第四章数据通信与通信规约.

1、第四章数据通信和通信规约彭显刚2013年8月10日JL期六第一节数据通信概述1.1二进制通信的优点(1)仅有两个码元：1和 0, 8位一个字节，代表一组信息。(2)电路最简单，仅检测高低电平，接近高电平为 1,低电平 为 0。(3)抗干扰能力强。(4)传输距离无限制。(经中继站)1.2 并行传输和串行传输仁并行传输（1）利用多根数据线将通信双方连 接起來，每根也输一位。（2）速度快，软件和规约简单。（3）成本高，距离短。2、串行传输（1）仅需一回传输线（2根），根据一个字节各码元的顺序一位一 位传输。（2）速度低于并行传输，通信软件、规约复杂。（3）成木低，适合远距离传输。1.3传输速率和误码

2、率1、传输速率（1）串行通信：每秒传送的位数一 Bd （波特率）（2）数据通信网络：每秒传送的字节数一 bps2、误码率又称码元差错率，是指传输的码元总数中发生差 错的码元所占比例。/ Do、计& Q丿计或算-状态算外Ml机设控制r3)（3）校验位（4）停止位1.4 数据通信系统的工作方式2、半双工方式；互为收 发，采用切换方式。（1冋）15 异步传输和同步传输串行通信中，通信以“帧”为单位，每一 “帧”包含若干码 元1、单T方式：只能向 个方向传送数据。（1冋）3、全双工方式：同时发 送和接收。（20）(c)A口 .1、：Si八贞的内（1）起始位（2）传输信息特点：（1）收发数据时收

3、发时钟独立，时序异步（2）接收端采用-个独立时钟所产生的Nf咅于 数据速率的测试脉冲。（3）有效信息比卜降1.5异步传输和同步传输2、同步通信格式同步通信方式的发、收端时序必须时刻严格保持同步。帧的内容：（1）同步字:如CDT规约中的3组EB90H,利用它取得与信息频率 形成同步的接收移位脉冲。（2）控制字：说明长度、类别、地址等信息。（3）信息字：特点：（1）时刻保持同步（2）有效信息比例高第二节数字信号的调制与解调1 数字信号传输系统的构成译码器编码器第二节数字信号的调制与解调基带信号：数字信号在电路上表现出来的一系 列高低电平脉冲序列（方波）基带信号谐波成分多，直接在电话线上传输时, 占

4、用频带很宽， 方波发生畸变， 直接传输的距 离很短。而在电话线上，最适合的是正弦波，因而引入 调制解调器，将基带信号叠加在正弦波上进行 发送，而将在信道中实际传输的正弦波称为载 波。第二节数字信号的调制与解调2调制方式调制：用基带信号的瞬时值來改变载波的参数对于正弦波而言，表达其特征的参数有：振幅一一数字调幅频率一一数字调频相位-数字调相振幅调制： 用基带信号的瞬时值来改变载波的幅值 频率调制：用基带信号的瞬时值来改变载波的频率 相位调制：用里带信号的瞬时值来改变载波的相位（b）ASK波於基带信号有连续信号和离散信号两种类型。用 连续的基带信号对载波进行调制，称为模拟调 制；用离散的数字基带信

5、号对载波进行调制， 称为数字调制。翳勰爲咖蜩是离散变化I振幅键控ASK（Amplitude Shift Keying* 数字调幅）（）_（0G（t）=V丿（Atncosa）ctG（t）=T00111t0T2T3T4T5T 6Ts（t）Crtuu1 I /uG （t）G （t）ScAcosccts（t）(c)ASK调側牌帥图（b）ASK波於I移频键控FSK(Frequency Shift Keying,数字调频)I移相键控C Phase Shift Keying,数字调和) 绝对移相键控PSK:(八 _Acoscoct丿一(Acos(6trr+r)相对(差分)移相键控 DPSK:S(f) =)A

6、coscotl 010、011100 101 110 111001、 010、 011、 100、 101 110 肯定错谋 000、 111定正确?否!從象谁是谁粉:000,001,010,100 代表 “(T Htonjouw 代表 既可检错，也有一定纠错能力聾错概率分析: 假设信道的误码率为 10-5：若发送方发出“00”，接受方收到 01、10 的概率分别为 105收到 11 的概率为 1010若发送方发出“000S 接受方收到 001、010、100 的概率分別为 105,收到门 0、101、0 门的概率为 1010收到门 1 的概率为 10-帖有理由认为，1、若接受方收到 00 或

7、 000 则表示开关分闸、 接 受方收到伯或 111 则表示开关合闸2、若由于干扰使出错的位数太多时，则无法找 出错谋，但这种几率太小（概率相乘），工程 上可忽略。抗干扰编码：对要传送的信息进行加工，按 预定的规则附加若干特征位， 特征位11仃伫 息的某种特征，使之可以检查或纠止错误。检错：按抗干扰编码规则检查错误纠错：按抗干扰编码规则纠正错误 勰控制：按抗干扰编码规则检错或纠错的3.2 羌错控制类型循环检错：接受方循坏进行检错，若发现错误 的码字则丢弃不用（CDT）检错重发：接受方进行检错，若发现错误的码 字则要求发送力农发（Polling）反馈检验：接受方将收到的信息冋送给发送方, 由发送

8、方进行检错（YK）前向纠错：发送方必须传送可被检错和纠错的 纠错码，接收方接收后对有错位取反混合纠错：错误少，前向纠错；错误过多，要 求重发3.3 常用校验方式1奇偶校验仅在信息码元后附加一个特征位奇校验：总合成码字中 r”的个数为奇数偶校验：总合成码字中“1”的个数为偶数2、方阵码校验（水平垂直致校验）将信息分成 n 个小组，每组 m 位（一“般 m=8）,排成 nxm 方阵，水平方向实行奇偶 校验，垂杠方向也实行奇偶校验由于检错能力强（3 位及以下随机错、奇数个错），得到广泛应用水平垂直一致校验（奇校验）110 03、线性分组码校验 （n, k） 分组码的码长为n,信息位k位， 监督位 r

9、=n-kZ系统码格式为：。心心C/CM GQ信息位|监督位匚许用码字：2k 个；满足抗干扰编码规则的二进 制序列。（信息位+监督位）禁用码字:2n-邪个，编码效率=111 o O 1 11 o o O 1 ooO o 1 o o 11 1 o o 11 o 1o o o 1o 11 o 1 o o码距：任意两个码字对应位上数字符号不同 的位数100011100 110 1 1 0 0d = 4最小码距 d:所仃码字距肉中的最小者码重：码字中的个数线性分组码的检错与纠错检错：检杳收到的数字序列是否为许用码字。纠错：（最人似然译码原则）收到的数了序列 与哪一个许用码字距离最小，就把它译作哪一 个许

10、用码字。（象谁是谁）如果发送端发出的一个许用码字，在传送时错 成了射一个许用码字，这无法检杳出错误抗随机扰的检错纠错能力要检 Re 个错码，要求最小码距d0 e+1要纠正 t 个错码，要求最小码距d0N 2t+1线性分组码基本概念和计算定义：监督位是信息位的线性组合。模 2 运算：抗随机扰的检错纠错能力0 x0 = 01x0 = 01+0 = 1线性分组码示例 3）线性分组码c3=l-c6+ 0-c5+l-c4C2= 1。6 +1。5 +1。4 C =l-c6+l-c5+0c4co=O-c6+l-c5+l-c40 0 10000000CooT1 1 0J0 1 0 0 1110 1 1 10

11、101 00 11101 0 1 00 111 1 0 100 1TTT 0100（7,3）线性分组I线性分组码特性线性分组码具有封闭性.即(m k)线性分组 码中任意两个側？之和仍为该线性分组码中的 一个码字(模 2 加)(n, k)线性分组码的最小码距 d等于非冬码字的最小码重。 (7, 3)线性分组码最小码距为 4,检错能力 =3,纠错能力=1。4、循环码校验n 循坏码是线性分组码的个重要子类， 如果 一个(n,k)线性分组码的任一码字经过每 次循坏移位后，所得到的码字仍然是该线性 分组码的码字，则称该线性分组码为循环码， 记作(n. k)循环码循环码的特性都是该（n,(7, 3)循环码

12、示例000000000101110 10 11101011100011100111100101100101_ 100101 1一个码字,k）循环码的c1c0)是(n,k）循环码的码字课遠测试题:设（7 3）循环码为 110*计算其校验码要求写出计算过程第四节循环式远动规约（c D T）4.1基本概念对其它站（或调度）实现远程监控的站（或调 度）称为控制站或主站，而受主站监控的站 （或调度）称为被控站或分站、子站。主站和分站是两个相对的概念：调度控制中心监 视控制它所管辖的发电厂、变电所和下级调度控 制中心，它是远动主站；但同时它又受上级调度 控制中心的监视控制，对上级调度控制中心而言, 它又是

13、远动分站4.2 远动规约的类型循坏式远动(CDT)和问答式远动(Polling)循环式远动：远动分站按规定的顺序，周期性地 将远动信息送给远动主站，传送的过程不需要远 动主站干预。问答式远动：远动主站和远动分站采用一问一答 的方式传送远动信息，远动丄站要求远动分站传 送什么远动信息，远动分站就传送什么远动信息， 若远动主站不要求，远动分站就不传送任何信息。4,3 述动 CDT 规约概述 CDT (Cyclic Digital Transmit)规约即循环 式远动规约 1986 年，原水利电力部为了统一远动设备标 准，以利于远动工作发展， 颁发了 供电网 微机远动(循环式)规约。-1991 年

14、11 月，能源部又进行了修订，正式 以“中华人民共和国电力行业标准”形式颁 发了循环式远动规约 国家标准(DL 451- 91),并于 1992 年 5 月正式实施。4.3 远动 CDT 规约概述同步传输方式，发送端与接收端保持严格的同 步，适用于点对点信道。发送端按照约定， 周期性地不断向调度发送信 丿息、 。信息以帧为单位，按照信息重要程度不同，分 为 A、B、C、D、E 帧五种。CDT 规约采用可变帧长、多种帧类别的传送方 法。7 节远ZJCDT规约概述将远动帧分为若干类型，如从分站送到主站的 上行信息有遥测类、遥信类、事件顺序记录类, 从主站送到分站的下行信息有遥控类、遥调类对于不同类

15、型的帧，分别以不同的“帧类别” 编码加以区别。为了保证实时性，上行的 A 帧、B 帧、C 帧、6 帧、6 帧和 E 帧应该分别采用不同的循环周期 来传送 对时的子站时钟返回信息、遥控、遥调命令的反 送校核信息均随时插入传送。4.3 远动 CDT 规约概述遥信变位、子站工作状态变化均随时插入传送，要求Is内送达主站。重要遥测量（A帧）指传送周期小于3秒的信息；一般遥测量（B帧）指传送周期小于5秒的信息：次耍遥测量（C帧）表示传送周期小于20秒的信息。D贞是传送正常遥信状态的信息，如开关状态量等， 周期儿分钟到几十分钟。6 帧为电能脉冲计数值，周期儿分到儿十分钟。E帧为SOE信息，帧插入方式。4

16、3 述动 CDT 规约概述下行信息的优先级：召唤子站时钟，设置子站时钟校正值，设置子站 时钟遥控选择、执行、撤销命令；遥调选择、执行、 撤销命令；设定命令。广播命令复归命令4.4远动CDT规约一一帧格式和字格式|艸结构：.I 同步字 控制字 信息字 1 信息字同步字 控制貞 7(1)同步字：一帧开始的标志，不会与控制字和信息字相同。3组 EB90H (6个字节)写入串行接口时，变为：D709Ho (为什么？)发送顺序：低位一高位，高字节一低字节。4.4远动 CDT 规约(2)控制字：6 个字节控制字节帧类别帧长源站址字节目的站址字节校验码控制字节，E L S D 0001E是扩展位。E=0表示

17、采用本规约C定义的帧类别代码：ET表示对帧类别代码已另行定义。L是帧长定义位。L=0表示控制字的帧长内容为0,本帧无信息字;L=1衣示木帧有信息字。4.4 远动 CDT 规约S 是源站址定义位。 D 是目的站址定义位。上行信息中：S=1 表示源站址字节代表信息始发站的站号， 即子站号；D=1 表示目的站址字节是主站的站号。 下行信息中：S=1 表示源站址字节代表主站的站号；D=1 表示冃的站址字节代表信息到达站的站号;D=0 表示冻结命令或广播命令，所有分站同时 接收并执行此命令。4.4 远动 CDT 规约帧类别:标明本帧具体的帧类别，国标定义的帧类别如下:抵煞别代号及其定文定X宦吴化号E0下

18、行 E 0代号上行 E 0下行 E = 061H7AH设昼时祈BR(c*OBH设矍时MH(DtiK)升卸逸郷4CH利喚子滋时斡3电爲專冲计矗值（口祯升降执行LDH36B事件 IK 序応录（E 欤）升峰權浒)FH广掃倉令信息字字数 n源/冃的站址字节4.4 远动 CDT 规约（3）信息字：6 个字节CDT规约中信息字结构- -（c）遥控宇、升降命令（d）设定命令（e）电能脉冲计数 “功能码”，表征信息字的功能和序号，规约中対 功能码的代号进行了分配。功他码代号（H）字9t用途O0-7Fi28-筑 M 行）152%80712聽件施序记求（fi）84-852子站时悴逼送（上行）8B1JKJB 會令（下行8