2网络与通信基础.ppt

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1、 网络与通信基础网络与通信基础总线的基本术语总线的基本术语总线与总线段：总线与总线段：总线就是传输信号或信息的公共路径，是遵循同总线就是传输信号或信息的公共路径，是遵循同一技术规范的连接与操作方式。一组设备通过总线连在一起称为一技术规范的连接与操作方式。一组设备通过总线连在一起称为总线段总线段。总线主设备：总线主设备：可在总线上主动发起信息传输的设备。可在总线上主动发起信息传输的设备。总线从设备：总线从设备：不能在总线上主动发起通信，只能挂接在总线上，不能在总线上主动发起通信，只能挂接在总线上，对总线信息进行接受查询的设备。对总线信息进行接受查询的设备。总线协议：总线协议：管理主、从设备使用总

2、线的一套规则称为总线协议，管理主、从设备使用总线的一套规则称为总线协议，这是一套事先规定的、必须共同遵守的规约。这是一套事先规定的、必须共同遵守的规约。基本概念 计算机网络由计算机网络由通信子网和资源子网通信子网和资源子网组成。组成。资源子网：资源子网：各种网络资源的集合。例：软件、主机、打印机通信子网通信子网：负责网络通信的部分的集合。例：网卡，传输线、交换机等。信道概念 q定义：表示向某一个方向传送信息的媒体。传输信号的通道q分类：模拟信道 数字信道。q组成：一般来说，一条通信线路至少包含两条信道发送信道接收的信道信道的最大数据传输速率信道的最大数据传输速率1924年，奈魁斯特（H.Nyq

3、uist）推导出无噪声有限带宽无噪声有限带宽信道信道的最大数据传输率公式：最大数据传输率最大数据传输率=2Hlog2V(bps)任意信号通过一个带宽为的低通滤波器，则每秒采样次就能完整地重现该信号，信号电平分为级。1948年，香农（C.Shannon）把奈魁斯特的工作扩大到信道受到随机（热）噪声随机（热）噪声干扰的情况。热噪声出现的大小用信噪比信噪比（信号功率与噪声功率之比）来衡量。：信号功率，：噪声功率10log10S/N单位：分贝（db）香农定理带宽为 H 赫兹，信噪比为S/N的任意信道的最大数据传输率为最大数据传输率最大数据传输率=Hlog2(1+S/N)(bps)电话系统的典型信噪比为

4、30db;此式是利用信息论得出的，具有普遍意义普遍意义；与信号电平级数、采样速度无关；此式仅是上限上限，难以达到。基本概念（cont.）数据数据Data，最原始，计算机能表示的代码数据定义为有意义的实体，是表征事物的形式，例如文字、声音和图像等数据可分为模拟数据和数字数据两类模拟数据是指在某个区间连续变化的物理量，例如声音的大小和温度的变化等数字数据是指离散的不连续的量信息信息Information，数据加工后，数据的解释数据处理对数据进行数学处理信息处理提取数据信息，进行应用处理信号信号Signal基本概念定义：数据的表示形式分类：模拟信号：指一种连续变化的电信号，例如：电话线上传送的按照话

5、音强弱幅度连续变化的电波信号。数字信号：指一种离散变化的电信号，例如计算机产生的电信号就是“0”和“1”的电压脉冲序列串。数据信号的表示方法v模拟信号模拟信号：信号值的变化在时间上是连续的。例：电流v数字信号：数字信号：信号值的变化是瞬间的，无中间状态，也称离散信号。例：电压脉冲序列。v两者两者：对比对比模拟信号模拟信号数字信号数字信号表示方法较复杂表示方法简单抗干扰能力弱抗干扰能力强便于长距离传输 不能长距离直接传输数据通信的指标v数据传输率数据传输率：每秒钟传输的二进制的位数。单位：位/秒（bps,b/s)v误码率误码率：二进制位被传错的概率。v带宽带宽：信道所能传输的信号占用的频带范围。

6、v系统延迟系统延迟：发送第一位数据起到接收端产生响应所经历的时间。v吞吐率吞吐率：系统在单位时间成功地传输的总信息量。基本概念（cont.）模拟数据，数据表示为连续变化的形式基本概念（cont.）数字数据，离散形式数据数据通信的特点数据通信是实现计算机和计算机之间、人和计算机之间的通信；计算机之间的通信有严格的通信协议严格的通信协议；对数据传输可靠性可靠性要求很高；信息量具有突发性突发性；设备的多样性多样性；数据通信的过程1 建立通信线路，物理通道物理通道；2 建立数据传输链路，逻辑通道逻辑通道；3 传送通信控制信号和数据；4 数据传输结束，双方确认确认，释放链路释放链路；5 断开物理通道；数

7、据通信类型数据通信类型基带传输基带传输：方式：将数字信号编码为电压脉冲序列后传输用于：计算机-磁盘、局域网。频带传输频带传输：方式：用数字信息对高频载波进行调制形成调制波后传输。用于：广域网、城域网。宽带传输宽带传输：方式：将链路容量分解成若干个信道，每个信道可以携带不同的信号，如：声音、数据、图像等，这些信道一起传输。数据传输方式：基带频带与宽带数据传输方式：基带频带与宽带基带：基本频带，指传输变换前所占用的频带，是原始信号所固有的频带。方波信号称基带信号，方波固有的频带称基带，ETHERNET采用基带传输频带：将数字信号转换成模拟信号传输。电话线传送数字信号（用MODEM）宽带：将信道分成

8、多个子信道，分别传送音频、视频和数字信号。基带传输基带传输原始信号的频带，称为基带在信道上直接传输基带信号，称为基带传输基带信号绝大部分是数字信号基带信号绝大部分是数字信号LAN往往采用基带传输基带传输是一种最简单最基本的传输方式，一般用低电平表示“0”，高电平表示“1”。适用范围：适用范围：低速和高速的各种情况。限制：限制：因基带信号所带的频率成分很宽，所以对传输线有一定的要求。频带传输频带传输将基带信号转换为频率表示的模拟信号，称为频带信号频带信号将模拟信号利用公共通信网络传输数据通信系统数据通信系统-模型模型信源信源转换器转换器信道信道转换器转换器信宿信宿DTEDCEDCEDTE信道信道

9、DCEData Communication EquipmentDCEData Communication EquipmentDTE-Data Terminal EquipmentDTE-Data Terminal Equipment线路连接线路连接点对点点对点连接连接主机和终端直接连接主机和主机直接连接多点线路连接多点线路连接发送站接受站控制站ABABCD为有效利用通信设备和线路，一般希望动态地设定通信双方间的线路。动态地接通或断开通信线路，称为“交换交换”模拟数据通信与数字数据通信模拟数据通信与数字数据通信信号形式：信号形式：模拟信号与数字信号信息源数据形式信息源数据形式：模拟数据与数字数据

10、传输形式有传输形式有四种四种：模拟数据到模拟信号；模拟数据到数字信号；数字数据到模拟信号；数字数据到数字信号；思思考考题题：有两台计算机需要通过电话线进行互连，请画出其通信模型。计算机计算机MODEMMODEM电话线数据通信原理数据通信原理利用电话系统电话系统通信的模型：问题：一个n比特的信号是被同时传输出去，还是一个比特一个比特传输的呢？一条线路上可以同时传输几路信号呢？从信源到信宿既有模拟通信又有数字通信，信号是如何转换的呢？等等。通信系统集成了很多的通信技术通信技术数据通信系统(计算机网络)-基本组成基本组成数据传输系统数据传输系统+数据处理系统信源信宿载体（信道）噪声源信息源发信机传输

11、介质收信机受信者噪声源信息源发信机传输介质收信机受信者噪声源计算机信号变换器计算机信号变换器信道差错控制差错控制差错控制的数据通信系统(计算机网络)-基本组成基本组成数据通信原理数据通信原理-通信三要素通信三要素 信源信源：信息的发送者（人，机器等）信息的发送者（人，机器等）信宿信宿：信息的接收者（人，机器等）信息的接收者（人，机器等）载体载体：传送信息的媒体（信道）传送信息的媒体（信道）信道：信道：指信号传输的通路，包括传输介质和有关的中间通信指信号传输的通路，包括传输介质和有关的中间通信 设备，习惯称之为线路设备，习惯称之为线路 信信 道道信息可以单向传输的途径，信息可以单向传输的途径，（

12、包括传输媒体和中继通信设施包括传输媒体和中继通信设施）有线信道：有线信道：明线、电缆、光纤等，明线、电缆、光纤等，能量集中能量集中 无线信道：无线信道：自由空间，红外、微波等，自由空间，红外、微波等，能量发散能量发散 模拟信道模拟信道 ：支持模拟信号传输：电话线、双绞线等支持模拟信号传输：电话线、双绞线等 信号的衰减，长距离的信号传输，需安装放大器信号的衰减，长距离的信号传输，需安装放大器 数字信道：数字信道：支持数字信号传输（光纤等）支持数字信号传输（光纤等）变换器变换器:将信源发出的信息变换成适合在信道上将信源发出的信息变换成适合在信道上 传输的信号：数字信号模拟信号的转换传输的信号：数字

13、信号模拟信号的转换反变换器反变换器：将信道上的信号还原成信宿能够接收的信息将信道上的信号还原成信宿能够接收的信息信道带宽与信道容量信道带宽与信道容量信道带宽信道带宽：信道可以不失真地传输信号的频率范围信道可以不失真地传输信号的频率范围信道容量信道容量：信道在单位时间内可以传输的最大信号量信道在单位时间内可以传输的最大信号量数据传输速率数据传输速率(bps)bps)：信道在单位时间内可以传输的最大比特数信道在单位时间内可以传输的最大比特数信道容量和信道带宽成正比：信道容量和信道带宽成正比：带宽越大，容量越大带宽越大，容量越大 局域网带宽：局域网带宽：1010MbpsMbps，100Mbps100

14、Mbps，1000Mbps1000Mbps 广域网：广域网：6464KbpsKbps、2Mbps2Mbps、155Mbps155Mbps、622Mbps622Mbps 2.5Gbps 2.5Gbps差错率差错率/误码率误码率噪声影响和信道带宽限制，信号可能发生失真噪声影响和信道带宽限制，信号可能发生失真差错率差错率/误码率误码率：传输比特总数与其中出错比特数：传输比特总数与其中出错比特数的比值的比值 PePe=出错比特数出错比特数/传输比特总数传输比特总数 例：例：传输传输1000010000比特比特,有有2 2比特出错，比特出错，PePe 2/10000 2/10000 差错率越高表示信道的

15、质量越差差错率越高表示信道的质量越差 信道的差错率与信号的传输速率和传输距离成正信道的差错率与信号的传输速率和传输距离成正比比数据表示和传输方式数据表示和传输方式数据表示数据表示数据：模拟数据(Analog Data)连续值 数字数据(Digital Data)离散值数据传输方式数据传输方式信号：模拟信号(Analog Signals)数字信号(Digital Signals)信号发送方式：模拟信号发送（模拟信道）数字信号发送（数字信道）信号发送方式信号发送方式模拟信号发送模拟信号发送：模拟数据（声音）模拟信号数字数据（二进制脉冲）模拟信号数字信号发送：数字信号发送：模拟数据数字信号数字数据（

16、二进制脉冲）数字信号优点是：价格便宜，对噪声不敏感；缺点是：易受衰减，频率越高，衰减越厉害。电话系统调制解调器MODEM编码解码器CODEC数字编码解码器信号编码信号编码将信号的可能值用其他形式表示的一套规则。即：在数字通信中，用什么电信号表示“1”或“0”。模拟数据到模拟信号无须编码数字数据的数字信号编码为什么要编码？数字数据为二进制数(0或1)，数字信号为高电平或低电平进行传输，所以需要将二进制数转换为高电平或低电平。编码方法：1.全宽单极码脉冲（最简单，容易理解）2.全宽双极码脉冲3.不归零翻转编码：以是否翻转表明0或者14.曼彻斯特编码：5.差分曼彻斯特编码：编码技术编码技术数据编码数

17、据编码-不归零制（不归零制（Non_Return to Zero）原理：用两种不同的电平分别表示二进制信息“0”和“1”。须附须附加时钟信号，使接收和发送加时钟信号，使接收和发送端保持同步端保持同步高表示1，低表示0特点简单位之间的区分:难以分辨一位的结束和另一位的开始；若信号中“0”或“1”连续出现，信号直流分量将累加。多1或多0的困难（直流）结论：容易产生传播错误结论：容易产生传播错误不归不归0 0交替编码交替编码(NRZI)NRZI)根据相邻比特的电平变化状况确定根据相邻比特的电平变化状况确定.比特间隔发生电平变化表示比特间隔发生电平变化表示 “1 1”比特间隔不发生电平变化表示比特间隔

18、不发生电平变化表示 “0 0”0 1 0 1 0 0 0 1 0 1b b）NRZI NRZI 编码方案编码方案15V15V发送脉冲发送脉冲接收取样脉冲接收取样脉冲图图2-7 2-7 收发设备的误差积累收发设备的误差积累特点：特点：编码中不含同步信息编码中不含同步信息,发送发送/接收设备的时钟略有接收设备的时钟略有差异时，可能造成误差积累差异时，可能造成误差积累,造成取样脉冲的偏移，出现造成取样脉冲的偏移，出现差错差错数据编码-曼彻斯特编码曼彻斯特编码Manchester encoding也称相位编码相位编码原理：一个比特时间一分为一个比特时间一分为二二。每一位中间都有一个跳变Return t

19、o Zero跳变从高到低表示0，从低到高表示1LAN常用优点：克服了NRZ码的不足。每位中间的跳变即可每位中间的跳变即可作为数据，又可作为时钟，作为数据，又可作为时钟，能够自同步能够自同步差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码differential Manchester encoding 一个比特时间一分为二一个比特时间一分为二 比特时间中部发生电平变化，表示的值依赖于前一比特比特时间中部发生电平变化，表示的值依赖于前一比特的最终电平状态。的最终电平状态。*当前比特的前半部分电平当前比特的前半部分电平不同于不同于前一比特的最终电平状态前一比特的最终电平状态（即（即位间电平发生变化位间电平发生变化）

20、，表示），表示“0 0”*当前比特的前半部分电平当前比特的前半部分电平相同于相同于前一比特的最终电平状态前一比特的最终电平状态（即（即位间电平不发生变化位间电平不发生变化），表示），表示“1 1”0 1 0 0 1 1 0 1 0 0优点：时钟、数据分离，便于提取边界跳变，有为时钟、数据分离，便于提取边界跳变，有为0，无为，无为1特点：特点：编码中含有编码中含有同步信息同步信息(每个比特中部的电平跃变信号每个比特中部的电平跃变信号)接收方可以根据该同步信息及时调整接收脉冲的产生，可以接收方可以根据该同步信息及时调整接收脉冲的产生，可以支持较大数据块的传输支持较大数据块的传输 要求发送要求发送/

21、接收设备支持较高频率的发接收设备支持较高频率的发/收脉冲收脉冲 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0曼码曼码差分曼码差分曼码通信编码通信编码几种编码方式的性能对照表几种编码方式的性能对照表不归零制不归零制NRZ曼彻斯特曼彻斯特微分微分曼彻斯特曼彻斯特简单，易于实现编码复杂编码复杂要求带宽很大有直流成分要求带宽不大无直流成分要求带宽不大无直流成分抗干扰能力差抗干扰能力强抗干扰能力更强可以提取时钟实现自同步更方便提取时钟实现自同步通通 信信 编编 码码 利用特定的电平信号来表示利用特定的电平信号来表示0 0、1 1比特值，比特值，并通过计算机或者其它通信设

22、备的输入输出端口传输并通过计算机或者其它通信设备的输入输出端口传输.0 1 0 1 0 0 0 1 0 1a a）RS232 RS232 编码方案编码方案1515V V15V15V(1)(1)RS-232RS-232编码编码：利用不同的电平表示不同的二进制值，利用不同的电平表示不同的二进制值，正电平（正电平（+15+15v v）表示数字信号表示数字信号 “0 0”负电平（负电平（-15-15v v）表示数字信号表示数字信号 “1 1”PCPC机的机的RS232RS232串行通信端口串行通信端口数字数据的模拟信号编码数字数据的模拟信号编码 幅移键控法ASK（调幅）-Amplitude Shift

23、 Keying频移键控法FSK（调频）-Frequency Shift Keying相移键控法PSK（调相）-Phase Shift Keying模拟数据的数字信号编码模拟数据的数字信号编码模拟信道编码技术模拟信道编码技术例如声音的采样采样频率44.1KHz采样幅度16位每秒声音占空间88.2KB（非压缩）变换器变换器/反变换器反变换器调制调制/解调与编码解调与编码/解码解码 模拟传输系统（电话网、模拟传输系统（电话网、X.25X.25分组交换网等）分组交换网等）数字传输系统（宽带数字传输系统（宽带ISDNISDN等）等）R调制调制/解调：解调：利用模拟信道支持数据信息传输的技术利用模拟信道支

24、持数据信息传输的技术 调制调制：将数据信息变换成适合于模拟信道上：将数据信息变换成适合于模拟信道上 传输的电磁波（称为传输的电磁波（称为载波载波）信号，（数字）信号，（数字-模拟）模拟）解调解调：将从模拟信道上收取的载波信号还原成数据信息。：将从模拟信道上收取的载波信号还原成数据信息。（模拟（模拟-数字）数字）调制解调器：调制解调器：具有调制具有调制/解调解调 功能的通信设备。功能的通信设备。电话网电话网主机主机主机主机PCPC机机模拟数据数字传输模拟数据数字传输解决模拟信号数字化问题，也称为脉冲代码调制脉冲代码调制PCM（Pulse Code Modulation）。根据Nyquist原理进

25、行采样。1）常用的PCM技术将模拟信号振幅分成多级（2n），每一级用 n 位表示。例如：贝尔系统的 T1 载波将模拟信号分成128级，每次采样用7位二进制数表示。2）差分脉冲代码调制原理：不是将振幅值数字化，而是根据前后两个采样值的差进行编码，输出二进制数字。3）调制原理：根据每个采样值与前一个值之间差“+1”或“-1”来决定输出二进制“1”或“0”。缺点：编码速度跟不上变化太快的信号。KASKASK调制方法：调制方法：调幅：调幅：（幅度调制或移幅键控法（幅度调制或移幅键控法ASKASK）：）：将不同的数据信息（将不同的数据信息（0 0和和1 1）调制成）调制成不同幅度不同幅度 但但相同频率相

26、同频率的载波信号的载波信号;1111000000数字信息数据帧调幅调频：调频：（频率调制或移频键控法（频率调制或移频键控法FSKFSK）：）：将不同的数据信息（将不同的数据信息（0 0和和1 1）调制）调制幅度幅度相同相同,但但不同不同频率频率的载波信号；的载波信号；例如例如1200/24001200/2400kHzkHz1 11 11 11 10 00 00 00 00 00 0数字信息数字信息数据帧数据帧调频调频KFSKFSK调制方法：调制方法：使载波的相位随着数字信号的变化而变化使载波的相位随着数字信号的变化而变化调制波用Asin(wt+)表示绝对移相绝对移相：数据为“1”=1800 数

27、据为“0”=0相对移相：相对移相：数据为“1”相位改变1800 数据为“0”相位不变优缺点：抗干扰能力强，占用频带窄，技术复杂。KPSKPSK调相调相调制方法调制方法概念概念K绝对绝对调调相波形相波形调相：调相：（相位调制或移相键控法（相位调制或移相键控法PSKPSK）：）：利用利用相邻载波信号相邻载波信号的相位变化的相位变化值来表示相邻信号值来表示相邻信号 是否具有相同的数据信息值，是否具有相同的数据信息值，此时的此时的幅度和频率均不发生变化幅度和频率均不发生变化。1 11 11 11 10 00 00 00 00 00 0数字信息数字信息数据帧数据帧调相调相相对相对调调相波形相波形数据相对

28、移相0 1 1 0 0 1 1方法方法：遇遇1 1，相位取反。，相位取反。遇遇0 0，相位不变。，相位不变。K调制方法调制方法图形一览图形一览1 11 11 11 10 00 00 00 00 00 0数字信息数字信息数据帧数据帧调幅调幅调频调频调相调相K调制速率（波特率）调制速率（波特率）波特率波特率（信道速率），指调制设备每秒可调制的符号个数，（信道速率），指调制设备每秒可调制的符号个数，即信道上每秒传输的符号个数。即信道上每秒传输的符号个数。数据传输速率数据传输速率：信道在单位时间内可以传输的最大比特数信道在单位时间内可以传输的最大比特数 数据传输速率数据传输速率波特率波特率 当每个符号

29、仅对应于两个数值时，当每个符号仅对应于两个数值时，波特率和数据传输速率相等；波特率和数据传输速率相等；二相调制：两种相位变化表示二相调制：两种相位变化表示 0 0，1 1，表示，表示1 1位位 （1 1比特）比特）四相调制：四种相位变化表示四相调制：四种相位变化表示00,01,10,11,00,01,10,11,（2 2比特）比特）八相调制：八种相位变化表示八相调制：八种相位变化表示000,001,010.,111000,001,010.,111（3 3比特）比特）数据传输速率比特率数据传输速率比特率log log 2 2N N (N-(N-调制的线路状态数）调制的线路状态数）K调制调制/解调

30、器的选择和应用解调器的选择和应用 1)1)性能：速率、功能等性能：速率、功能等 2)2)用途：使用的场合用途：使用的场合 3)3)符合相关标准符合相关标准 4)4)符合当地有关部门的入网规定符合当地有关部门的入网规定 注意：注意：ModemModem需需成对使用成对使用，所有通信双方的，所有通信双方的ModemModem一定要匹配一定要匹配 一台一台主呼主呼，另一台，另一台被呼被呼 用户方一般为主呼用户方一般为主呼电话网电话网PCPC机机1 1ISPISP服务器服务器PCPC机机2 2主呼主呼主呼主呼被呼被呼编码编码/解码解码(COdingCOding and and DECodingDECo

31、ding)实现模拟信息与数字信号之间的转换实现模拟信息与数字信号之间的转换 生产控制、用数字信道传输模拟信息等生产控制、用数字信道传输模拟信息等编码编码：将模拟信息转换为数字信号的过程：将模拟信息转换为数字信号的过程解码解码：将数字信号还原为模拟信息的逆过程：将数字信号还原为模拟信息的逆过程电话线电话线数字网数字网光纤光纤ModemCodec电话线电话线光纤光纤ModemCodec数字 模拟 数字 模拟 数字脉码调制技术（脉码调制技术（PCMPCM）采样采样：通过某种频率的取样脉冲将模拟信息的值取出，：通过某种频率的取样脉冲将模拟信息的值取出，变连续的模拟信息为离散信号。变连续的模拟信息为离散

32、信号。量化量化：量化的目的是确定采样出的模拟信号的数值。：量化的目的是确定采样出的模拟信号的数值。通过规定一定的量化级，对取样的离散值进行通过规定一定的量化级，对取样的离散值进行 “取整取整”量化，量化，得到离散信号的具体数值。得到离散信号的具体数值。编码编码：将量化后的值编码成一定位数的二进制值。：将量化后的值编码成一定位数的二进制值。通过调制通过调制/解调、编码解调、编码/解码技术，可以保证计算机解码技术，可以保证计算机之间以数字信号的方式进行通信之间以数字信号的方式进行通信编码编码/解码解码(COdingCOding and and DECoding DECoding)011 000 1

33、00 110 111 101 001 010 a)a)信号的量化信号的量化b)b)采样信号幅度的量化采样信号幅度的量化 图图 2-5 2-5 脉码调制（脉码调制（PCMPCM）的原理的原理数字信号的表示：数字信号的表示：二进制数字（二进制数字（0 0，1 1）对应两个电平）对应两个电平单极性脉冲：单极性脉冲：无电压（或者无电流）无电压（或者无电流）“0 0”，恒定正电压（或者有电流）恒定正电压（或者有电流）“1 1”双极性脉冲双极性脉冲:数字信号数字信号“0 0”或者或者“1 1”，相同幅度的正电压或者负电压相同幅度的正电压或者负电压105v0v015v0v-5v数字信号的发送和接收数字信号的

34、发送和接收发送发送:发送设备根据自身的时钟分频形成指定频率发送设备根据自身的时钟分频形成指定频率（发送频率）的数据波（脉冲序列），并发往线路（发送频率）的数据波（脉冲序列），并发往线路接收：接收：接收端设备则根据自身的时钟形成指定频率接收端设备则根据自身的时钟形成指定频率（接收频率）的采样脉冲，对信道上的数据波进行（接收频率）的采样脉冲，对信道上的数据波进行采样采样,并通过设置阈值电平识别数据波对应的值并通过设置阈值电平识别数据波对应的值并行传输并行传输:字符编码的各个比特同时传输字符编码的各个比特同时传输特点：数据在多个信道上同时传输特点：数据在多个信道上同时传输，一个比特时间内可传输一一个

35、比特时间内可传输一个字符，个字符，传输速度快传输速度快需要数据线数目多需要数据线数目多。数据线数目与与传输数据相同并可数据线数目与与传输数据相同并可能多一校验线能多一校验线每个比特传输要求一个单独的信道支持，通信成本高每个比特传输要求一个单独的信道支持，通信成本高 远距离传输时，可靠性较低。远距离传输时，可靠性较低。不需要对传输代码进行时序转换不需要对传输代码进行时序转换 并行并行传输方式传输方式信道信道010001000100信道信道0100将组成字符的各个比特串行地发往线路将组成字符的各个比特串行地发往线路.数据在一个信道上一位数据在一个信道上一位一位依次传输。数据线数目与与传输数据无关一

36、位依次传输。数据线数目与与传输数据无关特点：传输速度低，一次一个比特；特点：传输速度低，一次一个比特；通信线路数小，线路利用率高通信线路数小，线路利用率高.通信成本较低，只需一个信道通信成本较低，只需一个信道适合于远距离传输。适合于远距离传输。在发送端和接收端需要并在发送端和接收端需要并/串转换和串串转换和串/并转换。并转换。需要实施同步措施，以确保不产生错字需要实施同步措施，以确保不产生错字串行传输串行传输方式方式在串行通信中，为了正确地解释收到的信号，接收端必须知道信号何时开始和结束，这叫做定时。使发送和接收的时钟一致，这叫做同步。根据同步的方式不同可分为：异步通信和同步通信。串行传输串行

37、传输-定时和同步。-同步传输同步传输：以多个字符或者多个比特组合成的数据块为单位进行传输，以多个字符或者多个比特组合成的数据块为单位进行传输，利用独特的同步模式来限定数据块，达到同步接收的目的利用独特的同步模式来限定数据块，达到同步接收的目的发送发送：同步符号（起始字符）数据块同步符号（结束字符）：同步符号（起始字符）数据块同步符号（结束字符）接收接收：遇到同步符号，开始接收数据，直到结束符号为止。：遇到同步符号，开始接收数据，直到结束符号为止。同步符号同步符号：标识数据块的开始和结束：标识数据块的开始和结束可能问题可能问题：假同步现象：假同步现象数据块中含有与同步符号相同的内容数据块中含有与

38、同步符号相同的内容解决方法解决方法：增加匹配同步符号的难度：增加匹配同步符号的难度 SYN,SYNSYN,SYN,G,H,G,H,B,A,B,A,SYNSYN,D,E,D,E,SYN,SYNSYN,SYN 传输方向传输方向同步同步传输方式传输方式一次传输一个字符（5-8位），字符间隔不定。传送字符前，传输一位起始位（“0”），传送字符后有一位校验码和1-2位停止位（“1”）。总计10位。接收端要与发送端使用同一个频率。在没有信号时，线路总是“1”态，接收端一旦收到起始位“0”，表示字符开始。异步异步传输方式传输方式原理原理 起起 终终 始始 止止 位位 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1

39、1 0 1 0 1 0 位位 线路空闲线路空闲 线路空闲线路空闲起起始始位位一个字符一个字符下一字符下一字符 特点：特点：以字符为单位的数据传输以字符为单位的数据传输字符内部的各个比特采用固定的时间模式，字符内部的各个比特采用固定的时间模式，每个字符独立传输，每个字符独立传输，字符之间间隔任意，字符之间间隔任意，用独特的起始位和终止位来限定每个字符。用独特的起始位和终止位来限定每个字符。每字符都要加起始位与停止位传输效率较低。每字符都要加起始位与停止位传输效率较低。起起 终终 始始 止止 位位 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 位位 线路空闲线路空闲 线路空闲线路

40、空闲起起始始位位一个字符一个字符下一字符下一字符异步异步传输方式传输方式特特点点异步异步传输方式传输方式格格式式同步同步传输方式传输方式-发送和接受保持一致一次传输由若干字符若干字符组成的数据帧，帧的开始有同步字符，帧的结束有校验码和同步字符。帧内字符之间无间隙。字符往往采用曼彻斯特编码，可以从中提取同步脉冲，达到发送和接收端的同步。面向字符的同步传输（文件）.面向位流的同步传输(语音、视频)同步字符1 同步字符2 数据字符1-N 校验码 同步字符 目的：目的：保证接收方在时间上与发送方取得同步，保证接收方在时间上与发送方取得同步，以便能够正确地识别和接收发送方发来的数据。以便能够正确地识别和

41、接收发送方发来的数据。同步同步传输方式传输方式位同步位同步：使接收方可以正确地接收各个比特使接收方可以正确地接收各个比特 自同步法：自同步法：同步信号和数据合一接收方直接从数据波中获取同步信号（曼码）。接收方直接从数据波中获取同步信号（曼码）。外同步法外同步法：同步信号数据发送方在发数据前，先向接收方发一串同步时发送方在发数据前，先向接收方发一串同步时 钟序列，接收方根据这一同步时序锁定接收频率。钟序列，接收方根据这一同步时序锁定接收频率。（异步传输的起始（异步传输的起始/终止位）终止位）同步技术：同步技术：字符同步字符同步：使接收方可以正确地识别数据群使接收方可以正确地识别数据群 利用同步传

42、输时的利用同步传输时的同步字符同步字符（SYNSYN）接收方在识别到独特的同步字符或同步模式后，接收方在识别到独特的同步字符或同步模式后，才开始真正的数据接收。才开始真正的数据接收。接入接入X.25X.25分组交换网：同步端口分组交换网：同步端口接入电话网：接入电话网：异步端口异步端口传输方式传输方式通信操作通信操作形式形式（方向和时间）（方向和时间）方式方式 单工方式单工方式 半双工方式半双工方式 全双工方式全双工方式 描述描述 只支持数据的单向流动。电视 支持数据双向分时流动，线路只有一条，两个方向须分时使用信道。支持数据双向同时流动，线路有两条或四条。电话 通信操作通信操作形式形式（方向

43、和时间）（方向和时间）单工传输单工传输 ：任意时刻只允许向一个方向进行信：任意时刻只允许向一个方向进行信息传输，息传输，发送端发送端接收端接收端信道信道数据数据监视信号监视信号单工单工通信方式通信方式（有监视信号的反向流动）（有监视信号的反向流动）通信操作通信操作形式形式（方向和时间）（方向和时间）半双工传输半双工传输：可以交替改变方向的信息传输，可以交替改变方向的信息传输，但在任一特定时刻，信息只能向一个方向传输，但在任一特定时刻，信息只能向一个方向传输，发送端发送端接收端接收端信道信道数据数据监视信号监视信号接收端接收端发送端发送端通信操作通信操作形式形式（方向和时间）（方向和时间）全双工

44、传输全双工传输：任意时刻信息都可进行双向的信息传输。任意时刻信息都可进行双向的信息传输。一般采用一般采用四线式结构四线式结构发送端发送端发送端发送端数据监视信号接收端接收端接收端接收端数据监视信号传输差错处理传输差错处理 目的：保证信息传输的正确性目的：保证信息传输的正确性 传输过程中的噪声导致传输过程中的噪声导致差错是不可避免差错是不可避免的的 缺乏差错处理能力的通信系统是不可用的系统缺乏差错处理能力的通信系统是不可用的系统2.7.1 2.7.1 反馈重传法反馈重传法(ARQ)ARQ)方法：方法：(1)(1)发送方发送具发送方发送具有检测错误能力的代码有检测错误能力的代码（称为检错码），（称

45、为检错码），(2)(2)接收方根据代码的编码规则，接收方根据代码的编码规则，验证接收到的数据代码验证接收到的数据代码，并将结果反馈给发送方并将结果反馈给发送方(正确接收正确接收/接收有错）接收有错）(3)(3)发送方可根据反馈的结果决定发送方可根据反馈的结果决定是否执行重传动作，是否执行重传动作，如果接收方未正确接收，则如果接收方未正确接收，则重传重传。(4)(4)在规定的时间内，若未能收到反馈结果（称为超时），在规定的时间内，若未能收到反馈结果（称为超时），则发送方可以认为传输出现差错，进而执行重传动作。则发送方可以认为传输出现差错，进而执行重传动作。（超时重传）（超时重传）K停等协议停等协

46、议 发送一块数据后，发送一块数据后，就停止发送动作，开始计时。就停止发送动作，开始计时。等待接收方的反馈结果，等待接收方的反馈结果，仅当收到正确的接收确认之后，才继续发送后继块数据仅当收到正确的接收确认之后，才继续发送后继块数据 如果接到否定确认，或者计时器超时，重新传输本数据块。如果接到否定确认，或者计时器超时，重新传输本数据块。收发双方以收发双方以半双工半双工方式进行工作，方式进行工作，特点：控制简单，特点：控制简单，易于实现，但工作效率较低易于实现，但工作效率较低K滑动窗口协议滑动窗口协议(1)(1)发送方一发送方一次连续发送多块数据次连续发送多块数据（称为（称为窗口窗口尺寸），尺寸），

47、(2)(2)接收方接收方 对每块数据进行差错分析，对每块数据进行差错分析，如果如果发现错误发现错误，立即反馈立即反馈发送方，发送方，(3)(3)接收方可对接收到的多个正确的数据快进行接收方可对接收到的多个正确的数据快进行 一次性确认一次性确认(4)(4)发送方根据反馈的结果，发送方根据反馈的结果，重发指定的数据块重发指定的数据块，或或重发指定数据块及其之后的所有数据块，重发指定数据块及其之后的所有数据块，特点：特点：效率高，控制复杂，全双工方式效率高，控制复杂，全双工方式发送方发送方接收方接收方发发(1)(1)AckAck发发(2)(2)AckAck发发(3)(3)NAKNAK重发重发(3)(

48、3)重发重发(3)(3)超时超时AckAck发发(4)(4)等等停协议停协议接收方接收方发送方发送方发发(1)(1)重发重发(2)(2)发发(3)(3)发发(4)(4)AckAck 1 1发发(5)(5)NAK2NAK2发发(2)(2)发发(8)(8)AckAck 4 4发发(6)(6)发发(7)(7)假设窗口假设窗口4 4等待等待等待等待窗口协议窗口协议数据传输中的检错与纠错数据传输中的检错与纠错纠错码纠错码q方方法法：指在发送每一组信息时发送足够的附加位，接收端通过这些附加位在接收译码器的控制下不仅可以发现错误，而且还能自动地纠正错误q优点：优点：传输系统中不需反馈信道就可以实现一个对多个

49、用户的通信，q缺点：缺点：译码器设备比较复杂所选用的纠错码与信道干扰情况有关要求附加的冗余码较多，这将会降低传输的效率。q常见编码：常见编码：海明纠错码、正反纠错码等。常用检错码常用检错码 用途：接收方检测信息在传输过程中是否出现差错。用途：接收方检测信息在传输过程中是否出现差错。结构：检错码信息字段校验字段结构：检错码信息字段校验字段 特点：校验字段的取值和信息字段密切相关；特点：校验字段的取值和信息字段密切相关；校验字段越长，编码的检错能力越强，校验字段越长，编码的检错能力越强，编码编码/解码设施越复杂，解码设施越复杂，附加的冗余信息在整个编码中所占的比例越大，附加的冗余信息在整个编码中所

50、占的比例越大，传输的有效成分越低。传输的有效成分越低。传输顺序：整体传输，信息字段在前，校验字段在后传输顺序：整体传输，信息字段在前，校验字段在后信息字段校验字段P位Q位传输效率：P/（P+Q）常用检错码常用检错码-奇奇/偶校验码偶校验码 (1)(1)水平奇水平奇/偶校验码偶校验码 校验字段占一位，也称校验位，常用于字符校验；校验字段占一位，也称校验位，常用于字符校验；校验位的取值应使整个码字校验位的取值应使整个码字(包括校验位包括校验位)中为中为“1 1”的位数的位数 为奇为奇(偶偶)数。数。传输时，形成的校验位附加在字符之后传输，可检一位错。传输时，形成的校验位附加在字符之后传输，可检一位