数据通信复习资料

1、数据通信复习资料数据是预先约定的、具有某种含义的任何一个数字或一个字母(符号)以及它们的组合。数据通信：依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息，它可以实现计算机与计算机、计算机与终端以及终端与终端之间的数据传递信息。数据信号的传输方式有：基带传输，频带传输，数字数据传输数据通信包含两方面的内容：数据传输和数据传输后的处理数据通信系统：由中央计算机系统、数据终端设备、数据电路构成。数据终端设备由数据输入设备、数据输出设备和数据传输控制器组成。数据电路由传输信道(传输线路)及其两端的数据电路终接设备(DCE)组成。中央计算机系统由通信控制器、主机组成数据电路位于DTE与计算机

2、系统之间,它的作用是为数据通信提供数字传输信道。数据链路：按照信息的特定方式进行操作的两个或两个以上的终端装置与互连线路的一种组合体。特定方式指信息速率和编码均相同。传输信道：信号的传输通道。包括通信线路和通信设备【模拟信道、数字信道】【物理实线传输媒介信道、电话网传输信道、数字数据传输信道。双绞线特点：两条互相绝缘的铜导线扭绞起来构成，一对线作为一条通信线路。可用于模拟信号和数据信号，铜线距离一般未几千米到几十千米。由于电磁耦合和集肤效应，线对的传输衰减随着频率的增加而增大，传输特性呈低通性。衰减：信号在传输介质中传播时将会有一部分能量转化为热能或者被传输介质吸收，从而造成信号强度不断减弱，

3、这种现象称为衰减数据通信网：有分布在各地的数据终端设备、数据交换设备和数据传输链路所构成的网络，在网络协议（软件）的支持下实现数据终端间的数据传输和交换。计算机通信网：将若干台具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒介互连起来，在通信软件（操作系统和网络协议）的支持下，实现计算机间信息传输与交换的系统。计算机通信网与数据通信网的区别： 计算机通信网是用户利用数据通信功能参与对资源的管理和使用的一个网络，对用户来说是“透明的” 计算机网络是由网络操作系统实现资源共享的计算机大系统。对用户来说是不透明的为什么要进行差错控制：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。然而，数据信号在

4、传输过程中不可避免地会发生差错，即出现误码。造成误码的原因很多，但主要原因可以归结为两个方面：一是信道不理想造成的符号间下扰均衡二是噪声对信号的干扰差错控制噪声分类：随机噪声（随机差错）、脉冲噪声（突发差错）差错控制的基本思路是：在发送端被传送的信息码序列（本身无规律）的基础上，按照一定的规则加入若干监督码元后进行传输，这些加入的码元与原来的信息码序列之间存在着某种确定的约束关系。在接收数据时，检验信息码元与监督码元之间的既定的约束关系，如该关系遭到破坏，则收端可以发现传输中的错误，乃至纠正错误。差错控制的核心:抗干扰编码。纠错编码的分类：(1)按码组的功能分，有检错码和纠错码两类。(2)按码

5、组中监督码元与信息码元之间的关系分，有线性码和非线性码两类。(3)按照信息码元与监督码元的约束关系，又可分为分组码和卷积码两类。(4)按照信息码元在编码前后是否保持原来的形式不变，可划分为系统码和非系统码。(5)按纠正差错的类型可分为纠正随机错误的码和纠正突发错误的码。(6)按照每个码元取值来分，可分为二进制码与多进制码。检错重发三种方式：停发等候重发、返回重发、选择重发。ARQ的优缺点:1.需反向信道，实时性差。2.ARQ方式在信息码后面所加的监督码不多，所以信息传输效率较高。3.译码设备较简FEC的优缺点:1.不需要反向信道，实时性好。2.缺点是所选择的纠错码必须与信道的错码特性密切配合，

6、否则很难达到降低错码率的要求；3.译码设备复杂；而要求附加的监督码也较多，传输效率就低。HEC的优缺点:混合纠错检错方式在实时性和译码复杂性方面是前向纠错和检错重发方式的折衷，因而近年来，在数据通信系统中采用较多。IRQ的优缺点1.这种方式的优点是不需要纠错、检错的编译器，设备简单。2.缺点是需要和前向信道相同的反向信道，实时性差。3.发送端需要一定容量的存储器以存储发送码组，环路时延越大，数据速率越高，所需存储容量越大。汉明距离和纠错能力：（1）检测e个错码要求最小码距d min=e+1 (2)纠正t个错码要求最小码距d min=2t+1 (3)纠正t个错码并且检测e个错码要求最小码距d m

7、in=e+t+1奇偶校验：偶校验时，信息码有偶数个1，监督码就是0，信息码有奇数个1，监督码就是1.奇校验时相反。典型的监督矩阵和典型的生成矩阵间关系：H=PIr,Q=Pt(P的转置)，G=IkQ，整个码组A=信息码*G。第四章公用电话网进行数据交换优缺点：(1)传输速率低。(2)传输差错率高。(3)线路接续时间长。(4)传输距离受限制。(5)接通率低、不易增加新功能。电路交换：数据通信中的电路交换方式是指两台计算机或终端在相互通信之前，需预先建立起一条物理链路，在通信中自始至终使用该条链路进行数据信息传输，并且不允许其他计算机或终端同时共享该链路，通信结束后再拆除这条物理链路。分为空分交换方

8、式和时分交换方式。电路交换中数据通信需经历呼叫建立、传输和呼叫拆除三个阶段。电路交换的优缺点：（1）信息的传输时延小，且对一次接续而言，传输时延固定不变。（2）信息传输的效率比较高。（3）信息的编码方法和信息格式由通信双方协调，不受网络的限制。（1）电路接续时间较长。（2）电路资源被通信双方独占，电路利用率低。（3）不同类型的终端不能相互通信。（4）有呼损。（5）传输质量较差。报文交换优缺点：1.可使不同类型的终端设备之间相互进行通信。2.在报文交换的过程中没有电路接续过程，来自不同用户的报文可以在同一条线路上以报文为3.单位实现统计时分多路复用，线路利用率高。4.无呼损。5.可实现同文报通信

9、。1.信息的传输时延大，而且时延的变化也大。2.要求报文交换机有高速处理能力，且缓冲存储器容量大，因此交换机的设备费用高。报文交换不利于实时通信，它适用于公众电报和电子信箱业务。分组交换优缺点：1.传输质量高2.可靠性高3.为不同种类的终端相互通信提供方便4.能满足通信实时性要求5.可实现分组多路通信。6.经济性好1.由于传输分组时需要交换机有一定的开销，使网络附加的传输信息较多，对长报文通信的传输效率比较低。2.要求交换机有较高的处理能力，故大型分组交换网的投资较大。数据报方式的特点：用户之间的通信不需要经历呼叫建立和呼叫清除阶段，对于数据量小的通信，传输效率比较高。 数据分组的传输时延较大

10、，且离散度大。 同一终端送出的若干分组到达终端的顺序可能不同于发端，需重新排序。对网络拥塞或故障的适应能力较强。虚电路方特点：1.一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫清除3个阶段。对于数据量较大的通信传输效率高。2.终端之间的路由在数据传送前已被决定。3.数据分组按已建立的路径顺序通过网络，在网络终点不需要对分组重新排序，分组传输时延较小，而且不容易产生数据分组的丢失。4.虚电路方式的缺点是对网络拥塞或故障的适应能力不如数据报方式灵活。帧中继的概念：帧中继(FR)技术是分组交换的升级技术，它是在OSI第二层上用简化的方法传送和交换数据单元的一种技术，以帧为单位存储-转发。帧中继交换机仅完成OS

11、I物理层和链路层核心层的功能，将流量控制、纠错控制等留给终端去完成，大大简化了节点机之间的协议，缩短了传输时延，提高了传输效率。帧中继发展的必要：光纤传输线路的使用、用户终端智能化帧中继技术的功能：1. 传递数据业务2. 帧中继交换机的功能简化3. 建立逻辑连接4. 提供带宽管理和防止阻塞的机制5. 提供交换虚电路和永久虚电路业务帧中继的特点：高效性（有效的带宽利用率、传输速率高、网络时延小）、经济性、可靠性、灵活性（帧中继网组建方面灵活方便。用户接入方面用户可方便接入，不必担心协议的不兼容性。 帧中继所提供的业务方面帧中继网为用户提供了灵活的业务。）、长远性帧中继网的应用: 1局域网互连 2

12、虚拟专用网 3作为分组交换网节点机之间的中继传输 4其他应用帧中继网用户入网方式：局域网接入方式、局域网用户用FRAD接入帧中继用户接入设备：路由器、网桥、帧中继装/拆设备（FRAD）、标准帧中继终端帧中继装/拆设备（FRAD）：具有协议转换功能，可以使任何基于HDLC和SDLC的设备接入到帧中继网络，也可以使以太网或令牌环网等局域网接入帧中继网络。具有拥塞管理和控制功能。具有集中功能，可以接人多个用户，对不同的用户入网使用方便。具有维护和测试功能。数据通信的过程：阶段1：建立物理连接 阶段2：建立数据链路 阶段3：数据传送 阶段4：传送结束，拆除数据链路阶段5：拆除物理连接数据链路控制规程的

13、功能：帧控制、透明传送、差错控制、流量控制、链路管理、异常状态的恢复基本型控制规程的特征：(1)以字符作为传输信息的基本单位，并规定了10个控制字符用于传输控制。 (2)差错控制方式采用检错重发（ARQ），具体重发方式是停止等待发送。 (3)多半采用半双工通信方式。 (4)可以采用异步(起止式)和同步传输方式。 (5)传输代码采用国际5号码。 (6)一般采用二维奇偶监督码检错。HDLC的特征：HDLC是面向比特的传输控制规程，以帧为单位传输数据信息和控制信息，其发送方式为连续发送（一边发一边等对方的回答），传输效率比较高。HDLC链路结构：不平衡型、对称型、平衡型操作方式：正常响应方式(NRM

14、)、异步响应方式(ARM)和异步平衡方式(ABM)。非操作方式：正常断开方式(NDM)、异步断开方式(ADM)和初始化方式(IM)。HDLC规程与基本型比较： (1)透明传输(2)可靠性高(3)传输效率高(4)应用广泛，适应力强(5)结构灵活x.25分组层主要功能是建立和拆除虚电路：(1)在X25接口为每个用户呼叫提供一个逻辑信道(LC)(所谓“呼叫”是指一次通信过程)。 (2)通过逻辑信道号(LCN)区分与每个用户呼叫有关的分组。 (3)为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传输，包括顺序编号、分组的确认和流量控制过程。 (4)提供交换虚电路(SVC)和永久虚电路（PVC)连接。 (5)提供建立

15、和清除交换虚电路的方法。 (6)检测和恢复分组层的差错。逻辑信道号：逻辑信道组号和逻辑信道号确定特殊比特的作用：D比特用来表示DTE是否希望用分组接收序列号P(R)来对它正在发送的分组给予端对端的确认。M比特为待续比特，表示是否有待续分组。PAD基本功能： (1)将来自非分组型终端的字符流装配成适当的分组，以便发往分组交换网。 (2)将来自分组交换网的数据分组拆卸成字符流，送给非分组型终端。 (3)虚电路的建立和释放。 (4)对来自非分组型终端的PAD命令信号及来自分组型终端的PAD电文进行相应的应答。 (5)对来自终端的中断信号进行处理。X.75建议内容：(1)与x25一样，它也分为物理层、

16、数据链路层和分组层。x75的链路层采用LAPB规程，还支持多链路规程。(2)X25是DTE和DCE之间的接口，而x.75是一个网络的信号端接设备(STE)和另一个网络的信号端接设备(STE)之间的接口。STE是完成网问互连的功能模块，它将各网的虚电路链接起来实现网间互连(3)X75要求采用64kbs的接口速率。(4)x75在虚电路建立和释放过程中的呼叫建立分组和释放分组，由一个信号终端透明地传送到下一个信号终端，它不对源点主机发出的x25呼叫请求分组作出任何响应，如回送呼叫接受分组等。(5)在呼叫建立与释放过程中，x75与x25格式上的主要差别是x75比x25多一个网间业务字段，用于传送网间有

17、关计费及路由信息等。 (6)x25是DTE与DCE之间的接口，两者是不对称的；而x75是DCE与DCE之间的接口，是通过DCE内的信号终端设备来实施的，两者是对称的。路由选择算法：非自适型（扩散式路由算法、静态路由表）、自适应法（动态路由表法）路由选择算法的一般要求：最短时间内使分组到达目的地；算法简单易于实现，以减小额外开销；使网中的各节点工作量均衡；算法应能适应通信量和网络拓扑等的变化，即要有自适应性；算法应对所有用户都平等几种路由算法的比较：扩散式路由算法：可确保网络连通的可靠性，但是总的时延将因传输量的倍增和非最佳路径的选择而受损失。静态路由表法：使用最短距离原则确定的路由表，在正常工

18、作条件下能保证良好的时延性能。但是它对网络中传输量变化和网络设施方面出现问题时的应变能力差。动态路由表法：按最小时延原则具有自适应能力的路由表法能提供良好的时延性能，而且对网络工作条件的变化具有灵活性。但是这要使交换机或同络控制中心在信息的存储能力，处理能力和网络的传输能力方面付出一定的代价。分组交换网的构成:分组交换机、用户终端设备、远程集中器(含分组装拆设备)、网络管理中心(NMC)以及传输线路等组成。分组网的流量控制：限制进入分组网的分组数量。流量控制的必要性(目的)1.网络输入负荷每秒钟由数据源输入到网络的分组数量。2.网络吞吐量每秒发送到网络终点的分组数量，即每秒流出网络的分组数量。

19、3.网络阻塞网络的吞吐量随网络输入负荷的增大而下降，这种现象称为网络阻塞。4.死锁当网络输入负荷继续增大到一定程度时，网络的吞吐量下降为零，数据停止流动，这就是死锁。流量控制的目的是保证网络内数据流量的平滑均匀，提高网络的吞吐能力和可靠性，减小分组平均时延，防止阻塞和死锁。流量控制的类型：段级控制、“网一端”级控制、“源一目的”级控制、“端一端”级控制。流量控制的方式：证实法、预约法、许可证法、窗口方式窗口方式流量控制：根据接收方缓冲存储器容量，用能够连续接收分组数目来控制收发方之间的通信量，这个分组数目就称为窗口尺寸W。帧中继协议分为用户（U）平面和控制（C）平面两部分。Q.922核心层功能

20、主要包括：（1）帧的定界、同步和透明性。（2）使用地址字段进行帧的复用分路。即允许在同一通路（物理连接）上建立多条数据链路连接（逻辑连接），并使它们相互独立工作。（3）帧传输差错检测（但不纠错）。（4）检测传输帧在“0”比特插入之前和删除之后，是否由整数个八比特组组成。（5）检测帧长是否正确。 (6) 拥塞控制功能VPN：利用帧中继网上部分网络资源构成一个相对独立的逻辑分区，并在分区内设置相对独立的网络管理机构，接入这个分区的用户共享网络资源，相互交互并相对独立于帧中继网外拥塞控制策略:终点控制策略：网络中节点机将前向传送帧的FECN比特置“1”，以传送拥塞通知，虚电路终点的用户终端应采取相应

21、措施，以缓解拥塞状态。源点控制策略，网络中节点机将后向传送的帧的BECN比特置“1”进行传送，以通知其他节点机直至虚电路源点用户终端，使其降低信息传送速率，以缓解拥塞状态。半永久性连接是指所提供的信道，属非交换型信道，但在传输速率、到达地点与路由选择上并非完全不可改变的，但这种修改不是经常性的，所以称做半永久性交叉连接或半固定交叉连接。DDN的特点： (1)传输速率高，网络时延小 (2)传输质量好 (3)传输距离远 (4)传输安全可靠 (5)透明传输(6)DDN的网络运行管理简便DDN的用途：DDN非常适合用于数据信息流量大的数据通信场合 (1)DDN用于向用户提供专用的数字数据信道 (2)D

22、DN可为公用数据交换网提供交换节点间的数据传输信道 (3)DDN可提供将用户接入公用数据交换网的接入信道 (4)利用DDN可以进行局域网的互连数字交叉设备功能：组网灵活、业务管理、性能监视、网络保护、网间互连数字网网同步实现方式：准同步网、主从同步网（全网同步）、相互同步网DDN的网同步：网际间互连同步方式，国际间采用准同步方式；国内DDN节点间的同步方式，应符合我国对数字网的主从等级同步方式的规定 DDN用户入网同步方式,首选网络提供的定时，与网络保持同步。DDN定时：主定时方式（内钟方式）、从定时方式DDN网络管理控制功能：进行网络结构和业务的配置；实时监视网络运行；对网络进行维护、测量并

23、对故障进行定位；进行网络信息的收集，并作出统计报告。DDN网络业务：1. 时分复用（TDM）专用电路业务2. 帧中继业务3. 话音/G3传真业务第二章随机基带数据信号的功率谱密度可能包括：连续谱和离散谱离散谱的作用：其存在决定了能否直接从基带数据信号中提取时钟频率分量，或者如何才能从基带数据信号中提取时钟频率分量基带数据传输系统的构成：波形变换器、发送滤波器、信道、接收滤波器、均衡器、采样判决器奈奎斯第一准则：如系统等效网络有理想的低通特性，且截止频率为fN时，则该系统中允许的最高码元速率为2FN，这时系统输出波形在峰值点上不产生前后符号干扰。奈奎斯第二准则：有控制的在某些码元的采样时刻引入码

24、间干扰，而在其余码元的采样时刻无码间干扰，就能使频带利用率达到理论上的最大值，同时又降低对定时采样的精度。第一类部分响应系统的特点：1. 有码间干扰，但是固定的，可以在接收端消除2. 频带利用率能达到2Baud/.Hz3. 形成波形的前导和后尾衰减较快，降低了对接收端定时的精度的要求。4. 物理上可实现5. 接收信号电平数大于发送信号电平数，抗干扰能力要差一些频域均衡器：是在频域上进行的，其基本思路是利用幅度均衡器和相位均衡器来补偿传输系统幅频特性和相频特性的不理想，以达到所要求的理想形成波形，从而消除码间干扰时域均衡器：是在时域上进行的，其基本思路是消除接收的时域信号波形的采样点处的码间干扰

25、扰乱的目的是：保证输入数据序列的随机性，使数据传输系统正常工作解扰定义：把接收到的已扰序列再与相同的随机序列S进行模2加处理即可恢复原数据序列位位同步定义：使接收端定时信号的间隔于接收码元间隔完全相等，并使得定时信号于接收信号码元保持固定的最杰关系调制：用基带信号对载波波形的某些参数进行控制，是这些参量随基带信号的变化而变化。2AKS调制的特点：1.实现双边带调制 2.调制信号功率谱密度决定了已调信号的功率谱密度 3.调制后的宽带为基带信号宽带的2倍正交幅度调制（正交双边带调制）:将两路独立的基带波形分别对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，所得到的两路已调信号叠加起来的过程接收端

26、获得相干载波的方法：直接从已调接收信号中提取和利用插入导频提取最佳接收概念：从提高接收机性能角度出发，研究在输入相同信噪比条件下，如何使接收机最佳地完成接收任务最佳接收的准则：最佳接收判别式和相关接收判别式数字数据传输的同步方式：指数据终端设备发出的数据信号和待接入的PCM信道的时钟是相互同步的比特交织复用：在高速数据信号集合帧里，每一个时隙只传送一个低速信道的1个比特数据字符交织复用：在高速数据信号集合帧里，每次传送一个低速信道的一个字符各种网的区别：分组交换网主要适用于数据传输速率在64kbit/s一下且时延要求不高的交互式通信的场合；帧中继网主要用于局域网互连等；ATM网的主要应用是作为帧中继网节点之间的中继传输网，组建ATM局域网，在IP网路由器之间传输TP数据报等；DDN主要适合