• 雙極性不歸零碼

  • 0：負電平

  • 1：正電平

  • ITU-T的V.24接口和 EIA的RS-232C接口標準都采用 雙極不歸零碼

  • 有利于在信道中傳輸，抗干擾能力強

• 單極歸零碼

  • 0：零電平
  • 1：正電平
  • 與單極不歸零碼不同，在每個正脈沖持續(xù)期中間時刻，需要從正電平回到零電平

• 雙極歸零碼

  • 0：負電平，且在 中間時刻電平 由 負電平 回到 零電平
  • 1：正電平，且在 中間時刻電平 由 正電平 回到 零電平

• 差分碼

  • 0：相鄰電平無跳變
  • 1：相鄰電平有跳變

• 雙相碼，曼徹斯特碼

  • 0：中間時刻，由負電平跳到正電平
  • 1：中間時刻，由正電平跳到負電平

• 差分曼徹斯特碼

  • 每個比特中間都有跳變，用于同步
  • 0：開始處無跳變
  • 1：開始處有跳變

• 多元碼

  • 將二進制數(shù)據(jù)映射為多進制信號
  • 實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，提高系統(tǒng)的頻帶利用率

3. 模擬信號的數(shù)字編碼

• 將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，便于在數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸

• AD轉(zhuǎn)換要經(jīng)過三個環(huán)節(jié)

  • 采樣
    • 按周期采集模擬信號的瞬間值
  • 量化
    • 將瞬間值用數(shù)值表達出來
  • 編碼
    • 將數(shù)值變?yōu)橐唤M二進制碼
  • 例如將模擬信號 f(t)，在t=1T，2T，3T…時刻采樣
  • 得到瞬間值 f(t) = 5.2，將其取整量化 5
  • 最后對 5 進行 3位二進制編碼得到 101

• 抽樣定理

  • 假設(shè)模擬信號的頻率范圍是 fl ~ fh，則信號帶寬B = fh - fl

    • 若B>fl，為低通信號
    • B<=fl ，為帶通信號

  • 低通抽樣定理

    • 對于一個頻帶有限模擬信號 f(t)，假設(shè)頻帶為(0,fh)，若以 抽樣頻率 fs >= 2fh
    • 則信號 f(t) 將被抽樣值完全確定。采樣的結(jié)果可以完全的還原原來的信號

  • 帶通抽樣定理

    • fs = 2B(1+k/n)
    • n為 fs/B 整數(shù)部分
    • k為 fh/B 小數(shù)部分

• 脈沖編碼調(diào)制

  • 指定有限個 量化電平 ，把抽樣值用最接近的電平表示
  • 根據(jù) 量化間隔 是否相等，分為
    • 均勻量化
      • 取值域等間隔分割
    • 非均勻量化
      • 量化值 隨著抽樣值的變化而變化

• 編碼

  • 采樣信號經(jīng)過量化得到有限個信號電平，將這些電平用二進制組表示
  • 自然二進制碼
  • 折疊二進制碼
    • 最高位為0，其他位取反
    • 最高位為1，其他位不變

六. 復(fù)用技術(shù)

1. 多路復(fù)用技術(shù)

• 目的就是充分利用信道的資源，提高信道利用率，提高通信效率
• 模型概念如下圖
  

2. 頻分多路復(fù)用（FDM）

• 頻域內(nèi)將信道帶寬劃分為多個子信道，利用載波調(diào)制技術(shù)，將原始信號調(diào)制到各個對應(yīng)的子信道載波信號上

• 整個物理信道內(nèi)頻譜不重疊，達到共用一個信道

• 優(yōu)點
  • 分路方便，有線和微波通信系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛
  • 電話線上網(wǎng)的寬帶網(wǎng)絡(luò)
• 缺點
  • 各路信號互相干擾（串擾）
  • 不提供差錯控制技術(shù)，不便于性能監(jiān)測

3. 時分多路復(fù)用（TDM）

• 在時域內(nèi)劃分多個等長的時隙，每個信號占有不同的時隙，在時域上不重疊，共用一個信道

• 優(yōu)點

  • 便于信號的數(shù)字化
  • 生產(chǎn)成本低
  • 制造調(diào)試容易

• 同步時分多路復(fù)用（STDM）

  • 按照固定順序把時隙分配給各路信號
    • 假設(shè)一共有n路時隙，將第一個時隙分配給第一路信號，第二個時隙分配給第二路信號，第n個時隙分配給第n路信號
    • 然后再將第n+1給時隙分配給第一路信號，第n+2時隙分配給第二路信號
    • 如此循環(huán)，發(fā)送端以n個時隙為一個周期，分別將n路循環(huán)的采樣構(gòu)成一共時分復(fù)用幀
    • 接收端只需要采用完全相同的接收順序，即可將多路信號分割，還原
    • 每一個幀的時隙是固定的，各個時隙不可互相轉(zhuǎn)讓
    • 會造成時隙的浪費

• 異步時分多路復(fù)用（ATDM）、

  • 為大量數(shù)據(jù)發(fā)送的用戶分配較多的時隙

  • 少量數(shù)據(jù)發(fā)送的分配相對較少的時隙

  • 沒有數(shù)據(jù)的用戶就不再分配

  • 時隙與各路信號之間沒有固定的關(guān)系

  • 需要攜帶地址信息

• 優(yōu)點

  • 提高了設(shè)備的利用率
  • 應(yīng)用于高速遠程通信

• 缺點

  • 技術(shù)復(fù)雜性較高
  • 需要傳輸用戶標識

• 典型的TDM

  • 時分制多路電話通信系統(tǒng)
    • 通過PCM對模擬信號進行數(shù)字化編碼
    • 將多個話路的PCM話音數(shù)據(jù)用TDM的方法組裝成幀
    • 每個時隙承載一路PCM信號
  • 對于時分制多路電話通信系統(tǒng)制定的標準
    • ITU 針對 同步數(shù)字體系PDH，制定了兩個建議
      • 我國及歐洲地區(qū)采用 E體系
      • 北美，日本等采用 I體系
  • E1載波：2.048Mbps
  • T1載波：1.544Mbps

4. 波分多路復(fù)用（WDM）

• 本質(zhì)也是 頻分復(fù)用

• 一般用于光纖傳輸中

• 只是因為在光纖通信中，光波頻率很高，通常用光的波長來討論

• 波分復(fù)用
  • 在一根光纖中傳輸多種不同波長的光信號
  • 波長不同，各路信號互不干擾，最后使用 波長解復(fù)用器 將各路光載波分解出來

5. 碼分多路復(fù)用（CDM）

• 在編碼域上劃分，利用更長的互相正交的碼組分別編碼各路原始信息的每個碼元，使得編碼后的信號在同一信道中傳輸

• 碼片序列

  • 在碼分系統(tǒng)中，每個通信站點分配唯一一個的N為碼組S

• 每個站點在發(fā)送數(shù)據(jù)時，利用自己的碼片序列對原始碼元序列進行編碼

  • 當發(fā)送+1時，就發(fā)送碼片序列
  • 發(fā)送-1時，就發(fā)送碼片序列的反碼

• 接收處理

  • 接收端需要接收 站點i 的時候

  • 先獲取該站點的碼片序列Si

  • 然后在一個碼片周期內(nèi)

  • 提取站點i發(fā)送的1bit原始信息

    • 運行結(jié)果為 1 ，表明站點 i 發(fā)送了一位 1

    • 結(jié)果為 -1，表明站點 i 發(fā)送了一位 -1

    • 結(jié)果為0，則沒有發(fā)送數(shù)據(jù)

    • p為原始數(shù)據(jù)

七. 差錯控制計算

1. 差錯控制的基本方式

• 典型的差錯控制方式有四種

  • 檢錯丟棄
  • 檢錯重發(fā)
  • 前向糾錯
  • 反饋校驗

• 檢錯重發(fā)

  • 對于出錯的數(shù)據(jù)，接收端自動請求發(fā)送端重發(fā)該數(shù)據(jù)加以糾正，直到正確

  • 稱為自動請求重傳方式（ARQ）

    • 停止-等待ARQ
    • 回退N步ARQ
    • 選擇性重傳ARQ

  • 停止-等待ARQ
    

    • 優(yōu)點

      • 簡單，所需緩存儲存空間小

    • 缺點

      • 信道效率低

    • 經(jīng)過差錯編碼的數(shù)據(jù)包發(fā)送完之后，發(fā)送端等待接收狀態(tài)反饋確認

    • 如果接收端正確收到數(shù)據(jù)包，則向 放送端 發(fā)送正確接收確認ACK

    • 發(fā)送端繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，如果接收端收到的有錯誤，則丟棄該數(shù)據(jù)包，并向發(fā)送端 發(fā)送 差錯反饋 NAK，發(fā)送端重新發(fā)送數(shù)據(jù)包

  • 回退N步（GBN）ARQ
    

    • 對發(fā)送端的緩存能力要求高，接收端緩存能力較低

    • 如果誤碼率低的情況下，信道利用率會大大提高

    • 誤碼率高則造成大量信道傳輸能力的浪費

    • 發(fā)送端 可以 連續(xù)發(fā)送多個數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包都要有 唯一的編號

    • 接收端 收到利用 差錯編碼進行檢測，無誤的進行 正確接收

    • 有差錯的會被丟棄，并進行差錯反饋，發(fā)送 NAKn

      • 其中 n 為數(shù)據(jù)包編號

    • 當發(fā)送了 NAKn 后，接收端暫停接收，直到收到重新發(fā)送并且正確的 NAKn

    • 發(fā)送方收到 NAKn時，要重新發(fā)送n號數(shù)據(jù)包以及后續(xù)的數(shù)據(jù)包

  • 選擇性重傳ARQ
    

    • 特點

      • 對于收發(fā)兩端都需要有較大的緩存能力
      • 與 回退N步ARQ相比，減少了重傳開銷

    • 發(fā)送端 連續(xù)發(fā)送多個數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包確保唯一編號

    • 接收端對于無差錯的數(shù)據(jù)包進行正常接收

    • 丟棄差錯數(shù)據(jù)包，并 發(fā)送 NAKn 進行差錯反饋

    • 對于 n 號數(shù)據(jù)包之后的到達的數(shù)據(jù)包 進行緩存

    • 直到收到重發(fā)正確的 n 號數(shù)據(jù)包，再依次接收

    • 發(fā)送端在收到 NAKn 時，只需要重新發(fā)送 n 號數(shù)據(jù)包即可

• 前后糾錯

  • 接收端進行差錯糾正的一種差錯控制方法
  • 適用于單工數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)（多媒體實時通信系統(tǒng)）

• 反饋校驗

  • 接收端將收到的數(shù)據(jù)原封不動的發(fā)給發(fā)送端
  • 原理簡單，易于實現(xiàn)
  • 傳輸效率低，實時性差

• 檢錯丟棄

  • 不糾正出錯的數(shù)據(jù)，直接丟棄錯誤數(shù)據(jù)
  • 適用于可以允許存在一定比例的差錯存在，對實時性要求較高的系統(tǒng)

2. 差錯編碼

• 按照差錯編碼的糾錯/檢錯能力劃分

  • 檢錯碼
  • 糾錯碼

• 按照差錯編碼 冗余信息 和 數(shù)據(jù)信息分組映射關(guān)系 劃分

  • 分組碼
  • 卷積碼

• 按照數(shù)據(jù)信息是否發(fā)生變化

  • 系統(tǒng)碼
  • 非系統(tǒng)碼

• 按照檢錯/糾錯類型劃分

  • 隨機錯誤檢錯/糾正碼
  • 突發(fā)錯誤檢錯/糾正碼

• 奇偶校驗碼

  • 優(yōu)點

    • 編碼簡單
    • 開銷小
    • 效率高

  • 缺點

    • 無法進行錯誤校正
    • 檢錯率不高

  • 奇校驗

    • 1位冗余比特的取值位 0 或者 1
    • 使得編碼后碼字中1 的個數(shù)為 奇數(shù)

  • 偶校驗

    • 1位冗余比特的取值為 0或者1
    • 使編碼后碼字中的 1 的個數(shù)為 偶數(shù)

八. 交換技術(shù)

• 通過一個由多個節(jié)點組成的中間網(wǎng)絡(luò)來將數(shù)據(jù)從源點發(fā)送到目的點

• 從而實現(xiàn)雙方的通信，這個中間網(wǎng)絡(luò)只負責提供交換功能

• 這個中間網(wǎng)絡(luò)稱為交換網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點稱為中間節(jié)點

• 交換節(jié)點和傳輸介質(zhì)的集合稱為 通信子網(wǎng)

• 常見的交換方式

  • 電路交換
  • 存儲-轉(zhuǎn)發(fā)
    • 報文交換
    • 分組交換

1. 電路交換

• 通過中間交換節(jié)點在兩個通信設(shè)備之間建立一條專用的通信線路
• 適用于語音和視頻這類實時性強的業(yè)務(wù)
  • 電話網(wǎng)絡(luò)就是電路交換網(wǎng)絡(luò)的典型例子
    • 一個人想給另外一個打電話
    • 在打電話之前要建立一個發(fā)送方與接收方之間的連接（撥號過程）
    • 這個連接要求發(fā)接雙方之間沿途所有的交換機都為該連接維護狀態(tài)信息
    • 此連接稱為電路
• 利用電路交換進行通信包括三個階段
  • 建立電路
    • 傳輸數(shù)據(jù)之前，必須建立一條端對端的物理連接
    • 這個連接過程就是一個個節(jié)點的接續(xù)過程
  • 傳輸數(shù)據(jù)
    • 電路建立之后即可進行數(shù)據(jù)傳輸了
    • 數(shù)據(jù)既可以是數(shù)字數(shù)據(jù)，也可以模擬數(shù)據(jù)
    • 傳輸既可以是全雙工也可以是單工的
    • 發(fā)送主機與接收主機會存在一條獨占的物理線路為本次通信服務(wù)
    • 本次通信結(jié)束之前，資源不能被其他主機使用
  • 拆除電路
    • 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束之后，要拆除該物理鏈路
    • 該動作可以由任何一方發(fā)起

2. 報文交換

• 報文的工作過程

  • 發(fā)送方把要發(fā)送的信息附加上，收 發(fā)主機的地址及其其他控制信息
  • 構(gòu)成一個完整的報文

• 從源節(jié)點到目的節(jié)點以報文為單位采用 存儲-轉(zhuǎn)發(fā) 的方式，轉(zhuǎn)發(fā)報文時 占用一段通道

• 一個報文在每個節(jié)點的延遲時間

  • 等于接收報文所需的時間加上一個向下一個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)所需的排隊延遲時間之和

• 典型應(yīng)用

  • 諜戰(zhàn)時期的電報

3. 分組交換

• 是報文交換的一種改進，每個分組的長度有上限，使每個節(jié)點所需的存儲能力減低

• 分組可以存儲到內(nèi)存中，提高了交換速度

• 將報文分成若干分組，每個分組獨立的以 存儲-轉(zhuǎn)發(fā) 方式從源節(jié)點傳送到目的節(jié)點

• 在傳輸?shù)哪康狞c再重新組合成完整的數(shù)據(jù)

• 適用于交互式通信（終端與主機通信）

• 虛電路交換技術(shù)

  • 與電路交換的區(qū)別

    • 相同點
      • 兩者都是面向連接的，數(shù)據(jù)按照正確的順序發(fā)送
      • 在連接建立階段都需要額外開銷
    • 不同點
      • 電路交換提供穩(wěn)定的傳輸速率 和 延遲時間
      • 虛電路的傳輸速率 與 延遲時間取決于以下幾個因素
        • 分組隊列長度
        • 產(chǎn)生數(shù)據(jù)的速率
        • 共享同一網(wǎng)的其他用戶的負荷

  • 先建立一條邏輯通路，每個分組除了包含數(shù)據(jù)之外還包含一個虛電路標識符

  • 不再需要路由選擇判定

  • 分組在每個節(jié)點上仍然需要緩沖，并在線路上進行排隊等待輸出

  • 分組走的線路是固定的一條
    

?

• 數(shù)據(jù)報分組交換

  • 屬于無連接業(yè)務(wù)

  • 每個分組的傳送被單獨處理，每個數(shù)據(jù)報自身攜帶地址信息

  • 由不同路徑通過資源子網(wǎng)

  • 不能保證各個數(shù)據(jù)按序到達

  • 整個過程沒有虛電路建立，但要為每個數(shù)據(jù)報做路由選擇

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的第二章数据通信基础（冲！）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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