計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用完整版ppt課件全套教程(最新)

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用第一章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論計(jì)算機(jī)從原先的單機(jī)發(fā)展到群機(jī)使用，越來(lái)越多的應(yīng)用，需要計(jì)算機(jī)在一定的地理范圍內(nèi)互聯(lián)起來(lái)工作，從而促成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)科的誕生。最早追溯到20世紀(jì)60年代，起源于由美國(guó)國(guó)防部的ARPA網(wǎng).ARPAnet是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)Internet的雛形，它率先實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的相互通信，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展從此進(jìn)入了一個(gè)新紀(jì)元！1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的起源和演變1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的起源 當(dāng)初ARPA網(wǎng)（ARPAnet）的五個(gè)特點(diǎn): （1）支持資源共享 （2）采用分布式控制技術(shù) （3）采用分組交換技術(shù) （4）使用通信控制處理機(jī) （5）采用分層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 1.1.2

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變 1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一門(mén)綜合性的交叉學(xué)科。 2）歷經(jīng)四十多年，分三個(gè)階段。 3）是最活躍的學(xué)科之一。 網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)！ PC NC 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從單機(jī)系統(tǒng)到多機(jī)系統(tǒng)的演變過(guò)程。大致分為三個(gè)階段: 第一階段是，具有遠(yuǎn)程通信功能的單機(jī)系統(tǒng)。 第二階段是，具有遠(yuǎn)程通信功能的多機(jī)系統(tǒng)。 第三階段是，以資源共享和相互通信為目的的“計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)”網(wǎng)絡(luò)，這一階段的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)才是今天真正意義上的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。圖1-1 具有遠(yuǎn)程通信功能的單機(jī)系統(tǒng)圖1-2 具有遠(yuǎn)程通信功能的多機(jī)系統(tǒng)圖1-3 真正標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 3、標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)階段（見(jiàn)圖1-3）網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與高速網(wǎng)絡(luò)階段：1、遠(yuǎn)

3、程聯(lián)機(jī)階段（見(jiàn)圖1-1）2、計(jì)算機(jī)多機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段（見(jiàn)圖1-2）LANPSTNPSTNLANLANLAN 高速通路圖1-4 高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)LAN1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念 1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念 1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 從現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的角度來(lái)看，“計(jì)算機(jī)就是網(wǎng)絡(luò)！”，當(dāng)今幾乎所有的計(jì)算機(jī)都連入了網(wǎng)絡(luò)?；蛘哒f(shuō)“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)！”。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一些自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)集合,“自治”這一概念排除了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的主從關(guān)系，即每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都是功能上獨(dú)立的；而“互聯(lián)”不僅指計(jì)算機(jī)之間物理上的連通，而且指兩臺(tái)計(jì)算機(jī)能相互通信和互相交換信息。 完整的定義： 通過(guò)通信設(shè)備和傳輸介質(zhì)把地理上分散的、功能自治的若

4、干臺(tái)計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，以網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)通信、資源共享和協(xié)同工作的系統(tǒng)。 1）通信子網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能 包括：通信控制處理機(jī)（網(wǎng)卡、Modem、集線(xiàn)器、交換機(jī)、路由器）、通信線(xiàn)路等相關(guān)通信設(shè)備和通信軟件（即網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)通信的部分）。 2）資源子網(wǎng)實(shí)現(xiàn)資源共享功能 包括：主計(jì)算機(jī)、終端機(jī)、存儲(chǔ)器、共享的打印機(jī)及相關(guān)軟件數(shù)據(jù)資源（即網(wǎng)絡(luò)中提供資源的部分）。 1.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)其獨(dú)有的特點(diǎn)： （1)高度的可靠性 （2)相對(duì)獨(dú)立的功能 （3)具有可擴(kuò)充性（擴(kuò)展性） （4)資源共享（高效率、低成本、省投資） （5)對(duì)用戶(hù)的透明性 （6)操作簡(jiǎn)便 相互通信、交換信息和共享資源是人們熱衷于使用

5、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要原因和目的。相互通信是信息交換、交流的基礎(chǔ)。交換信息現(xiàn)今更多的是訪(fǎng)問(wèn)信息。1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi) 1.3.1局域網(wǎng)與廣域網(wǎng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按照地理范圍的大小，可以劃分為：局域網(wǎng)LAN（Local Area Network）、城域網(wǎng)MAN（Metropolitan Area Network）、廣域網(wǎng)WAN（Wide Area Network）和國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)四種。 1.局域網(wǎng)LAN 2.城域網(wǎng)MAN 3廣域網(wǎng)WAN 4國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)Internet 1.3.2 公用網(wǎng)和專(zhuān)用網(wǎng) 按應(yīng)用和管理性質(zhì)的不同，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為公用網(wǎng)和專(zhuān)用網(wǎng)。 1.公用網(wǎng) 公用網(wǎng)也稱(chēng)通用網(wǎng)。 2專(zhuān)用網(wǎng) 專(zhuān)用網(wǎng)也稱(chēng)行業(yè)

6、網(wǎng)。 1.3.3 有線(xiàn)網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng) 按網(wǎng)絡(luò)所使用的通信傳輸介質(zhì)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為有線(xiàn)網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)。 1.有線(xiàn)網(wǎng) 2.無(wú)線(xiàn)網(wǎng) 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)是指采用無(wú)線(xiàn)電波、微波、激光、紅外等無(wú)線(xiàn)介質(zhì)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)。如衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸就是用微波進(jìn)行的，而手機(jī)和微機(jī)上的紅外接口可以相對(duì)傳輸數(shù)據(jù)。 利用一定頻率的無(wú)線(xiàn)電波傳輸數(shù)據(jù)也是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)的一種。如：Wifi網(wǎng)。1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成從系統(tǒng)的角度來(lái)看，一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由硬件和軟件兩大部分組成。從邏輯功能的角度來(lái)看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)則由資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成。CCCHHH資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)HH在通信子網(wǎng)上可有多個(gè)資源子網(wǎng)，共享通信子網(wǎng)的服務(wù)兩層網(wǎng)絡(luò)的概念結(jié)構(gòu) 1.4

7、.1網(wǎng)絡(luò)的硬件組成 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（主機(jī)Host）、終端、存儲(chǔ)器、通信處理機(jī)（交換機(jī)、路由器、包括網(wǎng)卡NIC）和通信線(xiàn)路等幾部分組成。通信線(xiàn)路是傳輸信息的載體，也叫通信信道(Channel)、通信鏈路(Link)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的通信線(xiàn)路包括： 有線(xiàn)(如：雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纖等) 無(wú)線(xiàn) (如：微波、紅外、衛(wèi)星線(xiàn)路等) 1.4.2 網(wǎng)絡(luò)的軟件組成 1）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 2）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件 3）網(wǎng)絡(luò)管理軟件 4）網(wǎng)絡(luò)通信軟件 5）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件1）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 常用的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有：UNIX、Windows 7、Linux和Windows Server 2003 等。2）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件 典

8、型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有：TCPIP、IPXSPX、IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)系列協(xié)議和X.25協(xié)議等。3）網(wǎng)絡(luò)管理軟件 提供性能管理、配置管理、故障管理、計(jì)費(fèi)管理和安全管理等功能。管理的對(duì)象可以是路由器和交換機(jī)。4）網(wǎng)絡(luò)通信軟件 網(wǎng)絡(luò)通信軟件控制應(yīng)用程序與多個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行通信，并能對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和處理，使用戶(hù)在不必了解通信控制規(guī)程的情況下進(jìn)行通信。 5）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下直接面向用戶(hù)的軟件，可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是由網(wǎng)絡(luò)軟件廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)的通用應(yīng)用工具軟件，如：E-mail、QQ、Web服務(wù)器和搜索工具等；另一類(lèi)是基于不同用戶(hù)業(yè)務(wù)的軟件，如：金融業(yè)務(wù)、電信業(yè)務(wù)、交通管理和辦公自動(dòng)化等軟件。1.5

9、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能與服務(wù) 1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 1.相互通信（交換信息） 2. 共享資源 3.集中處理 （并行處理） 4.均衡負(fù)載 1.相互通信 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)通信線(xiàn)路可實(shí)現(xiàn)主機(jī)與主機(jī)、主機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)和程序的快速傳輸。 2.共享資源 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的資源共享和資源調(diào)劑功能，使得普通用戶(hù)也可享用到大型計(jì)算機(jī)才擁有的軟硬件資源（如：多CPU、大容量硬盤(pán)、高速打印機(jī)、繪圖儀、文件及各種軟件、大型數(shù)據(jù)庫(kù)等）。 3.集中處理 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)用軟件，可對(duì)各聯(lián)機(jī)用戶(hù)實(shí)施實(shí)時(shí)的集中管理，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或一部分主機(jī)的協(xié)同、并行工作，提高系統(tǒng)處理能力。 4.均衡負(fù)載 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本身是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，

10、其中各部分的通信流量及數(shù)據(jù)處理能力可能是不同的，有一定的負(fù)荷要求。當(dāng)某部分負(fù)荷過(guò)重時(shí)，系統(tǒng)可把新的作業(yè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和線(xiàn)路分送給負(fù)載較輕的部分去處理。1.5.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)增值服務(wù)：QQ、微信、QQ文件傳輸、微博、FTP文件傳輸、視頻傳輸及博客(Blog)等。這些功能是單一的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（不論它是大型機(jī)）難以實(shí)現(xiàn)的。（超級(jí)計(jì)算機(jī)長(zhǎng)沙超算中心）1.6 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 1.6.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的定義 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是把多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按不同的連接形式連接起來(lái)的，這些不同的連接形式就稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洌═opologies）結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)及連線(xiàn)的物理連接形式或幾何構(gòu)型。 1.6.2 基本的網(wǎng)絡(luò)拓

11、撲結(jié)構(gòu) 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，主要有五種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線(xiàn)型拓?fù)?、環(huán)型拓?fù)洹⑿切屯負(fù)?、?shù)型拓?fù)浜途W(wǎng)狀型拓?fù)洹?1.總線(xiàn)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2.星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 3.環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 4.網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 5.樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 圖1-4總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1-5星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1-6 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1-7網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1-8 樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)際組建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不是單一類(lèi)型的，而是由幾種基本類(lèi)型混合而成，充分發(fā)揮各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特長(zhǎng)，即所謂的”混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”。如局域網(wǎng)常采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：總線(xiàn)型、星型、環(huán)型和樹(shù)型，廣域網(wǎng)常采用樹(shù)型和網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)。1.7 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì) 1.7.1 有線(xiàn)傳輸介質(zhì) 1.雙絞線(xiàn) 2.同軸電纜 3.

12、 光纖 傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中傳輸信息的物理通道，有兩個(gè)主要特性：一是物理特性，即物理結(jié)構(gòu)、形態(tài)尺寸、覆蓋范圍以及連通性；二是傳輸特性，即可用的信號(hào)帶寬、傳輸速率、傳輸損耗以及抗干擾能力等。 無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)UTP和屏蔽雙絞線(xiàn)STP的衰減特性比較: 1.雙絞線(xiàn) 水晶頭把多個(gè)線(xiàn)對(duì)扭在一起，可把各線(xiàn)對(duì)之間的電磁干擾相消。 5類(lèi)線(xiàn)（UTP-5）：用于10/100Mbps大型以太網(wǎng)等，包括4對(duì)雙絞線(xiàn)。還有一種超5類(lèi)線(xiàn)（屬UTP-5增強(qiáng)型），性能較好，用于100/1000Mbps的局域網(wǎng)等，包括4對(duì)雙絞線(xiàn)。最為常用的是5類(lèi)線(xiàn)和超5類(lèi)線(xiàn)（CAT5e）。5類(lèi)線(xiàn)和3類(lèi)線(xiàn)的主要區(qū)別是每單位長(zhǎng)度的絞合次數(shù)不同。 圖1-9

13、交叉網(wǎng)線(xiàn)（反絞線(xiàn)）的制作RJ45是布線(xiàn)系統(tǒng)中信息插座（即通信引出端）連接器的一種，連接器由接頭(水晶頭）和插座組成，插頭有8個(gè)凹槽和8個(gè)觸點(diǎn)。RJ是Registered Jack的縮寫(xiě)，意思是“注冊(cè)的插座”。在FCC（美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章）中RJ是描述公用電信網(wǎng)絡(luò)的接口，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的RJ45即標(biāo)準(zhǔn)8位模塊化接口。 RJ-45接口是8芯線(xiàn)，而電話(huà)線(xiàn)的接口是4芯的，通常只接2芯線(xiàn)（ISDN的電話(huà)線(xiàn)接4芯線(xiàn)）。網(wǎng)卡上帶兩個(gè)狀態(tài)指示燈，通過(guò)這兩個(gè)指示燈顏色說(shuō)明網(wǎng)卡的工作狀態(tài)。RJ-45接口網(wǎng)卡： 2.同軸電纜（細(xì)纜） 圖1-10 同軸電纜RG58結(jié)構(gòu)圖 BNC接頭，是一種用于同軸電纜的連接器.

14、 3.光纖 圖1-11（a）折射角大于入射角 （b）光波在纖芯中傳播 （c）62.5/125m漸變?cè)鰪?qiáng)型多模光纖 光纜光纖 圖1-12 光纜剖面圖 光纜實(shí)物圖（圖1-13）： 圖1-13 光纜實(shí)物圖SC接口FC接口在多模光纖中，纖芯的直徑是50100m，與人的頭發(fā)絲相當(dāng)，由石英玻璃制成。光纖按傳輸模式分為單模光纖和多模光纖兩種。單模光纖的纖徑?。?10m），以單一模式（單色激光作為光源）傳輸，傳輸頻帶寬，傳輸距離遠(yuǎn)，但價(jià)格較高。而多模光纖以多個(gè)模式傳輸（發(fā)光二極管作為光源），可傳輸多路信號(hào)，傳輸距離近，價(jià)格便宜。與單模光纖相比，性能差一些。多模光纖又分為：階躍光纖和漸變光纖（按折射率不同）。

15、當(dāng)傳輸頻率超過(guò)100MHz時(shí)，5類(lèi)雙絞線(xiàn)隨著頻率的增加衰減愈來(lái)愈大；而光纖在300MHz以?xún)?nèi)，衰減基本不變。 圖1-14 光纖與雙絞線(xiàn)頻率與衰減關(guān)系圖光纖的優(yōu)點(diǎn)：（1）光纖傳輸頻帶非常寬，通信容量大；（2）光纖的傳輸速率高，已經(jīng)獲得T級(jí)(1000Gbps)傳輸速率；（3）光纖的誤碼率低，傳輸衰減小，傳輸距離長(zhǎng)；（4）光纖不受外界電磁波的干擾，不易被竊聽(tīng)或被截獲數(shù)據(jù)，安全保密性好；（5）光纖的體積小，重量輕。光纖不足：(1)連接兩根光纖時(shí)需要專(zhuān)用設(shè)備，安裝要求高，操作難度大；(2) 分支困難且需要有光電轉(zhuǎn)換器，成本較高。 1.7.2 無(wú)線(xiàn)傳輸介質(zhì) 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，常用的無(wú)線(xiàn)傳輸介質(zhì)有：無(wú)線(xiàn)電波、

16、微波、紅外光和激光等。其中紅外線(xiàn)和激光易受環(huán)境（雨、霧和障礙等）的影響。如：遙控器。常用的是無(wú)線(xiàn)電波和微波。 1.無(wú)線(xiàn)電波 無(wú)線(xiàn)電波是電磁波的一部分，它是頻率在0300MHz頻段的電磁波。根據(jù)頻率可人為地劃分為幾個(gè)波段，對(duì)應(yīng)于不同的波段有不同的用途。 表1-2 頻段使用表無(wú)線(xiàn)電波常用在短距離或稱(chēng)近距離無(wú)線(xiàn)通信中，如：藍(lán)牙（Bluetooth）和Wi-Fi通信中。其中Wi-Fi使用的是2.4G UHF射頻頻段，頻率范圍為2.4GHz2.4835GHz，故帶寬為83.5MHz，屬高頻波段。藍(lán)牙的無(wú)線(xiàn)電波覆蓋半徑大約為15m，而Wi-Fi的半徑則可達(dá)100m，并且Wi-Fi傳輸速度快（可達(dá)54Mbp

17、s）。但Wi-Fi的傳輸質(zhì)量和數(shù)據(jù)安全性能比藍(lán)牙要差。需注意的是，Wi-Fi信號(hào)仍是由有線(xiàn)網(wǎng)提供的。 手機(jī)中的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量是什么原理?為什么數(shù)據(jù)流量的覆蓋范圍比WiFi大，是不是運(yùn)營(yíng)商有個(gè)大的路由器在發(fā)射信號(hào)？ 移動(dòng)數(shù)據(jù)流量是通過(guò)基站，基站覆蓋范圍大，信號(hào)接收也比WIFI好。而WIFI是通過(guò)自已的無(wú)線(xiàn)路由器發(fā)射信號(hào)，再通過(guò)小區(qū)路由器、中繼器，通過(guò)通信運(yùn)營(yíng)商的路由器連入互聯(lián)網(wǎng)。2.微波通信微波的頻帶很寬，其頻率范圍為：300MHz3000GHz。微波在空間中是直線(xiàn)傳播的，而地球表明呈弧形，因而微波傳播距離往往受限，長(zhǎng)途通信時(shí)必須建立多個(gè)中繼站。微波進(jìn)行通信具有容量大、質(zhì)量好并可傳至很遠(yuǎn)的距離。主

18、要有兩種方式：地面微波接力通信和衛(wèi)星微波通信。 1）地面微波接力通信在地面建立若干微波中繼站，進(jìn)行信號(hào)的接力傳輸。建在地面上的中繼站間距離一般為50Km。2）衛(wèi)星微波通信 衛(wèi)星微波通信是利用位于3萬(wàn)6千公里高空的人造地球同步衛(wèi)星，作為太空無(wú)人值守微波中繼站，是一種特殊形式的微波接力通信。衛(wèi)星微波通信具有通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于全球通信、電視廣播及惡劣地理環(huán)境下使用。如：美國(guó)的全球定位系統(tǒng)GPS、中國(guó)正在組建的“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)，以及歐洲的“伽利略”系統(tǒng)等。3.紅外線(xiàn)和激光紅外信號(hào)和激光信號(hào)通常是沿直線(xiàn)進(jìn)行傳播的，它比微波具有更強(qiáng)的方向性，難以竊聽(tīng)，難以插入數(shù)據(jù)和進(jìn)行干

19、擾。如：現(xiàn)在許多PC機(jī)上和手機(jī)上都配置有IrDA(紅外線(xiàn))接口，但紅外線(xiàn)和激光對(duì)雨霧等環(huán)境的干擾特別敏感，傳輸距離較短。4.藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)通信藍(lán)牙（Bluetooth）是一種短程無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，提供點(diǎn)到多點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)聲音及數(shù)據(jù)傳輸，支持723Kbps的速度， 主要用于傳輸數(shù)據(jù)和語(yǔ)音（如藍(lán)牙手機(jī)）。Bluetooth 設(shè)備的傳輸范圍大約 15 m。藍(lán)牙采用無(wú)線(xiàn)代替有線(xiàn)，具有很強(qiáng)的移植性，并且適用于多種場(chǎng)合，支持多種設(shè)備，可穿過(guò)墻壁和公文包傳輸數(shù)據(jù)。1.8 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 1.8.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)的發(fā)展 我國(guó)最早從1980年開(kāi)始進(jìn)行計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)。1989年郵電部建成第一個(gè)公用分組交換網(wǎng)CNPAC，以后

20、陸續(xù)建立可與Internet互聯(lián)的四大計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)。 分別是：中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)CHINANET、 中國(guó)金橋信息網(wǎng)CHINAGBN、 中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET、 中國(guó)科學(xué)技術(shù)網(wǎng)CSTNET。1.8.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)從IPv4到IPv6，從Internet到NGI計(jì)劃。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)未來(lái)三個(gè)發(fā)展趨勢(shì)： 1）朝著分布式計(jì)算和智能化方向發(fā)展； 2）朝著多媒體通信、移動(dòng)通信方向發(fā)展； 3）朝著自適應(yīng)、擴(kuò)大規(guī)模、全球網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電話(huà)網(wǎng)和有線(xiàn)電視網(wǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)和互通。那么，最后一個(gè)現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)電力網(wǎng)，能否作為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和互通？即所謂“四網(wǎng)合一”！電力線(xiàn)路載波通信：電力

21、線(xiàn)載波（Power Line Carrier-PLC）通信簡(jiǎn)稱(chēng)電力線(xiàn)通信，是指利用電力線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)和媒體信號(hào)的通信方式。把載有信息的高頻加載于電流，然后用電線(xiàn)傳輸接收信息的適配器，再把高頻從電流中分離出來(lái)，并傳送到計(jì)算機(jī)。即使高壓線(xiàn)（指35kV及以上電壓）也可作為載波通信介質(zhì)。電力線(xiàn)路通信載波具有如下優(yōu)勢(shì)： （1）無(wú)需另布網(wǎng)線(xiàn)。 （2）有插座的地方（上電）就能上網(wǎng)。 （3）傳輸距離遠(yuǎn)。 （4）速率高。 可以預(yù)言，不久的將來(lái)，必實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電話(huà)網(wǎng)、有線(xiàn)電視網(wǎng)和電力網(wǎng)的“四網(wǎng)合一”。第 2 章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 通信的相關(guān)概念 2.1.1通信系統(tǒng)模型 1.通信的基本術(shù)語(yǔ) 通信是通過(guò)某種媒體進(jìn)行的

22、信息傳遞。 信息是指數(shù)據(jù)中包含的有意義的內(nèi)容。它是通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)表示的，數(shù)據(jù)是信息的載體。 數(shù)據(jù)分為離散型數(shù)據(jù)和連續(xù)型數(shù)據(jù)。 信號(hào)是指隨時(shí)間變化的物理量。2.通信系統(tǒng)模型 3.通信系統(tǒng)的組成 （1)信源 信源是發(fā)出信息的源，信源分為模擬信源和數(shù)字信源。 （2)變換器 （3）信道 可以是有線(xiàn)的或是無(wú)線(xiàn)的，有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)均有多種傳輸媒質(zhì)。 （4）反變換器 進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解碼等。 （5）信宿 信宿是傳輸信息的歸宿（接收端）。 （6）噪聲源2.1.2 數(shù)據(jù)通信過(guò)程整個(gè)通信過(guò)程包括以下五個(gè)階段:（1）通信線(xiàn)路的占用（建立） （2）數(shù)據(jù)傳輸鏈路建立（3）數(shù)據(jù)及控制信息的傳輸（4）數(shù)據(jù)傳輸鏈路的拆除（5）通信線(xiàn)路

23、的釋放 2.1.3 通信系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 用傳輸速率、信道容量、帶寬以及誤碼率等指標(biāo)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。 1.傳輸速率 傳輸速率是指單位時(shí)間內(nèi)傳輸信息的數(shù)量。它是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)傳輸能力的重要指標(biāo)，分別用數(shù)據(jù)信號(hào)速率和調(diào)制速率來(lái)表示。 （1）數(shù)據(jù)信號(hào)速率 指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制代碼的有效位數(shù)，單位為：位/秒，記作b/s。 計(jì)算公式為： S=(1/T)log2N (b/s) （2）調(diào)制速率 信號(hào)調(diào)制過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為：Baud。用于表示調(diào)制器之間信號(hào)傳輸?shù)乃俾省?計(jì)算公式為： B=(1/T) (Baud)2.帶寬 帶寬是描述傳輸系統(tǒng)的一個(gè)重要的參數(shù)。信號(hào)的帶寬是指

24、信號(hào)的頻帶寬度。 模擬信道帶寬的單位是：赫茲（Hz）， 數(shù)字信道帶寬的單位是：比特/秒（bps） 按信道頻率范圍的不同，通信信道分為三類(lèi)：窄帶信道（帶寬為0300Hz）、音頻信道（帶寬為300Hz3.4KHz）和寬帶信道（帶寬為3.4KHz以上）。3.離散的信道容量信道容量是一個(gè)極限參數(shù)，指單位時(shí)間內(nèi)信道所能傳輸?shù)淖畲笮畔⒘?，表征信道的最大傳輸能力。單位：?秒（b/s）。信道容量與數(shù)據(jù)傳輸速率是有區(qū)別的，前者表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，而后者是實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率，所以一般信道容量應(yīng)大于傳輸速率。（1）離散的信道容量 對(duì)離散的信道有一個(gè)Nyquist公式，來(lái)計(jì)算其信道容量： C=2Hlog2N

25、 (bps)式中，H：信道的帶寬（Hz），N：碼元的離散值個(gè)數(shù)。C：最大數(shù)據(jù)傳輸速率（信道容量）。（2）連續(xù)的信道容量對(duì)連續(xù)的信道有一個(gè)Shannon公式，來(lái)計(jì)算其信道容量： C= Hlog2(1+S/N) (bps)式中，H：信道的帶寬；S：信號(hào)功率；N：噪聲功率；S/N：信噪比，分貝(dB)?！纠?.1】已知電話(huà)信道帶寬約3KHz，若其碼元的離散值個(gè)數(shù)N=16，求信道最大數(shù)據(jù)傳輸速率。 解： C=23Klog216=24K(b/s)【例2.2】已知某信道信噪比為30dB，帶寬為3KHz，求信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。 解： 10lg(S/N)=30 S/N=1030/10=1000 C=300

26、0log2(1+1000)30K(b/s)4.帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率和信道容量的關(guān)系 Shannon定理給出信道帶寬與信道容量之間關(guān)系： C=Hlog2 (1+S/N) 可見(jiàn)，信道帶寬和信噪比越高，則信道容量就越大，傳輸效率也就越高。 而無(wú)噪聲信道中的最大速率由Nyquist準(zhǔn)則決定： Rmax=2Hlog2N (b/s) 式中，Rmax為最大速率，H為信道帶寬，N為信道上傳輸信號(hào)可取的碼元數(shù)。 在模擬信道中，常用帶寬（頻率寬度）表示其傳輸信息的能力，如：電話(huà)信道的帶寬為3003400Hz。而在數(shù)字信道中，常用“最大數(shù)據(jù)傳輸速率”來(lái)表示信道的傳輸能力，即為b/s、Kb/s或Mb/s。如：某以太網(wǎng)的

27、最大數(shù)據(jù)傳輸速率是1000Mb/s。 帶寬和最大數(shù)據(jù)傳輸速率都是衡量信道傳輸能力的技術(shù)指標(biāo)，加上Shannon計(jì)算公式指出，數(shù)據(jù)的最大傳輸速率（信道容量）與信道帶寬之間存在正比關(guān)系，故在實(shí)際應(yīng)用中，帶寬與最大數(shù)據(jù)傳輸速率（信道容量）并不嚴(yán)格加以區(qū)分，信道容量有時(shí)也稱(chēng)為帶寬。5.誤碼率與噪聲 誤碼率是衡量通信系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的可靠性指標(biāo)，指二進(jìn)制數(shù)據(jù)位傳輸時(shí)出錯(cuò)的概率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)要求誤碼率低于10-6，即平均每傳送1Mb，才能錯(cuò)1位。若達(dá)不到這個(gè)指標(biāo)，則應(yīng)通過(guò)差錯(cuò)控制方法進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。 誤碼率的定義： PeNe/N 式中，Pe 為誤碼率，Ne 表示被傳錯(cuò)的位數(shù)；N表示傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)總位數(shù). 任何非

28、理想信道都會(huì)有噪聲,噪聲分為兩類(lèi)：熱噪聲和沖擊噪聲。 (1)熱噪聲是內(nèi)部噪聲，幅值較大小。 (2)沖擊噪聲由外界干擾引起，其幅值較大，會(huì)產(chǎn)生突發(fā)性差錯(cuò)。 在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，噪聲疊加在信號(hào)上，會(huì)引起某些位的信號(hào)在接收端錯(cuò)誤地被接收，就是誤碼。另外，因傳輸系統(tǒng)帶寬較窄所引起的信號(hào)失真，也會(huì)引起誤碼。6.傳輸延遲 1）發(fā)送和接收設(shè)備存在響應(yīng)時(shí)間 2）通信子網(wǎng)存在中間轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間 3）數(shù)據(jù)發(fā)送和接收處理需要時(shí)間 4）數(shù)據(jù)的通信傳輸過(guò)程需要時(shí)間 時(shí)間延遲（Delay）又稱(chēng)傳輸延遲： 傳輸延遲=電信號(hào)響應(yīng)時(shí)間+發(fā)送和接收處理時(shí)間+中間轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間+通信傳輸時(shí)間 2.2 通信的基本方式 2.2.1并行通信與串行

29、通信 并行通信用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部各部件之間或近距離設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，而串行通信常有用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端設(shè)備之間遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。 計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的并行通信通過(guò)計(jì)算機(jī)的并行接口（LPT）進(jìn)行；串行通信則是通過(guò)串行接口（COM）進(jìn)行。 1.并行通信 所謂并行傳輸，是指至少有8個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)在兩臺(tái)設(shè)備之間傳輸,發(fā)送端與接收端有8條數(shù)據(jù)線(xiàn)相連，發(fā)送端同時(shí)發(fā)送8個(gè)數(shù)據(jù)位（其中1位用作校檢位），接收端同時(shí)接收8個(gè)數(shù)據(jù)位。 計(jì)算機(jī)內(nèi)部通過(guò)總線(xiàn)進(jìn)行的通信就屬于并行通信。微機(jī)支持4個(gè)以上的COM接口和3個(gè)以上的LPT接口。 并行接口又稱(chēng)LPT接口。在USB接口出現(xiàn)之前，LPT并口常用來(lái)接打印機(jī)或掃

30、描儀，LPT接口最大速率可達(dá)到1.5 Mb/s。2.串行通信 所謂串行通信方式，是指發(fā)送端一次只發(fā)送或接收一位數(shù)據(jù)位。因此，所需數(shù)據(jù)線(xiàn)的數(shù)目大大減少，各數(shù)據(jù)位依次通過(guò)通信線(xiàn)路傳輸。 因在計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線(xiàn)上傳輸?shù)氖遣⑿袛?shù)據(jù)，如要與外部設(shè)備進(jìn)行串行通信，需在發(fā)送端需把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，在接收端則需將串行數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，較遠(yuǎn)距離的通信常采用串行通信方式。在現(xiàn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，串行通信應(yīng)用較為廣泛。 在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中，計(jì)算機(jī)之間也是串行傳輸，由網(wǎng)卡負(fù)責(zé)串行數(shù)據(jù)和并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。如：16位網(wǎng)卡一次可轉(zhuǎn)換16位數(shù)據(jù)，32位網(wǎng)卡一次可轉(zhuǎn)換32位數(shù)據(jù)。 現(xiàn)在常用USB（即通用串行總

31、線(xiàn)）接口，傳輸速率快，達(dá)到480Mb/s。已有USB2.0、USB3.1版，傳輸速率達(dá)到1Gb/s。 2.2.2 單工、半雙工和全雙工通信 通信線(xiàn)路由一個(gè)或多個(gè)信道組成，根據(jù)信道在某一時(shí)間信息傳輸?shù)姆较?，通信可以分為?1.單工通信 2.半雙工通信 3.全雙工通信1.單工通信 單工通信是指?jìng)魉偷男畔⑹冀K是一個(gè)方向的通信。 單工通信存在兩個(gè)信道：即傳輸數(shù)據(jù)用的主信道和監(jiān)測(cè)信號(hào)用的監(jiān)測(cè)信道。如：收聽(tīng)和收看廣播電視。圖2-5 半雙工通信2.半雙工通信 是指信息流可以在兩個(gè)方向傳輸，但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳輸。對(duì)于半雙工通信，通信的雙方都具備發(fā)送和接收裝置，即每一端既可以是發(fā)送端也可以是接收端，信息

32、流輪流使用發(fā)送和接收裝置。如：對(duì)講機(jī)。圖2-6 全雙工通信 3.全雙工通信 指同時(shí)可以雙向的通信，即通信的一方在發(fā)送信息的同時(shí)也能接收信息。全雙工通信采用四線(xiàn)制，有兩個(gè)數(shù)據(jù)信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，適合計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信。 2.2.3 廣播式通信與點(diǎn)到點(diǎn)式通信1.廣播式通信 在一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)信道發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，所有其它的計(jì)算機(jī)都能“收聽(tīng)（接收）”到該數(shù)據(jù)包，這種通信就稱(chēng)為“廣播式通信”，該網(wǎng)絡(luò)就稱(chēng)為廣播式網(wǎng)絡(luò)。 在廣播式網(wǎng)絡(luò)中，所有計(jì)算機(jī)都共享有一個(gè)公共信道（BUS）。如：總線(xiàn)型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)、環(huán)型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)和集線(xiàn)器（HUB）組建的網(wǎng)絡(luò)等。 2.點(diǎn)到點(diǎn)式通信 兩臺(tái)計(jì)算機(jī)可直接通信，若沒(méi)

33、有直接連接的線(xiàn)路，它們的通信可通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)的接收、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)直至目的節(jié)點(diǎn)，這種通信方式就稱(chēng)為“點(diǎn)到點(diǎn)式通信”，而相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)就稱(chēng)為點(diǎn)到點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)。 從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)可能有多條路徑，決定數(shù)據(jù)包的路徑需通過(guò)路由選擇算法。數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)與路由選擇是點(diǎn)到點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)與廣播式網(wǎng)絡(luò)的主要區(qū)別。如：交換式網(wǎng)絡(luò)和VPN網(wǎng)絡(luò)等。 2.2.4 基帶通信與寬帶通信 1.基帶通信 由計(jì)算機(jī)或終端等數(shù)字設(shè)備產(chǎn)生、未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字電信號(hào)通常是矩形波形式，頻率以直流和低頻為主，這種電信號(hào)稱(chēng)為“基帶（Baseband）信號(hào)”。 在信道中，直接傳輸這種基帶信號(hào)的通信方式就叫做“基帶通信（傳輸）”。 基帶信號(hào)在近距離范圍內(nèi)衰減不大，因此

34、，在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中，廣泛采用基帶通信方式，如：以太局域網(wǎng)。 在數(shù)據(jù)通信中，表示計(jì)算機(jī)二進(jìn)制的比特序列的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)就是矩形脈沖（波）信號(hào)；矩形脈沖信號(hào)的固有頻帶稱(chēng)做基本頻帶（基帶），矩形脈沖信號(hào)就叫做基帶信號(hào)。 在傳輸距離不大遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號(hào)可以直接傳送，這就稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸?；鶐鬏斒且环N最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式，又叫數(shù)字傳輸。 如：前面講的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中的信號(hào)就是基帶傳輸?shù)摹?基帶波形 2.寬帶通信（傳輸） 寬帶是指比音頻帶寬更寬的頻帶，它包括大部分電磁波頻譜，借助頻帶傳輸，將信道分成多個(gè)子信道，分別傳送音頻、視頻和數(shù)字信號(hào)，這就稱(chēng)為寬帶傳輸。利用寬帶進(jìn)行的通信方式稱(chēng)為寬帶通信。

35、如 ：CATV、ISDN。 寬帶數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為0400Mb/s，而通常使用的基帶傳輸速率是5Mb/s10 Mb/s。寬帶傳輸可容納全部廣播信號(hào)，并可進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。寬帶傳輸系統(tǒng)多是模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng)。 寬帶傳輸中，一個(gè)寬帶信道劃分為多個(gè)邏輯子信道（即多個(gè)傳輸頻道），同時(shí)傳送數(shù)據(jù)、語(yǔ)音以及視頻信號(hào)，頻道之間用頻率區(qū)分。 寬帶傳輸與基帶傳輸?shù)谋容^： 1）能在一個(gè)信道中傳輸聲音、圖像和數(shù)據(jù)信息，使系統(tǒng)具有多種用途； 2）一條寬帶信道能劃分為多條邏輯基帶信道，實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，因此信道的容量大大增加； 3）寬帶傳輸?shù)木嚯x比基帶遠(yuǎn)，因?yàn)榛鶐鬏斨苯觽魉蛿?shù)字信號(hào)，傳輸?shù)乃俾试礁?，能夠傳輸?shù)木嚯x越短。 一個(gè)

36、寬帶信道被劃分為許多個(gè)邏輯信道（只是在寬帶信道中劃分，可控制的劃分，劃分之后也不是變成多條線(xiàn)路，實(shí)際還是一條數(shù)據(jù)線(xiàn)），從而可以將各種聲音、圖像和數(shù)據(jù)信息綜合在同一物理信道中傳輸。 在多個(gè)邏輯通道中用不同的信號(hào)（模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)）傳輸數(shù)據(jù)。2.3 通信中的編碼技術(shù) 2.3.1 編碼概念與類(lèi)型 模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)在通過(guò)某一介質(zhì)傳輸時(shí)，需要進(jìn)行調(diào)制和編碼，以提高信號(hào)傳輸性能。 1、調(diào)制指用原始數(shù)據(jù)信號(hào)（如基帶信號(hào)）對(duì)載波信號(hào)波形的某些參量（振幅（A）、頻率（f）和相位（）進(jìn)行控制，使這些參量隨基帶信號(hào)變化。 調(diào)制涉及上述一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)的變化，即有振幅調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。 載波是指被調(diào)制以傳輸

37、信號(hào)的波形，一般是正弦波。載波（正弦載波）的頻率，一般遠(yuǎn)高于調(diào)制信號(hào)（原始數(shù)據(jù)信號(hào)）的帶寬頻率（故用高頻信號(hào)），否則可能發(fā)生混疊，使傳輸信號(hào)失真。 S(t)=Asin(t+) A：振幅， ：角頻率，(rad/s) ：相位。 載波信號(hào)是把普通數(shù)據(jù)信號(hào)（語(yǔ)音、圖象）加載到一定頻率的高頻信號(hào)上。沒(méi)加載普通信號(hào)時(shí)，高頻信號(hào)的波幅是固定的，加載之后，波幅隨著普通信號(hào)變化（調(diào)幅），還有調(diào)相及調(diào)頻。 將源數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制到載波信號(hào)（模擬信號(hào)）上，主要作用是： 1）減小傳輸中的噪聲； 2）頻分復(fù)用，在同一信道中，傳輸多路信號(hào)而不混疊； 3）可傳播更遠(yuǎn)的距離，并有利于接收。 2、編碼指用預(yù)先規(guī)定的方法將原始數(shù)據(jù)信號(hào)

38、編成數(shù)碼（一般是二進(jìn)制碼），或?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成規(guī)定的電脈沖信號(hào)的過(guò)程。編碼是數(shù)據(jù)信息從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式的過(guò)程。解碼則是編碼的逆過(guò)程。 編碼可分為幾種類(lèi)型： 1）信源編碼 模擬數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)或?yàn)樘岣邤?shù)字信號(hào)有效性的編碼； 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)DA轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)或?yàn)樘岣吣M信號(hào)有效性的編碼。 2）信道編碼為提高可靠性，而采取的差錯(cuò)控制編碼或抗干擾編碼。 3）保密編碼為通信保密，在信源編碼后再對(duì)信號(hào)進(jìn)行加密，然后在接收端解密的編碼。 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)信源和信道的不同，數(shù)據(jù)信號(hào)的調(diào)制和編碼有以下四種情況： （l）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼 （2）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼 （3）模

39、擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼 （4）模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼 2.3.2 模擬數(shù)據(jù)的編碼 PCM調(diào)制方法對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行周期性采樣，將模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化，以一定的采樣頻率從這些采樣中重構(gòu)出原始信號(hào)。如：對(duì)音頻模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化編碼，包括三個(gè)階段：采樣（取樣）、量化和編碼。采樣定理公式： Fs(=1/Ts)2Fmax或Fs2Bs 式中：Fs為采樣頻率，Ts為采樣周期，F(xiàn)max為原始信號(hào)的最高頻率,Bs(=Fmax-Fmin)為原始信號(hào)的帶寬。1.取樣 指在每隔固定長(zhǎng)度的時(shí)間點(diǎn)上，抽取模擬數(shù)據(jù)的瞬時(shí)值，作為從這一次取樣到下一次取樣之間該模擬數(shù)據(jù)的代表值。2.量化 把取樣得到的不同的離散幅值，按照一定的量

40、化級(jí)，轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值，并取整數(shù)，得到離散信號(hào)的具體數(shù)值。3.編碼 將量化后的離散值，轉(zhuǎn)換為一定數(shù)位的二進(jìn)制數(shù)碼。圖2-7脈沖編碼調(diào)制(PCM)原理 模擬信號(hào)數(shù)字化的三個(gè)步驟： (1)采樣：按采樣頻率Fs把模擬信號(hào)的值采出； (2)量化：使連續(xù)模擬信號(hào)變?yōu)闀r(shí)間軸上的離散值； (3)編碼：將離散值轉(zhuǎn)換成一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)碼。 2.3.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字編碼指用物理信號(hào)（如：電信號(hào)）的波形來(lái)表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。通常用不同形式的電信號(hào)波形來(lái)表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)字信號(hào)是離散的、不連續(xù)的電壓或電流的脈沖序列波型。 圖2-8 不歸零碼 圖2-9 曼徹斯特碼及差分曼徹斯特碼 (

41、3）差分曼徹斯特碼 以上三種編碼各有優(yōu)缺點(diǎn)，選擇時(shí)應(yīng)注意：第一，脈沖寬度越大，發(fā)送信號(hào)的能量就越大，這對(duì)于提高接收端的信噪比有利；第二，脈沖時(shí)間寬度與傳輸頻帶寬度成反比關(guān)系。 在上述編碼中，曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼應(yīng)用較為廣泛，是計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)編碼。 2.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬編碼 使用模擬通信系統(tǒng)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，需要借助于調(diào)制解調(diào)裝置，把數(shù)字信號(hào)（基帶脈沖）調(diào)制成模擬信號(hào)，使其變?yōu)檫m合于模擬通信線(xiàn)路傳輸?shù)男盘?hào)。 經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)稱(chēng)為已調(diào)信號(hào)，已調(diào)信號(hào)通過(guò)線(xiàn)路傳輸?shù)浇邮斩?，在接收端?jīng)過(guò)解調(diào)，恢復(fù)為原始基帶脈沖信號(hào)。 相應(yīng)于載波信號(hào)的振幅、頻率和相位這三個(gè)特征，數(shù)字信號(hào)的模擬調(diào)制有三種基本調(diào)制方法，

42、即幅度鍵控法ASK、頻移鍵控法FSK和相移鍵控法PSK，（1）幅度鍵控法 幅度鍵控（ASK）又叫振幅鍵控，即用數(shù)字的基帶信號(hào)控制正弦載波信號(hào)的振幅。在此方式下，用載波頻率的兩個(gè)不同的幅度，來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制值。圖2-10 幅度鍵控（2）頻移鍵控法 頻移鍵控（FSK）也叫頻率鍵控，它是用數(shù)字基帶信號(hào)控制正弦載波信號(hào)的頻率f。在此方式下，用載波頻率附近的兩個(gè)不同頻率，來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制值。（3）相移鍵控法 相移鍵控（PSK）也叫相位鍵控。它是用數(shù)字基帶信號(hào)控制正弦載波信號(hào)的相位。又分為絕對(duì)相移鍵控（PSK）和相對(duì)相移鍵控（DPSK）。圖2-11 頻移鍵控 圖2-12 絕對(duì)相移鍵控圖2-13 相對(duì)相移鍵

43、控 2.4 同步技術(shù)與多路復(fù)用技術(shù) 2.4.1 同步技術(shù) 1.同步傳輸方式 2.異步傳輸方式圖2-14 同步方式的同步結(jié)構(gòu) 異步方式由于每個(gè)字符都附加了起始位和停止位，增加了傳輸開(kāi)銷(xiāo)，所以，傳輸效率有所下降。但如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，只需重發(fā)一個(gè)字符即可。這種方式控制簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，適合于低速率場(chǎng)合。 2.4.2 多路復(fù)用技術(shù) 1.頻分多路復(fù)用 2.時(shí)分多路復(fù)用 3.波分多路復(fù)用 4.碼分多路復(fù)用 5.空分多路復(fù)用 多路復(fù)用是指兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)源共享一個(gè)傳輸信道，就像每個(gè)數(shù)據(jù)源都有自己的信道一樣，在發(fā)送端將若干個(gè)彼此無(wú)關(guān)的信號(hào)，合并為一個(gè)能在一個(gè)共用信道上傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)，在信號(hào)的接收端，將復(fù)合信號(hào)分離出原

44、來(lái)的若干個(gè)彼此無(wú)關(guān)的信號(hào)。 在一個(gè)多路復(fù)用系統(tǒng)中，不論輸入或輸出端的數(shù)量多少，都只需要一條傳輸線(xiàn)路。圖2-16 多路復(fù)用原理 實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用有多種方法，多路復(fù)用器的類(lèi)型也各異。常用的多路復(fù)用技術(shù)有：頻分多路復(fù)用（FDM）、時(shí)分多路復(fù)用（TDM）、統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用（STDM）和波分多路復(fù)用（WDM）等。 圖2-17 頻分多路復(fù)用 頻分多路復(fù)用技術(shù)適用于模擬信號(hào)。例如，將FDM用在電話(huà)系統(tǒng)中，傳輸?shù)拿恳宦氛Z(yǔ)音信號(hào)的頻譜一般在300Hz3000Hz， 僅占用一根傳輸線(xiàn)可用總帶寬的一部分，通常雙絞電纜的可用帶寬是100kHz。一對(duì)雙絞線(xiàn)上采用頻分復(fù)用技術(shù)，可傳輸多達(dá)24路電話(huà)信號(hào)。 TDM是將物理信道按

45、時(shí)間分成時(shí)間片，輪流分配給多個(gè)信源來(lái)使用公共信道。只要各路數(shù)據(jù)傳輸在時(shí)間上能區(qū)分開(kāi)（不重疊），那么一個(gè)信道就有可能傳輸多路數(shù)據(jù)。 WDM的原理同頻分多路復(fù)用相似，主要用于光纖通信。它是利用不同波長(zhǎng)的光，在一條光纖上同時(shí)傳輸多路信號(hào)。圖2-18 時(shí)分多路復(fù)用 圖2-19 波分多路復(fù)用 波分多路復(fù)用兩束光波的頻率是不相同的，它們通過(guò)或光柵之后，使用了一條共享的光纖傳輸，到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)后，再經(jīng)過(guò)或光柵重新分成兩束光波。4.碼分多路復(fù)用 碼分多路復(fù)用是指利用各路信號(hào)碼型結(jié)構(gòu)正交性，而實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用的一種新型共享信道方法，簡(jiǎn)稱(chēng)CDM。 CDM又稱(chēng)碼分多址（簡(jiǎn)稱(chēng)CDMA）,CDM與FDM（頻分多路復(fù)用）和TD

46、M（時(shí)分多路復(fù)用）不同,它既共享信道的頻率,也共享時(shí)間,是一種真正的動(dòng)態(tài)復(fù)用技術(shù)。 CDM的原理是：把每比特時(shí)間被分成m個(gè)更短的時(shí)間槽，稱(chēng)為碼片（Chip），每個(gè)站點(diǎn)(通道)指定一個(gè)唯一的m位碼片。 在碼分多路復(fù)用中，每個(gè)用戶(hù)在同一時(shí)間，使用同樣的頻帶進(jìn)行通信，但使用基于碼型的、分割信道的不同的地址碼，這種地址碼每個(gè)用戶(hù)分配一個(gè)，各碼不重疊，通信各方之間互不干擾，抗干攏能力增強(qiáng)。 碼分多路復(fù)用常用于移動(dòng)通信系統(tǒng)（如：手機(jī)），可提高通信的話(huà)音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕夷茉龃笸ㄐ畔到y(tǒng)的容量。如：智能手機(jī)、筆記本電腦、個(gè)人 PDA， 以及掌上電腦(HPC)等移動(dòng)性計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通信。 在碼分多址（CD

47、MA）通信系統(tǒng)中，用戶(hù)之間的信息傳輸是由基站進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和控制的。為了實(shí)現(xiàn)雙工通信，正向傳輸和反向傳輸各使用一個(gè)頻率，即通常所謂的頻分雙工。 無(wú)論正向傳輸或反向傳輸，除了傳輸業(yè)務(wù)信息外，還須傳送相應(yīng)的控制信息。CDMA通信系統(tǒng)既不分頻道又不分時(shí)隙，無(wú)論傳送何種信息的信道，都能通過(guò)采用不同的碼型來(lái)區(qū)分。 5.空分多路復(fù)用 空分多路復(fù)用(SDM)指多對(duì)電線(xiàn)或光纖共用1條纜的復(fù)用方式。如：5類(lèi)線(xiàn)就是4對(duì)雙絞線(xiàn)共用1條纜，多芯光纜在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，其原理與頻分多路復(fù)用相似。 實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用的前提條件：光纖或電線(xiàn)的直徑小，可將多條光纖或多對(duì)電線(xiàn)做在一條纜內(nèi)，既節(jié)省材料，又便于使用。如：武

48、漢研發(fā)的使用單模七芯光纜的，超大容量（560Tb/s）空分多路復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)。2.5 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 任意兩個(gè)站點(diǎn)間都直接用專(zhuān)線(xiàn)連接，即不方便,又費(fèi)用高。如有n個(gè)站點(diǎn)，若全連通，即其中任一站點(diǎn)同其他所有站點(diǎn)（n-l個(gè)）都專(zhuān)線(xiàn)相連，則共需要n (n-l)2條專(zhuān)線(xiàn)。當(dāng)n=6時(shí)，就需要有15條專(zhuān)線(xiàn)。 解決方法：設(shè)置一些交換節(jié)點(diǎn)，把各通信站點(diǎn)和交換節(jié)點(diǎn)相連，再把各交換節(jié)點(diǎn)用通信線(xiàn)路相連，構(gòu)成一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)。站點(diǎn)間的通信，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)的若干節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接而成，每個(gè)站點(diǎn)只用一條線(xiàn)路和交換節(jié)點(diǎn)相連。 常用的三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)： （1）電路交換（Circuit Switching）； （2）存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)交換（Store-

49、and-Forward Switching ）； （3）快速分組交換（Fast Packet Switching）。 交換網(wǎng)絡(luò) 2.5.1電路交換 電路交換是一種直接交換方式，最早用于電話(huà)交換網(wǎng)，由交換機(jī)負(fù)責(zé)在兩個(gè)通信站點(diǎn)之間建立一條物理專(zhuān)用線(xiàn)路。 2.5.2存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)交換 存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)交換不像電路交換那樣，需要通過(guò)呼叫建立起物理的傳輸通路，而是以接力方式，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之間逐段傳送，直到目的端。 工作原理：使數(shù)據(jù)在中間節(jié)點(diǎn)先存儲(chǔ)，再轉(zhuǎn)發(fā)。 圖2-21 存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)交換原理 與電路交換相比，存儲(chǔ)交換具有均衡負(fù)荷、建立電路延遲小、可進(jìn)行差錯(cuò)控制等優(yōu)點(diǎn)。但實(shí)時(shí)性不夠好，網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲較大。在一些實(shí)時(shí)性

50、要求不是很高的場(chǎng)合（如：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)），可采用這種交換方式。1.報(bào)文交換 報(bào)文交換以報(bào)文為單位交換信息。其過(guò)程是：發(fā)送方先把待傳送的數(shù)據(jù)分為多個(gè)報(bào)文正文，在報(bào)文正文上附加發(fā)、收站地址及其他控制信息，形成一份完整的報(bào)文（Message）。然后，報(bào)文在交換網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)間傳送。報(bào)文交換主要用于公用電報(bào)網(wǎng)中。 報(bào)文交換沒(méi)有撥號(hào)呼叫，由報(bào)文的報(bào)頭控制到達(dá)目的地。（類(lèi)似郵政信件系統(tǒng)） 每個(gè)報(bào)文包括：報(bào)頭（Header）、報(bào)文正文（Text）和報(bào)尾（Trailer）三部分。報(bào)頭由發(fā)送端地址、接收端地址及其他輔助信息組成。2.分組交換（Packet Switching） 報(bào)文分組交換簡(jiǎn)稱(chēng)“分組交換”或“包交換”

51、。最早在A(yíng)PRA網(wǎng)上運(yùn)用。這種方式是把報(bào)文分成若干個(gè)長(zhǎng)度較短的分組（Packet包），以分組為單位進(jìn)行暫存、處理和轉(zhuǎn)發(fā)。 每個(gè)分組按格式附加上收發(fā)地址、分組編號(hào)、分組的起始、結(jié)束標(biāo)志和差錯(cuò)校驗(yàn)信息等，以供存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)之用。 分組交換技術(shù)規(guī)定了每個(gè)分組的長(zhǎng)度。需注意：雖然只是縮短了網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔㈤L(zhǎng)度，但實(shí)質(zhì)上，這個(gè)表面上微小的變化。卻極大改善了交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能： 1）降低了對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)容量的要求； 2）可用節(jié)點(diǎn)設(shè)備的主存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)處理，不需訪(fǎng)問(wèn)外存了，加快了處理速度，降低了傳輸延遲； 3）信息分組較短，使得下一節(jié)點(diǎn)和線(xiàn)路的響應(yīng)時(shí)間也較短，從而提高了傳輸速率； 4）分組較短，在傳輸中出錯(cuò)的

52、概率減小，即使有差錯(cuò)，只需重發(fā)的信息只是一個(gè)分組而非整個(gè)報(bào)文，提高了傳輸效率。 5）在分組交換過(guò)程中，多個(gè)分組可在網(wǎng)絡(luò)中的不同鏈路上并發(fā)傳送，因此，這又可提高傳輸效率和線(xiàn)路的利用率。 不足： 分組交換在發(fā)送端，要把報(bào)文劃分成若干個(gè)分組（組包），在接收端，要對(duì)分組進(jìn)行重裝（拆包并組成報(bào)文），這將增加信息的處理時(shí)間。 在以太網(wǎng)中，分組長(zhǎng)度定義為：1500Byte，一般分組長(zhǎng)度可選擇：10003000Byte。分組交換的主要特點(diǎn)： （1）線(xiàn)路利用率高 分組交換以虛電路的形式使用信道，經(jīng)過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn)建立一條物理線(xiàn)路，但該線(xiàn)路并不獨(dú)占，其中的某一段或幾段可被其他分組所用。（見(jiàn)前圖） （2）傳輸可靠性高 網(wǎng)

53、絡(luò)中每個(gè)分組傳輸時(shí)，節(jié)點(diǎn)交換機(jī)之間實(shí)施差錯(cuò)校驗(yàn)與重發(fā)，使誤碼率降低。同時(shí)網(wǎng)中的路由機(jī)制使分組自動(dòng)地選擇路由，避開(kāi)故障點(diǎn)，保障通信不中斷。 （3）分組多路通信 由于每個(gè)分組都含有控制信息，所以各分組可以單獨(dú)傳送，同時(shí)與多個(gè)終端進(jìn)行通信，把同一信息發(fā)送到不同用戶(hù)（群發(fā)）。 存在的問(wèn)題：大報(bào)文分組、重構(gòu)、包丟失等。 2.5.3 快速分組交換 快速分組交換（Fast Packet Switching，簡(jiǎn)稱(chēng)FPS）是一種協(xié)議簡(jiǎn)化、只有核心網(wǎng)絡(luò)功能的交換技術(shù)，它提供高速、高吞吐量、低時(shí)延的服務(wù)?？焖俜纸M交換包括：幀中繼交換（FR）與信元中繼交換（CR）兩種。 1.幀中繼交換 幀中繼(Frame Relay

54、，簡(jiǎn)稱(chēng)FR)技術(shù)是用簡(jiǎn)化的方法傳送和交換數(shù)據(jù)的一種技術(shù)。幀交換屬于快速分組交換，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)化協(xié)議，只保留核心功能，從而有效提高數(shù)據(jù)傳送速率。 幀中繼將流量控制、糾錯(cuò)等功能留給智能終端去完成，簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)機(jī)之間協(xié)議。 其典型應(yīng)用是LAN互聯(lián)和X.25網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。 2. ATM信元交換 ATM交換是異步傳輸模式的簡(jiǎn)稱(chēng)，這種交換方式綜合了分組交換和線(xiàn)路交換的優(yōu)點(diǎn)。 ATM的信息傳輸、復(fù)用和交換以固定長(zhǎng)度的信元（53B）為單位。信元的格式統(tǒng)一，種類(lèi)各不相同，信息流由不同的信元組成。 ATM交換網(wǎng)可達(dá)到155Mb/s以上的傳輸速率。 圖2-22 ATM遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)2.6 差錯(cuò)控制技術(shù)2.6.1差錯(cuò)產(chǎn)生的原因與類(lèi)

55、型 在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，由于干擾和設(shè)備故障的影響，難免存在傳送的符號(hào)發(fā)生失真的情況。電信號(hào)在傳輸信道上由發(fā)送端傳送到接收端的過(guò)程中,其所經(jīng)過(guò)的信道為數(shù)據(jù)信號(hào)提供通路的同時(shí)，也會(huì)引入噪聲和干擾，使數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)差錯(cuò)。差錯(cuò)：是指在通信接收端收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送端實(shí)際發(fā)出的數(shù)據(jù)出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。任何一條通信線(xiàn)路尤其是遠(yuǎn)距離通信，都不可避免地存在一定的噪聲干擾，這些噪聲干擾的后果就是導(dǎo)致差錯(cuò)的產(chǎn)生。為了保證通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量，降低誤碼率，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)進(jìn)行差錯(cuò)控制是必要的。差錯(cuò)控制：是指采用可靠、有效的編碼，以減少或消除計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)中傳輸差錯(cuò)的方法。 數(shù)據(jù)傳輸中的差錯(cuò)主要是由熱噪聲引起，熱噪聲有兩大類(lèi)： 1

56、）隨機(jī)熱噪聲 是通信信道是固有的、持續(xù)存在的，由線(xiàn)路本身的電子或電氣特性所引起(如：自由電子的布朗熱運(yùn)動(dòng))。特點(diǎn)：在時(shí)間上分布較平穩(wěn)，強(qiáng)度小。 2）沖擊熱噪聲 是由外界某種原因突發(fā)產(chǎn)生的熱噪聲，如：云層中閃電、電器開(kāi)關(guān)打火、汽車(chē)點(diǎn)火、電源波動(dòng)等，特點(diǎn)：隨機(jī)性強(qiáng)，強(qiáng)度大。 提高通信可靠性的方法： 1）選用優(yōu)質(zhì)的傳輸介質(zhì)和提高信號(hào)功率強(qiáng)度，改善信道傳輸特性。 采用最佳的信號(hào)編碼和變換方式，使傳輸信號(hào)特性與信道特性達(dá)到較好的匹配，從而降低原始誤碼率，但這會(huì)增加通信成本。 2）在傳輸過(guò)程中進(jìn)行差錯(cuò)控制，將傳輸中出現(xiàn)的差錯(cuò)消除在傳輸過(guò)程中，以提高可靠性。 2.6.2差錯(cuò)控制的方法 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信源

57、設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)，是一串由二進(jìn)制數(shù)字序列構(gòu)成的比特流，當(dāng)它們通過(guò)信道傳輸時(shí)，干擾信號(hào)有可能使某個(gè)或某些比特的值發(fā)生變化，使接收時(shí)發(fā)生兩種錯(cuò)誤：將原來(lái)的“1”變成了“0”或使“0”變成了“1”，即出現(xiàn)傳輸差錯(cuò)。 任何一種可靠的通信系統(tǒng)，都要能檢出和糾正這些差錯(cuò)。為此，要對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)控制的編碼。差錯(cuò)控制包括：檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。 檢測(cè)方法： 在數(shù)據(jù)傳輸中將發(fā)送端要傳送的數(shù)字（二進(jìn)制位）序列中，截取出一組一組的k位數(shù)字組成k位碼元信息序列，并根據(jù)編碼算法按一定的規(guī)則產(chǎn)生r個(gè)冗余碼元；然后由冗余碼元和信息碼元構(gòu)成“n位編碼序列”，稱(chēng)為“碼字”，n位的碼字比信息碼長(zhǎng)（因nk+r），將碼字送往信道傳輸。

58、 接收端收到的n位碼字中，信息元與冗余碼之間也應(yīng)符合上述編碼規(guī)則，并根據(jù)這一規(guī)則進(jìn)行檢驗(yàn)，從而確定是否有錯(cuò)。其中，r個(gè)冗余碼元稱(chēng)為校驗(yàn)碼。這種加入r個(gè)冗余碼元的方法還可自動(dòng)糾錯(cuò)。圖2-23 差錯(cuò)控制的工作方式 2.6.3 差錯(cuò)控制編碼-檢錯(cuò)碼與糾錯(cuò)碼 差錯(cuò)控制編碼的目的：使數(shù)據(jù)在傳輸之后，能檢測(cè)和糾正已出現(xiàn)的差錯(cuò)。只具有檢錯(cuò)能力的編碼稱(chēng)為檢錯(cuò)碼；既能檢錯(cuò)又能自動(dòng)糾錯(cuò)的編碼則稱(chēng)為糾錯(cuò)碼。 在計(jì)算機(jī)通信標(biāo)準(zhǔn)中，采用的差錯(cuò)控制編碼有：奇偶校驗(yàn)碼、海明碼和循環(huán)冗余校驗(yàn)碼等。其中，奇偶校驗(yàn)碼和循環(huán)冗余校驗(yàn)碼較為常用。 1.奇偶校驗(yàn)碼 是一種最基本的校驗(yàn)方法。它是通過(guò)附加一個(gè)檢驗(yàn)位，來(lái)使得碼字中“1”的個(gè)

59、數(shù)，保持為奇數(shù)或偶數(shù)的編碼方法，是一種能力有限的檢驗(yàn)碼。圖2-24 奇偶校驗(yàn)碼 采用奇數(shù)的稱(chēng)為奇校驗(yàn)，反之，稱(chēng)為偶校驗(yàn)，采用何種校驗(yàn)是事先規(guī)定好的。通常專(zhuān)門(mén)設(shè)置一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，用它使這組代碼中”1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。 若用奇校驗(yàn)，則當(dāng)接收端收到這組代碼時(shí)，校驗(yàn)“1”的個(gè)數(shù)是否為奇數(shù)，從而確定傳輸代碼的正確性。 奇偶校驗(yàn)位是一種檢錯(cuò)碼，由于不能確定哪一位出錯(cuò)，所以它不能糾錯(cuò)。當(dāng)檢測(cè)到有錯(cuò)誤時(shí)，只能扔掉先前傳送的全部數(shù)據(jù)，然后從頭重新開(kāi)始傳輸。具體校驗(yàn)方法： 奇校驗(yàn)：讓原有數(shù)據(jù)序列中（包括要加上的一位）1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)。 如：1000110（0），必須添0，這樣原來(lái)有3個(gè)1已經(jīng)是奇數(shù)，添上0之后1

60、的個(gè)數(shù)還是奇數(shù)個(gè)。 偶校驗(yàn)：讓原有數(shù)據(jù)序列中（包括要加上的一位）1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。 如：1000110（1），就必須加1，這樣原來(lái)有3個(gè)1，要1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)只能添1。 奇偶校驗(yàn)只能簡(jiǎn)單判斷數(shù)據(jù)的正確性，當(dāng)一位出錯(cuò)，可以準(zhǔn)確判斷，但如果同時(shí)兩位出錯(cuò)（如：兩個(gè)1變成兩個(gè)0），怎么辦？ 通常兩位或更多位校驗(yàn)碼在傳輸過(guò)程中出錯(cuò)的概率比較低，所以，奇偶校驗(yàn)常用在信道干擾不太嚴(yán)重及碼長(zhǎng)n不很長(zhǎng)時(shí)，特別是在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸（如：計(jì)算機(jī)串行通信中）等場(chǎng)合。 典型實(shí)例：基于A(yíng)SCII碼的數(shù)據(jù)信號(hào)幀傳輸。 ASCII碼是7位碼，采用第8位作為奇偶校驗(yàn)位。 校驗(yàn)方法：奇校驗(yàn)保證所傳輸每個(gè)字符的8個(gè)位中，1的總數(shù)