第二章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2013

1、1. 總線（總線（bus）：）：是網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點共享的傳輸媒體，是是網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點共享的傳輸媒體，是信號傳輸?shù)墓猜窂健Ｐ盘杺鬏數(shù)墓猜窂健?總線段（總線段（bus segment）：）：則指通過總線連接在一起的則指通過總線連接在一起的一組設(shè)備，這一組設(shè)備的連接與操作方式遵循同一種一組設(shè)備，這一組設(shè)備的連接與操作方式遵循同一種技術(shù)規(guī)范。一個總線段上的所有節(jié)點能同時收到總線技術(shù)規(guī)范。一個總線段上的所有節(jié)點能同時收到總線上的報文信號。可以通過總線段的相互連接把多個總上的報文信號?？梢酝ㄟ^總線段的相互連接把多個總線段連接成一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。線段連接成一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 總線協(xié)議（總線協(xié)議（bus protoco

2、l）：）：。總線上的設(shè)備如何使用總線上的設(shè)備如何使用總線的一套規(guī)則稱為總線的一套規(guī)則稱為“總線協(xié)議總線協(xié)議”。這是一套事先規(guī)。這是一套事先規(guī)定的、必須共同遵守的規(guī)約。定的、必須共同遵守的規(guī)約。2.1 基本術(shù)語基本術(shù)語 總線操作：總線操作：總線上數(shù)據(jù)發(fā)送者與接收者之間的連接一總線上數(shù)據(jù)發(fā)送者與接收者之間的連接一數(shù)據(jù)傳送一數(shù)據(jù)傳送一脫開這一操作序列稱為一次總線操作。脫開這一操作序列稱為一次總線操作。這里的連接（這里的連接（connection）指在相同或不同設(shè)備內(nèi)，通）指在相同或不同設(shè)備內(nèi)，通信對象之間的邏輯綁定（信對象之間的邏輯綁定（binding）。連接完成之后通）。連接完成之后通信報文的發(fā)送

3、與接收過程，或者數(shù)據(jù)的讀寫操作過程，信報文的發(fā)送與接收過程，或者數(shù)據(jù)的讀寫操作過程，稱為數(shù)據(jù)傳送。而脫開（稱為數(shù)據(jù)傳送。而脫開（disconnect）則指完成一次或）則指完成一次或多次總線操作后，斷開發(fā)送者與接收者之間的連接關(guān)多次總線操作后，斷開發(fā)送者與接收者之間的連接關(guān)系，放棄對總線的占有權(quán)。系，放棄對總線的占有權(quán)。 現(xiàn)場設(shè)備（現(xiàn)場設(shè)備（fieldbusfieldbus device device）：）：作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接在作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接在現(xiàn)場總線上的物理實體?，F(xiàn)場設(shè)備具備測量控制功能，現(xiàn)場總線上的物理實體?，F(xiàn)場設(shè)備具備測量控制功能，也具有數(shù)據(jù)通信的能力。具有總線通信接口的傳感器、也具有數(shù)據(jù)

4、通信的能力。具有總線通信接口的傳感器、變送器、電子控制單元、執(zhí)行器等都屬于現(xiàn)場設(shè)備。變送器、電子控制單元、執(zhí)行器等都屬于現(xiàn)場設(shè)備。2.1 基本術(shù)語基本術(shù)語 總線主設(shè)備（總線主設(shè)備（bus masterbus master）：有能力在總線上發(fā)起通有能力在總線上發(fā)起通信的設(shè)備叫做總線主設(shè)備?；蛘哒f，總線的通信權(quán)由總信的設(shè)備叫做總線主設(shè)備?；蛘哒f，總線的通信權(quán)由總線主設(shè)備掌管。線主設(shè)備掌管。5.5. 總線從設(shè)備（總線從設(shè)備（bus slaverbus slaver）：不能在總線上主動發(fā)起不能在總線上主動發(fā)起通信，只能掛接在總線上、對總線信號進行接收查詢的通信，只能掛接在總線上、對總線信號進行接收查詢

5、的設(shè)備稱為總線從設(shè)備。從設(shè)備有時也被稱之為基本設(shè)備。設(shè)備稱為總線從設(shè)備。從設(shè)備有時也被稱之為基本設(shè)備。注意：注意： 在一條總線段上可能連接有多個主設(shè)備，這些主設(shè)在一條總線段上可能連接有多個主設(shè)備，這些主設(shè)備都有能力主動發(fā)起通信。但任一時刻，一條總線段上備都有能力主動發(fā)起通信。但任一時刻，一條總線段上只能有一個主設(shè)備掌管其總線的通信權(quán)，即只能由一個只能有一個主設(shè)備掌管其總線的通信權(quán)，即只能由一個主設(shè)備執(zhí)行其主設(shè)備的功能。主設(shè)備執(zhí)行其主設(shè)備的功能。 2.1 2.1 基本術(shù)語基本術(shù)語 總線仲裁（總線仲裁（bus arbitrationbus arbitration）：由于總線是多個設(shè)由于總線是多個設(shè)

6、備之間信號傳輸?shù)墓猜窂剑?dāng)有一個以上設(shè)備企圖備之間信號傳輸?shù)墓猜窂?，?dāng)有一個以上設(shè)備企圖同時占用總線時就可能會發(fā)生沖突（同時占用總線時就可能會發(fā)生沖突（contention）。總）。總線仲裁指對總線沖突的處理過程，根據(jù)某種裁決規(guī)則線仲裁指對總線沖突的處理過程，根據(jù)某種裁決規(guī)則來確定下一個時刻具有總線占有權(quán)的設(shè)備。某一時刻來確定下一個時刻具有總線占有權(quán)的設(shè)備。某一時刻只允許一個設(shè)備占用總線，等到它完成總線操作，釋只允許一個設(shè)備占用總線，等到它完成總線操作，釋放總線占有權(quán)后，才允許其他設(shè)備占用總線。總線設(shè)放總線占有權(quán)后，才允許其他設(shè)備占用總線?？偩€設(shè)備為獲得總線占有權(quán)而等待仲裁的時間叫做訪問等

7、待備為獲得總線占有權(quán)而等待仲裁的時間叫做訪問等待時間時間(access latency)。設(shè)備占有總線的時間叫做總線占。設(shè)備占有總線的時間叫做總線占有期。有期。注意：注意： 總線仲裁分為集中仲裁和分布式仲裁兩種?？偩€仲裁分為集中仲裁和分布式仲裁兩種。2.1 2.1 基本術(shù)語基本術(shù)語2. 2. 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)古代通信古代通信v 周幽王博褒姒一笑，烽火戲諸侯周幽王博褒姒一笑，烽火戲諸侯v 長城狼煙四起長城狼煙四起v 言不相聞，故為之金鼓；視不相見，故為之旌旗言不相聞，故為之金鼓；視不相見，故為之旌旗 通信系統(tǒng)的功能和基本任務(wù)：通信系統(tǒng)的功能和基本任務(wù)： 將數(shù)據(jù)準確、及時地傳送到正確的目的

8、地。將數(shù)據(jù)準確、及時地傳送到正確的目的地。通信系統(tǒng)是硬件和軟件的結(jié)合體。通信系統(tǒng)是硬件和軟件的結(jié)合體。2.1 2.1 基本術(shù)語基本術(shù)語通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)模型信源信源/信宿信宿發(fā)送發(fā)送/接收設(shè)備接收設(shè)備信源信源/信宿信宿干擾發(fā)送發(fā)送/接收設(shè)備接收設(shè)備傳輸介質(zhì)通信協(xié)議通信報文通信的目的：通信的目的：傳遞信息傳遞信息通信的抽象模型通信的抽象模型包括：信源、信宿、信道包括：信源、信宿、信道 、收發(fā)設(shè)備、收發(fā)設(shè)備 信道信道就是信息傳輸?shù)耐ǖ?，可采用不同介質(zhì)，如光纖、線纜就是信息傳輸?shù)耐ǖ?，可采用不同介質(zhì)，如光纖、線纜信息在信道中的傳播信息在信道中的傳播會有干擾和信號衰減會有干擾和信號衰減3.3.數(shù)據(jù)通

9、信發(fā)送與接收設(shè)備數(shù)據(jù)通信發(fā)送與接收設(shè)備 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，具有通信信號發(fā)送電路的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，具有通信信號發(fā)送電路的設(shè)備稱為發(fā)送器發(fā)送器(transmitter)(transmitter)或發(fā)送設(shè)備。而具有通信信號接或發(fā)送設(shè)備。而具有通信信號接收電路的設(shè)備稱為接收器收電路的設(shè)備稱為接收器(receiver)(receiver)或接收設(shè)備。既或接收設(shè)備。既可發(fā)送又可接收的設(shè)備稱為收發(fā)器可發(fā)送又可接收的設(shè)備稱為收發(fā)器(transceiver)(transceiver)。4. 傳輸介質(zhì)：傳輸介質(zhì)：在兩點或多點之間連接收發(fā)雙方的物理通在兩點或多點之間連接收發(fā)雙方的物理通路，即信號傳輸媒介。路，

10、即信號傳輸媒介。5. 通信軟件：通信軟件：包括報文和通信協(xié)議。包括報文和通信協(xié)議。通信協(xié)議：通信協(xié)議：通信設(shè)通信設(shè)備之間用于控制數(shù)據(jù)通信與理解通信數(shù)據(jù)意義的一組備之間用于控制數(shù)據(jù)通信與理解通信數(shù)據(jù)意義的一組規(guī)則。規(guī)則。2.1 2.1 基本術(shù)語基本術(shù)語2.2 2.2 通信系統(tǒng)的性能指標通信系統(tǒng)的性能指標1.1.有效性指標：有效性指標： 數(shù)據(jù)傳輸速率：數(shù)據(jù)傳輸速率：單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。 位傳輸速率位傳輸速率 n表示信號的有效狀態(tài)表示信號的有效狀態(tài) 數(shù)據(jù)的位傳輸速率單位為數(shù)據(jù)的位傳輸速率單位為bit/s或或b/s。通信系統(tǒng)每秒傳。通信系統(tǒng)每秒傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)被定義為輸數(shù)據(jù)的

11、位數(shù)被定義為比特率比特率；工業(yè)中常用的數(shù)據(jù)傳；工業(yè)中常用的數(shù)據(jù)傳輸率為輸率為9600b/s、31.25Kb/s、500Kb/s、1Mb/s、2.5Mb/s等。等。波特率：波特率：每秒傳輸?shù)男盘柌ǖ膫€數(shù)稱為每秒傳輸?shù)男盘柌ǖ膫€數(shù)稱為波特率。波特率。 討論傳輸討論傳輸頻帶寬度頻帶寬度時，常采用時，常采用波特率波特率；討論系統(tǒng)實際；討論系統(tǒng)實際數(shù)據(jù)傳輸能力數(shù)據(jù)傳輸能力時，常采用時，常采用比特率比特率。 吞吐量吞吐量(throughputthroughput)：表達了通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互能表達了通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互能力。力。nbTS2log1碼元碼元(Code Cell)：時間軸上的一個信號編碼單元時間軸

12、上的一個信號編碼單元一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在固定的信息傳一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特（中可以傳送多個比特（bit）。）。t碼元碼元1碼元碼元2碼元碼元3碼元碼元4碼元碼元5信號信號同步脈沖同步脈沖同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元的開始同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元的開始2.2 2.2 通信系統(tǒng)的性能指標通信系統(tǒng)的性能指標 帶寬帶寬(Bandwidth)：信號或信道占據(jù)的頻率范圍信號或信道占據(jù)的頻率范圍 信道容量信道容量(Ch

13、annel capacity)：信道的最大數(shù)據(jù)率信道的最大數(shù)據(jù)率 信息編碼：信息編碼：將信息用二進制數(shù)表示的方法。將信息用二進制數(shù)表示的方法。 數(shù)據(jù)編碼：數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)用物理量將數(shù)據(jù)用物理量(例如電壓例如電壓)表示的規(guī)表示的規(guī)則。則。 例如：例如：字母字母A的的ASCII編碼為編碼為01000001，其數(shù)據(jù)編碼可能為，其數(shù)據(jù)編碼可能為01000001t2.2 2.2 通信系統(tǒng)的性能指標通信系統(tǒng)的性能指標2.2 2.2 通信系統(tǒng)的性能指標通信系統(tǒng)的性能指標1.1.有效性指標：有效性指標： 頻帶利用率：頻帶利用率：是指單位頻帶內(nèi)的傳輸速度。衡量有效是指單位頻帶內(nèi)的傳輸速度。衡量有效性的重要指標，

14、單位性的重要指標，單位bit/sHz。 有效性指標還包括：協(xié)議效率、傳輸延遲、通信效率有效性指標還包括：協(xié)議效率、傳輸延遲、通信效率等。等。2. 可靠性指標：可靠性指標： 誤碼率誤碼率Pe：數(shù)字通信中二進制碼元出現(xiàn)傳輸錯誤的概數(shù)字通信中二進制碼元出現(xiàn)傳輸錯誤的概率。計算機通信中一般要求平均誤碼率低于率。計算機通信中一般要求平均誤碼率低于 。3. 通信信道的頻率特性：通信信道的頻率特性： 不同頻率的信號通過通信信道后，波形會發(fā)生變化，不同頻率的信號通過通信信道后，波形會發(fā)生變化，一般用頻率特性來描述這種變化。頻率特性取決于傳一般用頻率特性來描述這種變化。頻率特性取決于傳輸介質(zhì)的物理特性和通信設(shè)備

15、的電氣特性。輸介質(zhì)的物理特性和通信設(shè)備的電氣特性。9102.2 2.2 通信系統(tǒng)的性能指標通信系統(tǒng)的性能指標4.4.信號帶寬與介質(zhì)帶寬：信號帶寬與介質(zhì)帶寬：圖2.4 信號帶寬與信號畸變通信面臨的幾個問題通信面臨的幾個問題v信息信息v距離距離- -衰減、失真衰減、失真v時延時延v頻率頻率 抗噪聲（干擾）能力強抗噪聲（干擾）能力強 可以控制差錯，提高了傳輸質(zhì)量可以控制差錯，提高了傳輸質(zhì)量 便于用計算機進行處理便于用計算機進行處理 易于加密、保密性強易于加密、保密性強 可以傳輸語音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活可以傳輸語音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活 僅在不得已的情況下，才會采用模擬通信僅在不得已的情況下，才

16、會采用模擬通信。 如用如用modem通過撥號線路傳輸數(shù)字信號通過撥號線路傳輸數(shù)字信號。數(shù)字通信的優(yōu)點數(shù)字通信的優(yōu)點數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的任務(wù)？數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的任務(wù)？2.3 2.3 數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼任務(wù)：任務(wù)：傳送數(shù)據(jù)或指令。傳送數(shù)據(jù)或指令。 通常用離散的二進制通常用離散的二進制0 0、1 1序列的方式來表示數(shù)據(jù)，用序列的方式來表示數(shù)據(jù)，用0 0、1 1序列的不同組合來表達不同的信息內(nèi)容。序列的不同組合來表達不同的信息內(nèi)容。 例如：用例如：用0000、0101、1010、1111表示電機的四種狀態(tài)。表示電機的四種狀態(tài)。 常用的一些編碼：常用的一些編碼：BCDBCD碼、莫爾斯碼、碼、莫爾斯碼、ASCIIAS

17、CII(American(American Standard Code for Information Interchange)Standard Code for Information Interchange)碼等。碼等。 除了這些常用的標準的編碼，工業(yè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中還除了這些常用的標準的編碼，工業(yè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中還有很多不經(jīng)編碼直接傳輸?shù)亩M制數(shù)據(jù)，如溫度、壓有很多不經(jīng)編碼直接傳輸?shù)亩M制數(shù)據(jù)，如溫度、壓力測量值力測量值經(jīng)經(jīng)A/DA/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)閥開度的百分數(shù)調(diào)節(jié)閥開度的百分數(shù)等。等。2.3 2.3 數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼1. 數(shù)據(jù)編碼波形：數(shù)據(jù)編碼波形： 采用模擬信號的幅值、頻率

18、、相位來表達數(shù)據(jù)采用模擬信號的幅值、頻率、相位來表達數(shù)據(jù)0 0、1 1狀狀態(tài)的，稱為模擬數(shù)據(jù)編碼。態(tài)的，稱為模擬數(shù)據(jù)編碼。 采用高低電平矩形脈沖來表達數(shù)據(jù)采用高低電平矩形脈沖來表達數(shù)據(jù)0 0、1 1狀態(tài)的，稱為狀態(tài)的，稱為數(shù)字數(shù)據(jù)編碼。數(shù)字數(shù)據(jù)編碼。 常見的有單極性碼、雙極性碼、歸常見的有單極性碼、雙極性碼、歸零碼、非歸零碼。零碼、非歸零碼。 差分碼：差分碼：在各時鐘周期的起點，采用信號電平的變化在各時鐘周期的起點，采用信號電平的變化與否來代表與否來代表“1”1”和和“0”0”的狀態(tài)。時鐘周期起點的信的狀態(tài)。時鐘周期起點的信號電平變化為號電平變化為“1”1”，不變化為，不變化為“0”0”。優(yōu)點

19、：優(yōu)點：用電平用電平跳變來區(qū)分數(shù)據(jù)跳變來區(qū)分數(shù)據(jù)0 0、1 1狀態(tài)更可靠。即使作為通信傳輸狀態(tài)更可靠。即使作為通信傳輸介質(zhì)的兩條導(dǎo)線的連接順序顛倒，對該編碼信號的狀介質(zhì)的兩條導(dǎo)線的連接順序顛倒，對該編碼信號的狀態(tài)判別結(jié)果依然有效。態(tài)判別結(jié)果依然有效。2.3 2.3 數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼1. 數(shù)據(jù)編碼波形：數(shù)據(jù)編碼波形： 曼徹斯特編碼：曼徹斯特編碼：常用的基帶信號編碼；包含時鐘同常用的基帶信號編碼；包含時鐘同步的同步信息，無須另外傳送同步信號。步的同步信息，無須另外傳送同步信號。時鐘前半段時鐘前半段代表被傳送比特值的反碼，后半段代表比特值本身。代表被傳送比特值的反碼，后半段代表比特值本身。 差分曼徹

20、斯特編碼：差分曼徹斯特編碼：時鐘起點變化代表時鐘起點變化代表0 0，不變化代，不變化代表表1 1，時鐘中點波形變化。，時鐘中點波形變化。三種數(shù)字編碼的波形圖三種數(shù)字編碼的波形圖看起始邊沿看起始邊沿,變化變化=0不變不變=1看整個周期看整個周期1個碼元2.3 2.3 數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼2. 模擬數(shù)據(jù)編碼：模擬數(shù)據(jù)編碼： 幅值鍵控幅值鍵控(amplitude-sheft keying,ASK(amplitude-sheft keying,ASK) )：載波信載波信號幅度隨原始信號變化。號幅度隨原始信號變化。 頻移鍵控頻移鍵控(frequency-sheft keying,FSK(frequency-

21、sheft keying,FSK) )：載波信載波信號頻率隨原始信號變化。號頻率隨原始信號變化。 相移鍵控相移鍵控(phase-sheft keying,PSK(phase-sheft keying,PSK) )：載波信號相載波信號相位隨原始信號變化。位隨原始信號變化。圖2.9 三種模擬數(shù)據(jù)編碼調(diào)制后的信號波形2.4 2.4 數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式1. 串行傳輸和并行傳輸：串行傳輸和并行傳輸：2. 同步傳輸與異步傳輸：同步傳輸與異步傳輸：同步傳輸中，所有設(shè)備都同步傳輸中，所有設(shè)備都使用一個共同的時鐘信號，所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位都和這使用一個共同的時鐘信號，所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位都和這個時鐘信號同步。異步

22、傳輸中，每個通信節(jié)點都有自個時鐘信號同步。異步傳輸中，每個通信節(jié)點都有自己的時鐘信號，每發(fā)送一次數(shù)據(jù)進行一次同步。己的時鐘信號，每發(fā)送一次數(shù)據(jù)進行一次同步。3. 位同步、字符同步、幀同步：位同步、字符同步、幀同步：為了能使接收方正為了能使接收方正確恢復(fù)串序列。確恢復(fù)串序列。2.5 2.5 通信線路的工作方式通信線路的工作方式1. 單工通信：單工通信：只能單向通信。只能單向通信。2. 半雙工通信：半雙工通信：任一時刻只能進行雙向通信中的一個任一時刻只能進行雙向通信中的一個方向通信。方向通信。3. 全雙工通信：全雙工通信：可同時進行雙向通信?？赏瑫r進行雙向通信。2.6 2.6 信號的傳輸模式信號的

23、傳輸模式1. 基帶傳輸：基帶傳輸：基本不改變數(shù)據(jù)信號頻率進行信號傳輸?；静桓淖償?shù)據(jù)信號頻率進行信號傳輸。2. 載波傳輸：載波傳輸：ASK、FSK、PSK。3. 寬帶傳輸：寬帶傳輸：在同一介質(zhì)上可傳輸多個頻帶的信號。一在同一介質(zhì)上可傳輸多個頻帶的信號。一是傳輸速率高，二是寬帶網(wǎng)可劃分為多條基帶信道。是傳輸速率高，二是寬帶網(wǎng)可劃分為多條基帶信道。2.7 2.7 傳輸差錯及其檢測傳輸差錯及其檢測1. 傳輸差錯的類型：傳輸差錯的類型：單比特、多比特、突發(fā)錯誤。單比特、多比特、突發(fā)錯誤。2. 傳輸差錯的檢測：傳輸差錯的檢測： 奇偶校驗：只能檢測單比特錯誤奇偶校驗：只能檢測單比特錯誤 求和校驗：分段求和

24、校驗：分段-求和求和-校驗和取反校驗和取反-發(fā)送發(fā)送 縱向冗余校驗：各自數(shù)據(jù)域奇偶校驗縱向冗余校驗：各自數(shù)據(jù)域奇偶校驗-各單位數(shù)據(jù)域所各單位數(shù)據(jù)域所有對應(yīng)位奇偶校驗有對應(yīng)位奇偶校驗-所有奇偶校驗位組成新的數(shù)據(jù)單元所有奇偶校驗位組成新的數(shù)據(jù)單元-發(fā)送發(fā)送 循環(huán)冗余校驗循環(huán)冗余校驗(cyclic redundancy check, CRC):能夠檢能夠檢測測99.95%的錯誤。的錯誤。WHY? 3. 循環(huán)冗余校驗循環(huán)冗余校驗CRC(CyclicCRC(Cyclic RedundancyRedundancy Check )Check )：一種通過多項式除法檢測錯誤的方法。一種通過多項式除法檢測錯誤的

25、方法。 編碼思想：編碼思想：將位串看成系數(shù)為將位串看成系數(shù)為0或或1的多項式的多項式檢錯思想：檢錯思想：收發(fā)雙方約定一個生成多項式收發(fā)雙方約定一個生成多項式G(x)（其最高階和（其最高階和最低階系數(shù)必須為最低階系數(shù)必須為1），發(fā)送方在幀的末尾加上校驗和，使），發(fā)送方在幀的末尾加上校驗和，使帶校驗和的幀的多項式能被帶校驗和的幀的多項式能被G(x)整除。接收方收到后，用整除。接收方收到后，用G(x)除多項式，若有余數(shù)，則傳輸有錯。除多項式，若有余數(shù)，則傳輸有錯。2.7 2.7 傳輸差錯及其檢測傳輸差錯及其檢測 0 0 0 0 1 0 1 1 0CRC校驗示例校驗示例待校驗數(shù)據(jù)：待校驗數(shù)據(jù)：1101

26、,0110,11 G(x) = x4+x+1 , 即即10011 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 01 0 0 1 11 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0余數(shù)余數(shù)傳送序列傳送序列T(x)=1101,0110,1111,102.7 2.7 傳輸差錯及其檢測傳輸差錯及其檢測不借位除法不借位除法1000010101101,0110,111110011111,0110,10112.7 2.7 傳輸差錯及其檢測傳輸差錯及其檢測標準標準CRC生成多項式生成多項式G（x）CRC-12 G

27、（x）= x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16 G（x）= x16+x15+x2+1CRC-CCITT G（x）= x16+x12+x5+1CRC-32 G（x）= x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+ x10 +x8+x7+x5+x4 + x2+x+1 校驗過程中采用的生成多項式校驗過程中采用的生成多項式G(x)由協(xié)議規(guī)定。由協(xié)議規(guī)定。2.7 2.7 傳輸差錯及其檢測傳輸差錯及其檢測CRC校驗的檢錯能力校驗的檢錯能力1. 全部單比特錯誤；全部單比特錯誤；2. 全部離散的二位錯；全部離散的二位錯；3. 全部奇數(shù)個數(shù)的錯；全部奇數(shù)個數(shù)的錯；4. 全部長度小于或等于全

28、部長度小于或等于k位的突發(fā)錯；位的突發(fā)錯；5. 能以能以 的概率檢查出長度為的概率檢查出長度為(k+1)位的突發(fā)錯。位的突發(fā)錯。2.7 2.7 傳輸差錯及其檢測傳輸差錯及其檢測1)21(1kCRC的檢錯能力強，容易實現(xiàn)，是目前應(yīng)用最廣泛的的檢錯能力強，容易實現(xiàn)，是目前應(yīng)用最廣泛的檢錯碼編碼方法之一。檢錯碼編碼方法之一。傳輸差錯的校正：在接收端發(fā)現(xiàn)并自動糾正錯誤的過程。傳輸差錯的校正：在接收端發(fā)現(xiàn)并自動糾正錯誤的過程。常用的兩種差錯校正方法是常用的兩種差錯校正方法是自動重傳自動重傳與與前向差錯糾正。前向差錯糾正。1. 自動重傳：自動重傳：接收端檢測到錯誤，要求發(fā)送端重新發(fā)接收端檢測到錯誤，要求發(fā)

29、送端重新發(fā)送該數(shù)據(jù)，替代錯誤數(shù)據(jù)。送該數(shù)據(jù)，替代錯誤數(shù)據(jù)。 停止等待方式：發(fā)送方只有收到接收方接受正確的應(yīng)停止等待方式：發(fā)送方只有收到接收方接受正確的應(yīng)答幀，才發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀。答幀，才發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀。 連續(xù)方式：如果沒有錯誤，一直連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。只有連續(xù)方式：如果沒有錯誤，一直連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。只有出現(xiàn)錯誤，才重新發(fā)送已經(jīng)發(fā)送過的數(shù)據(jù)。出現(xiàn)錯誤，才重新發(fā)送已經(jīng)發(fā)送過的數(shù)據(jù)。2.8 2.8 傳輸差錯的校正傳輸差錯的校正 連續(xù)自動重傳方式又分為：拉回方式和選擇重發(fā)方式。連續(xù)自動重傳方式又分為：拉回方式和選擇重發(fā)方式。 拉回方式：從出錯開始的數(shù)據(jù)幀到當(dāng)前停止時已經(jīng)發(fā)送拉回方式：從出錯開始的數(shù)據(jù)幀到當(dāng)前

30、停止時已經(jīng)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，全部重發(fā)的數(shù)據(jù)幀，全部重發(fā)（一般與流控結(jié)合使用）（一般與流控結(jié)合使用） 。 選擇重發(fā)方式：哪個數(shù)據(jù)幀出錯，就重新發(fā)送該數(shù)據(jù)幀選擇重發(fā)方式：哪個數(shù)據(jù)幀出錯，就重新發(fā)送該數(shù)據(jù)幀，然后接著停止時發(fā)送的最后數(shù)據(jù)幀的后面發(fā)送數(shù)據(jù)，然后接著停止時發(fā)送的最后數(shù)據(jù)幀的后面發(fā)送數(shù)據(jù)(發(fā)發(fā)送方需要緩存前面所有未被確認的幀送方需要緩存前面所有未被確認的幀)。 選擇重發(fā)方式效率高。處理技術(shù)要復(fù)雜些。選擇重發(fā)方式效率高。處理技術(shù)要復(fù)雜些。 2.8 2.8 傳輸差錯的校正傳輸差錯的校正2. 前向差錯糾正：前向差錯糾正： 接收端檢測和糾正數(shù)據(jù)傳輸錯誤，不需要發(fā)送端重新接收端檢測和糾正數(shù)據(jù)傳輸錯誤，不

31、需要發(fā)送端重新發(fā)送該數(shù)據(jù)。將一些額外的位加入到通信數(shù)據(jù)中，這發(fā)送該數(shù)據(jù)。將一些額外的位加入到通信數(shù)據(jù)中，這些額外的數(shù)據(jù)位按照某種編碼方式進行編碼。些額外的數(shù)據(jù)位按照某種編碼方式進行編碼。 增加通信數(shù)據(jù)量和進行編碼的工作量。增加通信數(shù)據(jù)量和進行編碼的工作量。 單比特錯誤校正需要增加的冗余位數(shù)為單比特錯誤校正需要增加的冗余位數(shù)為r，數(shù)據(jù)單元，數(shù)據(jù)單元長度為長度為m，則，則2 =m+r+1必須被滿足。例如必須被滿足。例如m=7，則，則4位冗余位才能表達所有出錯位。位冗余位才能表達所有出錯位。r2.8 2.8 傳輸差錯的校正傳輸差錯的校正表示數(shù)據(jù)出錯的位狀態(tài)+冗余數(shù)據(jù)出錯的位狀態(tài)+無錯狀態(tài) 海明碼的編碼海明碼的編碼發(fā)送方：發(fā)送方：v1 1 確定要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)