计算机网络基础——第2章

例：假设 M=1010001101， 2 能不能说只要接收端算出余数为 ，就一定没有出 P=110101 ,可用P(x)=x5+x40 +x +1表示 差错？ 则 2n·M = 101000110100000 (n=5)
不能！
101000110101110 广泛使用的P(x)有： CRC-16 = X16+X15+X2+1 CRC-CCITT = X16+X12+X5+1 CRC-32 = X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1
差错控制与校验

1.
差错的分类以出现原因
热噪声差错 由传输介质内部因素引起的差错，如噪声脉冲、衰减、延迟失真 等引起的差错。 热噪声的特点：时刻存在、幅度较小，强度与频率无关，但频谱 很宽。 2. 冲击噪声差错 由外部因素引起的差错，如电磁干扰、太阳噪声、工业噪声等引 起的差错。 和热噪声相比，冲击噪声具有幅度大，持续时间较长等特点。
1.46 1.5 1.52 1.5 1.22 1.2 0.87 0.9 0.89 0.9 0.46 0.5 0.22 0.2
0.34 0.3 0.06 0.1
TS
常用码型

单极性不归零码 双极性不归零码 曼彻斯特码 单极性归零码 双极性归零码 差分编码
用一个正或负电平表示，数据“ 无电压表示 "0" ，恒定正电压表示 "1" ，每个码元时间 用一个电压极性的跳变来表示，数据 数据代码中的每一个“ 1”都对应一个脉冲，脉冲的宽 数据中的“ 1 ”用一个正或负脉冲表示，数据“ 0”用相 用电压极性的跳变来代表数据“ 1 ”，用电压极性不变 的中间点是采样时间 “ 反的电平表示 0”用相反的电压极性跳变表示 度要比传输周期短。“ 0”仍用零电平表示 反的脉冲表示 表示数据“ 0”

比特率：数字信号的传输速率，它是指在有效的带宽上， 单位时间内所传送的二进制代码的有效位数。
波特率：调制速率，是指数字信号经过调制后的数量， 即经调制后的模拟信号每秒变化的次数。
数字信号 模拟信号 公用电话网 （模拟信道）

波特率 比特率
数据编码技术


编码——将原始信息变换成便于在数据 通信系统中传输的形式的过程。 对于模拟形式的信息，首先要进行采样、 离散化、获得时间离散的脉幅，这个过 程称为脉冲幅度调制（PAM），这一过 程的实质是把连续信号转换为脉冲序列， 而每个脉冲的幅度与各抽样点信号的幅 度成正比。
信道复用技术
频分多路复用 时分多路复用 码分多址 CDMA(Code Division Multiple Access)，每个 用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。 波分多路复用 码分多路复用

采用CDMA可以提高通信的话音质量和数据传输的可靠性， 减少干扰对通信的影响，增大通信系统的容量，降低手机 的平均发射功率等。
CDMA
使用CDMA的每一个节点被指派一个唯一的m bits的码 片序列。如果该节点要发送比特1，则该节点就发送自己 的m bits的码片序列，如果要发送0，则发送该码片的反 码。 例如，S节点的码片序列为00011011，则当S要发送比 特1时，它就发送序列00011011，如果要发送0，则S发 送序列11100100。
1 m 1 m 2 S S Si Si Si 1 m i 1 m i 1
CDMA
假设两个节点S(00011011)，T(00101110)，其中S要向节点D发送数据 110。
节点D从信道上接收到S和T的叠加信号，然后S的码片序列和接收到的信 号进行规格化内积，即可得到S所发送的信息。 D： S·(Sx+Tx)=S·Sx+S·Tx= S·Sx
CDMA
CDMA系统的一个重要特点就是这种体制给每一个节点分配 的码片序列不仅必须各个不相等，而且还必须互相正交。所谓 两个向量正交也就是说这两个向量的规格化内积为0。 令向量S，T表示任意两个节点的码片（m位），则有
1 m S T SiTi 0 m i 1
另外，向量S和各个节点码片的反码的向量的内积也是0。任 何一个节点码片向量和该码片向量自己的规格化内积为1。


对脉冲幅度进行量化处理，即用离散的 整数近似数值连续的脉幅实数，获得表 征原始信息的离散的整数序列。从采样 到得到离散的整数序列的整个过程叫做 脉冲编码调制（PCM）。 在PCM通信系统中，把连续信号转换成 数字（编码）信号进行传输或处理，在 转换过程中需要利用PAM信号。
发送端
f t
第2 章 数据通信基础



数据通信的基本概念 数据通信原理 数据传输技术 数据交换技术 多路复用技术 差错控制与校验 通信接口及设备
数据通信的基本概念

信息——消息中表达的内容，是对客观 物质的反映。
数据——网络中传输的二进制代码。

Hale Waihona Puke 信号——数据在传输过程中的表示形式。
连续时间信号和离散时间信号
无差错传输常采用的两种控制方法 检错 纠错
差错控制与校验
循环冗余码 奇偶校验码 循环冗余校验是面向位的检验码，是数字传输系统中 奇校验 最常用的校验编码，在计算机系统外设的数据传输，以 及计算机网络远程数据传输中应用最广，它是一个建立 在模运算基础上的检验码。


偶校验
循环冗余校验(CRC，Cyclic Redundancy Check)就是检验 在发送之前用收发双方约定好的一个生成多项式G(x)去 除F(x)的系数(发送的二进制数据序列)所求得的余数是否 为0来确定传输过程中是否出错，如果0在无错，否则出 现差错。

宽带传输
常采样75欧的电视同轴电缆或光纤作为传输 介质。


并行传输：一次同时传输若干比特的数 据 打印机接口 串行传输：一次一位的传输
键盘接口

单工通信 半双工通信 全双工通信
发
收
发
收
收
发
发
收
收
发
异步通信和同步通信

同步通信就是要求接收端的时钟频率和发送端 的时钟频率相等，以便使接收端度收到的比特 流的采样判决的时间是准确的。
数据传输类型

基带传输
基带信号——二进制数字信号，方形电脉冲 信号。 基带传输——在信道中直接传输数字信号， 且传输介质的整个带宽被基带信号占用。 安装简单、成本低。 主要用于总线型拓扑结构的局域网，在 2.5Km 范围内，

频带传输
远距离传输，模拟信号传输 发送端将数字信号调制成音频信号后进行发送 传输，在接收端再将音频信号解调成原来的数 字信号。
2.2 数据通信原理

通信系统是用来实现通信过程的系统，主 要包括：信源、信宿、信道、噪声源、信 号变化器和反变换器设备等
信 源
变换器
信道
反变换器
信 宿
噪声源
数据通信系统模型

1.
数据通信过程：
2.
3. 4.
5.
建立通信线路，用户将要通过的对方地址告诉通 信控制处理器； 【拨号】 若对方同意，建立数据传输链路，通信双方建立 同步联系，是双方设备处于正确的收发状态； 【响铃，拿起电话】 传输数据及必要的通信控制信号；【通话】 数据传输结束，通信双方通过控制信息确认此次 通信结束； 【say Bye-bye】 通知通信控制处理机通信结束，并切断数据物理 通道；【挂机】
异步通信下，发送端和接收端的时钟并不同步， 而是发送端将欲发送的数据以字节为单位，在 每个字节前后分别增加一个开始位和停止位。

多路复用技术
多路复用技术就是指在同一传输介质上 “同时”传送多路信号的技术。 工作原理：将一个区域的多个用户信息， 通过多路复用器汇集到一起，然后将汇集 的信息群通过一条物理线路传送到接受设 备，接受设备的多路复用器将信息群分离 成单个信息，并将其一一发送给多个用户。

连续时间信息：信号的时间变量是连续的 模拟信号：时间变量连续+幅度连续 离散信号：时间变量是离散数值 数字信号：时间变量离散+幅度离散
确定信号和随机信号
周期信号和非周期信号 一维信号和多维信号
通信信道 —— 电信号从发送器到接收器
所经过的传输通路。 带宽 —— 信道所能传送信号的频率宽度。 信源 —— 信息传送的原始端。 信宿 —— 信息传送的目的端。 帧 —— 数据通信信息的最小基本单位。 数据传输速率 —— 单位时间内传送的二进制 位数。
循环冗余检验的过程 假设带传输的数据M为m位，收发双方约定的生成多项式 G(x) 为n+1位的P n 用二进制的模2运算进行2 乘M的运算 n 1. 用2 ·M去除以P，得商Q，余数为R 2. 将R添加到M的后面，发送给接收端 3. 接收端用所接收到的数据除以P，如果余数为0则表示 传输无差错，否则表示有差错。
信源
抽样
pt
f s 0 t
量化编码
f D t
至数字信道
A/D
ˆ t f D
自数字信道
D/A
f s 0 t 接收端
1 补偿 Sa( x )
f t
终端
量化的过程是将信号转换成离散时间离散幅度的多电平信号。
f t V
1 .5 1.4 1 .3 1.2 1 .1 1 .0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0 .1