通信原理期末考試復(fù)習(xí)重點(diǎn)總結(jié)(完整版)

1、4、數(shù)字信號(hào)是一種離散的、脈沖有無(wú)的組合形式，是負(fù)載數(shù)字信息的信號(hào)。5、模擬信號(hào)是指信號(hào)無(wú)論在時(shí)間上或是在幅度上都是連續(xù)的。9、通信系統(tǒng)的一般模型 11、模擬通信系統(tǒng)是傳輸模擬信號(hào)的通信系統(tǒng)。模擬信號(hào)具有頻率很低的頻譜分量，一般不宜直接傳輸，需要把基帶信號(hào)變換成其頻帶適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號(hào)，并可在接收端進(jìn)行反變換。完成這種變換和反變換作用的通常是調(diào)制器和解調(diào)器。12、數(shù)字通信系統(tǒng)是傳輸數(shù)字信號(hào)的通信系統(tǒng)。 數(shù)字通信涉及的技術(shù)問(wèn)題很多，其中主要有信源編碼/譯碼、信道編碼/譯碼、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)、數(shù)字復(fù)接、 同步以及加密等。 13、數(shù)字信道模型15、常見(jiàn)傳輸多路信號(hào)有兩種復(fù)用方式，即頻分復(fù)用、時(shí)

2、分復(fù)用。頻分復(fù)用是用頻譜搬移的方法使不同信號(hào)占據(jù)不同的頻率范圍。時(shí)分復(fù)用是用脈沖調(diào)制的方法使不同信號(hào)占據(jù)不同的時(shí)間區(qū)間。 2、信息量I與消息出現(xiàn)的概率P(x)之間的關(guān)系應(yīng)為： 3、信源的熵：每個(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值，即平均信息量H為：例題：書(shū)本第11頁(yè)，【例1-2】（重點(diǎn)）1.5 通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是系統(tǒng)的有效性和可靠性。有效性指標(biāo)：用單位時(shí)間傳送的信息量來(lái)衡量，傳送信息量越大，有效性越好；可靠性指標(biāo)：用接收端最終輸出信噪比來(lái)度量，信噪比越大，可靠性越好。第2章 確知信信號(hào)的分類(lèi)：2、自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)：3、功率信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)和性質(zhì)4、能量信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)和性質(zhì)

3、5、功率信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)和性質(zhì)復(fù)習(xí)題（重點(diǎn)） 1、畫(huà)出單位階躍信號(hào)和單位沖激函數(shù)的曲線圖。 2、寫(xiě)出抽樣函數(shù)的形式，畫(huà)出其基本圖形。 3、什么叫做確知信號(hào)？ 4、按能量是否有限，信號(hào)分為哪些類(lèi)？ 5、能量信號(hào)的特點(diǎn)？ 6、功率信號(hào)的特點(diǎn)？ 7、簡(jiǎn)單描述一下單位沖擊函數(shù)的特點(diǎn)。 P34 習(xí)題 2 2；2 5；第3章 隨機(jī)信號(hào)分析1、 什么是隨機(jī)過(guò)程？在任一給定時(shí)刻t1上，每一個(gè)樣本函數(shù)xi (t)都是一個(gè)確定的數(shù)值xi (t1)，但是每個(gè)xi (t1)都是不可預(yù)知的。在一個(gè)固定時(shí)刻t1上，不同樣本的取值xi (t1), i = 1, 2, , n是一個(gè)隨機(jī)變量，記為x (t1)。因此，我們又可以

4、把隨機(jī)過(guò)程看作是在時(shí)間進(jìn)程中處于不同時(shí)刻的隨機(jī)變量的集合。3、隨機(jī)過(guò)程的數(shù)字特征3.2平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程1、平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程及其性質(zhì)2、嚴(yán)平穩(wěn)隨即過(guò)程的數(shù)字特征結(jié)論：把同時(shí)滿足（1）和（2）的過(guò)程定義為廣義平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。顯然，嚴(yán)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程必定是廣義平穩(wěn)的，反之不一定成立。 在通信系統(tǒng)中所遇到的信號(hào)及噪聲，大多數(shù)可視為平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程。因此，研究平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程有著很大的實(shí)際意義。3、各態(tài)歷經(jīng)性問(wèn)題的提出：能否從一次試驗(yàn)而得到的一個(gè)樣本函數(shù)x(t)來(lái)決定平穩(wěn)過(guò)程的數(shù)字特征呢?回答是肯定的。平穩(wěn)過(guò)程在滿足一定的條件下具有一個(gè)有趣而又非常有用的特性，稱(chēng)為“各態(tài)歷經(jīng)性”（又稱(chēng)“遍歷性”）。具有各態(tài)歷經(jīng)性的過(guò)程，其數(shù)

5、字特征（均為統(tǒng)計(jì)平均）完全可由隨機(jī)過(guò)程中的任一實(shí)現(xiàn)的時(shí)間平均值來(lái)代替。 4、各態(tài)；歷經(jīng)性的條件“各態(tài)歷經(jīng)”的含義：隨機(jī)過(guò)程中的任一次實(shí)現(xiàn)都經(jīng)歷了隨機(jī)過(guò)程的所有可能狀態(tài)。具有各態(tài)歷經(jīng)的隨機(jī)過(guò)程一定是平穩(wěn)過(guò)程，反之不一定成立。在通信系統(tǒng)中所遇到的隨機(jī)信號(hào)和噪聲，一般均能滿足各態(tài)歷經(jīng)條件。5、（重點(diǎn)，書(shū)本：第41頁(yè)）例3-1 6、平穩(wěn)過(guò)程的自相關(guān)函數(shù)及其性質(zhì)3.3高斯隨機(jī)過(guò)程（正態(tài)隨機(jī)過(guò)程）定義：如果隨機(jī)過(guò)程x (t)的任意n維（n =1,2,.）分布均服從正態(tài)分布，則稱(chēng)它為正態(tài)過(guò)程或高斯過(guò)程。高斯隨機(jī)過(guò)程的重要性質(zhì)1、高斯過(guò)程的n維分布只依賴(lài)各個(gè)隨機(jī)變量的均值、方差和歸一化協(xié)方差。2、廣義平穩(wěn)的高

6、斯過(guò)程也是嚴(yán)平穩(wěn)的。3、因?yàn)?，若高斯過(guò)程是廣義平穩(wěn)的，即其均值與時(shí)間無(wú)關(guān)，協(xié)方差函數(shù)只與時(shí)間間隔有關(guān)，而與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)，則它的n維分布也與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)，故它也是嚴(yán)平穩(wěn)的。所以，高斯過(guò)程若是廣義平穩(wěn)的，則也嚴(yán)平穩(wěn)。4、高斯過(guò)程經(jīng)過(guò)線性變換后生成的過(guò)程仍是高斯過(guò)程。也可以說(shuō)，若線性系統(tǒng)的輸入為高斯過(guò)程，則系統(tǒng)輸出也是高斯過(guò)程。補(bǔ)充：線性系統(tǒng)1、定義：由若干相互作用和相互依賴(lài)的事物組合而成的，具有穩(wěn)定功能的整體。系統(tǒng)模型：系統(tǒng)物理特性的數(shù)學(xué)抽象。 在電子技術(shù)領(lǐng)域中，“系統(tǒng)”、“電路”、“網(wǎng)絡(luò)”三個(gè)名詞在一般情況下可以通用。2、信號(hào)與系統(tǒng)的描述系統(tǒng)的表示： 數(shù)學(xué)表達(dá)式：系統(tǒng)物理特性的數(shù)學(xué)抽象。 系統(tǒng)圖

7、：形象地表示其功能。3、線性系統(tǒng)3.4 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程通過(guò)線性系統(tǒng)由平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程通過(guò)線性系統(tǒng)之后的數(shù)學(xué)特征可知：若線性系統(tǒng)的輸入是平穩(wěn)的，則輸出也是平穩(wěn)的。 如果線性系統(tǒng)的輸入過(guò)程是高斯型的，則系統(tǒng)的輸出過(guò)程也是高斯型的。復(fù)習(xí)題：P61，思考題：3-1，3-3，3-4；（重點(diǎn)）第4章 信道1、信道的基本概念連接發(fā)送端和接受端的通信設(shè)備，其功能是將信號(hào)從發(fā)送端傳送到接收端。信道分類(lèi)：無(wú)線信道 電磁波（含光波）有線信道 電線、光纖信道中的干擾：有源干擾 噪聲無(wú)源干擾 傳輸特性不良本章重點(diǎn)：介紹信道傳輸特性和噪聲的特性，及其對(duì)于信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽?.1 無(wú)線信道 無(wú)線信道n 利用電磁波在空間的傳播來(lái)實(shí)現(xiàn)

8、。n 要求天線的尺寸不小于電磁波波長(zhǎng)的1/10。 根據(jù)通信距離分類(lèi)：地波、天波、視波1、地波u 頻率 2 MHzu 有繞射能力u 距離：數(shù)百或數(shù)千千米 2、天波l 頻率：2 30 MHzl 特點(diǎn)：被電離層反射l 一次反射距離： 30 MHzl 距離: 和天線高度有關(guān)l 式中，D 收發(fā)天線間距離(km)。4、增大視線傳播距離的其他途徑 中繼通信：無(wú)線電中繼 衛(wèi)星通信：靜止衛(wèi)星、移動(dòng)衛(wèi)星 平流層通信：位于平流層的高空平臺(tái)電臺(tái)4.2 有線信道分類(lèi)：明線、對(duì)稱(chēng)電纜、同軸電纜 1、明線是指平行架設(shè)在電線桿上的架空線路。 2、雙絞線、電纜（粗電纜、細(xì)電纜）、光纖4.3 信道的數(shù)學(xué)模型 信道模型的分類(lèi)：調(diào)制

9、信道、編碼信道4.5 信道中的噪聲 噪聲l 信道中存在的不需要的電信號(hào)。l 又稱(chēng)加性干擾。 按噪聲來(lái)源分類(lèi)l 人為噪聲 例：開(kāi)關(guān)火花、電臺(tái)輻射l 自然噪聲 例：閃電、大氣噪聲、宇宙噪聲、熱噪聲 熱噪聲來(lái)源：來(lái)自一切電阻性元器件中電子的熱運(yùn)動(dòng)。 按噪聲性質(zhì)分類(lèi) 脈沖噪聲：是突發(fā)性地產(chǎn)生的，幅度很大，其持續(xù)時(shí)間比間隔時(shí)間短得多。其頻譜較寬。電火花就是一種典型的脈沖噪聲。 窄帶噪聲：來(lái)自相鄰電臺(tái)或其他電子設(shè)備，其頻譜或頻率位置通常是確知的或可以測(cè)知的?？梢钥醋魇且环N非所需的連續(xù)的已調(diào)正弦波。 起伏噪聲：包括熱噪聲、電子管內(nèi)產(chǎn)生的散彈噪聲和宇宙噪聲等。注：討論噪聲對(duì)于通信系統(tǒng)的影響時(shí)，主要是考慮起伏噪

10、聲，特別是熱噪聲的影響。復(fù)習(xí)題： P84，思考題：4-1，4-9，4-14，4-16第9章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸 掌握內(nèi)容：抽樣定理；脈沖振幅調(diào)制(PAM)原理；脈沖編碼調(diào)制(PCM)原理；增量調(diào)制(M)原理；均勻量化；非均勻量化； 了解內(nèi)容：十三折現(xiàn)非均勻量化；十五折線非均勻量化；增量脈沖編碼調(diào)制(DPCM)原理。9.1 模擬信號(hào)的抽樣-抽樣定理抽樣定理：設(shè)一個(gè)連續(xù)模擬信號(hào)m(t)中的最高頻率 fH，則以間隔時(shí)間為T(mén) 1/2fH的周期性沖激脈沖對(duì)它抽樣時(shí)，m(t)將被這些抽樣值所完全確定。9.2 模擬脈沖調(diào)制模擬脈沖調(diào)制的種類(lèi)周期性脈沖序列有4個(gè)參量：脈沖重復(fù)周期、脈沖振幅、脈沖寬度和脈沖相位

11、（位置）。 其中脈沖重復(fù)周期（抽樣周期）一般由抽樣定理決定，故只有其他3個(gè)參量可以受調(diào)制。3種脈沖調(diào)制：脈沖振幅調(diào)制(PAM)脈沖寬度調(diào)制(PDM)脈沖位置調(diào)制(PPM)9.3 抽樣信號(hào)的量化- 量化原理l 設(shè)模擬信號(hào)的抽樣值為m(kT)，其中T是抽樣周期，k是整數(shù)。此抽樣值仍然是一個(gè)取值連續(xù)的變量。l 若僅用N個(gè)不同的二進(jìn)制數(shù)字碼元來(lái)代表此抽樣值的大小，則N個(gè)不同的二進(jìn)制碼元只能代表M = 2N個(gè)不同的抽樣值。l 因此，必須將抽樣值的范圍劃分成M個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間用一個(gè)電平表示。這樣，共有M個(gè)離散電平，它們稱(chēng)為量化電平。用這M個(gè)量化電平表示連續(xù)抽樣值的方法稱(chēng)為量化。 9.3.3 非均勻量化 1

12、、非均勻量化的目的：在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于給定的量化器，量化電平數(shù)M和量化間隔Dv都是確定的，量化噪聲Nq也是確定的。但是，信號(hào)的強(qiáng)度可能隨時(shí)間變化（例如，語(yǔ)音信號(hào)）。當(dāng)信號(hào)小時(shí)，信號(hào)量噪比也小。所以，這種均勻量化器對(duì)于小輸入信號(hào)很不利。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，改善小信號(hào)時(shí)的信號(hào)量噪比，在實(shí)際應(yīng)用中常采用非均勻量化。2、非均勻量化原理實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)現(xiàn)方法通常是在進(jìn)行量化之前，先將信號(hào)抽樣值壓縮，再進(jìn)行均勻量化。這里的壓縮是用一個(gè)非線性電路將輸入電壓x變換成輸出電壓 y： y = f(x)3、壓縮特性關(guān)于電話信號(hào)的壓縮特性，ITU制定了兩種建議，即A壓縮律和m壓縮律，以及相應(yīng)的近似算法 13折線法

13、和15折線法。我國(guó)大陸、歐洲各國(guó)以及國(guó)際間互連時(shí)采用A律及相應(yīng)的13折線法。北美、日本和韓國(guó)等少數(shù)國(guó)家和地區(qū)采用m律及15折線法。4、13折線壓縮特性 A律的近似 A律表示式是一條平滑曲線，用電子線路很難準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)。這種特性很容易用數(shù)字電路來(lái)近似實(shí)現(xiàn)。13折線特性就是近似于A律的特性。在下圖中示出了這種特性曲線：圖中橫坐標(biāo)x在0至1區(qū)間中分為不均勻的8段。1/2至1間的線段稱(chēng)為第8段；1/4至1/2間的線段稱(chēng)為第7段；1/8至1/4間的線段稱(chēng)為第6段；依此類(lèi)推，直到0至1/128間的線段稱(chēng)為第1段。圖中縱坐標(biāo)y 則均勻地劃分作8段。將與這8段相應(yīng)的座標(biāo)點(diǎn)(x, y)相連，就得到了一條折線。由圖

14、可見(jiàn)，除第1和2段外，其他各段折線的斜率都不相同。在下表中列出了這些斜率：因?yàn)檎Z(yǔ)音信號(hào)為交流信號(hào)，所以，上述的壓縮特性只是實(shí)用的壓縮特性曲線的一半。在第3象限還有對(duì)原點(diǎn)奇對(duì)稱(chēng)的另一半曲線，如下圖所示：m壓縮律和15折線壓縮特性m壓縮律是指符合下式的對(duì)數(shù)壓縮規(guī)律： 將這些轉(zhuǎn)折點(diǎn)用直線相連，就構(gòu)成了8段折線。由于其第一段和第二段的斜率不同，不能合并為一條直線，故當(dāng)考慮到信號(hào)的正負(fù)電壓時(shí)，僅正電壓第一段和負(fù)電壓第一段的斜率相同，可以連成一條直線。所以，得到的是15段折線，稱(chēng)為15折線壓縮特性。 9.4 編碼l 經(jīng)過(guò)抽樣、量化，得到了數(shù)字信號(hào)。l 最后經(jīng)過(guò)編碼，就可以在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸了。把從模擬信

15、號(hào)抽樣、量化，直到變換成為二進(jìn)制符號(hào)的基本過(guò)程，稱(chēng)為脈沖編碼調(diào)制（PCM） ，簡(jiǎn)稱(chēng)脈碼調(diào)制。9.4.1 脈沖編碼調(diào)制（PCM）的基本原理例：在下圖中，模擬信號(hào)的抽樣值為3.15，3.96，5.00，6.38，6.80和6.42。若按照“四舍五入”的原則量化為整數(shù)值，則抽樣值量化后變?yōu)?，4，5，6，7和6。在按照二進(jìn)制數(shù)編碼后，量化值(quantized value)就變成二進(jìn)制符號(hào)：011、100、101、110、111和110。9.4.2 自然二進(jìn)制碼和折疊二進(jìn)制碼（1）自然二進(jìn)制碼（2）折疊二進(jìn)制碼。折疊碼的優(yōu)點(diǎn)：因?yàn)殡娫捫盘?hào)是交流信號(hào)，故在此表中將16個(gè)雙極性量化值分成兩部分。第0至第

16、7個(gè)量化值對(duì)應(yīng)于負(fù)極性電壓；第8至第15個(gè)量化值對(duì)應(yīng)于正極性電壓。顯然，對(duì)于自然二進(jìn)制碼，這兩部分之間沒(méi)有什么對(duì)應(yīng)聯(lián)系。但是，對(duì)于折疊二進(jìn)制碼，除了其最高位符號(hào)相反外，其上下兩部分還呈現(xiàn)映像關(guān)系，或稱(chēng)折疊關(guān)系。這種碼用最高位表示電壓的極性正負(fù)，而用其他位來(lái)表示電壓的絕對(duì)值。折疊碼的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是誤碼對(duì)于小電壓的影響較小。折疊碼對(duì)于小信號(hào)有利。由于語(yǔ)音信號(hào)小電壓出現(xiàn)的概率較大，所以折疊碼有利于減小語(yǔ)音信號(hào)的平均量化噪聲。在語(yǔ)音通信中，通常采用8位的PCM編碼就能夠保證滿意的通信質(zhì)量。 9.6 差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）1、預(yù)測(cè)編碼簡(jiǎn)介預(yù)測(cè)編碼的目的：降低編碼的比特率預(yù)測(cè)編碼原理：在預(yù)測(cè)編碼中，先

17、根據(jù)前幾個(gè)抽樣值計(jì)算出一個(gè)預(yù)測(cè)值，再取當(dāng)前抽樣值和預(yù)測(cè)值之差。將此差值編碼并傳輸。此差值稱(chēng)為預(yù)測(cè)誤差。利用減小冗余度的辦法，降低了編碼比特率。線性預(yù)測(cè)原理：若利用前面的幾個(gè)抽樣值的線性組合來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前的抽樣值，則稱(chēng)為線性預(yù)測(cè)。若僅用前面的1個(gè)抽樣值預(yù)測(cè)當(dāng)前的抽樣值，則就是將要討論的DPCM。補(bǔ)充：哈夫曼編碼（重點(diǎn)）第11章差錯(cuò)控制編碼 11.1 概述 11.2 糾錯(cuò)編碼的基本原理 11.4 簡(jiǎn)單實(shí)用的糾錯(cuò)編碼11.1 概述1、信道分類(lèi)：從差錯(cuò)控制角度看l 隨機(jī)信道：錯(cuò)碼的出現(xiàn)是隨機(jī)的 l 突發(fā)信道：錯(cuò)碼是成串集中出現(xiàn)的l 混合信道：既存在隨機(jī)錯(cuò)碼又存在突發(fā)錯(cuò)碼 差錯(cuò)控制技術(shù)的種類(lèi)：檢錯(cuò)重發(fā)、前向

18、糾錯(cuò)、反饋校驗(yàn)、檢錯(cuò)刪除 差錯(cuò)控制編碼-常稱(chēng)為糾錯(cuò)編碼l 監(jiān)督碼元：上述4種技術(shù)中除第3種外，都是在接收端識(shí)別有無(wú)錯(cuò)碼。所以在發(fā)送端需要在信息碼元序列中增加一些差錯(cuò)控制碼元，它們稱(chēng)為監(jiān)督碼元。 l 不同的編碼方法，有不同的檢錯(cuò)或糾錯(cuò)能力。l 多余度：就是指增加的監(jiān)督碼元多少。例如，若編碼序列中平均每?jī)蓚€(gè)信息碼元就添加一個(gè)監(jiān)督碼元，則這種編碼的多余度為1/3。l 編碼效率(簡(jiǎn)稱(chēng)碼率) ：設(shè)編碼序列中信息碼元數(shù)量為k，總碼元數(shù)量為n，則比值k/n 就是碼率。l 冗余度：監(jiān)督碼元數(shù)(n-k) 和信息碼元數(shù) k 之比。l 理論上，差錯(cuò)控制以降低信息傳輸速率為代價(jià)換取提高傳輸可靠性。4、自動(dòng)要求重發(fā)(A

19、RQ)系統(tǒng)采用檢錯(cuò)重發(fā)的通信系統(tǒng)一般稱(chēng)為自動(dòng)要求重發(fā)系統(tǒng)。共3種ARQ系統(tǒng)：1、停止等待ARQ系統(tǒng) ；2、拉后ARQ系統(tǒng)；3、選擇重發(fā)ARQ系統(tǒng)ARQ的主要優(yōu)點(diǎn)：和前向糾錯(cuò)方法相比監(jiān)督碼元較少即能使誤碼率降到很低，即碼率較高；檢錯(cuò)的計(jì)算復(fù)雜度較低；檢錯(cuò)用的編碼方法和加性干擾的統(tǒng)計(jì)特性基本無(wú)關(guān)，能適應(yīng)不同特性的信道。ARQ的主要缺點(diǎn)：需要雙向信道來(lái)重發(fā)，不能用于單向信道，也不能用于一點(diǎn)到多點(diǎn)的通信系統(tǒng)。因?yàn)橹匕l(fā)而使ARQ系統(tǒng)的傳輸效率降低。在信道干擾嚴(yán)重時(shí)，可能發(fā)生因不斷反復(fù)重發(fā)而造成事實(shí)上的通信中斷。在要求實(shí)時(shí)通信的場(chǎng)合，例如電話通信，往往不允許使用ARQ法。l 在發(fā)送端，輸入的信息碼元在編碼

20、器中被分組編碼（加入監(jiān)督碼元）后，除了立即發(fā)送外，還暫存于緩沖存儲(chǔ)器中。若接收端解碼器檢出錯(cuò)碼，則由解碼器控制產(chǎn)生一個(gè)重發(fā)指令。此指令經(jīng)過(guò)反向信道送到發(fā)送端。由發(fā)送端重發(fā)控制器控制緩沖存儲(chǔ)器重發(fā)一次。l 接收端僅當(dāng)解碼器認(rèn)為接收信息碼元正確時(shí)，才將信息碼元送給收信者，否則在輸出緩沖存儲(chǔ)器中刪除接收碼元。l 當(dāng)解碼器未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)碼時(shí)，經(jīng)過(guò)反向信道發(fā)出不需重發(fā)指令。發(fā)送端收到此指令后，即繼續(xù)發(fā)送后一碼組，發(fā)送端的緩沖存儲(chǔ)器中的內(nèi)容也隨之更新。11.2 糾錯(cuò)編碼的基本原理1、概念：禁用碼組、許用碼組將信息碼分組，為每組信息碼附加若干監(jiān)督碼的編碼稱(chēng)為分組碼 。在分組碼中，監(jiān)督碼元僅監(jiān)督本碼組中的信息碼元。

21、 2、分組碼的碼重和碼距l(xiāng) 碼重：把碼組中“1”的個(gè)數(shù)目稱(chēng)為碼組的重量，簡(jiǎn)稱(chēng)碼重。l 碼距：把兩個(gè)碼組中對(duì)應(yīng)位上數(shù)字不同的位數(shù)稱(chēng)為碼組的距離，簡(jiǎn)稱(chēng)碼距。l 最小碼距：把某種編碼中各個(gè)碼組之間距離的最小值稱(chēng)為最小碼距(d0)。3、碼距和檢糾錯(cuò)能力的關(guān)系 一種編碼的最小碼距d0的大小直接關(guān)系著這種編碼的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力：1、為檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距 d0 e + 12、為了糾正t個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距d0 2t + 13、為糾正t個(gè)錯(cuò)碼，同時(shí)檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距這種糾錯(cuò)和檢錯(cuò)結(jié)合的工作方式簡(jiǎn)稱(chēng)糾檢結(jié)合。 11.4簡(jiǎn)單實(shí)用的糾錯(cuò)編碼 11.4.1 奇偶監(jiān)督碼 11.4.2 二維奇偶監(jiān)督碼 11

22、.4.3 恒比碼 11.4.4 正反碼11.4.1 奇偶監(jiān)督碼 奇偶監(jiān)督碼分為奇數(shù)監(jiān)督碼和偶數(shù)監(jiān)督碼兩種，兩者的原理相同。 在偶數(shù)監(jiān)督碼中，無(wú)論信息位多少，監(jiān)督位只有1位，它使碼組中“1”的數(shù)目為偶數(shù)，即滿足下式條件： 式中a0為監(jiān)督位，其他位為信息位。 這種編碼能夠檢測(cè)奇數(shù)個(gè)錯(cuò)碼。在接收端，按照上式求“模2和”，若計(jì)算結(jié)果為“1”就說(shuō)明存在錯(cuò)碼，結(jié)果為“0”就認(rèn)為無(wú)錯(cuò)碼。11.4.3 恒比碼 在恒比碼中，每個(gè)碼組均含有相同數(shù)目的“1”（和“0”）。由于“1”的數(shù)目與“0”的數(shù)目之比保持恒定，故得此名。 這種碼在檢測(cè)時(shí)，只要計(jì)算接收碼組中“1”的數(shù)目是否對(duì)，就知道有無(wú)錯(cuò)碼。 恒比碼的主要優(yōu)點(diǎn)是

23、簡(jiǎn)單和適于用來(lái)傳輸電傳機(jī)或其他鍵盤(pán)設(shè)備產(chǎn)生的字母和符號(hào)。對(duì)于信源來(lái)的二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)字序列，這種碼就不適合使用了。11.4.4 正反碼-正反碼的編碼：它是一種簡(jiǎn)單的能夠糾正錯(cuò)碼的編碼。其中的監(jiān)督位數(shù)目與信息位數(shù)目相同，監(jiān)督碼元與信息碼元相同或者相反則由信息碼中“1”的個(gè)數(shù)而定。第14章 通信網(wǎng)一、電話網(wǎng)1、通信網(wǎng)是在多點(diǎn)之間傳遞信息的通信系統(tǒng)。通信網(wǎng)的基本組成部分l 終端設(shè)備：包括電話機(jī)、傳真機(jī)、電臺(tái)、計(jì)算機(jī)等發(fā)送和接收信號(hào)的設(shè)備。 l 通信鏈路：定義在一定的頻域和空域，它占用給定的頻帶和物理空間。鏈路可以被時(shí)分復(fù)用或頻分復(fù)用。 l 交換設(shè)備：按照信令將通信鏈路傳來(lái)的信號(hào)轉(zhuǎn)接到另一條鏈路的設(shè)備。l

24、 有些通信網(wǎng)中還包含轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。 2、通信網(wǎng)的分類(lèi)按照功能區(qū)分：電報(bào)網(wǎng)、電話網(wǎng)、電傳(Telex)網(wǎng)以及電視網(wǎng)等等。按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)區(qū)分：l 網(wǎng)形：網(wǎng)形網(wǎng)的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都有一條鏈路直接相連。所以若網(wǎng)中共有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，則需要N(N-1)/2條鏈路連接。當(dāng)N增大時(shí)，所需鏈路數(shù)目將急劇增加，故經(jīng)濟(jì)性較差。但是，若各節(jié)點(diǎn)有轉(zhuǎn)發(fā)功能，則可靠性大為增加。l 星形網(wǎng)：在星形網(wǎng)中，若共有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，則共需(N-1)條鏈路；除中心節(jié)點(diǎn)外，其他節(jié)點(diǎn)之間的通信都需要經(jīng)過(guò)中心節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接。故在中心節(jié)點(diǎn)處需要有交換設(shè)備為其他各個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接信號(hào)。和網(wǎng)形網(wǎng)相比，星形網(wǎng)需要的鏈路數(shù)目減少了，但是需要增加交換設(shè)備。l 環(huán)形網(wǎng)：環(huán)形網(wǎng)所需的

25、鏈路數(shù)目N等于節(jié)點(diǎn)數(shù)目，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要有轉(zhuǎn)發(fā)功能。在這里，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都有一條迂回鏈路，所以可靠性比星形網(wǎng)高。但是，在某些節(jié)點(diǎn)之間可能需要多次轉(zhuǎn)發(fā)，這個(gè)因素又會(huì)使傳輸時(shí)延增大和可靠性下降。 l 總線形網(wǎng)：在總線形網(wǎng)中，利用一條“總線”連接所有節(jié)點(diǎn)。由于所有節(jié)點(diǎn)共用這條總線，即總線同時(shí)只能為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)，所以它主要用于分時(shí)工作的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中。由于總線形網(wǎng)和環(huán)形網(wǎng)的上述特點(diǎn)，當(dāng)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)數(shù)目較大時(shí)，可能使信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)延較長(zhǎng)。這兩種網(wǎng)主要適合用于節(jié)點(diǎn)數(shù)目較少的計(jì)算機(jī)網(wǎng)中。l 復(fù)合形網(wǎng)：復(fù)合形網(wǎng)是上述幾種基本型網(wǎng)的組合。根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能要求，常將幾種基本型網(wǎng)結(jié)合使用，以求達(dá)到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)化

26、的目的。 3、電話網(wǎng)的結(jié)構(gòu)組成：由終端設(shè)備（電話機(jī)）、傳輸線路和交換設(shè)備組成。分類(lèi)：專(zhuān)用交換電話網(wǎng)、公共交換電話網(wǎng)(PSTN) 本地電話網(wǎng)：l 是指在一個(gè)統(tǒng)一號(hào)碼長(zhǎng)度的編號(hào)區(qū)內(nèi)，由電話機(jī)、用戶(hù)線、用戶(hù)端局（簡(jiǎn)稱(chēng)端局）、匯接局、局間中繼線和長(zhǎng)話-市話中繼線組成的電話網(wǎng)。l 長(zhǎng)話-市話中繼線則用于將本地電話網(wǎng)和國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途電話網(wǎng)相連接。中繼線一般是大容量電纜，用于傳輸時(shí)分復(fù)用PCM信號(hào)。國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途電話網(wǎng)：l 是指全國(guó)各市（縣）間用戶(hù)進(jìn)行長(zhǎng)途通話的電話網(wǎng)，網(wǎng)中各市（縣）都設(shè)一個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)途電話局。各長(zhǎng)途局間由長(zhǎng)途電話線路連接起來(lái)。l 國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途電話網(wǎng)的結(jié)構(gòu)在我國(guó)采用分級(jí)匯接制，它包含4個(gè)等級(jí)的交換中心，即大區(qū)

27、交換中心（C1），省交換中心(C2)，地區(qū)交換中心(C3)和縣市交換中心（C4）。國(guó)際長(zhǎng)途電話網(wǎng)：l 是指將世界各國(guó)的電話網(wǎng)相互連接起來(lái)進(jìn)行國(guó)際通話的電話網(wǎng)。14.2.2電話網(wǎng)中的交換（1）雙向交換矩陣-不適宜用于數(shù)字電路 （2）單向交換矩陣：和雙向交換矩陣相比，這種單向交換矩陣中的開(kāi)關(guān)數(shù)目要加倍。注：上述兩種方法中，前者用開(kāi)關(guān)矩陣實(shí)現(xiàn)交換的方法常稱(chēng)為空分交換，后者則稱(chēng)為時(shí)分交換?？辗纸粨Q時(shí)刻保持連接通信兩端用戶(hù)的線路處于持續(xù)接通狀態(tài)。時(shí)分交換則不然。14.2.3 電話網(wǎng)中的信令信令的用途：在電話網(wǎng)中，交換設(shè)備是根據(jù)用戶(hù)發(fā)來(lái)的信令控制接通哪一條或幾條電路的。 信令的分類(lèi)：用戶(hù)信令和局間信令：l

28、 用戶(hù)信令：從用戶(hù)發(fā)到端局的信令，它規(guī)定了要求呼叫的終端目的地。l 局間信令：在各局和各中心之間傳輸?shù)男帕?，它根?jù)用戶(hù)信令的要求按照網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成決定著信號(hào)通過(guò)的鏈路。模擬信令和數(shù)字信令：公共電話網(wǎng)中l(wèi) 模擬信令：由電話機(jī)到端局之間的用戶(hù)線一般都是模擬線路，所以用戶(hù)信令都是模擬信令。l 數(shù)字信令：局間中繼線都是數(shù)字線路，故局間信令是數(shù)字信令。 局間信令：隨路信令(CAS) ： 是指信令和用戶(hù)信息（語(yǔ)音）在同一信道中傳輸?shù)男帕睢?R2信令是一種基于E-1時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的隨路信令。在E-1系統(tǒng)中時(shí)隙TS16被預(yù)留用來(lái)傳遞這種信令。共路信令(CCS) ： 將呼叫控制信息和其他業(yè)務(wù)信息通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的信令網(wǎng)絡(luò)

29、傳輸。 SS7信令為一種共路信令 。它比R2信令更高效，更可靠。SS7信令的標(biāo)準(zhǔn)化程度要比R2信令好。 14.2.4 電話網(wǎng)的性能指標(biāo)1、話務(wù)量，2、呼損率二、數(shù)據(jù)通信概述1、數(shù)據(jù)通信的概念2、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成3、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)4、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與協(xié)議體系結(jié)構(gòu)1、數(shù)據(jù)通信的概念數(shù)據(jù)通信是指計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，通常是指依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在智能終端與計(jì)算機(jī)之間或者計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)的過(guò)程。特點(diǎn)： 通信雙方至少有一方是計(jì)算機(jī)； 數(shù)據(jù)通信中傳輸?shù)男畔⑹且远M(jìn)制數(shù)形式表現(xiàn)； 它與遠(yuǎn)程信息處理相聯(lián)系，是包括科學(xué)計(jì)算、過(guò)程控制、科學(xué)檢索的內(nèi)容的廣義的信息處理。數(shù)據(jù)通信包括

30、： 數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理（如數(shù)據(jù)的集中、交換、控制等）使數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離交換得以實(shí)現(xiàn)。通信控制 通信按照一定的規(guī)則有步驟的進(jìn)行，即雙方必須按照一定的協(xié)議或約定，包括收發(fā)雙方的同步、傳輸?shù)目刂坪蛿?shù)據(jù)流量的控制等。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過(guò)數(shù)據(jù)電路將分布在遠(yuǎn)地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲(chǔ)和處理的系統(tǒng)。 1.2 數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備稱(chēng)為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（簡(jiǎn)稱(chēng)DTE）。 構(gòu)成：數(shù)據(jù)輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備和傳輸控制器。 作用：把信息變換成以數(shù)字代碼表示的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸信道送到遠(yuǎn)端計(jì)算

31、機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)接受數(shù)據(jù)。 DTE屬于用戶(hù)范疇，其種類(lèi)繁多，功能差別較大。 從計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)的觀點(diǎn)來(lái)看，終端是輸入輸出的工具； 從數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)來(lái)看，計(jì)算機(jī)和終端都稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)終端設(shè)備，簡(jiǎn)稱(chēng)終端。通信控制器 ：為了有效而可靠地進(jìn)行通信，通信雙方必須按一定的規(guī)程進(jìn)行，如收發(fā)雙方的同步、差錯(cuò)控制、傳輸鏈路的建立、維待和拆除及數(shù)據(jù)流量控制等，所以必須設(shè)置通信控制器來(lái)完成這些功能，對(duì)應(yīng)于軟件部分就是通信協(xié)議，這也是數(shù)據(jù)通信與傳統(tǒng)電話通信的主要區(qū)別。1.2 數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE） 用來(lái)連接DTE與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備稱(chēng)為數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（Data Circuit-terminating Eq

32、uipment，DCE），可見(jiàn)該設(shè)備為用戶(hù)設(shè)備提供入網(wǎng)的連接點(diǎn)。DCE的功能就是完成數(shù)據(jù)信號(hào)的變換，要進(jìn)行“數(shù)字模擬”變換，方法就是調(diào)制，而接收端要進(jìn)行反變換，即“模擬數(shù)字”變換，這就是解調(diào)。數(shù)據(jù)電路指的是在線路或信道上加信號(hào)變換設(shè)備之后形成的二進(jìn)制比特流通路，它由傳輸信道及其兩端的數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）組成。 數(shù)據(jù)鏈路是在數(shù)據(jù)電路已建立的基礎(chǔ)上，通過(guò)發(fā)送方和接收方之間交換“握手”信號(hào)，使雙方確認(rèn)后方可開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的終端裝置與互連線路的組合體。 “握手”信號(hào)是指通信雙方建立同步聯(lián)系、使雙方設(shè)備處于正確收發(fā)狀態(tài)、通信雙方相互核對(duì)地址等。 中央計(jì)算機(jī)由通信控制器、主機(jī)以及外圍設(shè)

33、備組成，其功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并可將處理結(jié)果向相應(yīng)的數(shù)據(jù)終端設(shè)備輸出。主機(jī)又稱(chēng)中央處理機(jī)，主要功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。傳輸信道，目前數(shù)據(jù)通信中所使用的多為有線信道。主要有：直接利用傳輸媒體的實(shí)線信道（如局域網(wǎng)中）；經(jīng)調(diào)制解調(diào)器的頻分信道（如部分地區(qū)用戶(hù)線路中）；時(shí)分信道，由于光纖通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在絕大部分的數(shù)據(jù)傳輸在時(shí)分信道上，以同步數(shù)字體系SDH方式傳輸。數(shù)據(jù)傳輸按信息傳送的方向與時(shí)間可以分為：?jiǎn)喂?、半雙工、全雙工三種傳輸方式。1.2 傳輸方式-多路復(fù)用為了提高信道的利用率，在數(shù)據(jù)的傳輸中組合多個(gè)低速的數(shù)據(jù)終端共同使用一條高速的信道，這種方法稱(chēng)為多路復(fù)用，常用的復(fù)用技術(shù)有頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用。 頻

34、分復(fù)用 u 頻分復(fù)用是將物理信道上的總帶寬分成若干個(gè)獨(dú)立的信道（即子信道），分別分配給用戶(hù)傳輸數(shù)據(jù)信息，各子信道間還略留一個(gè)寬度（稱(chēng)為保護(hù)帶）。 u 頻分復(fù)用適用于傳輸模擬信號(hào)的頻分制信道，主要用于電話和有線電視（CATV）系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中應(yīng)和調(diào)制解調(diào)技術(shù)結(jié)合使用，且只在地區(qū)用戶(hù)線上用到，長(zhǎng)途干線上主要采用時(shí)分復(fù)用。 時(shí)分復(fù)用 u 時(shí)分復(fù)用是將一條物理信道按時(shí)間分成若干時(shí)間片（即時(shí)隙）輪流地分配給每個(gè)用戶(hù)，每個(gè)時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)用戶(hù)占用，而不像FDM那樣，同一時(shí)間同時(shí)發(fā)送多路信號(hào)。u 數(shù)據(jù)時(shí)分復(fù)用可分為同步時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 。 同步時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用u 同步時(shí)分復(fù)用是指復(fù)用器把

35、時(shí)隙固定地分配給各個(gè)數(shù)據(jù)終端，通過(guò)時(shí)隙交織形成多路復(fù)用信號(hào)，從而把各低速數(shù)據(jù)終端信號(hào)復(fù)用成較高速率的數(shù)據(jù)信號(hào)。u 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用也稱(chēng)異步時(shí)分復(fù)用。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用中，把時(shí)隙動(dòng)態(tài)地分配給各個(gè)終端，即當(dāng)終端的數(shù)據(jù)要傳送時(shí)，才會(huì)分配到時(shí)隙，因此每個(gè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)傳輸速率可以高于平均傳輸速率，最高可以達(dá)到線路總的傳輸能力。 例題（重點(diǎn)）：線路傳輸速率為9600bit/s，4個(gè)用戶(hù)的平均速率為2400bit/s。 當(dāng)用同步時(shí)分復(fù)用時(shí)，每個(gè)用戶(hù)的最高速率為2400bit/s。 而在統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用方式下，每個(gè)用戶(hù)最高速率可達(dá)9600bit/s。1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)不同的通信系統(tǒng)有不同的性能指標(biāo)，就數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

36、而言，其性能指標(biāo)主要有傳輸速率、頻帶利用率、差錯(cuò)率等。1.3.1 信息傳輸速率（Rb）1.3.2 碼元傳輸速率（RB）1.3.3 頻帶利用率1.3.4 差錯(cuò)率4、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與協(xié)議體系結(jié)構(gòu)1、 通信協(xié)議的概念與層次結(jié)構(gòu)電話網(wǎng)中有規(guī)定的信令方式，數(shù)據(jù)通信中要有傳輸控制規(guī)程等。我們把這種通信雙方必須遵守的規(guī)則和約定稱(chēng)為協(xié)議或規(guī)程。協(xié)議的要素包括語(yǔ)法、語(yǔ)義和定時(shí)。 語(yǔ)法規(guī)定通信雙方“如何講”。即確定數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)碼型、信號(hào)電平等； 語(yǔ)義規(guī)定通信雙方“講什么”，即確定協(xié)議元素的類(lèi)型，如規(guī)定通信雙方要發(fā)出什么控制信息、執(zhí)行什么動(dòng)作和返回什么應(yīng)答等； 定時(shí)關(guān)系則規(guī)定事件執(zhí)行的順序，即確定鏈路通信過(guò)程中通信狀態(tài)

37、的變化，如規(guī)定正確的應(yīng)答關(guān)系等。由于協(xié)議十分復(fù)雜，涉及面很廣，因此在制定協(xié)議時(shí)經(jīng)常采用的方法是分層法。 分層法最核心的思路是上一層的功能是建立在下一層的功能基礎(chǔ)上，并且在每一層內(nèi)均要遵守一定的規(guī)則。 層次和協(xié)議的集合稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。 通信軟件：體系結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有足夠的信息，以允許軟件設(shè)計(jì)人員給每層編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)該層協(xié)議的有關(guān)程序，即通信軟件。 負(fù)責(zé)制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的ISO吸取了IBM的SNA和其它計(jì)算機(jī)廠商的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，提出了開(kāi)放系統(tǒng)互連（Open System Interconnection）參考模型（簡(jiǎn)稱(chēng)OSI-RM），按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和建成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都可以互相連接。2、OSI參考模型及各

38、層功能 OSI參考采用分層結(jié)構(gòu)化技術(shù)，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信功能分為7層。 由低層至高層分別是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。每一層都有特定的功能，并且上一層利用下一層的功能所提供的服務(wù)， 實(shí)通信：在OSI參考模型中，各層的數(shù)據(jù)并不是從一端的第N層直接送到另一端的，第N層的數(shù)據(jù)在垂直的層次中自上而下地逐層傳遞直至物理層，在物理層的兩個(gè)端點(diǎn)進(jìn)行物理通信，我們把這種通信稱(chēng)為實(shí)通信。 虛擬通信：而對(duì)等層由于通信并不是直接進(jìn)行，因而稱(chēng)為虛擬通信。u 物理層主要討論在通信線路上比特流的傳輸問(wèn)題。l 這一層協(xié)議描述傳輸媒質(zhì)的電氣、機(jī)械、功能和過(guò)程的特性。l 其典型的設(shè)計(jì)問(wèn)題有：信號(hào)

39、的發(fā)送電平、碼元寬度、線路碼型、物理連接器插腳的數(shù)量、插腳的功能、物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、物理連接的建立和終止、傳輸方式等。u 數(shù)據(jù)路層主要討論在數(shù)據(jù)鏈路上幀流的傳輸問(wèn)題。l 這一層協(xié)議的內(nèi)容包括：幀的格式，幀的類(lèi)型，比特填充技術(shù)，數(shù)據(jù)鏈路的建立和終止信息流量控制，差錯(cuò)控制，向物理層報(bào)告一個(gè)不可恢復(fù)的錯(cuò)誤等。l 這一層協(xié)議的目的是保障在相鄰的站與節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間正確地、有次序、有節(jié)奏地傳輸數(shù)據(jù)幀。l 常見(jiàn)的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議有兩類(lèi)：l 一是面向字符的傳輸控制規(guī)程，如基本型傳輸控制規(guī)程（BSC）；l 另一類(lèi)是面向比特的傳輸控制規(guī)程，如高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（HDLC）。主要是后一類(lèi)。u 網(wǎng)絡(luò)層主要處理分組在網(wǎng)

40、絡(luò)中的傳輸。l 這一層協(xié)議的功能是：路由選擇、數(shù)據(jù)交換。l 網(wǎng)絡(luò)連接的建立和終止一個(gè)給定的數(shù)據(jù)鏈路上網(wǎng)絡(luò)連接的復(fù)用，根據(jù)從數(shù)據(jù)鏈路層來(lái)的錯(cuò)誤報(bào)告而進(jìn)行的錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)，分組的排序，信息流的控制等。u 網(wǎng)絡(luò)層的典型例子是ITU-T的X. 25建議的第三層標(biāo)準(zhǔn)。u 運(yùn)輸層是第一個(gè)端到端的層次，也就是計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)的層次。l 這一層的功能是：把運(yùn)輸層的地址變換為網(wǎng)絡(luò)層的地址，運(yùn)輸連接的建立和終止，在網(wǎng)絡(luò)連接上對(duì)運(yùn)輸連接進(jìn)行多路復(fù)用，端-端的次序控制，信息流控制，錯(cuò)誤的檢測(cè)和恢復(fù)等。l OSI的前三層可組成公共網(wǎng)絡(luò)，它可被很多設(shè)備共享，并且計(jì)算機(jī)-節(jié)點(diǎn)機(jī)、節(jié)點(diǎn)機(jī)-節(jié)點(diǎn)機(jī)是按照“接力”方式傳送的，為了防

41、止傳送途中報(bào)文的丟失，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間可實(shí)現(xiàn)端到端控制。u 會(huì)話層是指用戶(hù)與用戶(hù)的連接，它通過(guò)在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間建立、管理和終止通信來(lái)完成對(duì)話。l 會(huì)話層的主要功能：n 在建立會(huì)活時(shí)核實(shí)雙方身份是否有權(quán)參加會(huì)活；n 確定何方支付通信費(fèi)用；n 雙方在各種選擇功能方面（如全雙工還是半雙工通信）取得一致；n 在會(huì)話建立以后，需要對(duì)進(jìn)程間的對(duì)話進(jìn)行管理與控制。u 表示層主要處理應(yīng)用實(shí)體間交換數(shù)據(jù)的語(yǔ)法。l 其目的是解決格式和數(shù)據(jù)表示的差別，從而為應(yīng)用層提供一個(gè)一致的數(shù)據(jù)格式，如文本壓縮、數(shù)據(jù)加密、字符編碼的轉(zhuǎn)換，從而使字符、格式等有差異的設(shè)備之間相互通信。u 應(yīng)用層與提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)相關(guān)，這些服務(wù)包括文件傳送、

42、打印服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、電子郵件等。應(yīng)用層提供了一個(gè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信的接口。n 從七層的功能可見(jiàn)：l 13主要是完成數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)傳輸，稱(chēng)之為網(wǎng)絡(luò)低層，即通信子網(wǎng)；l 57層主要是完成信息處理服務(wù)的功能，稱(chēng)之為網(wǎng)絡(luò)高層；l 低層與高層之間由第4層銜接。l 注：在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中只有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，所以在數(shù)據(jù)通信中也只研究這三層。3、 OSI有關(guān)術(shù)語(yǔ)-面向連接和無(wú)連接 下層向上層提供服務(wù)有兩種形式：面向連接的服務(wù)；無(wú)連接的服務(wù)1、 面向連接的服務(wù)以電話系統(tǒng)最為典型，要和某人通話，先拿起電話，撥號(hào)碼，談話，掛斷。網(wǎng)絡(luò)中的面向連接服務(wù)類(lèi)似大電話過(guò)程。u 某一方欲傳誦數(shù)據(jù)，首先給出對(duì)方的全稱(chēng)地址，并

43、請(qǐng)求建立連接，當(dāng)雙方同意后，雙方之間的通信鏈路就建立起來(lái)。u 第二步是傳送數(shù)據(jù)，通常以幀為單位，按序傳送，不再標(biāo)稱(chēng)地址，只標(biāo)稱(chēng)所建立的鏈路號(hào)，并由收方對(duì)收到的幀予以確認(rèn)，為可靠傳送方式。也有用不著確認(rèn)的場(chǎng)合，為不可靠方式。u 第三步當(dāng)數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，拆除鏈路。面向連接的服務(wù)，又稱(chēng)為虛電路服務(wù)。2、 無(wú)連接服務(wù)沒(méi)有建立和拆除鏈路的過(guò)程，像普通的電子郵件，其用戶(hù)并不希望為發(fā)一條消息而去建立和拆除連接的麻煩。無(wú)連接服務(wù)又稱(chēng)為數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，它要求每一幀信息帶有全稱(chēng)地址，獨(dú)立選擇路徑，其到達(dá)目的地的順序也是不定的，到達(dá)目的地后，還要重新對(duì)幀進(jìn)行排序。三、數(shù)據(jù)交換1、概述；2、電路交換；3、報(bào)文交換；4、分

44、組交換；5、三種交換方式的比較；6、幀中繼；7、異步傳輸模式 1、全聯(lián)通：多個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行通信的一個(gè)簡(jiǎn)單方法是在兩者之間建立直達(dá)的傳輸鏈路，稱(chēng)為全聯(lián)通，由此構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)成為互聯(lián)網(wǎng)或完全互聯(lián)網(wǎng)。 2、數(shù)據(jù)交換： 在連接著大量DTE的網(wǎng)絡(luò)中，為了實(shí)現(xiàn)在眾多DTE之間的通信，較好的方法是在通信網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置交換中心(switching center)，它可同時(shí)為多對(duì)要通信的數(shù)據(jù)終端建立通信鏈路，通信結(jié)束后再拆除鏈路。這些中間節(jié)點(diǎn)并不關(guān)心數(shù)據(jù)內(nèi)容，它的目的只是提供一個(gè)交換設(shè)備，把數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直至到達(dá)目的地。通常將數(shù)據(jù)在各節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程稱(chēng)為數(shù)據(jù)交換。3、交換 一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)由一系列稱(chēng)為

45、交換機(jī)的節(jié)點(diǎn)，相互連接組成。 交換機(jī)是硬件和軟件設(shè)備，具有在連接到交換機(jī)的兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備之間創(chuàng)建臨時(shí)連接的能力。 4、數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸，按數(shù)據(jù)傳送技術(shù)劃分： 公用交換網(wǎng)，如電話網(wǎng)。 公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)。5、公用電話網(wǎng)（PSTN） 是應(yīng)用最廣泛的交換網(wǎng)，只要增加少量設(shè)備和自動(dòng)呼叫（ACE）就可以開(kāi)展數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。u 優(yōu)點(diǎn)：投資少，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，地區(qū)廣泛，使用方便。u 缺點(diǎn)：傳輸差錯(cuò)率高，傳輸質(zhì)量不穩(wěn)定，不適于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?、公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換方式： （1）電路交換方式，分為：空分交換方式，時(shí)分交換方式 （2） 存儲(chǔ)交換方式，又稱(chēng)信息交換和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，根據(jù)存儲(chǔ)、傳輸?shù)膯挝徊?/p>

46、同，又分為：報(bào)文交換方式，分組交換方式。 簡(jiǎn)而言之，把共用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)分為三種：1、電路交換方式，2、報(bào)文交換方式，3、分組交換方式6.1 電路交換方式 數(shù)據(jù)通信的電路交換又稱(chēng)線路交換，是根據(jù)電話交換的原理發(fā)展起來(lái)的依照交換方式。 具體是指兩臺(tái)計(jì)算機(jī)或終端在相互通信時(shí)，使用同一條實(shí)際的物理鏈路，且在通信中自始至終使用該條鏈路進(jìn)行信息傳輸，而不允許其他計(jì)算機(jī)或終端同時(shí)共享該條鏈路。 電路交換的通信過(guò)程包括3個(gè)階段：建立連接、傳輸數(shù)據(jù)和拆除連接。電路交換可以分為以下兩種：空分交換；時(shí)分交換 （1）空分交換，Space Division Switching。這是指在交換過(guò)程中的入線是通過(guò)在空間的位置來(lái)

47、選擇出線，并建立接續(xù)，通信結(jié)束后，隨即拆除。比如，人工交換機(jī)上塞繩的一端連著入線塞孔，由話務(wù)員按主叫要求把塞繩的另一端連接被叫的出線塞孔，這就是最形象的空分交換方式。 （2）時(shí)分交換，Time Division Switching時(shí)分交換是以時(shí)分復(fù)用為基礎(chǔ)，是把時(shí)間劃分為若干互不重疊的時(shí)隙，由不同的時(shí)隙建立不同的子信道，通過(guò)時(shí)隙交換網(wǎng)絡(luò)完成話音的時(shí)隙搬移，從而實(shí)現(xiàn)入線和出線間數(shù)據(jù)交換的一種交換方式。 7、 電路交換的優(yōu)點(diǎn)信息的傳輸時(shí)延小，對(duì)于一個(gè)接續(xù)來(lái)說(shuō)，傳輸時(shí)延不變。信息以信號(hào)的形式在數(shù)據(jù)通路中“透明”傳輸。電路交換的特點(diǎn)是接續(xù)路徑采用物理連接，在電路接通之后，出現(xiàn)在數(shù)據(jù)終端用戶(hù)面前的就好像

48、是專(zhuān)線一樣，交換機(jī)不再干預(yù)信息的傳輸，即在用戶(hù)之間提供了完全“透明”的信號(hào)通路。信息的編碼方法和信息格式不受交換網(wǎng)絡(luò)的限制。8、電路交換的缺點(diǎn)電路的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)于數(shù)據(jù)和其他非會(huì)話性質(zhì)的通信就沒(méi)有必要。特別對(duì)于猝發(fā)式的通信，電路交換效率不高。電路資源被通信雙方獨(dú)占，電路利用率低。通信雙方在信息的傳輸速率、編碼格式、同步方式、通信規(guī)程等方面要求完全兼容。有呼損，即可能出現(xiàn)由于雙方用戶(hù)終端設(shè)備忙或交換網(wǎng)負(fù)荷過(guò)重而叫不通。不夠靈活，一旦電路建立，不管電路是否是最完美的，通信的所有數(shù)據(jù)都將使用電路所形成的路徑。電路對(duì)于所有的通信都一視同仁。每個(gè)請(qǐng)求都被賦予到任何可用的線路上，沒(méi)有優(yōu)先級(jí)別。9、 報(bào)文

49、交換(Message Switching)報(bào)文交換(Message Switching)是通過(guò)通信子網(wǎng)上的結(jié)點(diǎn)采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)的方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，它不需要在兩個(gè)站點(diǎn)之間建立一條專(zhuān)用的通信線路。 報(bào)文交換中傳輸數(shù)據(jù)的邏輯單元稱(chēng)為報(bào)文，其長(zhǎng)度一般不受限制，可隨數(shù)據(jù)不同而改變。實(shí)現(xiàn)報(bào)文交換的結(jié)點(diǎn)通常是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它具有足夠的存儲(chǔ)容量來(lái)緩存所接收的報(bào)文。一般它將接收?qǐng)?bào)文站點(diǎn)的地址附加于報(bào)文一起發(fā)出，每個(gè)中間結(jié)點(diǎn)接收?qǐng)?bào)文后暫存報(bào)文，然后根據(jù)其中的地址選擇線路再把它傳到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)，直至到達(dá)目的站點(diǎn)。 一個(gè)報(bào)文在每個(gè)結(jié)點(diǎn)的延遲時(shí)間等于接收?qǐng)?bào)文的全部位碼所需要時(shí)間、等待時(shí)間，以及傳到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)延遲時(shí)間。 為

50、了準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文，一份報(bào)文包括以下三個(gè)部分：報(bào)頭或標(biāo)題，包括發(fā)信站地址，終點(diǎn)收信地址和其他輔助控制信息等；報(bào)文正文，即數(shù)據(jù)部分；報(bào)尾，表示報(bào)文的結(jié)束。報(bào)文交換的特征是交換機(jī)要對(duì)用戶(hù)的信息進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，具有如下優(yōu)點(diǎn)：線路效率較高，這是因?yàn)樵S多報(bào)文可以用分時(shí)方式共享一條節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的通道。不需要同時(shí)使用發(fā)送器和接收器來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)可以在接收器可用之前暫時(shí)存儲(chǔ)這個(gè)報(bào)文。在線路交換網(wǎng)上，當(dāng)通訊量變得很大時(shí)，就不能接受某些呼叫。而在報(bào)文交換上卻仍然可以接收?qǐng)?bào)文，只是傳送延遲會(huì)增加。10、分組交換(Packet Switching)（重點(diǎn)）分組交換(Packet Switching)方式也稱(chēng)包交換，

51、實(shí)質(zhì)上是在“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它兼有電路交換和報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)。分組交換的基本思想是實(shí)現(xiàn)通信資源共享，采用的是統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用（STDM）技術(shù)。進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)稱(chēng)為分組交換網(wǎng)。 11、分組交換的優(yōu)點(diǎn)向用戶(hù)提供了不同速率的、不同代碼、不同同步方式、不同通信控制規(guī)程的數(shù)據(jù)終端之間的通信，很靈活。信息的傳輸時(shí)延很小。實(shí)現(xiàn)線路的動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，線路利用率很高。可靠性高。由于采取了錯(cuò)誤檢測(cè)措施，故可保證非常高的可靠性。經(jīng)濟(jì)性好。與電路交換相比，分組交換帶給用戶(hù)的優(yōu)點(diǎn)則是費(fèi)用低。 12、分組交換的缺點(diǎn)由于網(wǎng)絡(luò)附加的傳輸信息很多，對(duì)于長(zhǎng)報(bào)文的通信傳輸效率低。技術(shù)實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜。根據(jù)通信子網(wǎng)的不同內(nèi)部機(jī)

52、制，分組交換子網(wǎng)又可分為：（1）面向連接(Connect-Oriented)虛電路(Virtual Circuit)交換與電路交換相類(lèi)似，數(shù)據(jù)傳輸是面向連接的，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)必須預(yù)先建立一個(gè)連接，但這種連接是基于共享線路的，而不像電路交換中的連接需要獨(dú)占線路。之所以被稱(chēng)為虛電路，是因?yàn)樗⒌碾娐凡皇仟?dú)占的，而是共享的。（2）無(wú)連接(Connectless) 不建立連接，數(shù)據(jù)報(bào)(Datagram，即分組)帶有目標(biāo)站點(diǎn)地址，在傳輸過(guò)程中需要為之單獨(dú)尋址。在數(shù)據(jù)報(bào)分組交換中，每個(gè)分組的傳送是被單獨(dú)處理的。每個(gè)分組稱(chēng)為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的地址信息。13、快速分組交換技術(shù)快速分組交換技

53、術(shù)的目標(biāo)是通過(guò)簡(jiǎn)化通信協(xié)議來(lái)減少中間節(jié)點(diǎn)對(duì)分組的處理，發(fā)展高速的分組交換機(jī)，以獲得高的分組吞吐量和小的分組傳輸時(shí)延，適應(yīng)高速傳輸?shù)男枰?。分?lèi)：幀中繼（FRAME RELAY）技術(shù)；異步傳輸技術(shù)（ATM）14、幀中繼采用獨(dú)立于用戶(hù)數(shù)據(jù)信道的呼叫控制規(guī)程，可以實(shí)現(xiàn)在鏈路層的邏輯鏈路復(fù)用和連接，因此，它可以完全不用網(wǎng)絡(luò)層，在幀級(jí)（鏈路層）實(shí)現(xiàn)復(fù)用傳送，故稱(chēng)為幀中繼。 工作在OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層上，不提供差錯(cuò)檢查，也不需要響應(yīng)。 大大簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)交換機(jī)之間的協(xié)議，縮短了傳輸時(shí)延，提高了傳輸效率。 幀中繼的幀長(zhǎng)是可變的，可按需要分配帶寬，幀中繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率可達(dá)64Kbps45Mbps，適用于局域網(wǎng)

54、、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。 15、異步傳輸技術(shù)（ATM） 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）u 窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（N-ISDN）u 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）其中，異步傳輸技術(shù)（ATM）是B-ISDN的核心內(nèi)容。（1）同步傳輸技術(shù)（STM）以周期性重復(fù)出現(xiàn)的時(shí)隙作為載體，在收、發(fā)之間建立一條傳輸速率固定的信息通路，在傳輸過(guò)程中，通路獨(dú)占。（2）異步傳輸技術(shù)（ATM）以分組傳送模式為基礎(chǔ)并融合了電路傳送模式高速化的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而來(lái)，動(dòng)態(tài)的按需分配信道。特點(diǎn)：以虛電路提供面向連接的服務(wù)，所有通信沿著同一條路徑傳輸，同時(shí)保持他們的原始順序到達(dá)目的地。免除了差錯(cuò)控制和流量控制，大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)控制。采用了長(zhǎng)度較小的固定長(zhǎng)度的信元，由5個(gè)字節(jié)首部和48個(gè)字節(jié)的信息字組成，對(duì)實(shí)時(shí)通信很有利。四、數(shù)據(jù)網(wǎng)1、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的分類(lèi)-按服務(wù)范圍分類(lèi) 廣