第2章

數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)1本章主要內(nèi)容：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成，數(shù)據(jù)通信的基本概念，數(shù)據(jù)通信方式和過程，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)及信源編碼，調(diào)制解調(diào)技術(shù)，同步技術(shù)，多路復(fù)用技術(shù)，數(shù)據(jù)交換技術(shù)，差錯(cuò)控制技術(shù)及信道編碼。2本章要求:1.掌握數(shù)據(jù)通信的基本概念和通信系統(tǒng)的基本組成。2.了解數(shù)據(jù)通信的工作過程及應(yīng)用。3.了解數(shù)據(jù)通信中的編碼技術(shù)、調(diào)制解調(diào)技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)和同步技術(shù)的工作原理及應(yīng)用。34.了解數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)和通信方式。5.了解數(shù)據(jù)交換的工作過程、工作原理與應(yīng)用。6.了解差錯(cuò)及差錯(cuò)控制的概念、差錯(cuò)控制方法、信道編碼及其應(yīng)用。4本章分為五小節(jié)：2．1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2．2通信方式2．3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2．4數(shù)據(jù)交換技術(shù)2．5差錯(cuò)控制技術(shù)52.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)1。通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)組成三要素：信源、信宿和信道信道噪聲源簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型信源信宿信號(hào)變換器信號(hào)變換器6信源:

信源就是信息的發(fā)送端，是發(fā)出待傳送信息的人或設(shè)備信宿:

信宿就是信息的接收端，是接收所傳送信息的人或設(shè)備大部分信源和信宿設(shè)備都是計(jì)算機(jī)或其他數(shù)據(jù)終端設(shè)備7信道--傳輸信息的通道。它是由通信線路為基礎(chǔ)的、能夠傳輸數(shù)據(jù)的通道。

有線信道：由有線傳輸介質(zhì)構(gòu)成的信道

無線信道：由無線傳輸介質(zhì)構(gòu)成的信道

數(shù)字信道：可直接傳輸二進(jìn)制信號(hào)或經(jīng)過編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的信道

模擬信道：可傳輸連續(xù)變化的信號(hào)或二進(jìn)制數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)制后得到的模擬信號(hào)的信道8信號(hào)變換器：作用是將信源發(fā)出的信息變換成適合在信道上可靠傳輸?shù)男盘?hào)。對(duì)應(yīng)不同的信源和信道,信號(hào)變換器有不同的組成和變換功能。發(fā)送端的信號(hào)變換器可以是編碼器或調(diào)制器，接收端的信號(hào)變換器相對(duì)應(yīng)的就是譯碼器或解調(diào)器。9

編碼器：把輸入的信號(hào)作相應(yīng)的變換，以便于在信道中傳輸或在接收端正確識(shí)別信號(hào)。

調(diào)制器：把信源或編碼器輸出的二進(jìn)制脈沖信號(hào)變換成模擬信號(hào)，以便在模擬信道上進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。

譯碼器和解調(diào)器分別相應(yīng)地做編碼器和調(diào)制器的逆向工作。10數(shù)據(jù)通信中有兩類編碼：信源編碼和信道編碼。信源編碼：目的是將來自信源的信號(hào)作相應(yīng)的編碼變換后，便于在信到上傳輸。

信道編碼：目的是將要傳輸?shù)叫诺郎系男盘?hào)編碼變換后降低誤碼率，提高傳輸質(zhì)量。11噪聲源：一個(gè)通信系統(tǒng)客觀上是不可避免地存在著噪聲干擾的，而這些干擾分布在數(shù)據(jù)傳輸過程的各個(gè)部分。為分析或研究問題方便，通常把它們等效為一個(gè)作用于信道上的噪聲源。122數(shù)據(jù)通信的基本概念1.數(shù)據(jù)、信息和信號(hào)2.數(shù)據(jù)通信、數(shù)字通信和模擬通信4.數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)5.數(shù)據(jù)通信方式6.數(shù)據(jù)通信過程13（1）數(shù)據(jù)、信息和信號(hào)數(shù)據(jù)：由數(shù)字、字符和符號(hào)等組成，是信息的載體。它沒有實(shí)際含義，總是和一定的形式相聯(lián)系。信息：是數(shù)據(jù)的具體內(nèi)涵和解釋，有具體含義。信息是數(shù)據(jù)經(jīng)過加工處理(說明或解釋)后得到的，即信息是按一定要求以一定格式組織起來的、具有一定意義的數(shù)據(jù)。

14嚴(yán)格地講，數(shù)據(jù)和信息是有區(qū)別的。數(shù)據(jù)是獨(dú)立的，是尚未組織起來的事實(shí)的集合；而信息是按一定要求以一定格式組織起來的、具有一定意義的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是信息的表示形式，信息是數(shù)據(jù)形式的內(nèi)涵。15廣義的數(shù)據(jù)：由于現(xiàn)在信息的多媒體化，數(shù)據(jù)的含義也廣義化了，即數(shù)據(jù)不僅包括離散變化的數(shù)據(jù)，也包括連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。因此,數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。前者取連續(xù)值，如表示聲音、圖像、電壓、電流等的數(shù)據(jù)；后者取離散值，如自然數(shù)、字符文本的取值等。16信號(hào)：數(shù)據(jù)的具體物理表示，具有確定的物理描述，如電壓、磁場(chǎng)強(qiáng)度等。在電路中，信號(hào)就具體表示數(shù)據(jù)的電磁編碼。在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，總是要借助于一定的物理信號(hào)來完成，如電信號(hào)或光信號(hào)。電磁信號(hào)一般有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種形式。17模擬信號(hào)：隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)：隨時(shí)間離散變化的信號(hào)，它可以用有限個(gè)數(shù)位來表示連續(xù)變化的物理量。模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以通過編碼形成兩種信號(hào)(模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào))中的任何一種信號(hào)。18（2）數(shù)字通信和模擬通信

數(shù)據(jù)通信：指信源和信宿之間傳送數(shù)據(jù)的通信形式。

數(shù)據(jù)通信就是利用通信系統(tǒng)對(duì)各種數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行變換、處理和傳輸?shù)倪^程。因此，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與終端之間的通信及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的通信主要是數(shù)據(jù)通信。19數(shù)字通信：信道中傳送數(shù)字信號(hào)的通信形式模擬通信：信道中傳輸模擬信號(hào)的通信形式

兩種通信強(qiáng)調(diào)的是信道中傳輸?shù)男盘?hào)形式，也即強(qiáng)調(diào)的是信道的形式。前者是數(shù)字信道，后者是模擬信道。至于信源發(fā)出和信宿接收的信號(hào)可以是數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)或其他形式的信號(hào)。20由此可見，數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信是兩個(gè)不同的概念。前者強(qiáng)調(diào)的是信道的形式或信道中傳輸?shù)男盘?hào)的形式，而后者強(qiáng)調(diào)的是信源與信宿之間傳輸?shù)男畔⑿问?。?shù)字信號(hào)并非一定要用數(shù)字通信系統(tǒng)來傳輸，數(shù)字信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，即可在模擬通信系統(tǒng)傳輸。21數(shù)字通信和模擬通信(a)數(shù)字信道信源編碼器編碼器信宿(c)模擬信道信源調(diào)制器解調(diào)器信宿(b)數(shù)字信道信源編碼器編碼器信宿22數(shù)字通信系統(tǒng)比模擬通信系統(tǒng)有突出的特點(diǎn):便于差錯(cuò)控制：由編碼/譯碼器進(jìn)行信道編碼；便于保密通信：對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行加密，接收端解密，用于保密通信；便于同步：數(shù)字信號(hào)按節(jié)拍傳輸，容易做到時(shí)鐘同步；23便于信號(hào)再生重傳：遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，中繼器可將數(shù)字信號(hào)再生恢復(fù)成“0”和“1”標(biāo)準(zhǔn)電平后，繼續(xù)重傳；增強(qiáng)抗干擾能力：離散的數(shù)字信號(hào)容易使小的噪聲和干擾信號(hào)不起作用，有效地抑制干擾信號(hào)，增強(qiáng)抗干擾能力。但數(shù)字通信的這些優(yōu)點(diǎn)都是以犧牲帶寬為代價(jià)換取的。243.數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)有數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸延遲、信道帶寬、信道容量、數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率等，這些指標(biāo)是衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘膮?shù)。

有效性主要由數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸延遲、信道帶寬和信道容量等指標(biāo)來衡量。

可靠性一般用數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率指標(biāo)來衡量。25(1)數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率是指單位時(shí)間內(nèi)傳輸信息量的多少。它是衡量數(shù)據(jù)傳輸有效性的主要指標(biāo)。數(shù)據(jù)傳輸速率通常用波特率和比特率來表示。

26波特率:

是指單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元的個(gè)數(shù)，單位為波特(Baud)。每個(gè)碼元表示一個(gè)波形或一個(gè)電平。波特率又叫調(diào)制速率、碼元速率。調(diào)制速率是指信號(hào)經(jīng)過調(diào)制后的傳輸速率，表示調(diào)制后信號(hào)每秒鐘變化的次數(shù)。若用T(秒)表示調(diào)制周期，則波特率為：

Rs＝1/T(Baud)可見，1波特表示每秒鐘傳送一個(gè)碼元27比特率：指單位時(shí)間內(nèi)傳輸二進(jìn)制碼的位數(shù)(記為b/s或bps)，也叫信息速率。比特率公式：

Rb＝(1/T)log2N(bps)

式中T為傳輸?shù)拿}沖信號(hào)周期，N為脈沖信號(hào)所有可能的狀態(tài)數(shù)，Rb為比特率。

28當(dāng)信號(hào)的狀態(tài)數(shù)N＝2時(shí)，則每個(gè)電信號(hào)脈沖只傳送1位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，此時(shí)比特率與波特率相同，為：

Rb＝1/T(bps)

由以上分析知，比特率和波特率的關(guān)系為：

Rb＝Rslog2N(bps)

在數(shù)值上“比特”單位等于“波特”的log2N倍。29例1．在傳輸語(yǔ)音或圖象信息的64Kbps的數(shù)字信道上，若傳真機(jī)將每英寸數(shù)字化為300個(gè)像素，每個(gè)像素用4比特表示，問該信道以傳真方式傳輸一幅8*10英寸的圖像需要多少時(shí)間？

t=8*10*300*4/64k30誤碼率：二進(jìn)制碼在傳輸過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率。它是衡量通信系統(tǒng)在正常情況下傳輸可靠性的指標(biāo)。誤碼率計(jì)算公式為：

Pe＝Ne/N式中Ne表示被傳錯(cuò)的碼元數(shù)，N表示傳輸?shù)亩M(jìn)制總碼元數(shù)，Pe為誤碼率，即錯(cuò)誤接收的碼元數(shù)在所傳輸?shù)目偞a元數(shù)中所占的比例。31傳輸延遲：是指由于各種原因的影響，而使系統(tǒng)信息在傳輸過程中存在著不同程度的延誤或滯后的現(xiàn)象。信息的傳輸延遲時(shí)間包括發(fā)送和接收處理時(shí)間、電信號(hào)響應(yīng)時(shí)間、中間轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間和信道傳輸時(shí)間等。32傳輸時(shí)延：發(fā)送一組信息所用的時(shí)間，該時(shí)間與信息傳輸速率和信息格式有關(guān)。傳播時(shí)延：信號(hào)在物理媒體中傳輸一定距離所用的時(shí)間，它與信號(hào)傳播速度和距離有關(guān)。(電磁波在光纖、微波信道中的傳播速度為每秒300,000km，而在一般電纜中的速度約為光速的2/3)33例2．在相隔1000km的兩地間傳輸3kbits的數(shù)據(jù)，可以通過電纜以20kbps的速率傳輸或通過衛(wèi)星信道以60kbps的速率傳輸，問用那種方式從發(fā)送方開始發(fā)送到接收方接收完全部數(shù)據(jù)的時(shí)間最短?(假定信息在電纜中傳輸速度是200,000km/s，而在衛(wèi)星信道中的傳輸速度是300,000km/s)34傳輸時(shí)延：電纜3/20=150ms

衛(wèi)星3/60=50ms傳播時(shí)延：電纜

1000/(2*105)=5ms

衛(wèi)星36000*2/(3*105)=240ms使用電纜的總時(shí)延：150+5=155ms使用衛(wèi)星的總時(shí)延：50+240=290ms

35(2)信道帶寬和信道容量

①信道帶寬是指通信系統(tǒng)傳輸信息的信道的最大頻率范圍。

②信道容量是指單位時(shí)間內(nèi)信道所能傳輸?shù)淖畲笮畔⒘?，它表征信道的傳輸能力。信道容量有時(shí)也表示為單位時(shí)間內(nèi)最多可傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)的位數(shù)(b/s)36一般情況下，信道帶寬越寬，則信道容量就越大，單位時(shí)間內(nèi)信道上傳輸?shù)男畔⒘烤驮蕉?，傳輸效率也就越高。信?hào)傳輸速率受信道帶寬的限制。以下兩個(gè)定理，分別從不同角度描述了這種限制：37

③奈奎斯特準(zhǔn)則在理想信道情況下，信道的容量為：

C＝2Flog2N式中F為信道帶寬，N為信號(hào)的狀態(tài)個(gè)數(shù)，C為信道容量(最大傳輸速率)，即每秒所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財(cái)?shù)為：

C＝2Flog2N(bps)38

④香農(nóng)定理：

在隨機(jī)噪聲(高斯白噪聲)干擾的信道中傳輸數(shù)字信號(hào)，信道容量為：

C＝Flog2(1＋S/N)

香農(nóng)定理描述了在有限帶寬、隨機(jī)噪聲分布的信道中，最大的數(shù)據(jù)傳輸速率與信道帶寬的關(guān)系。39奈奎斯特定理和香農(nóng)定理給出的是信道容量，即信道的最大傳輸速率的極限值，實(shí)際上很難達(dá)到該值。例3．電視信道帶寬為6MHZ，理想情況下，如果數(shù)字信號(hào)取4種離散值，那么可獲得的最大傳輸速率是多少？

C=2*6M*log24=24Mbps40例4．帶寬為4KHZ，如果有8種不同的物理狀態(tài)表示數(shù)據(jù)，信噪比為30dB。那么按奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)定理計(jì)算，分別計(jì)算其最大限制的數(shù)據(jù)傳輸速率。

①C＝2Flog2N=2*4K*log28=24Kbps

②分貝（dB）的計(jì)算是：10lgS/N即本題為：10lgS/N=30則：S/N=103

C＝Flog2(1＋S/N)=4K*log21001=40Kbps414.數(shù)據(jù)通信過程①通信線路的建立階段②數(shù)據(jù)傳輸鏈路的建立階段③數(shù)據(jù)及控制信息的傳輸階段④數(shù)據(jù)傳輸鏈路的拆除階段⑤

通信線路的拆除階段421并行通信和串行通信在計(jì)算機(jī)內(nèi)部各部件之間、計(jì)算機(jī)與各種外部設(shè)備之間、計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間，按信息傳輸?shù)臅r(shí)空順序不同存在兩種通信方式：并行通信和串行通信。2。2通信方式43并行通信：通常用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部各部件之間或近距離設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。串行通信：常用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。44

并行通信 串行通信

發(fā)

送

設(shè)

備接收設(shè)備01101001接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備011010010110100101101001452單工通信、半雙工通信和全雙工通信數(shù)據(jù)在通信線路上傳輸是有方向的。根據(jù)數(shù)據(jù)在線路上的傳輸方向和特點(diǎn)，有單工通信、半雙工通信和全雙工通信三種通信方式。46單工通信：在通信線路上，數(shù)據(jù)只可按一個(gè)固定的方向傳送而不能進(jìn)行相反方向傳送的通信方式。例如廣播、遙控通信。半雙工通信：數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不能同時(shí)進(jìn)行，在任一時(shí)刻只允許在一個(gè)方向上傳輸主信息的通信方式。全雙工通信：可同時(shí)雙向傳輸數(shù)據(jù)的通信方式。47發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備數(shù)據(jù)流(a)單工通信發(fā)送設(shè)備數(shù)據(jù)流(b)半雙工通信接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備數(shù)據(jù)流發(fā)送設(shè)備(c)全雙工通信接收設(shè)備接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備數(shù)據(jù)流信息傳輸方向不同的三種通信方式數(shù)據(jù)流48在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，根據(jù)發(fā)送端和接收端的連接方式及信息傳輸信道區(qū)分，相應(yīng)地有點(diǎn)到點(diǎn)通信和廣播式通信的通信方式。

3點(diǎn)到點(diǎn)通信和廣播式通信49點(diǎn)到點(diǎn)通信：是由一條通信線路把兩個(gè)DTE連接起來構(gòu)成的通信方式，也叫端到端式通信。廣播式通信：是指系統(tǒng)中多個(gè)端點(diǎn)共享一個(gè)通信信道，一個(gè)端點(diǎn)發(fā)出信息，其他端點(diǎn)接收信息的通信方式。該通信方式中的信息是單向傳輸?shù)摹?02。3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)1.基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸

基帶傳輸基帶信號(hào)：由計(jì)算機(jī)或終端等數(shù)字設(shè)備產(chǎn)生的、未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)(方波脈沖)?；鶐盘?hào)通常呈矩形波形式，它所占據(jù)的頻率范圍通常從直流到高頻的頻譜，范圍寬。51基帶：基帶信號(hào)所占有的頻率范圍基帶信道：與基帶信號(hào)頻譜相適應(yīng)的信道基帶傳輸：在基帶信道中直接傳輸這種基帶信號(hào)的傳輸方式?；鶐鬏?shù)奶攸c(diǎn)：基帶通信是一種最簡(jiǎn)單、最基本的傳輸方式，它適合于傳輸各種速率要求的數(shù)據(jù)。基帶傳輸過程簡(jiǎn)單，設(shè)備費(fèi)用低，適合于近距離傳輸。52(2)頻帶傳輸：頻帶信號(hào)：基帶信號(hào)變換(調(diào)制)成的便于在模擬信道中傳輸?shù)?、具有較高頻率的信道信號(hào)。頻帶傳輸：在信道中傳輸頻帶信號(hào)的傳輸方式。在遠(yuǎn)距離傳輸中通常不采用基帶傳輸而采用頻帶傳輸方式。53(3)寬帶傳輸寬帶是指比音頻帶寬更寬的頻帶，它包括大部分電磁波頻譜。利用寬帶進(jìn)行的傳輸稱為寬帶傳輸。寬帶傳輸系統(tǒng)可以是模擬或數(shù)字傳輸系統(tǒng)，它能夠在同一信道上進(jìn)行數(shù)字信息和模擬信息傳輸。寬帶傳輸系統(tǒng)可容納全部廣播信號(hào)，并可進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。

54在局域網(wǎng)中，存在基帶傳輸和寬帶傳輸兩種方式?；鶐鬏?shù)臄?shù)據(jù)速率比寬帶傳輸速率低。一個(gè)寬帶信道可以被劃分為多個(gè)邏輯基帶信道。寬帶傳輸能把聲音、圖像、數(shù)據(jù)等信息綜合到一個(gè)物理信道上進(jìn)行傳輸。寬帶傳輸采用的是頻帶傳輸技術(shù)，但頻帶傳輸不一定是寬帶傳輸。

552.信源編碼技術(shù)信源編碼是把從信源或其他設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)作相應(yīng)的變換，其目的就是使之便于在相應(yīng)的信道上有效地傳輸。模擬數(shù)據(jù)可以用模擬信號(hào)載荷，也可以用數(shù)字信號(hào)載荷；同樣，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以用數(shù)據(jù)信號(hào)載荷，也可以用模擬信號(hào)載荷。56這樣就構(gòu)成了四種方式，所對(duì)應(yīng)的四種數(shù)據(jù)信息編碼為：模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼57(1)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼前面提到，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程通信中通常采用頻帶傳輸。若要將基帶信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，要先將其變換為頻帶信號(hào)（即模擬信號(hào)），再在模擬信道上傳輸。這個(gè)變換就是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼過程（即調(diào)制過程）。58調(diào)制：就是利用基帶信號(hào)對(duì)模擬載波信號(hào)的某些參量進(jìn)行控制，使這些參量隨基帶信號(hào)的變化而變化的過程。解調(diào)：調(diào)制的逆過程(把從信道上接受到的模擬信號(hào)變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))。調(diào)制后的信號(hào)叫已調(diào)信號(hào)，它包含了調(diào)制信號(hào)的所有信息。59通常采用的調(diào)制方式有三種：

(1)幅度調(diào)制AM(或幅移鍵控ASK)(2)頻率調(diào)制FM(或頻移鍵控FSK)(3)相位調(diào)制PM(或相移鍵控PSK)設(shè)載波信號(hào)為正弦交流信號(hào)f(t)＝Asin(t+)。此處A是幅度，是角頻率，

是相位。60ASK（幅移鍵控）：就是利用基帶脈沖信號(hào)對(duì)模擬載波信號(hào)的幅度進(jìn)行控制，使其隨基帶脈沖的變化而變化，頻率和相位均不變。其實(shí)現(xiàn)方法有：乘法器和鍵控開關(guān)。ASK技術(shù)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，但抗干擾能力較差。61ASK基帶脈沖載波載波信號(hào)、基帶脈沖及ASK調(diào)制波形62FSK(頻移鍵控)：利用基帶脈沖信號(hào)對(duì)模擬載波信號(hào)的頻率進(jìn)行控制，使其隨基帶脈沖的變化而變化(通過改變載波信號(hào)的角頻率來表示數(shù)字信號(hào)中的“1”和“0”)，幅度和相位均不變。FSK由鍵控方法實(shí)現(xiàn)，利用數(shù)字信號(hào)控制開關(guān)對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立載波頻率源進(jìn)行選通。FSK技術(shù)較簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)較容易，抗干擾能力較強(qiáng)。是目前較常用的調(diào)制方法。63FSK基帶脈沖載波10110010載波信號(hào)、基帶脈沖及頻率調(diào)制波形64PSK(相移鍵控)：利用基帶脈沖信號(hào)對(duì)模擬載波信號(hào)的相位進(jìn)行控制，使其隨基帶脈沖的變化而變化(通過改變載波信號(hào)的相位值來表示數(shù)字信號(hào)中的“1”和“0”)，幅度和頻率均不變。相移鍵控又有絕對(duì)相移鍵控和相對(duì)相移鍵控，在模擬通信中，為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，常采用多相調(diào)制方法。65PSK基帶脈沖載波10110010載波信號(hào)、基帶脈沖及相位調(diào)制波形66(2)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼問題就是要解決數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)表示問題。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以由多種不同形式的脈沖信號(hào)的波形來表示。主要形式有單極性全寬碼和歸零碼、雙極性全寬碼和歸零碼、曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼。67單極性全寬碼和歸零碼判決門限判決門限取樣時(shí)間(a)單極性全寬碼取樣時(shí)間(b)單極性歸零碼單極性全寬碼和歸零碼68判決門限取樣時(shí)間判決門限(a)雙極性全寬碼取樣時(shí)間(b)雙極性歸零碼雙極性全寬碼和歸零碼雙極性全寬碼和歸零碼69曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼的規(guī)律是：在每一個(gè)碼元時(shí)間間隔內(nèi)，電平都有一次躍變：當(dāng)發(fā)送信息“0”時(shí)，在間隔的中間時(shí)刻電平從高向低躍變；當(dāng)發(fā)信息“1”時(shí)，在間隔的中間時(shí)刻電平從低向高躍變。該躍變既可作為時(shí)鐘信號(hào)，又可作為數(shù)據(jù)信號(hào)。70

10100110曼徹斯特編碼71差分曼徹斯特碼的規(guī)律是：在每一個(gè)碼元的中間時(shí)刻，電平都有一次躍變：發(fā)送信息“1”時(shí)，間隔開始時(shí)刻不躍變；發(fā)送信息“0”時(shí)，間隔開始時(shí)刻有躍變。該躍變僅作為時(shí)鐘信號(hào)。差分曼徹斯特編碼7201011001

差分曼徹斯特編碼73(3)模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼

模擬數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)制后可實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸。常用的這種調(diào)制方法有脈沖編碼調(diào)制(PCM)和增量調(diào)制(M)。利用PCM對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化編碼，一般包括三個(gè)過程：取樣、量化和編碼。74取樣：指在每隔固定長(zhǎng)度的時(shí)間點(diǎn)上抽取模擬數(shù)據(jù)的瞬時(shí)值，作為模擬數(shù)據(jù)的代表值。這是把連續(xù)信號(hào)變?yōu)殡x散信號(hào)的關(guān)鍵一步。取樣要求符合取樣定理：當(dāng)取樣的頻率F大于或等于模擬信號(hào)的頻率寬度f(wàn)的兩倍時(shí)(F≥2f)，所得的離散信號(hào)可以無失真地代表被取樣的模擬數(shù)據(jù)。75量化：是把取樣得到的不同的離散幅值，按照一定的量化級(jí)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值，并取整數(shù)，得到離散信號(hào)的具體數(shù)值。量化級(jí)數(shù)一般為2的整數(shù)次冪，如64,128,256等。量化級(jí)別越高，表示離散信號(hào)的精度越高。76編碼：是將量化后的離散值轉(zhuǎn)換為一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)值。量化級(jí)別越高，需要二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)越多。PCM調(diào)制過程如下圖：77

011000001010101111110100PCM編碼過程取樣量化編碼783.多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用：利用一條物理信道同時(shí)傳輸多路信息的過程。這是共享信道的應(yīng)用。多路復(fù)用技術(shù)能把多個(gè)信源信號(hào)組合在一條物理信道上傳輸，使多個(gè)計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備共享信道資源，提高信道的利用率。79多路復(fù)用技術(shù)包括復(fù)用、傳輸和分離三個(gè)過程。實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用功能的設(shè)備叫多路復(fù)用器。復(fù)用器成對(duì)使用。。。。多路復(fù)用器n個(gè)輸入。。。多路復(fù)用器n個(gè)輸出1條線路多路復(fù)用原理圖n個(gè)信道80多路復(fù)用技術(shù)應(yīng)用在共享式信道上。多路復(fù)用技術(shù)通常有頻分多路復(fù)用、時(shí)分多路復(fù)用、波分多路復(fù)用和碼分多路復(fù)用等。81(1)頻分多路復(fù)用(FDM)頻分多路復(fù)用：就是將具有一定帶寬的信道分割為若干個(gè)有較小頻帶的子信道，每個(gè)子信道供一個(gè)用戶使用。這樣在信道中就可同時(shí)傳送多個(gè)不同頻率的信號(hào)。82頻分多路復(fù)用實(shí)現(xiàn)的條件是信道的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于每個(gè)子信道的帶寬采用頻分多路復(fù)用時(shí)數(shù)據(jù)在各子信道上是并行傳輸?shù)摹Ｓ捎诟髯有诺老嗷オ?dú)立，故一個(gè)信道發(fā)生故障時(shí)不會(huì)影響其他信道。83FDM信號(hào)是頻帶信號(hào)。被復(fù)用的信號(hào)是模擬的，但信源信號(hào)可以是模擬的，也可以是數(shù)字的。不同的信號(hào)在進(jìn)入頻分復(fù)用信道前要做相應(yīng)變換，使之成為模擬信號(hào)。84ft...子信道nfn子信道3f3子信道2f2子信道1f1警戒頻帶信道帶寬頻分多路復(fù)用85(2)時(shí)分多路復(fù)用(TDM)時(shí)分多路復(fù)用：是將一條物理信道的傳輸時(shí)間分成若干個(gè)時(shí)隙，把這些時(shí)隙輪流地給多個(gè)信號(hào)源使用，每個(gè)時(shí)隙被復(fù)用的一路信號(hào)占用。這樣，當(dāng)多路信號(hào)準(zhǔn)備傳輸時(shí)，一個(gè)信道就能在不同的時(shí)隙傳輸多路信號(hào)。86ABCDABCDABCDABC

D

ft子信道A的間隙信道帶寬時(shí)分多路復(fù)用87時(shí)分多路復(fù)用實(shí)現(xiàn)的條件是信道能達(dá)到的最高傳輸速率超過待傳輸?shù)母髀沸盘?hào)的傳輸速率之和。時(shí)分多路復(fù)用又可分為固定時(shí)分多路復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用，或叫同步時(shí)分多路復(fù)用(STDM)和異步時(shí)分多路復(fù)用(ATDM)。88①同步時(shí)分多路復(fù)用(STDM)：采用固定的時(shí)隙分配方式：即把信道中的各時(shí)隙以固定的方式分配各信源，每路信號(hào)固定占用每幀一個(gè)時(shí)隙。無論信源是否有數(shù)據(jù)傳輸，都要占用一個(gè)時(shí)隙。而有的信源有大的信息量要發(fā)送，也只能依次輪流分得時(shí)隙而不能利用其他的空閑時(shí)隙。因此這種方式的效率較低。89②異步時(shí)分多路復(fù)用(ATDM)：動(dòng)態(tài)地分配時(shí)隙，它將每幀中的時(shí)隙只分配給那些需要發(fā)送數(shù)據(jù)的信源。對(duì)沒有數(shù)據(jù)發(fā)送的信源，就不分配時(shí)隙。但因該方式的時(shí)隙序號(hào)與信道序號(hào)之間不存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，為此要求在發(fā)送數(shù)據(jù)中要加入信道號(hào)、雙方地址等標(biāo)識(shí)，以便達(dá)到同步要求。90(3)碼分多路復(fù)用(CDM)碼分多路復(fù)用：是一種用于移動(dòng)通信、無線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)性計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的復(fù)用技術(shù)。筆記本電腦、掌上電腦、手機(jī)等移動(dòng)性設(shè)備的通信將會(huì)大量使用碼分多路復(fù)用技術(shù)。91CDM的復(fù)用原理是基于碼型分割信道。每個(gè)用戶分配有一個(gè)地址碼，而這些碼型互不重疊，以區(qū)分每個(gè)用戶。信道的頻率和時(shí)間資源均為各用戶共享。因此，在頻率和時(shí)間資源緊缺的情況下，CDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)突現(xiàn)，CDM已受到人們的普遍關(guān)注。92CDM的基礎(chǔ)是移動(dòng)通信中的擴(kuò)頻技術(shù)。擴(kuò)頻就是利用擴(kuò)頻編碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，形成遠(yuǎn)大于原信號(hào)帶寬的范圍的碼。在接收端，用相同的偽隨機(jī)碼所擴(kuò)頻解調(diào)，即壓縮其頻帶，將信號(hào)恢復(fù)成原基帶信號(hào)。93不同碼型的用戶得到不同的擴(kuò)頻編碼，這些擴(kuò)頻編碼就可以同時(shí)使用同一頻率進(jìn)行通信，互不干擾。發(fā)送者可用不同的擴(kuò)頻編碼分別向不同接收者發(fā)送數(shù)據(jù)，同樣，接收者也可使用不同的擴(kuò)頻編碼接收不同發(fā)送者的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多址通信。94碼分多路復(fù)用技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)和通信隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn)?？垢蓴_能力強(qiáng)：信號(hào)帶寬擴(kuò)展多少倍，在相同干擾強(qiáng)度下，噪聲功率也需擴(kuò)展多少倍，這就相當(dāng)于噪聲功率不變時(shí)干擾強(qiáng)度只是原來的多少分之一。隱蔽性好：信號(hào)頻帶變寬，單位頻帶內(nèi)的信號(hào)功率變小，隱藏或淹沒在噪聲中，通信隱蔽。95(4)波分多路復(fù)用(WDM)波分多路復(fù)用：是在一根光纖上能同時(shí)傳送多個(gè)波長(zhǎng)不同的光載波信號(hào)的復(fù)用技術(shù)。通過WDM，將光纖信道分為多個(gè)波段，每個(gè)波段傳輸一種波長(zhǎng)的光信號(hào)，這樣在一根光纖上可同時(shí)傳輸多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。96光信號(hào)具有不同波長(zhǎng)，波分多路復(fù)用利用了衍射光柵來實(shí)現(xiàn)不同光波的合成和分解。發(fā)送端的波分復(fù)用設(shè)備叫合波器，它將不同信道的信號(hào)調(diào)制成不同波長(zhǎng)的光，并復(fù)用到一條光纖信道上。接收端的波分復(fù)用設(shè)備叫分波器，它分離出不同波長(zhǎng)的光信號(hào),分送給不同的信道。97頻分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用波分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用多路復(fù)用固定時(shí)分多路復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用多路復(fù)用的類型984.同步技術(shù)同步：統(tǒng)一收發(fā)兩端動(dòng)作、保持收發(fā)步調(diào)一致的過程。接收方按照發(fā)送方發(fā)送信息的重復(fù)頻率和起止時(shí)間來接受數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)能否可靠而有效地工作，在很大程度上依賴于是否能很好實(shí)現(xiàn)同步。99同步形式：位同步、字符同步和幀同步。常用的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞接挟惒绞酵胶屯绞酵?。兩者的區(qū)別在于發(fā)送端和接收段的時(shí)鐘是獨(dú)立的還是同步的。前者有位同步和字符同步形式，后者有位同步、字符同步和幀同步形式。100異步傳輸是指同一個(gè)字符內(nèi)相鄰兩位的間隔是固定的，而兩個(gè)字符間的間隔是不固定的，即所謂字符內(nèi)同步，字符間異步。異步傳輸是面向字符的，每個(gè)字符獨(dú)立傳輸。異步式同步方式又稱起止式同步。異步傳輸不需在發(fā)收兩端間傳輸時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但傳輸效率較低。101010000010起始位校驗(yàn)位停止位一個(gè)字符七位信息位異步方式的同步過程字符1字符2字符3字符4字符間隔102同步傳輸可以面向字符，也可以面向比特。面向字符時(shí)數(shù)據(jù)以字符為單位傳輸，多個(gè)字符構(gòu)成一個(gè)字符組(串)，由一個(gè)或幾個(gè)同步字符(如SYN)為組頭和組尾做同步標(biāo)識(shí)；接收方識(shí)別出SYN后，即可接收數(shù)據(jù)組，直至組尾。103面向比特時(shí)，數(shù)據(jù)由任意比特組成數(shù)據(jù)塊(幀)，在每個(gè)數(shù)據(jù)塊的前后加上起始和結(jié)束標(biāo)志序列(0111110)，以固定時(shí)鐘節(jié)拍串行發(fā)送數(shù)據(jù)。接收端要建立與發(fā)送端一樣的時(shí)鐘，才可便于實(shí)現(xiàn)同步。104同步傳輸時(shí)，發(fā)送端以固定的時(shí)鐘信號(hào)頻率串行發(fā)送數(shù)據(jù)，每比特與時(shí)鐘嚴(yán)格對(duì)應(yīng)；因接收端有與之一樣的時(shí)鐘，接收端可從接收的數(shù)據(jù)中區(qū)分出每個(gè)比特，達(dá)到同步目的。遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，接收端可從數(shù)據(jù)流中提取同步時(shí)鐘，從而實(shí)現(xiàn)位同步，這就是內(nèi)同步或自同步。105標(biāo)志位標(biāo)志位任意組合的比特流01111110正文01111110

SS

字字字SYY

符符符YNN12

N

N………(a)字符同步(b)幀同步同步傳輸一組（串）字符106異步傳輸方式不需要在發(fā)送端和接收端之間傳輸時(shí)鐘信號(hào)，而是靠它的起始位和停止位來確定的。因此實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，控制容易，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，只需重發(fā)一個(gè)字符即可，但傳輸效率較低，開銷大。適于低速率場(chǎng)合。107同步傳輸方式的傳輸效率高，開銷小，但收發(fā)雙方需建立同步時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)和控制比較復(fù)雜；在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中有一位出錯(cuò)，就必須重新傳輸整個(gè)數(shù)據(jù)塊。同步傳輸方式適合于高速場(chǎng)合。108按數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)空順序區(qū)分并行通信串行通信按線路上數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较騾^(qū)分單工通信半雙工通信全雙工通信按線路連接方式和信息方向區(qū)分點(diǎn)到點(diǎn)通信廣播式通信按信道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)形式區(qū)分基帶通信頻帶通信按數(shù)據(jù)傳輸所使用的同步方式區(qū)分同步通信異步通信數(shù)據(jù)通信方式1092.4

數(shù)據(jù)交換技術(shù)1.數(shù)據(jù)交換的概念數(shù)據(jù)交換是指在任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)中，通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的某種轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)之間的連接。數(shù)據(jù)交換是多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行侄巍?10數(shù)據(jù)交換通過中間網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)中間網(wǎng)絡(luò)只為數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)直至到達(dá)目的點(diǎn)提供交換的功能。這個(gè)中間網(wǎng)絡(luò)也叫交換網(wǎng)絡(luò)，組成交換網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)叫交換節(jié)點(diǎn)，一般的交換網(wǎng)絡(luò)都是通信子網(wǎng)。111按交換原理區(qū)分，數(shù)據(jù)交換有線路交換、存儲(chǔ)交換和混合交換。而具體實(shí)現(xiàn)的交換技術(shù)有：線路交換、報(bào)文交換、報(bào)文分組交換、ATM交換、幀中繼交換等。1122.線路交換線路交換是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域最早使用的交換方式,多用于電話網(wǎng)絡(luò)交換。線路交換就是要通過中間交換節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)站點(diǎn)之間建立一條專用的通信線路。利用線路交換進(jìn)行通信包括建立線路、傳輸數(shù)據(jù)和拆除線路三個(gè)階段。113建立線路：源點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送帶目的點(diǎn)地址的請(qǐng)求連接信號(hào)。該信號(hào)先到達(dá)連接源點(diǎn)的第一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)根據(jù)請(qǐng)求中的目的點(diǎn)地址，按一定的規(guī)則將請(qǐng)求傳送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)；依此類推，直到目的點(diǎn)。目的點(diǎn)接到請(qǐng)求信號(hào)后，若同意通信，從剛才的來路返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，此時(shí)，源木節(jié)點(diǎn)之間的線路即已建成。114傳輸數(shù)據(jù)：源點(diǎn)在已建立的線路上發(fā)送數(shù)據(jù)和控制信息，直至全部發(fā)送完畢。拆除線路：源點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，且目的點(diǎn)也正確接收完畢，就可由某一點(diǎn)提出拆線請(qǐng)求，拆除原來建立的線路。115BC通信雙方物理信道的建立H1H2AD116線路交換方式的特點(diǎn)：用戶就可以固定的速率傳輸數(shù)據(jù)，中間節(jié)點(diǎn)也不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行其他緩沖和處理，數(shù)據(jù)不丟失、不亂序，傳輸可靠，傳輸實(shí)時(shí)性好，透明性好。但該方式線路建立時(shí)間延遲較大，傳輸效率較低；線路建立后即為專用線路，線路利用率低；不具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和差錯(cuò)控制能力。1173.存儲(chǔ)交換存儲(chǔ)交換的過程(原理)是：交換節(jié)點(diǎn)將輸入的信息先在存儲(chǔ)區(qū)暫存，并對(duì)存儲(chǔ)的信息進(jìn)行處理，待指定輸出線空閑時(shí)，再分別將信息轉(zhuǎn)發(fā)出去。交換設(shè)備可控制輸入信息存入緩沖區(qū)等待出口的空閑，接通輸出并傳送信息。118輸出輸入緩沖存儲(chǔ)信息處理和轉(zhuǎn)發(fā)…

交換節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)交換原理圖…119存儲(chǔ)交換方式：具有均衡負(fù)荷、不需建立線路、線路利用率高、差錯(cuò)控制、速率匹配、靈活性好等優(yōu)點(diǎn)。但其實(shí)時(shí)性不好，網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲大。適用于對(duì)一些實(shí)時(shí)性要求不高(如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理)的場(chǎng)合。1204.混合交換近幾年出現(xiàn)了綜合線路交換和分組交換的高速交換方式，也叫混合交換?；旌辖粨Q采用動(dòng)態(tài)時(shí)分復(fù)用技術(shù)，將一部分帶寬分配給線路交換用，而將另一部分帶寬分配給分組交換用。這兩種交換所占的帶寬比例也是動(dòng)態(tài)可調(diào)的，以便使這兩種交換都能得到充分利用，提供多媒體傳輸服務(wù)。121典型的ATM(異步傳輸模式)交換、DQDB(分布式隊(duì)列雙總線)交換等均屬混合交換，幀中繼(FR)交換也是近年來發(fā)展起來的高速交換技術(shù)。1225.報(bào)文交換報(bào)文交換過程：發(fā)方把待傳送的正文信息再加上相應(yīng)的控制信息形成一份份報(bào)文；再以報(bào)文為單位送到各節(jié)點(diǎn)；交換節(jié)點(diǎn)在接收?qǐng)?bào)文后進(jìn)行緩存和必要的處理；待指定輸出端線路和下一節(jié)點(diǎn)空閑時(shí)，再將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)出去，直到目的節(jié)點(diǎn)；目的節(jié)點(diǎn)將收到的各份報(bào)文中的正文信息交付給收端DTE。123報(bào)文交換方式是以報(bào)文為單位交換信息。每個(gè)報(bào)文包括三部分：報(bào)頭、報(bào)文正文和報(bào)尾。報(bào)頭通常由報(bào)文編號(hào)、發(fā)送端地址、接收端地址及報(bào)文起始、數(shù)據(jù)起始和結(jié)束標(biāo)志等控制信息組成。報(bào)尾通常包括差錯(cuò)控制信息等。1246.報(bào)文分組交換報(bào)文分組交換簡(jiǎn)稱分組交換(包交換)。報(bào)文分組交換方式是把信息正文再分成若干個(gè)正文組，每個(gè)組再加上相應(yīng)的頭部和尾部控制信息，就形成了報(bào)文分組，在線路和節(jié)點(diǎn)上是以報(bào)文分組為單位進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和轉(zhuǎn)發(fā)的。125在原理上，分組交換技術(shù)類似于報(bào)文交換，只是它們的數(shù)據(jù)單位不同。報(bào)文分組交換中規(guī)定了分組的長(zhǎng)度。通常分組的長(zhǎng)度小于報(bào)文交換中報(bào)文的長(zhǎng)度。如果站點(diǎn)的信息超過限定的分組長(zhǎng)度，該信息必須被分為若干個(gè)分組。126與報(bào)文交換相比，報(bào)文分組交換有如下特點(diǎn)：①利用節(jié)點(diǎn)主存進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，不需訪問外存，處理速度加快，降低了傳輸延遲；②較短的信息分組，其下一節(jié)點(diǎn)和線路的響應(yīng)時(shí)間也較短，可提高傳輸速率；③短信息傳輸中出錯(cuò)的概率小，即使有差錯(cuò)重發(fā)的也只是一個(gè)分組，提高了傳輸效率；127④分組交換的數(shù)據(jù)報(bào)形式可使多個(gè)分組在網(wǎng)絡(luò)的不同鏈路上并發(fā)傳送，提高傳輸效率和線路利用率；⑤可大大降低對(duì)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)容量的要求。⑥分組交換要進(jìn)行組包、拆包和重裝過程，增加了報(bào)文的加工處理時(shí)間。128報(bào)文分組交換技術(shù)是由數(shù)據(jù)報(bào)分組和虛電路分組兩種傳輸方式實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)報(bào)傳輸是一種面向無連接的傳輸方式；虛電路傳輸是一種面向連接的傳輸方式。129數(shù)據(jù)報(bào)分組交換：數(shù)據(jù)報(bào)傳輸類似于郵政系統(tǒng)的信件投遞。每個(gè)分組都攜帶完整的源、目的節(jié)點(diǎn)的地址信息，獨(dú)立地傳輸。每經(jīng)過一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)時(shí)，都要根據(jù)目標(biāo)地址、網(wǎng)絡(luò)流量及故障等網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時(shí)的狀態(tài)，按一定路由選擇算法選擇一條最佳的輸出線，直至傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)。

130虛電路分組交換：虛電路傳輸是一種面向連接的交換服務(wù)。它將電路交換和數(shù)據(jù)報(bào)交換結(jié)合起來。在發(fā)送分組前，要先建立邏輯連接—虛電路。但與電路交換不同處：一是虛電路交換建立的不是專用線路而是一個(gè)邏輯通路，其他分組仍可使用該通路上的各段鏈路；二是分組在各節(jié)點(diǎn)仍要存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，但不必做路由選擇。131數(shù)據(jù)交換類型報(bào)文交換報(bào)文分組交換ATM交換DQDB交換……線路交換存儲(chǔ)交換混合交換數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)報(bào)分組虛電路分組132呼叫呼叫呼叫流向時(shí)間

A

BC

D呼叫確認(rèn)數(shù)據(jù)塊報(bào)文報(bào)文報(bào)文流向時(shí)間

A

B

C

D

A

B

C

D流向時(shí)間組1組3組2組1組3組2組1組3組2幾種交換方式的比較133幾種交換方式的比較：各種交換在數(shù)據(jù)傳輸階段均有傳輸時(shí)延和傳播時(shí)延。電路交換時(shí)建立線路時(shí)有傳輸時(shí)延、傳播時(shí)延和節(jié)點(diǎn)時(shí)延，但在數(shù)據(jù)傳輸階段就不存在節(jié)點(diǎn)時(shí)延；報(bào)文交換時(shí)節(jié)點(diǎn)時(shí)延較大；數(shù)據(jù)報(bào)分組交換時(shí)，節(jié)點(diǎn)時(shí)延明顯減少；虛電路交換時(shí)，建立虛電路有傳輸時(shí)延、傳播時(shí)延和節(jié)點(diǎn)時(shí)延，在數(shù)據(jù)傳輸階段也存在節(jié)點(diǎn)時(shí)延。1342．5差錯(cuò)控制技術(shù)1.差錯(cuò)及差錯(cuò)控制概念差錯(cuò)：就是在通信接收端收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送端實(shí)際發(fā)出的數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象。差錯(cuò)產(chǎn)生的原因：信道頻率特性不理想形成的碼間串?dāng)_--乘性干擾和系統(tǒng)中各種噪聲引起的誤碼--加性干擾。135為了保證通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量，降低誤碼率，要采取差錯(cuò)控制措施。差錯(cuò)控制：為防止由于各種因素引起的信息傳輸錯(cuò)誤或?qū)㈠e(cuò)誤限制在所允許的范圍內(nèi)而采取的措施。噪聲有兩大類：隨機(jī)噪聲和沖擊噪聲。隨機(jī)噪聲引起隨機(jī)差錯(cuò)；沖擊噪聲引起突發(fā)差錯(cuò)136隨機(jī)噪聲:是通信信道上固有的、持續(xù)存在的噪聲，如線路本身電氣特性隨機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)幅度、頻率、相位的畸變和衰減，電氣信號(hào)在線路上產(chǎn)生反射造成的回音效應(yīng)，相鄰線路之間的串?dāng)_等。沖擊噪聲:是由外界某種原因突發(fā)產(chǎn)生的噪聲，如大氣中的閃電、電源開關(guān)的跳火、外界強(qiáng)電磁干擾、電源的波動(dòng)等。1372.差錯(cuò)控制方法

(1)檢錯(cuò)重發(fā)方法反饋信道前向信道檢錯(cuò)碼編碼器信源發(fā)送器接收器檢錯(cuò)碼譯碼器信宿噪聲源

ARQ方法原理圖重發(fā)控制反饋控制138

(2)前向糾錯(cuò)方法：前向信道糾錯(cuò)碼編碼器信源發(fā)送器接收器糾錯(cuò)碼譯碼器信宿噪聲源FEC方法原理圖139(3)反饋檢錯(cuò)方法：接收端將收到的信息碼原封不動(dòng)地發(fā)回發(fā)送端，與發(fā)送端中的原發(fā)信息碼相比較，如果有不一致，發(fā)送端重發(fā)。

(4)混合糾錯(cuò)方法：將反饋重發(fā)檢錯(cuò)和前向糾錯(cuò)兩種方法結(jié)合結(jié)合在一起可進(jìn)行混合糾錯(cuò)。140幾種差錯(cuò)控制方法的特點(diǎn)ARQ方法：容易實(shí)現(xiàn)，設(shè)備簡(jiǎn)單，但要有反饋信道，信道質(zhì)量差時(shí)反饋次數(shù)增多，影響傳輸效率和信息的連續(xù)性。FEC方法：優(yōu)點(diǎn)是發(fā)送時(shí)不需存儲(chǔ)，不要反饋信道，缺點(diǎn)是譯碼設(shè)備復(fù)雜，糾錯(cuò)碼與信道干擾情況相關(guān)。141混合糾錯(cuò)方法：介于ARQ和FEC之間。反饋檢錯(cuò)方法：方法、原理和設(shè)備均簡(jiǎn)單，但要有雙向信道，且每個(gè)信息碼均要至少發(fā)送兩次，傳輸效率低。實(shí)際中使用最多的還是ARQ方法。142(1)信道編碼原理及類型發(fā)送端利用信道編碼器對(duì)信息序列進(jìn)行某種變換(常用方法是在原信息序列后增加一些相應(yīng)的二進(jìn)制碼，稱為冗余碼或監(jiān)督位)，使原來彼此獨(dú)立的、沒有相關(guān)性的信息碼之間產(chǎn)生某種相關(guān)性，接收端據(jù)此來檢查和糾正傳輸信息序列中的差錯(cuò)。3.信道編碼143差錯(cuò)控制編碼:以一定方式在信息碼中加入冗余碼的過程。差錯(cuò)控制編碼包含監(jiān)督位，具有一定冗余度，冗余度為零的編碼無抗干擾能力。通常，信道編碼有奇偶校驗(yàn)碼、等比碼、正反碼、漢明碼和循環(huán)冗余校驗(yàn)碼等144差錯(cuò)控制編碼按抗干擾能力可分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼兩類；按對(duì)信源輸出的信息的處理方式分有分組碼和卷積碼兩類；按信息碼與冗余碼之間的關(guān)系，可分為線性碼和非線性碼兩類。檢錯(cuò)碼是能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的編碼。糾錯(cuò)碼是能夠發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤且又能自動(dòng)糾正錯(cuò)誤的編碼。145①奇偶校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)碼是一種最簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)碼。其檢驗(yàn)規(guī)則是：在原數(shù)據(jù)位后附加校驗(yàn)位(冗余位)，使得在附加后的整個(gè)數(shù)據(jù)碼中的“1”的個(gè)數(shù)成為奇數(shù)或偶數(shù)，就分別叫做奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)。(2)常用的差錯(cuò)控制編碼

146奇偶校驗(yàn)的過程是首先將要傳送的數(shù)據(jù)分組，一般都按字符分組，即一個(gè)字符或若干個(gè)字符構(gòu)成一組，在每一組后增加一位或幾位校驗(yàn)位，校驗(yàn)位的取值就根據(jù)對(duì)該組進(jìn)行位“1”或位“0”的奇校驗(yàn)或是偶校驗(yàn)的要求而定。147信息比特編碼字母7654321校驗(yàn)位A10000010B10000100C10000111D10001000E10001011F10001101G10001110校驗(yàn)位10000001水平奇偶校驗(yàn)碼表148奇偶校驗(yàn)有水平奇偶校驗(yàn)、垂直奇偶校驗(yàn)、水平垂直奇偶校驗(yàn)和斜奇偶校驗(yàn)。奇偶校驗(yàn)的特點(diǎn)：檢錯(cuò)能力低，只能檢測(cè)出奇數(shù)個(gè)碼錯(cuò)，可以有部分糾錯(cuò)能力。這種檢錯(cuò)法所用設(shè)備簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)(可以用硬件和軟件方法實(shí)現(xiàn))。149②正反碼正反碼中信息位數(shù)目與冗余位數(shù)目相等。當(dāng)信息位有奇數(shù)個(gè)“1”時(shí)，冗余位與信息位相同；當(dāng)信息位有偶數(shù)個(gè)“1”時(shí)，冗余位與信息位相反。150編碼過程：如正反碼碼長(zhǎng)n=10，其中信息位k=5，監(jiān)督位r=5。若信息碼為10011，則監(jiān)督碼為10011，所組成的正反碼為1001110011；若信息碼為10010，則監(jiān)督碼為01101，所組成的正反碼為1001001101。151譯碼過程：①將接收的n位碼用信息位和監(jiān)督位按位進(jìn)行異或，得到一個(gè)k位的合成碼；②利用合成碼產(chǎn)生一個(gè)校驗(yàn)碼。若信息位中有奇數(shù)個(gè)“1”，則合成碼即為校驗(yàn)碼；若信息位中有偶數(shù)個(gè)“1”，則合成碼的反碼為校驗(yàn)碼；③根據(jù)校驗(yàn)碼中“1”的個(gè)數(shù)進(jìn)行判決和糾錯(cuò)

152校驗(yàn)碼若為全“0”，則表示無差錯(cuò)；校驗(yàn)碼中若四個(gè)“1”、一個(gè)“0”，則說明信息位中有一位差錯(cuò)，其位置對(duì)應(yīng)于校驗(yàn)碼中“0”的位置；校驗(yàn)碼中若四個(gè)“0”、一個(gè)“1”，則說明冗余位中有一位差錯(cuò)，其位置對(duì)應(yīng)于校驗(yàn)碼中“1”的位置；其它情況時(shí)說明差錯(cuò)在兩位或兩位以上。

153如發(fā)送碼為1001110011，接收到的也是它，則合成碼為10011⊕10011=00000；由于接收碼中信息位有奇數(shù)個(gè)“1”，則校驗(yàn)碼也為00000，所以可確定接收無差錯(cuò)；若接收碼變?yōu)?101110011，則合成碼為11011⊕10011=01000,由于接收碼中信息位有偶數(shù)個(gè)“1”，則校驗(yàn)碼為合成碼的反碼，即10111，由此可判斷信息位的第2位出錯(cuò)。154若接收碼錯(cuò)成1010110011，則合成碼為10101⊕10011=00110，校驗(yàn)碼也是00110，則可判斷出有兩位或兩位以上碼錯(cuò)?？梢姡@種碼長(zhǎng)為10位的正反碼具有糾正一位錯(cuò)碼的能力和具有檢測(cè)出全部?jī)晌患皟晌灰陨喜铄e(cuò)的能力。但正反碼的編碼效率低，只適用于信息位較短的場(chǎng)合。

155③循環(huán)冗余校驗(yàn)碼循環(huán)冗余校驗(yàn)碼也叫CRC碼。它是由要傳送的k位信息后附加一個(gè)r位的校驗(yàn)序列構(gòu)成，并以該循環(huán)碼進(jìn)行發(fā)送和傳