第+2+章+++數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)(N)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用

（第2版）第2章第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)本章重點(diǎn)：通信方式；傳輸媒體；信號(hào)調(diào)制技術(shù)；差錯(cuò)控制技術(shù)2.1數(shù)據(jù)通信基本知識(shí)本講重點(diǎn)：通信方式；數(shù)字通信與模擬通信。2.1.1通信方式數(shù)據(jù)通信方式有單工、半雙工與全雙工通信三種。1.單工通信在單工信道上信息只能在一個(gè)方向傳送。發(fā)送方不能接收，接收方不能發(fā)送。單向傳輸且固定傳輸方向2.半雙工通信通信雙方可以交替發(fā)送和接收信息，但不能同時(shí)發(fā)送和接收。在一段時(shí)間內(nèi)，信道的全部帶寬用于一個(gè)方向上的信息傳遞。任一時(shí)刻只能單向傳輸，但可以改變傳輸方向3.全雙工通信這是一種雙向可同時(shí)進(jìn)行信息的傳遞的通信方式。允許同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸2.1.2數(shù)字通信和模擬通信數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的區(qū)別數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)失真原因數(shù)字信號(hào)再生和模擬信號(hào)放大過(guò)程數(shù)字信號(hào)優(yōu)于模擬信號(hào)的地方數(shù)字信號(hào)適用環(huán)境數(shù)字通信：指通過(guò)在物理鏈路上傳送數(shù)字信號(hào)達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸目的的傳輸系統(tǒng)。模擬通信：是指通過(guò)在物理鏈路上傳送模擬信號(hào)達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸目的的傳輸系統(tǒng)。用兩種電平表示數(shù)字0和1的信號(hào)，也稱(chēng)基帶信號(hào)。幅度連續(xù)的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的區(qū)別：由于物理鏈路存在電阻、電感和電抗，信號(hào)經(jīng)過(guò)物理鏈路傳播會(huì)引發(fā)衰減，衰減程度和物理鏈路的長(zhǎng)度成正比。所有非正弦周期信號(hào)可以由一系列不同頻率的正弦信號(hào)疊加而成，而物理鏈路對(duì)不同頻率的正弦信號(hào)所造成的衰減不同，因此，信號(hào)經(jīng)過(guò)物理鏈路傳播就會(huì)造成失真。數(shù)字和模擬信號(hào)失真的原因：失真從字義上理解是指信號(hào)形狀發(fā)生了變化。但這里是指構(gòu)成信號(hào)的各次諧波之間關(guān)系發(fā)生變化。對(duì)于模擬信號(hào)，簡(jiǎn)單的放大無(wú)法解決失真問(wèn)題?；鶐盘?hào)再生過(guò)程:由于基帶信號(hào)只有兩種幅度值，通過(guò)設(shè)置一個(gè)閾值，可以將失真后的信號(hào)重新分為兩種幅度的信號(hào)，但有一定的要求：不要出現(xiàn)失真使原來(lái)低電平信號(hào)的幅度高于閾值不要出現(xiàn)失真使原來(lái)高電平信號(hào)的幅度低于閾值這樣基帶信號(hào)是可以恢復(fù)的。圖2.6基帶信號(hào)再生過(guò)程將失真后的基帶信號(hào)通過(guò)閾值重新確定信號(hào)電平、用同步重新確定不同電平信號(hào)的寬度的過(guò)程稱(chēng)為信號(hào)再生。模擬信號(hào)放大過(guò)程：對(duì)于模擬信號(hào)由于是幅度連續(xù)的信號(hào)，只能通過(guò)用放大電路放大信號(hào)的方法來(lái)彌補(bǔ)信號(hào)衰減，但由于構(gòu)成模擬信號(hào)的不同諧波信號(hào)的衰減程度不同，用放大電路放大信號(hào)的方法不僅不能解決信號(hào)失真，反而會(huì)增加信號(hào)的失真程度。數(shù)字通信好于模擬通信的原因：發(fā)送和處理設(shè)備大多是數(shù)字設(shè)備，容易接收、處理和輸出數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)容易再生，在存在中繼電路的情況下，遠(yuǎn)距離傳輸不失真。有些物理鏈路，如光纖適合傳輸數(shù)字信號(hào)，而這樣的物理鏈路正逐漸成為信號(hào)的主要傳輸通路。數(shù)字信號(hào)也是由多次諧波信號(hào)構(gòu)成。同樣存在失真，而且傳輸速率越高、傳輸距離越遠(yuǎn)，失真越嚴(yán)重。適合高帶寬線路，近距離傳輸環(huán)境。不適合低帶寬線路，遠(yuǎn)距離傳輸環(huán)境：用戶(hù)線。無(wú)噪聲情況下，單次諧波信號(hào)只有衰減，沒(méi)有失真：可用于低帶寬線路、遠(yuǎn)距離傳輸環(huán)境。數(shù)字信號(hào)適用環(huán)境:主要內(nèi)容同軸電纜；雙絞線；光纖；三種傳輸媒體的性能區(qū)別；傳輸媒體和網(wǎng)絡(luò)特性。2.2傳輸媒體傳輸媒體也稱(chēng)傳輸介質(zhì)或傳輸媒體，它是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中信號(hào)發(fā)送器和接收器之間的物理通路。兩類(lèi)傳輸媒體：導(dǎo)向傳輸媒體：非導(dǎo)向傳輸媒體導(dǎo)向傳輸媒體：一、同軸電纜（CoaxialCable）中心導(dǎo)體傳輸信號(hào)；外導(dǎo)體屏蔽層作為地線；接地好壞影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層以及保護(hù)塑料外層所組成，如圖2.7所示。這種結(jié)構(gòu)中的金屬屏蔽網(wǎng)可防止中心導(dǎo)體向外輻射電磁波，也可用來(lái)防止外界電磁場(chǎng)干擾中心導(dǎo)體的信號(hào)，因而具有很好的抗干擾特性，被廣泛用于較高速率的數(shù)據(jù)傳輸。通常按特性阻抗數(shù)值的不同，將其分為基帶同軸電纜（50同軸電纜）和寬帶同軸電纜（75同軸電纜）。二、雙絞線（TwistPair，TP）把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線用規(guī)則的方法扭絞起來(lái)就構(gòu)成了雙絞線，如圖所示。互絞可以使線間及周?chē)碾姶鸥蓴_最小。--螺旋絞合的雙導(dǎo)線--每根4對(duì)、25對(duì)、1800對(duì)--典型連接距離100m(LAN)--RJ-45插座、插頭--優(yōu)缺點(diǎn)：成本低組裝密度高、節(jié)省空間安裝容易(綜合布線系統(tǒng))平衡傳輸（高速率）抗干擾性一般連接距離短應(yīng)用領(lǐng)域：電話網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣內(nèi)屏蔽外屏蔽外套用于星形以太網(wǎng)。支持全雙工通信方式。容易布線。雙絞線按其是否有屏蔽，可分為屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線。屏蔽雙絞線：以鋁箔屏蔽以減少干擾和串音，應(yīng)用較少非屏蔽雙絞線：雙絞線外無(wú)任何屏蔽層，應(yīng)用廣泛屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線適用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)UTP有：5類(lèi)：100Mbps；5e類(lèi)：1KMbps；6類(lèi)：1Gbps。三、光纖（OpticalFiber）光導(dǎo)纖維電纜，簡(jiǎn)稱(chēng)光纜，是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)中性能最好、應(yīng)用前途廣泛的一種。以金屬導(dǎo)體為核心的傳輸介質(zhì)，其所能傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)，都是電信號(hào)。光纖依靠光波承載數(shù)據(jù)，光脈沖在玻璃纖維中傳播優(yōu)缺點(diǎn)：傳輸帶寬高：僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（＞100Gb/s）傳輸損耗小，適合長(zhǎng)距離傳輸抗干擾性能極好、誤碼率低，保密性好輕便價(jià)格較高需要光電轉(zhuǎn)換纖芯材料：塑料二氧化硅 （高純玻璃）光纖傳輸原理——光的反射光從折射率高的介質(zhì)入射到折射率低的介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生折射。折射量取決于兩種介質(zhì)的折射率。當(dāng)入射角≥臨界值時(shí)產(chǎn)生全反射，不會(huì)泄漏。纖芯—折射率高，玻璃包層—折射率低亮度調(diào)制：有光脈沖-1，無(wú)光脈沖-0光傳輸系統(tǒng)：光源、介質(zhì)、光檢測(cè)器光源：發(fā)光二極管/激光二極管光檢測(cè)器：光電二極管PIN/雪崩二極管APD單向傳輸，雙向需兩根光纖應(yīng)用領(lǐng)域：局域網(wǎng)主干、電信網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器連接圖光線射入到光纜和包層界面時(shí)的情況多模光纖(MMF)多模光纖采用發(fā)光二極管產(chǎn)生可見(jiàn)光作為光源,定向性較差。當(dāng)光纖芯線的直徑比光波波長(zhǎng)大很多時(shí)，由于光束進(jìn)入芯線中的角度不同傳播路徑也不同,這時(shí)光束是以多種模式在芯線內(nèi)不斷反射而向前傳播。多模光纖的傳輸距離一般在2km以?xún)?nèi)。多束光線以不同的反射角傳播激光器包層，折射率低纖芯，折射率高亮度調(diào)制光檢波器單模光纖(SMF)：光纖的直徑接近一個(gè)光波波長(zhǎng)單模光纖采用注入式激光二極管作為光源，激光的定向性強(qiáng)。單模光纖的芯線直徑一般為幾個(gè)光波的波長(zhǎng)，當(dāng)激光束進(jìn)人玻璃芯中的角度差別很小時(shí)，能以單一的模式無(wú)反射地沿軸向傳播。

激光器光檢波器單束光線沿直線傳播多模單模光纖的本質(zhì)是光纖直徑；光纖直徑大，多束光進(jìn)入，導(dǎo)致色散。單模光纖用于高速、遠(yuǎn)距離；多模光纖用于低速、近距離；雙絞線費(fèi)用低。距離短（≤100m)。光纖適合戶(hù)外鋪設(shè)；無(wú)中繼傳輸距離遠(yuǎn)；費(fèi)用高。典型的光纜單芯光纜多芯光纜玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼常見(jiàn)規(guī)格：纖芯——50um緩變型-MMF62.5um緩變型/增強(qiáng)型-MMF8.3um突變型-SMF包層——125um高密度多芯光纜剖面結(jié)構(gòu)芯封套外套加強(qiáng)芯光纖外鞘加強(qiáng)芯光纖束三種傳輸媒體比較隨著綜合布線系統(tǒng)的興起和普及，星形和樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成為主流，同軸電纜及對(duì)應(yīng)的總線形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已退出市場(chǎng)；雙絞線便宜、鋪設(shè)方便，但無(wú)中繼傳輸距離短、易受電磁干擾；光纖不受電磁干擾、無(wú)中繼傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率高，但費(fèi)用高。2.3信號(hào)調(diào)制技術(shù)本講主要內(nèi)容引入信號(hào)調(diào)制技術(shù)的原因；振幅鍵控調(diào)制技術(shù)；移頻鍵控調(diào)制技術(shù)；移相鍵控調(diào)制技術(shù)；正交幅度調(diào)制技術(shù)。一、引入信號(hào)調(diào)制技術(shù)的原因基帶信號(hào)由多次諧波信號(hào)組成；多次諧波信號(hào)構(gòu)成的帶寬和基帶信號(hào)傳輸速率成正比；信號(hào)失真和信號(hào)頻率范圍與傳輸距離成正比。低帶寬、遠(yuǎn)距離信道不適合傳輸基帶信號(hào)！因此，可以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成單次諧波信號(hào)后，通過(guò)類(lèi)似用戶(hù)線這樣的低帶寬、遠(yuǎn)距離線路進(jìn)行傳輸。數(shù)字通信由于失真問(wèn)題，只適合高帶寬線路，近距離傳輸環(huán)境。但對(duì)于存在需要較遠(yuǎn)距離無(wú)中繼通信且線路帶寬較低的應(yīng)用環(huán)境，如：用戶(hù)線，不適合進(jìn)行數(shù)字通信。但是在無(wú)噪聲情況下，單次諧波信號(hào)只有衰減，沒(méi)有失真：可用于低帶寬線路、遠(yuǎn)距離傳輸環(huán)境。這種將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成單次諧波信號(hào)的技術(shù)就是信號(hào)調(diào)制技術(shù)。一、引入信號(hào)調(diào)制技術(shù)的原因調(diào)制解調(diào)技術(shù)調(diào)制技術(shù)是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的技術(shù)，解調(diào)技術(shù)則是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程。數(shù)字信號(hào)是直接表示二進(jìn)制數(shù)0和1的信號(hào)，它具有兩種不同的狀態(tài)。而用于調(diào)制數(shù)字信號(hào)的模擬信號(hào)是正弦波信號(hào)（這里被稱(chēng)為載波信號(hào)），它具有三個(gè)基本特征：幅值、頻率和相位。因此，可用兩個(gè)基本特征不同的模擬信號(hào)表示數(shù)字信號(hào)的兩種不同的狀態(tài)，因而引出三種基本調(diào)制技術(shù)：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。調(diào)制原理：用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波的不同參量(幅度、頻率、相位)進(jìn)行調(diào)制。幾個(gè)相關(guān)概念碼元(Codecell)：時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元。比特（bit）：即一個(gè)二進(jìn)制位。比特率：為每秒傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)（即數(shù)據(jù)傳送速率）。波特（Baud）：碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝?。波特率：為每秒傳送的碼元數(shù)（即信號(hào)傳送速率）。t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號(hào)比特率、波特率和信號(hào)編碼級(jí)數(shù)的關(guān)系如下： Rbit=Rbaudlog2M上式中：M—信號(hào)的編碼級(jí)數(shù)，Rbit—比特率，Rbaud—波特率一個(gè)信號(hào)往往可以攜帶多個(gè)二進(jìn)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(shuō)，一個(gè)碼元中可以傳送多個(gè)比特。例如：當(dāng)波特率為9600時(shí)(每秒傳送9600個(gè)碼元)若M=2，數(shù)據(jù)傳輸率為9600b/s若M=16，數(shù)據(jù)傳輸率為38.4kb/s數(shù)字信號(hào)1和0兩種狀態(tài)。用一種幅值的載波信號(hào)表示1對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。用另一種幅值的載波信號(hào)表示0對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。但兩種載波信號(hào)的其他兩種特征：頻率和相位相同。如果載波信號(hào)頻率＝2400Hz,如何計(jì)算數(shù)字信號(hào)的傳輸速率？二、振幅鍵控調(diào)制技術(shù)C=W圖2.17ASK調(diào)制過(guò)程數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)載波信號(hào)用載波的兩種不同幅度的載波信號(hào)表示0和1。振幅鍵控法ASK信號(hào)實(shí)現(xiàn)容易，技術(shù)簡(jiǎn)單，但抗干擾能力較差。是一種效率相當(dāng)?shù)偷恼{(diào)制技術(shù)。三、移頻鍵控調(diào)制技術(shù)移頻鍵控調(diào)制技術(shù)(FSK)

數(shù)字信號(hào)1和0兩種狀態(tài)。用一種頻率的載波信號(hào)表示1對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。用另一種頻率的載波信號(hào)表示0對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。但兩種載波信號(hào)的其他兩種特征：幅值和相位相同。用載波的兩個(gè)不同頻率表示0和1。移頻鍵控FSK信號(hào)實(shí)現(xiàn)容易，技術(shù)簡(jiǎn)單，抗干擾能力較強(qiáng)，是目前最常用的調(diào)制方法之一。四、移相鍵控調(diào)制技術(shù)移相鍵控調(diào)制技術(shù)(PSK)數(shù)字信號(hào)1和0兩種狀態(tài)。用一種相位的載波信號(hào)表示1對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。用另一種相的載波信號(hào)表示0對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。兩種載波信號(hào)的相位差為180，但其他兩種特征：幅值和頻率相同。調(diào)相有絕對(duì)相位和相對(duì)相位之分。用載波的起始相位的變化表示0和1。五、正交幅度調(diào)制技術(shù)如果采用上述三種調(diào)制方法,數(shù)字信號(hào)的傳輸速率是無(wú)法提高的。如果將在幅度調(diào)制方法中，將信號(hào)幅值分為4級(jí)，則可以表示4種不同的狀態(tài)中的一種。而2位數(shù)字信號(hào)可以組合成4中不同的狀態(tài)，因此，一次信號(hào)變化可以傳輸兩位二進(jìn)制數(shù)。C=Wlog2LC：數(shù)字信號(hào)傳輸速率W：載波信號(hào)帶寬L：信號(hào)級(jí)數(shù)１．可以推廣到頻率調(diào)制和相位調(diào)制技術(shù)中，但由于4kHz帶寬限制，頻率調(diào)制的信號(hào)級(jí)數(shù)無(wú)法增加。２．真能夠通過(guò)無(wú)限增加信號(hào)級(jí)數(shù)來(lái)增加數(shù)字信號(hào)傳輸速率？３．能否通過(guò)同時(shí)改變幅值和相位增加信號(hào)級(jí)數(shù)？否，由于物理鏈路本身特性以及噪聲的存在可以用4種不同相位和4種不同的幅值構(gòu)成16種不同的信號(hào)狀態(tài)，用來(lái)表示4位二進(jìn)制數(shù)。五、正交幅度調(diào)制技術(shù)帶寬和數(shù)據(jù)速率之間的相互關(guān)系奈奎斯特公式：用于無(wú)噪聲理想低通信道奈奎斯特公式為估算已知帶寬信道的最高數(shù)據(jù)傳輸速率提供了依據(jù)。例如，話音級(jí)線路的帶寬約為3.1kHz，根據(jù)上式計(jì)算的信道最大數(shù)據(jù)傳輸率如右表所示C=2Wlog2LC=數(shù)據(jù)傳輸率，單位b/sW=帶寬，單位HzL=信號(hào)狀態(tài)數(shù)(信號(hào)編碼級(jí)數(shù))L最大數(shù)據(jù)率

26200b/s412400b/s818600b/s1624800b/s3231000b/s非理想信道實(shí)際的信道上存在損耗、延遲、噪聲。損耗引起信號(hào)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致信噪比S/N降低。延遲會(huì)使接收端的信號(hào)產(chǎn)生畸變。噪聲會(huì)破壞信號(hào)，產(chǎn)生誤碼。例如：數(shù)據(jù)傳輸速率為56kb/s時(shí)，持續(xù)時(shí)間0.01s的干擾會(huì)破壞約560個(gè)比特。010110011001010010110011001010010110111001000誤碼位傳輸數(shù)據(jù)：信號(hào)：噪聲：信號(hào)與噪聲疊加：采樣時(shí)序：接收數(shù)據(jù)：原始數(shù)據(jù)：香農(nóng)定理公式：用于有噪聲干擾信道例：信道帶寬W=3.1kHz，S/N=2000，則 C=3100×log2（1+2000）≈34kb/s即該信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸率不會(huì)大于34kb/s。信噪比的單位也可用分貝(dB)表示：

S/NdB=10log10

S/N所以，若S/NdB=30dB，則S/N=1000。C=Wlog2（1+S/N）

C:傳輸率，單位b/sW:帶寬，單位HzS/N:信噪比2.4差錯(cuò)控制技術(shù)本講重點(diǎn)差錯(cuò)控制概述；檢錯(cuò)碼與數(shù)據(jù)檢錯(cuò)；停止等待算法；連續(xù)ARQ。差錯(cuò)控制概述郵政服務(wù)系統(tǒng)并不可靠，如何在不可靠的郵政服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，保證寄信人至收信人之間的可靠通信：差錯(cuò)控制技術(shù)寄信人寄信人郵政服務(wù)系統(tǒng)信件中途丟失。信件損壞。收信人檢驗(yàn)確認(rèn)。寄信人定時(shí)重發(fā)。檢錯(cuò)、糾錯(cuò)碼?？煽總鬏敊C(jī)制。2.4.1檢錯(cuò)碼與數(shù)據(jù)檢錯(cuò)常見(jiàn)檢錯(cuò)碼奇偶效驗(yàn)碼：奇數(shù)位錯(cuò)。檢驗(yàn)和：連續(xù)多位錯(cuò)。循環(huán)冗余碼：多處偶發(fā)性連續(xù)多位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)傳輸錯(cuò)誤類(lèi)型連續(xù)多位錯(cuò)多處偶發(fā)性錯(cuò)適用網(wǎng)絡(luò)通信的檢錯(cuò)碼檢驗(yàn)和循環(huán)冗余碼檢錯(cuò)碼是一組添加的冗余信息；檢錯(cuò)碼和數(shù)據(jù)之間存在關(guān)聯(lián)，可以簡(jiǎn)單表示成：檢錯(cuò)碼＝F（數(shù)據(jù)）；接收端通過(guò)檢測(cè)檢錯(cuò)碼和數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)是否改變來(lái)判別數(shù)據(jù)是否出錯(cuò)。2.4.1檢錯(cuò)碼與數(shù)據(jù)檢錯(cuò)在原始數(shù)據(jù)字節(jié)的最高位（或最低位）增加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，使結(jié)果中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)（奇校驗(yàn)）或偶數(shù)（偶校驗(yàn)）。例如：1100010增加偶校驗(yàn)位后為11100010若接收方收到的字節(jié)奇偶校驗(yàn)結(jié)果不正確，就可以知道傳輸中發(fā)生了錯(cuò)誤。奇偶校驗(yàn)只能檢測(cè)出奇數(shù)個(gè)位錯(cuò)，偶數(shù)個(gè)位錯(cuò)則不能檢出。奇偶校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)碼11010011數(shù)據(jù)0檢錯(cuò)碼奇校驗(yàn)保證數(shù)據(jù)和檢錯(cuò)碼中1的位數(shù)為奇數(shù)11010011數(shù)據(jù)1檢錯(cuò)碼偶校驗(yàn)保證數(shù)據(jù)和檢錯(cuò)碼中1的位數(shù)為偶數(shù)如果數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)1位錯(cuò)，或者奇數(shù)位錯(cuò)，1的位數(shù)的奇偶特性將改變，接收端以此檢驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸是否出錯(cuò)，由于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶匦允沁B續(xù)多位錯(cuò)，因此，奇偶校驗(yàn)碼的檢錯(cuò)作用在網(wǎng)絡(luò)傳輸中有限。將數(shù)據(jù)分成等長(zhǎng)的多段，一般16位為一段，各段數(shù)據(jù)按照反碼運(yùn)算規(guī)則求和，求和結(jié)果取反，為檢錯(cuò)碼；接收端將數(shù)據(jù)重新求反后按照反碼規(guī)則求和,并與檢驗(yàn)和相加,將相加結(jié)果求反,如果求反結(jié)果為0,表示數(shù)據(jù)傳輸中沒(méi)有出錯(cuò)。能檢測(cè)出單段數(shù)據(jù)中的多位錯(cuò)，有可能檢測(cè)不出分布在多段數(shù)據(jù)中的多位錯(cuò)。檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)＝“0123”=0011000000110001001100100011001111001111110011101100110111001100100111011001101011001110110011011累加和0110001001100100累加和取反即為檢錯(cuò)碼循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼編碼步驟編碼:將待編碼的n位信息碼組Cn-1Cn–2…Ci…

C2C1C0表達(dá)為n-1階的多項(xiàng)式M(X)M(X)=Cn-1Xn-1+Cn-2Xn-2+…+CiXi+….+C1X1+C0X0

將信息碼組左移k位,變成M(X)·Xk,即成n+k

位的信息組Cn-1+k·

Cn-2+k…Ci+k…C1+kCk00…00

k位用k+1位預(yù)先選定的生成多項(xiàng)式G(X)對(duì)M(X)·Xk

作模2除法,得到一商Q(X)和余數(shù)R(X),即M(X)·Xk=Q(X)·G(X)+R(X)

將左移k位的待編碼有效信息與余數(shù)作模2加,形成CRC

模2加減運(yùn)算:按位進(jìn)行,不考慮進(jìn)位和借位.規(guī)則:00=0,01=1,10=1,11=0(異或運(yùn)算)模2除法運(yùn)算:當(dāng)部分余數(shù)首位為1時(shí),商取1

當(dāng)部分余數(shù)首位為0時(shí),商取0

當(dāng)部分余數(shù)位數(shù)小于除數(shù)位數(shù)時(shí),即為最后余數(shù)

1011000010101000010010101101商余數(shù)例：求4位有效信息1100的CRC碼,選G(X)=1011(k=3)

解：1.M(X)=X3+X2=1100

2.M(X)·X3=X6+X5=1100000(因K=3,即加3個(gè)0)

3.模2除:M(X)·Xk/G(X)

=1100000/1011=1110+010/1011

4.模2加:得CRC碼

=M(X)·X3+R(x)=110000+010=1100010

合法的CRC碼應(yīng)能被生成多項(xiàng)式G(X)整除,若不能被整除,說(shuō)明信息位有錯(cuò).通過(guò)精心選擇G(X)，可以檢測(cè)出極大多數(shù)連續(xù)多位錯(cuò)和其他出錯(cuò)情況。2.4.2停止等待算法在停止等待式算法中，發(fā)送端在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，要等待接收端返回的應(yīng)答信息，若應(yīng)答為確認(rèn)信息（ACK）時(shí)，發(fā)送端才可以繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)幀；若應(yīng)答為不確認(rèn)幀（NAK）時(shí)，發(fā)送端需要重發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)幀。停止等待ARQ協(xié)議非常簡(jiǎn)單，由于是一種半雙工的協(xié)議，因此系統(tǒng)的通信效率低。停止-等待算法的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，但也造成傳輸過(guò)程中吞吐量的降低，從而使得傳輸線路的是使用率不高。2.4.2停止等待算法檢錯(cuò)和確認(rèn)。定時(shí)重發(fā)。序號(hào)防止重復(fù)接收。效率問(wèn)題！正常傳輸數(shù)據(jù)丟失或出錯(cuò)數(shù)據(jù)重傳確認(rèn)應(yīng)答丟失丟棄已接收數(shù)據(jù)ACK(0)停止等待算法實(shí)現(xiàn)機(jī)制傳輸效率計(jì)算舉例如圖2.24網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，假定源終端至目的終端往返時(shí)延=20ms。源終端和目的終端連接網(wǎng)絡(luò)鏈路傳輸速率=1Gbps。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度=1KB。采用停止等待算法求連接網(wǎng)絡(luò)鏈路傳輸效率。解：傳輸效率=實(shí)際傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)/接口能夠傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)=1KB/(1Gbps×20ms×10-3)=(103×8)/(109×20×10-3)=4×10-4。2.4.3連續(xù)ARQ(自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求)工作原理發(fā)送方發(fā)完一幀后,不必停下來(lái)等待對(duì)方的應(yīng)答,可以連續(xù)發(fā)送若干幀；如果在發(fā)送過(guò)程中收到接收方的肯定應(yīng)答,可以繼續(xù)發(fā)送；若收到對(duì)其中某一幀的否認(rèn)幀,則使用某種ARQ方式重發(fā)數(shù)據(jù)；優(yōu)點(diǎn)：連