数据通信原理ch02

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1、第第2 2章章 数据通信原理数据通信原理第第2 2章章 数据通信原理数据通信原理2.1 2.1 通信系统的基本组成通信系统的基本组成 通信三要素：通信三要素：信源信源：信息的发送者（人，机器等）信息的发送者（人，机器等）信宿信宿：信息的接收者（人，机器等）信息的接收者（人，机器等）载体载体：传送信息的媒体（信道）；传送信息的媒体（信道）；信源信宿载体（信道）噪声源2.2 2.2 信信 道道信息可以单向传输的途径，信息可以单向传输的途径，（包括传输媒体和中继通信设施）（包括传输媒体和中继通信设施）有线信道：有线信道：明线、电缆、光纤等，能量集中明线、电缆、光纤等，能量集中 无线信道：无线信道：自

2、由空间，红外、微波等，能量发散自由空间，红外、微波等，能量发散 模拟信道模拟信道 ：支持模拟信号传输：电话线、双绞线等支持模拟信号传输：电话线、双绞线等 信号的衰减，长距离的信号传输，需安装放大器信号的衰减，长距离的信号传输，需安装放大器 数字信道：数字信道：支持数字信号传输（光纤等）支持数字信号传输（光纤等）变换器变换器:将信源发出的信息变换成适合在信道上将信源发出的信息变换成适合在信道上 传输的信号：数字信号模拟信号的转换传输的信号：数字信号模拟信号的转换反变换器反变换器：将信道上的信号还原成信宿能够接收的信息将信道上的信号还原成信宿能够接收的信息信道带宽与信道容量信道带宽与信道容量信道带

3、宽信道带宽：信道可以不失真地传输信号的频率范围信道可以不失真地传输信号的频率范围信道容量信道容量：信道在单位时间内可以传输的最大信号量信道在单位时间内可以传输的最大信号量数据传输速率数据传输速率(bps)(bps)：信道在单位时间内可以传输的最大比特数信道在单位时间内可以传输的最大比特数信道容量和信道带宽成正比：信道容量和信道带宽成正比：带宽越大，容量越大带宽越大，容量越大 局域网带宽：局域网带宽：10Mbps10Mbps，100Mbps100Mbps，1000Mbps1000Mbps 广域网：广域网：64Kbps64Kbps、2Mbps2Mbps、155Mbps155Mbps、622Mbps

4、622Mbps 2.5Gbps 2.5Gbps差错率差错率/误码率误码率由于噪声的影响和信道带宽的限制，由于噪声的影响和信道带宽的限制，信号可能发生失真信号可能发生失真差错率差错率/误码率误码率：传输比特总数与其中出错比特数：传输比特总数与其中出错比特数的比值的比值 Pe=Pe=出错比特数传输出错比特数传输/比特总数比特总数 例：例：传输传输1000010000比特比特,有有2 2比特出错，比特出错，Pe Pe 2/10000 2/10000 差错率越高表示信道的质量越差差错率越高表示信道的质量越差 信道的差错率与信号的传输速率信道的差错率与信号的传输速率 和传输距离成正比和传输距离成正比2.

5、3 2.3 变换器变换器/反变换器反变换器调制调制/解调与编码解调与编码/解码解码 模拟传输系统（电话网、模拟传输系统（电话网、X.25X.25分组交换网等）分组交换网等）数字传输系统（宽带数字传输系统（宽带ISDNISDN等）等）调制调制/解调：解调：利用模拟信道支持数据信息传输的技术利用模拟信道支持数据信息传输的技术 调制调制：将数据信息变换成适合于模拟信道上：将数据信息变换成适合于模拟信道上 传输的电磁波（称为载波）信号，（数字传输的电磁波（称为载波）信号，（数字-模拟）模拟）解调解调：将从模拟信道上收取的载波信号还原成数据信息。：将从模拟信道上收取的载波信号还原成数据信息。（模拟（模拟

6、-数字）数字）调制解调器：调制解调器：具有调制具有调制/解调解调 功能的通信设备。功能的通信设备。电话网电话网主机主机主机主机PCPC机机K调制方法：调制方法：调幅：调幅：（幅度调制或移幅键控法（幅度调制或移幅键控法ASKASK）：）：将不同的数据信息（将不同的数据信息（0 0和和1 1）调制成）调制成不同幅度不同幅度 但但相同频率相同频率的载波信号；的载波信号；1111000000数字信息数据帧调幅调频：调频：（频率调制或移频键控法（频率调制或移频键控法FSKFSK）：）：将不同的数据信息（将不同的数据信息（0 0和和1 1）调制）调制幅度幅度相同相同,但但不同不同频率频率的载波信号；的载波

7、信号；1 11 11 11 10 00 00 00 00 00 0数字信息数字信息数据帧数据帧调频调频K调制方法：调制方法：K调制方法：调制方法：调相：调相：（相位调制或移相键控法（相位调制或移相键控法PSKPSK）：）：利用利用相邻载波信号相邻载波信号的相位变化的相位变化值来表示相邻信号值来表示相邻信号 是否具有相同的数据信息值，是否具有相同的数据信息值，此时的此时的幅度和频率均不发生变化幅度和频率均不发生变化。1 11 11 11 10 00 00 00 00 00 0数字信息数字信息数据帧数据帧调相调相K调制方法：调制方法：1 11 11 11 10 00 00 00 00 00 0数字

8、信息数字信息数据帧数据帧调幅调幅调频调频调相调相K调制速率（波特率）调制速率（波特率）波特率波特率（信道速率），指调制设备每秒可调制的符号个数，（信道速率），指调制设备每秒可调制的符号个数，即信道上每秒传输的符号个数。即信道上每秒传输的符号个数。(baud)(baud)数据传输速率数据传输速率：信道在单位时间内可以传输的最大比特数信道在单位时间内可以传输的最大比特数 数据传输速率数据传输速率波特率波特率 当每个符号仅对应于两个数值时，当每个符号仅对应于两个数值时，波特率和数据传输速率相等；波特率和数据传输速率相等；二相调制：两种相位变化表示二相调制：两种相位变化表示 0 0，1 1，表示，表示

9、1 1位位 （1 1比特）比特）四相调制：四种相位变化表示四相调制：四种相位变化表示00,01,10,11,00,01,10,11,（2 2比特）比特）八相调制：八种相位变化表示八相调制：八种相位变化表示000,001,010.,111000,001,010.,111（3 3比特）比特）数据传输速率波特率数据传输速率波特率loglog2 2N (N-N (N-调制的线路状态数）调制的线路状态数）01001110数据信息数据信息调调 制制01图图2 23 3 幅度和频率的组合调制（幅度和频率的组合调制（2 2倍速）倍速）1515。4545。图图2 24 4 相位相位-幅度组合调制（幅度组合调制（

10、4 4倍速）倍速）7575。105105135135。165165。195195。285285。255255。225225。315315。345345。二相调制：两种相位变化表示二相调制：两种相位变化表示 0 0，1 1，N=2N=2，表示，表示1 1比特比特四相调制：四种相位变化表示四相调制：四种相位变化表示00,01,10,11,N=400,01,10,11,N=4，表示，表示2 2比特比特 八相调制：八种相位变化表示八相调制：八种相位变化表示000,001,010.,111000,001,010.,111，N=8N=8，表示，表示3 3比特比特 在图在图“相位相位幅度组合调制幅度组合调制

11、”中，调制相位分别为中，调制相位分别为1515、4545、7575、105105 、135135 、345345 ，并分别在，并分别在4545 、135135 、225225、315315 处采处采用两种不同的幅度值。相位用两种不同的幅度值。相位-幅度的幅度的1616种组合代表了种组合代表了1616个码元值，每个码个码元值，每个码元可携带元可携带4 4个二进制位的数据信息，因此可以得到个二进制位的数据信息，因此可以得到4 4倍波特率的信道数据倍波特率的信道数据传输速率。传输速率。K调制调制/解调器的选择和应用解调器的选择和应用 1)1)性能：速率、功能等性能：速率、功能等 2)2)用途：使用的

12、场合用途：使用的场合 3)3)符合相关标准符合相关标准 4)4)符合当地有关部门的入网规定符合当地有关部门的入网规定 注意：注意：ModemModem需需成对使用成对使用，所有通信双方的，所有通信双方的ModemModem一定要匹配一定要匹配 一台一台主呼主呼，另一台，另一台被呼被呼 用户方一般为主呼用户方一般为主呼电话网电话网PCPC机机1 1ISPISP服务器服务器PCPC机机2 2主呼主呼主呼主呼被呼被呼编码编码/解码解码(COding and DECoding)(COding and DECoding)实现模拟信息与数字信号之间的转换实现模拟信息与数字信号之间的转换 生产控制、用数字信

13、道传输模拟信息等生产控制、用数字信道传输模拟信息等编码编码：将模拟信息转换为数字信号的过程：将模拟信息转换为数字信号的过程解码解码：将数字信号还原为模拟信息的逆过程：将数字信号还原为模拟信息的逆过程电话线电话线数字网数字网光纤光纤ModemCodec电话线电话线光纤光纤ModemCodec数字 模拟 数字 模拟 数字脉码调制技术（脉码调制技术（PCMPCM）采样采样：通过某种频率的取样脉冲将模拟信息的值取出，：通过某种频率的取样脉冲将模拟信息的值取出，变连续的模拟信息为离散信号。变连续的模拟信息为离散信号。量化量化：量化的目的是确定采样出的模拟信号的数值。：量化的目的是确定采样出的模拟信号的数

14、值。通过规定一定的量化级，对取样的离散值进行通过规定一定的量化级，对取样的离散值进行“取整取整”量化量化，得到离散信号的具体数值。，得到离散信号的具体数值。编码编码：将量化后的值编码成一定位数的二进制值。：将量化后的值编码成一定位数的二进制值。通过调制通过调制/解调、编码解调、编码/解码技术，可以保证计算机解码技术，可以保证计算机之间以数字信号的方式进行通信之间以数字信号的方式进行通信编码编码/解码解码(COding and DECoding)(COding and DECoding)011 000 100 110 111 101 001 010 011 000 100 110 111 101

15、 001 010 a)a)信号的量化信号的量化b)b)采样信号幅度的量化采样信号幅度的量化 图图 2-5 2-5 脉码调制（脉码调制（PCMPCM）的原理）的原理数字信号的表示：数字信号的表示：二进制数字（二进制数字（0 0，1 1）对应两个电平）对应两个电平单极性脉冲：单极性脉冲：无电压（或者无电流）无电压（或者无电流）“0”“0”，恒定正电压（或者有电流）恒定正电压（或者有电流）“1”“1”双极性脉冲双极性脉冲:数字信号数字信号“0”“0”或者或者“1”“1”，相同幅度的正电压或者负电压相同幅度的正电压或者负电压105v0v015v0v-5v数字信号的发送和接收数字信号的发送和接收发送发送

16、:发送设备根据自身的时钟分频形成指定频率发送设备根据自身的时钟分频形成指定频率（发送频率）的数据波（脉冲序列），并发往线路（发送频率）的数据波（脉冲序列），并发往线路接收：接收：接收端设备则根据自身的时钟形成指定频率接收端设备则根据自身的时钟形成指定频率（接收频率）的采样脉冲，对信道上的数据波进行（接收频率）的采样脉冲，对信道上的数据波进行采样采样,并通过设置阈值电平识别数据波对应的值并通过设置阈值电平识别数据波对应的值2.4 2.4 传输编码传输编码字符编码字符编码：利用利用0 0和和1 1比特的特定组合来表示字符比特的特定组合来表示字符.BCD BCD码、码、EBCDICEBCDIC码、码

17、、IA5IA5码、码、ASCASC码码(美国信息交换标准码美国信息交换标准码)图形字符：数字、字母、运算符号、语句符号等图形字符：数字、字母、运算符号、语句符号等 控制字符：传输控制、格式控制、信息分隔字符等控制字符：传输控制、格式控制、信息分隔字符等 传输控制字符传输控制字符：用于控制信息的传输：用于控制信息的传输 SOHSOH(标题开始标题开始 0000001),0000001),STXSTX(正文开始正文开始 0000010)0000010)ETXETX(正文结束正文结束 0000011)0000011)EOTEOT(传输结束传输结束,0000100),0000100),ENQENQ(询

18、问询问,0000101),0000101),ACKACK(确认确认,0000110),0000110),NAK NAK(否认否认,0010101),0010101),DLEDLE(数据转义数据转义,0010000),0010000),SYNSYN(同步同步,0010110),0010110),格式控制字符格式控制字符：控制打印和显示设备的信息格式和定位：控制打印和显示设备的信息格式和定位 BSBS(退格退格,0001000),0001000),LFLF(换行换行,0001010),0001010)CRCR(回车回车,0001101),0001101)信息分隔字符信息分隔字符：用于分隔信息：用于

19、分隔信息 USUS(单元分隔单元分隔,1/F),1/F),RSRS(记录分隔记录分隔,1/E),1/E),GSGS(组分隔组分隔,1/D),1/D),FSFS(文卷分隔文卷分隔,1/C),1/C)。2.4 2.4 传输编码传输编码通通 信信 编编 码码 利用特定的电平信号来表示利用特定的电平信号来表示0 0、1 1比特值，比特值，并通过计算机或者其它通信设备的输入输出端口传输并通过计算机或者其它通信设备的输入输出端口传输.0 1 0 1 0 0 0 1 0 10 1 0 1 0 0 0 1 0 1a a）RS232 RS232 编码方案编码方案15V15V15V15V(1)(1)RS-232R

20、S-232编码编码：利用不同的电平表示不同的二进制值，利用不同的电平表示不同的二进制值，正电平（正电平（+15v+15v）表示数字信号）表示数字信号“0”“0”负电平（负电平（-15v-15v）表示数字信号）表示数字信号 “1”“1”PC PC机的机的RS232RS232串行通信端口串行通信端口通信编码通信编码(2)(2)不归不归0 0交替编码交替编码(NRZI)(NRZI)：根据相邻比特的电平变化状况确根据相邻比特的电平变化状况确定定.比特间隔发生电平变化表示比特间隔发生电平变化表示 “1”“1”比特间隔不发生电平变化表示比特间隔不发生电平变化表示 “0”“0”0 1 0 1 0 0 0 1

21、 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1b b）NRZI NRZI 编码方案编码方案15V15V15V15V发送脉冲发送脉冲接收取样脉冲接收取样脉冲图图2-7 2-7 收发设备的误差积累收发设备的误差积累特点：特点：编码中不含同步信息编码中不含同步信息,发送发送/接收设备的时钟略有接收设备的时钟略有差异时，可能造成误差积累差异时，可能造成误差积累,造成取样脉冲的偏移，出现造成取样脉冲的偏移，出现差错差错(3)(3)曼彻斯特编码曼彻斯特编码 一个比特时间一分为二一个比特时间一分为二 比特时间内比特时间内 发生发生低电平到高电平低电平到高电平的变化表示的变化表示“1”“1”，高电平到低电平

22、的变化表示高电平到低电平的变化表示“0”“0”0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0通信编码通信编码通信编码通信编码(4)(4)差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码 一个比特时间一分为二一个比特时间一分为二 比特时间中部发生电平变化，表示的值依赖于前一比特比特时间中部发生电平变化，表示的值依赖于前一比特的最终电平状态。的最终电平状态。*当前比特的前半部分电平当前比特的前半部分电平不同于不同于前一比特的最终电平状态（前一比特的最终电平状态（即即位间电平发生变化位间电平发生变化），表示），表示“0”“0”*当前比特的前半部分电平当前比特的前半部分电平相同于相同于

23、前一比特的最终电平状态（前一比特的最终电平状态（即即位间电平不发生变化位间电平不发生变化），表示），表示“1”“1”0 1 0 0 1 1 0 1 0 0特点：特点：编码中含有编码中含有同步信息同步信息(每个比特中部的电平跃变信号每个比特中部的电平跃变信号)接收方可以根据该同步信息及时调整接收脉冲的产生，可以接收方可以根据该同步信息及时调整接收脉冲的产生，可以支持较大数据块的传输支持较大数据块的传输 要求发送要求发送/接收设备支持较高频率的发接收设备支持较高频率的发/收脉冲收脉冲 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0

24、 0曼码曼码差分曼码差分曼码通信编码通信编码并行传输并行传输:字符编码的各个比特同时传输字符编码的各个比特同时传输特点：特点：一个比特时间内可传输一个字符，一个比特时间内可传输一个字符，传输速度快，传输速度快，每个比特传输要求一个单独的信道支持，通信成本高每个比特传输要求一个单独的信道支持，通信成本高，远距离传输时，可靠性较低。远距离传输时，可靠性较低。0100信道信道0100串行传输串行传输 将组成字符的各个比特串行地发往线路将组成字符的各个比特串行地发往线路特点：传输速度低，一次一个比特；特点：传输速度低，一次一个比特；通信成本较低，只需一个信道通信成本较低，只需一个信道 2.5 2.5

25、传输方式传输方式信道信道01000100同步传输同步传输：以多个字符或者多个比特组合成的数据块为单位进行传输，以多个字符或者多个比特组合成的数据块为单位进行传输，利用独特的同步模式来限定数据块，达到同步接收的目的利用独特的同步模式来限定数据块，达到同步接收的目的发送发送：同步符号（起始字符）数据块同步符号（结束字符）：同步符号（起始字符）数据块同步符号（结束字符）接收接收：遇到同步符号，开始接收数据，直到结束符号为止。：遇到同步符号，开始接收数据，直到结束符号为止。同步符号同步符号：标识数据块的开始和结束：标识数据块的开始和结束可能问题可能问题：假同步现象：假同步现象数据块中含有与同步符号相同

26、的内容数据块中含有与同步符号相同的内容解决方法解决方法：增加匹配同步符号的难度：增加匹配同步符号的难度 SYN,SYNSYN,SYN,G,H,B,A,G,H,B,A,SYNSYN,D,E,D,E,SYN,SYNSYN,SYN 传输方向传输方向 2.5 2.5 传输方式传输方式异步传输异步传输 特点：特点：字符内部的各个比特采用固定的时间模式，字符内部的各个比特采用固定的时间模式，每个字符独立传输，每个字符独立传输，字符之间间隔任意，字符之间间隔任意，用独特的起始位和终止位来限定每个字符。用独特的起始位和终止位来限定每个字符。传输效率较低。传输效率较低。起起 终终 始始 止止 位位 1 1 1

27、0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 位位 线路空闲线路空闲 线路空闲线路空闲起起始始位位一个字符一个字符下一字符下一字符 2.5 2.5 传输方式传输方式L同步技术同步技术目的：目的：保证接收方在时间上与发送方取得同步，保证接收方在时间上与发送方取得同步，以便能够正确地识别和接收发送方发来的数据。以便能够正确地识别和接收发送方发来的数据。2.5 2.5 传输方式传输方式位同步位同步：使接收方可以正确地接收各个比特使接收方可以正确地接收各个比特 自同步法：自同步法：接收方直接从数据波中获取同步信号（曼码）。接收方直接从数据波中获取同步信号（曼码）。外同步法外同步法：发送方在发数据

28、前，先向接收方发一串同步时：发送方在发数据前，先向接收方发一串同步时 钟序列，接收方根据这一同步时序锁定接收频率。钟序列，接收方根据这一同步时序锁定接收频率。（异步传输的起始（异步传输的起始/终止位）终止位）同步技术：同步技术：字符同步字符同步：使接收方可以正确地识别数据群使接收方可以正确地识别数据群 利用同步传输时的利用同步传输时的同步字符同步字符（SYNSYN）接收方在识别到独特的同步字符或同步模式后，接收方在识别到独特的同步字符或同步模式后，才开始真正的数据接收。才开始真正的数据接收。接入接入X.25X.25分组交换网：同步端口分组交换网：同步端口接入电话网：接入电话网：异步端口异步端口

29、 2.5 2.5 传输方式传输方式2.6 2.6 传输形式传输形式 单工传输单工传输 ：任意时刻只允许向一个方向进行信息传输，：任意时刻只允许向一个方向进行信息传输，半双工传输半双工传输：可以交替改变方向的信息传输，可以交替改变方向的信息传输，但在任一特定时刻，信息只能向一个方向传输，但在任一特定时刻，信息只能向一个方向传输，全双工传输全双工传输：任意时刻信息都可进行双向的信息传输。任意时刻信息都可进行双向的信息传输。2.7 2.7 传输差错处理传输差错处理 目的：保证信息传输的正确性目的：保证信息传输的正确性 传输过程中的噪声导致传输过程中的噪声导致差错是不可避免差错是不可避免的的 缺乏差错

30、处理能力的通信系统是不可用的系统缺乏差错处理能力的通信系统是不可用的系统2.7.1 2.7.1 反馈重传法反馈重传法(ARQ)(ARQ)方法：方法：(1)(1)发送方发送具发送方发送具有检测错误能力的代码有检测错误能力的代码（称为检错码），（称为检错码），(2)(2)接收方根据代码的编码规则，接收方根据代码的编码规则，验证接收到的数据代码验证接收到的数据代码，并将结果反馈给发送方并将结果反馈给发送方(正确接收正确接收/接收有错）接收有错）(3)(3)发送方可根据反馈的结果决定发送方可根据反馈的结果决定是否执行重传动作，是否执行重传动作，如果接收方未正确接收，则如果接收方未正确接收，则重传重传。

31、(4)(4)在规定的时间内，若未能收到反馈结果（称为超时），在规定的时间内，若未能收到反馈结果（称为超时），则发送方可以认为传输出现差错，进而执行重传动作。则发送方可以认为传输出现差错，进而执行重传动作。（超时重传）（超时重传）K停等协议停等协议 发送一块数据后，发送一块数据后，就停止发送动作，开始计时。就停止发送动作，开始计时。等待接收方的反馈结果，等待接收方的反馈结果，仅当收到正确的接收确认之后，才继续发送后继块数据仅当收到正确的接收确认之后，才继续发送后继块数据 如果接到否定确认，或者计时器超时，重新传输本数据块如果接到否定确认，或者计时器超时，重新传输本数据块。收发双方以收发双方以半双

32、工半双工方式进行工作，方式进行工作，特点：控制简单，特点：控制简单，易于实现，但工作效率较低易于实现，但工作效率较低K滑动窗口协议滑动窗口协议(1)(1)发送方一发送方一次连续发送多块数据次连续发送多块数据（称为（称为窗口窗口尺寸），尺寸），(2)(2)接收方接收方 对每块数据进行差错分析，对每块数据进行差错分析，如果如果发现错误发现错误，立即反馈立即反馈发送方，发送方，(3)(3)接收方可对接收到的多个正确的数据快进行接收方可对接收到的多个正确的数据快进行 一次性确认一次性确认(4)(4)发送方根据反馈的结果，发送方根据反馈的结果，重发指定的数据块重发指定的数据块，或或重发指定数据块及其之后

33、的所有数据块，重发指定数据块及其之后的所有数据块，特点：特点：效率高，控制复杂，全双工方式效率高，控制复杂，全双工方式发送方发送方接收方接收方发发(1)(1)AckAck发发(2)(2)AckAck发发(3)(3)NAKNAK重发重发(3)(3)重发重发(3)(3)超时超时AckAck发发(4)(4)等等停协议停协议接收方接收方发送方发送方发发(1)(1)重发重发(2)(2)发发(3)(3)发发(4)(4)Ack 1Ack 1发发(5)(5)NAK2NAK2发发(2)(2)发发(8)(8)Ack 4Ack 4发发(6)(6)发发(7)(7)假设窗口假设窗口4 4等待等待等待等待窗口协议窗口协议

34、 2.8 2.8 常用检错码常用检错码 用途：接收方检测信息在传输过程中是否出现差错。用途：接收方检测信息在传输过程中是否出现差错。结构：检错码信息字段校验字段结构：检错码信息字段校验字段 特点：校验字段的取值和信息字段密切相关；特点：校验字段的取值和信息字段密切相关；校验字段越长，编码的检错能力越强，校验字段越长，编码的检错能力越强，编码编码/解码设施越复杂，解码设施越复杂，附加的冗余信息在整个编码中所占的比例越大，附加的冗余信息在整个编码中所占的比例越大，传输的有效成分越低。传输的有效成分越低。传输顺序：整体传输，信息字段在前，校验字段在后传输顺序：整体传输，信息字段在前，校验字段在后信息

35、字段校验字段P位Q位传输效率：P/（P+Q）2.8 2.8 常用检错码常用检错码 奇奇/偶校验码偶校验码(1)(1)水平奇水平奇/偶校验码偶校验码 校验字段占一位，也称校验位，常用于字符校验；校验字段占一位，也称校验位，常用于字符校验；校验位的取值应使整个码字校验位的取值应使整个码字(包括校验位包括校验位)中为中为“1”“1”的位数的位数 为奇为奇(偶偶)数。数。传输时，形成的校验位附加在字符之后传输，可检一位错。传输时，形成的校验位附加在字符之后传输，可检一位错。异步传输方式中采用偶校验，异步传输方式中采用偶校验，编码效率编码效率:Q/(Q+1):Q/(Q+1)同步传输方式中采用奇校验。同步

36、传输方式中采用奇校验。（信息字段占（信息字段占Q Q位）位）例：例：信息字段信息字段 奇校验码奇校验码 偶校验码偶校验码 0110001 0110001 0110001 01100010 0 0110001 01100011 1 （2 2）垂直奇垂直奇/偶校验码偶校验码 将被传输的信息进行分组（如按字符分组），将被传输的信息进行分组（如按字符分组），分组中的相同分组中的相同位进行奇位进行奇/偶校验，可检一位错。偶校验，可检一位错。编码效率为编码效率为:PQ/P(Q+1):PQ/P(Q+1)（假设信息分组占（假设信息分组占Q Q行行P P列）列）例如：例如：4 4行行7 7列信息组的垂直奇列信息

37、组的垂直奇/偶校验码。偶校验码。信息组：信息组：0111001 0111001 0010101 0010101 0101011 0101011 1010101 1010101 垂直奇校验字符垂直奇校验字符 01011010101101 垂直偶校验字符垂直偶校验字符 10100101010010 0111001001010101010111010101 0111001001010101010111010101 0101101 (0101101 (奇校验）奇校验）（3 3）水平垂直奇水平垂直奇/偶校验码偶校验码水平垂直奇水平垂直奇/偶校验码对信息同时进行水平、垂直校验；偶校验码对信息同时进行水平、

38、垂直校验；只能采用偶校验只能采用偶校验例：例：4 4行行7 7列信息组的水平垂直偶校验码。列信息组的水平垂直偶校验码。信息组信息组 校验位校验位 0111001 0111001 0 0 1 1 0010101 0010101 1 1 0 0 0101011 0101011 0 0 1 1 1010101 1010101 0 0 1 1 垂直偶校验字符垂直偶校验字符 10100101010010 1 1 奇奇 0101101 0/10101101 0/1011100101110010 0001010100101011 1010101101010110 0101010110101010101001

39、01010100101若被传的信息分组占若被传的信息分组占Q Q行行P P列，列，编码效率为编码效率为QP/(P+1)(Q+1)QP/(P+1)(Q+1)可用于纠正一位错现象可用于纠正一位错现象当约定采用水平/垂直奇/偶校验码来传输ASCII字符集（低位先传）时，若收到的序列“110010100010111010101011001001111001111111110011”传输是否正确？能否根据该序列指出实际传输的字符？1 分组：ASCII码（7+1位）1100101000101110101010110010011110011111111100112 区分校 验字段：1100101 00010

40、111 01010101 10010011 11001111 11111001 13 偶校验1100101 00010111 01010101 10010011 11001111 11111001 14 纠错/解码（低位先传）1010011 S1110100 t1110101 u1100100 d1111001 y循环校验码循环校验码(CRC)(CRC)原理：任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅原理：任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅 为为0 0和和1 1取值的多项式一一对应。取值的多项式一一对应。例：例：1010111 1010111：x x6 6+x+x4 4+x

41、+x2 2+x+1+x+1 x x5 5+x+x3 3+x+x2 2+x+1+x+1：101111 101111 信息字段为信息字段为K K位，校验字段为位，校验字段为R R位，位，码字长度为码字长度为N(N=K+R)N(N=K+R)位位 V(x)=x V(x)=xR R m(x)+r(x)m(x)+r(x)m(x)m(x)为为K K次信息多项式，次信息多项式，r(x)r(x)为为R R次校验多项式，次校验多项式，CRC CRC的关键：的关键：g(x)g(x)生成多项式：生成校验码生成多项式：生成校验码 g(x)=g g(x)=g0 0+g+g1 1 x+g x+g2 2 x x2 2+.+g

42、+.+g(R-1)(R-1)x x(R-1)+(R-1)+g gR R x xR R。g gi i=0 or 1=0 or 1例如：信息字段代码为例如：信息字段代码为:1011001 :1011001 对应对应 m(x)=x m(x)=x6 6+x+x4 4+x+x3 3+1+1 g(x)=x g(x)=x4 4+x+x3 3+1+1 为生成多项式为生成多项式 g(x)g(x)的代码为的代码为:11001:11001 CRC CRC生成方法：生成方法：x x4 4 m(x)=x m(x)=x1010+x+x8 8+x+x7 7+x+x4 4 1011001 101100100000000（g(

43、x)g(x)的最高次方为的最高次方为4 4）校验字段形成：（二进制除）校验字段形成：（二进制除）取余数取余数 11001 10110010000 11001 10110010000 得：得：10101010传输字段：传输字段：1011001101100110101010校验：校验：接收方使用相同的生成码进行校验。接收方使用相同的生成码进行校验。接收字段接收字段/生成码（二进制除），除尽（正确），生成码（二进制除），除尽（正确），否则（错）否则（错）Binary Division可检测出的差错 所有的下列差错都不能被一个适当选择的P(x)所整除，因此能被检测出:任意单比特错 任意双比特错,当 P

44、(x)至少有3个 1时 任意奇数个错,当 P(x)包含因式(x+1)时 任意突发错,当突发长度小于P(x)长度时,即小于或等于 FCS(CRC)之时 大多数较长的突发错常用的常用的CRCCRC生成多项式生成多项式g(x)g(x)为为:CRC16=x CRC16=x1616+x+x1515+x+x2 2+1 R=16+1 R=16，IBM IBM专用专用 CRC16=x CRC16=x1616+x+x1212+x+x5 5+1 R=16+1 R=16，CCITT CCITT专用专用 CRC32=x CRC32=x3232+x+x2626+x+x2323+x+x2222+x+x1616+x+x12

45、12+x+x1111+x+x1010+x+x8 8+x+x7 7+x+x5 5+x+x4 4+x+x2 2+x+1+x+1 R=32,LAN R=32,LAN中常用中常用2.9 2.9 传输控制规程传输控制规程目的：目的：协调通信双方的动作，保证数据传输的时序和正确性。协调通信双方的动作，保证数据传输的时序和正确性。规程：规程：通信双方在交换格式和时序方面的约定。通信双方在交换格式和时序方面的约定。异步传输控制规程：异步传输控制规程：利用起始利用起始/终止位界定传输的内容，终止位界定传输的内容，实现以字符为单位的传输；实现以字符为单位的传输；同步传输控制规程：同步传输控制规程：利用同步符号界定

46、传输的内容，利用同步符号界定传输的内容，实现多字符或多位组成的数据块的传输；实现多字符或多位组成的数据块的传输；2.9 2.9 传输控制规程传输控制规程2.9.1 2.9.1 面向字符型的传输控制规程面向字符型的传输控制规程 支持字符数据的传输支持字符数据的传输 二进制同步通信规程二进制同步通信规程(BSC)(BSC)（1 1）BSC BSC 控制方法控制方法三个阶段：三个阶段：建立链路建立链路：建立链路指建立通信双方的收发关系建立链路指建立通信双方的收发关系数据传输数据传输：在链路建立的基础上，传输数据在链路建立的基础上，传输数据拆除链路拆除链路：释放通信双方已建的关系释放通信双方已建的关系

47、名词名词:主叫方主叫方：主动要求建立链路的一方，主动要求建立链路的一方，被叫方被叫方：同意主叫方请求，与主叫方建链的一方，同意主叫方请求，与主叫方建链的一方，发送方发送方：发送数据的一方，发送数据的一方，接收方接收方：接收数据的一方。接收数据的一方。通信双方交换的信息序列类型：通信双方交换的信息序列类型：正文信息正文信息：通信双方正常交换的数据（双方均可发送）；通信双方正常交换的数据（双方均可发送）；正向控制序列正向控制序列：主叫方发给被叫方的控制信息序列；：主叫方发给被叫方的控制信息序列；反向控制序列反向控制序列：被叫方发给主叫方的控制信息序列。：被叫方发给主叫方的控制信息序列。2.9.1.

48、3 2.9.1.3 控制字符控制字符 采用采用ASCIIASCII中的中的1010个特殊的字符（控制字符），个特殊的字符（控制字符），SOH SOH、STXSTX、ETXETX、EOTEOT、SYNSYN、ACKACK、NAKNAK等等 字符的转义字符的转义：在控制字符之前增加一个转义字符（在控制字符之前增加一个转义字符（DLEDLE），），形成控制序列。形成控制序列。DEL SOH DEL SOH、DEL STXDEL STX、DEL ACKDEL ACK、DEL NAKDEL NAK等等 “字符填充法字符填充法”：数据中若出现转义字符，数据中若出现转义字符，再增加一个再增加一个DELDEL

49、，避免二义性。，避免二义性。例如：例如：DELDEL DEL SOH DEL SOH发送序列发送序列 DLE STXDLE STX A DLE B STX C DLE STXA DLE B STX C DLE STX DLE ETXDLE ETX传输序列传输序列DLE STXDLE STX A A DLEDLE DLE B STX CDLE B STX C DLEDLE DLE STXDLE STX DLE ETXDLE ETX (其中其中DLEDLE为填充的字符）为填充的字符）接收序列接收序列 DLE STXDLE STX A DLE B STX C DLE STXA DLE B STX C

50、 DLE STX DLE ETXDLE ETX2.9.1.4 2.9.1.4 数据块格式（省略了数据块格式（省略了DLEDLE字符）字符）基本格式基本格式，包括标题和正文两部分，格式如下：，包括标题和正文两部分，格式如下：SYN SYN SYN SYN SOHSOH 标题标题 STX STX 正文正文 ETX ETX 校验码校验码 SYN SYN SYN SYN 无标题格式无标题格式，当省略标题时的数据块格式如下：，当省略标题时的数据块格式如下：SYN SYN SYN SYN STXSTX 正文正文 ETX ETX 校验码校验码 SYN SYN SYN SYN 成组格式成组格式(多段正文多段正

51、文):):SYN SYN SYN SYN SOHSOH 标题标题 STX STX 正文组正文组1 1 ETB ETB 校验码校验码 SYN SYN SYN SYN .SYN SYN SYN SYN STXSTX 正文组正文组n n ETX ETX 校验码校验码 SYN SYN SYN SYN 校验码：（校验码：（1 1）水平垂直奇偶校验）水平垂直奇偶校验 （2 2）当采用循环校验时，）当采用循环校验时，g(x)=x16+x12+x5+1g(x)=x16+x12+x5+1，校验内容包括标题，直至校验内容包括标题，直至 ETB ETB或者或者 ETX ETX2.9.1.5 2.9.1.5 控制序列

52、和控制协议控制序列和控制协议 确认（确认（ACKACK）：）：SYN SYN 0/1 ACK SYN SYN 0/1 ACK 否认（否认（NAKNAK）：）：SYN SYN NAK SYN SYN NAK 询问（询问（ENQENQ）：）：SYN SYN SYN SYN 站地址站地址 ENQ ENQ 拆链（拆链（EOTEOT）：）：SYN SYN EOT SYN SYN EOT建立收发关系：建立收发关系：主叫站主叫站 被叫站被叫站 ENQ.ENQ.被叫地址被叫地址 NAK (NAK (未准备好接收未准备好接收)ENQ.ENQ.被叫地址被叫地址 0.ACK (0.ACK (收发关系建立收发关系建立

53、)数据传输：数据传输：主叫方主叫方 被叫方被叫方 正文正文1 1 1.ACK 1.ACK 正文正文2 2 0.ACK 0.ACK *正文正文3 3 *正文正文3 3 超时超时(传输错误，正文传输错误，正文3 3被丢弃被丢弃)*超时超时(ACK(ACK丢失丢失)1.ACK 1.ACK 正文正文3 3（重发）（重发）*正文正文3 3（重发）（重发）(重收，丢弃重收，丢弃)1.ACK 1.ACK *1.ACK 1.ACK *ENQ(ENQ(被叫站要发数据被叫站要发数据)ACK.0 ACK.0 正文正文1 1 ACK.1 ACK.1 .释放收发关系：释放收发关系：任一方任一方:EOT:EOT EOT

54、EOT特点：特点：仅需要很少的缓存容量，规程简单，易于实现；仅需要很少的缓存容量，规程简单，易于实现；半双工停半双工停-等协议、超时重发技术，传输效率较低；等协议、超时重发技术，传输效率较低；数据块和控制序列格式不统一，易引起二义性；数据块和控制序列格式不统一，易引起二义性；控制序列的差错校验能力仅依赖于控制字符本身的奇偶校验控制序列的差错校验能力仅依赖于控制字符本身的奇偶校验，可靠性较低；，可靠性较低；仅支持字符型数据传输。仅支持字符型数据传输。2.9.2 2.9.2 面向比特型的传输控制规程面向比特型的传输控制规程支持任意二进制数据的传输。支持任意二进制数据的传输。常用的标准：常用的标准：

55、IBMIBM的同步数据链路控制规程（的同步数据链路控制规程（IBM SDLCIBM SDLC）ISO ISO的的高级数据链路控制规程高级数据链路控制规程(ISO HDLC)(ISO HDLC)CCITT CCITT 的平衡型链路访问规程的平衡型链路访问规程(CCITT X25 LAP-B)(CCITT X25 LAP-B)约定：约定：“帧帧”：通信双方交换的最小单位；通信双方交换的最小单位；是由同步符号（是由同步符号（0111111001111110）封装起来的位串。）封装起来的位串。011111100111111000110110000.10110110011011100110110000.

56、1011011001101110111111001111110 链路：链路：通信双方正在使用的信道；通信双方正在使用的信道；站（站点）：站（站点）：参与通信的对象；参与通信的对象；主站主站(Primary Station)：控制整个链路的工作的站；：控制整个链路的工作的站；次站次站(Secondary Station)：受主站控制，只能发出响应的站；：受主站控制，只能发出响应的站；组合站组合站(Combined Station)：兼有主：兼有主/次站功能的站。次站功能的站。主站和次站相辅相成；主站和次站相辅相成；站与站通过链路联接，形成了通信系统。站与站通过链路联接，形成了通信系统。两种链路结

57、构两种链路结构由组成系统的站点类型区分由组成系统的站点类型区分非平衡结构非平衡结构：由一个主站和一个或多个次站组成，支持点：由一个主站和一个或多个次站组成，支持点-点、点、点点-多点操作；多点操作；平衡结构平衡结构：由两个组合站组成，适用于点由两个组合站组成，适用于点-点操作；点操作；主站主站 次站次站 次站次站命令命令响应响应组合站组合站 组合站组合站 命令命令 响应响应a a）非平衡结构非平衡结构（存在控制关系（存在控制关系）b b）平衡结构）平衡结构（不存在控制关系）（不存在控制关系）三种数据传输模式三种数据传输模式正常响应模式正常响应模式(NRM)：主站具有选择、轮询次站的能力，并可向

58、次站发送命主站具有选择、轮询次站的能力，并可向次站发送命令或数据；令或数据；次站只有在主站询问时才能作为响应传输数据；次站只有在主站询问时才能作为响应传输数据；异步响应模式异步响应模式(ARM)：主站具有初始链路，差错校正和逻辑拆链功能；主站具有初始链路，差错校正和逻辑拆链功能；次站可以主动传输数据；次站可以主动传输数据；异步平衡模式异步平衡模式(ABM)：任一组合站均可控制链路，主动传送数据。任一组合站均可控制链路，主动传送数据。2.9.2.3 一般帧结构一般帧结构规程定义的重点内容之一规程定义的重点内容之一 8 n8 8 0N 16 8(位位)F A C Info FCS F起始标志起始标

59、志 地址字段地址字段 控制字段控制字段 信息信息 校验码校验码 结束标志结束标志F(同步符号同步符号)：“01111110”帧之间的填充字符，或帧间隔符号帧之间的填充字符，或帧间隔符号01111110111110000111100010101011010101010101001010100111111001111110“0”比特插入法比特插入法避免帧中出现同步符号避免帧中出现同步符号01111110111100011100011001111110011011111101110101111110011111100111111011110001110001100111110100110111110

60、10111010111111001111110A(地址字段，地址字段，8n位位)：b0=0表示后续字节仍属地址字段。表示后续字节仍属地址字段。正常响应模式（正常响应模式（NRM）和异步响应模式（）和异步响应模式（ARM）：）：次站地址次站地址 异步平衡模式（异步平衡模式（ABM）：）：对方的地址对方的地址 C(C(控制字段，控制字段，8 8位位)：用于区分帧的类型用于区分帧的类型 0 1 2 3 4 5 6 7(0 1 2 3 4 5 6 7(位位)信息帧信息帧(I)(I)0 0 Ns Ns P/F P/F Nr Nr监控帧监控帧(S)(S)1 10 0 Type Type P/F P/F N

61、r Nr无编号帧无编号帧(U)(U)1 11 1M1M1 P/F P/F M2 M2信息帧（信息帧（I I帧）帧）用于传输用户数据用于传输用户数据 Ns Ns（发送帧序号）说明本帧对应的帧序号（采用模（发送帧序号）说明本帧对应的帧序号（采用模8 8计数）计数）每发一帧，每发一帧，NsNs模模8 8计数一次；计数一次；Nr Nr（待收帧序号）：希望接收对方帧的序号（待收帧序号）：希望接收对方帧的序号 （采用模（采用模8 8计数），计数），Nr Nr隐含指示该序号之前的所有帧已被正确接收；隐含指示该序号之前的所有帧已被正确接收；P/FP/F（Probe/Final-Probe/Final-查询查询

62、/终止指示符）终止指示符）*正常响应模式（正常响应模式（NRMNRM）：）：主站主站P=1P=1，询问次站是否有数据发；，询问次站是否有数据发；如果次站如果次站有数据有数据待发，开始发送信息帧（待发，开始发送信息帧（I I）；）；次站可以连续发送多帧，次站可以连续发送多帧，并在最后一个并在最后一个I I帧中，帧中，置置F=1F=1，示意次站数据传输完毕，示意次站数据传输完毕；如果次站如果次站无数据无数据待发，直接以待发，直接以S S帧（帧（F=1F=1）进行响应，）进行响应，示意本次站无数据可发。示意本次站无数据可发。*其它传输模式（其它传输模式（ARMARM和和ABMABM）：）：P=1 P

63、=1：要求对方做出响应，（建链时）：要求对方做出响应，（建链时）对方需立即进行响应，并在响应中置对方需立即进行响应，并在响应中置F=1F=1。（同意建链）。（同意建链）P/FP/F总是一一对应的，在接到总是一一对应的，在接到F=1F=1的帧之前，不允许再发的帧之前，不允许再发P=1P=1的帧的帧。S(S(监控帧监控帧)：用于表示接收状态，用于表示接收状态，四种类型的监控帧。四种类型的监控帧。Type=00,Type=00,接收准备就绪接收准备就绪(RR)(RR)，准备接收编号为准备接收编号为NrNr的帧；的帧；Type=10,Type=10,未准备就绪未准备就绪(RNR)(RNR)，告诉对方已

64、经收妥告诉对方已经收妥NrNr以前以前的所有帧，但希望对方暂缓发送的所有帧，但希望对方暂缓发送NrNr帧；帧；Type=01,Type=01,拒绝接收拒绝接收(REJ)(REJ)，告诉对方已经收妥告诉对方已经收妥NrNr以前的以前的所有帧，但编号为所有帧，但编号为NrNr的帧有差错，希望对方重发编号为的帧有差错，希望对方重发编号为NrNr及其及其以后的所有帧；以后的所有帧；Type=11,Type=11,选择接收选择接收(SREJ)(SREJ)，类似类似REJREJ监控帧，但希望对监控帧，但希望对方仅仅重发第方仅仅重发第NrNr帧。帧。U(U(无编号帧无编号帧)：链路控制帧，不含序号链路控制帧

65、，不含序号 M1M1，M2M2表示帧类型表示帧类型 M(M1M2)=11000(SARM)M(M1M2)=11000(SARM)，主站置本次链路为，主站置本次链路为异步响应模式异步响应模式；M(M1M2)=00001(SNRM)M(M1M2)=00001(SNRM)，主站置本次链路为，主站置本次链路为正常响应模式正常响应模式；M(M1M2)=11100(SABM)M(M1M2)=11100(SABM)，某一复合站置本次链路为，某一复合站置本次链路为异步平衡模式异步平衡模式；M(M1M2)=00010(DISC)M(M1M2)=00010(DISC)，请求释放请求释放(拆除拆除)本次链路；本次链

66、路；M(M1M2)=00110(UA)M(M1M2)=00110(UA)，次站对主站命令次站对主站命令的确认的确认，类似，类似BSCBSC中的中的ACKACK；M(M1M2)=10001(CMDR)M(M1M2)=10001(CMDR)，次站对主站命令的，次站对主站命令的否认否认，类似，类似BSCBSC中的中的NAKNAK；SABM请求建链请求建链UA 同意建链，确认同意建链，确认CMDR不同意建链，否认不同意建链，否认SABM请求建链请求建链DISC请求拆链请求拆链UA 同意拆链，确认同意拆链，确认InfoInfo（信息字段，任意位数（信息字段，任意位数)：通信双方希望交换的数据信息（任意位串）；通信双方希望交换的数据信息（任意位串）；仅仅I I帧（信息帧）具有该字段；帧（信息帧）具有该字段；为便于实现，常约定最大长度，如为便于实现，常约定最大长度，如128128字节。字节。FCSFCS（校验字段，（校验字段，1616位位)：对对A A（地址字段）、（地址字段）、C C（控制字段）、（控制字段）、InfoInfo（信息字段）实施循（信息字段）实施循环冗余校验（环冗余校验（CRCCRC