第章数据通信基础

第2章数据通信的基础知识本章内容数据通信系统基本概念传输介质数据编码多路复用技术数据交换技术差错控制数据通信性能指标2.1数据通信系统源系统源点：源点设备产生通信网络要传输的数据。发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输。目的系统接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。终点：终点设备从接收器获取传送来的信息。传输系统可以是简单的物理通信线路也可以是连接源系统和目的系统之间的复杂网络设备噪声信源发送器信道接收器信宿源系统目的系统数据通信的基本过程5个阶段包含两项内容：数据传输和通信控制过程与打电话比较建立物理连接拨号，拨通对方建立逻辑连接互相确认身份数据传输互相通话断开逻辑连接互相确认要结束通话断开物理连接双方挂机*注意，并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。2.2基本概念数据与信号信道通信方式传输方式同步方式2.2.1数据与信号数据（Data）传递（携带）信息的实体。信息（Information）数据的内容或解释。信号（Signal）数据的物理量编码（通常为电编码），数据以信号的形式在介质中传播模拟信号时间上连续，包含无穷多个信号值数字信号时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的是二值信号ta）模拟信号tb）数字信号周期信号信号由不断重复的固定模式组成（如正弦波）非周期信号信号没有固定的模式和波形循环（如语音的音波信号）。tTTTtTTT周期信号非周期信号tt信息编码：将信息用二进制数表示的方法例如：ASCII编码、BCD编码等数据编码：将数据用物理量表示的方法例如：字符“A”的ASCII编码为01000001，其数据编码可能为01000001t信息通过数据通信系统进行传输的过程把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输编码：数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错调制：数字信号→适合传输的形式——按频率、幅度、相位解调：接收波形→数字信号解码：数字信号→原始数据信息→数据→信号→在信道上传输→信号→数据→信息数据编码调制解调数据解码01000001“A”01000001“A”信道信息编码信息解码不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种情况：数据：模拟数据数字数据信号：模拟信号数字信号信道：模拟信道数字信道模拟传输和数字传输所使用的技术语音移频,调制模拟数字模拟模拟PCM编码数字数字数字编码数字模拟数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，数字信号模拟数据，数字信号10101010调制编码与调制的区别编码：用数字信号承载数字或模拟数据调制：用模拟信号承载数字或模拟数据EncoderDecoder数字或模拟数据数字信号x(t)g(t)数字或模拟数据编码与解码数字信道发送方接收方g(t)编码解码调制与解调数字或模拟数据ModulatorDemodulator数字或模拟数据模拟信号g(t)s(t)g(t)载波模拟信道发送方接收方调制解调制2.2.2信道信道（Channel）：传送信息的线路（或通路）数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输ADSL、ISDN、DDN、ATM、局域网模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道CATV、无线电广播、电话拨号线路数字通信与模拟通信数字通信在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输模拟通信在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输数字通信的优点抗噪声（干扰）能力强可以控制差错，提高了传输质量便于用计算机进行处理易于加密、保密性强可以传输语音、数据、影像，通用、灵活计算机通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信，如通过电话线拨号上网。2.2.3通信方式单工数据单向传输（例：无线电广播）半双工数据可以双向交替传输，但不能在同一时刻双向传输（例：对讲机）全双工数据可以双向同时传输（例：电话）需要具有两条物理上独立的传输线路；或者需要具有一条物理线路上的两个信道，分别用于不同方向的信号传输。发送器接收器发送器/接收器发送器/接收器发送器/接收器发送器/接收器单工方式：半双工方式：全双工方式：A站B站可同时不可同时基带传输：不需调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。例如：以太网（局域网）频带传输：数字信号调制成音频模拟信号后再传送，接收方需要解调。例如：通过电话网络传输数据宽带传输：把信号调制成频带为几十MHZ到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方需要解调。例如：闭路电视的信号传输2.2.4传输方式同步的因素：同步脉冲频率数据从什么时候开始，什么时候结束位边界数据块边界数据通信中需要在三个层次上实现同步：位——位同步字符——字符同步帧(Frame)——帧同步2.2.5同步方式同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元从何时开始●同步脉冲也可位于码元的中部●一个码元也可有多个同步脉冲相对应t码元1码元2码元3码元4码元5信号同步脉冲t目的：使接收端与发送端在时间基准上一致外同步——发送端发送数据之前发送同步脉冲信号，接收方用接收到的同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。自同步——通过特殊编码（如曼彻斯特编码），使数据编码信号中包含同步信号，接收方从数据编码信号提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。位同步目的：找到正确的字符边界常用的为起止式（异步式）。在这种方式中，每个字符的传输需要：1个起始位、5～8个数据位、1、1.5或2个停止位采用这种同步方式的通信也称“异步通信”起止式的优缺点：频率的漂移不会积累，每个字符开始时都会重新获得同步每两个字符之间的间隔时间不固定增加了辅助位，所以传输效率低例如，采用1个起始位、8个数据位、2个停止位时，其传输效率为8/11≈73％起始位数据位停止位字符间隔不固定1个字符时间逻辑“0”逻辑“1”字符同步目的：识别一个帧的起始和结束帧（Frame）：数据链路中的传输单位——包含数据和控制信息的数据块面向字符的——以同步字符（SYN，16H）来标识一个帧的开始，适用于数据为字符类型的帧面向比特的——以特殊位序列（7EH，即01111110）来标识一个帧的开始，适用于任意数据类型的帧帧起始控制信息数据帧结束校验和0~nbit8bit8bit8~32m7EH7EH帧同步2.3传输介质磁介质高带宽、低费用、高延时（小时）——在通信中很少使用例：7GB/8mm磁带，1000盘/50×50×50cm3，24h可送到任何地方。总容量=7×1000×8Gb，总时间=24×60×60s=86400s传送速率=56000Gb/86400s=648Mb/s若让刘翔来传送1盘10GB的磁带，在110m（12.91s）内其传输速率是多少？金属导体双绞线、同轴电缆(粗、细)光纤无线介质无线电、微波、卫星、红外线同轴电缆（CoaxialCable，CC）计算机网络中使用基带同轴电缆阻抗50，有粗同轴和细同轴两种应用：总线局域网（以太网）性能：10Mb/s，500m/185m铜芯绝缘层外导体屏蔽层保护套双绞线（TwistPair，TP）螺旋绞合的双导线每根4对、25对、1800对典型连接距离100m（LAN）RJ45插座、插头优缺点：成本低组装密度高、节省空间安装容易（综合布线系统）平衡传输（高速率）抗干扰性一般连接距离短应用领域：电话网络、计算机局域网内导体芯线绝缘内屏蔽外屏蔽外套屏蔽双绞线(STP)非屏蔽双绞线(UTP)以铝箔屏蔽以减少干扰和串音，应用较少双绞线外无任何屏蔽层，应用广泛常用的双绞线：3类（16Mb/s）和5类（155Mb/s）两种双绞线的连接标准色彩标记和连接方法：交叉线：交换机—交换机、PC-PC、HUB-HUB(标准端口)直连线：PC/路由器—交换机/HUB、HUB-HUB(级连端口)白棕，棕4白绿，绿3白橙，橙2白蓝，蓝1色彩码线对87654321876543218765432187654321交叉线EIA-568B直连线EIA-568A光纤（OpticalFiber，OF）依靠光波承载数据，光脉冲在玻璃纤维中传播优缺点：传输带宽高：仅受光电转换器件的限制（＞100Gb/s）传输损耗小，适合长距离传输抗干扰性能极好、误码率低、保密性好轻便价格较高需要光电转换纤芯材料：塑料二氧化硅（高纯玻璃）光纤传输原理——光的反射光从折射率高的介质入射到折射率低的介质时会产生折射。折射量取决于两种介质的折射率。当入射角≥临界值时产生全反射，不会泄漏。纤芯——折射率高，玻璃包层——折射率低亮度调制：有光脉冲-1，无光脉冲-0光传输系统：光源、介质、光检测光源：850nm/1300nm/1500nm，发光二极管/激光二极管光检测器：光电二极管PIN/雪崩二极管APD单向传输，双向需两根光纤应用领域：局域网主干、电信网络、服务器连接多模光纤(MMF)单模光纤(SMF)：光纤的直径接近一个光波波长多束光线以不同的反射角传播激光器包层，折射率低纤芯，折射率高亮度调制光检波器激光器光检波器单束光线沿直线传播典型的光缆单芯光缆多芯光缆玻璃封套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳常见规格：纤芯——50um缓变型-MMF62.5um缓变型/增强型-MMF8.3um突变型-SMF包层——125um高密度多芯光缆剖面结构芯封套外套加强芯光纤外鞘加强芯光纤束无线介质（信号在大气或外层空间自由传播）使用电磁波或光波携带信息优缺点：无需物理连接适用于长距离或不便布线的场合易受干扰反射，为障碍物所阻隔主要类型：无线电、地面微波通信卫星红外线微波通信通过地面站之间接力传送接力站之间距离：50～100km速率：每信道45Mb/s地球地面站之间的直视线路微波传送塔地球同步卫星与地面站相对固定位置使用三颗卫星即可覆盖全球传输延迟时间长（≈270ms）广播式传输应用领域：电视传输长途电话专用网络广域网35,784km地球激光传输将激光束调制成光脉冲传输数据特点：激光的频率更高，可获得更高的带宽激光束的方向性好，不受电磁干扰的影响，不怕偷听受天气影响只能在短距离通信中使用红无线通信红外传输系统利用墙壁或屋顶反射红外线从而形成整个房间内的广播通信系统特点：红外通信的设备相对便宜，可获得较高的带宽传输距离有限，而且易受室内空气状态（例如有烟雾等）的影响短波通信基站与终端之间通信采用无线链路应用领域：移动通信、无线局域网（WLAN）BS基站覆盖的无线电区域BS基站用户计算机和终端常用传输介质的比较传输介质传输方式速率/工作频带传输距离性能价格应用双绞线宽带基带≤1Gb/s模拟:10km数字:500m较好低模拟/数字信号传输50Ω同轴电缆基带10Mb/s<3km较好较低基带数字信号75Ω同轴电缆宽带≤450MHz100km较好较低模拟电视、数据及音频光纤基带40Gb/s20km以上很好较高远距离高速数据传输微波宽带4～6GHz几百km好中等远程通信卫星宽带1～10GHz18000km很好高远程通信2.4数据编码数字数据的数字信号编码使数字数据能在数字信道上传输数字数据的调制编码使数字数据能在模拟信道上传输模拟信号的数字编码使模拟数据能在数字信道上传输1.数字数据的数字信号编码不归零码（Non-ReturntoZero，NRZ）二进制数字0、1分别用两种电平来表示；常用－5V表示1，＋5V表示0；缺点：存在直流分量，传输中不能有变压器或电容；不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。曼彻斯特编码（ManchesterCoding）用电压的变化表示0和1。 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 在每个码元的中间发生跳变高→低的跳变代表0，低→高的跳变代表1每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号。这种编码也称为自同步码（Self-SynchronizingCode）。缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的2倍）。差分曼彻斯特编码（DifferentialManchesterCoding，DMC）每个码元的中间仍要发生跳变。用码元开始处有无跳变来表示0和1，有跳变代表0，无跳变代表1。三种数字编码的波形图01001100011时钟NRZManchester差分Manchester2.数字数据的调制三种常用的调制技术：幅移键控ASK（AmplitudeShiftKeying）频移键控FSK（FrequencyShiftKeying）相移键控PSK（PhaseShiftKeying）原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。载波信号S(t)=Acos(t+)S(t)的参量包括：幅度A、频率、初相位调制就是要使A、或随数字基带信号的变化而变化ASK：用载波的两个不同振幅表示0和1FSK：用载波的两个不同频率表示0和1PSK：用载波的起始相位的变化表示0和100110100010ASKFSKPSK3.模拟数据的数字信号编码采样定理：如果模拟信号的最高频率为F，若以≥2F的采样频率对其采样，则从采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。要转换的模拟数据主要是电话语音信号，模拟数据要在数字线路上传输，必须将其转换成数字信号。PCM编码：采样：按一定间隔对语音信号进行采样量化：把每个样本舍入到最接近的量化级别上编码：对每个舍入后的样本进行编码编码后的信号称为PCM信号（PulseCodedModulation，脉码调制）。语音信号的数字化语音带宽f<4kHz采样时钟频率：8kHz（>2倍语音最大频率）样本量化级数：256级（8b/每样本）数据率：8000次/s×8b=64kb/s每路PCM信号的速率=64kb/s模拟语音信号采样时钟PCM信号采样电路量化和编码数字化语音信号f<4kHzfs=8kHzPCM编码过程举例语音信号011100011011001100PCM输出343314011100011011001100PCM信号（有量化误差）3.23.92.83.41.24.2PAM信号2.5多路复用技术多路复用：多个信息源共享一个公共信道为何要复用？——提高线路利用率适用场合：当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求时类比：公共运输系统（铁路、海运、航空）DEMUX复用器解复用器共享信道MUX信源信宿复用的基本思想：把公共共享信道用某种方法划分成多个子信道，每个子信道传输一路数据。复用方法频分复用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）按频率划分不同的信道，如CATV系统时分复用TDM（TimeDivisionMultiplexing）按时间划分不同的信道，目前应用最广泛波分复用WDM（WaveDivisionMultiplexing）按波长划分不同的信道，用于光纤传输码分复用CDM（CodeDivisionMultiplexing）按地址码划分不同的信道，非常有发展前途频分复用FDM原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道进行传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。CH2CH1CH3原带宽CH1CH2CH3移频后带宽MUXCH1CH2CH3带宽复用信号f复用器时分复用TDM原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。在通信网络中应用极为广泛。A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据流时隙号1231D3D2D1时间片12时间片2D1时隙D2复用器t由于每路数据总是使用每个时间片的固定时隙，所以这种时分复用也称为同步时分复用。一个时间片内传输的多路数据称为帧。时分复用的典型例子：PCM信号的传输把多个话路的PCM语音数据用TDM的方法装成帧（帧中还包括了帧同步信息和信令信息）每帧在一个时间片内发送每个时隙承载一路PCM信号统计（异步）TDM——STDMTDM的缺点：某用户无数据发送，其他用户也不能占用该时隙，将会造成带宽浪费。STDM：用户不固定占用某个时隙，有空时隙就将数据放入。ABCD待发数据t1t2t3A1B1C1D1C2D2A2B2时间片1时间片2同步TDM带宽浪费A1B1B2时间片1时间片2统计TDM可用带宽C2时分复用——数字载波复用标准T-标准（北美、日本）E-标准（欧洲、中国、南美）E1（一次群）标准每125us为一个时间片，每时间片分为32个通道（时隙）。每个时隙可容纳8b。通道0用于同步，通道16用于信令，其他30个通道用于传输30个PCM话音数据。E1速率=（32x8b）/125us=2.048Mb/s对E1进一步复用，还可构成E2到E5等高次群。E5可承载7680个话路，数据率约为565Mb/s。新的TDM标准是同步光网络（SONET）和ITU-T的同步数字系列（SDH）。常用的线路速率为（近似值）155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s和10Gb/s。E1-帧 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E1线路也可以用于计算机通信0121631时间片125ms=32时隙，2.048Mb/s帧同步信令30路数字语音数据（PCM数据）+2路控制用户话路用户话路1517波分复用——光的频分复用原理：整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输。F2F1F3光谱F1F2F3共享光纤的光谱光纤2光纤3光纤1共享光纤棱柱/衍射光栅码分复用CDM原理：每个用户把发送信号用接收方的地址码序列进行编码（任意两个地址码序列相互正交）。不同用户发送的信号在接收端被迭加，然后接收者用同样的地址码序列解码。由于地址码的正交性，只有与自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出原始数据。地址码序列必须两两相互正交：码序列A、B，应满足AB=0，AB'=0，AA=1，AA'=-1其中为内积运算。在无线移动通信中应用广泛。2.6数据交换技术什么是交换？按某种方式动态地分配传输线路资源。例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可用的线路进行接续。用户挂机后则断开该线路，该线路又可分配给其他用户。最初的交换：人工转接交换为什么要采用交换技术？节省线路投资，提高线路利用率。实现交换的方法主要有：电路交换、报文交换和分组交换。电路交换在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程。可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道。特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。——称为“面向连接的”（典型例子：电话）过程：建立连接→通信→释放连接优缺点：建立连接的时间长；一旦建立连接就独占线路，线路利用率低；无纠错机制；建立连接后，传输延迟小。不适用于计算机通信：因为计算机数据具有突发性的特点，真正传输数据的时间不到10%。例如：建立连接的时间为0.5s，计算机以1Mb/s的速率发送10KB。线路利用率＝？电话网络中的电路交换电路交换也能在多路复用信道上实现在物理线路的某个信道上建立连接报文交换以报文为单位进行“存储-转发”交换的技术。在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储下来，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地。这种数据传输技术称为存储-转发。传输之前不需要建立端到端的连接，仅在相邻节点传输报文时建立节点间的连接。——称为“无连接的”（典型例子：电报）整个报文（Message）作为一个整体一起发送。优缺点：没有建立和拆除连接所需的等待时间；线路利用率高；传输可靠性较高；报文大小不一，造成存储管理复杂；大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 较高；出错后整个报文全部重发。类比：下载时若无断点续传功能，一旦出错你会怎样做？分组交换（包交换）将报文分割成若干个大小相等的分组（Packet）进行存储转发。数据传输前不需要建立一条端到端的通路——也是“无连接的”。有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选择功能。优缺点：对转发节点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组——速度快；转发延时小——适用于交互式通信；某个分组出错可以仅重发出错的分组——效率高；各分组可通过不同路径传输，容错性好。需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。分组交换有两种交换方式：数据报方式和虚电路方式数据报方式（Datagram）各分组独立地确定路由（传输路径）不能保证分组按序到达，所以目的站点需要按分组编号重新排序和组装数据报方式不能保证分组按序到达分组可能通过多个路径穿越网络虚电路方式（VirtualCircuit）通信前预先建立一条逻辑连接——虚电路虚电路是由其路径上的所有交换机中的路由表定义的逻辑连接类比：铁路系统（旅客/列车:分组，铁路网:网络，火车站:节点）“西安－北京”这条线路可以看成是一条虚路径也需要三个过程：建立－数据传输－拆除建立虚电路时，交换机将预留传输时所需的所有资源虚电路的路由在建立时确定，传输数据时则不再需要数据传输时只需指定虚电路号，分组即可按虚电路的路由穿越网络——“数字管道”提供的是“面向连接”的服务但却没有像电路交换那样始终占用一条端到端的物理通道，只是断续地依次占用传输路径上各个链路段——与铁路系统类比！可以看成是采用了电路交换思想的分组交换能够保证分组按序到达永久虚电路PVC和交换虚电路SVC分组通过预先建立好的虚电路穿越网络三种交换方式的事件顺序呼叫请求呼叫应答数据ABCD寻路延迟线路交换分组1分组2分组3ABCD分组交换分组4t报文ABCD排队延迟报文交换各种交换方式2.7差错控制什么是差错控制？在通信过程中，发现、检测差错并进行纠正为何要进行差错控制？不存在理想的信道→传输总会出错与语音、图像传输不同，计算机通信要求极低的差错率。产生差错的原因：信号衰减和热噪声；信道的电气特性引起信号幅度、频率、相位的畸变；信号反射，串扰；冲击噪声，闪电、大功率电动机的启停等。差错控制的基本方法：接收方进行差错检测，并向发送方应答，告知是否正确接收。实际采用的差错控制技术自动请求重传（AutomaticRepeatRequest,ARQ）停等ARQ每发送一帧就需要一个应答帧只重传刚才出错的帧帧编号只需0和1即可Go-back-NARQ每发送N帧需要一个应答帧需重传前面（N-i+1）帧（0≤i≤N）帧编号从0到N-1选择重传ARQ每发送N帧需要一个应答帧只重传出错的帧前向纠错（FEC-ForwardErrorControl,FEC）混合方式Hybrid（FEC-ARQ）奇偶校验（ParityChecking）可以在两个级别上实现：在原始数据字节的最高位（或最低位）增加一个奇偶校验位，使结果中1的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）。例如：1100010增加偶校验位后为11100010若接收方收到的字节奇偶校验结果不正确，就可以知道传输中发生了错误。在通信过程中实现：在发送时增加奇偶校验位。只能用于面向字符的通信协议中。只能检测出奇数个位错，偶数个位错则不能检出。循环冗余校验（CyclicRedundancyCheck,CRC）差错检测原理：收发双方约定一个生成多项式G(x)，发送方根据发送的数据和G(x)计算出CRC校验和并把它加在数据的末尾。接收方则用G(x)去除接收到的数据，若有余数，则传输有错。校验和是16位或32位的二进制位串。CRC校验的关键是如何计算校验和。*CRC校验和的计算以数据块（帧,Frame）为单位进行校验将数据块构成的位串看成是系数为0或1的多项式如110001，可表示成多项式x5+x4+1若G(x)为r阶，帧为m位，其多项式为M(x)，则在帧后面添加r个0，成为m+r位，相应多项式2rM(x)按模2除法用2rM(x)除以G(x)：商Q(x)，余R(x)即：2rM(x)=G(x)Q(x)+R(x)按模2加法把2rM(x)与余数R(x)相加，结果就是要传送的带校验和的帧的多项式T(x)：即：T(x)=2rM(x)+R(x)实际上，T(x)=2rM(x)+R(x)=[G(x)Q(x)+R(x)]+R(x)=G(x)Q(x)(模2运算)所以，若接收的T(x)正确，则它肯定能被G(x)除尽。CRC校验码的检错能力：可检出所有奇数个错；可检出所有单位/双位错；可检出所有≤G(x)长度的突发错。常用的生成多项式G(x)：CRC16=x16+x15+x2+1CRC32=x32+x26+x23+x22+x16+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1校验和发送方算法将待发送的进行校验和运算的字符串分成若干16位的位串，每个位串看成一个二进制数，这里的字符串不关注其语义。将IP、ICMP、TCP或UDP的PDU首部中的校验和字段设置为0，该字段也参与校验和运算。对这些16位的二进制数进行1的补码和（one’scomplementsum）运算，累加的结果再取反作为校验和，并放置到PDU的校验和字段中。接收方算法将接收的进行校验和运算的16位二进制按发送方的同样方法进行1的补码和运算，包括校验和字段、累加的结果再取反。这样，其结果为0，表明传输正确；否则，表明传输有差错。2.8数据通信性能指标时延与时延带宽积误码率与误比特率信息传输速率与码元传输速率信道的最大传输速率时延时延：一个数据块（帧、分组、报文段等）从链路或网络的一端传送到另一端所需要的时间。总时延＝发送时延+传播时延+转发时延发送时延发送时间＝数据块长度/信息传输速率传播时延传播时延＝信道长度/电磁波在信道上的传播速率转发时延带宽（BandWidth，BW）：信道传输能力的度量。在传统的通信 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 中：BW≈fmax－fmin单位：赫兹（Hz）在计算机网络中，用每秒允许传输的二进制位数作为带宽的计量单位。主要单位：b/s、Kb/s、Mb/s、Gb/s。例如：传统以太网理论上每秒可以传输一千万比特，它的带宽为10Mb/s。时延带宽乘积：某一信道所能容纳的比特数。时延带宽乘积=带宽×传播时延例如，某信道的时延带宽乘积为100万比特，这意味着第一个比特到达目的端时，源端已发送了100万比特。信道带宽传播时延管道体积=时延带宽乘积误码率与误比特率误码率：Pc是指传输的码元被传错的概率Pc＝传错的码元数⁄传输的码元总数误比特率：Pb是指传输的比特被传错的概率Pb＝传错的比特数⁄传输的比特总数信息传输速率与码元传输速率信息传输速率比特（bit）：即一个二进制位。比特率为每秒传输的比特数（即数据传送速率）。信息传输速率：是指每秒传输的编码前的数字数据的二进制比特数码元传输速率码元（CodeCell）：时间轴上的一个信号编码单元。码元传输速率：是指每秒传输的码元数一般情况下，如果码元状态数为M（M为2的整数次幂），则C=B×log2M（b/s）一个码元中可以传送多个比特。例如：当波特率为9600时若M=2，数据传输率为9600b/s若M=16，数据传输率为38.4kb/s吞吐量：单位时间发送的比特数、字节数或帧数信道的最大数据传输率Nyquist公式：用于无噪声理想低通信道Nyquist公式为估算已知带宽信道的最高数据传输速率提供了依据。例如，话音级线路的带宽约为3.1kHz，根据上式计算的信道最大数据传输率如右表所示C=2Wlog2MC——数据传输率，单位b/sW——带宽，单位HzM——信号编码级数M最大数据率26200b/s412400b/s818600b/s1624800b/s3231000b/s非理想信道实际的信道上存在损耗、延迟、噪声。损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N降低。延迟会使接收端的信号产生畸变。噪声会破坏信号，产生误码。例如：数据传输速率为56kb/s时，持续时间0.01s的干扰会破坏约560个比特。Shannon公式：用于有噪声干扰信道例：信道带宽W=3.1kHz，S/N=2000，则C=3100×log2（1+2000）≈34kb/s即该信道上的最大数据传输率不会大于34kb/s。信噪比的单位也可用分贝(dB)表示：S/NdB=10log10S/N所以，若S/NdB=30dB，则S/N=1000。C=Wlog2（1+S/N）C——传输率，单位b/sW——带宽，单位HzS/N——信噪比Nyquist公式和Shannon公式的比较C=2Wlog2M用于理想信道（这样的信道存在吗？）数据传输率随信号编码级数增加而增加。C=Wlog2（1+S/N）用于有噪声信道（实际的信道总是有噪声！）无论信号编码级数增加到多少，此公式给出了有噪声信道可能达到的最大数据传输速率上限。原因：噪声的存在将使编码级数不可能无限增加。