第2章 数据通信基础

　　奇偶校验又叫字符校验、垂直冗余校验（ 奇偶校验又叫字符校验、 垂直冗余校验 （ VRC）。 它是以 ） 字符为单位的校验方法，是最简单的一种校验方法。 字符为单位的校验方法 ， 是最简单的一种校验方法 。 它在每个 字符编码的后面（或最前面） 另外增加一个二进制位， 字符编码的后面 （或最前面 ） ， 另外增加一个二进制位， 该位 叫做校验位。其主要目的是使整个编码中1（ 叫做校验位 。 其主要目的是使整个编码中 （ 或 0）的个数成为 ） 奇数或偶数。如果使编码中1的个数成为奇数则叫做奇校验 的个数成为奇数则叫做奇校验， 奇数或偶数。如果使编码中 的个数成为奇数则叫做奇校验，反 则叫做偶校验。 之，则叫做偶校验。 例如： 例如： 字符R的 编码为1010010， 字符 的ASCII编码为 编码为 ， 后面增加一位进行奇校验10100100（使1的个数为奇数）， （ 的个数为奇数） 后面增加一位进行奇校验 的个数为奇数 传送时其中一位出错10110100，奇校验能检查出错误， ，奇校验能检查出错误， 传送时其中一位出错 传送有两位出错时10111100，奇校验就不能检查出错误了。 ，奇校验就不能检查出错误了。 传送有两位出错时

　　热噪声由传输介质导体的电子热运动产生。 热噪声由传输介质导体的电子热运动产生。 热噪声是一种随机噪声， 热噪声是一种随机噪声 ， 所引起的传输差错为随机差 错 ， 这种差错的特点是在数据序列中前后位之间的差错彼 此无关。 此无关。 冲击噪声是由外界电磁干扰引起， 与热噪声相比， 冲击噪声是由外界电磁干扰引起 ， 与热噪声相比 ， 冲 击噪声幅度较大，是引起传输差错的主要原因。 击噪声幅度较大，是引起传输差错的主要原因。 冲击噪声所引起的传输差错为突发错， 冲击噪声所引起的传输差错为突发错 ， 这种差错的特 点是在数据序列中前面出现了错误， 点是在数据序列中前面出现了错误 ， 往往会使后面也出现 错误，即错误之间有相关性。 错误，即错误之间有相关性。 香农证明了： 在有噪声的信道上， 香农证明了 ： “ 在有噪声的信道上 ， 可以定义一个被称为 最大信息传输速度的信道容量， 最大信息传输速度的信道容量 ， 如果用低于这个信道容量 的速度发送数据， 则存在某种编码方法， 的速度发送数据 ， 则存在某种编码方法 ， 可使数据的误码 率变得足够小” 率变得足够小”。

　　2.3.1 传输差错的性质 在通信线路上传输信息时， 在通信线路上传输信息时，往往由于噪声或瞬时中断等干 扰，使接收端收到的信息出现概率性错码。常用误码率来表示 使接收端收到的信息出现概率性错码。 错码的程度。误码率可表示为： 错码的程度。误码率可表示为： 错误接收的码元数 Pe = ----------------------------接收的码元数 在计算机通信网中，通常要求误码率应在 之间。 在计算机通信网中，通常要求误码率应在10-5－10-9之间。 数据在广义信道（ 包括MODEM， 实际通信线路等 ） 中 数据在广义信道 （ 包括 ， 实际通信线路等） 传输时，要受到各种噪声干扰。 传输时，要受到各种噪声干扰。信道噪声分为热噪声与冲击噪 声两类。 声两类。

　　实际传输过程中， 偶然一位出错的机会最多， 实际传输过程中 ， 偶然一位出错的机会最多 ， 故这种简 单的校验方法还是很有用处的。 单的校验方法还是很有用处的 。 但这种方法只能检测错误而 不能纠正错误，因为它不能检测出错在哪一位。 不能纠正错误，因为它不能检测出错在哪一位。

　　方块校验又叫报文校验、 水平垂直冗余校验 （ LRC） 。 方块校验又叫报文校验 、 水平垂直冗余校验（ ） 这种方法是在奇偶校验的基础上， 一批字符传送之后 字符传送之后， 这种方法是在奇偶校验的基础上 ， 在 一批 字符传送之后 ， 另 外增加一个检验字符， 外增加一个检验字符 ， 该检验字符的编码方法是使每一位纵 向代码中1的个数成为奇数 或偶数） 的个数成为奇数（ 向代码中 的个数成为奇数（或偶数）。

　　2.1.2 模拟和数字 信号可以是模拟的也可以是数字的。 信号可以是模拟的也可以是数字的。 信道是数据由数据源（ 信源或发送端） 经通信线路（ 信道是数据由数据源 （ 信源或发送端 ） 经通信线路 （ 也 称信道）传输到数据的目的地（信宿或接受端）的过程。 称信道）传输到数据的目的地（信宿或接受端）的过程。 与信号的分类相对应， 与信号的分类相对应 ， 信道也分为传输模拟信号的模拟 信道和传送数字信号的数字信道两大类。 信道和传送数字信号的数字信道两大类。 数据可以是模拟的也可以是数字的。 数据可以是模拟的也可以是数字的。 模拟是与连续相对应的。 模拟是与连续相对应的。 模拟数据是取某一区间的连续 而模拟信号是一个连续变化的物理量。 值，而模拟信号是一个连续变化的物理量。 数字是与离散相对应的。 数字是与离散相对应的 。 数字数据取某一区间内有限个 离散值，数字信号取几个不连续的物理状态来代表数字。 离散值，数字信号取几个不连续的物理状态来代表数字。

　　本节主要介绍信息、 本节主要介绍信息、数据和信ห้องสมุดไป่ตู้ 的概念以及模拟和数字的概念

　　2.1.1 信息、数据和信号的概念 信息、 1．信息 ． 一般认为信息是人对现实世界事物存在方式或运动状态的 某种认识。表示信息的形式可以是数值 文字、图形、声音、 可以是数值、 某种认识。表示信息的形式可以是数值、文字、图形、声音、 图像以及动画等。 图像以及动画等。 2．数据 ． 数据是把事件的某些属性规范化后的表现形式，它能被识 数据是把事件的某些属性规范化后的表现形式， 也可以被描述。例如十进制数、二进制数、字符等。 别，也可以被描述。例如十进制数、二进制数、字符等。在计 算机网络系统中，数据通常被广义地理解为在网络中存储、 算机网络系统中，数据通常被广义地理解为在网络中存储、处 理和传输的二进制数字编码。 理和传输的二进制数字编码。数据一般可分为模拟数据和数字 数据两类。 数据两类。

　　提高数据传输质量的方法有两种。 提高数据传输质量的方法有两种。 第一种方法是，改善通信线路的电性能， 第一种方法是，改善通信线路的电性能，使错码出现的概 率降低到满足系统要求的程度。 率降低到满足系统要求的程度。但这种方法受经济上和技术上 的限制，达不到理想效果。 的限制，达不到理想效果。 第二种方法是，虽然传输中不可避免地出现某些错码， 第二种方法是， 虽然传输中不可避免地出现某些错码， 但 可以将其检测出来，并用某种方法纠正检出的错码 纠正检出的错码， 可以将其检测出来，并用某种方法纠正检出的错码，以达到提 高实际传输质量的目的。 高实际传输质量的目的。 第二方法最为常用，就是采用抗干扰编码和纠错编码。 第二方法最为常用，就是采用抗干扰编码和纠错编码。 目 前广泛采用的有奇偶校验码，方块码和循环冗余码等。 前广泛采用的有奇偶校验码，方块码和循环冗余码等。

　　1．数据终端设备 ． 即数据的生成者和使用者，它根据协议控制通信的功能。 即数据的生成者和使用者， 它根据协议控制通信的功能。 最常用的数据终端设备就是网络中的微机。此外， 最常用的数据终端设备就是网络中的微机。此外，数据终端设 备还可以是网络中的专用数据输出设备，如打印机等。 备还可以是网络中的专用数据输出设备，如打印机等。

　　3．通信信道 ． 通信信道是信息在信号变换器之间传输的通道。 通信信道是信息在信号变换器之间传输的通道。 如电话线路等模拟通信信道、专用数字通信信道、 如电话线路等模拟通信信道 、 专用数字通信信道 、 宽带电 缆（CATV）和光纤等。 ）和光纤等。 4．信号变换器 ． 它的功能是把通信控制器提供的数据转换成适合通信信道 要求的信号形式， 要求的信号形式，或把信道中传来的信号转换成可供数据终端 设备使用的数据，最大限度地保证传输质量。 设备使用的数据，最大限度地保证传输质量。 在计算机网络的数据通信系统中， 在计算机网络的数据通信系统中， 最常用的信号变换器是 调制解调器（调制：将数字信号变为模拟信号。解调： 调制解调器（调制：将数字信号变为模拟信号。解调：将模拟 信号变为数字信号）和光纤通信网中的光电转换器。 信号变为数字信号）和光纤通信网中的光电转换器。 信号变换器和其他的网络通信设备又统称为数据通信设备 为用户设备提供入网的连接点。 （DCE），DCE为用户设备提供入网的连接点。 ） 为用户设备提供入网的连接点

　　在计算机网络中，数据通信系统的任务是： 在计算机网络中 ， 数据通信系统的任务是 ： 把数据源计算 机所产生的数据迅速、可靠、准确地传输到数据宿（目的） 机所产生的数据迅速 、 可靠、 准确地传输到数据宿 （ 目的 ） 计 算机或专用外设。 算机或专用外设。 从计算机网络技术的组成部分来看， 从计算机网络技术的组成部分来看 ， 一个完整的数据通信 系统，一般有以下几个部分组成：数据终端设备， 系统 ， 一般有以下几个部分组成 ： 数据终端设备 ， 通信控制器 通信信道，信号变换器。如图2所示 所示。 ，通信信道，信号变换器。如图 所示。

　　模拟信号和数字信号的区别如图1所示。 模拟信号和数字信号的区别如图 所示。 所示

　　图1 模拟信号和数字信号 2.1.3 数据传输的形式 使用数字信号传输数据时，数字信号几乎要占有整个频带。 使用数字信号传输数据时，数字信号几乎要占有整个频带。 终端设备把数字信号转换成脉冲电信号时， 终端设备把数字信号转换成脉冲电信号时，这个原始的电信 号所固有的频带，称为基本频带，简称基带。 号所固有的频带，称为基本频带，简称基带。 在信道中直接传送基带信号时，称为基带传输。 在信道中直接传送基带信号时，称为基带传输。 采用模拟信号传输数据时， 往往只占有有限的频谱， 采用模拟信号传输数据时 ， 往往只占有有限的频谱 ， 对应 基带传输将其称为频带传输。 基带传输将其称为频带传输。

　　2．通信控制器 ． 它的功能除进行通信状态的连接、监控和拆除等操作外， 它的功能除进行通信状态的连接、 监控和拆除等操作外， 还可接收来自多个数据终端设备的信息，并转换信息格式。 还可接收来自多个数据终端设备的信息，并转换信息格式。 如微机内部的异步通信适配器（ 如微机内部的异步通信适配器 （ UART）、 数字基带网中 ） 的网卡就是通信控制器。 的网卡就是通信控制器。

　　3．信号 ． 信号是数据的具体物理表现，具有确定的物理描述。例 信号是数据的具体物理表现， 具有确定的物理描述。 如电压、磁场强度等。 如电压、磁场强度等。信号在通信系统中可分为模拟信号和 数字信号。 数字信号。 4．信道 ． 简单地讲就是携带信息的传输介质 。一般来说，一条通信 一般来说， 线路至少包含两条信道， 线路至少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于接 收的信道。和信号的分类相似， 收的信道。和信号的分类相似，信道也可分为适合传送模拟 信号的模拟信道和适合传送数字信号的数字信道两大类。 信号的模拟信道和适合传送数字信号的数字信道两大类。 在数据通信系统中，人们关注得更多的是数据和信号。 在数据通信系统中，人们关注得更多的是数据和信号。