數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)3

,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(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,*,數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ),差錯(cuò)控制技術(shù),產(chǎn)生差錯(cuò)的原因及控制,1、,出現(xiàn)差錯(cuò)的必然性,外部電磁場(chǎng)的干擾,由傳輸導(dǎo)體內(nèi)部電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱噪聲,2、避免出錯(cuò)的方法,提高通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量,檢測(cè)錯(cuò)誤并加以糾正,檢錯(cuò)常用的方法是在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)加入校驗(yàn)碼,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,差錯(cuò)控制方法,檢測(cè)與糾正,時(shí)間冗余法,設(shè)備冗余法,數(shù)據(jù)冗余法,對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行某種,抗干擾編碼,檢錯(cuò)碼&糾錯(cuò)碼,奇偶校驗(yàn)碼,循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC),海明碼（R.Hamming),網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,奇偶校驗(yàn)碼,奇偶檢驗(yàn)碼是通過增加冗余位來使得碼字中,“1”的個(gè)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(shí)又可以分為垂直奇偶檢驗(yàn)、水平奇偶檢驗(yàn)和水平垂直奇偶檢驗(yàn)等類型。,垂直奇偶檢驗(yàn),編碼效率為:R=p（p+1）,。,奇偶檢驗(yàn)方法能檢測(cè)出每列中的所有奇數(shù)個(gè)位的錯(cuò)，但檢測(cè)不出偶數(shù)個(gè)位的錯(cuò)。對(duì)于突發(fā)錯(cuò)誤來說，奇數(shù)位錯(cuò)與偶數(shù)位錯(cuò)的概率接近于相等，因而,對(duì)差錯(cuò)的漏檢率接近于1/2,。,水平奇偶檢驗(yàn),編碼效率是 R=q（q+1）,對(duì)各個(gè)信息段的相應(yīng)位橫向進(jìn)行編碼，對(duì)應(yīng)每一行產(chǎn)生一個(gè)奇偶檢驗(yàn)冗余位;,不能在發(fā)送過程中邊產(chǎn)生奇偶檢驗(yàn)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,奇偶校驗(yàn)碼,同時(shí)進(jìn)行水平奇偶檢驗(yàn)和垂直奇偶檢驗(yàn)就構(gòu)成了水平垂直奇偶檢驗(yàn),它能檢測(cè)出所有3位或3位以下的錯(cuò)誤,奇數(shù)位錯(cuò)、突發(fā)長(zhǎng)度p+1的突發(fā)錯(cuò)以及很大一部分偶數(shù)位錯(cuò)。,其還可以糾正部分差錯(cuò)，例如僅在某一行和某一列中有奇數(shù)位錯(cuò)時(shí)，就能確定錯(cuò)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(gè)錯(cuò)時(shí)，雖然水平檢驗(yàn)不能發(fā)現(xiàn)，但在其垂直檢驗(yàn)中還是可能被查出。只有當(dāng)有錯(cuò)的各行和各列中出錯(cuò)位數(shù)均為偶數(shù)時(shí)，才不可能被發(fā)現(xiàn)。,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,奇偶校驗(yàn)碼,在實(shí)際的數(shù)據(jù)通信中，,垂直奇偶檢驗(yàn)主要用于異步傳輸,，通常情況下一列對(duì)應(yīng)一個(gè)字符。當(dāng)采用ASCII編碼時(shí)，P=7，其結(jié)果就是在7位表示字符的數(shù)據(jù)位上再附加第8位的奇偶位。例如，字符A用ASCII碼表示為1000001，采用偶檢驗(yàn)，第8位應(yīng)該是0。,水平檢驗(yàn)碼則是用于同步傳輸,，通常是把一群字符作為一個(gè)塊傳送，字符之間沒有時(shí)間間隔（同步傳輸）結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)附加的字符跟在塊的后面。通常人們還把這種水平檢驗(yàn)編碼稱作塊檢驗(yàn)碼（BCC），把所附加的字符叫做,塊檢驗(yàn)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用的最廣泛，漏檢率低，便于實(shí)現(xiàn)。,CRC碼又稱,多項(xiàng)式碼,。,任何一個(gè)由二進(jìn)制數(shù)位串組成的代碼都可以和一個(gè)只含有0和1兩個(gè)系數(shù)的多項(xiàng)式建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系：,一個(gè)K位幀可以看成是從X,K-1,到X,0,的K次多項(xiàng)式的系數(shù)序列，這個(gè)多項(xiàng)式的階數(shù)為K-1，高位（最左邊）是X,K-1,項(xiàng)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(xiàng)式是X,6,+X,4,+X,3,+X+1；而多項(xiàng)式X,5,+X,4,+X,2,+X對(duì)應(yīng)的位串是110110。,f(x)=X,6,+X,4,+X,3,+X+1 系數(shù)對(duì)應(yīng) 1011011,g(x)=X,5,+X,4,+X,2,+X 系數(shù)對(duì)應(yīng) 110110,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,CRC,K位信息 （k-1）次多項(xiàng)式K（x）,R位冗余位 （r-1）次多項(xiàng)式R（x）,N=K+R （n-1）次,多項(xiàng)式T（x）,T（x）=,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(gè)特定的r次多項(xiàng)式,G（x）,來實(shí)現(xiàn)。,網(wǎng)絡(luò)世界有你有我,CRC,利用CRC進(jìn)行檢錯(cuò)的過程可簡(jiǎn)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(gè)校驗(yàn)用的r位監(jiān)督碼(CRC碼)，附在原始信息后邊，構(gòu)成一個(gè)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)信息碼和CRC碼之間所遵循的規(guī)則進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定傳送中是否出錯(cuò)。這個(gè)規(guī)則，在差錯(cuò)控制理論中稱為“生成多項(xiàng)式”。,生成多項(xiàng)式的最高冪次項(xiàng)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(gè)零，使幀為,k+r,位，則其對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式是,x,r,K(x),;,按模2除法用對(duì)應(yīng)G（x）的位串去除對(duì)應(yīng)x,r,K(x)的位串;,按模2減法從對(duì)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(yàn)和的幀，叫多項(xiàng)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,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(duì),對(duì)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(gè),幀,幀沒有,差,差錯(cuò)，,就,就接受(accept)；,若余數(shù),R,0，則,判,判定這,個(gè),個(gè)幀有,差,差錯(cuò)，,就,就丟棄。,但這種,檢,檢測(cè)方,法,法并不,能,能確定,究,究竟是,哪,哪一個(gè),或,或哪幾,個(gè),個(gè)比特,出,出現(xiàn)了,差,差錯(cuò)。,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(cè),測(cè)不到,的,的差錯(cuò),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(yàn),序,序列FCS(Frame Check Sequence)。,循環(huán)冗,余,余檢驗(yàn)CRC 和,幀,幀檢驗(yàn),序,序列FCS,并,并不等,同,同。,CRC,是,是一,種,種常用,的,的檢錯(cuò)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(hào),號(hào)從一,臺(tái),臺(tái)計(jì)算,機(jī),機(jī)到另,一,一臺(tái)計(jì),算,算機(jī)的,傳,傳輸成,為,為可能,；,；,站點(diǎn)之,間,間傳送,的,的所有,信,信號(hào)都,是,是由某,種,種形式,的,的電磁,波,波組成,；,；,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(hào),。,。,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(jià)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),cat5E.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(hào)，,經(jīng),經(jīng)包層,界,界面反,射,射，使,光,光信號(hào),在,在纖芯,中,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,模光纖,多模光,纖,纖（multi-modefiber,）,）,內(nèi)芯直,徑,徑稍大,其中,有,有多個(gè),光,光沿不,同,同的方,向,向同時(shí),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(zhǎng)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(zhǎng),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(zhǎng)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(cè)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(cè)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(duì)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?cái)?shù)不,會(huì),會(huì)超過,多,多少？,對(duì)于帶,寬,寬為4KHz,的,的語音,信,信號(hào)，,采,采用量,化,化級(jí)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,