第2章数据通信技术

第2章数据通信技术主要内容数据通信基础差错控制数据传输控制协议和接口数据交换数据通信传输介质

数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，分为有线数据通信与无线数据通信。但它们都是通过传输信道将数据终端设备联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。2.1数据通信基础2.1.1数据通信系统组成数据通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。较典型的数据通信系统主要由数据终端设备、数据电路、计算机系统三部分组成，如图2-1所示。图2-1数据通信系统组成

一、数据终端设备在数据通信系统中，用于发送和接收数据的设备称为数据终端设备（DTE）。从计算机和计算机通信系统的观点来看，终端是输入/输出的工具；从数据通信网络的观点来看，计算机和终端都称为网络的数据终端设备，简称终端。

二、数据电路终接设备用来连接DTE与数据通信网络的设备称为数据电路终接设备（DCE）DCE也可称做数据通信设备。

DCE功能是完成数据信号的变换。因为传输信道可能是模拟的，也可能是数字的，DTE发出的数据信号不一定适合信道传输，所以要把数据信号变成适合信道传输的信号。利用模拟信道传输，要进行“数字→模拟”变换，其方法是调制；接收端要进行反变换，即“模拟→数字”变换，这就是解调，实现调制与解调的设备称为调制解调器。调制解调器就是模拟信道的数据电路终接设备。

三、数据电路和数据链路

数据电路指的是在线路或信道上增加信号变换设备之后形成的二进制比特流通路，它由传输信道及其两端的DCE组成。数据链路是在数据电路已建立的基础上，通过发送方和接收方之间交换“握手”信号，使双方确认后方可开始传输数据的两个或两个以上的终端装置与互连线路的组合体。所谓“握手”信号是指通信双方建立同步联系、使双方设备处于正确收发状态、通信双方相互核对地址等。在图2-1中，增加了通信控制器以后的数据电路称为数据链路。可见数据链路包括物理链路和实现链路协议的硬件和软件。只有建立了数据链路之后，双方DTE才可真正有效的进行数据传输。

2.1.2信号表示信号是数据在通信传输过程中的电磁或电子的编码。在通信中，需要把数据变成可在传输介质上传送的信号来发送，有模拟信号和数字信号两种传输形式。模拟信号是连续变化的电磁波，它是用电信号模拟原有信息。数字信号是一系列的电脉冲，直接用二种电平表示二进制的1和0。

无论是模拟数据还是数字数据，在传输过程中都可以用适合于信道传输的某种信号形式来传输，主要分为如下几种情况。⑴在模拟信道上，模拟数据可以用模拟信号来传输。⑵在模拟信道上，数字数据可以用模拟信号来传输。⑶在数字信道上，模拟数据也可以用数字信号来传输。⑷在数字信道上，数字数据可以用数字信号来表示。

在数字信道传输数字或模拟数据，发送端数据在传输前需要转换成适合数字信道传输的信号，这个过程称为编码；在数字信道上接收端对传输信号还原的过程称为解码，模型如下图所示。图2-3数字信道传输数据示意图

用模拟信道传输数字或模拟数据，发送端数据在传输前需要转换成适合模拟信道传输的信号，这个过程称为调制；在模拟信道上接收端对传输信号还原的过程称为解调。模型如下图所示。

图2-4模拟信道传输数据示意图2.1.3数字信号编码一、数字信号编码方案

1．不归零码不归零码(NRZ)是比较简单的一种编码方案，传送1时用高电平表示，传送0时用低电平表示，每个码元持续时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平。这样可以通过高低电平脉冲的变换传送0和1组成的数据序列，如图2-5所示。

(a)单极性不归零码脉冲(b)双极性不归零码脉冲图2-5不归零码编码方案2．归零码归零码是指它的有电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉冲都回到零电平，即还没有到一个码元终止时刻就回到零值的码型，见下图。归零码可以解决不归零码传输连续两位同样的数据码位时难以确定一位的结束和另一位开始的问题。(a）单极性归零码脉（b)双极性归零码脉冲图2-6归零码编码方案3．差分码在差分码中，“1”、“0”分别用电平跳变或不变来表示。若用电平跳变来表示“1”，称为传号差分码；若用电平跳变来表示“0”，称为空号差分码。下图所示的交替双极性归零编码就属于差分码，这种码型在形式上与双极性归零码型相同，但它代表的信息符号与码元本身电位或极性无关，而仅与相邻码元的电位变化有关。图2-4模拟信道传输数据示意图4．曼彻斯特编码曼彻斯特编码又称为数字双相码或分相码。它的特点是每个码元用两个连续极性相反的脉冲跳变来表示。如“1”码用正→负脉冲跳变表示，“0”码用负→正脉冲表示，如下图所示。曼彻斯特编码每个码元的脉冲跳变都发生在中间码元位置，码元中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示"1"，从低到高跳变表示"0"。图2-8曼彻斯特编码脉冲5．差分曼彻斯特编码将差分码的概念用在曼彻斯特编码中，即形成了差分曼彻斯特编码。在差分曼彻斯特编码中，每位中间的跳变仅供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示“0”或“1”，有跳变为“0”，无跳变为“1”。即将一个位时间一分为二，如果当前位的前半部分电平不同于前一位的最终电平状态表示“0”；如果当前位的前半部分电平相同于前一位的最终电平状态，表示“1”。如图2-9所示。图2-9差分曼彻斯特编码脉冲6．多进制码实际上还常用到多进制代码，其波形特点是多个二进制符号对应一个脉冲码元。图2-10、2-11分别示出了两种四进制代码波形。

单极性四进制码脉冲双极性四进制码脉冲图2-10单极性四进制码脉冲图2-11双极性四进制码脉冲2.1.4调制和解调要实现数字数据信号在模拟信道上的传输，需要将数字信号转变成模拟信号，这个过程称为调制。模拟信号传输的基础是载波，载波具有三大要素：幅度、频率和相位，数字数据可以针对载波的不同要素或它们的组合进行调制。由相移键控法和移幅键控法结合的相位幅度调制PAM，是解决相移数已达到上限但还要提高传输速率的有效方法。

一、数字调制的基本方法任何载波信号都有三个特征，即振幅、频率和相位。相应地，把数字信号转换成模拟信号就有三种基本技术或三种基本方法（见下图），分别为移幅键控法(ASK)，简称振幅调制、移频键控法(FSK)，简称频率调制、相移键控法(PSK)，简称相位调制。图2-12

数字调制的三种基本方法

二、四相移相键控调制

1．四相移相键控调制原理四相移相键控调制（QPSK）信号调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。

四相调相信号的载波相位可以取由Φ0+0°、Φ0+90°、Φ0+180°、Φ0+270°四个值，其中Φ0为起始相位。因此载波相位也可以用四进制码来表示。其对应顺序依次为0，1，2，3，这种一一对应的逻辑关系是固定不变的。而双比特码元与四进制0、1、2、3之间一一对应的逻辑关系，一般不使用自然码逻辑，而是使用另一种称为循环码逻辑。

2．格雷码⑴格雷码定义在一组数的编码中，如果任意相邻的代码只有一位二进制数不同，即为格雷码。二进制数转换成格雷码：

格雷码转换成二进制数：⑵二进制格雷码编码规则设一个十进制数的自然二进制码为n=(Bn-1Bn-2…Bk…B2B1B0)，并设一个十进制数的格雷码为n=(Gn-1Gn-2…Gk…G2G1G0)，其中Bk和Gk分别为自然二进制码和格雷码内的码位数字，并且nk、gk{0,1}，它们之间的关系见式（2-1）和式（2-2）。二进制数转换成格雷码：（2-1）格雷码转换成二进制数：（2-2）

三、模拟数据的数字信号编码

1．脉码调制脉冲编码调制，又称脉码调制是以采样定理为基础，对连续变化的模拟信号进行周期性采样，利用大于等于有效信号最高频率或其带宽2倍的采样频率，通过低通滤波器从这些采样中重新构造出原始信号。

奈奎斯特采样定理表达公式为

Fs(=1/Ts)≥2Fmax或Fs≥2Bs

式中:Ts为采样周期；Fs为采样频率；Fmax为原始信号的最高频率；Fmin为原始信号的最低频率，Bs(=Fmax－Fmin)为原始信号的带宽。2．模拟信号数字化的三个步骤⑴采样。以采样频率Fs把模拟信号的一个瞬时幅度值(抽样值)采出作为样本，令其表示原始信号。⑵量化。使连续模拟信号变为时间轴上的离散值，量化级的多少取决于量化的精度。⑶编码。经量化后的模拟信号，需要把它转换成适合数字编码脉冲传输的格雷码等数据格式，最简单的编码是自然二进制编码。2.1.5数据压缩数据压缩，即用最少的数码来表示信号。通过数据压缩，可以使信息以超过实际连接的速度进行传输。压缩编码的方法有几十种之多，并在编码过程中涉及较多数学理论基础问题，此处仅介绍一种Huffman（哈夫曼）数据压缩编码。

◆Huffman数据压缩编码原理

Huffman编码是一种可变长编码方式，是由美国数学家DavidHuffman创立的，是二叉树的一种特殊转化形式。编码的原理是：将使用次数多的代码转换成长度较短的代码，而使用次数少的可以使用较长的编码，并且保持编码的唯一可解性。Huffman算法的最根本的原则是：累计的“字符的统计数字×字符的编码长度”为最小，也即权值的和最小。2.1.6同步技术一、同步方法所谓同步，就是接收端要按照发送端所发送的每个码元的重复频率以及起止时间来接收数据，也就是在时间基准上必须取得一致。在通信时，接收端要校准自己的时间和重复频率，以便和发送端取得一致。在数据通信过程中，数字信道的发送端和接收端必须保持同步，即接收端解码时要根据发送端发送信号的起止时间和频率产生一个相一致的脉冲序列，保持两端步调一致，才能准确无误地通信。

通常，获取同步信息的方法有两种，即自同步法和外同步法。⑴自同步法。自同步法是从数据信息波形的本身提取同步信号，并用锁相技术获得与发送时钟完全相同的接收时钟。⑵外同步法。外同步法是通过外界输入同步信号，接收端的同步信号事先由发送端送来，而不是自己产生也不是接收端从信号中提取出来。

二、传输方式通信过程中收、发双方可以通过内同步法或外同步法保持码元之间同步,但由码元组成的字符或数据块之间在起止时间上也要保持同步,以正确提取传输的有效数据。根据实现字符或数据块之间在起止时间上同步方法的不同，对应区分为异步和同步两种传输方式。

1.异步传输方式异步传输每次只传送一个字符，每在传送一个字符前要先发起始信号，而在这个字符之后也一定要有个停止信号，这两个信号之间的脉冲就是组成该字符的位信息，在没有字符的时候，线路的状态总是"1"，当线路状态被一个起始信号改成"0"时，接收端的机器就开始取样接收其后的那些位信息。2．同步传输方式同步传输的报文分组要大得多，它不是独立地发送每个字符，而是把它们组合起来一起发送，字符之间不允许有空隙。同步传输时，发送端首先对欲发送的原始数据进行编码，如采用曼彻斯特编码或差动曼彻斯特编码，形成编码数据后再向外发送，发出的编码自含同步时钟，可以实现收、发双方的自同步。2.1.7多路复用为了有效的利用通信线路，在一条物理通信线路上建立多条逻辑通信信道，同时传输若干路信号的技术叫做多路复用技术。多路技术一般用在长途主干通信上，局域网通信一般不采用多路复用技术，而是独占介质进行传输。基本的多路复用分为频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）和波分复用(WDM)三类。通常，FDM用于模拟通信，TDM用于数字通信，WDM则用于光纤通信。

一、FDM技术原理在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个独立的信道，每个子信道传输一路信号，这就是频分多路复用，见图2-19。

图2-19频分复用示意图

二、TDM技术原理时分多路复用TDM是在一条传输介质上按时间划分周期T，每个周期T又分成若干固定长度的时间片t1、t2、…tn，将每个时间片固定分配给不同的用户。一个周期T内的各时间片的数据依次组成一帧。在发送端，多路复用器将某个用户的数据放入每个周期的特定时间片内发送出去。在接收端，多路复用器将一个周期内中一个时间片内的数据分配到相应的输出线路上。这样就实现了在一条传输线路上同时传输多路数据的功能，见图2-20。图2-20时分复用示意图

三、WDM技术原理

WDM是在光纤上进行信道复用的技术，一根光纤的带宽可达25000GHz，而通常一路光信号的带宽只有几GHz。波分多路复用的原理是整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输。实质上是在光信道上采用的一种频分多路复用的变种，即光的频分复用，只不过光复用采用的技术与设备不同于电复用。由于光波处于频谱的高频段，有很高的带宽，因而可以实现很多路的波分复用。2.1.8数据传输信道一、信道定义数据传输信道是指为数据信号传输提供的通路。⑴狭义信道。仅指传输介质本身，能够传输信号的任何抽象的或具体的通路，如电缆、光纤、微波、短波等等。⑵广义信道。包含传输介质和完成各种形式的信号变换功能的发送及接收设备，可看成是一条实际传输线路及相关设备的逻辑部件。二、信道分类从不同角度对信道有多种分类方法。⑴按照允许的信号的类型分为模拟信道和数字信道。⑵按信道的使用方法分为专用信道和公共交换信道。⑶按照信道采用的传输介质分为有线信道和无线信道。⑷按数据传输的同步方式分为同步信道和异步信道。⑸按信道传输的信息复用形式分为频分复用和时分复用信道。⑹按信道传输的速度分为T1、E1等信道。⑺按数据位传输的顺序可以分为并行传输和串行传输。⑻按数据传输的流向和时间关系可以分为单工、半双工、全双工信道。⑼按被传输的数据信号特点可分为基带传输信道、频带传输信道、数字数据传输信道。

1．数据传输速率数据传输速率是指每秒传输二进制信息的位数，单位为“位/秒”，记作bps或b/s。数据传输速率也称传信率。比特(bit)是信息量的单位，比特率为每秒传输的二进制位个数。数据传输速率计算公式为

C=（1/T）×log2N(bps)

2．信号传输速率信号传输速率是指单位时间内通过信道传输的信号码元数，即信号经调制后的传输速率，单位为波特，记作Baud，因此信号传输速率也称码元速率或波特率。信号传输速率计算公式为

B=1/T

(Bd)3．数据传输速率与信号传输速率的关系数据传输速率与信号传输速率的关系为

C=B×log2N(bps)或B=C/log2N(Baud)

如果采用四相调制方式，即N=4，且T=833×10-6秒，则

C=1/T×log2N=1/(833×10-6)×log24=2400(bps)

B=1/T=1/(833x10-6)=1200(Bd)三、带宽对于模拟信道，带宽是指一个物理信道内可以传输频率的范围，是信道频率上界与下界之间之差，是介质传输能力的度量，在传统的通信工程中通常以赫兹(Hz)为单位计量。如线设计的信号传输的频率范围是从300Hz到4000Hz，则它的带宽是4000-300=3700Hz。一个信道的带宽越宽，则在单位时间内能够传输的信息量就越大。

四、信道容量信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，单位为bit/s。五、奈奎斯特公式信道上的极限数据传输率受信道的带宽限制，对于无热噪声的信道，下面的奈奎斯特公式给出了这种限制关系：奈奎斯特证明了无噪声理想低通信道的码元速率极限值B与信道带宽W的关系（奈氏准则）：

B=2×W(Baud)由此可以推得表征信道数据传输能力的奈奎斯特公式：

C=2×W×log2N(bps)

六、香农定理香农公式，即有噪声干扰的信道容量公式：

C=W×log2(1+S/N)(bps)

式中，W为信道带宽；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率；S/N为信噪比，通常把信噪比表示成式（2-10），以分贝(dB)为单位来计量。

10×log10(S/N)=10×lg(S/N)(2-10)

七、误码率误码率是指二进制数据位传输时出错的概率。它是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标。误码率又称码元差错率，是指在传输的码元总数中错误接收的码元数所占的比例。误码率公式为

Pe=Ne/N

2.2差错控制

2.2.1概述所谓差错就是在数据通信中，接收端接收到的数据与发送端实际发出的数据出现不一致的现象。差错包括数据传输过程中位丢失；发出的位值为“0”，而接收到的位值为“1”，或发出的位值为“1”，而接收到的位值为“0”。即发出位值与接收到的位值不一致。差错控制是指在数据通信过程中，发现所传数据是否有错，并对错误予以处理的控制手段。

一、噪声干扰数据传输中所产生的差错都是由热噪声引起的。由于热噪声会造成传输中的数据信号失真，产生差错，所以在传输中要尽量减少热噪声。热噪声是影响数据在通信媒体中正常传输的重要因素。

二、错误类型由热噪声引起的传输信道中常见的错误有以下三种：⑴随机错误。错误的出现是随机的，一般而言错误出现的位置是随机分布的，即各个码元是否发生错误是互相独立的，通常不是成片地出现错误。⑵突发错误。错误的的出现是一连串出现的，错误的码元相对较多。⑶混合错误。既有突发错误又有随机差错的情况。

三、差错控制方法数据通信过程中，可以通过差错控制这一环节，对传输的数据流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力。最常用的差错控制方法是差错控制编码（信道编码）。数据信息在向信道发送之前，先按照某种关系在每一个要发送的数据块或字符中上附加冗余信息，使冗余信息与所发出的信息存在某种逻辑关系，构成一个码字后再发送，通过冗余信息可以推导出所发信息是否在传输过程中发生了错误，这个过程称为差错控制编码过程。接收端收到该码字后，检查信息位和附加的冗余位之间的关系，以检查传输过程中是否有差错发生，这个过程称为检验过程。

在数据通信系统中，利用抗干扰编码进行差错控制。通常有4类差错控制方式，分别是前向纠错（FEC）、反馈重发（ARQ）、混合纠错（HEC）及信息反馈（IRQ）。

1.前向纠错（FEC）

FEC方式是在信息码序列中，以特定结构加入足够的冗余位—称为监督元，接收端解码器可以按照双方约定的这种特定的监督规则，自动识别出少量差错，并能予以纠正。FEC最适于高速数据传输而需实时传输的情况。

2.反馈重发（ARQ）

ARQ差错控制方式中，解码器对接收码组逐一按编码规则检测其错误。如果无误，向发送端反馈“确认（ACK）”信息；如果有错，则反馈回“否认（NAK）”信息，以表示请求发送端重复发送刚刚发送过的这一信息，直到收到正确的码字为止。ARQ优点在于编码冗余位较少，可以有较强的检错能力，同时编解码简单。3.混合纠错（HEC）

HEC方式是FEC和ARQ方式方式的有机结合，即在纠错能力内，实行自动纠错，而当超出纠错能力的错误位数时，可以通过检测而发现错码，不论错码多少，利用ARQ方式进行纠错。

4.信息反馈（IRQ）

IRQ是一种全回执式最简单的差错控制方式，接收端将收到的信码原样转发回发送端，并与原发送信码相比较，若发现错误，则发送端再进行重发。信道编码一、与信道编码有关的基本概念

1．信息码元和监督码元信息码元是发送端由信源编码给出的信息数据比特。以k个码元为一个码组时，在二元码情况下，总共可有2k个不同的信息码组。监督码元又称校验码元，是为了检错纠错在信道编码中附加的校验数据。通常，对k个信息码元的码组附加r个监督码元，组成总码元数为n＝k+r的码组。

2．许用码组和禁用码组信道编码后总码长为n的不同码组有2n个。其中，发送的信息码组有2k个，称之为许用码组，其余的(2n-2k)个码组不予传送，称之为禁用码组。纠错编码的任务就是从2n个总码组中按某种规则选择出2k种许用码组。

3．编码效率每个码组内信息码元数k值与总码元数n值之比称为信道编码的编码效率，即

η＝k/n＝k/(k+r)

编码效率η是衡量信道编码性能的一个重要指标，它是码字中信息位所占的比例。一般监督码元位数越多，检错纠错能力越强，但编码效率相应地降低。

4．码重和码距⑴码重。码重是指码字中非0数字的数目；对于二进制码来讲，码重就是每个码组内码元“1”的数目，码重通常用W表示。如码字11000的码重为2。⑵码距。码距是指两个码字C1与C2之间不同的比特数，简称码距。通常用d表示。⑶最小码距。对于（n，k）分码组，许用码组为2k个，各码组之间的码距的最小值称为最小码距，通常用d0或d·表示。

二、纠错编码的基本工作原理三、纠错编码的分类随着数字通信技术的发展，已研究出了多种误码控制编码方案，这些方案各自建立在不同的数学模型基础上，并具有不同的检错与纠错特性，可以从不同的角度对误码控制编码进行分类。按照误码控制的不同功能，可分为检错码、纠错码。检错码仅具备识别错码功能而无纠正错码功能；纠错码不仅具备识别错码功能，同时具备纠正错码功能。

2.2.3常用的简单检错码简单检错码的检错算法和编码比较简单，易于实现。一、奇偶校验奇偶校验码是最简单的检错码。这种方法被广泛用于以随机错误为主的计算机通信系统中。编码规则：先将所要传输的数据码元分组，然后在每组数据内附加一位监督位（即奇偶校验位），使得该组码连同监督位在内的码组中的“1”的个数为偶数或奇数，在接收端按同样的规律检查，如发现不符就说明产生了差错，但是不能确定差错的具体位置，即不能纠错。

奇偶监督码的监督关系可用下述公式来表示。设码组长度为n，表示为（an-1，an-2，…，a0），其中前n-1位为信息码元，第n位a0为监督位。在偶校验时有：

a0⊕a1⊕…⊕an-1＝0

其中，⊕表示模2加法，同于“异或”运算，监督位a0可由下式产生：

a0＝a1⊕a2⊕…⊕an-1

在奇校验时为：

a0⊕a1⊕…⊕an-1＝１

二、水平（横向）奇偶监督码与垂直（纵向）奇偶监督码将经过奇偶监督编码的码元序列按行排成方阵，每行为一组奇偶监督编码，但发送时则按列的顺序传输，接收端仍将码元排成发送时的方阵形式，然后按行进行奇偶校验。

三、行列监督码行列监督码是将水平监督码推广到二维奇偶监督码，又称方阵码。它的方法是在水平监督基础上对方阵中每一列再进行奇偶校验。

四、群记数监督码监督码组中“1”的个数就构成所谓群计数码。群计数码有着较强的检错能力，除了同时发生码组中“1”变“0”和“0”变“1”的成对错误外，它能检测出所有形式的错误。有时为了提高编码效率，不传送所有计数码元，而只传送其中的最后几位，即减少附加的监督码元数。此外，为了提高检测实发错误的能力，也可仿照水平奇偶监督方法，将信息码排成方阵，然后利用群计数法来进行水平监督。

五、恒比码恒比码中，每个码组中含“1”和含“0”数目的比例是恒定的。由于恒比码各码组中的“1”(或“0”)的个数是相同，因而也称等重码。判断是否有错误时，只要计算每个码组中“1”的数目是否正确。2.2.4线性分组码如果从信源发出的信息元，先将信息码划分为长度为k的分组，然后给每组信息码附加长度为r的监督码后的编码称为分组码，用符号（n,k）表示，k是信息码的位数，n是编码组总位数，又称为码长，r=n-k为监督码位数。线性分组码是指监督码r和信息码k之间构成线性关系，即它们之间可由线性方程组联系起来。这样构成的抗干扰码称为线性分组码，也称为（n,k）线性分组码。

2.2.5汉明码一、汉明码工作原理汉明码的特点是最小码距d0=3，码长n与监督元个数r满足关系式n=2r-1。它是汉明（Hamming）于1949年提出的纠正单个随机错误的线性分组码。在奇偶校验时，校验方程为S＝an-1⊕an-2⊕…⊕a1⊕a0，码组长度为n，表示为（an-1，an-2，…，a0），其中前n-1位为信息码元，第n位为监督位a0，偶校验时若校验方程S=0，就认为无错码。若S=1，就认为有错码。S称为“校验子”。由于校验子S的取值只有两种，它就只能代表有错和无错两种信息，而不能指出错码的位置。

二、（n，k）汉明码的校验方程式另一种生成方法监督位被安排在1、2、4、8、…的位置上,分别用r0、r1、r2、…表示,下标从0开始。即ri被安排在2i位置上。信息位被顺序安排在3、5、6、7、9、10…等剩余的位置上，分别用k1、k2、k3、…表示,下标从1开始。2.2.6循环码循环码是线性分组码的一个重要子集，它有许多特殊的代数性质，且易于实现，同时循环码的性能也较好，具有较强的检错和纠错能力。一、循环码的特点循环码的基本原理是：在k位信息码后再拼接r位的校验码，整个编码长度为n位，因此，这种编码又叫（n，k）循环码。对于一个给定的（n，k）循环码，可以证明存在一个最高次幂为n-k=r的多项式G(x)。根据G(x)可以生成k位信息的校验码，而G(x)叫做这个循环码的生成多项式。循环码最大的特点就是码字的循环特性，所谓循环特性是指循环码中任一许用码组经过循环移位后，所得到的码组仍然是许用码组。

二、循环码的编码过程（n-k）循环码的编码就是在已知信息码的情况下，根据生成多项式G(x)来确定监督码的过程。设要产生（n,k）循环码，m(x)表示信息多项式，则其次数必小于k，而xn-k•m(x)的次数必小于n，用xn-k•m(x)除以G(x)，可得余数r(x)，r(x)的次数必小于（n-k），将r(x)加到信息位后作监督位，就得到了系统循环码。

三、循环码的国际标准生成多项式G(x)

循环冗余校验(CRC)是利用除法及余数的原理来作错误侦测的。它将要发送的数据比特序列当作一个多项式t(x)的系数，发送时用双方预先约定的生成多项式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合成A(x)多项式发送到接收端，接收端同样用G(x)去除接收到的数据，进行计算，然后把计算结果和实际接收到的余数多项式数据进行比较，相同则表示传输正确。

CRC校验检错能力强，容易实现，是目前应用最广的检错码编码方式之一。2.2.7卷积码卷积码又称连环码，是一种非分组码。它在任何一段规定时间内编码器产生的n个码元，不仅取决于这段时间中的k个信息码元，而且还取决于前m(m=N-1)段规定时间内的信息码元，编码过程中相互关联的码元为N×n个。这时，监督位监督着这N段时间内的信息，这N段时间内的码元数目N×n称为这种卷积码的编码约束长度，称N为这种卷积码的编码约束度。通常把卷积码记作（n，k，N）。卷积码的结构是：k位信息元，n-k位监督元；k位信息元，n-k位监督元，…。

2.3数据传输控制协议和接口

2.3.1协议及其作用

协议（Protocol）是网络设备用来进行信息交换的规则和约定。这套规则可以理解为一种彼此都能听得懂的公用语言，就像使用不同母语的人与人之间需要一种通用语言才能交谈一样，网络设备之间的通信也需要一种通用语言，这种通用语言就是通信协议。

目前，全球最大的网络是因特网，它所采用的TCP/IP网络协议是目前最重要的网络协议。TCP/IP协议，即传输控制协议（TCP）和网际协议（IP）。其中TCP协议用于负责网上信息的正确传输，而IP协议则是负责将信息从一处传输到另一处路径的确定。

TCP/IP协议本质上是一种采用分组交换技术的协议。其基本思想是把信息分割成一个个不超过一定大小的信息包来传送。其目的是一方面可以避免单个用户长时间地占用网络线路；另一方面，可以在传输出错时不必重新传送全部信息，只需重传出错的信息包就行了。

在计算机网络中选择通信协议时一般应遵循以下的原则：⑴所选协议要与网络结构和功能相一致。⑵注意协议的版本。⑶协议的一致性。

2.3.2协议的分层结构和开放系统互联参考模型一、OSI开放系统互联参考模型

OSI开放系统互联参考模型基于国际标准化组织（ISO）的建议，作为各种层上使用的协议国际标准化的第一步而发展起来的。这一模型被称作ISO/OSI开放系统互联参考模型,简称为OSI参考模型。网络协议共分为七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，模型如图2-26所示。图2-26OSI参考模型

二、OSI模型系统间的通信

OSI的某一层与另一层进行通信的目的是利用其它层提供的服务，信息从一台计算机系统A的应用层软件传输到另一台计算机系统B的应用层软件中，那么系统A的应用程序先把信息传输到系统A的应用层（第七层），应用层将系统B应用层所需的控制信息附加在实际传输的数据之前，

然后应用层又把信息传输到表示层（第六层），表示层再将包含有系统B表示层所需的控制信息附加到数据头中然后再把信息传输到会话层（第五层），依次往下直到信息传输到物理层（第一层）。在物理层，信息被放置到物理网络介质上并通过介质发送到系统B。

系统B从物理层接收到信息单元后，将它传送到数据链路层，然后移去系统A在数据链路层附加的控制信息，并把信息单元的余留部分传送到网络层。每一层都读取并移去该层的数据头等控制信息，然后将信息单元的余留部分传送到上一层，

在应用层执行完这些步骤之后，系统A中的数据就以非常精确的格式传送到系统B的应用软件中了，这样便完成了整个通信过程。

三、OSI参考模型各层的功能

OSI参考模型共分为七层，各层的主要功能如下：

1．物理层在网络中，物理层具体定义了诸如电位级别、电位变化间隔、数据传输率、传输介质规格、最大传输距离、物理互联装置接口、数字信号的传输编码、信道多路复用方式等特性。

2．数据链路层数据链路层的作用是保证通过物理层能提供可靠数据传输，使之对网络层显示为一条无错的线路。3．网络层网络层关系到子网的运行控制，其中的一个关键问题是确定分组从源端到目的端的路由选择问题。

4．传输层传输层的功能一般包括流控、多路传输、虚电路管理及差错校验和恢复。

5．会话层会话层的主要功能是提供建立连接并有序运输数据的一种方法。这种连接就叫做会话。

6．表示层表示层提供多种用于应用层数据的编码和转化功能，以确保从一个系统应用层发送的信息可以被另一系统的应用层识别。

7．应用层应用层是最接近终端用户的OSI层，这就意味着OSI应用层与用户之间是通过软件直接相互作用的，应用层包含大量人们普遍需要的协议。

2.3.3数据链路及传输控制的概念“链路”和“数据链路”并不是一回事。所谓链路就是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换节点。数据链路则是另一个概念。这是因为当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的规程来控制这些数据的传输。把实现这些规程的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。当采用复用技术时，一条链路上可以有多条数据链路。

数据链路层最重要的作用是通过一些数据链路层协议,在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输，数据链路层的主要功能如下：⑴链路管理。⑵帧同步。⑶流量控制。⑷差错控制。⑸将数据和控制信息区分开。⑹透明传输。⑺寻址。2.3.4基本型传输控制规范国际标准化组织制定的ISO1745、IBM公司的二进制同步规程BSC，以及我国国家标准GB3543-82属于面向字符型的规程，也称为基本型传输控制规程。面向字符型规程主要适用于中低速异步或同步传输，很适合于通过网的数据通信。面向字符的数据传输控制规程也称基本型控制规程。其特点是：传输信息的基本单位是字符，并规定了10个字符作为实施传输的专用字符。

一、传输控制字符的功能基本型控制规程的控制信息全部是用预先规定好的字符来进行的，主要使用10个控制字符。

二、电文格式数据传输的电文格式是指利用传输控制字符进行具体数据传送所规定的排列形式。电文格式可分为三种类型。

三、数据通信阶段的操作过程一个完整数据通信过程，从开始到结束，可以分为5个阶段：

(1)接通线路；

(2)确认通信对象，确定接收、发送的状态；

(3)进行数据传送(信息交换)；

(4)确认通信结束；

(5)切断通信线路。高级数据链路传输控制规程同步数据链路控制规程是IBM于上世纪70年代定义的数据链路控制协议。美国国家标准协会和国际标准化组织以IBM的SDLC为基础发展了两个类似的规程，一个是ANSI的高级数据通信控制规程（ADCCP），另一个就是ISO的高级数据链路控制规程，即HDLC。

HDLC是面向二进制位的，支持全双工传输，能适合于点对点和多点连接。

HDLC是X.25分组交换网的数据链路层控制的基础。但是CCITT又为X.25另外定义一个链路访问过程平衡(LAPB)协议，它是HDLC的子集。LAPB是为点对点的连接设计的，所以不必用地址字段来标识从站。它为异步平衡模式会话提供了帧结构、错误和流控机制。

一、HDLC的操作模式

HDLC涉及三种类型的站，即主站、从站和复合站。主站的主要功能是发送命令（包括数据信息）帧、接收响应帧，并负责对整个链路的控制系统的初启、流程的控制、差错检测或恢复等。从站的主要功能是接收由主站发来的命令帧，向主站发送响应帧，并且配合主站参与差错恢复等链路控制。

复合站的主要功能是既能发送，又能接收命令帧和响应帧，并且负责整个链路的控制。根据通信双方的链路结构和传输响应类型，HDLC提供了三种操作方式，即正常响应模式(NRM)、异步响应模式(ARM)、异步平衡模式(ABM)。

二、HDLC的帧结构

HDLC的帧具有下列段：

Flag－标志。8位。

Address－地址段。一个或多个8位。

Control－控制段，8或16位。

Data－数据段。其长度可以变化。

FCS－帧校验序列，16或32位。

三、控制段定义的三类帧

1．信息帧信息帧（I-Frame）用于传送数据。N（S）为发送的数据帧号；N（R）为接收端附在帧上的响应信息，它指出下一次希望接收的帧号。对于信号帧中的P/F位，主站的命令帧用它作查询位，次站的响应帧用它标志这是最后一帧数据，即在NRM方式中，主站以P=1给出允许次站发送的命令；次站以F=1表示发送最后一帧。

2．管理帧管理帧(S-Frame)用于流量和差错控制。

3．无编号帧无编号帧(U-Frame)主要用于各种控制目的，自身不携带编号，也不影响其它帧编号。它可以分为以下几组：

•设置方式的命令和响应

•关于信息传送的命令和响应

•恢复命令和响应

•其它命令和响应2.3.6终端接口及相关建议通信系统一般由数据终端设备DTE、数据电路终接设备DCE以及传输信道三部分组成。数据通信是在各种类型的用户终端之间进行，根据通信系统用途的不同，DTE和DCE设备有许多不同的类型，

为了能使各种DTE和DCE设备之间能方便正确的对接，需要统一的标准和规范，即在插接方式、引线分配、电气特性及应答关系上均应符合统一的标准和规范。通常把DTE和DCE设备的标准连接接口称为终端接口，接口的标准一般由标准化组织定义。

一、终端接口分类终端接口由三类标准构成，即物理标准、电气标准和逻辑标准。物理标准规定了DTE－DCE间接口的连接器及插座的形状、尺寸、针脚排列。电气标准规定了DTE－DCE间接口电路的阻抗、信号电平和传输距离等。逻辑标准规定了接口电路的功能定义和通信规范特性。二、V系列数据接口标准相关建议网是覆盖面最广的通信网，原CCITT为了实现在线路上（专线和公众交换网）进行数据通信，并统一接口标准，制定了一系列V建议。CCITT在1993年改名为ITU-T，V工作组已在1997年之后合并到多媒体工作组，但V系列建议却仍然广泛地使用。V系列接口建议包含以下一些内容：

1．数据接口标准定义接口电路：V.24定义了V系列接口电路的名称并详细叙述其功能特性。定义接口电气特性：V.28、V.35、V.10、V.11对接口的电气特性做了详细说明，由于V.28采用的是非平衡接口电路，接口速率(最大64kbps)和传输距离(最远几十米)都有限，其功能和电气特性与RS-232相似，一般采用DB25接口。V.35采用的是平衡双流接口电路，有效地提高了最大接口速率(2Mbps)和传输距离(几千米)，一般采用M/34接口，也有的采用DB25接口。2．传输设备并带有接口定义的标准用于GSTN交换网的标准（也可用于专线）：V.21、V.22、V.23、V.32、V.32bis、V.22bis、V.26bis、V.34、V.34bis、V.61、V.70、V.90（56kModem）。用于专线电路的传输设备并有接口的标准：V.26、V.27、V.29、V.33、V.38。用于宽带载波电路的标准：V.35、V.36。3．有关测量和维护的标准

V.53、V.54、V.56、V.56bis、V.580。4．与ISDN有关的有协议结构的建议

V.110、V.120、V.130。5．有关网络互通、纠错、控制、压缩的标准

V.100、V.8、V.8bis、V.42、V.42bis、V.25、V.25bis。

三、X系列数据接口标准相关建议

X系列建议对V系列建议的接口控制电路进行了改进，其电气特性与V系列兼容。X.21定义了交换电路的使用、接口信号的排列、接口信号的意义；X.24对接口电路名称和功能进行了定义；X.25和X.32用于同步方式通信，X.32协议用于拨号入分组网；X.28用于异步方式通信。

2.4数据交换通信设备通常是通过公用通信传输线路实现数据通信的。所谓交换技术，就是动态地分配传输线路资源的技术。数据交换方式分为电路交换方式和存储交换方式两大类，报文交换和分组交换属于存储交换方式。传统上将数据交换分为电路交换、报文交换、分组交换三种交换方式。

数据交换的必要性数据通信的最基本形式是在信源和信宿之间建立起一条用某种传输介质直接连接的传输数据信息的通道。当信源和信宿的数目有限时，这完全是可能的。但当信源和信宿的数量较多时，若在任意两个信源和信宿之间都建立起固定的信息传输通道则会造成很大浪费。

为了克服上述缺点，可将各个用户终端通过一个具有交换功能的网络连接起来，网络资源对所有终端是共享的，可使任意两终端之间传输数据，如图2-31所示。

图2-31交换网2.4.2公共网提供的数据传输服务近年来，数据通信不断地向高速发展，数据通信骨干网基本上由SDH高速光纤构成，下面简要介绍电信公共网提供的几种服务平台。一、公用网公用网(PSTN)是公用通信网络中的基础网，通信区域覆盖全国，利用网进行远程通信是实现大范围数字通信最便捷的方法。利用现有的网，只要在计算机或终端设备进入网的前端加装Modem，将数字数据信号变换成模拟信号进入交换网即可。

二、数字数据网数字数据网(DDN）是利用数字信道传输数据信号的数据传输网，由用户环路、DDN节点、数字信道和网络控制管理四个部分组成。数字信道应包括用户到网络的连接线路，即用户环路的传输也应该是数字的。DDN向用户提供的是半永久性的数据专线，沿途不进行复杂的软件处理，因此延时较短，避免了分组网中传输时延大且不固定的缺点。

1.DDN的主要特点⑴DDN是同步数据传输网，不具备自动交换功能。但可根据与用户所订协议，定时接通所需路由（这便是半永久性连接概念）。⑵传输速率高，网络时延小。由于DDN采用了同步转移模式的数字时分复用技术，用户数据信息根据事先约定的协议，在固定的时隙以预先设定的通道带宽和速率、顺序传输，这样只需按时隙识别通道就可以准确地将数据信息送到目的终端。

⑶DDN为全透明网。⑷DDN的租用专线业务的速率可分为2.4~19.2kbps、

N×64kbps(N=1~32)；用户入网速率最高不超过2Mbps。2.DDN的节点类型在“中国DDN技术体制”中将DDN节点分成2兆节点、接入节点和用户节点三种类型。⑴2兆节点。⑵接入节点。⑶用户节点。

三、分组交换公用数据网分组交换公用数据网（PSPDN）是以CCITTX.25建议为基础的，所以又称为X.25网。X.25网是按分组交换X.25协议规范标准建立的。它采用存储―转发方式，将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段，并在每个数据段上加上控制信息在网上传输。

分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通路，为多个用户同时使用，网络具有动态路由选择功能和误码检错功能。四、帧中继网帧中继(FR)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，也称为快速分组交换。帧中继仅完成OSI物理层和链路层核心层的功能，将流量控制、纠错等留给智能终端去完成，大大简化了节点机之间的协议。

帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网三部分组成。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内，加上寻址和控制信息后在网上传输。帧中继网络提供的业务有两种：永久虚电路（PVC）和交换虚电路（SVC）。

五、综合业务数字网综合业务数字网是基于单一通信网络提供包括语音、文字、数据、图像等综合业务的数字网，改变各类不同的公共网同时并存分别提供不同的业务，造成相对独立的割裂状态。

ISDN是一个数字网，网上所有的信息均以数字形成进行传输和交换，无论是语音、文字、数据还是图像,事先都在终端设备中被转换成数字信号,经ISDN网的数字信息传输到接收方的终端设备后,再还原成原来的语言、文字、数据或图像。六、非对称数字用户线非对称数字用户线（ADSL）是xDSL的一种非对称版本，它利用数字编码技术从现有铜质线上获取最大数据传输容量，同时又不干扰在同一条线上进行的常规话音服务。其原因是它用话音传输以外的频率传输数据，3400Hz以下供使用，3400Hz以上的高频部分供上网使用。也就是说,用户可以在上网的同时打或发送,而且不会影响通话质量或降低上网的速度。xDSL是DSL的统称,意即数字用户线路,是以铜线为传输介质的点对点传输技术。ITU-T于1999年6月颁布了关于ADSL的两个国际标准与建议草案。规范了带分离器的ADSL系统，利用该系统可在同一对金属双绞线对上传输高速数据和模拟信号，最远传输距离可达5.5km，下行速率为8Mbps，上行速率为640kbps。规范了不带分离器ADSL系统，它是一种简化的ADSL，具有成本低、安装简便的优点，下行速率为1.536Mbps，上行速率为512kbps，其传输速率的下降带来了传输距离的增加，最长可至7km。2.4.3电路交换方式电路交换是一种直接的交换方式，通过网络节点在通信双方之间建立专用的临时通信链路。信道上的所有设备实际上只起开关作用，开关合即信道通，对信息传输没有额外的延时，而只有线路延时。其通信过程可分为：建立连接、数据传输、拆除连接三个阶段。

一、电路交换的三个过程⑴电路建立。在传输任何数据之前，要先经过呼叫过程，选择未用的干线建立一条端到端的电路。⑵数据传输。电路建立以后，所建立的电路必须始终保持连接状态，数据才可以正确传输。⑶电路拆除。数据传输结束后，由某一方发出拆除请求，然后逐节拆除到对方节点。

二、电路交换技术的优缺点及其特点⑴优点。数据传输阶段延迟时间短，一旦电路建立后，数据以固定的数据率传输，除传输链路的延时外，不再存在其他延时，特别适合于音频和视频等信号的传输；对交换设备的功能要求低。⑵缺点。在短时间数据传输时电路建立和拆除所用的时间相对比较长；电路资源被通信双方独占，必须等待电路拆除后才可以被他人使用，电路利用率不高。

⑶特点。

在数据传送开始之前必须先设置一条专用的物理通路，在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。对于猝发式的通信，电路交换效率不高，适用于实时大批量数据的传输。2.4.4报文交换方式报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中，当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储―转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。一、报文交换原理报文交换方式的数据传输单位是报文，报文就是站点一次性要发送的数据块。当一个站要发送报文时，它将一个目的地址附加到报文上，网络节点根据报文上的目的地址信息，把报文发送到下一个节点，一直逐个节点地转送到目的节点。

每个节点在收到整个报文并检查无误后，就暂存这个报文，然后利用路由信息找出下一个节点的地址，再把整个报文传送给下一个节点。因此端与端之间无需先通过呼叫建立连接。

二、报文交换的特点⑴报文从源点传送到目的地采用"存储―转发"方式，在传送报文时，一个时刻仅占用一段通道。⑵在交换节点中需要缓冲存储，报文需要排队，故报文交换不能满足实时通信的要求。三、报文交换的优点⑴电路利用率高。⑵在电路交换网络上，当通信量变得很大时，就不能接受新的呼叫。⑶报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地，而电路交换网络很难做到这一点。⑷报文交换网络可以进行速度和代码的转换。

四、报文交换的缺点⑴不能满足实时或交互式的通信要求，报文经过网络的延迟时间长且不定。⑵有时节点收到过多的数据而无空间存储或不能及时转发时，就不得不丢弃报文，而且发出的报文不按顺序到达目的地。2.4.5分组交换方式分组交换是报文交换的一种改进，它将报文分成若干个分组，每个分组的长度有一个上限并且具有接收地址和发送地址的标识，有限长度的分组使得每个节点所需的存储能力降低了，分组可以存储到内存中，提高了交换速度。它适用于交互式通信，如终端与主机通信。分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交换两种。它是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。

一、虚电路分组交换原理与特点在虚电路分组交换中，为了进行数据传输，网络的源节点和目的节点之间要通过虚呼叫设置一条虚电路，即先建一条逻辑通路，其通信过程类似电路交换。每个分组除了包含数据之外还包含一个虚电路标识号，而不是目的地址的信息。

在预先建好的路径上的每个节点都知道把这些分组引导到哪里去，数据分组按已建立的路径顺序通过网络，不再需要路由选择判定。最后，由某一个站用清除请求分组来结束这次连接。它之所以是“虚”的，是因为这条电路不是专用的，而是按统计复用实现复用的。

虚电路的概念可以用图2-34说明。在分组网中，从源终端传到目的终端中间经过若干交换节点，各节点间在一条物理信道上有多条逻辑信道，它们是按统计复用实现复用的，如图中1、2、3、4条逻辑信道。在一条逻辑信道两端的交换机节点中，都对应分配一定的存储空间，在每个分组中都标明了所走的逻辑信道号。

如当呼叫用户A要与A′通信时，A与A′通过节点1、2、3、5建立虚电路连结，而各节点之间的逻辑信道号是不一样的，节点1与节点2之间利用逻辑信道1，节点2与节点3之间利用逻辑信道1，节点3与节点5之间利用逻辑信道4。图2-34虚电路分组交换原理示意图

二、数据报分组交换原理与特点在数据报分组交换中，每个分组的传送是被单独处理的，没有确定的传输通道，用户间通信不需经历呼叫建立和清除阶段。每个分组称为一个数据报，每个数据报的分组头都装有目的地址信息，以便分组交换机寻径。

一个节点收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和节点所储存的路由信息，找出一个合适的路由，把数据报原样地发送到下一节点。由于各数据报所走的路径不一定相同，因此不能保证各个数据报按顺序到达目的地，有的数据报甚至会中途丢失，网络终点需对数据重新排序。三、虚电路交换和数据报交换比较虚电路交换和数据报交换比较见表2-18。表2-18虚电路交换和数据报交换比较比较内容虚电路交换数据报交换端到端的连接必须有不需要目的站地址仅在连接建立阶段使用每个分组都有目的站地址分组的顺序总是按发送顺序到达目的站可能不按发送顺序到达目的站端到端的差错处理由通信子网负责由主机负责端到端的流量控制由通信子网负责由主机负责

四、CITTX系列建议

CCITT制定了用于分组交换的X系列建议，其名称及主要内容如表2-19所示。五、X.25建议

CCITT建立了X.75协议作为分组网之间互连标准，X.25是分组网间互连信令规程。

X.25建议的全称是：在公共数据网上，以分组方式进行操作的DTE（数据终端设备）和DCE（数据通信设备）之间的接口。

X.25定义了三级通信协议：物理级、链路级和分组级（参见图2-36）。图2-36X.25协议层

六、非X.25设备的3X标准目前还有大量简单终端，或称异步终端和字符终端，它们只能发送和接收字符流，为了让这些不支持X.25的非智能终端能与X.25公用数据网通信，ITU定义了一套协议，即X.3分组装配和拆卸器（PAD）、X.28PAD终端接口以及X.29PAD与主机接口。PAD代替DCE作为网络接口，从那些面向字符的设备接受字符，将其装配成分组再送至网络中。

同样，PAD从网络上接收到分组后，将其拆卸，再将数据作为字符流送给终端。X.28定义了一套终端和PAD交换信息的命令，X.29则定义了PAD和远程主机间的通信协议。从层次结构的角度来看，PAD功能是在X.25的低三层协议之上所提供的终端控制功能。2.4.6交换方式的选择与比较⑴电路交换。在这种方式中，各中间节点的作用仅限于连通物理线路，对于线路中的数据不做任何软件处理，故线路连通后的数据传输阶段无显著的延迟等待时间。

⑵报文交换。无需建立呼叫连接，但这个报文必须在节点开始重发前全部收到，且每次传送需重新选择路由，故整个延迟比电路交换长。因此报文交换不适合于交互式通信，不能满足实时通信的要求，适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的以报文为单位进行存储转发的数据通信。⑶分组交换。分组交换方式和报文交换方式类似，但报文被分成分组传送，并规定了最大长度。分组交换技术是在数据网中最广泛使用的一种交换技术，它兼有电路交换及报文交换的优点，适用于对话式的计算机通信，

如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面。分组交换方式传输质量高、成本较低，并可在不同速率终端间通信。其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。2.5数据通信传输介质传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路，可分为有线和无线两大类。双绞线、同轴电缆和光纤是常用的三种有线传输介质，无线电通信、微波通信、红外通信以及激光通信的信息载体都属于无线传输介质。传输介质的特性对网络数据通信质量有很大影响，其特性主要有:(1)物理特性。(2)传输特性。(3)连通性。

(4)地理范围。(5)抗干扰性。(6)相对价格。2.5.1双绞线一、双绞线的基本概念双绞线由两根绝缘铜导线按一定密度互相绞扭在一起，用于降低线对之间的电磁干扰、噪声、串音等，每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消。为了便于连接，双绞线的各线用不同的颜色区分，一对线作为一条通信链路。

双绞线是综合布线工程中最常用的传输介质。把四对双绞线放在一个绝缘套管中，双绞线的各线用不同的颜色区分，便成了通常意义上双绞线电缆。与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受一定限制，但价格较为低廉。

双绞线一般用于星形网的布线连接，两端使用RJ-45插头（水晶头，如图2-37）连接工作站的网卡或集线器，最大网线长度