计算机网络与通信_2.ppt

data communication basics data communication basics revised 7/2005revised 7/2005 chapter 2 chapter 2 data communication basicsdata communication basics 该章主要介绍数据通信技术的基本概念、数据该章主要介绍数据通信技术的基本概念、数据 编码技术、数据通信方式、数据传输介质、多路复用技编码技术、数据通信方式、数据传输介质、多路复用技 术、数据交换技术、差错控制技术等。初步了解数据通术、数据交换技术、差错控制技术等。初步了解数据通 信的基本技术。信的基本技术。 重点难点： 数据的四种传输方式； 数据的三种编码技术； 多路复用技术；数据的三种交换技术；差错控制技术 data communication basics data communication basics revised 7/2005revised 7/2005 2.1 concept of data communication2.1 concept of data communication 2.1.1 data , signal ; 差错控制是检查是否出现差错以及如何纠正差错；差错控制是检查是否出现差错以及如何纠正差错； 通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声；通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声； 由热噪声引起的差错是随机差错，或随机错；由热噪声引起的差错是随机差错，或随机错； 冲击噪声引起的差错是突发差错，或突发错；冲击噪声引起的差错是突发差错，或突发错； 在通信过程中产生的传输差错，是由随机差错与突在通信过程中产生的传输差错，是由随机差错与突 发发 差错共同构成的。差错共同构成的。 data communication basics data communication basics revised 7/2005revised 7/2005 传传 输输 差差 错错 产产 生生 过过 程程 data communication basics data communication basics revised 7/2005revised 7/2005 2.7.2 2.7.2 误码率误码率 指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，数值上近似等指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，数值上近似等 于：于：pepe= =nene/n/n，n n为传输的二进制码元总数，为传输的二进制码元总数，nene为被传错的码元数；为被传错的码元数； 它是衡量数据传输系统可靠性的参数之一；它是衡量数据传输系统可靠性的参数之一； 对于实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，要对于实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，要 根据实际传输要求提出误码率要求；根据实际传输要求提出误码率要求； 对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制比特，要折合对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制比特，要折合 成二进制比特来计算；成二进制比特来计算； 差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输系统时，只差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输系统时，只 有被测量的传输二进制比特数越大，才会越接近于真正的误码率值有被测量的传输二进制比特数越大，才会越接近于真正的误码率值 。 data communication basics data communication basics revised 7/2005revised 7/2005 2.7.3 2.7.3 差错控制差错控制 在数据通信中，最常用的差错控制方法是在数据通信中，最常用的差错控制方法是 在数据中加入差错控制编码。我们将要发送的数据称为在数据中加入差错控制编码。我们将要发送的数据称为 信息位。在向信道发送信息位之前，先按照某种规则加信息位。在向信道发送信息位之前，先按照某种规则加 上一定的冗余位（称为差错控制编码过程），构成一个上一定的冗余位（称为差错控制编码过程），构成一个 码字再发送。接收端收到码字后查看信息位和冗余位，码字再发送。接收端收到码字后查看信息位和冗余位， 并检查他们之间的关系是否正确，即进行校验，以确定并检查他们之间的关系是否正确，即进行校验，以确定 传输过程中是否有差错发生。差错控制方法通常有反馈传输过程中是否有差错发生。差错控制方法通常有反馈 重传技术、重传技术、 前向纠错技术前向纠错技术 data communication basics data communication basics revised 7/2005revised 7/2005 （1 1）反馈重传技术）反馈重传技术 信源送出信息序列，一方面经检错码编码器编码由发信源送出信息序列，一方面经检错码编码器编码由发 送机送入的信息，另一方面把它存入存储器以备重传。接收端送机送入的信息，另一方面把它存入存储器以备重传。接收端 经检错码译码器对接收到的数据进行译码，判断是否有错。如经检错码译码器对接收到的数据进行译码，判断是否有错。如 无错，则给出无错信号，经反馈信道送至发送端，同时通知信无错，则给出无错信号，经反馈信道送至发送端，同时通知信 宿接收译码后的信息序列。如有错，则给出有错信号，经反馈宿接收译码后的信息序列。如有错，则给出有错信号，经反馈 控制器通知信宿拒收信息，并通过反馈信道送至发送端，发送控制器通知信宿拒收信息，并通过反馈信道送至发送端，发送 端的判定信号检测器检测后，控制信源暂时停发新信息，并打端的判定信号检测器检测后，控制信源暂时停发新信息，并打 开存储器将传输中出错的信息重发一遍，接收端收到重发信息开存储器将传输中出错的信息重发一遍，接收端收到重发信息 序列后，若判定无错则通知信宿接收此数据。并经反馈信道通序列后，若判定无错则通知信宿接收此数据。并经反馈信道通 知发送端，可以发下一信道序列；若有错则重复上述过程，直知发送端，可以发下一信道序列；若有错则重复上述过程，直 到接收端内译码判定无错为止。到接收端内译码判定无错为止。 工作原理动画演示 data communication basics data communication basics revised 7/2005revised 7/2005 （2 2） 前向纠错技术前向纠错技术 差错控制的另一种方式称为前向纠错。前向纠差错控制的另一种方式称为前向纠错。前向纠 错是发送端发送能够纠错的数据，接收端收到这些数据以后错是发送端发送能够纠错的数据，接收端收到这些数据以后 ，通过错码译码器不仅能自动发现错误，并且能自动纠正传，通过错码译码器不仅能自动发现错误，并且能自动纠正传 输中的错误，然后再把已纠正的数据送给接收者输中的错误，然后再把已纠正的数据送给接收者 。 其优点是无需反馈信道，但译码设备复杂而且所送其优点是无需反馈信道，但译码设备复杂而且所送 纠错码必须与信道干扰情况紧密对应。如果为了纠正较多的纠错码必须与信道干扰情况紧密对应。如果为了纠正较多的 错误，需要附加更多的冗余码，就会导致传输效率的降低。错误，需要附加更多的冗余码，就会导致传输效率的降低。 工作原理动画演示工作原理动画演示 由差错控制的上述两种方法引出来两种不同的差错由差错控制的上述两种方法引出来两种不同的差错 控制编码：检错码和纠错码。控制编码：检错码和纠错码。 data communication basics data communication basics revised 7/2005revised 7/2005 2.7.4 2.7.4 常用的差错控制编码常用的差错控制编码 （1 1） 寄偶校验码寄偶校验码 寄偶校验码是一种最简单的校验码，其编寄偶校验码是一种最简单的校验码，其编 码规则：先将所要要传送的数据码元分组，并在每组的码规则：先将所要要传送的数据码元分组，并在每组的 数据后面附加一位冗余位即校验位，使该组包括冗余位数据后面附加一位冗余位即校验位，使该组包括冗余位 在内的数据码元中在内的数据码元中“1”1”的个数保持为奇数（奇校验）的个数保持为奇数（奇校验） 或偶数（偶校验）。在接收端按照同样的规则检查，如或偶数（偶校验）。在接收端按照同样的规则检查，如 发现不符，说明有错误发生；只有发现不符，说明有错误发生；只有“1”1”的个数仍然符的个数仍然符 合原定的规律时，认为传输正确。合原定的规律时，认为传输正确。 data communication basics data communication basics revised 7/2005revised 7/2005 （2 2） 循环冗余校验码（循环冗余校验码（ cyclic redundancy codecyclic redundancy code crc crc ） crccrc采用一种多项式的编码方法。把要发送的数采用一种多项式的编码方法。把要发送的数 据位串看成是系数只能为据位串看成是系数只能为“1”1”或为或为“0”0”的多项式。一个的多项式。一个k k位位 的数据块可以看成的数据块可以看成x x k k -1-1到到x x 0 0 的的k k项多项式的系数序列。例如，项多项式的系数序列。例如， “110001”110001”有有6 6位，表示多项式是位，表示多项式是“x x 5 5 + x + x 4 4 + 1”+ 1”。多项式的。多项式的 运算是模运算是模2 2运算。运算。 采用采用crccrc，发方和收方必须事先约定一个生成多项，发方和收方必须事先约定一个生成多项 式式g g（x x）。其基本思想是：将校验和附加在该数据块的末尾，）。其基本思想是：将校验和附加在该数据块的末尾， 使这个带校验和的多项式能被使这个带校验和的多项式能被g g（x x）除尽。当接收方收到带校）除尽。当接收方收到带校 验和的数据块时，用验和的数据块时，用g g（x x）去除它，如果有余数，则传输有错）去除它，如果有余数，则传输有错 误。误。 data communication basics data communication basics revised 7/2005revised 7/2005 习习 题题 2-1 2-1 解释下列名词：解释下列名词： 信号与数据信号与数据 基带传输与频带传输基带传