第2章 数据通信基础-计算机网络课件

第2章数据通信的基础知识本章内容数据通信系统基本概念传输介质数据编码多路复用技术数据交换技术差错控制数据通信性能指标12.1数据通信系统源系统源点：源点设备产生通信网络要传输的数据。发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输。目的系统接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。终点：终点设备从接收器获取传送来的信息。传输系统可以是简单的物理通信线路也可以是连接源系统和目的系统之间的复杂网络设备噪声源点发送器信道接收器终点源系统目的系统2数据通信过程5个阶段包含两项内容：数据传输和通信控制过程建立物理连接

建立数据传输链路

数据传输

双方确认通信结束，断开逻辑连接

断开物理连接

32.2基本概念数据与信号信道通信方式传输方式同步方式42.2.1数据与信号信息（Information）待传输的内容，如声音、图片。数据（Data）信息的表示形式，是传递（携带）信息的载体，有模拟数据和数字数据之分。信号（Signal）是数据传输的物理量表示形式（通常为电编码），数据通过信号的形式在介质中传播，有模拟信号和数字信号之分。信息→数据→信号→在信道上传输→信号→数据→信息信道5模拟信号表示数据的特征参量连续，包含无穷多个信号值数字信号表示数据的特征参量离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的是二进制信号ta）模拟信号tb）数字信号6周期信号 信号由不断重复的固定模式组成（如正弦波）非周期信号 信号没有固定的模式和波形循环（如语音信号）tTTTtTTT周期信号非周期信号tt7不同类型的数据在不同类型的信道上传输有4种情况：数据：模拟数据数字数据信号：模拟信号数字信号信道：模拟信道数字信道8模拟传输和数字传输所使用的技术语音放大,调制模拟数字模拟模拟PCM编码数字数字数字编码数字模拟数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，数字信号模拟数据，数字信号10101010调制9调制与解调数字或模拟数据ModulatorDemodulator数字或模拟数据模拟信号g(t)s(t)g(t)载波模拟信道发送方接收方调制解调制高频信号调制：将低频的数字或模拟数据变换为高频已调信号，以适合传输的形式，按频率、幅度、相位调制。解调：将高频已调信号变换为低频的数字或模拟数据。101011Tb001ttt模拟调制数字调制11tOg()A2t2t_twG()wO低频数字信号频谱12高频已调信号频谱fO13信源编码：将模拟数据用数字信号表示的方法。例如PCM编码。数字编码（数字信号编码或信道编码）：将数字数据用数字信号表示的方法，使信号适合信道的传输，便于同步识别、纠错等。解码：编码的逆过程。EncoderDecoder数字或模拟数据数字信号x(t)g(t)数字或模拟数据数字信道发送方接收方g(t)编码解码142.2.2信道信道（Channel）：传送信息的通道。数字信道：以数字信号传输数据的信道。计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输模拟信道：以模拟信号传输数据的信道。模拟电视、无线电广播、电话拨号线路15数字通信与模拟通信数字通信在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输模拟通信在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输16数字通信的优点抗噪声（干扰）能力强可以控制差错，提高了传输质量便于用计算机进行处理易于加密、保密性强计算机通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信，如通过电话线拨号上网。172.2.3通信方式单工 数据单向传输（例：无线电广播）半双工 数据可以双向交替传输，但不能在同一时刻双向传输（例：对讲机）全双工 数据可以双向同时传输（例：电话）需要具有两条物理上独立的传输线路；或者需要具有一条物理线路上的两个信道，一般采用4线制，分别用于不同方向的信号传输。18发送器接收器发送器/接收器发送器/接收器发送器/接收器发送器/接收器单工方式：半双工方式：全双工方式：A站B站可同时不可同时19基带传输：不需调制，编码后的数字脉冲信号（基带信号）直接在信道上传送。例如：以太网（局域网）频带传输：数字数据调制成高频模拟信号后再传送，接收方需要解调。例如：通过电话网络传输数据宽带传输：把信号调制成频带为几十MHZ到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方需要解调。例如：闭路电视的信号传输2.2.4传输方式20tOg()A2t2t_twG()wO数字信号频谱（基带）数字语音信号频带为64kHz21数字调制1011Tb001ttt22高频已调信号频谱（频带）fO23宽带传输First-levelMUX1212¡­Second-levelMUX125¡­Third-levelMUX1210¡­BasicGroupSuperGroupMasterGroup(a)04kHzf(b)12111098765432160kHz108kHz48kHzBasicGroupA(LSB)121110987654321196kHz148kHzBasicGroupB(USB)(c)12121212121111112345SuperGroup2(LSB)312kHz552kHz12121212121111112345SuperGroup2(USB)300kHz60kHz(d

)VoiceChannel北美多路载波电话系统24同步的目的：使接收端严格按发送端的时间基准(包括开始时间、位边界、重复频率等)接收数据。数据通信中需要在三个层次上实现同步：位——位同步字符——字符同步帧(Frame)——帧同步2.2.5同步方式25同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元从何时开始

●同步脉冲也可位于码元的中部t码元1码元2码元3码元4码元5信号同步脉冲t26110010001110ttttt110010000110t27目的：使接收端与发送端的每一位数据保持同步，识别码位的边界。外同步——发送端发送数据之前发送同步脉冲信号，接收方用接收到的同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。

位同步28自同步——通过特殊编码（如曼彻斯特编码），使数据编码信号中包含同步信号，接收方从数据编码信号中提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。

位同步00111010029目的：找到正确的字符边界，识别完整的字符。起止式（异步式）：每个字符按照独立的整体进行发送，字符间隔时间可变。采用这种异步式同步方式的通信也称“异步通信”。1个起始位，5～8个数据位，1、1.5或2个停止位。起止式的优缺点：每个字符开始时都会重新获得同步，频率的漂移不会积累。增加了辅助位，且每两个字符之间的间隔时间不固定，所以传输效率低。起始位数据位停止位字符间隔不固定1个字符时间逻辑“0”逻辑“1”字符同步30同步式：字符成组进行发送，字符间无间隔时间。发送每组字符前，先发送由一个或多个字符组成的同步字符，收到接收端的同步确认信号后，开始发送第一个字符，直到结束字符。传输效率高。字符同步31目的：识别一个帧的起始和结束（边界）

帧（Frame）：数据链路中的传输单位——包含数据和控制信息的一定大小和格式的数据块。面向字符的帧——以同步字符（SYN，16H）来标识一个帧的开始，适用于数据为字符类型的帧。面向比特的帧——以特殊位序列（7EH，即01111110）来标识一个帧的开始，适用于任意数据类型的帧。帧起始控制信息数据帧结束校验和0~nbit8bit8bit8~32m7EH7EH帧同步322.3传输介质金属导体双绞线、同轴电缆(粗、细)光纤无线介质微波、卫星、红外线33同轴电缆（CoaxialCable，CC）计算机网络中使用基带同轴电缆阻抗50，应用于总线型局域网（以太网），10Mb/s，1000m，以被双绞线或光纤所替代。宽带同轴电缆：

阻抗75，屏蔽层用铝箔缠绕而成，应用于有线电视，500MHz，100km。抗电磁辐射能力强。铜芯绝缘层外导体屏蔽层保护套34双绞线（TwistPair，TP）螺旋绞合的双导线每根4对、25对、1800对典型连接距离100m（LAN）RJ45插座、插头优缺点：

成本低组装密度高、节省空间

安装容易连接距离短应用领域：电话网络（2对）、计算机局域网（2、4对）内导体芯线绝缘内屏蔽外屏蔽外套35屏蔽双绞线(STP)非屏蔽双绞线(UTP)以铝箔屏蔽以减少干扰和串音，安装困难双绞线外无任何屏蔽层，应用广泛36光纤（OpticalFiber，OF）依靠光波承载数据，光脉冲在玻璃纤维中传播优缺点：传输带宽高：仅受光电转换器件的限制（＞100Gb/s）传输损耗小，适合长距离传输（几十公里甚至上百公里）抗干扰性能极好、误码率低、保密性好轻便价格较高需要光电转换纤芯材料：石英玻璃

（高纯玻璃）37包层，折射率低纤芯，折射率高纤芯——8-100um石英玻璃丝包层——125um多层反射玻璃纤维纤芯加包层总直径不到0.2mm折射角大于入射角折射角入射角38光纤传输原理——光的反射光从折射率高的介质入射到折射率低的介质时，折射角大于入射角。当入射角≥临界值时产生全反射，不会泄漏。纤芯——折射率高，玻璃包层——折射率低亮度调制：有光脉冲为1，无光脉冲为0。单向传输，双向需两根光纤光源：波长850nm/1300nm/1500nm衰减较小的3个波段。应用领域：局域网主干、电信网络、服务器连接39多模光纤(MMF)单模光纤(SMF)：光纤的直径接近一个光波波长多束光线以不同的反射角传播激光器包层，折射率低纤芯，折射率高亮度调制光检波器激光器光检波器单束光线沿直线传播不产生反射40典型的光缆单芯光缆多芯光缆玻璃封套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳41高密度多芯光缆剖面结构芯封套外套加强芯光纤外鞘加强芯光纤束42无线介质（信号在大气或外层空间自由传播）使用电磁波携带信息优缺点：无需物理连接适用于长距离或不便布线的场合易受干扰反射，为障碍物所阻隔43微波通信主要是直线传播通过地面站之间接力传送接力站之间距离：50～100km，100m高天线可达100km地球地面站之间的直视线路

微波传送塔44采用地球同步卫星作为中继器的微波通信与地面站相对固定位置使用三颗卫星即可覆盖全球传输延迟时间长（≈270ms）应用领域：电视传输长途电话专用网络广域网35,784km地球45电磁波波谱λ=c/f（c为自由空间的光速c＝3×108m／s）4647激光传输将激光束调制成光脉冲传输数据特点：激光的频率更高，可获得更高的带宽激光束的方向性好，不受电磁干扰的影响，不怕窃听受天气影响，如有雾时能见度低只能在短距离通信中使用48红外线通信 红外线传输系统利用墙壁或屋顶反射红外线从而形成整个房间内的广播通信系统，信号不能穿越墙壁。特点：红外通信的设备相对便宜，可获得较高的带宽传输距离有限，而且易受室内空气状态（例如有烟雾等）的影响。49短波通信直线传播频率比微波低，通信距离和带宽比微波小基站与终端之间通信采用无线链路应用领域：移动通信、无线局域网（WLAN）BS基站覆盖的无线电区域BS基站用户计算机和终端50常用传输介质的比较传输介质传输方式速率/工作频带传输距离性能价格应用双绞线宽带基带≤1Gb/s模拟:10km数字:500m较好低模拟/数字信号传输50Ω同轴电缆基带10Mb/s<3km较好较低基带数字信号75Ω同轴电缆宽带≤450MHz100km较好较低模拟电视、数据及音频光纤基带40Gb/s20km以上很好较高远距离高速数据传输微波宽带4～6GHz几百km好中等远程通信卫星宽带1～10GHz18000km很好高远程通信512.4数据编码数字数据的数字信号编码（信道编码）使数字数据能在数字信道上传输数字数据的调制编码使数字数据能在模拟信道上传输模拟数据的数字信号编码（信源编码）使模拟数据能在数字信道上传输522.4.1数字数据的数字信号编码不归零码（Non-ReturntoZero，NRZ）二进制数字0、1分别用两种电平来表示；常用－5V表示1，＋5V表示0；缺点：单极性时存在直流分量，传输中不能有变压器或电容；不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。532.4.1数字数据的数字信号编码曼彻斯特编码（ManchesterCoding）用电压的变化表示0和1。规定在每个码元的中间发生跳变高→低的跳变代表1，低→高的跳变代表0每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号。这种编码也称为自同步码（Self-SynchronizingCode）。缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的2倍）。542.4.1数字数据的数字信号编码差分曼彻斯特编码（DifferentialManchesterCoding，DMC）用码元开始处有无跳变来表示0和1

，有跳变代表0，无跳变代表1。每个码元的中间仍要发生跳变。既是接收的信号电平完全反向，也不影响正确接收，抗干扰能力强。55三种数字编码的波形图01001100011

时钟NRZManchester差分Manchester562.4.2数字数据的调制编码数字ModulatorDemodulator数字模拟信号g(t)s(t)g(t)载波模拟信道发送方接收方调制器解调器高频信号572.4.2数字数据的调制编码三种常用的数字调制技术：幅移键控ASK（AmplitudeShiftKeying）频移键控FSK（FrequencyShiftKeying）相移键控PSK（PhaseShiftKeying）原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。

载波信号S(t)=Acos(t+)

S(t)的参量包括：幅度A、频率

、初相位调制就是要使A、或随数字基带信号的变化而变化58ASK：用载波的两个不同振幅表示0和1FSK：用载波的两个不同频率表示0和1PSK：用载波的起始相位的变化表示0和100110100010ASKFSKPSK59幅移键控ASK602.4.3模拟数据的数字信号编码模拟数据要在数字线路上传输，必须将其转换成数字信号。PCM编码：采样：按一定间隔对语音信号进行采样，模拟信号经抽样转换为时间上离散的模拟信号。量化：用有限种类的电平来近似地表示模拟采样值，把每个样本舍入到最接近的量化级别上，得到时间上、幅度上都离散的数字信号。编码：用一定位数的二进制码组来表示量化值。编码后的信号称为PCM信号（PulseCodedModulation，脉码调制）。612.4.3模拟数据的数字信号编码奈奎斯特采样定理：如果模拟信号的最高频率为F，若以≥2F的采样频率对其采样，则从采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。62PCM编码过程

语音信号011100011011001100PCM输出343314011100011011001100

PCM信号（有量化误差）3.23.92.83.41.24.2

PAM信号63PCM编码采用非均匀量化：量化间隔不相等的量化，使小信号时的量化误差减小，提高小信号量化信噪比。0tX(t)ab64语音信号的数字化语音带宽f<4kHz采样时钟频率：8kHz（>2倍语音最大频率）样本量化级数：256级（8b/每样本）数据率：8000次/s×8b=64kb/s每路PCM信号的速率=64kb/s模拟语音信号采样时钟PCM信号采样电路量化和编码数字化语音信号f<4kHzfs=8kHz652.5多路复用技术多路复用：多个信息源共享一个公共信道，提高线路利用率DEMUX复用器分用器共享信道MUX信源信宿66复用的基本思想：把共享信道用某种方法划分成多个子信道，每个子信道传输一路数据。复用方法频分复用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）按频率划分不同的信道，如CATV系统时分复用TDM（TimeDivisionMultiplexing）按时间划分不同的信道，目前应用最广泛波分复用WDM（WaveDivisionMultiplexing）

按波长划分不同的信道，用于光纤传输码分复用CDM（CodeDivisionMultiplexing）按地址码划分不同的信道，非常有发展前途67频分复用FDM原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道进行传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。CH2CH1CH3原带宽CH1CH2CH3移频后带宽MUXCH1CH2CH3带宽复用信号f复用器68频分复用(FDM，即Frequency-DivisionMultiplexing)：信道的可用频带被分成若干互不重叠的频段，每路信号占据其中一个频段，接收端用适当的滤波器将它们分割开来，分别解调接收，在频率上是各路信号是不重叠的；但在时间上是重叠在一起的。f69频分复用FDM无主载波调制LPF1调制BPF1信道LPFn调制BPFn...BPF1解调LPF1BPFnLPFn...解调70First-levelMUX1212¡­Second-levelMUX125¡­Third-levelMUX1210¡­BasicGroupSuperGroupMasterGroup(a)04kHzf(b)12111098765432160kHz108kHz48kHzBasicGroupA(LSB)121110987654321196kHz148kHzBasicGroupB(USB)(c)12121212121111112345SuperGroup1(LSB)312kHz552kHz12121212121111112345SuperGroup2(USB)300kHz60kHz(d

)VoiceChannel北美多路载波电话系统71时分复用TDM原理：把信号采样周期分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。各路信号频率重叠，时间不重叠。A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据流时隙号1231D3D2D1时间周期12时间周期2D1时隙D2复用器t7273由于每路用户数据总是使用每个时间周期的固定时隙，用户时隙与时间周期同步，所以这种时分复用也称为同步时分复用。一个时间周期内传输的多路数据称为帧。时分复用的典型例子：PCM信号的传输把多个话路的PCM语音数据用TDM的方法装成帧（帧中还包括了帧同步信息和信令信息）每帧在一个时间片内发送每个时隙承载一路PCM信号7475E1-帧格式0121631时间片125ms=32时隙，2.048Mb/s帧同步信令30路数字语音数据（PCM数据）+2路控制用户话路用户话路151776时分复用标准T-标准（北美、日本）E-标准（欧洲、中国、南美）E1（一次群）标准每125us为一个时间片，每时间片分为32个通道（时隙）。每个时隙可容纳8b。通道0用于同步，通道16用于信令，其他30个通道用于传输30个PCM话音数据。E1速率=（32x8b）/125us=2.048Mb/s对E1进一步复用，还可构成E2到E5等高次群。E5可承载7680个话路，数据率约为565Mb/s。7778统计（异步）TDM——STDMTDM的缺点：某用户无数据发送，其他用户也不能占用该时隙，将会造成带宽浪费。STDM：用户不固定占用某个时隙，有空时隙就将数据放入，时隙数小于用户数。用户占用的时隙不是周期地出现，所以这种时分复用也称为异步时分复用必须有用户的地址信息。79ABCD待发数据t1t2t3A1B1C1D1C2D2A2B2时间周期1时间周期2同步TDM带宽浪费A1B1B2时间周期1时间周期2统计TDM可用带宽C280波分复用——光的频分复用原理：整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输。F2F1F3光谱F1F2F3共享光纤的光谱光纤2光纤3光纤1共享光纤

棱柱/衍射光栅81码分复用CDM又称码分多址访问CDMA原理：每个用户把发送信号用接收方的地址码序列进行调制（任意两个地址码序列相互正交），接收者用同样的地址码序列解码。由于地址码的正交性，只有与自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出原始数据。地址码序列必须两两相互正交：内积为零码序列A、B，应满足AB=0，AB'=0，AA=1，AA'=-1其中为内积运算，代码1由+1表示，0由-1表示。地址码序列为伪随机序列，一般取64或128位82A:00011011B:00101110A:-1-1-1+1+1-1+1+1B:-1-1+1-1+1+1+1-1内积：+1+1-1-1+1-1+1-1对应位相乘后相加/地址位数83假设发射的都是代码“1”A+B，(A+B

)A=1，

(A+B

)B=1假设发射的是代码“1”和代码“0”A+B’，(A+B’

)A=1，

(A+B’

)B=-1书上的图错误84扩频调制：已调信号带宽是数据信号带宽的m倍852.6数据交换技术什么是交换？两个终端之间没有直接连接线路，通过中间节点的连接实现通信。动态（临时）地分配传输线路资源。例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可用的线路进行连接。用户挂机后则断开该线路，该线路又可分配给其他用户。最初的交换：人工转接交换为什么要采用交换技术？节省投资，提高线路利用率。实现交换的方法主要有：电路交换、报文交换和分组交换。86两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。

875部电话机两两相连，需10对电线。N部电话机两两相连，需N(N–1)/2对电线。当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。

88当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。…

交换机892.6.1电路交换在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程。可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道。特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。称为“面向连接的”交换（典型例子：电话）过程：建立连接→通信→释放连接优缺点：建立连接的时间长；一旦建立连接就独占线路，线路利用率低；无纠错机制；建立连接后，传输延迟小，实时性好。不适用于计算机通信：因为计算机数据具有突发性的特点，真正传输数据的时间不到10%。90电话网络中的电路交换电路交换也能在多路复用信道上实现在物理线路的某个信道上建立连接912.6.2报文交换报文：包含一个完整数据文件的数据块，而不是数据的一部分，如一篇新闻稿。报文交换：以报文为单位由中间节点进行“存储-转发”的交换技术在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储下来，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转（每级都有路由选择），直到目的地。又称为存储转发。传输之前不需要建立端到端的连接，仅在相邻节点传输报文时建立节点间的连接。——称为“无连接的”交换（典型例子：电报）922.6.2报文交换优缺点：没有建立和拆除连接所需的等待时间；线路利用率高；传输可靠性较高，有差错控制和路由选择；实时性差；报文大小不一，造成存储管理复杂；大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高；出错后整个报文全部重发，影响传输效率。应用少，由分组交换所取代。932.6.3分组交换（包交换）将报文分割成若干个较小的数据块（分组Packet）进行存储转发。目的节点按分组编号重组报文。优缺点：对转发节点的存储要求较低；转发延时小；某个分组出错可以仅重发出错的分组，效率高；需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。分组交换有两种交换方式：数据报方式和虚电路方式94数据报方式（Datagram）各分组独立地确定路由（路径），每个分组都必须包含目的站点地址。不能保证分组按序到达，目的站点需要按分组编号重新排序和组装报文。是“无连接的”的交换。数据报方式不能保证分组按序到达分组可能通过多个路径穿越网络95虚电路方式（VirtualCircuit）虚电路交换：通信前预先建立一条逻辑连接，发送的所有分组依次通过连接到达目的地。连接由若干条物理链路组成，通信的用户不是自始至终占用该连接，而是与其它用户共享该连接。也需要三个过程：建立－数据传输－拆除虚电路的路由在建立时确定，传输数据时则不再需要。数据传输时只需指定虚电路号，分组即可按虚电路的路由穿越网络。提供的是“面向连接”的交换但却没有像电路交换那样始终占用一条端到端的物理通道，只是断续地依次占用传输路径上各个链路段。可以看成是采用了电路交换思想的分组交换能够保证分组按序到达96分组通过预先建立好的虚电路穿越网络97三种交换方式的事件顺序呼叫请求呼叫应答数据ABCD寻路延迟线路交换分组1分组2分组3ABCD分组交换分组4t报文ABCD排队延迟报文交换982.7差错控制什么是差错控制？在通信过程中，发现、检测差错并进行纠正为何要进行差错控制？不存在理想的信道→传输总会出错产生差错的原因：信号衰减和热噪声；信道的电气特性引起信号幅度、频率、相位的畸变；信号反射，串扰；冲击噪声，闪电、大功率电动机的启停等。99差错控制的基本方法：

在所传送的数字信号（信息编码）中按一定规律人为地加入一定的多余码元（冗余码元，对信息来说是多余的，它不代表信息），称为监督码元，监督码和信息码之间有一定的编码监督关系。这样，在接收端就可以利用这种监督关系来检测、纠正错误。2.7.2差错控制方法100实际采用的3种差错控制技术自动请求重发（AutomaticRepeatreQuest,ARQ）：也叫检错反馈重发，若发送端发出能够检查错误的编码，接收端收到信号后经检验如果发现传输中有错误，则通过反向信道把这一判断结果反馈给发送端；发送端把前面发出的信息重新传送一次，直到接收端认为已正确地收到信息为止。2.7.2差错控制方法101实际采用的3种差错控制技术前向纠错（FEC-ForwardErrorControl,FEC）：发送端经编码后发出能够纠正错误的码，接收端收到这些码组后，通过译码能自动发现并纠正传输中的错误。前向纠错方式不需要反馈信道，特别适合于只能提供单向信道的场合（单工）。由于能自动纠错，不要求检错重发，因而延时小、实时性好。2.7.2差错控制方法102实际采用的3种差错控制技术混合方式Hybrid（FEC-ARQ）：是自动请求重发方式和前向纠错方式的结合。在这种系统中接收端不但有纠正错误的能力，而且对超出纠错能力的错误有检查错误的能力。遇到后一种情况时，通过反馈信道要求发送端重发一次。2.7.2差错控制方法103发送端接收端能够发现错误的编码应答信号发送端接收端能够纠正错误的编码发送端接收端能够发现和纠正错误的编码应答信号104奇偶校验（ParityChecking）在原始数据字节（信息编码）的最高位（或最低位）增加一个奇偶校验位，使字节中1的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）。只能检测出奇数个位错，偶数个位错则不能检出。2.7.3常见的检错码105对偶数监督码，使整个码组中“l”码的个数为偶数。对奇数监督码，使整个码组中“l”码的个数为奇数。106行列监督码（二维奇偶监督码,垂直水平奇偶监督码）：

110010100000100001101001111000011100111000001010101010111000111100行列都进行奇偶监督107循环冗余校验（CyclicRedundancyCheck,CRC）差错检测原理：

收发双方约定一个生成多项式G(x)，发送方根据发送的数据和G(x)计算出CRC校验和并把它加在数据的末尾。接收方则用G(x)去除接收到的数据，若有余数，则传输有错。校验和是16位或32位的二进制位串。CRC校验的关键是如何计算校验和。108如110001，可表示成多项式x5+x4+1为了便于计算，常用码多项式表示码字。长度为n的码字，其码多项式(n-1次，以降幂顺序排列)为：模2除法(除2取余)，相当于异或运算。109CRC校验和的计算将k位信息码构成的位串看成是系数为0或1的多项式如110001，k=6，可表示成多项式K(x)=x5+x4+1若G(x)为r阶，则在信息码后面添加r个0，成为k+r位码，相应多项式为：xrK(x)

按模2除法用xrK(x)除以G(x)：商Q(x)，余R(x)即：xrK(x)=G(x)Q(x)+R(x)按模2加法把xrK(x)与余数R(x)相加，结果就是要传送的带校验和的多项式T(x)：即：T(x)=xrK(x)+R(x)实际上，T(x)=xrK(x)+R(x)=[G(x)Q(x)+R(x)]+R(x)=G(x)Q(x)(模2运算)

所以，若接收的T(x)正确，则它肯定能被G(x)除尽。110如信息位串为1101011011，生成多项式是10011，r=4表示成多项式G(x)=x4+x+1

对应位串为11010110110000110101101100001001110011100111100001010100110000101101001110100100111110异或运算余数为1110实际传送的带校验和的位串为11010110111110111常用的生成多项式G(x)：CRC16=x16+x15+x2+1CRC32=x32+x26+x23+x22+x16+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1112校验和差错检测方法发送方算法将待发送的字符串分成若干16位的位串，每个位串看成一个二进制数。将IP、ICMP、TCP或UDP协议的PDU（ProtocolDataUnit）首部中的校验和字段设置为0，该字段也参与校验和运算。对这些16位的二进制数进行1的补码和（one’scomplementsum）运算，累加的结果再取反作为校验和，并放置到PDU的校验和字段中。接收方算法将接收的16位二进制按发送方的同样方法进行1的补码和运算，包括校验和字段、累加的结果再取反。这样，其结果为0，表明传输正确；否则，表明传输有差错。1131001110000011011010100101011010010000000000000100011110101011100000101100010010111011100001001100010001111011001进2求反1101110000100110求和发送方算法初值1的补码和运算：带循环进位的加法，最高位进位进到最低位。逢二进一，逢四进二。114接收方算法100111000001101101010010101101001101110001100001进2求反1101110000100110求和1111111111111101000000000000000011111111111111111152.8数据通信性能指标时延与时延带宽积误码率与误比特率信息传输速率与码元传输速率信道的最大传输速率1162.8.3信息传输速率与码元传输速率信息传输速率比特（bit）：即一个二进制位。信息传输速率：即比特率，为每秒传输的比特数，单位为比特/秒（bps，b/s）。码元传输速率码元（CodeCell）：一个编码单元，与进制数无关。码元传输速率：即波特率，为每秒传输的码元数，单位为波特（baud，B）。

117如果码元进制数为M（M为2的整数次幂），则C=B×

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