上节内容传送口：数据通信原理基础

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1.数据传输方式

1.1并行传输

并行传输:    字符编码的各个比特同时传输

特点： 一个比特时间内可传输一个字符，传输速度快，每个比特传输要求一个单独的信道支持，通信成本高，远距离传输时，线间干扰导致可靠性下降。

                                      

1.2串行传输

串行传输：将组成字符的各个比特串行地发往线路

特点：传输速度低，一次一个比特；通信成本较低，只需一个信道。

                               

1.3同步传输

同步传输：以多个字符或者多个比特组合成的数据块为单位进行传输，利用独特的同步模式来限定数据块，达到同步接收的目的。

SYN,SYN,G,H, …,B,A,SYN,D,E,SYN,SYN→传输方向

发送：同步符号(起始字符)＋数据块＋同步符号(结束字符）

接收：遇到同步符号，开始接收数据，直到结束符号为止。

同步符号：标识数据块的开始和结束

可能问题：假同步现象—数据块中含有与同步符号相同的内容

解决方法：增加匹配同步符号的难度

同步技术

目的： 保证接收方在时间上与发送方取得同步，以便能够正确地识别和接收发送方发来的数据。 位同步： 使接收方可以正确地接收各个比特。    

自同步法：接收方直接从数据波中获取同步信号（曼码）。    

外同步法：发送方在发数据前，先向接收方发一串同步时钟序列，接收方根据这一同步时序锁定接收频率。（异步传输的起始/终止位）

字符同步： 使接收方可以正确地识别数据群。    

利用同步传输时的同步字符（SYN），接收方在识别到独特的同步字符或同步模式后，才开始真正的数据接收。

1.4异步传输

异步传输：字符内部的各个比特采用固定的时间模式，每个字符独立传输， 字符之间间隔任意；用独特的起始位/终止位来限定每个字符,并同步双方的动作。 传输效率较低。

2.数据传输形式

单工传输 ：任意时刻只允许向一个方向进行信息传输

                                                    

半双工传输： 可以交替改变方向的信息传输，但在任一特定时刻，信息只能向一个方向传输；                                              

全双工传输： 任意时刻信息都可进行双向的信息传输。    

                                              

3.传输差错处理

1.目的：保证信息传输的正确性；噪声导致差错，无差错处理能力的系统是不可用系统。

2.方法1：反馈重传法(ARQ) (1) 发送方发送具有检测错误能力的代码（检错码）； (2) 接收方根据代码的编码规则，验证接收到的数据代码， 并将结果反馈给发送方(正确接收/接收有错）； (3) 发送方根据反馈的结果决定是否执行重传动作，如果接收方未正确接收，则重传； (4) 在规定的时间内，若未能收到反馈结果（称为超时），则发送方可以认为传输出现差错，进而执行重传动作。（超时重传）

3.停－等协议

发送一块数据，计时。

等待接收方的反馈结果，如果接到否定确认，重新传输本数据块；

如果收到接收确认，继续发送后继块数据；

如果计时器超时，重新传输本数据块。

停—等协议流程：

收发双方以半双工方式进行工作， 特点：控制简单，易于实现；等待验证，效率较低。

4.滑动窗口协议—停等协议的改进

(1)  发方可以连续发送多块数据（块数限于窗口尺寸）；  

(2)  收方对每块数据进行差错分析，如果发现错误，立即反馈发送方；  

(3)  收方可对收到的多个正确的数据块进行一次性确认；  

(4)  发方根据反馈的结果，重发指定的数据块（SB），或重发指定数据块及其之后的所有数据块（GBN），或者直接发送后续数据块。 SB：选择重传；GBN：后退N块重传

                                             

滑动窗口协议—流程示意；

允许连续发送多块数据；允许对多块数据统一确认。

特点：提高信道利用率，全双工方式，控制相对复杂。

5.方法2：前向纠错法（FEC）

发送方发送具有纠错能力的编码； 接收方根据编码规则纠正传输中的差错。

特点：无需反馈信道；编码复杂（纠错能力有限）。

6.常用检错码

检错码是差错检测的核心。

检错码＝信息字段＋校验字段（冗余字段）

校验字段和信息字段之间存在相关性、联动性；

校验字段越长，编码检错能力越强，编/解码设施越复杂；

附加的冗余信息在整个编码中所占的比例越大，传输的有效成分越低。    

传输顺序：信息字段在前，校验字段在后。

①奇偶校验码

奇/偶校验码的校验字段仅占1个比特（1位，校验位）。

(1) 水平奇/偶校验码  （可发现奇位错）

校验位的取值应使整个码字(包括校验位)中为“1”的比特个数为奇(偶)数。    

传输时，形成的校验位附加在信息字段之后传输。

编码效率: Q/(Q+1) （信息字段占Q个比特）  

异步传输方式中采用偶校验，同步传输方式中采用奇校验。

（2） 垂直奇/偶校验码  （可发现有限位错）  

将被传输的信息进行分组，每个分组（字符）的相同位进行奇/偶校验

编码效率为:   PQ/P(Q+1)   （假设信息分组占Q行P列）

（3） 水平垂直奇/偶校验码（可用于纠一位错）     同时实施水平、垂直校验，只能使用偶校验。

若被传的信息分组占Q行P列， 编码效率为QP/(P+1)(Q+1)

奇/偶校验码是最常用的校验码； 应用时应注意信息字段（字符）的传输方向（依赖通信协议）；校验字段附接信息字段之后传输。

②循环校验码(CRC)

若信息字段为K位，校验字段为R位，则码字长度为N=K+R；  

任一合法码字都可由一个R次多项式g(x)产生。        

合法码字 V(x) = xR m(x)+r(x) = A(x)g(x)        

 m(x)— K次信息多项式，信息字段，      

 r(x)— R-1次校验多项式，校验字段，       

g(x)— R次生成多项式

g(x)=g0 + g1x + g2x2 + ...+ g(R-1)x(R-1) + gRxR。      

其中： gi = 0 或 1，0<i<R；g0 = gR =1，

原理：当确定字段长度后，任意一个二进制位串（字段）都可以和一个系数仅为0和1取值的多项式一一对应。

若信息字段为K位，校验字段为R位，则码字长度为：N=K+R；  

任一合法码字都可由一个R次多项式g(x)产生。