數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)3

《數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)3（32頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,*,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),差錯控制技術(shù),產(chǎn)生差錯的原因及控制,1、,出現(xiàn)差錯的必然性,外部電磁場的干擾,由傳輸導(dǎo)體內(nèi)部電子熱運動產(chǎn)生的熱噪聲,2、避免出錯的方法,提高通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量,檢測錯誤并加以糾正,檢錯常用的方法是在發(fā)送數(shù)據(jù)時加入校驗碼,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,差錯控制方法,檢測與糾正,時間冗余法,設(shè)備冗余法,數(shù)據(jù)冗余法,對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行某種,抗干擾編碼,檢錯碼&糾錯碼,奇偶校驗碼,循環(huán)冗余校驗碼(CRC),海明碼（R.Hamming),網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,奇偶校驗碼,奇偶檢驗碼是通過增加冗余位來使得碼

2、字中,“1”的個數(shù)保持為奇數(shù)或偶數(shù),的編碼方法。它在通信中使用時又可以分為垂直奇偶檢驗、水平奇偶檢驗和水平垂直奇偶檢驗等類型。,垂直奇偶檢驗,編碼效率為:R=p（p+1）,。,奇偶檢驗方法能檢測出每列中的所有奇數(shù)個位的錯，但檢測不出偶數(shù)個位的錯。對于突發(fā)錯誤來說，奇數(shù)位錯與偶數(shù)位錯的概率接近于相等，因而,對差錯的漏檢率接近于1/2,。,水平奇偶檢驗,編碼效率是 R=q（q+1）,對各個信息段的相應(yīng)位橫向進(jìn)行編碼，對應(yīng)每一行產(chǎn)生一個奇偶檢驗冗余位;,不能在發(fā)送過程中邊產(chǎn)生奇偶檢驗冗余位，邊插入發(fā)送，而必須等要發(fā)送的完整信息塊到齊后，才能產(chǎn)生冗余位，一定要使用記憶寄存器。,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,奇偶校

3、驗碼,同時進(jìn)行水平奇偶檢驗和垂直奇偶檢驗就構(gòu)成了水平垂直奇偶檢驗,它能檢測出所有3位或3位以下的錯誤,奇數(shù)位錯、突發(fā)長度p+1的突發(fā)錯以及很大一部分偶數(shù)位錯。,其還可以糾正部分差錯，例如僅在某一行和某一列中有奇數(shù)位錯時，就能確定錯誤的位置就在該行和該列的交叉處，從而得以糾正。另外，當(dāng)某一行出現(xiàn)偶數(shù)個錯時，雖然水平檢驗不能發(fā)現(xiàn)，但在其垂直檢驗中還是可能被查出。只有當(dāng)有錯的各行和各列中出錯位數(shù)均為偶數(shù)時，才不可能被發(fā)現(xiàn)。,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,奇偶校驗碼,在實際的數(shù)據(jù)通信中，,垂直奇偶檢驗主要用于異步傳輸,，通常情況下一列對應(yīng)一個字符。當(dāng)采用ASCII編碼時，P=7，其結(jié)果就是在7位表示字符的數(shù)據(jù)位上

4、再附加第8位的奇偶位。例如，字符A用ASCII碼表示為1000001，采用偶檢驗，第8位應(yīng)該是0。,水平檢驗碼則是用于同步傳輸,，通常是把一群字符作為一個塊傳送，字符之間沒有時間間隔（同步傳輸）結(jié)果產(chǎn)生一個附加的字符跟在塊的后面。通常人們還把這種水平檢驗編碼稱作塊檢驗碼（BCC），把所附加的字符叫做,塊檢驗字符,。,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,CRC,循環(huán)冗余碼（CRC,-Cyclic Redundancy Code）,在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用的最廣泛，漏檢率低，便于實現(xiàn)。,CRC碼又稱,多項式碼,。,任何一個由二進(jìn)制數(shù)位串組成的代碼都可以和一個只含有0和1兩個系數(shù)的多項式建立一一對應(yīng)的關(guān)系：,一個K位幀可以看

5、成是從X,K-1,到X,0,的K次多項式的系數(shù)序列，這個多項式的階數(shù)為K-1，高位（最左邊）是X,K-1,項的系數(shù)，下一位是X,K-2,的系數(shù)，依次類推。,例如，1011011有7位，表示成多項式是X,6,+X,4,+X,3,+X+1；而多項式X,5,+X,4,+X,2,+X對應(yīng)的位串是110110。,f(x)=X,6,+X,4,+X,3,+X+1 系數(shù)對應(yīng) 1011011,g(x)=X,5,+X,4,+X,2,+X 系數(shù)對應(yīng) 110110,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,CRC,K位信息 （k-1）次多項式K（x）,R位冗余位 （r-1）次多項式R（x）,N=K+R （n-1）次,多項式T（x）,T（x）

6、=,x,r,K(x)+R（x）,信息位 1010001 K（x）=X,6,+X,4,+1,冗余位,1101,R（x）=X,3,+X,2,+1,碼字 1010001,1101,T（x）=X,10,+X,8,+X,4,+X,3,+X,2,+1,由信息位產(chǎn)生冗余位的過程，就是已知K（x）求R（x）,CRC中，可以通過找到一個特定的r次多項式,G（x）,來實現(xiàn)。,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,CRC,利用CRC進(jìn)行檢錯的過程可簡單描述為：在發(fā)送端根據(jù)要傳送的k位二進(jìn)制碼序列，以一定的規(guī)則產(chǎn)生一個校驗用的r位監(jiān)督碼(CRC碼)，附在原始信息后邊，構(gòu)成一個新的二進(jìn)制碼序列數(shù)共k+r位，然后發(fā)送出去。在接收端，根據(jù)信息

7、碼和CRC碼之間所遵循的規(guī)則進(jìn)行檢驗，以確定傳送中是否出錯。這個規(guī)則，在差錯控制理論中稱為“生成多項式”。,生成多項式的最高冪次項系數(shù)是固定的1。,除法電路可以完成得到余式的編碼操作。,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,CRC,算法如下：,設(shè)G（x）為r階，在幀的末尾附加r個零，使幀為,k+r,位，則其對應(yīng)的多項式是,x,r,K(x),;,按模2除法用對應(yīng)G（x）的位串去除對應(yīng)x,r,K(x)的位串;,按模2減法從對應(yīng)于x,r,K(x)的位串減去余數(shù)（總是等于或小于r位）。結(jié)果就是要傳送的帶檢驗和的幀，叫多項式T（x）。,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,CRC,G（x,）,）,x,r,K(x),網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我

8、,CRC,G（X,）,）由協(xié),議,議規(guī)定,CRC-12,：,：x,12,+x,11,+x,3,+x,2,+x+1,CRC-16,：,：x,16,+x,15,+x,2,+1,CRC-CCITT,：,：x,16,+x,12,+x,5,+1,CRC-32,：,：x,32,+x,26,+x,23,+x,22,+x,16,+x,11,+x,10,+x,8,+x,7,+x,5,+x,4,+x,2,+x+1,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,CRC,接收方,按模2,除,除法用,對,對應(yīng)G,（,（x）,的,的位串,去,去除接,收,收到,的,的位串,：,：,若得出,的,的余數(shù),R,=0,，,，則判,定,定這個,幀,

9、幀沒有,差,差錯，,就,就接受(accept)；,若余數(shù),R,0，則,判,判定這,個,個幀有,差,差錯，,就,就丟棄。,但這種,檢,檢測方,法,法并不,能,能確定,究,究竟是,哪,哪一個,或,或哪幾,個,個比特,出,出現(xiàn)了,差,差錯。,只要經(jīng),過,過嚴(yán)格,的,的挑選,，,，并使,用,用位數(shù),足,足夠多,的,的除數(shù),P,，那么,出,出現(xiàn)檢,測,測不到,的,的差錯,的,的概率,就,就很小,很,很小。,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,CRC,在數(shù)據(jù),后,后面添,加,加上的,冗,冗余碼,稱,稱為幀檢驗,序,序列FCS(Frame Check Sequence)。,循環(huán)冗,余,余檢驗CRC 和,幀,幀檢驗

10、,序,序列FCS,并,并不等,同,同。,CRC,是,是一,種,種常用,的,的檢錯方,法,法，而FCS,是,是添,加,加在數(shù),據(jù),據(jù)后面,的,的冗余碼。,FCS,可,可以,用,用 CRC,這,這種方,法,法得出,，,，但CRC,并,并非,用,用來獲,得,得 FCS,的,的唯一,方,方法。,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,數(shù)據(jù)通,信,信基礎(chǔ),網(wǎng)絡(luò)傳,輸,輸介質(zhì),物理傳,輸,輸介質(zhì),物理媒,體,體使得,電,電子信,號,號從一,臺,臺計算,機(jī),機(jī)到另,一,一臺計,算,算機(jī)的,傳,傳輸成,為,為可能,；,；,站點之,間,間傳送,的,的所有,信,信號都,是,是由某,種,種形式,的,的電磁,波,波組成,；,；

11、,根據(jù)電,磁,磁波的,頻,頻率，,使,使用不,同,同的媒,體,體來傳,送,送信號,。,。,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,電磁頻,譜,譜,頻段,劃分,低頻,(LF),中頻,(MF),高頻,(HF),甚高頻,(VHF),特高頻,(UHF),超高頻,(SHF),極高頻,(EHF),頻率范圍,30300 kHz,300 kHz3 MHz,330 MHz,30300 MHz,300 MHz3 GHz,330 GHz,30 GHz,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,傳輸介,質(zhì),質(zhì)特性,價格,安裝要,求,求,帶寬,衰減,抗電磁,干,干擾性,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,同軸電,纜,纜,外導(dǎo)體屏蔽層,絕緣層,絕緣

12、保護(hù)套層,內(nèi)導(dǎo)體,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,同軸電,纜,纜,RG-8/RG-1150,RG-58,50,RG-597,5,RG-62,93,Coaxial Cable,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,雙絞線,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,雙絞線,A,扭絞距,線徑,0.41.4 mm,B,近端串?dāng)_,遠(yuǎn)端串?dāng)_,為什么,絞,絞合在,一,一起？,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,雙絞線,T,wisted,P,air,Cat.1audio&20kHz,Cat2.1MHz(4Mbps),Cat3.16MHz(10Mbps),Cat4.20MHz(16Mbps),Cat5.100MHz(100Mbps),ca

13、t5E.100MHz(100Mbps),Cat6.250MHz(1000Mbps),Cat6E.250MHz(1000Mbps),Cat7.600MHz(10Gbps)(STP),ANSI/EIA/TIA-568A(B),ISO,S,hield&,U,nshield,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,光纖,折射角,入射角,包層,（低折射率的媒體）,包層,（低折射率的媒體）,纖芯,（高折射率的媒體）,包層,纖芯,纖芯和,周,周圍比,纖,纖芯的,折,折射率,稍,稍低的,材,材料做,成,成的包,層,層，將,射,射入纖,芯,芯的光,信,信號，,經(jīng),經(jīng)包層,界,界面反,射,射，使,光,光信號,在,在纖芯,中

14、,中傳播,前,前進(jìn)的,媒,媒體,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,光纖,高折射率,(纖芯),低折射率,(包層),光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷?網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,光纖,光纖按,模,模式分,：,：,單模8.3-10,m/125,m,多模50,m/125,m、62.5,m/125,m,窗口（,波,波段）,800-900nm,1250-1350nm,1500-1600nm,單模：,850/1300nm,多模：,1310-1550nm,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,輸入脈沖,輸出脈沖,單模光纖,光纖,輸入脈沖,輸出脈沖,多模光,纖,纖,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,單模光,纖,纖和多,模

15、,模光纖,多模光,纖,纖（multi-modefiber,）,）,內(nèi)芯直,徑,徑稍大,其中,有,有多個,光,光沿不,同,同的方,向,向同時,傳,傳播。,直徑為62.5,m,使用普,通,通發(fā)光,二,二極管,作,作為光,源,源,波長為0.85um,中繼距,離,離2公,里,里,單模光,纖,纖（single-mode fiber）,內(nèi)芯直,徑,徑較小,，,，與光,的,的波長,接,接近，,光,光沿同,一,一方向,傳,傳播。,直徑為810,m,使用激,光,光源,波,波長為1.55um,中繼距,離,離100公里,激光器,光檢波器,單束光線沿直線傳播,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

16、率高,亮度調(diào)制,光檢波器,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,光纖,作為傳,輸,輸介質(zhì),的,的光導(dǎo)纖,維,維，還需,要,要光源和檢測器,光源:,發(fā)光二,極,極管(LightEmittingDiode),注入式,激,激光二,極,極管ILD(Injection Laser Diode)。,（適用,于,于單模,光,光纖）,檢測器,在接收,端,端用來,將,將光變,換,換成電,能,能的是光電二,極,極管。,網(wǎng)絡(luò)世,界,界有你,有,有我,作業(yè)題,對于帶,寬,寬為6MHz,的,的信道,，,，若用4種不,同,同的狀,態(tài),態(tài)來表,示,示數(shù)據(jù),，,，在不,考,考慮熱,噪,噪聲的,情,情況下,，,，該信,道,道的最,大,大數(shù)據(jù),傳,傳輸速,率,率是多,少,少？,信道帶,寬,寬為3KHz,，,，信噪,比,比為30db,，,，則每,秒,秒能發(fā),送,送的比,特,特數(shù)不,會,會超過,多,多少？,對于帶,寬,寬為4KHz,的,的語音,信,信號，,采,采用量,化,化級別,為,為128的PCM方,法,法編碼,，,，問所,產(chǎn),產(chǎn)生的,二,二進(jìn)制,位,位要用,多,多大的,傳,傳輸速,率,率的信,道,道才能,傳,傳輸？,采用曼,徹,