2008-通信概论-03-01-6.pdf

1第三章数据通信技术2008-11-3数字通信与信息网络实验室2绪论?数据：一般认为，数据是预先约定的具有某种含义的字 母、数字或符号的组合用数字信号代表的字母(英文大小写字母共52个)、数字(0—9共 10个)、字符(共32个)及符号(共34个)以上字母、数字、字符 及符号共128个编码：7bit二进制码组＋1bit奇偶校验位实质：以 8 bit 为一个字节的二进制数字信号，很多在数字化 技术中论述过的理论，在数据通信中依然适用 ?数据通信是以传输和交换数据业务为主的电信通信方 式由于计算机输入和输出的都是数据信号，因此，数 据通信是计算机技术与通信技术相结合的产物将计算 机或终端通过公用通信平台，按某种拓扑结构连接起 来，运行某种系统软件，就构成了数据通信(计算机通 信)网络2008-11-3数字通信与信息网络实验室3主要内容?数据通信概述?计算机网络体系结构?计算机局域网?TCP/IP?网络互联设备?广域网?因特网2008-11-3数字通信与信息网络实验室4§3.1数据通信概述?数据通信的特点?数据通信系统构成?传输代码?数据通信线路连接方式和数据传输方式?差错检测及控制?数字数据网（DDN）2008-11-3数字通信与信息网络实验室5§3.1.1 数据通信的特点?数据通信是人——计算机或计算机——计算机之间的 通信，为了保证通信的顺利进行，必须采用严格 统一的传输控制规程(通信协议)。

规程”就是在 通信过程中计算机必须遵守的一系列“约定”数据通信的传输速率极高在一条模拟信道 上传输56kbit／s的数据信号是很容易实现的，在 普通通信中是无法达到的 ?数据通信要求达到10—7 ～ 10—9的误码率，而话音 通信及电视业务可接受的误码率仅为10—4数据通信的突发度高突发度即是数据通信的峰 值速率与平均速率之比数据通信往往峰值速率 高而平均速率小2008-11-3数字通信与信息网络实验室6?数据通信系统由数据终端设备(DTE)、数据电路终接设 备( DCE)和传输信道3部分组成左端数据终端与右端主计算机进行点对点的通信§3.1. 2 数据通信系统构成22008-11-3数字通信与信息网络实验室71．数据终端设备 DTE?DTE是计算机网中用于处理用户数据的设 备，从简单的数据终端(甚至 I／O设备) 到复杂的中心计算机均称为 DTE数据终端设备由输入输出设备和传输(通 信)控制器组成，其功能为：?输入／输出功能?传输控制功能2008-11-3数字通信与信息网络实验室8输入／输出功能?把人可以识别的数据变换成计算机可以 处理的二进制信息，或反之如语音数据、图像数据2008-11-3数字通信与信息网络实验室9传输控制功能?完成这一功能的是传输控制器与通信控制器。

它 们按双方事先约定的传输控制规程完成通信线路 的控制、收发双方的同步、工作方式选择、传输 差错的检测和校正、数据流的控制、数据交换过 程中可能出现的异常情况的检测和恢复通信控制设备通常分为通信控制器和前端处理 机通信控制器依附于主计算机系统，用于中小规模的数 据通信系统前端处理机是把通信控制功能从主机中分离出来，集 中在位于主机前端的通信处理机完成，一般用于中大 规模的数据通信系统2008-11-3数字通信与信息网络实验室102．数据电路终接设备 DCE?DCE属于网络终接设备，调制解调器、线 路接续控制设备及与线路连接的其他数 据传输设备称为DCE2008-11-3数字通信与信息网络实验室11DCE?模拟信道：如交换网，数据传输采用话音频带数 据传输方式，DCE主要起频带调制解调器的作用，即把 DTE送来的数据信号变换为模拟信号再送往信道，或把 信道送来的模拟信号变换为数据信号再送往 DTE此 外，它还要实现收发双方的位同步，提供接口电路及 对线路状态进行监控等数字信道：DCE为数据服务单元(DSU)和信道服务单元 （CSU）组成它完成数据信息的格式化、信道信号的 形成、信号的发送与接收、定时信号的产生与提取及 各项接口的控制功能等。

DCE与信道一起构成数据电路数据电路加上两端执行 规程的传输控制器和通信控制器构成数据链路物 理电路＋规程）2008-11-3数字通信与信息网络实验室12§3.1.3 通信软件?通信软件用来控制相关硬件并给用户提供各 种应用安装和设置：软件对操作系统的要求、对调制解 调器的要求及支持范围；操作模式；对通信参数 （速率、参错控制方式等）的选择；双工？单工?信令控制功能：呼叫、回答模式切换；链路建立?数据控制功能：软件（协议）标准正确传输到指 定的设备，具有参错控制功能?数据操作功能：如对输入输出字符重新进行定义32008-11-3数字通信与信息网络实验室13§3.1.4 信息代码?在数据通信号中，为了传输信息，必须用二进制 代码表示不同的信息 ?随着数据通信的发展，代码的标准化十分重要 ?目 前 广 泛 使 用 的 是 美 国 信 息 交 换 标 准 码 ( ASCII)，每个字符由一个惟一的7比特( b1～ b7)组合表示，可以表示128个不同的字母、数 字、符号和字符 ?为了提高传输的可靠性，常在 b7之后再加一位 b8，作奇偶校验用奇偶冗余校验能发现传输中 码元的奇数个错误，但不能发现偶数个错误。

统 计表明，在低速率系统中，一个字符中出现1个 比特错误的概率大于95％因此，这种差错控制 的方法十分有效2008-11-3数字通信与信息网络实验室14§3.1.5x 数据通信线路连接方式?数据通信中，计算机与终端设备之间的 通信线路有三种连接方式：?点 —— 点连接?分支数据电路方式?使用信息集中器的数据电路2008-11-3数字通信与信息网络实验室152008-11-3数字通信与信息网络实验室161．点 —— 点连接?终端与计算机之间直接连接(距离小于几千米时) 或通过调制解调器(远距离时)用线路连接，称为 点一点连接该方式适合于通信量较大的场合 ?在点对点的链路中，负责建立数据链路、组织数 据传送的站称为主站，主站是具有计算机的中心 节点；仅能完成主站所指定操作的站称为从站， 从站通常是远地节点 ?由一个主站和一个从站构成的是不平衡的点——点结构?一个站由一个主站和一个从站构成，这种站既可作为 主站，也可作为从站，称为组合站由组合站——组合 站构成的系统是平衡的点——点系统2008-11-3数字通信与信息网络实验室172．分支数据电路方式?分支数据电路多用于由中心计算机进行集中控制的系 统，即在分支数据电路上不同时刻，计算机可与挂在 电路上的任一终端进行通信。

2008-11-3数字通信与信息网络实验室183．使用信息集中器的数据电路?信息集中器是具有信息集中、分配等通信处理 功能的设备，它可以将多个低速终端发出的数 据信息进行汇集处理后，经中、高速数据电路 送往中心计算机，或进行相反的处理和传输42008-11-3数字通信与信息网络实验室19§3.1.5 数据传输方式?同步传输与异步传输?并行传输与串行传输2008-11-3数字通信与信息网络实验室201．异步传输与同步传输?异步传输方式也称为起止式同步方式这种方 式中，收发端的时钟是各自独立的，标称频率 相同，但达不到比特同步；?优点是收发双方时钟不要求严格同步，同步实现简 单缺点是每个字符都要加入“起”、“止”码元，使传输 效率降低，适用于1200 bit/s以下的低速数据传 输同步传输方式又称独立同步方式这种方式收 发双方要保证比特同步字符同步是通过同步 字符 SYN来实现的效率高，高速传输（大于1200 bit/s）2008-11-3数字通信与信息网络实验室21异步传输方式?异步传输以字符作为传输单位为了实现字符 同步，在传送一个字符序列时，在字符的开始 和末尾加上两个码元，表示该字符的起始和停 止，称为起始位和停止位。

?起始位长度为1个码元，极性为“0”停止位长 度为 l～2个码元，极性为“ l”平时，不传 输字符时，线路处于“ l”状态，一旦接收端检 测到线路从“ l”状态变为“0”状态，意味着一 个字符的起始位到达，接收端利用该位实现与 发送端的字符同步，并按顺序接收字符当发 送字符结束，发送端又使线路处于“ l”电平状 态，直至发送下一个字符为止 2008-11-3数字通信与信息网络实验室22同步传输方式?同步传输方式又称独立同步方式 ?这种方式收发双方要保证比特同步字 符同步是通过同步字符 SYN 来实现的 ?SYN有两个作用：一是当收端收到2个以 上的 SYN就开始与发端同步，并按每8位 码组成一个字符二是当报文发完，但 尚未断开与收端的联系，用 SYN维持双 方的同步这种方式传输效率较高常 用于1200 bit/s以上速率的数据传输2008-11-3数字通信与信息网络实验室23异步传输与同步传输2008-11-3数字通信与信息网络实验室242．并行传输与串行传输?并行传输：数据以成组的方式在多条并行的信道 上同时传输 ?如采用8单位代码组成的字符，可以用8个信道并行传 送，一次传送一个字符。

这种方式的优点是收发双方 不存在字符同步的问题；缺点是必须同时有多条并行 信道可供使用 ?串行传输：数字流以串行方式在一条信道上传输 ?串行传输只需要一条信道，易于实现，但串行传输存 在收发双方如何实现字符同步的问题发 送 设 备接 收 设 备1 0 1发 送 设 备接 收 设 备52008-11-3数字通信与信息网络实验室25§3.1.6 差错检测及控制?在计算机与计算机之间传输数据时，误 码率要求低于10—9为此，在进行数据传 输时,要采取一定的方法发现差错并纠正 差错，这称为差错控制2008-11-3数字通信与信息网络实验室261、差错的检测基本思路?帮助发现错误并自动纠正差错的有效方法是对 传输的数据进行抗干扰编码，即给被传送的数 据码元按一定规则一定规则增加一些码元(称为冗余 码)，使冗余码与被传送的信息码之间建立一 定的关系关系，这种关系就是抗干扰编码发送 时，冗余码与信息码一起发送出去接收端按 预先确定的编码规则进行译码，进而发现错误 或纠正错误能发现错误的码称为检错码能纠正错误的码称为纠错码2008-11-3数字通信与信息网络实验室27差错控制编码-------信道编码?是提高数字传输可靠性的一种典型技 术。

通过对信息序列作某种变换，在信息序 列上附加一些监督码元，使原来彼此独 立、相关性极小的代码产生某种相关 性，在接收端就可以利用这种相关性来 检查并纠正信息序列在传输中所产生的 差错2008-11-3数字通信与信息网络实验室28信道分类?从差错控制的角度可以把信道分为三类?随机信道：错码的出现是随机的，且错码之 间统计独立突发信道：错码是集中成串出现，集中在很 短的时间内混合信道：既存在随机错码又存在突发错码 的信道对于不同类型的信道，应采用不同的差 错控制技术2008-11-3数字通信与信息网络实验室29差错控制方式主要有四种?前向纠错(FEC)?检错重发(ARQ)?反馈校验(IRQ)?混合纠错(HEC)：混合纠错方式是前向纠 错方式和检错重发方式的结合2008-11-3数字通信与信息网络实验室30前向纠错(FEC)?发送端对信息码元进行编码处理，使发 送的码元具有纠错能力接收端收到这 些码元之后，通过译码能自动发现并纠 正传输中出现的错误62008-11-3数字通信与信息网络实验室31检错重发(ARQ)?发送端经编码后发出能够检错的码元， 接收端收到后如果检测出错误，则通过 反向信道通知发送端重发，直至接收端 确认收到正确信息为止。

2008-11-3数字通信与信息网络实验室32检错重发系统?常见的检错重发系统有三种：?停发等候重发?返回重发?选择重发2008-11-3数字通信与信息网络实验室3。