数据传输方式d4

帧同步(Frame synchronous)：。
• 数据帧是一种按事先约定将数据信息组织成组的形式 • 帧同步指数据帧发送时，收发双方以帧头帧尾为特征 实行同步的工作方式。它将数据帧作为一个整体，实 行起止同步 • 在工业数据通信系统中涉及到的同步方式主要有位同 步和帧同步
通信数据帧的构成 帧头
起始标志 控制域
求得计算余数多项式； 5.接收端根据计算余数多项式R’(x)是否等于接收 余数多项式R(x)来判断是否出现传输错误。 规则：ＣＲＣ校验码的生成采用二进制模二算法， 即减法不借位，加法不进位的异或操作。
例：1）发送数据序列为110011（6比特）； • 2）生成多项式比特序列为11001（5比特，Ｋ ＝4）； x4+x3+1 • 3）将发送数据比特序列乘以24，那么产生的 乘积应为1100110000； • 4）将乘积用生成多项式比特序列去除，求得 余数比特序列为1001； • 5）将余数比特序列加到乘积中得： 1100111001 • 6）如果在数据传输过程中没有发生传输错误， 那么接收端接收到的带有ＣＲＣ校验码的接收 数据比特序列一定能被相同的生成多项式整除
–宽带传输与基带传输的主要区别，一是 数据传输速率不同。基带网的数据速率范 围为0～10Mbps，宽带网可达0～400Mbps； 二是宽带网可划分为多条基带信道。能提 供良好的通信路径。
差错控制
1. 差错控制是为提高通信系统的传输质量而提出的有效 地检测错误，并进行纠正的方法，称作差错检测和校 正，简称为差错控制。 差错控制的主要目的是减少 通信中的传输错误。 2. 差错检测是让报文分组中包含使接收端发现差错的冗 余信息，但它不能确定是哪一比特出错，自己也不能 纠正传输中的差错。差错检测原理简单，实现容易， 编码与解码速度快，在工业数据通信中得到广泛使用。 3. 差错纠正是让每个传输的报文分组中带有足够的冗余 信息，以便接收端能发现并自动纠正传输错误。差错 纠正在功能上优于差错检测，但实现复杂，造价高。
生成多项式G(x)
• CRC -12 G(x)=x12+x11+ x3+x2+x+1 • CRC -16 G(x)=x16+x15+ x2+1 • CRC -CCITT G(x)=x16+x12+x5+1 • CRC -32 G(x)=x32+x26+ x23+x22+ x16+x12+ x11+x10+x8+x7+ x5+x4+x2+x+1
• 100001 • G(x)11001 ) 1100110000 • 11001 • 10000 • 11001 • 1001
Q(x) f(x).xk
R(x)
• • • • • •
100001 11001 ) 1100111001 11001 11001 11001 0
差错的纠正方法
Baidu Nhomakorabea
差错纠正的两种最常用的方法： • 重新传输。当检测到一个错误时，接收端自动 地请求重新传输这条信息，这种方法经常被称 作ARQ，即自动重传。ARQ技术很简单，但可能 会因确认和重发造成通信障碍。 • 前向差错纠正（FEC）。FEC技术在接收端检测 和纠正差错，而不需要请求重新发送。利用FEC， 将一些位加入到通信序列中。这些额外的位按 照某种方式进行编码，这种方式允许对每条信 息检测到一定数量的错误并进行纠正。FEC方法 因增加这些位而增加了通信开支，同时也增加 了计算量。（海明码R.W.Hamming）
• 字符同步(Character or word synchronous)： 在电报传输、计算机与其外设之间的通信中， 通常以字符作为一个独立的整体进行发送， 因而需要按字符同步。字符同步将字符组织 成组后连续传送，每个字符内不加附加位， 每组字符之前必须加上一个或多个同步位或 字符SYN。接收端接收到同步位，并根据它来 确定字符的起始位臵。
同步传输与异步传输
• 在数据通信系统中，各种处理工作总是在一定的时 序脉冲控制下进行的，而通信系统收发端工作的协 调一致性又是实现信息传输的关键，这就是数据通 信系统中的传输同步问题。 • 串行数据传输中的二进制代码在一条总线上以数据 位为单位按时间顺序逐位传送，接收端按顺序逐位 接收，接收端必须能正确地按位区分，才能正确恢 复所传输的数据。 • 串行通信中的发送者和接收者都需要使用时钟信号。 通过时钟决定什么时候发送和读取每一位数据。同 步传输和异步传输是指串行通信中使用时钟信号的 不同方式。
–例如在传输字符前设臵一个启动用的起始位，预告字符的信 息代码即将开始，在信息代码和校验信号结束后，也设臵1个 或多个终止位，表示该字符已结束。 –在起始位和停止位之间，形成一个需传送的字符、数据、指 令。
• 异步方式实现起来简单容易，频率的漂移不会积累，对 线路和收发器要求较低。但异步方式传输中，往往因同 步的需要，要另外传输一个或多个同步字符或帧头，因 而会增加网络开销
–半双工通信采用二线制线路，当A站向B站发送信息 时，A站将发送器连接在信道上，B站将接收器了解接 在信道上，而当B站向A站发送信息时，B站则要将接 收器从信道上断开，并把发送器接入信道。
• 全双工通信是指指信息流可同时在两个方 向上传输，它相当于把两个相反方向的单 工通信方式组合在一起。这种方式常用于 计算机——计算机之间的通信
数据传输方式
数据传输方式是指数据代码的传输顺序和数据信号传 输时的同步方式
串行传输和并行传输
• 串行传输（ Serial Transmission）中，数据流以 串行方式逐位地在一条信道上传输。每次只能发送 一个数据位，发送方必须确定是先发送数据字节的 高位还是低位。同样，接收方也必须知道所收到字 节的第一个数据位应该处于什么位臵。串行传输具 有易于实现，在长距离连接中可靠性高等优点。适 合远距离的数据通信
异步传输中的位同步、字符同步与帧同步
• 按传输数据的基本组织单位，又将同步分为位同步、字 符同步和帧同步 • 位同步(bit synchronous)。收发两端的时钟同步即为 一种位同步，它是所有同步的基础。接收端可以从接收 信号中提取位同步信号，在接收信号码元1和0的极性变 化中，往往就包含了同步信息。 • 为了使数据传输系统具有最佳的抗干扰性能，保证数据 准确地传递，要求位同步系统的定时信号满足： • （1）接收端与发送端时钟信号的频率相同 • （2）时钟信号与数据信号间保持固定的相位关系。
–在载波传输中，发送设备要产生某个频率的信号作 为基波来承载信息信号。这个基波就称为载波信号， 基波频率就称为载波频率。然后按幅值键控，频移键 控、相移键控等不同方式改变载波信号的幅值、频率、 相位，形成调制信号后发送。
• 宽带传输：由于基带网的带宽窄，不适 于传输语言，图象等信息，随着多媒体 技术的发展，计算机网络传输数据，文 字，语音，图象等多种信号的任务愈来 愈重，提出了宽带传输的要求。
ＣＲＣ校验的工作过程
• 1 在发送端，将发送数据多项式f(x).xk，其 中k为生成多项式的最高幂值，例如ＣＲＣ-12 的最高幂值为12，则发送f(x).x12；对于二进 制乘法来说，f(x).x12的意义是将发送数据位 序列左移12位，用来存入余数
• 2.将f(x).xk除以生成多项式G(x)，得：
数据域
校验域
帧尾
结束标准
通信线路的工作方式
• 单工通信：指所传送的信息始终朝着一个方向， 而不进行与此相反方向的传送，如设A为发送终 端，B为接收终端，数据只能从A传送至B，而不 能由B传送至A。单工通信线路一般采用二线制 • 半双工通信：指信息流可在两个方向上传输，但 同一时刻只限于一个方向传输。如信息可以从A 传至B，或从B传至A，所以通信双方都具有发送 器和接收器。实现双向通信必须改换信道方向。
• 在同步传输中，所有设备都使用一个共同的时 钟，这个时钟可以是参与通信的那些设备或器 件中的一台产生的，也可以是外部时钟信号源 提供的。时钟可以有固定的频率，也可以间隔 一个不规则的周期进行切换。所有传输的数据 位都和这个时钟信号同步。 • 每个数据位只在时钟信号跳变（上升或者下降 沿）之后的一个规定的时间内有效。接收方利 用时钟跳变来决定什么时候读取每一个输入的 数据位。如发送者在时钟信号的下降沿发送数 据字节，接收者则在时钟信号中间的上升沿接 收并锁存数据。也可以利用所检测到的逻辑高 或者低电平来锁存数据
f ( x ). x k R( x ) Q( x) G( x) G( x)
• 式中R(x)为余数多项式
3．将f(x).xk+R(x)作为整体，从发送端通过通 信信道传送到接收端； 4．接收端对接收数据多项式f’(x)采用同样的运 f ' ( x). x k R ' ( x) 算，即 Q( x) G( x) G( x)
差错的检测方法
• 差错检测并不识别哪个或哪些位出现了错误， 仅仅识别出错误的出现 ，差错检测最常用的 方法 ：
–冗余：对每个字符都传输两次。如果没有能够连 续两次收到相同的字符，就意味着发生了一个传输 错误。 –回送被用在操作人员手工从键盘输入数据的通信 系统中。把接收端收到的每一个字符都回送给操作 人员，让操作人员来确认字符确确实实被正确输入 了。如果在回送字符期间出现了传输错误，就要进 行重复传输。
• 循环冗余校验ＣＲＣ（Cyclic
Redundancy Code）
–将要发送的数据位序列当作一个多项式ｆ (x)的系数，用预先约定的生成多项式G(x) 去除，求得一个余数多项式。将余数多项式 加到数据多项式之后发送到接收端。接收端 用同样的生成多项式G(x)去除接收数据多项 式ｆ’(x)，得到计算余数多项式。如果计算 余数多项式与接收余数多项式相同，则表示 传输无差错；如果计算余数多项式不等于接 收余数多项式，则表示传输有差错 –CRC错误检查方法能够检测出大约99.95%的 错误，计算量较大
• 并行传输（Parallel Transmission）是将数据以成 组的方式在两条以上的并行通道上同时传输。它可 以同时传输一组数据位，每个数据位使用单独的一 条导线，例如采用8条导线并行传输一个字节的8个 数据位，另外用一条“选通”线通知接收者接收该 字节，接收方可对并行通道上各条导线的数据位信 号并行取样。若采用并行传输进行字符通信时，不 需要采取特别措施就可实现收发双方的字符同步。 • 串行传输和并行传输的区别在于组成一个字符或字 节的各数据位是依顺序逐位传输还是同时并行地传 输 • 典型应用事例：计算机的串口与并口
发送
单向信道 a. 单工通信
接收
发送
接收
单向信道
接收 发送
b.半双工通信
发送 接收
双向信道
接收 发送
c. 全双工通信
信号的传输模式
• 基带传输：在基本不改变数据信号频率的情况下， 在数字通信中直接传送数据的基带信号，即按数 据波的原样进行传输。它不包含有任何调制，是 目前广泛应用的最基本的数据传输方式 • 载波传输：用数字信号对载波进行调制后实行传 输。最基本的调制方式有上述幅值键控(ASK)， 频移键控(FSK)、相移键控(PSK)三种。
–奇偶校验：在奇偶校验中，将奇偶校验位加 在每个字符上，以使得一个字符中1的总个数 要么是奇数（奇校验），要么是偶数（偶校 验）。奇偶校验有可能漏掉大量的错误，但 应用起来非常简单。 –求和校验：在发送端和接收端都对传输的数 据进行求和操作，在发送端将校验和附加在 数据信息之后。如果接收端的校验和与发送 端的校验和不同，就表明发生了错误。校验 和方法能检测出95％的错误，但与奇偶校验 方法相比，增加了计算量。
• 同步传输可用于一个单块电路板的元件之间传 送数据，或者用于电缆连接在30 ～ 40cm甚至 更短距离的数据通信 • 适合高速传输的要求 • 需要一条额外的线来传输时钟信号 • 长距离的数据通讯时同步传输的代价较高，容 易受到噪声的干扰
• 异步传输中，每个通信节点都有自己的时钟信号。每个 通信节点必须在时钟频率上保持一致，并且所有的时钟 必须在一定误差范围内相吻合。当传输一个字节或数据 帧时，通常会包括一个起始位来同步时钟。 • 异步又称起止(start - stop)同步 • 异步方式中，并不要求收发两端在传送信号的每一数据 位时都同步。