计算机网络(第07讲)

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7、扩频分为直接序列扩频和跳频扩频。
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2-6 码分复用的特点
CDMA的一个重要特点是每个分站分配的码片序列不仅必须各不相同,并 且必须相互正交;
1、令向量S表示s站的码片序列向量,令T表示其他任何站的码片向量, 则S和T的规格化内积都是0。
2、向量S和各站码片反码的向量内积也是0;
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双绞线概述
双绞线由两条包着绝缘材料的导体组成,这两条导体按照每10厘 米交叉至少3次的标准均匀的缠绕在一起(绞合度)。 1、之所以采用双绞线是因为通过交叉可以抵消导线上的噪声, 从而减少对双绞线中信号的影响。 2、根据是否提供对其他线路引起的干扰屏蔽功能,双绞线分为 屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)。
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EIA/TIA-568B 标准内容—线序
表 EIA/TIA-568B标准铰接线的线序
序号 颜色色标 对应于RJ45序号
1
橙白
1
2

2
3
绿白
3
4

4
5
蓝白
5
6
绿
6
7
棕白
7
8

8
EIA/TIA-568B标准接线示意图
EIA/TIA-568B标准RJ45接线示意图
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3、垂直冗余校验检查分组内的错误。
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循环冗余校验(CRC)基本思想
基本思想 1、采用在发送的信息后增加校验码的形式进行差错检测; 2、具体方法如下 (1)假设要发送的消息为M,长度为k位,在M后附加差错检测用的n位冗余码作 为差错校验码; (2)用二进制的模2运算计算进行2n乘M的运算,相当于在M后添加n个0,得到 的(k+n)位的数除以事先选定的长度为(n+1)位的除数P,得到的商为Q, 余数是R,余数R比除数P的长度少1位; (3)将得到的余数附加在M后,得到消息2nM+R发送出去; (4)接收端将2nM+R除以P(模2运算),得到余数为0,则没有错误,否则出 现错误 。 3、发送方和接收方必须有一个共同的多项式P; 4、除数比余数多1位。
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差错控制
差错控制的主要方法 1、差错检验 2、反馈纠错 3、前向纠错 4、混合纠错
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常用的差错检验方法
垂直冗余校验(VRC) 水平冗余校验(LRC) 水平垂直冗余校验(TRC) 循环冗余校验(CRC)
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垂直冗余校验(VRC)
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循环冗余校验(CRC)除数的选择
除数P的选择 1、为保证检测错误的概率足够大,必须正确选择P; 2、它的最高位和最低位必须是1; 3、选择的P常用多项式表示
(1)CRC-16=X16+X15+X2+1 (2)CRC-CCITT=X16+X12+X5+1(16位校验和) (3)CRC-32=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1
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非屏蔽双绞线
非屏蔽双绞线(UTP) 是经常使用的一种双绞线。与屏蔽双绞 线唯一不同的是没有金属箔或金属网格。
1、抗干扰能力不如屏蔽双绞线
序号 1 2
电缆种类 UTP 电缆(无屏蔽层) STP 电缆(铝箔屏蔽)
抗干扰能力 40dB 85dB
2、在非屏蔽双绞线中8根导体具有不同的颜色,通常是: (1)白橙、橙:缠绕在一起,成为一对; (2)白蓝、蓝:缠绕在一起,成为一对; (3)白绿、绿:缠绕在一起,成为一对; (4)白褐、褐:缠绕在一起,成为一对。
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双绞线分类
双绞线按质量划分为如下8种: 1、1类双绞线 750kHZ 在电话系统中使用的双绞线,这种类别的双绞线只适合传输语音信号和低速的数据信号。 2、2类双绞线 1MHz 适用于传输语音信号和4Mbps的数字数据传输。 3、3类双绞线 16MHz 绞合长度为2.5—3.3cm,适用于语音传输和最大10Mbps的数字数据传输。 4、4类双绞线 20MHz 绞合长度小于2.5cm ,加上其他条件使线路适用于语音传输和最大16Mbps的数字数据传输。 5、5类双绞线 100MHz 绞合长度为0.6—0.85cm,适用于语音传输和最大100Mbps的数字数据传输。 6、超5类双绞线 100MHz 适用于语音传输和最大155Mbps的数字数据传输。 7、6类双绞线 250MHz 适用于语音传输和最大1000Mbps的数字数据传输 。 8、7类双绞线 600MHz 在10G以太网中使用。
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差错类型
危害数据传输的噪声大体上分为随机噪声和脉冲噪声,对应引发 的差错分为: 1、随机差错 由信道中的热噪声引起的,产生差错的码元与前后码元无关。 如果传输信号的信噪比较高,这种差错是可以减少的。 2、突发差错 前后码元发生的错误有相关性,一个错误的出现往往引起前后 码元也出现错误。
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光缆构成
光缆由光纤及其辅助材料组成。
4芯光缆构成示意图
外护套
远供电源线 光纤及其包层 加强芯 填充物
外径 光纤示意图
内径
光缆通信至少需要收发两条光纤。
光缆可以有2芯、4芯等。
光缆可以分为室外光缆和室内光缆。
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光纤中的光信号与光传播系统
光的全反射,解决了光信号在介质中传播的问题,为光信号在光纤中 的传输奠定了基础。
光信号利用光传播系统传输数据。光传播系统包括光源、传输介质和 检测器;
在光传播系统中利用光脉冲表示数据,一个光脉冲表示1,无光脉冲 表示0。
1、主要使用的波段为0.85um、1.30um 和1.55um, 0.85um 衰减较大;
2、每个波段具有25000-30000GHz的带宽。
光通讯系统的模型应用示例如下:
各通信用户使用经过特殊挑选的不同码型, 在同样的时间内使用同样的频带进行通讯, 可以理解为码分复用。
1、由于各通信用户使用经过特殊挑选的不 同码型,因此各用户之间不会造成干扰。
2、事实上,码分复用(CDM)是另一种信 道复用技术,也称为码分多址(CDMA)。
3、该方式具有很强的抗干扰能力。
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软软件件学学院院
计算机网络
(第七讲)
主讲:李 勇
二零一六年九月
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上次课主要内容
模拟数据用数字信号编码 采样 量化 编码
信道极限容量 奈氏准则 香农定理
数据传输模式
同步传输 异步传输
多路复用技术
频分复用 时分复用 波分复用 码分多址
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2-4 码分复用基本思想
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2.5 传输媒体
在网络体系结构中,传输媒体在物理层之外。 传输媒体又称为媒体、传输介质或传输媒介。 传输媒体是数据传输系统中在发送器和接收器
之间的物理线路。 媒体分为导向媒体和非导向媒体。
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1、导向传输媒体
所谓的导向传输媒体是指信号沿着媒体铺设 的方向传播并被限制在媒体的物理边界内的 媒体。 1、双绞线 2、同轴电缆 3、光缆
数据通信要求信息传输具有高度的可靠性,即要求误码率足够低。 1、计算机网络中误码率要求低于10-6~10-11; 2、但数据信号在传输过程中不可避免地会产生差错; 3、产生差错的主要原因 (1)信道不理想造成的符号间干扰,可通过技术手段消除; (2)噪声对信号的干扰是产生差错的主要原因。
差错校验和控制的主要内容 1、差错类型 2、差错控制 3、常用的检错纠错码
XXXXXXXXXX XXXXXXXXXX XXXXXXXXXX XXXXXXXXXX
1
2
3
4
1 2 3
4 校验码
XXXXXXXXXX XBiblioteka BaiduXXXXXXXX XXXXXXXXXX XXXXXXXXXX XXXXXXXXXX
1、水平垂直冗余校验同时使用水平校验 和垂直校验;
2、水平冗余校验检查不同分组相同位置 上的错误;
1、以字符为单位; 2、若一个字符为8位,其中7位为信
息位,最后1位为附加的冗余校验 位; 3、如果整个字符中1的个数为奇数, 则该位为1,否则为0; 4、该方法能检查出任意个奇数错误, 但不能发现偶数个错误。
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X X X X X X X 0/1
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水平冗余校验(LRC)
1、将要发送的数据以适当的长度划分成组; 2、对组内所有字符的相同位置上的位进行奇偶校验; 3、将得到的一组校验信息附加到信息后; 4、这种方法能发现长度小于n(字符的长度)的突发错误和其他错误。
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同轴电缆
同轴电缆分为50Ω和75Ω两种。 1、同轴电缆比双绞线屏蔽性好,因此可以以 更高的速度传输得更远; 2、同轴电缆的连接采用T型头和BNC头; 3、50Ω的同轴电缆采用基带传输,75Ω采用 宽带传输。
宽带电缆系统分为双电缆系统和单电缆系统。
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光缆
光缆主要使用其中的光纤传输光信号,光纤通常由纤芯和包层构成。 1、非常透明的石英玻璃拉成细丝,称为纤芯,然后和包层一起构成双层 通信圆柱体。纤芯很细,其直径只有8至100um。光波通过纤芯进行传 导; 2、光线在光纤中利用全反射进行传播,之所以产生全反射是因为光在不 同密度的介质中的传输速度不一致,具体体现在折射率上; 3、由于包层和纤芯具有不同的折射率,当光线从高折射率射向低折射率 时,其折射角大于入射角,如果入射角足够大,就会出现全反射。
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2-5码分复用工作原理
工作原理 1、在CDMA中,每个比特时间再划分为m个短的间隙,称为码片。 通常m的值为64或128; 2、使用CDMA的每一个站被指派一个唯一的m bit码片序列; 3、要发送1则发送m bit码片序列,如果发送0则发送m bit码片序 列的反码;
4、按双极性码惯例,将0写成-1,1写成+1。 5、如果一个站要发送的数据率b (b/s),由于一个比特要转换成 m个比特码片,因此该站的实际发送的数据率为mb (b/s); 6、同时该站所占用的带宽也提高到原来的m倍,这种通信方式称为 扩频;
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屏蔽双绞线
屏蔽双绞线(STP)是屏蔽的双绞线由8根4对外部包有 绝缘材料的导体组成,在4对双绞线的外层加上一层金 属箔或金属网格,然后再加一层聚氯乙烯外皮。 1、之所以加一层金属箔或金属网格,是用来屏蔽外 来的干扰。 2、需要注意的是,如果使用屏蔽的双绞线进行布线, 则屏蔽层必须接地。
3、任何一个码片向量和该码片自己的规格化内积都是1;
4、任何一个码片向量和该码片反码的规格化内积都是-1。
S • S
1 m
m i 1
Si Si
1 m
m i 1
Si2
1 m
m i 1
(1)2
1
S •T 1
m
SiTi 0
m i1`
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2-7 CDMA工作原理举例
数据码元比特
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双绞线接线标准
1991年,针对在工程中如何使用双绞线,美国电子工 业协会EIA和电信工业协会TIA联合发布了一个标准, EIA/TIA-586。
1995更新为EIA/TIA-568A,随后又产生了 EIA/TIA-568B。
EIA/TIA-568B是工程中经常采用的标准,该标准 规定了在工程如何进行双绞线的连接。
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EIA/TIA-568B 标准内容—接线方法
Tx+1
Tx+1
Tx-2
Tx-2
Rx+3
Rx+3
Rx-6
Rx-6
EIA/TIA-568B标准定义普通线的连接示意图
Tx+1 Tx-2 Rx+3 Rx-6
Tx+1 Tx-2 Rx+3 Rx-6
EIA/TIA-568B标准定义铰接线的连接示意图
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1
1
m 个码片
S 站的码片序列 S 发 送 S 站发送的信号 Sx
端 T 站发送的信号 Tx
总的发送信号 Sx + Tx
接 收
规格化内积 S Sx
端 规格化内积 S Tx
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0 t
t t t t t t
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例题:
P64:2-16
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2.4.6 差错校验和控制
XXXXXXXXXX XXXXXXXXXX
1
2
1 XXXXXXXXXX
XXXXXXXXXX 3
XXXXXXXXXX 4
2 XXXXXXXXXX 3 XXXXXXXXXX
4 XXXXXXXXXX
校验码 XXXXXXXXXX
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水平垂直冗余校验(TRC)
同时使用垂直冗余校验和水平冗余校验
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