網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

單元2網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)主講：姚遠耀【知識目標(biāo)】1.理解數(shù)據(jù)通信的基本概念和技術(shù)指標(biāo)2.理解異步通信和同步通信的過程3.理解數(shù)字（模擬）數(shù)據(jù)到數(shù)字（模擬）信號的編碼過程4.了解常用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)5.理解多路復(fù)用技術(shù)6.理解網(wǎng)絡(luò)噪聲干擾與差錯控制技術(shù)【能力目標(biāo)】1.能夠配置網(wǎng)絡(luò)終端的基本通信參數(shù)。2.能夠測試網(wǎng)絡(luò)終端的網(wǎng)速狀況。教學(xué)目標(biāo)2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)虛擬儀器采集到的信號

3信息、數(shù)據(jù)和信號（信息與信號是否是同一概念？）信息：是人們對現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的某種認識，是客觀事物屬性和相關(guān)特征的表征?！皩θ藗冇杏玫闹R”數(shù)據(jù)：是把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式，一般可以理解為“信息的數(shù)字化形式”。它總是以某種媒體作為載體進行存儲和傳遞。信號：是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)，具有確定的物理描述。例如電信號、電磁信號、光信號、載波信號、脈沖信號等?！靶盘柺且阅撤N特性參數(shù)的變化來代表信息的”，可以是模擬的，也可以是數(shù)字的。信息的傳遞依據(jù)信號的變化進行。1.數(shù)據(jù)通信的基本概念4根據(jù)信號使用的特性參數(shù)的不同，分為：數(shù)字信號：當(dāng)通信中的數(shù)據(jù)用離散的電信號表示時，就稱為數(shù)字信號。模擬信號：當(dāng)通信中的數(shù)據(jù)用連續(xù)載波表示時，就稱為模擬信號。52.數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)通信中的形式頻帶傳輸：也稱作模擬傳輸。

放大器

噪聲

傳輸距離受限

例如：電話線、廣播基帶傳輸：也叫做數(shù)字傳輸，即傳輸信道上傳輸?shù)氖菙?shù)字信號。

轉(zhuǎn)發(fā)器

多級轉(zhuǎn)發(fā)不會積累噪聲引起的失真

長距離傳輸計算機網(wǎng)絡(luò)重點解決數(shù)字數(shù)據(jù)的基帶傳輸。6從數(shù)據(jù)到信號的編碼在數(shù)據(jù)通信中，由計算機產(chǎn)生的數(shù)字數(shù)據(jù)要經(jīng)過編碼成數(shù)字信號(而不是直接)才送入數(shù)字傳輸信道。為什么進行編碼呢？未經(jīng)編碼的二進制基帶數(shù)字信號就是高電平和低電平不斷交替的信號。至于是用高電平還是用低電平代表1或0則都是可以的。使用這種基帶信號的最大問題是當(dāng)出現(xiàn)一長串的連續(xù)1或連續(xù)0時，在接收端中無法從收到的比特流中提取位同步信號。7數(shù)據(jù)到數(shù)字信號的編碼例如表示10110001的矩形波，若把比特持續(xù)時間縮短一半，就會讀成1100111100000011，也就是接收方與發(fā)送方之間無法做到位同步。8解決方案在網(wǎng)絡(luò)傳輸中通常使用自同步的編碼方法，所謂自同步就是接收方能夠從傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中提取同步時鐘，以達到與發(fā)送方同步的目的。經(jīng)常使用的自同步技術(shù)：曼徹斯特編碼技術(shù)（以太網(wǎng)）：在每個比特間隙中間引入跳變來代表不同比特和同步信息：負電平到正電平的跳變代表比特1；正電平到負電平的跳變則代表比特0；相反也是可以的。差分曼徹斯特編碼技術(shù)（令牌環(huán)網(wǎng)）：比特間隙中間的跳變用于攜帶同步信息，但是在比特間隙開始位置有一個附加的跳變用來表示不同比特；即：開始位置有跳變代表比特0，沒有則代表比特1；9曼徹斯特編碼：0：正到負；1：負到正；相反也是可以的差分曼徹斯特編碼：0：比特之間有跳變；1：比特之間沒有跳變；曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼方式的缺點是在每比特的持續(xù)時間內(nèi)將可能出現(xiàn)多達兩次跳變，意味著若要達到10Mbps的數(shù)據(jù)速率會使線路上信號狀態(tài)每秒變化20M次1011數(shù)字數(shù)據(jù)到模擬信號編碼基本知識：數(shù)字/模擬信號的轉(zhuǎn)換是通過調(diào)制/解調(diào)技術(shù)實現(xiàn)的；調(diào)制：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程；解調(diào)：將從模擬信道獲得的載波信號還原為數(shù)字信息；調(diào)制器：以位串為輸入，以調(diào)制后的載波為輸出的硬件線路；解調(diào)器：以載波為輸入，以重建的二進制位串為輸出的硬件線路；調(diào)制解調(diào)器（modem）：調(diào)制器和解調(diào)器的組合；支持雙工通信。12數(shù)字數(shù)據(jù)－>模擬信號的編碼數(shù)字信號是通過調(diào)制振幅、頻率和相位等載波特性或者這些特性的組合轉(zhuǎn)換成模擬信號。最基本的調(diào)制方式有三種：ASK、FSK、PSK；調(diào)幅（ASK）：載波振幅隨基帶數(shù)字信號而變化；“0”對應(yīng)于無載波輸出；“1”對應(yīng)于有載波輸出；調(diào)頻（FSK）：載波頻率隨基帶數(shù)字信號而變化；“0”：頻率較低的信號；“1”：頻率較高的信號；調(diào)相（PSK）：載波初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。“0”：相位0o；“1”：相位180o；13數(shù)字數(shù)據(jù)－>模擬信號的編碼141.通信系統(tǒng)模型變換信源信宿反變換噪聲信道由發(fā)送器完成變換具體指的是什么？舉例說明接收器噪聲會導(dǎo)致信號出現(xiàn)什么問題？通信系統(tǒng)三要素2.1.3數(shù)據(jù)通信的傳輸過程152.數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信中，按信號在傳輸介質(zhì)中的傳輸方向，可分三種方式：單工、半雙工、全雙工。163.異步與同步通信數(shù)據(jù)通信的工作方式分為并行通信和串行通信兩種。并行通信：利用多條數(shù)據(jù)傳輸線將一個數(shù)據(jù)的各位同時傳送；特點：速度快，適用短距離通信；串行通信：利用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位位地順序傳送；特點：線路簡單（電話或電報線路），降低成本，遠距離通信，傳輸速度慢；17異步與同步通信數(shù)據(jù)通信的一個基本要求是接收方必須知道它所接收的每一位或每個字符的起始時間。數(shù)據(jù)通信的同步方式分為兩種：異步傳輸和同步傳輸。串行通信方式：在曼徹斯特和差分曼徹斯特編碼中，我們已經(jīng)了解如何識別信息流中每一位的方法，但是有一個假定的前提條件，就是我們知道整個信息流的起始位置，例如，下圖所示是接收端收到的曼徹斯特編碼后的信號，如何識別是一串0還是一串1呢？18異步與同步通信同步：接收端按發(fā)送端發(fā)送地每個碼元的起止時間及重復(fù)頻率來接收數(shù)據(jù)，并且校對自己的時間，以便與發(fā)送端的發(fā)送取得一致，實現(xiàn)同步接收。異步傳輸：每個字節(jié)作為一個單元獨立傳輸，字節(jié)之間的傳輸間隔任意；為了標(biāo)志字節(jié)的開始和結(jié)尾，在每個字節(jié)的開始加一位起始位，結(jié)尾加1位或2位停止位，構(gòu)成一個個的“字符”。這里的“字符”指異步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元，不同于“字節(jié)”，一般略大于一個字節(jié)。19異步傳輸下圖為字母A的代碼（1000001）在異步方式時的傳輸結(jié)構(gòu)20同步傳輸同步傳輸不是對每個字符單獨進行同步，而是對一個數(shù)據(jù)塊進行同步；同步的方法不是加一位起始/停止位，而是在數(shù)據(jù)塊前面加特殊模式的位組合(如01111110，稱為位同步)或同步字符(SYN，代碼為0010110，稱為字符同步)，并且通過位填充或字符填充技術(shù)保證數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)不會與同步字符混淆。21同步傳輸同步通信規(guī)程有以下兩種：面向比特規(guī)程：以二進制位作為信息單位，現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)大多采用此類型規(guī)程，最典型的是高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC以二進制作為信息單位，以8位的標(biāo)志F開始，也以標(biāo)志F作后同步面向比特（bit）型規(guī)程（HDLC）22同步傳輸面向字符型規(guī)程：以字符作為信息單位。字符是EBCD碼或ASCII碼，典型代表是IBM公司的二進制同步控制規(guī)程BSC規(guī)程。在使用面向比特的同步規(guī)程時，若在數(shù)字位串中出現(xiàn)了01111110時將使用比特填充的方法予以識別，例如要發(fā)送的數(shù)據(jù)位串是01101111110010111110100，進行位填充后為0110111110100101111100100面向字符型規(guī)程（BSC）23同步傳輸同步通信的優(yōu)缺點：優(yōu)點：取消了每個字符的同步位，提高了效率，實現(xiàn)與大型機的通信；缺點：軟硬件費用太高；242.2數(shù)據(jù)通信的性能指標(biāo)調(diào)制速率與信息傳輸速率：調(diào)制速率（信號傳輸速率或者波特率）：定義：數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制以后的傳輸速率，或者說是信號在調(diào)制過程中每秒鐘其狀態(tài)變化的次數(shù)，即單位時間內(nèi)傳輸?shù)牟ㄐ螖?shù)（或稱每秒鐘發(fā)送的碼元數(shù)），單位為baud。B=1/T其中T表示單位脈沖寬度。我們可假定一個波形持續(xù)時間為833×10-6s，

則1秒鐘可輸出的波形數(shù)為1/(833×10-6)=1200個25信息傳輸速率：又稱比特率，指每秒能傳輸多少構(gòu)成數(shù)據(jù)的位數(shù)；S=(log2N)/T，以位/秒為單位，簡稱bps，N表示碼元有效狀態(tài)個數(shù)；若碼元狀態(tài)數(shù)=2（狀態(tài)0和1），即1碼元=1bit，比特率S=波特率B（僅值相等）；若碼元狀態(tài)數(shù)=4（00、01、10、11），即1碼元=2bit，則比特率＝2×波特率；例子：一臺四相調(diào)制解調(diào)器，單位脈沖T=833*10-6S，求調(diào)制速率和數(shù)據(jù)傳輸速率；調(diào)制速率B=1/T=1/(833*10-6)s=1200Baud數(shù)據(jù)傳輸速率S=1/T(log2N)=1200*log24=2400bps26主要技術(shù)指標(biāo)碼元與信息量：數(shù)字信號由碼元組成，碼元是承載信息的基本信號單位。比如用脈沖信號表示數(shù)據(jù)時，一個單位脈沖就是一碼元。一碼元的信息量是由碼元所能表示的數(shù)據(jù)有效狀態(tài)值個數(shù)決定的，若一碼元有00、01、10、11四個有效狀態(tài)值，則一碼元能攜帶2bit的信息。如圖：27帶寬和信道容量帶寬和信道容量：帶寬是指任何實際的模擬信道所能傳輸?shù)男盘柗秶?。信道容量即最大?shù)據(jù)速率是受信道帶寬制約的。例如一路電話話頻線路的帶寬常為4kHz。對于這個問題，奈奎斯特和香農(nóng)先后展開了研究，并從不同角度在不同情況下分別給出了兩個著名公式：奈奎斯特公式和香農(nóng)公式。奈奎斯特公式給出了無熱噪聲（由分子熱運動引起的噪聲）時信道帶寬對最大數(shù)據(jù)速率的限制，具體為

最大數(shù)據(jù)傳輸速率C=2Hlog2L(bps)H為信道帶寬，單位Hz，L表示某給定時刻數(shù)字信號可能取的離散值的個數(shù)。例如某信道帶寬為4kHz任何時刻數(shù)字信號可取0、1、2、3四種電平之一，其最大數(shù)據(jù)速率是多少？28帶寬和信道容量香農(nóng)則進一步研究了受噪聲干擾的信道情況，熱噪聲以信號功率與噪聲功率之比來度量，這個比值叫作信噪比。如果用S表示信號功率，N表示噪聲功率，則信噪比為S/N。通常人們并不使用信噪比本身，而是使用10log10（S/N），其單位為分貝（dB）。香農(nóng)關(guān)于噪聲信道的主要結(jié)論是：任何帶寬為H（Hz），信噪比為S/N的信道，其最大數(shù)據(jù)傳輸率為：C=Hlog2（1+S/N）b/s

例如：信噪比為30dB，帶寬為4000Hz的信道最大數(shù)據(jù)速率是多少？29誤碼率和誤比特率誤碼率：誤碼率是在通信系統(tǒng)中衡量系統(tǒng)傳輸可靠性的指標(biāo)，它的定義是二進制碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率。從統(tǒng)計的理論講，當(dāng)所傳送的數(shù)字序列無限長時，誤碼率為：

Pe=Ne/N其中N表示傳輸?shù)亩M制碼元總數(shù)；Ne表示被傳錯的碼元數(shù)。誤比特率：Pb=錯誤的比特數(shù)/傳輸?shù)目偙忍財?shù)302.2.2信道復(fù)用技術(shù)

引入：由于一條傳輸線路的某方面的能力遠遠超過傳輸一個用戶信號所需的能力，為了提高線路利用率，經(jīng)常讓多個信號同時共用一條物理線路。 常用的有三種方法：時分復(fù)用TDM

頻分復(fù)用FDM波分復(fù)用WDM碼分復(fù)用CDM

3132共享信道復(fù)用(multiplexing)是通信技術(shù)中的基本概念。信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用(a)不使用復(fù)用技術(shù)(b)使用復(fù)用技術(shù)33頻分多路復(fù)用（FDM）

頻分多路復(fù)用（Frequency-divisionmultiplexing，F(xiàn)DM），是一種將多路基帶信號調(diào)制到不同頻率載波上再進行疊加形成一個復(fù)合信號的多路復(fù)用技術(shù)。在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬的情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同（或略寬）的子信道，每個子信道傳輸一種信號，這就是頻分多路復(fù)用（如下圖所示）。頻分多路復(fù)用34用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過程中自始至終都占用這個頻帶。頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源（請注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。

頻率時間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5舉例：一路模擬電視信號需要帶寬6MHz（該帶寬并不是完全被信號所占用，其中會包含保護帶——保證各路信號的頻帶間不發(fā)生重疊，不會相互干擾），一根75Ω同軸電纜提供的帶寬在400MHz左右400MHz0~6MHZ頻段由低到高6~12MHZ12~18MHZ……….頻分復(fù)用舉例復(fù)用器頻率信號能量6M0頻率信號能量6M0頻率信號能量6M0分用器頻率信號能量18M12M6M頻率信號能量6M0頻率信號能量6M0頻率信號能量6M0先由復(fù)用器將兩路信號的頻段分別調(diào)至6MHz~12MHz和12MHz~18MHz，即完成頻譜搬移過程，然后將三路位于三個不同頻段的信號復(fù)合在一起進行傳輸，在接收端由分用器將信號還原為0~6MHz，并根據(jù)信號和頻段間的固定對應(yīng)關(guān)系確定每一路信號3637時分多路復(fù)用（TDM）

時分多路復(fù)用（TimeDivisionMultiplexing，TDM），即把一個傳輸通道進行時間分割以傳送若干話路的信息，如下圖所示。把N個話路設(shè)備接到一條公共的通道上，按一定的次序輪流的給各個設(shè)備分配一段使用通道的時間。當(dāng)輪到某個設(shè)備時，這個設(shè)備與通道接通，執(zhí)行操作。與此同時，其它設(shè)備與通道的聯(lián)系均被切斷。待指定的使用時間間隔一到，則通過時分多路轉(zhuǎn)換開關(guān)把通道聯(lián)接到下一個要連接的設(shè)備上去。時分制通信也稱時間分割通信，它是數(shù)字電話多路通信的主要方法38時分復(fù)用則是將時間劃分為一段段等長的時分復(fù)用幀（TDM幀）。每一個時分復(fù)用的用戶在每一個TDM幀中占用固定序號的時隙。每一個用戶所占用的時隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是TDM幀的長度）。TDM信號也稱為等時(isochronous)信號。時分復(fù)用的所有用戶是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。39時分復(fù)用頻率時間BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀40時分復(fù)用頻率時間CDCDCDAAAABBBBCDB在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀41時分復(fù)用頻率時間BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀42時分復(fù)用頻率時間BCBCBCAAAABCDDDDD在TDM幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀4路64kbps信號共用傳輸速率為256kbps的信道時分復(fù)用舉例44波分多路復(fù)用（WDM）

波分復(fù)用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）是指在一根光纖上使用不同的波長同時傳送多路光波信號的一種技術(shù)。WDM應(yīng)用于光纖信道。波分復(fù)用原理

:WDM和FDM基本上都基于相同原理，所不同的是WDM應(yīng)用于光纖信道上的光波傳輸過程，如下圖所示，而FDM應(yīng)用于電模擬傳輸。包含衍射光柵（DiffractionGrating）的WDM光纖系統(tǒng)完全不活躍，這一點與電FDM不同，因此它具有高度可靠性能。而且每個WDM光纖信道的載波頻率是FDM載波頻率的百萬倍。波分復(fù)用原理波分復(fù)用舉例46碼分多路復(fù)用（CDMA）CDMA是碼分多址的英文縮寫(CodeDivisionMultipleAccess)，它是在擴頻（SpreadSpectrum）通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)。CDMA也是一種共享信道的方法，使用基于碼型的信道分割方法，為每個用戶分配一個地址碼，各個碼型互不重疊，通信各方之間不會相互干擾，且抗干擾能力強。CDMA可以在一個信道上同時傳輸多個用戶的信息，也就是說，允許用戶之間的相互干擾，因此每個用戶能在同一時間使用同樣的頻帶進行通信。碼分多路復(fù)用技術(shù)主要用于無線通信系統(tǒng)，主要是移動通信系統(tǒng)。它不僅可以提高通信的話音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸约皽p少干擾對通信的影響，而且增大了通信系統(tǒng)的容量。筆記本電腦及掌上電腦等移動性計算機的聯(lián)網(wǎng)通信就是使用了這種技術(shù)。CDMA技術(shù)也是第三代移動通信（3rd-generation，3G）的技術(shù)基礎(chǔ)，目前3G技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)有美國的CDMA2000，歐洲和日本的WCDMA，我國的TD-SCDMA和WiMAX。在中國，WCDMA是中國聯(lián)通采用的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，TD-SCDMA是中國移動采用的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，CDMA2000是中國電信采用的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。3G和4G標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)3G標(biāo)準(zhǔn)有：TD-SCDMA（移動3g，屬于國產(chǎn)，其他國家沒有這個.缺點：支持的手機少，網(wǎng)速最慢，資費高.）；

WCDMA（聯(lián)通3g，是世界主流.只要開通3g的國家都有聯(lián)通3g.網(wǎng)速最快,缺點為3g信號最弱）、

CDMA2000（電信3g，美國，日本，東南亞都以這個為主流.抗干擾，所以信號不用擔(dān)心.世界各國的領(lǐng)導(dǎo)人都用這個CDMA.國內(nèi)的政府機關(guān)一律強制電信卡.）

剩下還有一個3g標(biāo)準(zhǔn)就是WIMAX。這個世界沒有幾個運營商在用，忽略不計.4G標(biāo)準(zhǔn)分為：TDD-LTE（移動4g.全球只有中國有）

FDD-LTE：聯(lián)通和電信以FDD為主（全球主流.全球除了國內(nèi)，其他國家都走的這個.聯(lián)通和電信是TDD-FDD融合）

WIMAX：忽略不計47482.2.3差錯控制技術(shù)差錯產(chǎn)生的原因：

所謂差錯，就是在通信接收端收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送端實際發(fā)出的數(shù)據(jù)出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。這種差錯是由通信信道的噪聲產(chǎn)生的。一般而言，通信信道的噪聲分為熱噪聲和沖擊噪聲兩種。熱噪聲是由傳輸介質(zhì)導(dǎo)體的電子熱運動產(chǎn)生的，它的特點是：時刻存在，幅度較小且強度與頻率無關(guān)，但頻譜很寬，是一類隨機噪聲。由熱噪聲引起的差錯稱隨機差錯。此類差錯的特點是：差錯是孤立的，在計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中是極個別的。與熱噪聲相比，沖擊噪聲幅度較大，是引起傳輸差錯的主要原因。沖擊噪聲的持續(xù)時間要比數(shù)據(jù)傳輸中的每比特發(fā)送時間要長（如外界磁場的變換、電源開關(guān)的跳變等），因而沖擊噪聲會引起相鄰多個數(shù)據(jù)位出錯。沖擊噪聲引起的傳輸差錯稱為突發(fā)差錯，它的特點是：差錯呈突發(fā)狀，影響一批連續(xù)的數(shù)據(jù)位。計算機網(wǎng)絡(luò)中的差錯主要是突發(fā)差錯。492.7.2差錯控制方法

差錯控制是指在數(shù)據(jù)通信過程中能發(fā)現(xiàn)或糾正差錯，將差錯限制在盡可能小的允許范圍內(nèi)。常用的差錯控制方法有反饋檢測、自動請求重發(fā)（ARQ）和前向糾錯（FEC）。1.反饋檢測反饋檢測方法又稱回送校驗法。雙方在進行數(shù)據(jù)傳輸時，接收方將接收到的數(shù)據(jù)重新發(fā)回發(fā)送方，由發(fā)送方檢查是否與原始數(shù)據(jù)完全相符。如不相符，則發(fā)送方發(fā)送一個控制信息通知接收方刪去出錯的數(shù)據(jù)。并重新發(fā)送該數(shù)據(jù)；如相符，則發(fā)送下一個數(shù)據(jù)。其原理如下圖所示，特點：原理簡單、實現(xiàn)容易、可靠性強，但開銷大，信道利用率低。反饋檢測原理50ARQ的原理是：發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)附加上一定的冗余檢錯碼一并發(fā)送，接收方則根據(jù)檢錯碼對數(shù)據(jù)進行差錯檢測，如發(fā)現(xiàn)差錯，則接收方返回請求重發(fā)的信息，發(fā)送方在收到請求重發(fā)的信息后，重新傳送數(shù)據(jù)；如沒有發(fā)現(xiàn)差錯，則發(fā)送下一個數(shù)據(jù)，如下圖所示。為保證通信正常進行，還需引入計時器（防止整個數(shù)據(jù)幀或反饋信息丟失）和幀編號（以防止接收方多次收到同一幀并遞交給網(wǎng)絡(luò)層）。特點：使用檢錯碼（常用的有奇偶校驗碼和CRC碼等）、必須是雙向信道、發(fā)送方需設(shè)置緩沖器。ARQ原理2.自動請求重發(fā)（ARQ）自動請求重發(fā)簡稱ARQ(AutomaticRepeatreQuest)，是計算機網(wǎng)絡(luò)中較常采用的差錯控制方法。513.前向糾錯（FEC）

前向糾錯簡稱FEC(ForwardErrorCorrection)，其原理是：發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)附加上一定的冗余糾錯碼一并發(fā)送，接收方則根據(jù)糾錯碼對數(shù)據(jù)進行差錯檢測，如發(fā)現(xiàn)差錯，由接收方進行糾正。特點：使用糾錯碼（糾錯碼編碼效率低且設(shè)備復(fù)雜）、單向信道、發(fā)送方無需設(shè)置緩沖器。52差錯控制編碼

差錯控制編碼的原理是：發(fā)送方對準(zhǔn)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行抗干擾編碼，即按某種算法附加上一定的冗余位，構(gòu)成一個碼字后再發(fā)送。接收方收到數(shù)據(jù)后進行校驗，即檢查信息位和附加的冗余位之間的關(guān)系，以檢查傳輸過程中是否有差錯發(fā)生。差錯控制編碼分檢錯碼和糾錯碼兩種，檢錯碼是能自動發(fā)現(xiàn)差錯的編碼，糾錯碼是不僅能發(fā)現(xiàn)差錯而且能自動糾正差錯的編碼。計算機網(wǎng)絡(luò)中常用的差錯控制編碼是奇偶校驗碼、循環(huán)冗余碼和海明校驗碼。

53奇偶校驗碼奇偶校驗碼是一種最簡單的檢錯碼。其原理是:通過增加冗余位（校驗位）來使得碼字中“l(fā)”的個數(shù)保持為奇數(shù)(奇校驗)或偶數(shù)(偶校驗)。它分為垂直奇（偶）校驗、水平奇（偶）校驗與水平垂直奇偶校驗（方陣碼）。

54（1）水平奇（偶）校驗是指在面向字符的數(shù)據(jù)傳輸中，在每個字符的7位信息碼后附加一個校驗位0或1，使整個字符中二進制位1的個數(shù)為奇（偶）數(shù)。如果使編碼中“1”的個數(shù)成為奇數(shù)則叫做奇校驗，反之，則叫做偶校驗。例如：字符R的ASCII編碼為1010010

后面增加一位進行奇校驗10100100

（使“1”的個數(shù)為奇數(shù)）傳送時，其中一位出差錯10110100（奇校驗檢查出錯）傳送時有兩位出差錯10111100（奇校驗不能檢錯）缺點：只能發(fā)現(xiàn)字符傳輸中的奇數(shù)位錯，而不能發(fā)現(xiàn)偶數(shù)位錯。55（2）垂直奇（偶）校驗垂直奇偶校驗也稱為組校驗，是將所發(fā)送的若干個字符組成字符組或字符塊，形式上看相當(dāng)于是一個矩陣，每行為一個字符，每列為所有字符對應(yīng)的相同位。方法：在每列的信息碼后附加一個校驗位0或1，使每列中二進制位1的個數(shù)為奇（偶）數(shù)。缺點：只能發(fā)現(xiàn)每列中的奇數(shù)位錯，而不能發(fā)現(xiàn)偶數(shù)位錯。56垂直奇校驗的例子1000101字符1b1b2b3b4b5b6b71100101字符21101101字符31010101字符410001011000111字符61000101字符71110101字符8

1010101

校驗字符字符557（3）水平垂直奇（偶）校驗同時采用了水平奇偶校驗和垂直奇偶校驗，即既對每個字符做水平校驗，同時也對整個字符塊做垂直校驗，則奇偶校驗碼的檢錯能力可以明顯提高。方法：在每個字符的末尾附加一個校驗位0或1，使每個字符二進制位1的個數(shù)為奇（偶）數(shù)，同時在每列的末尾附加一個校驗位0或1，使每列中二進制位1的個數(shù)也為奇（偶）數(shù)。優(yōu)點：采用這種校驗之后，如果其中有一個二進位出錯，不僅從一橫行中的校驗位中反映出來，同時從一縱列的校驗位中也反映出來，概括垂直和水平兩個校驗位的反映，可以確知出錯的位置，從而加以校正。采用這種辦法之后，不僅可以檢驗出一位出錯，而且可以自動糾正一位差錯，使誤碼率能降低2～4個數(shù)量級，糾錯效果十分顯著。58水平垂直奇校驗的例子10001010字符1b1

b2b3b4b5b6b7校驗位11001011字符211011010字符310101011字符41000101010001111字符610001010字符711101010字符81010101

0校驗位字符559循環(huán)冗余校驗碼(CRC）循環(huán)冗余碼又稱CRC碼(CyclicRedundancyCode)，簡稱循環(huán)碼。CRC碼檢錯能力強，且容易實現(xiàn)，是目前最廣泛的檢錯碼編碼方法之一。CRC也是一種檢錯碼，其編碼過程涉及多項式及多項式除法運算知識。如比特串B7B6B5B4B3B2B1BO可表示為多項式形式：B7×X7+B6×X6+B5×X5+B4×X4+B3×X3+B2×X2+B1×X1+BO×X0，若比特串取值為10101110，則該比特串可被表示成二進制多項式x7+x5+x3+x2+x1。60循環(huán)冗余校驗碼(CRC）工作原理：是將所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)除以一個預(yù)先設(shè)定的除數(shù)，所得的余數(shù)作為