• 雙極性不歸零碼

  • 0：負(fù)電平

  • 1：正電平

  • ITU-T的V.24接口和 EIA的RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)都采用 雙極不歸零碼

  • 有利于在信道中傳輸，抗干擾能力強(qiáng)

• 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(gè)正脈沖持續(xù)期中間時(shí)刻，需要從正電平回到零電平

• 雙極歸零碼

  • 0：負(fù)電平，且在 中間時(shí)刻電平 由 負(fù)電平 回到 零電平
  • 1：正電平，且在 中間時(shí)刻電平 由 正電平 回到 零電平

• 差分碼

  • 0：相鄰電平無(wú)跳變
  • 1：相鄰電平有跳變

• 雙相碼，曼徹斯特碼

  • 0：中間時(shí)刻，由負(fù)電平跳到正電平
  • 1：中間時(shí)刻，由正電平跳到負(fù)電平

• 差分曼徹斯特碼

  • 每個(gè)比特中間都有跳變，用于同步
  • 0：開(kāi)始處無(wú)跳變
  • 1：開(kāi)始處有跳變

• 多元碼

  • 將二進(jìn)制數(shù)據(jù)映射為多進(jìn)制信號(hào)
  • 實(shí)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(hào)的數(shù)字編碼

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

• AD轉(zhuǎn)換要經(jīng)過(guò)三個(gè)環(huán)節(jié)

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

• 抽樣定理

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

    • 若B>fl，為低通信號(hào)
    • B<=fl ，為帶通信號(hào)

  • 低通抽樣定理

    • 對(duì)于一個(gè)頻帶有限模擬信號(hào) f(t)，假設(shè)頻帶為(0,fh)，若以 抽樣頻率 fs >= 2fh
    • 則信號(hào) 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(lái)的信號(hào)

  • 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(gè) 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(hào)經(jīng)過(guò)量化得到有限個(gè)信號(hào)電平，將這些電平用二進(jìn)制組表示
  • 自然二進(jìn)制碼
  • 折疊二進(jìn)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(gè)子信道，利用載波調(diào)制技術(shù)，將原始信號(hào)調(diào)制到各個(gè)對(duì)應(yīng)的子信道載波信號(hào)上

• 整個(gè)物理信道內(nèi)頻譜不重疊，達(dá)到共用一個(gè)信道

• 優(yōu)點(diǎn)
  • 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(diǎn)
  • 各路信號(hào)互相干擾（串?dāng)_）
  • 不提供差錯(cuò)控制技術(shù)，不便于性能監(jiān)測(cè)

3. 時(shí)分多路復(fù)用（TDM）

• 在時(shí)域內(nèi)劃分多個(gè)等長(zhǎng)的時(shí)隙，每個(gè)信號(hào)占有不同的時(shí)隙，在時(shí)域上不重疊，共用一個(gè)信道

• 優(yōu)點(diǎn)

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

• 同步時(shí)分多路復(fù)用（STDM）

  • 按照固定順序把時(shí)隙分配給各路信號(hào)
    • 假設(shè)一共有n路時(shí)隙，將第一個(gè)時(shí)隙分配給第一路信號(hào)，第二個(gè)時(shí)隙分配給第二路信號(hào)，第n個(gè)時(shí)隙分配給第n路信號(hào)
    • 然后再將第n+1給時(shí)隙分配給第一路信號(hào)，第n+2時(shí)隙分配給第二路信號(hào)
    • 如此循環(huán)，發(fā)送端以n個(gè)時(shí)隙為一個(gè)周期，分別將n路循環(huán)的采樣構(gòu)成一共時(shí)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(hào)分割，還原
    • 每一個(gè)幀的時(shí)隙是固定的，各個(gè)時(shí)隙不可互相轉(zhuǎn)讓
    • 會(huì)造成時(shí)隙的浪費(fèi)

• 異步時(shí)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(shí)隙

  • 少量數(shù)據(jù)發(fā)送的分配相對(duì)較少的時(shí)隙

  • 沒(méi)有數(shù)據(jù)的用戶就不再分配

  • 時(shí)隙與各路信號(hào)之間沒(méi)有固定的關(guān)系

  • 需要攜帶地址信息

• 優(yōu)點(diǎn)

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

• 缺點(diǎn)

  • 技術(shù)復(fù)雜性較高
  • 需要傳輸用戶標(biāo)識(shí)

• 典型的TDM

  • 時(shí)分制多路電話通信系統(tǒng)
    • 通過(guò)PCM對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化編碼
    • 將多個(gè)話路的PCM話音數(shù)據(jù)用TDM的方法組裝成幀
    • 每個(gè)時(shí)隙承載一路PCM信號(hào)
  • 對(duì)于時(shí)分制多路電話通信系統(tǒng)制定的標(biāo)準(zhǔn)
    • ITU 針對(duì) 同步數(shù)字體系PDH，制定了兩個(gè)建議
      • 我國(guó)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?yàn)樵诠饫w通信中，光波頻率很高，通常用光的波長(zhǎng)來(lái)討論

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

5. 碼分多路復(fù)用（CDM）

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

• 碼片序列

  • 在碼分系統(tǒng)中，每個(gè)通信站點(diǎn)分配唯一一個(gè)的N為碼組S

• 每個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，利用自己的碼片序列對(duì)原始碼元序列進(jìn)行編碼

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

• 接收處理

  • 接收端需要接收 站點(diǎn)i 的時(shí)候

  • 先獲取該站點(diǎn)的碼片序列Si

  • 然后在一個(gè)碼片周期內(nèi)

  • 提取站點(diǎn)i發(fā)送的1bit原始信息

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

    • 結(jié)果為 -1，表明站點(diǎn) i 發(fā)送了一位 -1

    • 結(jié)果為0，則沒(méi)有發(fā)送數(shù)據(jù)

    • p為原始數(shù)據(jù)

七. 差錯(cuò)控制計(jì)算

1. 差錯(cuò)控制的基本方式

• 典型的差錯(cuò)控制方式有四種

  • 檢錯(cuò)丟棄
  • 檢錯(cuò)重發(fā)
  • 前向糾錯(cuò)
  • 反饋校驗(yàn)

• 檢錯(cuò)重發(fā)

  • 對(duì)于出錯(cuò)的數(shù)據(jù)，接收端自動(dòng)請(qǐng)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(dòng)請(qǐng)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(diǎn)

      • 簡(jiǎn)單，所需緩存儲(chǔ)存空間小

    • 缺點(diǎn)

      • 信道效率低

    • 經(jīng)過(guò)差錯(cuò)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(rèn)

    • 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(rèn)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(cuò)誤，則丟棄該數(shù)據(jù)包，并向發(fā)送端 發(fā)送 差錯(cuò)反饋 NAK，發(fā)送端重新發(fā)送數(shù)據(jù)包

  • 回退N步（GBN）ARQ
    

    • 對(duì)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(huì)大大提高

    • 誤碼率高則造成大量信道傳輸能力的浪費(fèi)

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

    • 接收端 收到利用 差錯(cuò)編碼進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)誤的進(jìn)行 正確接收

    • 有差錯(cuò)的會(huì)被丟棄，并進(jìn)行差錯(cuò)反饋，發(fā)送 NAKn

      • 其中 n 為數(shù)據(jù)包編號(hào)

    • 當(dāng)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(shí)，要重新發(fā)送n號(hào)數(shù)據(jù)包以及后續(xù)的數(shù)據(jù)包

  • 選擇性重傳ARQ
    

    • 特點(diǎn)

      • 對(duì)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(kāi)銷

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

    • 接收端對(duì)于無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行正常接收

    • 丟棄差錯(cuò)數(shù)據(jù)包，并 發(fā)送 NAKn 進(jìn)行差錯(cuò)反饋

    • 對(duì)于 n 號(hào)數(shù)據(jù)包之后的到達(dá)的數(shù)據(jù)包 進(jìn)行緩存

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

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

• 前后糾錯(cuò)

  • 接收端進(jìn)行差錯(cuò)糾正的一種差錯(cuò)控制方法
  • 適用于單工數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)（多媒體實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)）

• 反饋校驗(yàn)

  • 接收端將收到的數(shù)據(jù)原封不動(dòng)的發(fā)給發(fā)送端
  • 原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)
  • 傳輸效率低，實(shí)時(shí)性差

• 檢錯(cuò)丟棄

  • 不糾正出錯(cuò)的數(shù)據(jù)，直接丟棄錯(cuò)誤數(shù)據(jù)
  • 適用于可以允許存在一定比例的差錯(cuò)存在，對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)

2. 差錯(cuò)編碼

• 按照差錯(cuò)編碼的糾錯(cuò)/檢錯(cuò)能力劃分

  • 檢錯(cuò)碼
  • 糾錯(cuò)碼

• 按照差錯(cuò)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(cuò)/糾錯(cuò)類型劃分

  • 隨機(jī)錯(cuò)誤檢錯(cuò)/糾正碼
  • 突發(fā)錯(cuò)誤檢錯(cuò)/糾正碼

• 奇偶校驗(yàn)碼

  • 優(yōu)點(diǎn)

    • 編碼簡(jiǎn)單
    • 開(kāi)銷小
    • 效率高

  • 缺點(diǎn)

    • 無(wú)法進(jìn)行錯(cuò)誤校正
    • 檢錯(cuò)率不高

  • 奇校驗(yàn)

    • 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(gè)數(shù)為 奇數(shù)

  • 偶校驗(yàn)

    • 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(gè)數(shù)為 偶數(shù)

八. 交換技術(shù)

• 通過(guò)一個(gè)由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的中間網(wǎng)絡(luò)來(lái)將數(shù)據(jù)從源點(diǎn)發(fā)送到目的點(diǎn)

• 從而實(shí)現(xiàn)雙方的通信，這個(gè)中間網(wǎng)絡(luò)只負(fù)責(zé)提供交換功能

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

• 交換節(jié)點(diǎn)和傳輸介質(zhì)的集合稱為 通信子網(wǎng)

• 常見(jiàn)的交換方式

  • 電路交換
  • 存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)
    • 報(bào)文交換
    • 分組交換

1. 電路交換

• 通過(guò)中間交換節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)通信設(shè)備之間建立一條專用的通信線路
• 適用于語(yǔ)音和視頻這類實(shí)時(shí)性強(qiáng)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(gè)人想給另外一個(gè)打電話
    • 在打電話之前要建立一個(gè)發(fā)送方與接收方之間的連接（撥號(hào)過(guò)程）
    • 這個(gè)連接要求發(fā)接雙方之間沿途所有的交換機(jī)都為該連接維護(hù)狀態(tài)信息
    • 此連接稱為電路
• 利用電路交換進(jìn)行通信包括三個(gè)階段
  • 建立電路
    • 傳輸數(shù)據(jù)之前，必須建立一條端對(duì)端的物理連接
    • 這個(gè)連接過(guò)程就是一個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)的接續(xù)過(guò)程
  • 傳輸數(shù)據(jù)
    • 電路建立之后即可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了
    • 數(shù)據(jù)既可以是數(shù)字?jǐn)?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(jī)與接收主機(jī)會(huì)存在一條獨(dú)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(jī)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(dòng)作可以由任何一方發(fā)起

2. 報(bào)文交換

• 報(bào)文的工作過(guò)程

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

• 從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)以報(bào)文為單位采用 存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā) 的方式，轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文時(shí) 占用一段通道

• 一個(gè)報(bào)文在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的延遲時(shí)間

  • 等于接收?qǐng)?bào)文所需的時(shí)間加上一個(gè)向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所需的排隊(duì)延遲時(shí)間之和

• 典型應(yīng)用

  • 諜戰(zhàn)時(shí)期的電報(bào)

3. 分組交換

• 是報(bào)文交換的一種改進(jìn)，每個(gè)分組的長(zhǎng)度有上限，使每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需的存儲(chǔ)能力減低

• 分組可以存儲(chǔ)到內(nèi)存中，提高了交換速度

• 將報(bào)文分成若干分組，每個(gè)分組獨(dú)立的以 存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā) 方式從源節(jié)點(diǎn)傳送到目的節(jié)點(diǎn)

• 在傳輸?shù)哪康狞c(diǎn)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(jī)通信）

• 虛電路交換技術(shù)

  • 與電路交換的區(qū)別

    • 相同點(diǎn)
      • 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(kāi)銷
    • 不同點(diǎn)
      • 電路交換提供穩(wěn)定的傳輸速率 和 延遲時(shí)間
      • 虛電路的傳輸速率 與 延遲時(shí)間取決于以下幾個(gè)因素
        • 分組隊(duì)列長(zhǎng)度
        • 產(chǎn)生數(shù)據(jù)的速率
        • 共享同一網(wǎng)的其他用戶的負(fù)荷

  • 先建立一條邏輯通路，每個(gè)分組除了包含數(shù)據(jù)之外還包含一個(gè)虛電路標(biāo)識(shí)符

  • 不再需要路由選擇判定

  • 分組在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上仍然需要緩沖，并在線路上進(jìn)行排隊(duì)等待輸出

  • 分組走的線路是固定的一條
    

?

• 數(shù)據(jù)報(bào)分組交換

  • 屬于無(wú)連接業(yè)務(wù)

  • 每個(gè)分組的傳送被單獨(dú)處理，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶地址信息

  • 由不同路徑通過(guò)資源子網(wǎng)

  • 不能保證各個(gè)數(shù)據(jù)按序到達(dá)

  • 整個(gè)過(guò)程沒(méi)有虛電路建立，但要為每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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