952.8.1 滑动窗口流量控制原理 允许连续发送多个帧 接收方维持W个缓冲区 未接收应答情况下发送器可以连续发送W个帧 每个帧有一个序号 ACK包括期望接收的下一帧的序号 序号大小受到编号字段长度k的限制 帧以模2k编号数据通信与计算机网络数据通信基础962.8.1 滑动窗口视图数据通信与计算机网络数据通信基础972.8.1 滑动窗口示例数据通信与计算机网络数据通信基础

37、982.8.1 滑窗机制补充说明 接收方可以通过特殊的应答帧（RNR， Receive Not Ready）禁止发送方继续发送 。 接收方通过发送一个正常的应答帧来恢复数据发送。 如果是双工通信，可以使用“捎带”确认技术以提高效率 如果无数据发送，则使用应答帧； 若反向传输数据但无应答发送，则再次发送最后一次发送的应答序号。或者存在 ACK有效标志 (TCP)数据通信与计算机网络数据通信基础992.8.2 ARQ（ Automatic repeat request ） 自动重传请求（所有差错控制技术的基础） 差错检测 肯定应答(ACK) 超时重传 否定应答及重传(NAK) 常用的ARQ协议 停

38、止等待 后退N帧 选择性拒绝（选择性重传）数据通信与计算机网络数据通信基础1002.8.2 停等协议 源传输单个帧 等待确认帧ACK 若接收方收到受损伤的帧，丢弃 发送方超时 发送方若超时前未收到ACK，重传 若ACK受损伤 发送方重传 接收方收到两个相同的帧副本 使用ACK0 和ACK1数据通信与计算机网络数据通信基础101停等协议示意图数据通信与计算机网络数据通信基础102 简单 低效数据通信与计算机网络数据通信基础1032.8.2 后退N帧协议 (1) 基于滑窗机制 若无差错发生，确认帧ACK通常携带期望接收的下一帧的序列号 使用窗口控制所能发送及接收的帧序列号 若发生错误，发送拒绝帧。

39、 丢弃出错帧及其后续帧，直到正确接收到出错帧。 发送方后退重传出错帧及其所有后续帧。数据通信与计算机网络数据通信基础1042.8.2 后退N帧-受损帧 接收方检测到序列号为i的帧出错 接收方发送拒绝帧拒绝i号帧（ rejection-i） 发送方收到拒绝帧（ rejection-i） 发送方重传i号帧及所有后续帧数据通信与计算机网络数据通信基础1052.8.2 后退N帧-丢失帧(1) 帧 i 丢失 发送方发送帧i+1 接收方收到失序的帧 i+1 接收方发送拒绝帧（ rejection-i） 发送方后退至帧 i 重传数据通信与计算机网络数据通信基础1062.8.2 后退N帧-丢失帧(2) 帧 i

40、 丢失且无后续帧被发送 接收方未收到帧 ，既不返回确认也不返回拒绝帧 发送方超时并发送P比特位置1的确认帧 接收方解释此命令，发送一个携带期望的下一帧 编号i的确认帧 。 发送方重传 i 号帧数据通信与计算机网络数据通信基础1072.8.2 后退N帧-受损伤的确认帧 接收方收到帧 i 并发送确认帧(i+1) ，确认帧丢失。 由于确认累积，下一个确认帧 (i+n) 也许在发送方的第i帧定时器超时前到达 若发送方超时，则发送P比特位置1的确认帧 若此过程重复多次则重新进行链路初始化数据通信与计算机网络数据通信基础1082.8.2 后退N帧-受损伤的拒绝帧 如丢失帧(2)数据通信与计算机网络数据通信

41、基础1092.8.2 后退N帧- 图示数据通信与计算机网络数据通信基础1102.8.2 选择性拒绝 也称为选择性重传 只有拒绝帧被重传 被拒绝帧的后续帧由接收方缓冲 最少的重传帧 接收方必须维持足够大的缓冲区 需要更复杂的逻辑以发送及重排失序帧数据通信与计算机网络数据通信基础1112.8.2 选择性拒绝- 图示数据通信与计算机网络数据通信基础112思考题 将很长的数据分解成多个帧的原因是什么？ 信道的数据率为4kbps，且传播时延为20ms。要使停等机制达到至少50%的有效性，那么帧长度的范围是多少？ 数据通信与计算机网络数据通信基础1132.9 高级数据链路控制协议（高级数据链路控制协议（H

42、DLC） 数据链路层协议标准，可分为两类，面向字符的与面向比特的链路控制协议。典型的面向比特的链路控制协议为HDLC协议。数据通信与计算机网络数据通信基础1142.9.1 HDLC站类型站类型 主站：负责控制链路操作。发的帧称为命令帧;从站：在主站控制下操作,由从站发出的帧称为响应帧。组合站：既是主站又是从站。数据通信与计算机网络数据通信基础1152.9.2 HDLC链路配置链路配置 HDLC可适用于链路的两种基本配置，即非平衡配置与平衡配置。 非平衡配置有两种数据传送方式： 一个主站及一个或多个从站 支持全双工以及半双工 平衡配置 两个组合站 支持全双工以及半双工数据通信与计算机网络数据通信

43、基础116HDLC中常有的操作方式有以下三种： 正常响应方式NRM(Normal Responses Model) 非平衡配置 主站初始化传输操作 从站只有收到主站某个命令帧后，才能作出响应向 主站传输信息 响应信息可以由一个或多个帧组成，若信息由多个 帧组成，则应指出哪一个是最后一帧 。 适用于面向终端的点点或一点与多点的链路。 主站负责整个链路控制。2.9.3 HDLC传输模式（传输模式（1）数据通信与计算机网络数据通信基础117异步平衡方式ABM(Asynchronous Balanced Mode)。平衡配置任何站点都能启动传输操作应用最广泛2.9.3 HDLC传输模式（传输模式（2）

44、数据通信与计算机网络数据通信基础118 异步响应方式ARM (Asynchronous Responses Mode)非平衡配置未经主站允许时，从站可以启动传输过程极少使用 2.9.3 HDLC传输模式（传输模式（3）数据通信与计算机网络数据通信基础1192.9.4 HDLC的帧结构的帧结构 同步传输；在HDLC中，数据和控制报文均以帧的标准格式传送。HDLC中命令和响应以统一的格式按帧传输。完整的HDLC帧由标志字段(F)、地址字段(A)、控制字段(C)、信息字段(I)、帧校验序列字段(FCS)等组成，其格式如下：数据通信与计算机网络数据通信基础1202.9.4 HDLC的帧结构的帧结构 数据通信与计算机网络数据通信基础121标志字段 在帧两端用以定界帧。 01111110 可以兼做一帧的结束以及下一帧的开始 接收方搜索标志序列以同步 比特填充技术数据通信与计算机网络数据通信基础122比特填充 可能的出错数据通信与计算机网络数据通信基础123地址字段 标识从站 一般长度为8bit（根据约定可扩展） 全1 (11111111)为广播地址 点到点链路中不需要数据通信与计算机网络数据通信基础124控