第02章数据通信基础 [兼容模式]

奇校验
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2.8 差错控制方法

2.8 差错控制方法


垂直水平奇偶校验码 —将所要传输的数据进行 分组，同时进行垂直和水平校验。
2. CRC （Cyclic Redundancy Code）循 环冗余码
计算机网络和数据通信，最广泛的检错码， 漏检率低，便于实现。
2.8 差错控制方法
S2=M11 ⊕ M10 ⊕ M7 ⊕ M6 ⊕ M3 ⊕ M2 （i=0010～Max） P2=D6⊕D5 ⊕ D3 ⊕ D2 ⊕ D0 =1⊕0 ⊕ 0 ⊕ 0 ⊕ 1=0 S1=M11 ⊕M9 ⊕ M7 ⊕ M5 ⊕ M3 ⊕ M1 （i=0001～Max） P1=D6⊕D4 ⊕ D3 ⊕ D0 =1⊕0 ⊕ 0 ⊕ 1 ⊕ 1=1 发出数据为： D7,D6,D5,D4,P4,D3,D2,D1,P3,D0,P2,P1（ 110100001100） S4=M12 ⊕ M11 ⊕ M10 ⊕ M9 ⊕ M8=1⊕1 ⊕ 0 ⊕ 1 ⊕1=0 S3=M12 ⊕ M7 ⊕ M6 ⊕ M5 ⊕ M4=1⊕0 ⊕ 0 ⊕ 0 ⊕1=0 S2=M11 ⊕ M10 ⊕ M7 ⊕ M6 ⊕ M3 ⊕ M2 =1⊕0 ⊕ 0 ⊕ 0 ⊕ 1⊕0=0 S1=M11 ⊕M9 ⊕ M7 ⊕ M5 ⊕ M3 ⊕ M1=1⊕0 ⊕ 0 ⊕ 1 ⊕0=0

2.8 差错控制方法

冗余码的计算



假设待传送的数据 M = 1010001 （共k =7bit）。 我们在M的后面再添加供差错检测用的 n bit 冗余 码一起发送。 进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。 得到的 (k + n) bit 的数模 2除以事先选定好的长度 为 (n + 1) bit 的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R， 余数 R 取比除数 P 少1 个比特。




波特是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）。 码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速 率。 比特是信息量的单位。

频带利用率（(bit/s)/HZ）：每赫兹带宽所能 实现的比特率。 协议效率：所传递数据包中有效数据与整个 数据包长度的比值。 通信效率：数据帧的传输时间同用于发送报 文的所有时间之比。
2.8 差错控制方法

2.8 差错控制方法
接收方验证数据。接到 10100011101，还用10111除。 结论:如果余数为0，则接收数据无 误。否则，接收数据有误。
CRC除数选择的国际标准
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3. 海明 （Hamming）编码

2.8 差错控制方法
（1） 已知被校验数据的长度为n（ 11010001 n=8），确定校验 位数k，即2K≥n+k+1（k=4，24 ≥ 8+4+1=13）； （2）确定发出数据 D7,D6,D5,D4,P4,D3,D2,D1,P3,D0,P2,P1（1101（P4）000（P3）1（P2） （ P1 ）） 表示为：M12M11M10M9M8M7M6M5M4M3M2M1 P4P3P2P1为校验数据，位置在2i-1个位（i校验数据的序号）； S4=M12 ⊕ M11 ⊕ M10 ⊕ M9 ⊕ M8 （i=1000～Max） P4=D7⊕D6 ⊕ D5 ⊕ D4 =1⊕1 ⊕ 0 ⊕ 1=1 S3=M12 ⊕ M7 ⊕ M6 ⊕ M5 ⊕ M4 （i=0100～Max） P3=D7⊕D3 ⊕ D2 ⊕ D1 =1⊕0 ⊕ 0 ⊕ 0=1
冗余码的计算举例
设 n = 4, P = 10111， M = 1010001（共k =7bit）模 2除法
算。


将余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去，即发送的数据 10100011101（ 2nM + R）。
将M后加4个0成为10100010000 与p=10111做模 2运除法运算 结果是：商Q = 1001111，余数R = 1101。
双向交替通信（半双工通信）——通信的 双方都可以发送信息，但不能双方同时发 送(当然也就不能同时接收)。 双向同时通信（全双工通信）——通信的 双方可以同时发送和接收信息。

2.5 网络的拓扑结构

1. 传输介质的种类
2.6 网络传输介质

2. 传输介质的频带范围
2.6 网络传输介质
2.7 介质访问控制
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2.3 通信系统的性能指标

5. 信噪比对信道容量的影响


2.4 有关信道的几个基本概念

香农公式C = W log2(1+S/N) b/s
W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。
单向通信（单工通信）——只能有一个方 向的通信而没有反方向的交互。



“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信 道上的信号电压大小。 当几个站同时在总线上发送数据时，总线上 的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。 当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定 的门限值时，就认为总线上至少有两个站同 时在发送数据，表明产生了碰撞。 所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞 检测”也称为“冲突检测”。
2.1 通信系统的组成
2.2 信道编码

1.单极性码
单极性非归零（NRZ）码

接收设备：完成发送设备的反变换。其任务是 从带有干扰的信号中正确恢复出原始信息来。 对于多路复用信号，还包括实现正确分路。
单极性归零（RZ）码
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2.2信道编码

2.双极性码
2.2信道编码

3. 差分码
计算机输出1时， 差分码翻转； 计算机输出0时， 差分码保持。
2. 令牌（ Token ）访问控制方式


具有特定格式的令牌帧绕环行使，将访问媒体的权利 从一个结点传递到物理连接的另外一个结点； 希望发送信息的结点将数据组成MAC帧，并仅在获得 令牌之后，才可进行发送动作； 每个结点均执行环内数据的再生和转发； 只有接收结点进行数据帧的复制和接收； 发送数据的结点在收到绕环一周的帧后，撤出该帧并 释放令牌。
(r, ) r
2.3 通信系统的性能指标

正交调制QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
1.有效性指标 （1）数据传输速率：单位时间内传送的数据量。
•可供选择的相位有 12 种，而 对于每一种相位有 1 或2 种振 幅可供选择。
•由于4 bit 编码共有16 种不同的 组合，因此这 16 个点中的每个 点可对应于一种 4 bit 的编码。
T发送一位码元所需的 最小时间； n为信号的有效状态。
•若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行解调时 要正确识别每一种状态就越困难。
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2.3 通信系统的性能指标

Baud 是波特，是码元传输速率的单位，1 波 特为每秒传送 1 个码元。 比特率：通信系统每秒传输的二进制位数 （bit/s）。
2.6 介质访问控制

2.7 差错控制方法

2. 令牌（ Token ）访问控制方式
传输差错由随机差错和突发差错共同构成的， 而造成差错可能的原因包括：


在物理信道上，线路本身的电气特性随机产生的 信号幅度、频率、相位的畸形和衰减； 电气信号在线路上产生反射噪声的回波效应； 相邻线路之间的串线干扰； 大气中的闪电、电源开关的跳火、自然界磁场的 变化以及电源的波动等外界因素
Ne为被传错的码元数。
2.3 通信系统的性能指标

4.介质带宽 介质只能传输有效带宽在介质带宽范围内的 信号。如果介质带宽小于信号的有效带宽， 信号就可能产生失真而使接收端难以辨认。 传输介质的带宽会限制传输速率的增高。
2.3 通信系统的性能指标

5. 信道容量

信道容量：指在某种传输介质中单位时间可 能传送的最大比特数。 只要信号速率低于信道容量，就可以找到一 种编码方式，实现低误码率传输。否则，其 传输就不能正常进行。
2.8 差错控制方法

1. 奇偶校验码

2.8 差错控制方法

分组，在每一组的信息位后面增加一位冗余位，使每组检 验码中“1”的个数成为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）。
偶校验
垂直奇偶校验码 — 基本方法是将所要传输的数据进行
水平奇偶校验码 — 基本方法是将所要传输的数
据进行分组，对各组中同一位的数据进行奇偶校验， 从而形成一组校验码。
2.7 介质访问控制

2.7 介质访问控制

检测到碰撞

举例说明


在发生碰撞时，总线上传输的信号产生了严 重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。 每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上 出现了碰撞，就要立即停止发送，免得继续 浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再 次发送。


A 向 B 发出的信息，要经过一定的时间后才 能传送到 B。 B 若在 A 发送的信息到达 B 之前发送自己 的帧(因为这时 B 的载波监听检测不到 A 所 发送的信息)，则必然要在某个时间和 A 发 送的帧发生碰撞。 碰撞的结果是两个帧都变得无用。
双极性非归零（NRZ）码
双极性归零（RZ）码
差分码
2.2信道编码

4. 曼切斯特编码
2.2信道编码

5.对基带数字信号的几种调制方法
0 1 0 0 1 1 1 0
基带信号
0
1前半段高后半段低 0前半段低后半段高