數(shù)據(jù)通信技術_1(new)

1、數(shù)據(jù)通信技術主講人：熊小華數(shù)據(jù)通信技術v1：概述v2：數(shù)據(jù)通信基礎知識v3: 傳輸技術v4：差錯控制與多路復用1 概述n通信的概念n 計算機通信的發(fā)展n 數(shù)據(jù)通信的關鍵問題n 數(shù)據(jù)通信的標準制定機構通信的概念v信息的交流與傳遞是人類存在的基礎。v通信（Communication）：實現(xiàn)信息交流與傳遞的各種技術手段和技能的總稱。 v將大量有用的信息無失真、高效率的進行傳輸，同時還要在傳輸過程中抑制掉無用信息和有害信息。通信的概念v通信方式古代：烽火、狼煙、金鼓、旗語 近代：燈光現(xiàn)代：電報、電話、傳真、電視v克服距離上的障礙，迅速準確的傳送信息是通信的主要任務。數(shù)據(jù)通信的概念v數(shù)據(jù)通信是計算機與通

2、信相結合而產(chǎn)生的一種新的通信方式和業(yè)務。簡單地說，數(shù)據(jù)通信就是計算機與其他數(shù)字終端設備之間的通信。v嚴格的講，數(shù)據(jù)通信就是按照通信協(xié)議，通過某種傳輸介質在計算機或數(shù)據(jù)終端之間進行數(shù)據(jù)的傳遞和交換。信息、消息與信號v信息(Information)是指對于收發(fā)雙方具有一定意義的有待傳遞、交換、提取或存儲的書面或口頭的內容。v信息必須以某種形式表現(xiàn)出來才能實現(xiàn)交流與傳遞，如語言、文字、圖像 、數(shù)據(jù)等消息（Message）v為了有效的傳遞和利用消息，常需要把消息轉換成便于傳輸和處理的表達形式信號(Signal)信息、消息與信號v信息是消息的度量，特指信息中有意義的部分，即“有用的消息”v消息是信息的表

3、現(xiàn)形式v信號是反映信息或消息的物理量，是通信傳遞的客觀對象消息是一組有序符號序列（如文字、語音、圖像等）信號是 消息的具體表現(xiàn)形式（電信號、聲信號、光信號等）信息是消息和信號中包含的某種有意義的抽象的東西載體載體內涵計算機通信技術的發(fā)展v1864年美國Rand公司提出存儲轉發(fā)的概念，電路交換向分組交換過渡。v快速分組交換技術幀中繼、ATMvB-ISDN綜合化、高速化計算機網(wǎng)絡的發(fā)展v1969年 美國國防部 ARPANETv1976年 X.25標準v1989年 ATM交換v1993年 國家信息基礎結構（NII）行動計劃：信息高速公路v1994年 全球信息基礎結構（GII）v1996年 下一代因特

4、網(wǎng)計劃（NGI）面向21世紀的計算機通信v寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN) v計算機無線通信數(shù)字通信涉及的主要技術v信道與噪聲涉及的基本問題有信道的概念、常用信道的特性及對所傳信道的影響，克服不良信道特性的辦法等。數(shù)字通信涉及的主要技術v數(shù)字終端技術包括發(fā)端、收端對信號進行處理過程中所涉及到的技術。v模擬信號數(shù)字化問題中的信源編碼/譯碼；v數(shù)據(jù)壓縮處理，語音壓縮編碼技術；v多路復用、數(shù)字復接技術等。數(shù)字通信涉及的主要技術v數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換又叫數(shù)據(jù)轉接。這與電話系統(tǒng)的交換局一樣，因為任意一對用戶都是用公共的網(wǎng)絡，轉接是必然的，轉接技術直接影響了通信質量和線路利用率。它與信道共享問題密切相關

5、。數(shù)字通信涉及的主要技術v信道共享技術公共信道應同時為多對用戶提供數(shù)據(jù)傳輸服務，不能被某一對用戶獨占，這是提高線路利用率的有效方法。數(shù)字通信涉及的主要技術v差錯控制編碼技術差錯控制編碼/譯碼，屬信道編碼之范疇。信道編碼技術主要研究檢錯、糾錯碼概念及基本實現(xiàn)方法。數(shù)字通信涉及的主要技術v數(shù)字同步技術同步就是使系統(tǒng)的收發(fā)兩端在時間上保持步調一致。同步的主要內容有載波同步、位同步、幀同步以及網(wǎng)同步。 數(shù)字通信涉及的主要技術v數(shù)字基帶傳輸技術v數(shù)字頻帶傳輸技術數(shù)字調制/解調技術，是將輸入的數(shù)字信號(基帶數(shù)字信號)變換為適合于信道傳輸?shù)念l帶信號（較高頻率范圍的模擬信號）。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質量指標v信息傳輸

6、速率信息傳輸速率(或稱信息速率、比特率)指單位時間內所傳送的信息量，單位是比特/秒(b/s，或bps)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質量指標v碼元速率碼元速率又稱為調制速率，或波特率，是指單位時間內所傳遞的碼元數(shù)目，單位是波特(Baud)。它是對每秒內信號在通信信道中變化或狀態(tài)發(fā)生轉換的次數(shù)的量度。波特率的計算v假設一個信號碼元持續(xù)時間為T，則波特率為 B=1/T(波特)波特率和比特率的關系NBC2logC: 信號傳輸速率，單位: bpsB: 碼元傳輸速率，單位: BaudN: 一個碼元所具有的狀態(tài)數(shù)，往往取2的冪次數(shù)。若N=2，則C=B例1v設一數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳送二進制碼元的速率為1200B，試求該系統(tǒng)的信

7、息速率；若該系統(tǒng)改成傳送八進制信號碼元，則此時系統(tǒng)信息速率為多少？數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質量指標v誤碼率誤碼率是指碼元在傳輸系統(tǒng)出差錯的概率。常用的誤碼率可表示為：接收到出差錯的比特數(shù)誤碼率=總的傳輸比特數(shù)例2v已知某四進制通信系統(tǒng)信息傳輸速率為1200bps，在接收端2小時共測的432個錯誤碼元，求該系統(tǒng)的誤碼率？制訂數(shù)據(jù)通信標準的機構vISO 國際標準化組織 International Standard OrganizationvITU 國際電信聯(lián)盟 International Telecommunication UnionvIEEE 電子電氣工程師協(xié)會 Institute of Electric

8、al and Electronics EngineersvEIA 電子工業(yè)協(xié)會 Electronics Industries AssociationvIAB 互聯(lián)網(wǎng)架構委員會 Internet Architecture Board2 數(shù)據(jù)通信基礎知識v 信息、數(shù)據(jù)與信號v 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)分析v 編碼與碼型v 信道v 數(shù)據(jù)傳輸方式信號分類v連續(xù)信號、離散信號如果在某一時間間隔內，對一切的時間值，除若干不連續(xù)的點外，該函數(shù)都給出確定的函數(shù)值，這種信號就稱為連續(xù)信號。離散信號的時間函數(shù)只在某些不連續(xù)的瞬間給出函數(shù)值。信號分類信號分類v隨機信號、確定信號隨機信號是指在它出現(xiàn)以前，總有某種程度的不確定性的

9、一種信號。確定信號是一種沒有不確定值的信號。信號分類v周期信號、非周期信號如果用時間函數(shù)表示的信號s(t)滿足s(t+T)=s(t)則該信號為周期信號。T 為信號的周期。如不滿足s(t+T)=s(t)則該信號為非周期信號。信號分類v周期信號信號的特性v時間特性與頻率特性信號的幅值幅值是信號各個時刻的瞬時值信號的頻率頻率是周期的倒數(shù)，用赫茲來表示信號的相位相位是描述周期信號在時間軸上的相對位置，用弧度表示。信號的分析方法v時域分析法時域分析的基本手段是把外加的復雜激勵信號，在時域中分解成一系列單元激勵信號，然后分別計算各個單元信號通過通信系統(tǒng)的響應，最后在輸出端疊加而得到總的響應。 v頻域分析法

10、任何信號都可表示成各種頻率成分的正弦波或余弦波之和 信號的頻率v信號的頻率范圍概念信號也可以看成是頻率的函數(shù)。根據(jù)傅氏分析，滿足一定條件的周期函數(shù)g(t),可以用若干正弦和余弦函數(shù)的和表示。若函數(shù)的周期為T，其倒數(shù)稱為函數(shù)的基波頻率，用符號f1表，則f1=1/T。上式中的an和bn分別為第n次諧波的正弦及余弦函數(shù)的幅值。1/2C為直流分量。這一分解稱為傅氏級數(shù)。信號的頻率信號的頻譜和帶寬v頻譜：是一個信號所含有的頻率范圍。周期信號頻譜：其頻譜由離散的頻率成分，即基波和諧波構成。非周期信號頻譜：信號的頻率范圍為無窮大。根據(jù)信號能量衰減的程度來確定其頻譜，當頻率上升或下降到某一極限頻率而使信號能量

11、降低為信號能量最大值一半時，該頻率就是頻譜的邊界。v信號的帶寬：頻譜的寬度（包含信號大部分功率的那部分頻譜的寬度）傳輸系統(tǒng)的帶寬對傳輸性能的影響v傳輸系統(tǒng)的帶寬是指該系統(tǒng)不失真?zhèn)鬏斝盘柕念l率范圍。如傳輸系統(tǒng)的帶寬超過傳輸信號的頻帶寬度，在傳輸過程中就不會引起信號失真。v信號的數(shù)據(jù)率越高，信號的帶寬也就越寬。v如果信號的傳輸率為X比特/秒（即X bps）,傳輸系統(tǒng)的帶寬應大于2XHz。衰減、增益和失真v衰耗：信號電能經(jīng)過傳輸系統(tǒng)傳輸后，系統(tǒng)輸出的電功率小于輸入端的電功率。v增益：信號電能經(jīng)過傳輸系統(tǒng)傳輸后，系統(tǒng)輸出的電功率大于輸入端的電功率。v信號通過傳輸系統(tǒng)時，其波形可能發(fā)生畸變，波形的畸變稱

12、為失真。通信系統(tǒng)模型 把各種消息轉換成原始電信號對原始信號完成某種變換，使原始電信號適合在信道中傳輸信號傳輸?shù)耐ǖ?，提供了信源與信宿之間在電氣上的聯(lián)系把接收到的信號反變換，轉換成原始電信號將復原的原始電信號轉換成相應的消息通信系統(tǒng)實例通信系統(tǒng)的分類v按通信業(yè)務電報、電話、傳真、數(shù)據(jù)傳輸、可視電話、無線尋呼等。v按調制方式基帶傳輸和頻帶傳輸。v按信道中所傳信號通常信道中傳送的信號可分為數(shù)字信號和模擬信號，因此通信可分為數(shù)字通信和模擬通信。通信系統(tǒng)的分類v按傳輸媒質通信可分為有線通信和無線通信。v按工作頻段根據(jù)通信設備的工作頻率不同，通信通?？煞譃殚L波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。通信系統(tǒng)

13、的分類v按信號復用方式頻分復用方式（FDM）、時分復用方式（TDM）和碼分復用方式（CDM）等；v按通信網(wǎng)絡專線通信和公網(wǎng)通信等；通信系統(tǒng)的分類v按收信者是否運動移動通信和固定通信；v按通信方式單工、單雙工、雙工通信等。模擬通信與數(shù)字通信系統(tǒng)v在信道中傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)。它包含兩種重要變換，一是把原始消息變?yōu)殡娦盘?，二是把不適合傳輸?shù)幕鶐盘柾ㄟ^調制器轉換成頻帶信號；同時兩種變換在收端都要經(jīng)過反變換。v在信道中傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)v信源和信宿：信源的作用是把消息轉換成原始的電信號，完成非電/電的轉換；信宿的作用是把復原的電信號轉換成相應的消息，就是完

14、成電/非電的轉換。v信源編碼和信源解碼：信源編碼有兩個作用，其一，進行模/數(shù)轉換；其二，數(shù)據(jù)壓縮，即設法降低數(shù)字信號的數(shù)碼率。數(shù)字通信系統(tǒng)v信道編碼與信道解碼：數(shù)字信號在信道中傳輸時，由于噪聲影響，會引起差錯。v調制和解調：數(shù)字調制的任務是把各種數(shù)字基帶信號轉換成適應于信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號。經(jīng)過變換后有兩個基本特征：一是攜帶信息；二是適宜在信道中傳輸。數(shù)字通信系統(tǒng)v信道：信道是信號傳輸?shù)耐ǖ溃劫|）。信道分為有線信道、無線信道。v最佳接收和同步：依據(jù)最小差錯準則進行接收，可以合理設計接收機達到最佳。數(shù)字通信的特點v相對于模擬通信系統(tǒng)而言，數(shù)字通信系統(tǒng)有如下優(yōu)點。v抗干擾能力強v容易實現(xiàn)高質量

15、的、遠距離通信傳輸模擬信號時干擾是可累積的傳輸數(shù)字信號時噪聲不累積數(shù)字通信的特點v便于實現(xiàn)綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDNv易于加密（比如采用異或門即可實現(xiàn)）v易于集成化、智能化數(shù)字通信的特點v數(shù)字通信相對于模擬通信系統(tǒng)來說，主要有以下兩個缺點。數(shù)字信號占用的頻帶寬。v例如，一個話路的模擬電話約占4kHZ,一個數(shù)字話路所需的帶寬遠大于4kHZ對同步要求高，系統(tǒng)設備比較復雜信道v傳輸信道：為信號傳輸提供了通路，是溝通通信雙方的橋梁。v從兩個角度理解傳輸信道：廣義信道：包含傳輸媒體和完成各種形式的信號變換功能的設備。如：調制信道、編碼信道。狹義信道：僅指傳輸媒體本身，能夠傳輸信號的任何抽象的或具體的通路，如

16、：明線、電纜、光纖、微波、短波等信道分類v模擬信道和數(shù)字信道：按照允許的信號的類型分類模擬信道只允許傳輸波形連續(xù)變化的模擬信號，通信質量可用失真和輸出信噪比來衡量數(shù)字信道只允許傳輸離散的數(shù)字信號，數(shù)字信道的特性可用差錯率及差錯序列的統(tǒng)計特性來描述v單工、半雙工、全雙工信道：按照信道上的信號的傳輸方向分類單工信道是只能沿一個方向傳送信號的信道半雙工信道是可沿兩個方向傳送信號，但同一時間只能沿一個方向傳送信號的信道全雙工信道是可同時沿兩個方向傳送信號的信道信道分類v專用（租用）信道和公共交換信道：按信道的使用方法分類專用信道是指連接兩點或多點的固定線路公共交換信道是一種通過交換機轉接可為大量用戶服

17、務的信道v有線信道和無線信道：按照信道采用的傳輸介質分類信道的容量v定義：在傳輸差錯率任意趨近于零的情況下，單位時間內可以傳輸?shù)男畔⒘考葱诺涝趩挝粫r間里所能傳輸信息的最大速率。單位：比特/秒有擾模擬信道的信道容量v香農(nóng)定律：在信號平均功率受限的高斯白噪聲信道中，信道容量C=Blog2(1+S/N) b/s 其中：C：信道容量，B：信道帶寬，S/N：平均信號噪聲功率比。信噪比vSN信噪比是確定一個傳輸系統(tǒng)性能的最重要參數(shù)之一。它是信號的功率與噪聲功率之比。通常以分貝（dB）來作為S/N的單位。(S/N)dB=10log10(S/N)vS/N 愈高，表示信號質量愈高，對遠距離通信來說，意味著需要的

18、中間轉發(fā)器愈少。有擾模擬信道的信道容量v由以上公式可得出以下結論：任何一個信道，都有它的信道容量。如果信息源的信息傳輸速率R小于等于信道容量C，則在理論上存在一種方法，使得信息源輸出能以任意小的差錯率通過信道進行傳輸；如果RC，那么無差錯傳輸在理論上是不可能的。信道容量C與帶寬B和信噪比S/N有關。若C固定，則B與S/N可互為替換，寬帶系統(tǒng)呈現(xiàn)出較好的抗干擾能力傳輸介質v信道是通信系統(tǒng)必不可少的組成部分，信道通常是以傳輸介質為基礎的信號通道。按傳輸介質的特性可分為：有線（有形）信道和無線（無形）信道兩類。v有線介質：又稱為硬介質。連接在端點間用于傳送數(shù)據(jù)的導線，包括雙絞線、同軸電纜、光纖等。v

19、無線介質：又稱為軟介質。利用電磁波在空中傳輸數(shù)據(jù)，通信的端點間無線連接。傳輸介質v通信是指信號在傳輸媒介上傳輸，實現(xiàn)信息的傳遞v傳輸媒介會對信號引入一系列的影響，如衰減、畸變等，這些不利于信號傳輸?shù)挠绊懲ǔ７Q之為噪聲或干擾。雙絞線同軸電纜10BaseX系列電纜光纖信道v光通信分為無線光通信和有線光通信無線光通信：在可視距離范圍內發(fā)收兩端之間所進行的光通信。有線光通信：發(fā)、收兩端分別設置半導體光源和光檢測器，傳輸媒體是光纖或光纜，傳輸途徑中間設置中繼站。光纖通信優(yōu)點v可供利用的頻帶很寬，能容納的通信量大。v損耗小，可以大大增加無中繼傳輸距離， 有利于長途干線通信。v在很寬的運用頻帶內，光纖的衰減

20、與頻率基本上無關。v很難被竊聽，保密性好，同一光纜中各相鄰光纖之間幾乎沒有串擾。v光纖上光波沿單一方向傳播，沒有大地回路，不會受大地電流影響。v光纖對電磁是絕緣體，不受電磁干擾、靜電干擾、人為干擾等影響。v光纖通信不存在發(fā)生電火花的危險。v制造光纖的材料是石英，用料省，自然資源豐富。v尺寸小，重量輕。光纖有待改進、提高之處v光纖制造工藝較復雜，生產(chǎn)成本高；v光纖連接、耦合需要精密的工藝；v由于數(shù)字光信號的單極性，要求對光纖線路編碼進行特別的設計；v光器件、單模光纖和無源器件的研制，及相應理論問題尚有待更深入地進行探討；v光纖通信的發(fā)展及應用 。光纖中繼信道的組成電電端端機機調調制制光光檢檢測測

21、 判判決決再再生生光光檢檢測測放放大大電電端端機機中繼機中繼機光纖光纖光光纖纖光發(fā)光發(fā)射射機機光接收機光接收機光光源源光光源源光纖中繼信道的組成v光纖系統(tǒng)的五個部分光發(fā)信機：由光源、驅動器和調制器光收信機：由光檢測器和放大電路光纖或光纜中繼機：補償光信號的衰減；對波形失真的脈沖進行整形光纖連接器、耦合器等無源器件光纖的結構四芯光纖的結構光纖的種類v按制作材料劃分：石英光纖、多組分玻璃光纖、塑料光纖、氟化物光纖v按傳輸模式劃分：單模光纖、多模光纖v按折射率分布劃分：突變型光纖、漸變型光纖、三角形光纖、W型光纖v按工作波段不同劃分：短波長光纖、長波長光纖、超長波長光纖多模光纖v射到光纖表面的光線的

22、入射角大于某一臨界角度，就可以產(chǎn)生全反射，并且可以存在許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸，這種光纖就稱為多模光纖（Multimode Fiber）。 （a）折射角大于入射角）折射角大于入射角 （b）光波在纖芯中傳播）光波在纖芯中傳播 （c）62.5/125m漸變漸變增強型多模光纖增強型多模光纖 多模光纖v多模方式指的是多條滿足全反射角度的光線在線芯中傳輸。由于存在多條傳輸路徑，每一條路徑的長度不等，因而通過光纖的時間不同。這就造成了信號在時間上分散開，從而限制了數(shù)據(jù)傳輸速率。單模光纖v單模光纖的中心玻璃芯很細，只能傳送一種模式的光。單模光纖主要用于傳送距離很長的主干線及國際長途通信系統(tǒng)，

23、速率為幾個Gbps 光纖的傳輸特性v當光在光纖中傳輸時，隨著傳輸距離的增加，光功率逐漸減小，這種現(xiàn)象稱為光纖的損耗。v損耗大小影響光纖的傳輸距離長短和中繼距離的選擇. 定義：a()=（10/L）lg(P1/P2) (dB/km) L為光纖的長度，P1為光纖輸入端的功率，P2為光纖輸出端的功率光纖的傳輸特性v光纖損耗的因素吸收損耗：光波通過光纖材料時，有一部分光能變成熱能，造成光功率損失，和光纖材料有關。散射損耗：指光通過密度或折射率不均勻的物體時，除了光的傳播方向以外，在其它方向也可以看到光這種現(xiàn)象稱為光的散射。輻射損耗：光纖應用時彎曲，使光纖內導波模式變?yōu)檩椛淠Ｊ剿聼o線信道v無線信道的頻率

24、范圍很寬，從極低頻一直到微波波段，其中根據(jù)頻率的不同和傳播方式的不同又可以分為很多種信道。 信號的無線傳輸 發(fā)送 天線 無線信道 接收 天線 紅外線和激光v紅外線通信和激光通信就是把要傳輸?shù)男盘柗謩e轉換成紅外光信號和激光信號直接在自由空間沿直線進行傳播，它比微波通信具有更強的方向性，難以竊聽、插入數(shù)據(jù)和進行干擾，但紅外線和激光對雨霧等環(huán)境干擾特別敏感。 微波v微波傳送是單向的，微波站產(chǎn)生信號沿直線傳播到另一個微波站。微波信號會受到雨雪和兩個微波站之間的障礙物的影響。v微波的頻帶很寬，可以傳送大量數(shù)據(jù)。v微波傳送可分為地面微波和衛(wèi)星微波。地面微波通信v視線傳送:直線傳播的方式稱為視線傳送.v微波

25、通信：利用微波波段的電磁波在對流層的視距離范圍內進行信息傳輸?shù)囊环N通信方式。v采用多路復用的工作方式；工作于射頻的微波頻段；中繼通信。地面微波通信的優(yōu)缺點v與其它波長的無線電通信比較，有如下優(yōu)點：工作頻帶寬、通信容量大受外界干擾小通信效果較好投資省、見效快v微波通訊中存在的主要問題：中繼站定點復雜（在山上，難施工、難維護）相連單位距離不能太遠,并且兩點直線范圍不能有阻擋物地面微波中繼信道的組成地面微波的應用v長距離傳輸電話v電視業(yè)務衛(wèi)星信道v衛(wèi)星通信定義:是利用人造衛(wèi)星作為中繼站的一種通信方式衛(wèi)星通信屬于宇宙通信衛(wèi)星信道是微波通信的一種特殊形式衛(wèi)星信道的特點v覆蓋地區(qū)大、通信距離遠v具有多址連

26、接能力v頻帶寬、容量大v通信機動靈活v通信穩(wěn)定可靠v建站費用與距離無關衛(wèi)星中繼信道的組成v為了在地面站間通信,要求經(jīng)過多顆衛(wèi)星轉發(fā).用3顆靜止衛(wèi)星就可以提供地球任意兩點間的通信.衛(wèi)星中繼信道的組成v通信衛(wèi)星（靜止衛(wèi)星）主要任務是實現(xiàn)中繼轉接，即接受地球站發(fā)來的無線電信號，經(jīng)變頻放大處理后，再轉發(fā)出去。v地球站是衛(wèi)星中繼通信雙方的收、發(fā)信臺站。衛(wèi)星微波的應用v衛(wèi)星通信主要用來遠距離傳送電話、電視和電傳業(yè)務。銥星移動通信系統(tǒng)v1990年美國摩托羅拉公司設計的一種全球性衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，它通過衛(wèi)星手持電話機，通過衛(wèi)星可在地球上的任何地方撥出和接收電話訊號。v目前使用的和地面移動通信系統(tǒng)只適于在人口密

27、集的區(qū)域。銥星計劃的市場目標定位是需要在全球任何一個區(qū)域范圍內都能夠進行電話通信的移動客戶。v為了保證通信訊號的覆蓋范圍，獲得清晰的通話訊號，初期設計認為全球性衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)必須在天空上設置條衛(wèi)星運行軌道，每條軌道上均勻分布顆衛(wèi)星，組成一個完整的衛(wèi)星移動通信的星座系統(tǒng)。由于它們就像化學元素銥（）原子核外的個電子圍繞其運轉一樣，所以該全球性衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)被稱為銥星。后來經(jīng)過計算證實，設置條衛(wèi)星運行軌道就能夠滿足技術性能要求，因此，全球性衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的衛(wèi)星總數(shù)被減少到顆，但仍習慣稱為銥星移動通信系統(tǒng)。 傳輸代碼v數(shù)據(jù)通信整個過程中所處理的對象是數(shù)據(jù)，在數(shù)字通信中這些數(shù)據(jù)是以二進制數(shù)來表示的

28、，而由數(shù)據(jù)終端設備或計算機發(fā)出的數(shù)據(jù)信息一般都是字母（大、小寫）、數(shù)字和符號的組合及聲音、圖像、視頻動畫等多媒體信息。為了傳遞這些信息，首先需將這些信息以二進制碼的組合，即用二進制代碼來表示。目前常用的二進制代碼有國際5號碼（IA5）、EBCDIC碼和國際電報2號碼（ITA2）等。國際5號碼（IA5）v即美國信息交換標準碼（ASCII），ASCII是7位字符集，有128種組合，最高位位奇偶校驗碼。v查一個字符的編碼，從相應的列開始，依次從上端b7開始至b6，在看該字符所在的行，從左到右b4,b3,b2,b1。EBCDIC碼碼v這是擴充的二十進制交換碼（Extended Binary Coded

29、 Decimal Interchange Code）的簡稱，它是一種8單位碼，這種碼的功能雖比國際5號碼略多，在這一編碼中的第8位碼僅僅用來達到擴展功能的目的，不能用作奇偶校驗。因此，這種編碼一般不作為遠距離傳輸用，而作為計算機的內部碼使用，在美國IBM公司的產(chǎn)品中采用較多。 國際電報國際電報2號碼（號碼（ITA2） v這是一種5單位代碼，又稱波多（Baudot）碼，為現(xiàn)用的起止電傳電報通信中的標準電碼。目前，在某些低速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中仍然使用。 Unicode編碼編碼 v由于存在多種編碼方式，同一個二進制數(shù)可以解釋成不同的字符。vUnicode可以容納所有符號，并且每個符號的編碼都是唯一的。具

30、體可查的Unicode符號對應表，或上/網(wǎng)站了解。Unicode僅是一個符號集，沒有規(guī)定二進制代碼的存儲問題。vUTF-8是因特網(wǎng)上廣泛使用的一種Unicode編碼的實現(xiàn)方式。 數(shù)據(jù)傳輸方式v并行傳輸數(shù)據(jù)的每一位各占用一條信道，并行傳輸提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率，但代價是硬件成本提高了。僅限于較小范圍內或同一系統(tǒng)內的設備間通信。v串行傳輸僅使用一個傳輸信道，數(shù)據(jù)的若干位順序地按位串行排列成數(shù)據(jù)流。串行傳輸速度較低，但硬件成本低，目前廣泛應用于通信網(wǎng)和計算機網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸方式 并行接口 并行接口 并行接口 數(shù)據(jù)終端 數(shù)據(jù)終端 并行接口 串行接口 數(shù)

31、據(jù)終端 并行接口 數(shù)據(jù)終端 串行接口 數(shù)據(jù)終端 圖數(shù)據(jù)的并行傳輸與串行傳輸 串行信道（如同軸電纜） 并行信道（如8芯線纜） 數(shù)據(jù)傳輸方式v無論是并行傳輸還是串行傳輸，數(shù)據(jù)發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)后，接收方都必須正確的區(qū)分出每一個代碼，這是數(shù)據(jù)傳輸必須解決的問題。v并行傳輸時，由于距離近，可以增加一條控制線來通知接收方。v串行傳輸中，通常不設立專門的信號線來控制收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)同步，而是在數(shù)據(jù)編碼中解決。異步傳輸和同步傳輸v異步傳輸異步傳輸以字符為單位，傳輸?shù)淖址麤]有規(guī)律的間隔，因此在每個字符的頭、尾附加一個比特位起始位和終止位，用來指示一個字符的開始和結束。起始位一般為“0”，占一位，終止位為“1”，長度

32、可以是1位，1.5位或2位。 數(shù)據(jù) 圖：異步傳輸 空閑狀態(tài) 空閑狀態(tài) 起始比特 終止比特 校驗比特 異步傳輸和同步傳輸v異步傳輸?shù)奶攸c異步傳輸中，一般不需要發(fā)送和接收設備間傳輸定時信號，實現(xiàn)較為簡單。缺點：每個字符都需要加上起始位和終止位，傳輸效率低。適用于低速數(shù)據(jù)傳輸，比較適合于人機之間的通信，如計算機鍵盤與主機、電視機遙控器與電視機等。異步傳輸和同步傳輸v同步傳輸：發(fā)送方以固定的時鐘節(jié)拍發(fā)送數(shù)據(jù)信號，接收方以與發(fā)送方相同的時鐘節(jié)拍接收數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)流中，各信號碼元之間的相對位置都是固定的。在同步傳輸中，數(shù)據(jù)的發(fā)送一般以組（幀）為單位。一幀數(shù)據(jù)包含多個字符的代碼或多個獨立的比特。在幀的開始和結

33、束處須加上預先規(guī)定的起始序列和終止序列作為標志。面向字符的同步規(guī)程vSOH:Start of HeadervSTX:Start of TextvETB:End of Transmission BlockvETX : End of Text面向比特的同步規(guī)程3: 傳輸技術v 編碼技術v 調制與解調技術v 信道復用技術v 差錯控制 編碼與碼型v信源編碼用編碼的方法提高通信的傳輸效率稱為信源編碼，信源編碼是壓縮冗余，增強通信有效性信源編碼是壓縮冗余，增強通信有效性 。v信道編碼為了解決誤碼問題而采用了檢錯和糾錯碼稱為信道編碼，信道編碼是引入冗余，獲取更高的可靠性 數(shù)字信號的信源編碼v在數(shù)據(jù)通信中，由

34、DTE產(chǎn)生的數(shù)字信號通常也要經(jīng)過編碼才送入信道。v對于傳輸數(shù)字信號來說，最普通且最容易的方法是用兩個不同的電壓值來表示兩個二進制值。用無電壓（或負電壓）表示0，而正電壓表示1。 v常用的數(shù)字編碼方式有：不歸零碼、歸零碼、曼徹斯特碼。 不歸零碼（NRZ）v原理：用兩種不同的電平分別表示二進制信息0和1，低電平表示0,高電平表示1。v優(yōu)點：實現(xiàn)容易，費用低v缺點：發(fā)送號,接收號難以同步，當出現(xiàn)一串0或1時，難斷定采樣起始位歸零碼（RZ）v與NRZ相比,歸零碼在信號為”1”時前半碼元有脈沖，而在信號為0時則無脈沖。v與NRZ相比，占據(jù)更大的帶寬，且連續(xù)“0”時無同步能力，大多數(shù)應用不采用這種編碼。雙

35、相編碼雙相編碼v雙相編碼包括雙相-電平（即Manchester編碼）、雙相M、雙相-S以及差分Manchester幾種編碼方式。曼徹斯特碼v原理：每一位中間都有一個跳變，從低跳到高表示0，從高跳到低表示1(或者相反)。v優(yōu)點:克服了NRZ碼的不足，每位中間的跳變即可作為數(shù)據(jù)，又可作為時鐘，能夠自同步 差分曼徹斯特碼v原理：每一位中間都有一個跳變，每位開始時有跳變表示0，無跳變表示1(或者相反)。每位中間跳變表示時鐘，位前跳變表示數(shù)據(jù)。v優(yōu)點：時鐘、數(shù)據(jù)分離，便于提取雙相一Mv雙相一M又稱為雙相一傳號，在碼元開始時總有電平轉移，同時在信號“1“時的碼元中間有電平轉移。在信號“0”時的碼元中間無電

36、平轉移。 雙相一Sv雙相一S也稱為雙相一空號，它在碼元開始時總有電平轉移，與雙相一M不同之處是在信號“1”時無電平轉移，而在信號“0”時碼元中間有電平轉移。 不歸零（NRZ）編碼、曼徹斯特（Manchester）編碼和差分曼徹斯特 雙相編碼的優(yōu)點v同步所有雙相碼在每一比特時間都至少有一次電平跳變，可以此跳變作為同步的依據(jù)。v差錯檢測 若在定義處該有跳變而無跳變時，即可判別為檢測到差錯。延遲調制延遲調制 v延遲調制（Delay Modulation）又稱為Miller編碼。v采用Miller編碼時，每2比特時間至少有一次電平轉移（二進制101情況下的前2比特時間只有一次電平轉移），而且在每一比特

37、中電平轉移的次數(shù)不會超過1。當信號為“1”時，碼元中間有電平轉移，當信號為“0”時，如后面跟的是“1”，無電平轉移，如后面跟“0”，則在碼元未尾有電平轉移。 多電平二進制編碼多電平二進制編碼 v多電平二進制編碼（Multilevel Binary）使用了2 個以上的電平。 信號的調制和解調v在通信系統(tǒng)模型中，變換器的功能是將信源發(fā)出的原始電信號轉換成適宜在信道上傳輸?shù)碾娦盘枴＿@個轉換的過程廣義上稱為調制。而在接收端的反變換過程稱為解調。調制方法v載波調制是按基帶信號的變化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過程。v調制的載波可以分為兩類：一類用正弦型信號，稱為正弦載波調制；一類用脈沖串，稱為脈沖調制。v基

38、帶信號也可分為兩類：一類是模擬信號，即基帶信號的取值是連續(xù)的，稱為模擬調制；另一類是數(shù)字信號，即基帶信號的取值是離散的，稱為數(shù)字調制。調制的目的v將消息變換為便于傳輸?shù)男问?。也就是說，變換為某種形式使信道容量達到最大，而且傳輸更可靠和有效。v提高性能，特別是提高抗干擾性。v有效的利用頻帶。調制與解調原理v載波選用正弦型載波，基帶信號為模擬信號，設正弦型載波為s（t）=Acos（ct+0） 式中 A 載波的幅度 c 載波角頻率 0 載波的初始相位數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼v通過調制振幅、頻率和相位等載波特性或者這些特性的某種組合，來對數(shù)字數(shù)據(jù)進行編碼。最基本的數(shù)字數(shù)據(jù)模擬信號調制方式有以下三種：幅移

39、鍵控方式（ASK，Amplitude-Shift Keying） 頻移鍵控方式（FSK，F(xiàn)requency-Shift Keying） 相移鍵控方式（PSK，Phase-Shift Keying）幅移鍵控方式v兩個不同載波信號的副值分別代表二進制數(shù)字1和0。易于實現(xiàn)v調幅方式易受突發(fā)干擾的影響，通常只用于低的數(shù)據(jù)速率。 頻移鍵控方式v用兩個不同頻率的載波分別代表二進制數(shù)字1和0。它的抗干能力優(yōu)于調幅，但頻率利用率不高，也只在傳輸較低速率的數(shù)字信號時得到廣泛應用。 相移鍵控方式v用載波的相位變化來表示二進制數(shù)字1和0。由于相位調制占用頻帶較窄，抗干擾性能好，可以達到更高的數(shù)據(jù)速率。v接收端，提取

40、相位0和來表示0，1這是2相調制，也可以采用0，1/2，3/2四相調制，一碼元可傳2bit信息。例相移鍵控星座圖基帶數(shù)字信號的幾種調制方法信號的解調技術v調制后的信號經(jīng)過傳輸后恢復原信號格式的過程稱為解調。v解調的三個過程：取樣：確定每秒取樣的次數(shù)量化：確定需要采用多少個電平級數(shù)來表示所取的樣本編碼：將不同的電平級數(shù)用不同的二進制比特串表示。調制解調器（Modem）v調制解調器的英文“Modem”來自于調制器（Modulator）和解調器（Demodulator）的縮寫，世界上有些地方又稱它為數(shù)傳機（Data Set）。Modem的分類v按功能分類：通用Modem和具有傳真功能的Modem。v

41、按外形分類：外置式和內置式。v按傳輸速率分類：標準的傳輸速率為1200bit/s，2400bit/s，9600bit/s，14400bit/s，33600bit/s和56000bit/s等。v按操作模式分類：同步和異步兩種模式。v按數(shù)據(jù)壓縮及糾錯方法分類：可以以數(shù)據(jù)糾錯的方法保證收到的數(shù)據(jù)正確無誤，同時通過對數(shù)據(jù)進行壓縮提高有效傳輸速率，其中最常用的是MNP5和V.42bis。v按傳輸介質分類：有線和無線Modem。寬帶調制解調器簡介v目前Modem若以帶寬區(qū)分，則可以細分為窄帶Modem和寬帶Modem。窄帶Modem指的是帶寬在56kbit/s以下的Modem，也就是傳統(tǒng)的Modem。寬帶

42、Modem則是指電纜線Modem（Cable Modem）和ADSL Modem。寬帶調制解調器v電纜調制解調器前面介紹的Modem主要是在電話線路上使用的，而電纜調制解調器（Cable Modem）主要在有線電視線路上使用的。vADSL ModemADSL（非對稱數(shù)字用戶環(huán)路）是指現(xiàn)有的電話線上加裝ADSL Modem（又稱為ATU-R），利用ADSL技術用戶可以在使用電話時，同時以高于一般Modem的速率接入Internet或進行數(shù)據(jù)的傳輸，而且上網(wǎng)和打電話兩不誤。模擬信號數(shù)字化傳輸v模擬信號的抽樣v信號的量化v編碼脈碼調制示意圖采樣頻率v對模擬信號的任何數(shù)字化表示的精度都取決于采樣的數(shù)量

43、。v根據(jù)奈奎斯特定理，采樣頻率應該至少是原始信號中最高頻率的兩倍。例v對于一個帶寬為10 000HZ(1000HZ 到 11 000HZ)的信號，需要多大的采樣頻率？根據(jù)采樣頻率必須是信號最高頻率的兩倍:采樣頻率=2* 11 000 =22 000次/秒每個樣本多少位v當規(guī)定了采樣頻率后,需要確定每一樣本發(fā)送的比特數(shù)。選取比特數(shù)要使重新復制的原始信號能在振幅上滿足預期的精度例 v采樣一個信號，每個樣本要求至少12級精度(+0+5,-0-5)。每個樣本應發(fā)送多少位？解: 需要4位,1位符號位,3位數(shù)值位。3位表示有23=8，比6級多；兩位表示僅有4級，不夠，4位數(shù)值位的話太多。比特率v規(guī)定每個樣

44、本位數(shù)后，可用以下公式計算比特率：比特率=采樣頻率*每個樣本的位數(shù)例v要數(shù)字化語音，假定每個樣本采用8位，則比特率是多少？解: 通常語音頻率為04000HZ，所以采樣頻率=4000 *2= 8000次/秒比特率=采樣頻率*每個樣本的位數(shù)=8000 * 8= 64 000b/s=64kbps4：多路復用與差錯控制v 多路復用技術v 差錯控制的方式多路復用的概念多路復用的概念允許多個信號在一條數(shù)據(jù)鏈路上同時傳輸多個信號的技術。采用多路復用技術能把多個信號組合起來在一條物理電纜上進行傳輸，可大大節(jié)省電纜的安裝和維護費用。 頻分多路復用 v在物理信道能提供比單個原始信號寬得多的帶寬的情況下，就可將該物

45、理信道的總帶寬分割成若干與傳輸?shù)膯蝹€信號帶寬相同（或略為寬一點）的子信道來傳輸一路信號，這就是頻分多路復用。v 多路的原始信號在頻分復用前，首先要通過頻譜搬移技術，將各路信號的頻譜搬移到物理通頻譜的不同段上，這可以通過頻率調制時采用不同的載波來實現(xiàn) 頻分多路復用 電話中繼線的通頻帶為60108KHZ,帶寬1086048KHZ,一般一個語音信號占3.4KHZ,為避免干擾放大到4KHZ，48/4=12路信道,即一條物理線路可以頻分復用為12個信道。 信道1，載波頻率為6064KHZ 信道2 ，載波頻率為6468KHZ . 信道12，載波頻率為104108KHZ 頻分多路復用特點v適合于傳輸模擬信道

46、，故多用于電話系統(tǒng)；v所有信道并行工作，故每一路的數(shù)據(jù)傳輸沒有時延；v設備費用低；v當終端數(shù)目較多時，由于分配給每個終端的帶寬都比較窄，故對帶通濾波器的要求較嚴格v最大傳輸速率降低時分多路復用時分多路復用 (TDM-Time Division Multiplexing)v 時分多路復用就是將一條物理的傳輸線路按時間分成若干時間片，輪換地為多個信號使用。每一時間片由復用的一個信號占用 。TDM, MultiplexingTDM, DemultiplexingPCM通信系統(tǒng)v電信局將電話用戶所傳來的聲音(模擬信號)經(jīng)過抽樣、量化和編碼以后得到數(shù)字信號，這一過程稱為脈沖編碼調制PCM。v數(shù)字通信中，

47、常將多路信號組合在一起進行處理，成為群。v兩類通信業(yè)務標準：24路基礎群(T1)和30/32路基礎群(E1)Bell系統(tǒng)的T1信道（PCM時分復用）。 vPCM時分復用，是一種異步TDM，利用PCM和TDM技術，使24路語音信號分時復用一個通道，用于數(shù)字傳輸系統(tǒng)，又叫T1載波（或叫一次群）標準，在北美、日本使用很廣。T1原理 vPCM24：將一幀分為24個時隙，每個時隙8比特，另加1比特的幀同步比特，一幀（24路復用）長度=824+1=193bit ；取樣頻率8KHz，每一周期125us； 則總傳輸速率為 193 /(12510-6) = 1.544 Mbps30/32路路PCM通信系統(tǒng)通信系

48、統(tǒng)vE1是歐洲標準，我國也使用這個標準。v30/32路PCM基群的幀結構示意圖如圖所示30/32路路PCM通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)v幀結構的構成包括如下內容：每幀路時隙數(shù)為32，編號為031，分別以TS0，TS1，TS2TS31表示。每個路時隙的比特數(shù)為8，編號為18。TS1TS15和TSl7TS31共30個時隙供通話用，編號為130。TS0的8bit用作幀同步碼、監(jiān)視碼。TS16用于傳輸信令碼。30/32路路PCM通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)v在E1信道中，8bit組成一個時隙(TS)，由32個時隙組成了一個幀(F)，則每幀傳送328=256bit; 取樣頻率8KHz，每一周期125us，則E1系統(tǒng)的總傳輸速率

49、為 256/(12510-6) =2.048Mbps波分多路復用(WDM-Wave Division Multiplexing)v波分多路復用實質上就是在光信道上采用的一種頻分多路復用的變種。 v不同的信源使用不同波長的光波來傳播數(shù)據(jù)，各路光波經(jīng)過一個棱鏡衍光柵合成一個光束在光纖干道上傳輸，在接受端利用相同的設備將各路光波分開。v波分復用在單根光纖上承載多個波長(信道)系統(tǒng)，將1根光纖轉換為多條“虛擬”纖，每根虛擬光纖獨立工作在不同波長上，這樣就大大地提高了光纖傳輸?shù)娜萘?。碼分復用CDMA(Code Division Multiplexing Access)v與FDM和TDM不同，它允許所有的

50、站在同一時間使用整個信道進行數(shù)據(jù)傳送。在CDMA中， 每個比特時間又再分成m個碼片，每個站分配一個唯一的m比特碼序列。 當某個站要發(fā)“1”時，它就在信道中發(fā)送它的碼序列，當要發(fā)“0”時，就發(fā)送碼序列的反碼。當兩個站或者多個站同時發(fā)送時，各路數(shù)據(jù)在信道中被線性相加。通過對碼序列的數(shù)學運算，計算出所發(fā)送的數(shù)據(jù)。v CDMA廣泛用于移動通信系統(tǒng)中. 碼片序列(chip sequence)v每一個比特時間劃分為 m 個短的間隔，稱為碼片(chip)。v每個站被指派一個惟一的 m bit 碼片序列。如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的二進制反碼。 v例如

51、，S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011。發(fā)送比特 1 時，就發(fā)送序列 00011011，發(fā)送比特 0 時，就發(fā)送序列 11100100。vS 站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) CDMA 的重要特點v每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交(orthogonal)。令向量 S 表示站 S 的碼片向量，令 T 表示其他任何站的碼片向量。 兩個不同站的碼片序列正交，就是向量 S 和T 的規(guī)格化內積(inner product)都是 0： 011miiiTSmTS正交關系的另一個重要特性v任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內積都是1 。v一個

52、碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內積值是 1。mimiimiiimSmSSm112211) 1(111SSCDMA信號提取計算原理信號提取計算原理v用戶收到信號數(shù)據(jù)用戶收到信號數(shù)據(jù)(疊加碼疊加碼)v用戶存有自身數(shù)據(jù)碼片序列用戶存有自身數(shù)據(jù)碼片序列v如每個碼元擴展為如每個碼元擴展為8個碼片個碼片v則依次將收到數(shù)據(jù)中每個碼片乘以自身數(shù)則依次將收到數(shù)據(jù)中每個碼片乘以自身數(shù)據(jù)的每個碼片后再除以據(jù)的每個碼片后再除以8,如果結果是如果結果是1v則發(fā)送則發(fā)送1,結果是結果是-1,則發(fā)送則發(fā)送0,如果結果是如果結果是0v則沒有發(fā)送。則沒有發(fā)送。例v某一站點某一站點v自身碼是自身碼是-1 +1 -1 +1 +

53、1+1-1 -1v收到碼是收到碼是-3 -1 -1 +1 +3+1-1 +1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1 * -3 -1 -1 +1 +3 +1 -1 +1v_v +3 -1 +1 +1 +3 +1 +1 -1=8 8/8=1 所以該點收到了所發(fā)送的所以該點收到了所發(fā)送的 多點線路多點線路v多點線路系統(tǒng)工作在主從方式狀態(tài)下。系統(tǒng)只能有一個主站，而多個從站共享一條線路與主站通信，無論是總線還是星形通信，歸根結底總由一根通信線連接服務器。所以這也是一種多路復用。多機系統(tǒng)信道共享技術v多臺計算機共享一條通路v競爭信道，引起信道的訪問沖突。為了減少或避免信道訪問沖突，必須采取某種控

54、制策略來分配信道的使用權：受控接入v選擇型：按一定策略，例如按固定順序或站的優(yōu)先級，選擇一個計算機發(fā)送信息，未被選中的站不得發(fā)送；v預約型：每個站分得一個時間片，每個站按所規(guī)定的時間片發(fā)送信息；v令牌控制型：獲得令牌的站有權占用信道，發(fā)送數(shù)據(jù)。隨機接入v競爭型：連接在信道上的站通過競爭占用，獲得發(fā)送信息的權利。選擇型總線接入控制 v中心詢問總線接入控制 選擇型總線接入控制v輪轉詢問 載波偵聽多路訪問CSMAv為了避免沖突，源站點在發(fā)送信息之前，首先偵聽信道是否空閑，若偵聽到信道上有載波信號，則推遲發(fā)送，直到信道空閑時才進行發(fā)送。此方式稱為載波偵聽多路訪問(Carrier Sense Multi

55、ple Access, 簡稱CSMA)非堅持型CSMA堅持協(xié)議CSMAP堅持協(xié)議CSMACSMA/CD令牌環(huán)v令牌環(huán)網(wǎng)（Token Ring）是一種 LAN 協(xié)議，定義在 IEEE 802.5 中，其中所有的工作站都連接到一個環(huán)上，每個工作站只能同直接相鄰的工作站傳輸數(shù)據(jù)。通過圍繞環(huán)的令牌信息授予工作站傳輸權限。 令牌環(huán)工作原理v令牌環(huán)上傳輸?shù)男〉臄?shù)據(jù)（幀）叫為令牌，誰有令牌誰就有傳輸權限。如果環(huán)上的某個工作站收到令牌并且有信息發(fā)送，它就改變令牌中的一位（該操作將令牌變成一個幀開始序列），添加想傳輸?shù)男畔?，然后將整個信息發(fā)往環(huán)中的下一工作站。當這個信息幀在環(huán)上傳輸時，網(wǎng)絡中沒有令牌，這就意味著

56、其它工作站想傳輸數(shù)據(jù)就必須等待。因此令牌環(huán)網(wǎng)絡中不會發(fā)生傳輸沖突。 v信息幀沿著環(huán)傳輸直到它到達目的地，目的地創(chuàng)建一個副本以便進一步處理。信息幀繼續(xù)沿著環(huán)傳輸直到到達發(fā)送站時便可以被刪除。發(fā)送站可以通過檢驗返回幀以查看幀是否被接收站收到并且復制。 時隙環(huán)(Slotted Ring)差錯控制v產(chǎn)生差錯的原因信號無論是在有線信道還是在無線信道中傳輸，在傳輸?shù)倪^程中，由于外界干擾或者信道自身的原因，都有可能造成接收到的碼元與發(fā)送的碼元不一致的情形，這就是差錯。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，不產(chǎn)生差錯是不現(xiàn)實的，在一個通信系統(tǒng)中必須有發(fā)現(xiàn)差錯的能力并采取措施糾正。差錯控制的基本方法v時間冗余法將同一塊數(shù)據(jù)在同一

57、信道上傳送兩次或兩次以上，通過相互比較來檢測差錯是否存在。v數(shù)據(jù)冗余法在發(fā)送端要傳送的數(shù)據(jù)塊上附加若干校驗碼一起發(fā)送，校驗碼和數(shù)據(jù)信息碼元存在一定的數(shù)學關系，接收端按相應的譯碼公式進行驗證。v設備冗余法發(fā)送端將同一數(shù)據(jù)從不同的信道上發(fā)送給接收端，接收端采取表決的方法，選取多數(shù)一致的數(shù)據(jù)作為正確的數(shù)據(jù)接收。差錯控制的方式v檢錯碼，又稱為自動重發(fā)請求(ARQ)發(fā)端發(fā)送檢錯碼，收端收到信息碼元后能夠檢查出錯誤。v糾錯碼，又稱為前向糾錯(FEC)發(fā)端發(fā)送能夠糾正錯誤的碼，收端收到信息碼元后自動地糾正傳輸中的錯誤。特點是單向傳輸(不需要反向信道來傳遞請求重發(fā)的)，實時性好，但譯碼設備較復雜。差錯控制編碼

58、的基本原理v差錯編碼的基本思想是在被傳輸信息中增加一些冗余碼，利用附加碼元和信息碼元之間的約束關系加以校驗，以檢測和糾正錯誤，增加冗余碼的個數(shù)可增加糾檢錯能力。編碼效率v用差錯控制編碼提高通信系統(tǒng)的的可靠性，是以降低有效性為代價換來的。定義編碼效率R來衡量有效性：R=d/(d+r) 其中，d是信息位的個數(shù)，r為校驗碼位數(shù) 。常用的檢錯碼和糾錯碼v奇偶校驗碼奇偶校驗碼是一種通過增加冗余位使得碼字中1的個數(shù)恒為奇數(shù)或偶數(shù)的編碼方法,它是一種檢錯碼。在實際使用時又可分為垂直奇偶校驗、水平奇偶校驗和水平垂直奇偶校驗等幾種 定比碼v定比碼，也稱為恒比碼。每個碼字中均含有相同數(shù)目的“1”，碼字長一定，“1

59、”的數(shù)目一定后，所含“0”的數(shù)目也必然相同。v這種碼在檢測時，只要計算接收碼元中1的個數(shù)是否與規(guī)定的相同，就可判斷有無錯誤。常用的定比碼v7中取3碼：即一個代碼的7個碼元中恒定保持3個1，4個0的比例；v8中取4碼：即一個代碼的8個碼元中恒定保持4個1，4個0的比例；正反碼v正反碼是一種能夠簡單糾錯的編碼，其冗余位的個數(shù)與信息位的個數(shù)相同。冗余位與信息位要么完全相同要么完全相反，由信息位中“1”的個數(shù)決定。正反碼舉例v電報通信鐘常用五單位電碼編成正反碼的規(guī)則如下：k=5，r=k=5，n=r+k=10，當信息位有奇數(shù)個1時，冗余位就是信息位的簡單重復，當有偶數(shù)個1時，冗余位為信息為的反碼。 正反

60、碼接收端解碼v先將碼組中信息位與冗余位按位模2加，得到合成碼組 v產(chǎn)生校驗碼組若接收碼組中信息碼元有奇數(shù)個“1”，則校驗碼組=合成碼組，否則校驗碼組=合成碼組的反碼v按照校驗碼組中“1”的個數(shù)進行檢錯及糾錯 正反碼對照表例v若接收端收到的碼為1101101011，請問是否發(fā)生差錯？海明碼vHamming于1950年在美國貝爾實驗室提出了海明碼，是第一個用來糾錯的線性碼，被廣泛地應用在數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的差錯控制中。vHamming不僅具有檢測錯誤的能力，同時還具有給出錯誤所在準確位置的能力。是一種可以糾正一位差錯的編碼。海明不等式v海明碼是在原編碼的基礎上附加部分冗余碼，使其滿足糾錯碼的條