第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識主要內(nèi)容2.1數(shù)據(jù)通信的概念（相關(guān)的概念，通信系統(tǒng)的性能指標）2.3數(shù)據(jù)通信方式（單工通信、雙工通信、基帶傳輸、頻帶傳輸、寬帶傳輸）2.4數(shù)據(jù)編碼（數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制和編碼，模擬數(shù)據(jù)的編碼）2.5信道復用技術(shù)（頻分復用、時分復用、波分復用）2.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)（電路交換、報文交換、報文分組交換）2.7物理傳輸媒體（雙絞線、同軸電纜、光纖，無線通信）2.8差錯控制（差錯控制技術(shù)、奇偶校驗、循環(huán)冗余校驗）重點內(nèi)容：單工、半雙工、全雙工通信數(shù)據(jù)編碼（調(diào)制的方法和編碼的方法）信道復用的方法數(shù)據(jù)交換（幾種交換技術(shù)的差異）差錯控制（循環(huán)冗余校驗）難點：數(shù)據(jù)編碼循環(huán)冗余校驗數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.1數(shù)據(jù)通信的概念2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型幾個相關(guān)概念：通信：廣義上講，信息從一個地方傳輸?shù)搅硪粋€地方的過程，就可稱為通信。例如古代的烽火傳信等。在這里，通信是指信息的傳輸，它包括三個要素：信源：信息的發(fā)送者，例如發(fā)送信息的計算機信道：信息的傳輸媒體，例如通信線路信宿：信息的接收者，接收處理信息的設(shè)備或計算機等。理想的通信系統(tǒng)模型如圖：信源信宿實際上，信號在傳輸?shù)倪^程中，會受到各種干擾，這時的模型如下圖：信源信源信宿噪聲即在傳輸?shù)倪^程中會受到各種噪聲的干擾。再幾個相關(guān)概念1、信息：是語音、圖像、文字等各種形式，是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。2、數(shù)據(jù)：是信息的表現(xiàn)形式，定義為有意義的實體。數(shù)據(jù)可分為：模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)：在某區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值；數(shù)字數(shù)據(jù)：在某個區(qū)間內(nèi)取離散的值。3、信號：是數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式，是數(shù)據(jù)的電氣或電磁編碼。信號可分為：模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號：隨時間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波；數(shù)字信號：一系列離散的電脈沖?？蛇x擇適當?shù)膮⒘縼肀硎疽獋鬏數(shù)臄?shù)據(jù)。模擬信號和數(shù)字信號的表示如圖：根據(jù)信道中所傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號分：模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)的表示方法：模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)都可以用模擬信號或數(shù)字信號來表示，因而無論信源產(chǎn)生的是模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字數(shù)據(jù)，在傳輸過程中都可以用適合于信道傳輸?shù)哪撤N信號形式來傳輸:1)模擬數(shù)據(jù)可以用模擬信號來表示。模擬數(shù)據(jù)是時間的函數(shù)，并占有一定的頻率范圍，即頻帶。這種數(shù)據(jù)可以直接用占有相同頻帶的電信號，即對應的模擬信號來表示。模擬電話通信是它的一個應用模型。2)模擬數(shù)據(jù)也可以用數(shù)字信號來表示。把模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號要經(jīng)過編碼，轉(zhuǎn)換成二進制流近似表示的數(shù)字信號，在線路的另一端將二進制流碼恢復成原來的模擬數(shù)據(jù)。數(shù)字電話通信是它的一個應用模型。3)數(shù)字數(shù)據(jù)可以用模擬信號來表示。如Modem可以把數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號；也可以把模擬信號解調(diào)成數(shù)字數(shù)據(jù)。用Modem撥號上網(wǎng)是它的一個應用模型。4)數(shù)字數(shù)據(jù)可以用數(shù)字信號來表示。數(shù)字數(shù)據(jù)可直接用二進制數(shù)字脈沖信號來表示，但為了改善其傳播特性，一般先要對二進制數(shù)據(jù)進行編碼。2.1.2通信系統(tǒng)的性能指標傳輸信息的有效性和可靠性是通信系統(tǒng)最主要的質(zhì)量指標。一、有效性：指信息傳輸?shù)乃俣取鬏斔俾适侵笖?shù)據(jù)在通信系統(tǒng)的傳輸快慢，根據(jù)不同的單位，傳輸速率可用以下幾個指標描述：1、碼元速率（),又稱信號傳輸速率。定義：單位時間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波特，記作Baud。碼元：數(shù)字信號中的每一個離散值就是一個碼元。碼元速率的計算公式：: =1/T(Baud)

......⑵式中T為信號碼元的寬度，單位為秒2、數(shù)據(jù)傳輸速率定義：每秒傳輸二進制信息的位數(shù)，單位為位/秒，記作bps或b/s。用二進制表示的信號，每個碼元包含1個比特，一個四進制表示的信號，每個碼元包含了兩個比特。計算公式：:=1/T*log2N(bps)......⑴式中T為一個數(shù)字脈沖信號的寬度(全寬碼)或重復周期(歸零碼)單位為秒；

N為一個碼元所取的離散值個數(shù)。從⑴、⑵式得：：=*log2N(bps).......⑶或=/log2N(Baud)......⑷

[例1]采用四相調(diào)制方式，即N=4，且T=833x10-6秒，則解：=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400(bps)=1/T=1/(833x10-6)=1200(Baud)二、可靠性可靠性：指信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。模擬通信系統(tǒng)的可靠性用信噪比來表示，信噪比越大，通信質(zhì)量越高。數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性用誤碼率來表示。

1）信噪比=10lg(S/N)單位：分貝（dB）。S為信號能量，N為噪聲能量。

2）誤碼率:二進制數(shù)據(jù)位傳輸時出錯的概率。誤碼率公式：Pe=Ne/N

式中Ne為其中出錯的位數(shù)；N為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總位數(shù)2.3數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式根據(jù)不同的情況有以下幾種劃分1、按照信號的傳輸方向分：單工通信、半雙工通信和雙工通信2、按傳輸頻率范圍分：基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸2.3.1單工通信與雙工通信根據(jù)信號在信道上的傳輸方向，通信方式可分為：單工通信、半雙工通信、全雙工通信1、單工通信任意時刻只允許向一個方向進行信息傳輸，例如電視，電視機只能被動的接收電視臺發(fā)出的信號，而發(fā)送信號給電視臺。2、半雙工通信信號可以從信道的一端傳到另一端，但在兩個方向上不能同時傳輸，可以交替改變方向的信息傳輸。例如對講機，通過改變開關(guān)的狀態(tài)來改變信號的傳送的方向。3、全雙工通信任意時刻信息都可進行雙向的信息傳輸。數(shù)據(jù)信號可從信道的一端傳到另一端，也可以反方向傳輸。例如電話。單工和半雙工傳輸可以采用一個信道支持信息的傳輸，對于全雙工傳輸則需要采用兩個信道。2.3.2基帶傳輸和寬帶傳輸1、基帶傳輸：基帶信號：數(shù)字信號是矩形波，這種方波固有的頻帶為基帶，方波信號稱為基帶信號。通?；鶐盘柺菦]有經(jīng)過處理的信號?；鶐鬏敚涸谛诺乐兄苯觽鬏敾鶐盘??；鶐盘柕幕绢l帶可以從直流成分到數(shù)兆赫，頻帶很寬，傳輸媒體的整個頻帶都被基帶信號占用。并且基帶信號的頻帶越寬，傳輸?shù)倪^程中衰減的越厲害，通常傳輸距離一般不超過2公里，需要需加中繼器放大信號，以便延長傳輸距離。2、頻帶傳輸通常用于遠距離通信。基帶信號不能遠距離通信，所以就要對基帶信號進行處理，例如把數(shù)字信號調(diào)制成音頻信號進行傳輸，接收端再將音頻信號解調(diào)成數(shù)字信號。經(jīng)過處理后的信號稱為頻帶信號。傳輸頻帶信號的方式稱為頻帶傳輸。2.4數(shù)據(jù)編碼幾點認識：1、數(shù)據(jù)有數(shù)字數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)2、通信信道根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可分為數(shù)字信道和模擬信道數(shù)字數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸需要進行調(diào)制。數(shù)字數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸需要進行數(shù)字信號的編碼.模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸需要進行采樣編碼2.4.1、數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制要利用模擬信道傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)，要對數(shù)字數(shù)據(jù)進行調(diào)制。調(diào)制：發(fā)送端將數(shù)字信號變換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程。所用的設(shè)備是調(diào)制器。在接收端再將模擬信號還原成數(shù)字信號。所用設(shè)備是解調(diào)器。調(diào)制所用的基本方法：幅移鍵控法ASK、頻移鍵控法FSK、相移鍵控法PSK。調(diào)制的基本思想：模擬數(shù)據(jù)可以用數(shù)學函數(shù)表示：Acos(2+)…(1)其中A表示波形的幅度f表示波形的頻率表示波形的相位根據(jù)式（1）中三個參數(shù)的變化，就可以表示特定的數(shù)字信號0和1，實現(xiàn)調(diào)制的過程。1、幅移鍵控（ASK）方法：通過改變載波信號的幅度值來表示數(shù)字信號0和1。通常，用A1表示數(shù)字信號1，用A2表示數(shù)字信號0。例如：高幅值信號表示‘1’，低幅值信號表示‘0’。2、頻移鍵控（FSK）方法：將不同的數(shù)據(jù)信息（0和1）調(diào)制成相同幅度但不同頻率的載波信號；即通過改變載波信號頻率的方法來表示信號0和1。例如：高頻信號表示‘1’，低頻信號表示‘0’。3、相移鍵控（PSK）方法：利用相鄰載波信號的相位變化來表示相鄰信號是否具有相同的數(shù)據(jù)信息值，此時的幅度和頻率均保持不變；例如：發(fā)生相位變化表示‘1’，否則表示‘0’實例例如一個數(shù)字信號10110010，進行調(diào)制的波形圖如下：2.4.2數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼利用數(shù)字信道直接傳輸數(shù)字信號時，需要進行數(shù)字編碼。編碼的目的是為了減少數(shù)據(jù)傳輸過程中的誤碼率。常用的方法：不歸零碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼1、不歸零編碼(NRZ)利用不同的電平表示不同的二進制值，并采用負邏輯雙極性表示，即正電平（+15v）表示數(shù)字信號‘0’，負電平（-15v）表示數(shù)字信號‘1’2、曼徹斯特編碼將一位時間一分為二，位時間內(nèi)發(fā)生低電平到高電平的變化表示‘1’；高電平到低電平的變化表示‘0’；電平不發(fā)生變化的位稱為非數(shù)據(jù)位，常用作傳輸數(shù)據(jù)塊的控制符。3、差分曼徹斯特編碼將一個位時間一分為二，如果當前位的前半部分電平不同于前一位的最終電平狀態(tài)（即位間電平發(fā)生變化），表示‘0’；如果當前位的前半部分電平相同于前一位的最終電平狀態(tài)（即位間電平不發(fā)生變化），表示‘1’。同樣中間電平不發(fā)生變化的位用作控制位。2.4.3模擬數(shù)據(jù)的編碼數(shù)字信號在許多方面優(yōu)于模擬信號：（1）可靠性高（2）保密性高（3）傳輸距離遠（4）便于用計算機進行傳輸模擬數(shù)據(jù)要在數(shù)字信道上進行傳輸時，要進行編碼，把模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)。常用方法：脈沖編碼調(diào)制（PCM）脈沖編碼調(diào)制（PCM）脈沖編碼調(diào)制過程共有三個步驟：采樣、量化和編碼，如圖：1)采樣：通過某種頻率的采樣脈沖將模擬信息的值取出，變連續(xù)的模擬信息為離散信號。即每過一段固定的時間就對模擬信號進行取值。2）量化：量化的目的是確定采樣出的模擬信號的數(shù)值。通過規(guī)定一定的量化級，對采樣得到的離散值進行“取整”量化，得到離散信號的具體數(shù)值。例如量化級別為256，那么就會有這樣的一些量化區(qū)間：(01),(12)……(254255),那么從采樣得到的數(shù)值的大小，在哪個區(qū)間，就認為他處于哪個量化級別。例如一個采樣值為1.8,那么它屬于第二個量化級別，并且這個采樣值的離散值為2（取整）。3）編碼：將量化后的值編碼成一定位數(shù)的二進制值。通常，當量化級為N時，編碼后的二進制位數(shù)為log2N。例如量化級別是256時，編碼后的二進制位數(shù)是8。2.5信道復用技術(shù)信道復用的目的：傳輸介質(zhì)的傳輸能力超過傳輸單一信號所需要的帶寬，為了提高信道的利用率，人們希望傳輸信道能同時攜帶多個信號，即把幾個信號放到同一個信道上進行傳輸，即用來共享資源?；驹恚寒斘锢硇诺赖目捎脦挸^單個原始信號所需的帶寬時，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個固定帶寬的子信道，并利用每個子信道傳輸一路信號，從而達到多路信號共用一個信道，或者將多路信號組合在一條物理信道上傳輸?shù)哪康?，充分利用信道容量。主要復用技術(shù)：頻分多路復用（FDM）時分多路復用（TDM）波分多路復用（WDM）4.5.1頻分多路復用(FDM)原理：不同的傳輸媒體具有不同的帶寬（信號不失真?zhèn)鬏數(shù)念l率范圍）.頻分多路復用技術(shù)對整個物理信道的可用帶寬進行分割，并利用載波調(diào)制技術(shù)，實現(xiàn)原始信號的頻譜遷移，使得多路信號在整個物理信道帶寬允許的范圍內(nèi)，實現(xiàn)頻譜上的不重疊，從而共用一個信道。用途：主要用于模擬信道的復用。2.5.2時分多路復用（TDM)原

理：當物理信道可支持的位傳輸速率超過單個原始信號要求的數(shù)據(jù)傳輸速率時，可以將該物理信道劃分成若干時間片，并將各個時間片輪流地分配給多路信號，使得它們在時間上不重疊。用途：主要用于數(shù)字信道的復用。也可同時交叉?zhèn)鬏斈M信號。分類：同步時分多路復用異步時分多路復用1、同步時分多路復用分配給每個終端數(shù)據(jù)源的時間片是固定的，不管終端是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送，屬于他的時間片不能被其他的終端占用，因而從各個信號源發(fā)送時是定時同步的。如果某個時間片對應的數(shù)據(jù)源沒有數(shù)據(jù)發(fā)送，該時間片便空閑不用，會造成信道的浪費。2、異步同步時分復用又稱：統(tǒng)計時分多路復用，允許動態(tài)地分配時間片，時間片是按需分配的。如果某個終端不發(fā)送數(shù)據(jù)了，則其他的終端可以占用它的時間片。時間片和輸入裝置之間沒有一一對應關(guān)系，任何一個時間片都可以被用于傳輸任一路信號。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元中必須包含地址信息，以便尋找到目的節(jié)點，所以每個時間片里會增加一些額外的傳輸開銷。2.5.3波分多路復用(WDM)波分多路復用實質(zhì)：利用了光具有不同的波長的特征。隨著光纖技術(shù)的使用，基于光信號傳輸?shù)膹陀眉夹g(shù)得到重視.波分多路復用的原理：利用波分復用設(shè)備將不同信道的信號調(diào)制成不同波長的光，并復用到光纖信道上。在接收方，采用波分設(shè)備分離不同波長的光。2.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)原因：原始的通信方式是在任意兩點之間都連接一條通信線路。但是隨著通信距離增加和通信的終端數(shù)目增加時，在終端建立點到點的通信線路是不可能。例如你要發(fā)郵件到美國去，不可能在你的機器和美國的機器之間建立一個通信聯(lián)結(jié)。解決辦法：在數(shù)據(jù)通信時利用中間結(jié)點將通信雙方連接起來。中間結(jié)點（交換設(shè)備）：不關(guān)心被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容，僅執(zhí)行交換的動作，起數(shù)據(jù)交換的功能。即將數(shù)據(jù)從一個端口交換到另一端口，繼而傳輸?shù)搅硪慌_中間結(jié)點，直至目的地。整個數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程被稱為數(shù)據(jù)交換過程常用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)：線路交換（電路交換）報文交換（存儲轉(zhuǎn)發(fā)）分組交換（存儲轉(zhuǎn)發(fā)）2.6.1電路交換又稱線路交換，類似于電話系統(tǒng)，希望通信的計算機之間必須事先建立一條專用的通信路徑。通信路徑可能經(jīng)過多個節(jié)點，并且這些路徑可以是復用后的邏輯信道。整個線路交換的過程包括三個階段：建立線路、占用線路并進行數(shù)據(jù)傳輸、釋放線路1、建立線路發(fā)起方站點向某個終端站點（響應方站點）發(fā)送一個請求，該請求通過中間結(jié)點傳輸至終點；如果中間結(jié)點有空閑的物理線路可以使用，接收請求，分配線路，并將請求傳輸給下一中間結(jié)點；整個過程持續(xù)進行，直至終點。如果中間結(jié)點沒有空閑的物理線路可以使用，整個線路的“串接”將無法實現(xiàn)。僅當通信的兩個站點之間建立起物理線路之后，才允許進入數(shù)據(jù)傳輸階段。線路一旦被分配，在未釋放之前，其它站點將無法使用，即使某一時刻，線路上并沒有數(shù)據(jù)傳輸。2、數(shù)據(jù)傳輸在已經(jīng)建立物理線路的基礎(chǔ)上，站點之間進行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)既可以從發(fā)起方站點傳往響應方站點，也允許相反方向的數(shù)據(jù)傳輸。整個數(shù)據(jù)傳輸期間一直獨占信道，直到通信結(jié)束。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延非常短。3、釋放線路當站點之間的數(shù)據(jù)傳輸完畢，執(zhí)行釋放線路的動作。該動作可以由任一站點發(fā)起，釋放線路請求通過途徑的中間結(jié)點送往對方，釋放線路資源。釋放線路必須傳送到電路所經(jīng)過的各個節(jié)點，以便重新分配資源。電路交換示意圖：線路交換的特點：1獨占性：建立線路之后、釋放線路之前，即使站點之間無任何數(shù)據(jù)可以傳輸，整個線路仍不允許其它站點共享，因此線路的利用率較低，并且容易引起接續(xù)時的擁塞。2實時性好：一旦線路建立，通信雙方的所有資源（包括線路資源）均用于本次通信，除了少量的傳輸延遲之外，不再有其它延遲，具有較好的實時性；3線路交換設(shè)備簡單，不提供任何緩存裝置；4、用戶數(shù)據(jù)透明傳輸，要求收發(fā)雙方自動進行速率匹配。2.6.2報文交換這是存儲—轉(zhuǎn)發(fā)交換的一種。存儲—轉(zhuǎn)發(fā)交換的原理：輸入的數(shù)據(jù)在交換裝置控制下，先存入緩沖存儲器中，待指定輸出線路空閑時，再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)輸出。存儲—轉(zhuǎn)發(fā)交換分為：報文交換和報文分組交換。數(shù)據(jù)報交換的工作原理：如果一個站點希望發(fā)送一個報文（一個數(shù)據(jù)塊），它將目的地地址附加在報文上，然后將整個報文傳遞給中間結(jié)點；中間結(jié)點暫存報文，根據(jù)地址確定輸出端口和線路，排隊等待線路空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)給下一結(jié)點，直至終點。報文交換的數(shù)據(jù)單位：報文。報文包括兩部分：要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和報頭。報頭中包括源站點地址和目的站點地址以及其他的控制信息。中間節(jié)點收到了報文后，根據(jù)報頭中的目地地址為報文進行路由選擇，找出下一個節(jié)點的鏈路方向，等待信道空閑后，把報文轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點。報文交換示意圖：報文交換的特點：1）不獨占線路，多個用戶的數(shù)據(jù)可以通過存儲和排隊共享一條線路；2）無線路建立的過程，提高了線路的利用率；3）可以支持多點傳輸（一個報文傳輸給多個用戶，在報文中增加“地址字段”，中間結(jié)點根據(jù)地址字段進行復制和轉(zhuǎn)發(fā)）；4）增加了差錯檢測功能，避免出錯數(shù)據(jù)的無謂傳輸?shù)葓笪慕粨Q的不足1）由于“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”和排隊，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t；2）報文長度未作規(guī)定，報文只能暫存在磁盤上，磁盤讀取占用了額外的時間；3）任何報文都必須排隊等待：不同長度的報文要求不同長度的處理和傳輸時間，即使非常短小的報文（例如：交互式通信中的會話信息）；4）報文交換難以支持實時通信和交互式通信的要求。2.6.3報文分組交換也稱分組交換。也是存儲—轉(zhuǎn)發(fā)交換。與報文交換的不同是：數(shù)據(jù)交換的單位。報文分組交換的數(shù)據(jù)單位是：分組。分組：固定長度的數(shù)據(jù)塊。并且分組包括要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和目的地址，還有分組的編號。報文分組交換時，對傳輸數(shù)據(jù)的長度進行限制，即把長的報文分成若干較短的報文分組。報文分組交換的原理：進行分組交換時，發(fā)送端先要將傳送的信息分割成若干個規(guī)定長度的數(shù)據(jù)塊。再裝配成一個個分組。裝配過程中要對各個分組進行編號，并附加上源端和宿端的地址以及約定的其他信息，這樣每個分組都帶有一個分組頭和校驗序列。然后將各個分組分別送入通信子網(wǎng)中進行交換傳輸。當這些分組到達目的端系統(tǒng)后，被重新組裝成原來的報文，遞交給用戶。在通信子網(wǎng)中，各個中間節(jié)點同樣要進行存儲、轉(zhuǎn)發(fā)。與報文交換相比，報文分組交換的特點：1）傳輸靈活：分組的長度較短，每個分組可以選擇不同的路徑進行傳輸。2）傳輸?shù)臅r延降低：分組長度短了，每個中間節(jié)點的存儲—轉(zhuǎn)發(fā)的延遲減小了，可以實現(xiàn)準實時通信。3）不同站點的數(shù)據(jù)分組可以交織在同一線路上傳輸。提高了線路的利用率。可以固定分組的長度，系統(tǒng)可以采用高速緩存技術(shù)來暫存分組，提高了轉(zhuǎn)發(fā)的速度。2.8差錯檢測和校正差錯：信號在物理信道上傳輸過程中，由于各種因素而造成信號失真。這些因素包括：線路本身電器特性造成的隨機噪聲、信號幅度的衰減、頻率和相位的畸變、電器信號在線路上產(chǎn)生反射造成的回音效應、相鄰線路間的串擾以及各種外界因素（如大氣中的閃電、開關(guān)的跳火、外界強電流磁場的變化、電源的波動等）。在數(shù)據(jù)通信中，將會使在數(shù)據(jù)通信中，將會使接受端收到的二進制數(shù)位和發(fā)送端實際發(fā)送的二進制數(shù)位不一致，從而造成由“0”變成“1”或由“1”變成“0”的差錯。

差錯會導致接受端收到的二進制數(shù)位和發(fā)送端實際發(fā)送的二進制數(shù)位不一致，從而造成由“0”變成“1”或由“1”變成“0”的差錯。2.8.1差錯控制差錯控制在數(shù)據(jù)通信過程中能發(fā)現(xiàn)或糾正差錯，把差錯限制在盡可能小的允許范圍內(nèi)的技術(shù)和方法。最常用的差錯控制方法：差錯控制編碼。差錯控制編碼：數(shù)據(jù)信息位在向信道發(fā)送之前，先按照某種關(guān)系附加上一定的冗余位，構(gòu)成一個碼字后再發(fā)送，這個過程稱為差錯控制編碼過程。接收端收到該碼字后，檢查信息位和附加的冗余位之間的關(guān)系，以檢查傳輸過程中是否有差錯發(fā)生，這個過程稱為檢驗過程。差錯控制編碼可分為檢錯碼和糾錯碼。檢錯碼－－能自動發(fā)現(xiàn)差錯的編碼；糾錯碼－－不僅能發(fā)現(xiàn)差錯而且能自動糾正差錯的編碼。通常有三種差錯控制方法可供選擇：自動請求重發(fā)法（ARQ）前向糾錯法混合糾錯法1、自動請求重發(fā)法（ARQ)在ARQ方式中，當接收端發(fā)現(xiàn)差錯時，就設(shè)法通知發(fā)送端重發(fā)，直到收到正確的碼字為止。ARQ方式只使用檢錯碼。

(1)發(fā)送方發(fā)送具有檢測錯誤能力的代碼（稱為檢錯碼），

(2)接收方根據(jù)代碼的編碼規(guī)則，驗證接收到的數(shù)據(jù)代碼，并將結(jié)果反饋給發(fā)送方(正確接收/接收有錯）

(3)發(fā)送方可根據(jù)反饋的結(jié)果決定是否執(zhí)行重傳動作，如果接收方未正確接收，則重傳（出錯重傳）(4)在規(guī)定的時間內(nèi)，若未能收到反饋結(jié)果（稱為超時），則發(fā)送方可以認為傳輸出現(xiàn)差錯，進而執(zhí)行重傳動作(超時重傳).常用的自動請求重傳法有：?！葏f(xié)議和滑動窗口協(xié)議。停—等協(xié)議（1）發(fā)送方發(fā)送一塊數(shù)據(jù)后，就停止發(fā)送動作，開始計時，等待接收方的反饋結(jié)果。（2）發(fā)送方僅當收到正確的接收確認之后，才繼續(xù)發(fā)送后繼塊數(shù)據(jù)；（3）如果接到否定確認，或者計時器超時，重新傳送本數(shù)據(jù)塊?；瑒哟翱趨f(xié)議(1)發(fā)送方一次連續(xù)發(fā)送多塊數(shù)據(jù)（稱為窗口尺寸）；(2)接收方對每塊數(shù)據(jù)進行差錯分析，如果發(fā)現(xiàn)錯誤，立即反饋給發(fā)送方；(3)接收方可對接收到的多個正確的數(shù)據(jù)塊進行一次性確認；(4)發(fā)送方根據(jù)反饋的結(jié)果，重發(fā)指定的數(shù)據(jù)塊，或重發(fā)指定數(shù)據(jù)塊及其之后的所有數(shù)據(jù)塊。2、前向糾錯法（FEC）由發(fā)送方發(fā)送具有糾正錯誤能力的代碼，接收方根據(jù)編碼規(guī)則，檢查傳輸差錯，并自動進行糾錯動作。在FEC方式中，接收端不但能發(fā)現(xiàn)差錯，而且能確定二進制碼元發(fā)生錯誤的位置，從而加以糾正。FEC方式必須使用糾錯碼。3、混合糾錯法繼承了反饋重傳法和前向糾錯法兩者的優(yōu)點，發(fā)送方發(fā)送具有檢錯能力和一定糾錯能力的編碼，接收方根據(jù)檢測的結(jié)果，如果差錯可以糾正，則自動進行糾錯；否則，通過反饋信道，要求發(fā)送方執(zhí)行重發(fā)動作。2.8.2幾種檢錯碼和糾錯碼主要有以下幾種：奇偶校驗：（1）在每個字符的數(shù)據(jù)位傳輸之前，先檢測并計算出數(shù)據(jù)位中“1”的個數(shù)，是奇數(shù)個還是偶數(shù)個。（2）如果是偶校驗，保證原數(shù)據(jù)位和校驗位中“1”的總個數(shù)是偶數(shù)位。例如：傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息為：1011000采用偶校驗時，校驗位是“1”。（3）如果是奇校驗，保證原數(shù)據(jù)位和校驗位中“1”的總個數(shù)是奇數(shù)位。例如：傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息為：1011000采用奇校驗時，校驗位是“0”。（4）在接收端接收到數(shù)據(jù)后，重新計算數(shù)據(jù)位中包含“1”的個數(shù)，在通過奇偶校驗來判斷數(shù)據(jù)是否出錯。奇偶校驗的缺點：簡單，奇偶校驗只能檢測出單個比特出錯的情況，當兩個或兩個以上的比特出錯時，就無能為力了。例如：1011000采用偶校驗，校驗碼為1，如果出現(xiàn)了兩位出錯了，如01110001，則判斷不出出錯。2、循環(huán)冗余碼1)CRC碼的基本思想：在發(fā)送端產(chǎn)生一個循環(huán)冗余碼，附加在信息位后面一起發(fā)送到接收端，接收端收到的信息按發(fā)送端形成循環(huán)冗余碼同樣的算法進行校驗，若有錯，需重發(fā)。2)CRC的工作過程：幾個關(guān)鍵的部分：冗余碼的得到、碼字的得到、如何判斷是否有差錯。（1）根據(jù)要發(fā)送的信息位得到一個多項式M(x),m位信息位對應一個m-1次多項式，例如：信息位1011001；對應多項式如下：m(x)=x6+x4+x3+1

（2）接收端和發(fā)送端事先約定好碼字的長度，例如是N位。（3）冗余碼的位數(shù)r滿足如下關(guān)系式：N=m+r(4)根據(jù)冗余碼的位數(shù)可得到一個r-1次多項式，r是冗余碼的位數(shù)。（5）根據(jù)下式得到碼字:C(x)=xRm(x)+R(x)(6)冗余碼的得到：*接收端和發(fā)送端要事先約定好一個生成多項式G(x),G(x)是r次多項式。例如當r=3時，G(x)=x3+1

。*根據(jù)xRm(x)得到一個多項式，與其對應的又一個碼字，例如（1）中信息位可得：xRm(x)=，則與其對應的碼字為：1011001