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文档简介
1、第二章 数据通信基础 工业数据通信系统的基本组成 通信系统的性能指标 数据编码 数据传输方式 通信线路的工作方式 信号的传输模式 数据交换技术 差错控制第一页,共八十九页。数据、信息与信号计算机所能处理的数字、文字、图形等信息都是以数据的形式在计算机、外围设备和计算机网络中产生、存储、传输和处理的。一般情况下,数据和信息这两个术语常常被互通使用,但它们之间是有差别的。 数据是指用来描述客观事物的数字、字母和符号以及所有能输入计算机并被程序加工处理的符号集合。 信息则是对数据加工处理或赋予含义后的一种数据形式。 例如:电话号码028-84616*,这串数字本身就是一个数据,它所包含的信息为:01
2、0表示北京,84616*则表示某电话的电话号码。可见,信息是有含义的数据。可见:信息是有含义的数据。由于计算机所处理的数据总是有某种意义的数据,所以通常在不混淆的情况下,很少对信息和数据这两个概念加以区分第二页,共八十九页。数据、信息与信号工业数据一般指与生产过程密切相关的数值、状态、指令等的表达数字1表示管道的阀门开启,用数字0表示阀门的关闭;规定数字1表示生产过程处于报警状态,数字0表示生产过程处于正常状态;以及表示温度、压力、流量、液位等的参数数值都是典型的工业数据。 信号与数据和信息有所不同,信号是数据的具体物理表现,具有确定的物理描述形式,如电压、磁场强度等。数据通常需要用某种信号进
3、行传递和处理。信号可分为模拟信号和数字信号,模拟信号是指取值随时间连续变化的信号,数字信号是指时间和数值上都不连续的信号。模拟信号和数字信号之间有着明显的差异,但两者在一定的条件下是可以相互转换的。 第三页,共八十九页。2.1数据通信系统的组成数据通信系统的组成 发送设备接收设备传输介质传输报文通信协议数据通信系统实际上是一个硬软件的结合体 第四页,共八十九页。数据通信是两点或多点之间借助某种传输介质以二进制形式进行信息交换的过程。数据通信技术主要涉及通信协议、信号编码、接口、同步、数据交换、安全、通信控制与管理等问题 数据通信系统主要负责将数据按编码格式在两点之间准确传输,一般并不对数据内容
4、进行任何操作。 第五页,共八十九页。通信系统的组成传输介质发送设备接收者译码解调调制编码信息源噪声干扰接收设备第六页,共八十九页。通信系统的组成 信息源和信息接收者是信息的产生者和使用者 信息源可根据输出信号的性质不同分为模拟信息源和离散信息源 发送设备的基本功能是将信息源和传输介质匹配起来,即将信息源产生的信息信号 经过编码,并转换为便于传送的信号形式,送往传输介质传输介质是指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。它可以是有线的也可以是无线的第七页,共八十九页。通信系统的组成 接收设备的基本功能就是完成发送设备的反变换,即进行解调、译码、解密等。它的任务是从带有干扰的信号中正确恢复出原始信
5、息来,对于多路复用信号,还包括解除多路复用,实现正确分路。噪声:传输过程中影响接收者正确接收和理解信号 第八页,共八十九页。2.2通信系统的性能指标 衡量一个数据通信系统好坏的主要性能指标有传输速率和误码率1 传输速率 传输速率包括数据传输速率和调制速率两种,分别用比特率和波特率来表示(1)数据传输速率单位时间内传送二进制代码的位数。数据传输速率的单位:bit/s(比特/秒) 或bps第九页,共八十九页。计算公式其中,T为发送一位代码(码元)的最小单位时间 n为电脉冲信号的有效状态。 例某个脉冲只包含两种状态0和1,则n=2 工业数据通信中常用的标准数据信号速率为:9600、31.25K、50
6、0K、1M、2.5M、10M以及100Mbps第十页,共八十九页。 (2)调制速率 又称码元数率,是信号经调制后的传输速率。表示单位时间内传输的码元个数,用波特率表示,单位记为波特(Baud) 公式: B=1/T 比特率:通信系统每秒传输数据的位数为比特率,记作bps。波特率 :1波特(Baud或B)指信号大小方向的一个变化波形。每秒传输信号波形的变化次数称为波特率第十一页,共八十九页。对二进制位脉冲的单比特信号,传输速率为9600bps,其波特率为9600B,即每秒可传输9600个二进制脉冲。如果信号由2个比特组成,当传输速率为9600bps时,其波特率只有4800B。讨论信道的传输频带宽度
7、时,通常采用波特率;在涉及系统实际的数据传送能力时,则使用比特率第十二页,共八十九页。2.可靠性指标误码率误码率是衡量数字通信系统可靠性的指标。它是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率公式: 其中N 为传输的二进制码元总数,Ne为被传输错的码元数理论上应有。 N足够大时,才能把Pe在近似为误码率。第十三页,共八十九页。误码率(续)误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数。 实际的数据传输系统,不能笼统地说误码率越低越好,在数据传输速率确定后,误码率越低,数据传输系统设备越复杂,造价越高。计算机通信的平均误码率要求低于10-9 第十四页,共八十九页。2.3数据编码数据编码是指通
8、信系统中以何种物理信号的形式表达数据用0、1序列的不同组合来表达不同的信息内容,如用2位二进制码的4种不同组合00、01、10、11,可来分别表示某个控制电机处于断开、闭合、出错、不可用4种不同的工作状态。8位二进制码的256种不同组合可用来表示扩展的二进制编码通过编码把一种0,1的组合与一个确定的内容联系起来第十五页,共八十九页。分别用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0,1状态称为模拟数据编码用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0,1状态的,称为数字数据编码 模拟数据和数字数据都可以用模拟信号或数字信号来表示并传输。除模拟数据的模拟信号传输以外,都需要某种形式的数据编码,因
9、此主要有三种数据编码 数字数据的数字信号编码、数字数据的模拟信号编码、模拟数据的数字信号编码第十六页,共八十九页。 单极性码 双极性码 归零码 非归零码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码 2.3.1数字数据的数字信号编码第十七页,共八十九页。 单极性码:信号电平是单极性的,如逻辑1用高电平,逻辑0为0电平的信号表达方式。 双极性码:信号电平为正、负两种极性的。如逻辑1用正电平,逻辑0为负电平的信号表达方式 数字-数字编码第十八页,共八十九页。数字-数字编码(续)归零码(RZ):在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的编码。例如双极性归零码的逻辑1只在该码元时间中的某段(如码元时间的一半)维持高电平后
10、就回复到零电平,其逻辑0只在该码元时间的一半维持负电平后也回复到零电平非归零码(NRZ):在整个码元时间内都维持有效电平的编码方式。 第十九页,共八十九页。 a. 单极性非归零码 c. 双极性非归零码 b. 单极性归零码 d . 双极性归零码单、双极性的归零码和非归零码第二十页,共八十九页。数字-数字编码(续)曼彻斯特编码(Manchester Encoding)特点:具有内在的时钟信息,使网络上各节点保持时钟同步。曼彻斯特编码把时间划分为等间隔的小段,其中每小段代表一个比特。每个比特时间又被分为两半,前半个时间段所传信号是该时间段传送比特值的反码,后半个时间段传送的是比特值本身。从高电平跳变
11、到低电平表示0,从低电平跳变到高电平表示1。其中间点总有一次信号电平的变化,因而携带有信号传送的同步信息。无需另外传送同步信号。第二十一页,共八十九页。曼彻斯特编码的过程与波形 编码过程 编码波形 异或发送时钟发送信息发送信息的曼彻斯特编码第二十二页,共八十九页。数字-数字编码(续) 差分曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进,它与曼彻斯特编码的不同之处主要表现在每一位中间的跳变只作提取时钟之用;每一位数据的值根据起始处有无跳变来决定。每位开始时有跳变表示数据“0”,每位开始时无跳变表示数据“1”。 也可令起点电平变化代表“0”,不变化代表“1”曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码是数
12、据通信中最常用的数字数据信号编码方式。第二十三页,共八十九页。数字-数字编码(续) 数字数据的编码波形第二十四页,共八十九页。2.3.2数字数据的模拟信号编码 在频带传输中,数字信号需要变换(调制)为模拟信号后才能进行传输,这种变换是借助于载波(载波是频率、幅度都固定的周期信号,通常是正弦信号)来实现的。具体的做法是利用数字数据对载波的某些特性(振幅、频率、相位)进行控制,使数字数据“寄载”到载波上传送出去。这种将数字数据“寄载”到载波上的过程被称为调制。模拟数据编码采用模拟信号来表达数据的0,1状态。信号的幅度、频率、相位是描述模拟信号的参数,可以通过改变三个参数,实现模拟数据编码幅移键控(
13、ASK Amplitude-Sheft Keying)又称键控调幅频移键控(FSK Frequency-Sheft Keying)又称键控调频相移键控(PSK Phase-Sheft Keying)又称键控调相第二十五页,共八十九页。幅移键控法(ASK) 又称为振幅调制。它用载波信号的振幅表示数字信号的“1”和“0”。当传输的数字信号为1时,载波的振幅保持不变,即有载波信号发射;当传输的信号为0时,载波的振幅为零,即没有载波信号发射。可以看出,振幅调制实际上相当于用一个受数字信号控制的开关来开启和关闭正弦载波信号。振幅调制信号容易实现,技术简单,但抗干扰能力较差(有直流信号)。第二十六页,共八
14、十九页。频移键控法(FSK) 又称频率调制法。它是由数字信号控制正弦载波信号的频率,即通过改变载波信号的频率来表示数字“1”和“0”,当数字信号为1是,其频率较低;当数字信号为0时,其频率较高频率调制的特点是简单,易实现,抗干扰能力较强,是目前最常用的方法之一。第二十七页,共八十九页。相移键控法(PSK) 又称相位调制。它通过改变载波信号的相位值来表示数字信号的1、0。一般用载波的起始相位的变化表示0和1。起始相位无变化时表示数字信号“0”,而在数字信号“1”的前沿,载波信号的相位突变180。相移键控方法抗干扰能力强,但实现技术较复杂。 第二十八页,共八十九页。数字信号的模拟信号编码波形 三种
15、模拟数据编码调制后的信号波形第二十九页,共八十九页。2.4数据传输方式 数据传输方式是指数据代码的传输顺序和数据信号传输时的同步方式 根据代码的传输顺序可分为串行传输并行传输根据数据信号传输时的同步方式可分为同步传输异步传输 第三十页,共八十九页。串行传输和并行传输串行传输( Serial Transmission)中,数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输。每次只能发送一个数据位,发送方必须确定是先发送数据字节的高位还是低位。同样,接收方也必须知道所收到字节的第一个数据位应该处于什么位置。串行传输具有易于实现,在长距离连接中可靠性高等优点。适合远距离的数据通信 第三十一页,共八十九页。并行传
16、输(Parallel Transmission)是将数据以成组的方式在两条以上的并行通道上同时传输。它可以同时传输一组数据位,每个数据位使用单独的一条导线,例如采用8条导线并行传输一个字节的8个数据位,另外用一条“选通”线通知接收者接收该字节,接收方可对并行通道上各条导线的数据位信号并行取样。若采用并行传输进行字符通信时,不需要采取特别措施就可实现收发双方的字符同步。 第三十二页,共八十九页。串行传输和并行传输的区别在于组成一个字符或字节的各数据位是依顺序逐位传输还是同时并行地传输 典型应用事例:计算机的串口与并口第三十三页,共八十九页。第三十四页,共八十九页。同步传输与异步传输 在串行传输过
17、程中,数据是一位一位依次传输的,发送端通过发送时钟确定数据位的起始和结束。而接收端为了能正确识别数据,则需要以适当的时间间隔在适当的时刻对数据流进行采样。即数据通过传输线路的传输到达接收端,为了保证发送端的信号能够被接收端准确无误地接收,接收端必须与发送端同步。第三十五页,共八十九页。所谓同步就是要求通信的发送端和接收端在时间基准上保持一致。也就是说接收端不但要知道一组二进制位的开始与结束,还要知道每位二进制持续的时间,这样才能做到用适当的采样频率采样所收到的数据。由于发送端与接收端的时钟信号不能绝对一致,因此必须采取一定的同步手段。目前常采用两种方法解决同步问题:异步传输和同步传输。 第三十
18、六页,共八十九页。异步传输在异步传输方式中,数据传输是以字符为单位,即每个字符作为一个独立的整体进行发送,字符与字符之间的间隔可以是任意的。其具体的实现方法是:当没有数据发送时,传输线路处于空闲状态,线路信号电平与二进制“1”对应的电平相同,如为逻辑“1”。当发送端发送字符时,为了通知接收端准备接收数据,在要发送的字符前加上一个起始位,起始位的长度为1bit,其信号电平与二进制“0”对应的电平相同,如为逻辑“0”。接收端通过检测信号电平发生的跳变来判断新数据的到达,从而与发送端取得同步。第三十七页,共八十九页。同样,为了通知接收端一个字符已经传输结束,在字符代码的最后加上1位、1.5位或2位终
19、止位(逻辑“1”)。采用异步传输方式传输8位二进制数据的数据格式。 异步传输数据格式第三十八页,共八十九页。异步传输的特点异步传输方式简单、易实现,但传输效率较低,开销较大,这是因为每个字符都要附加起始位和终止位。如上例中,每传输8个比特就要多传送2.5个比特,总的传输负载就增加31.25%,这对于数据传输量很小的低速设备来说问题不大,但对于那些数据传输量很大的高速设备来说,31.25%的负载增值就相当严重了。异步传输常用于低速设备。第三十九页,共八十九页。同步传输同步传输是将若干个字符组合起来一起进行传输。这些组合起来的字符被称为数据帧(简称为帧)。在数据帧的第一部分包含一组同步字符,它是一
20、个独特比特组合,类似于异步传输方式中的起始位,用于通知接收方一个数据帧已经到达,它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致,使收发双方进入同步。数据帧的最后一部分是一个帧结束标记。与同步字符一样,它也是一个独特的比特串,类似于异步传输方式中的终止位,用于表示在下一帧开始之前没有别的即将到达的数据。其数据格式下图所示。 第四十页,共八十九页。同步传输数据帧格式同步传输的数据格式第四十一页,共八十九页。同步传输的特点同步传输因为是以数据帧为单位来传送数据,帧中的字符是连续的,字符间无需加入附加位,因此同步传输比异步传输效率高,开销也很小。适合于高速数据传输。这种方式的缺点是发送端和接收
21、端的控制复杂,且对线路要求也较高。第四十二页,共八十九页。 2.5通信线路的工作方式 单工通信:指所传送的信息始终朝着一个方向,而不进行与此相反方向的传送,如设A为发送终端,B为接收终端,数据只能从A传送至B,而不能由B传送至A。单工通信线路一般采用二线制半双工通信:指信息流可在两个方向上传输,但同一时刻只限于一个方向传输。如信息可以从A传至B,或从B传至A,所以通信双方都具有发送器和接收器。实现双向通信必须改换信道方向。半双工通信采用二线制线路,当A站向B站发送信息时,A站将发送器连接在信道上,B站将接收器了解接在信道上,而当B站向A站发送信息时,B站则要将接收器从信道上断开,并把发送器接入
22、信道。 第四十三页,共八十九页。全双工通信是指指信息流可同时在两个方向上传输,它相当于把两个相反方向的单工通信方式组合在一起。这种方式常用于计算机计算机之间的通信 第四十四页,共八十九页。第四十五页,共八十九页。2.6信号的传输模式基带传输:在基本不改变数据信号频率的情况下,在数字通信中直接传送数据的基带信号,即按数据波的原样进行传输。它不包含有任何调制,是目前广泛应用的最基本的数据传输方式载波传输:用数字信号对载波进行调制后实行传输。最基本的调制方式有上述幅值键控(ASK),频移键控(FSK)、相移键控(PSK)三种。在载波传输中,发送设备要产生某个频率的信号作为基波来承载信息信号。这个基波
23、就称为载波信号,基波频率就称为载波频率。然后按幅值键控,频移键控、相移键控等不同方式改变载波信号的幅值、频率、相位,形成调制信号后发送。 第四十六页,共八十九页。 宽带传输:由于基带网的带宽窄,不适于传输语言,图象等信息,随着多媒体技术的发展,计算机网络传输数据,文字,语音,图象等多种信号的任务愈来愈重,提出了宽带传输的要求。宽带传输与基带传输的主要区别,一是数据传输速率不同。基带网的数据速率范围为010Mbps,宽带网可达0400Mbps;二是宽带网可划分为多条基带信道。能提供良好的通信路径。 第四十七页,共八十九页。异步转移模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)
24、ATM是一种新的传输与交换数字信息的技术,也是实现高速网络的主要技术。被规定为宽带综合业务数字网(B-ISDN)的传输模式。这里的转移包含了传输与交换两方面的内容。ATM是一种在用户接入、传输和交换级综合处理各种通信问题的技术。它支持多媒体通信,包括数据,语音和视频信号,按需分配频带,具有低延迟特性,速率可达155Mbps到2.4Gbps,也有25Mbps和50Mbps的ATM技术。在ATM网络中,所有报文以固定长度的数据单元发送。分报文头(Header)和有效信息域(Payload)两部分。数据单元长度为53个字节,报文头占5个字节,其余48个字节为有效信息域。有效信息域采用透明传输,不执行
25、差错控制。数据流采用异步时分多路复用第四十八页,共八十九页。2.7多路复用技术 在一条物理通道上同时传送多路信息的技术称为多路复用技术 最常见的多路复用技术包括 频分多路复用(FDM) 时分多路复用(TDM)实现多路复用的设备称为多路复用器第四十九页,共八十九页。频分多路复用 频分多路复用是将一条具有一定带宽的线路划分为若干个占有较小带宽的信道,各条信道中心频率不重合每个信道之间相距一定的频率间隔。每个用户使用一条频道。第五十页,共八十九页。时分多路复用 时分多路复用是将线路用于传输时间划分成为若干个时间片,每个用户分得一个时间片,这些时间片是预先分配好的,而且变。第五十一页,共八十九页。其它
26、复用技术统计时分多路复用 采用智能分配时间片的方式 来完成动态分配时间,是一种改良的时分多路复用技术波分多路复用 主要用于光纤传输媒体。复用技术与频分多路复用相似,不同之处在于利用不同波长的光在一条光纤上传输多路信号。第五十二页,共八十九页。2.8信号的传输方式 基带传输载波传输宽带网异步传输模式ATM第五十三页,共八十九页。基带传输 基带传输就是在数字通信的信道上直接传送数据的基带信号,即按数据波的原样进行传输,不包含有任何调制,它是最基本的数据传输方式在数字数据传输前需进行编码,转换为数字传输信号,然后用数字信道进行传输: 即用不同的电平和波形来代表数字“0”和“1” 可利用TDM(时分多
27、路复用)来实现多路复用,提高传输信道利用率适用于短距离的数据传输第五十四页,共八十九页。载波传输 载波传输(也称频带传输)采用数字信号对载波进行调制后实行传输最基本的调制方式有幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)三种频带传输可利用频分多路复用FDM实现多路复用,提高传输信道的利用率 基本原理是将多路数字信号的每一路用不同的载波频率进行调制,每一路信号调制后占用信道的不同频段,互不重叠干扰,从而实现在一条电缆上进行多路信号的传输适用于长距离的数据传输第五十五页,共八十九页。宽带网宽带是指比音频带更宽的频带,采用频带传输技术宽带传输是指将多路基带信号、音频信号和视频信号的频谱
28、分别移到一个物理信道的不同频段进行传输的传输方式 要在一条信道上同时传送多路信号,各路信号可以不同的载波频率加以区别,每路信号以载波频率为中心占据一定的频带宽度,整个信道的带宽为各路载波信号所分离,实现多路信号同时传输,即为宽带传输宽带网与基带网的主要区别一是数据传输速率不同,基带网的数据传输速率范围为010Mbps,宽带网可达0400Mbps;二是宽带网可划分为多条基带信道,提供良好的通信路径 一般宽带局域网可与有线电视系统共建,以节省投资第五十六页,共八十九页。异步传输模式ATM ATM 是一种新的传输与交换数字信息技术,也是实现高速网络的主要技术 它支持多媒体通信,包括 数据、语音和视频
29、信号,按需分配频带,具有低延迟特性速率可达155Mbps到2.4Gbps,也有25Mbps和50Mbps的ATM技术 可适用于局域网和广域网第五十七页,共八十九页。2.9 数据交换技术计算机网络中,通信的基本交换方式分为两类 线路交换方式存储转发交换方式第五十八页,共八十九页。线路交换方式 采用线路交换方式在两台计算机之间通过网络进行数据交换之前,首先要在网络中建立一个实际的物理线路连接,为此次通信专用。这种数据交换方式实际上来源于电话网线路交换方式的通信过程包括3个阶段线路建立数据传输线路释放 线路建立数据传输线路释放第五十九页,共八十九页。线路交换方式的特点特点:通信实时性强,适用于交互式
30、通信缺点:对突发通信不适应,系统效率低,系统不具有存储数据的能力,不具备差错控制能力第六十页,共八十九页。线路交换图示12341234郑州西安北京成都上海1234第六十一页,共八十九页。存储转发交换方式 存储转发交换方式与线路交换方式的主要区别表现在:发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按一定格式组成一个数据单元,即报文或报文分组通信站点的通信控制处理器要完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能第六十二页,共八十九页。存储转发交换方式的优点 多个报文可以分时共享通信信道,线路利用率高具有路选功能,平滑通信量,提供系统效率通过差错检查和纠错处理,减少传输错误,提高系统可靠性通过通信控
31、制处理器,可以对不同通信速率的线路进行速率转换,也可以对不同数据代码格式进行交换第六十三页,共八十九页。存储转发交换方式存储转发交换方式可以分为两类报文交换报文分组交换: 由于报文分组长度较短,差错检错容易,有利于存储空间利用率及传输效率,因此成为公用数据交换网中主要的交换技术 报文 报文分组 报文号 源地址 数据 目的地址 校验 报文号 报文分组号 源地址 目的地址 校验 报文分组数据第六十四页,共八十九页。报文分组交换技术报文分组交换技术在实际应用中又分为两类 数据报方式 虚电路方式第六十五页,共八十九页。报文交换发送数据时,可以不管发送数据的长度是多少,都把它作为一个逻辑单元,在发送的数
32、据上加上目的地址、源地址及控制信息,按一次的格式 打包后组成一个报文。不需要在两个站点之间建立一条专用通路报文交换优点线路效率较高不需要同时使用发送器和接收器可以把一个报文发送到多个目的地能够建立报文的优先权报文交换网可以进行速度和代码的转换第六十六页,共八十九页。报文交换示意图发送队列西安成都接收转发目标信息第六十七页,共八十九页。报文分组交换-数据报方式工作原理限制数据的最大长度,在发送站将一个长报文分成多个报文分组,在接收站再将多个报文分组按顺序重新组织成一个新报文。数据报方式工作过程原理图第六十八页,共八十九页。数据报工作方式特点同一报文的不同报文分组可以由不同的传输路径通过通信网络同
33、一报文的不同报文分组到达目的节点时可能出现乱序、重复和丢失现象,故数据报提供的是不可靠服务每一个报文分组在传输过程中都必须带有目的地址和源地址报文传输延迟较大,适用于突发性通信,不适用于长报文、会话式通信第六十九页,共八十九页。70报文分组交换虚电路(VC, virtual Circuit)虚电路交换方式工作过程原理三个阶段:连接接收连接请求分组P1P2路选算法第七十页,共八十九页。 虚电路方式的特点在每次报文发送之前,必须在发送方与接收方之间建立一条逻辑连接一次通信中所有报文分组都从这条逻辑连接的虚电路上通过,因此报文分组不必带目的地址、源地址等辅助信息,报文分组到达目的节点不会出现丢失、重
34、复和乱序的现象。故虚电路提供的是可靠服务报文分组通过每个虚电路的节点时,节点需要做差错检测、而不需要做路径选择通信网络中每个节点可以和任何节点建立多条虚电路连接第七十一页,共八十九页。线路交换方式与虚电路方式的区别线路交换方式与虚电路方式在通信之前都要建立连接,然后两者却有明显的区别线路交换:二个用户通信网始终占用一条端到端的物理信道;虚电路:由于采用的是存储转发的分组交换,所以,只是断续地占用一条一条的链路;第七十二页,共八十九页。各种数据交换方式的适用场合线路交换:适合于高负荷的持续通信要求,尤其是会话式通信与语音、图像通信,不适合于突发性通信报文交换:适合于长报文、无实时性要求的通信,不
35、适合会话式通信数据报方式:适合于灵活的突发性短报文传输、不适合会话式和有实时性要求的通信虚电路方式 :既适合于定时、定对象、长报文通信,也适合会话式通信和语音、动态图像和图形通信要求第七十三页,共八十九页。2.10 差错控制在数据通信中,接收端收到的数据与发送端发送的数据不一致称为“差错”而差错控制即是对数据通信中发现差错,并对差错进行纠正的技术。要解决的问题包括:如何保证不丢失帧,保证不乱序等。差错控制包括:差错检测和差错校正两个方面差错控制编码:通过对信息序列作某种变换,使原来彼此独立,没有相关性的信息码元序列经变换后产生某种相关性,接收端据此来发现、纠正传输序列的差错。分为检错码和纠错码
36、第七十四页,共八十九页。差错检测是让报文分组中包含使接收端发现差错的冗余信息,但它不能确定是哪一比特出错,自己也不能纠正传输中的差错。差错检测原理简单,实现容易,编码与解码速度快,在工业数据通信中得到广泛使用。 常用的检错码有:奇偶校检码和循环冗余码差错纠正是让每个传输的报文分组中带有足够的冗余信息,以便接收端能发现并自动纠正传输错误。差错纠正在功能上优于差错检测,但实现复杂,造价高。常用的纠错码如海明码第七十五页,共八十九页。差错的检测方法 差错检测并不识别哪个或哪些位出现了错误,仅仅识别出错误的出现 ,差错检测最常用的方法 :冗余:对每个字符都传输两次。如果没有能够连续两次收到相同的字符,
37、就意味着发生了一个传输错误。回送被用在操作人员手工从键盘输入数据的通信系统中。把接收端收到的每一个字符都回送给操作人员,让操作人员来确认字符确确实实被正确输入了。如果在回送字符期间出现了传输错误,就要进行重复传输。 第七十六页,共八十九页。常见的检错码奇偶校验:在奇偶校验中,将奇偶校验位加在每个字符上,以使得一个字符中1的总个数要么是奇数(奇校验),要么是偶数(偶校验)。奇偶校验有可能漏掉大量的错误,但应用起来非常简单。有垂直奇偶校验码与水平奇偶校验码第七十七页,共八十九页。循环冗余校验CRC(Cyclic Redundancy Code)将要发送的数据位序列当作一个多项式(x)的系数,用预先
38、约定的生成多项式G(x)去除,求得一个余数多项式。将余数多项式加到数据多项式之后发送到接收端。接收端用同样的生成多项式G(x)去除接收数据多项式(x),得到计算余数多项式。如果计算余数多项式与接收余数多项式相同,则表示传输无差错;如果计算余数多项式不等于接收余数多项式,则表示传输有差错CRC错误检查方法能够检测出大约99.95%的错误,计算量较大 第七十八页,共八十九页。生成多项式G(x)CRC -12 G(x)=x12+x11+ x3+x2+x+1CRC -16 G(x)=x16+x15+ x2+1CRC -CCITT G(x)=x16+x12+x5+1CRC -32 G(x)=x32+x26+ x23+x22+ x16+x12+ x11+x10+x8+x7+ x5+x4+x2+x+1 第七十九页,共八十九页。校验的工作过程 1 在发送端,将发送数据多项式f(x).xk,其中k为生成多项式的最高幂值,例如-12的最高幂值为12,则发送f(x).x12;对于二进制乘法来说,f(x).x12的意义是将发送数据位序列左移12位,用来存入余数2.将f(x).xk除以生成多项式G(x),得: 式中R(x)为余数多项式第八十页,共八十九页。3将f(x).xk+R(x)作为整体,从发送端通过通信信道传送到接收端;4接收端对接收数据多项式f(x)采用同样的运算,即 求
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