1、通信网络技术通信网络技术8:16:441第二章第二章 传输技术与传输网络传输技术与传输网络o 2.1 传输方式与特点传输方式与特点o 2.2 传输介质与性质传输介质与性质o 2.3 集中传输与复用技术集中传输与复用技术o 2.4 检错与纠错检错与纠错o 2.5 PDH/SDH光纤传输网光纤传输网o 2.6 DDN数字传输网数字传输网通信网络技术通信网络技术8:16:4422.1 传输方式及性能传输方式及性能o 2.1.1 传输方式传输方式o 一、按传输形式一、按传输形式n 模拟传输与数字传输模拟传输与数字传输n 模拟传输采用模拟方式，中间需要放大器，模拟传输采用模拟方式，中间需要放大器，有噪声
2、积累有噪声积累n 数字传输采用数字方式，中间使用中继器，数字传输采用数字方式，中间使用中继器，可以克服噪声积累可以克服噪声积累通信网络技术通信网络技术8:16:443二、是否调制二、是否调制o 基带、频带传输基带、频带传输n 基带传输是按照数字信号原有的波形（以脉基带传输是按照数字信号原有的波形（以脉冲形式）在信道上直接传输，它要求信道具冲形式）在信道上直接传输，它要求信道具有较宽的通频带。有较宽的通频带。n 基带传输不需要调制、解调，设备花费少，基带传输不需要调制、解调，设备花费少，适用于较小范围的数据传输。适用于较小范围的数据传输。通信网络技术通信网络技术8:16:444基带、频带传输基带
3、、频带传输o 频带传输是一种采用调制、解调技术的频带传输是一种采用调制、解调技术的传输形式。传输形式。o 在发送端，采用调制手段，对数字信号在发送端，采用调制手段，对数字信号进行某种变换，将代表数据的二进制进行某种变换，将代表数据的二进制“1”和和“0”，变换成具有一定频带范围的模，变换成具有一定频带范围的模拟信号，以适应在模拟信道上传输；拟信号，以适应在模拟信道上传输；o 在接收端，通过解调手段进行相反变换，在接收端，通过解调手段进行相反变换，把模拟的调制信号复原为把模拟的调制信号复原为“1”或或“0”。通信网络技术通信网络技术8:16:4452.1.1 传输方式传输方式o三、传输信息方向三
4、、传输信息方向n 单工通信、双工通信、半双工通信单工通信、双工通信、半双工通信通信通信终端终端A A通信通信终端终端B B11只发或收只发或收22能发能收，不能发能收，不同时同时(按键发按键发)33收发同时收发同时通信网络技术通信网络技术8:16:4462.1.1 传输方式传输方式o 四、信息传输节点关系四、信息传输节点关系n 点到点点到点/点到多点工作方式点到多点工作方式A AB1B1B2B2 A AB B通信网络技术通信网络技术8:16:4472.1.1 传输方式传输方式o 五、同步传输关系五、同步传输关系n 同步通信、异步通信同步通信、异步通信n 同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统同
5、步传输方式中发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。同步通信往往提供位定位信号，适用于高速同步通信往往提供位定位信号，适用于高速数据传输数据传输n 异步传输方式并不要求发送方和接收方的时异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的。钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的。异步通信适用低速数据传输；异步通信适用低速数据传输；RS232通信网络技术通信网络技术8:16:4482.1.2 描述传输性能的一些基本概念描述传输性能的一些基本概念o 一、数据率、频带宽度、信噪比、误码率一、数据率、频带宽度、信噪
6、比、误码率n 数据率的单位是数据率的单位是bps，bits per second 比特每秒，比特每秒，表示单位时间内传输的比特数表示单位时间内传输的比特数n 频带宽度是指输出信号电平下降频带宽度是指输出信号电平下降3db处上限频率与处上限频率与下限频率之差下限频率之差的单位是的单位是Hz，KHzn 信噪比是指有用信号信噪比是指有用信号(规定输入电压下的输出信号电规定输入电压下的输出信号电压压)和噪声信号和噪声信号(输入电压切断时，输出所残留之杂输入电压切断时，输出所残留之杂音电压音电压)之间的比值。之间的比值。SNR，S/N，Signal-to-Noise Ratio。S是平均信号功率是平均信
7、号功率,N是平均噪声功是平均噪声功率，信噪比（率，信噪比（S/N）通常用分贝（）通常用分贝（dB）表示，分贝）表示，分贝数数=10log10（S/N）。）。n 误码率是接收到的位包含错误的比率，误码率是接收到的位包含错误的比率，ber，bit error rate。例如光纤信道。例如光纤信道10(-10)，固定电话，固定电话信道信道10(-4)，移动电话信道，移动电话信道10(-2)通信网络技术通信网络技术8:16:4492.1.2 描述传输性能的一些基本概念描述传输性能的一些基本概念o 二、信道容量和香农定理二、信道容量和香农定理n 信道上传输数据的数据率的极值，称为信道信道上传输数据的数据
8、率的极值，称为信道容量容量n 香农定理：香农定理：C=Wlog(1+S/N)；其中；其中C是是可得到的链路速度，可得到的链路速度，W是链路的带宽。是链路的带宽。n W=4kHz，S/N=200 ，C=30.6 kbps通信网络技术通信网络技术8:16:4410o 三、传输时间的计算三、传输时间的计算n 彩色图片，彩色图片，JPEG格式，格式，810 inchs，分辨率为分辨率为400 pixels/inch，3bytes/pixel，共计，共计810400400338.4 Mbytes的数据。若采用的数据。若采用28.8kbps的信的信道进行传输，则需要大约道进行传输，则需要大约38.4M/2
9、8.8k=3小时的时间。小时的时间。2.1.2 描述传输性能的一些基本概念描述传输性能的一些基本概念通信网络技术通信网络技术8:16:44112.2 传输介质及性质传输介质及性质o2.2.1 传输介质概述传输介质概述n 分类：分类：导向介质导向介质/自由介质自由介质n 常用介质：双绞线同轴电缆常用介质：双绞线同轴电缆 光纤光纤红外无线电红外无线电n 特点：特点：带宽带宽 传输延时失真传输延时失真、衰减衰减通信网络技术通信网络技术8:16:44122.2.2 无线电无线电o 一、概述一、概述n 使用无线电频谱必须有关部门的许可，管理使用无线电频谱必须有关部门的许可，管理机构包括机构包括WARC（
10、国际无线电管理大会）国际无线电管理大会）和中国的国家无线电管理委员会和中国的国家无线电管理委员会n 常用的单位：常用的单位：千，k，103；兆，M，106；吉，G，109；太，T，1012通信网络技术通信网络技术8:16:4513名称符号频率波段波长传播特性主要用途甚低频VLF3-30KHz超长波1KKm-100Km空间波为主海岸潜艇通信；远距离通信；超远距离导航低频LF30-300KHz长波10Km-1Km地波为主越洋通信；中距离通信；地下岩层通信；远距离导航中频MF0.3-3MHz中波1Km-100m地波与天波船用通信；业余无线电通信；移动通信；中距离导航高频HF3-30MHz短波100m
11、-10m天波与地波远距离短波通信；国际定点通信；甚高频VHF30-300MHz米波10m-1m空间波电离层散射(30-60MHz);流星余迹通信;人造电离层通信(30-144MHz);对空间飞行体通信；移动通信超高频UHF0.3-3GHz分米波1m-0.1m空间波小容量微波中继通信（352-420MHz）对流层散射通信（700-10000MHz）中容量微波通信（1700-2400MHz）特高频SHF3-30GHz厘米波10cm-1cm空间波大容量微波中继通信(3600-4200MHz)大容量微波中继通信(5850-8500MHz)数字通信；卫星通信；国际海事卫星通信（1500-1600MHz）
12、极高频EHF30-300GH z毫米波10mm-1mm 空间波再入大气层时的通信；波导通信通信网络技术通信网络技术8:16:4514电磁波频谱电磁波频谱o 无线电的频率与波长满足以下关系无线电的频率与波长满足以下关系:n 是无线电的波长是无线电的波长n f 是无线电的频率是无线电的频率n c 是光速，是光速，c=3108 m/so 典型的例子：典型的例子：GSM系统使用系统使用900 MHz频段，频段，其波长是其波长是310 8/900106=0.33mcf 通信网络技术通信网络技术8:16:4515二、无线电波的传播方式二、无线电波的传播方式o 无线电波的传播方式主要有以下几种形式n 是直达
13、波，又称视距传播(Line of Sight,LOS)n 是地面反射波n 是地表面波n 是经大气层反射的天波o 移动通信系统大都采用视距传播方式通信网络技术通信网络技术8:16:4516视距视距LOS的计算的计算o 发射和接收天线的高度分别是发射和接收天线的高度分别是ht和和hr，地球的等效半径为地球的等效半径为Re=8500 km,O点为地心。点为地心。o 则视距传播的极限距离为则视距传播的极限距离为o 典型例子：发射和接收天线高典型例子：发射和接收天线高50m,则视距则视距d=50 kmretehRdhRd2221rtehhRddd221通信网络技术通信网络技术8:16:4517自由空间传
14、播损耗自由空间传播损耗o 发射和接收的功率分别发射和接收的功率分别是是PtPr,发射和接收天发射和接收天线的增益分别是线的增益分别是GtGro 定义自由空间传播损耗定义自由空间传播损耗24dGGPPrttr24dL通信网络技术通信网络技术8:16:4518自由空间传播损耗自由空间传播损耗o 自由空间传播损耗的计算公式自由空间传播损耗的计算公式L LS S92.4+20lgf92.4+20lgf(GHz)(GHz)+20lgd+20lgd(km)(km)dBdB 32.4+20lgf32.4+20lgf(MHz)(MHz)+20lgd+20lgd(km)(km)dBdBo 结论：自由空间传播损耗
15、结论：自由空间传播损耗 L 只与工作频率只与工作频率 f 和和传播距离传播距离 d 有关。当有关。当 f 或或d 增大一倍时，传增大一倍时，传播损耗增加播损耗增加 6 dB。o 移动通信的例子：移动通信的例子：d=50 km,f=2 GHz,可以计算出可以计算出L=132 dB;o 卫星通信的例子：卫星通信的例子：d=40000 km,f=6 GHz,此时的此时的L=200 dB通信网络技术通信网络技术8:16:4519自由空间接收电平的计算自由空间接收电平的计算o 发射和接收的功率分别是发射和接收的功率分别是Pt、Pr,发射和接收天线发射和接收天线的增益分别是的增益分别是Gt、Gro 用分贝
16、表示的接收电平用分贝表示的接收电平o 例：例：Pt=1W=30 dBm,f =3800 MHz,d=45 km,Gt=Gr=39dB,o 则则 Pr=Pt+Gt+Gr L=30+39+39 137=-35 dBm=0.33 W24dGGPPrttr)()()()()(dBLdBGdBGdBmPdBmPrttr通信网络技术通信网络技术8:16:45202.2.3 导向介质导向介质三种常用的导向介质：三种常用的导向介质：n 双绞线双绞线 n 同轴电缆同轴电缆 n 光纤光纤 通信网络技术通信网络技术8:16:4521一、双绞线一、双绞线o 双 绞 线 分 为 非 屏 蔽 双 绞 线双 绞 线 分 为
17、 非 屏 蔽 双 绞 线(U T P)和 屏 蔽 双 绞 线和 屏 蔽 双 绞 线(STP)o 为什么要进行扭绞？为什么要进行扭绞？n 目的是为了提高抗干扰性能。绞度越大，抗干扰性能目的是为了提高抗干扰性能。绞度越大，抗干扰性能越好。双绞线这样互相缠绕的目的就是利用铜线中电越好。双绞线这样互相缠绕的目的就是利用铜线中电流产生的电磁场互相作用抵消邻近线路的干扰并减少流产生的电磁场互相作用抵消邻近线路的干扰并减少来自外界的干扰。每对线在每英寸长度上相互缠绕的来自外界的干扰。每对线在每英寸长度上相互缠绕的次数决定了抗干扰的能力和通讯的质量，缠绕得越紧次数决定了抗干扰的能力和通讯的质量，缠绕得越紧密其
18、通讯质量越高，就可以支持更高的网络数据传送密其通讯质量越高，就可以支持更高的网络数据传送速率，当然它的成本也就越高。速率，当然它的成本也就越高。o 规格：美国标准规格：美国标准AWG(American Wire Gauge)，常用的是常用的是24号线。号线。n AWG24号线的主要参数：号线的主要参数：0.511mm0.511mm，重量重量1.821.82kg/kmkg/km，最大折断强度，最大折断强度5.7565.756kgkg，直流电阻直流电阻25.725.7/1000/1000呎，或呎，或84.284.2/km/km。通信网络技术通信网络技术8:16:4522o 屏蔽屏蔽o 利用双绞线传
19、输信息时要向周围幅射利用双绞线传输信息时要向周围幅射,信信息很容易被窃听息很容易被窃听,因此要花费额外的代价因此要花费额外的代价加以屏蔽。屏蔽双绞线电缆的外层由铝加以屏蔽。屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹泊包裹,以减小幅射。以减小幅射。通信网络技术通信网络技术8:16:4523 UTP的分类的分类n nCat 1 一类线一类线 带宽带宽1MHz以下，传输语音以下，传输语音 n nCat 2 二类线二类线 带宽带宽1MHz，语音传输，语音传输n nCat 3 三类线三类线 带宽带宽16MHz3 4绞绞/呎呎 10base-T n nCat 4 四类线四类线 带宽带宽20MHz 10base-T/1
20、00base-T n nCat 5 五类线五类线 带宽带宽100MHz 3 4绞绞/吋吋 10base-T/100base-Tn nCat 5e 超五类线超五类线 带宽带宽200MHzn nCat 6 六类线六类线 带宽带宽200MHzn nCat 7 七类线七类线 带宽带宽600MHz通信网络技术通信网络技术8:16:4524二、同轴电缆二、同轴电缆l l 结构结构通信网络技术通信网络技术8:16:4625 同轴电缆的特点与应用同轴电缆的特点与应用o 特点：特点：n 屏蔽性能好，带宽大，衰减小屏蔽性能好，带宽大，衰减小 o 应用应用n 有线电视有线电视 700 850 1000 MHz宽带宽
21、带n 电缆调制解调器电缆调制解调器Cable Modemn 以太网分为粗同轴和细同轴两类以太网分为粗同轴和细同轴两类通信网络技术通信网络技术8:16:4626三、光纤三、光纤o 光纤的结构光纤的结构n 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃制成的光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。通信网络技术通信网络技术8:16:4727通信网络技术通信网络技术8:16:4728光纤的特点与应用光纤的特点与应用o 特点特点n 巨大的带宽巨大的带宽,带宽可达带宽可达10GHZ n 损耗特别低损耗特别低,传输传输20公公里。里
22、。n 抗电磁干扰能力强抗电磁干扰能力强o 应用应用n 骨干网骨干网n FTTHn LAN -FDDI光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口（FDDIFDDI）是由美国国家）是由美国国家标准化组织（标准化组织（ANSIANSI）制）制定的在光缆上发送数字定的在光缆上发送数字信号的一组协议。信号的一组协议。FDDI FDDI 使用双环令牌，传输速使用双环令牌，传输速率可以达到率可以达到 100Mbps100Mbps。由于支持高宽带和远距由于支持高宽带和远距离通信网络，离通信网络，FDDI FDDI 通常通常用作骨干网。用作骨干网。通信网络技术通信网络技术8:16:4729Single Mode通信网
23、络技术通信网络技术8:16:4830Multimode Grad-Index通信网络技术通信网络技术8:16:5031Multimode Steped-Index通信网络技术通信网络技术8:16:51322.3 传输编码技术概述传输编码技术概述o 2.3.12.3.1 传输编码技术传输编码技术o 调制编码调制编码n 模拟信号模拟信号 模拟传输；例：模拟传输；例：AM，FM,PMn 数字信号数字信号 模拟传输；例：模拟传输；例：ASK，FSK,PSKo 线路编码线路编码n 长距离、抗干扰、同步长距离、抗干扰、同步o 纠错编码纠错编码n 数据可靠传输数据可靠传输通信网络技术通信网络技术8:16:5
24、1332.3.2 线路编码线路编码o 一、线路编码规则一、线路编码规则n 1、码型中应不含直流分量，低频分量尽量少。、码型中应不含直流分量，低频分量尽量少。n 2、码型中高频分量尽量少。这样既可以节省传输频、码型中高频分量尽量少。这样既可以节省传输频带，提高信道的频带利用率，还可以减少串扰。带，提高信道的频带利用率，还可以减少串扰。n 串扰是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰，基带串扰是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰，基带信号的高频分量越大，则对邻近线对产生的干扰就越信号的高频分量越大，则对邻近线对产生的干扰就越严重。严重。n 3、码型中应包含定时信息。、码型中应包含定时信息。n 4、码型
25、具有一定检错能力。若传输码型有一定的规、码型具有一定检错能力。若传输码型有一定的规律性，则就可根据这一规律性来检测传输质量，以便律性，则就可根据这一规律性来检测传输质量，以便做到自动监测。做到自动监测。通信网络技术通信网络技术8:16:5134一、线路编码规则一、线路编码规则n 5、编码方案对发送消息类型不应有任何限制，即能、编码方案对发送消息类型不应有任何限制，即能适用于信源变化。这种与信源的统计特性无关的性质适用于信源变化。这种与信源的统计特性无关的性质称为对信源具有透明性。称为对信源具有透明性。n 6、低误码增值。对于某些基带传输码型，信道中产、低误码增值。对于某些基带传输码型，信道中产
26、生的单个误码会扰乱一段译码过程，从而导致译码输生的单个误码会扰乱一段译码过程，从而导致译码输出信息中出现多个错误，这种现象称为误码增殖。出信息中出现多个错误，这种现象称为误码增殖。n 7、高的编码效率。、高的编码效率。n 8、编译码设备应尽量简单。、编译码设备应尽量简单。o 依照实际要求满足其中若干项依照实际要求满足其中若干项 通信网络技术通信网络技术8:16:5135二、常用码型二、常用码型o 单极性不归零码单极性不归零码 Unipolar NRZo 双极性不归零码双极性不归零码 Polar NRZo 单、双极性归零码（单、双极性归零码（RZ）o 差分码差分码o 曼彻斯特、差分曼彻斯特、差分
27、Manchestero AMIo HDB3o 多进制码多进制码通信网络技术通信网络技术8:16:51361、单极性非归零、单极性非归零（NRZ）码码o 单极性单极性 NRZ 码如下图所示。在表示一码如下图所示。在表示一个码元时，二进制符号个码元时，二进制符号“1”和和“0”分分别对应基带信号的正电平和零电平，在别对应基带信号的正电平和零电平，在整个码元持续时间，电平保持不变。整个码元持续时间，电平保持不变。通信网络技术通信网络技术8:16:5137单极性单极性 NRZ 码特点码特点n（1）发送能量大，有利于提高接收端信）发送能量大，有利于提高接收端信噪比；噪比；n（2）在信道上占用频带较窄；）
28、在信道上占用频带较窄；n（3）有直流分量，将导致信号的失真与）有直流分量，将导致信号的失真与畸变；且由于直流分量的存在，无法使用一畸变；且由于直流分量的存在，无法使用一些交流耦合的线路和设备；些交流耦合的线路和设备；n（4）不能直接提取位同步信息）不能直接提取位同步信息n（5）抗噪性能差。接收单极性）抗噪性能差。接收单极性 NRZ 码码的判决电平应的判决电平应 取取“1”码码 电平的一半。电平的一半。n（6）传输时需一端接地。）传输时需一端接地。通信网络技术通信网络技术8:16:51382、双极性非归零、双极性非归零（NRZ）码码o 在此编码中，在此编码中，“1”和和“0”分分 别对应正、负电
29、别对应正、负电平，如下图。其特点除与单极性平，如下图。其特点除与单极性 NRZ 码特点码特点（1）、（）、（2）、（）、（4）相同外，还有：）相同外，还有：n（1）直流分量小。当二进制符）直流分量小。当二进制符 号号“1”、“0”等等 可能出现时，无直流成分；可能出现时，无直流成分；n（2）接收端判决门限为）接收端判决门限为 0，容易设置并且稳定，容易设置并且稳定，因此抗干扰能力强；因此抗干扰能力强；n（3）可以在电缆等无接地线上传输。）可以在电缆等无接地线上传输。发送能量大，有利于提高接收端信噪比；发送能量大，有利于提高接收端信噪比；在信道上占用频带较窄；不能直接提取位在信道上占用频带较窄；
30、不能直接提取位同步信息同步信息通信网络技术通信网络技术8:16:51393、单极性、双极性、单极性、双极性RZ码码 1 0 1 0 0 1 1 0 01 0 1 0 0 1 1 0 0码元宽度分成两个半比特，每个比特码元宽度分成两个半比特，每个比特在后半比特回归零在后半比特回归零通信网络技术通信网络技术8:16:5140o 在差分码中，在差分码中，“1”、“0”分别用电平跳分别用电平跳变或不变来表示。若用电平跳变来表示变或不变来表示。若用电平跳变来表示“1”，称为传号差分码（在电报通信中，称为传号差分码（在电报通信中，常把常把“1”称为传号，把称为传号，把“0”称为空号）。称为空号）。若用电平
31、跳变来表示若用电平跳变来表示“0”，称为空号差，称为空号差分码。分码。4、差分码、差分码 1 0 1 0 0 1 1 0 01 0 1 0 0 1 1 0 0通信网络技术通信网络技术8:16:51414、双极性码、双极性码o“1”通过交替正负电平表示，通过交替正负电平表示，“0”用零电平表示。用零电平表示。o 直流成分更小，抗干扰性能更强直流成分更小，抗干扰性能更强通信网络技术通信网络技术8:16:51425、曼彻斯特编码（曼彻斯特编码（自同步码）自同步码）o 自同步码概念自同步码概念o 自同步码是指编码在传输信息的同时，自同步码是指编码在传输信息的同时，将时钟同步信号一起传输过去。这样，将时
32、钟同步信号一起传输过去。这样，在数据传输的同时就不必通过其它信道在数据传输的同时就不必通过其它信道发送同步信号。发送同步信号。o 局域网中的数据通信常使用自同步码，局域网中的数据通信常使用自同步码，典型代表是曼彻斯特编码典型代表是曼彻斯特编码（Manchester）和差分曼彻斯特编码）和差分曼彻斯特编码（Different Manchester）通信网络技术通信网络技术8:16:5143曼彻斯特编码曼彻斯特编码o 曼彻斯特编码：每一位的中间（曼彻斯特编码：每一位的中间（1/2周周期处）有一跳变，该跳变既作为时钟信期处）有一跳变，该跳变既作为时钟信号（同步），又作为数据信号。从高到号（同步），又
33、作为数据信号。从高到低的跳变表示数字低的跳变表示数字“0”，从低到高的跳，从低到高的跳变表示数字变表示数字“1”（或反之）。（或反之）。o 差分曼彻斯特编码：每一位的中间差分曼彻斯特编码：每一位的中间（1/2周期处）有一跳变，但是，该跳周期处）有一跳变，但是，该跳变只作为时钟信号（同步）。波形有跳变只作为时钟信号（同步）。波形有跳变表示数字变表示数字“0”，无跳变表示数字，无跳变表示数字“1”。通信网络技术通信网络技术8:16:5144高到低高到低低到高低到高有跳变有跳变无跳变无跳变自同步码自同步码通信网络技术通信网络技术8:16:5145Manchester码码o Manchester码的优
34、点是无直流分量，码的优点是无直流分量，最最长连长连“0”、连、连“l”数为数为2，定时信息丰定时信息丰富，编译码电路简单。但其码元速率比输富，编译码电路简单。但其码元速率比输入的信码速率提高了一倍。入的信码速率提高了一倍。o Manchester码适用于数据终端设备在中码适用于数据终端设备在中速短距离上传输。如以太网采用分相码作速短距离上传输。如以太网采用分相码作为线路传输码为线路传输码。o 数据通信的令牌网即采用差分数据通信的令牌网即采用差分Manchester 码码。通信网络技术通信网络技术8:16:51466、AMI 码码o AMI 码的全称是传号交替反转码。此码的全称是传号交替反转码。
35、此方式是单极性方式的变形，即把单极性方式是单极性方式的变形，即把单极性方式中的方式中的“0”码仍与零电平对应，而码仍与零电平对应，而“1”码码 对应发送极性交替的正、负电对应发送极性交替的正、负电平，这种码型实际上把二进制脉冲序列平，这种码型实际上把二进制脉冲序列变为三电平的符号序列（故叫伪三元序变为三电平的符号序列（故叫伪三元序列）列）通信网络技术通信网络技术8:16:5147AMI 码的优缺点码的优缺点o 在在“1”、“0”码不等概率情况下，也无码不等概率情况下，也无直流成分，且零频附近低频分量小。因直流成分，且零频附近低频分量小。因此，对具有变压器或其它交流隅合的传此，对具有变压器或其它
36、交流隅合的传输信道来说，不易受隔直特性的影响。输信道来说，不易受隔直特性的影响。o 便于观察误码情况。便于观察误码情况。o 当用当用AMI 码来获取定时信息时，由于它可能码来获取定时信息时，由于它可能出现长的连出现长的连 0 串，因而会造成提取定时信号的串，因而会造成提取定时信号的困难。困难。通信网络技术通信网络技术8:16:51487、HDB3编码编码oHDB3码即三阶高密度双极性码。码即三阶高密度双极性码。nHDB3 3中连中连0 0串的数目至多为串的数目至多为3 3个，易于提取个，易于提取定时信号。定时信号。n编码规则复杂，但译码较简单编码规则复杂，但译码较简单通信网络技术通信网络技术8
37、:16:5149HDB3编码规则编码规则:o（1 1）先将消息代码变换成）先将消息代码变换成AMI码，若码，若AMI码中码中连连0 0的个数小于的个数小于4,4,此时的此时的AMI码就是码就是HDB3 3码码;o（2 2）若）若AMI码中连码中连0 0的个数大于的个数大于4,4,则将每则将每4 4个连个连0 0小段的第小段的第4 4个个0 0变换成与前一个非变换成与前一个非0 0符号符号(+1(+1或或-1)-1)同极性的符号同极性的符号,用用 表示表示(+1+(+1+V,-1-V);V,-1-V);o（3 3）为了不破坏极性交替反转，当相邻）为了不破坏极性交替反转，当相邻 V V符号符号之间
38、有偶数个非之间有偶数个非0 0符号时，再将该小段的第符号时，再将该小段的第1 1个个0 0变换成变换成 或或-,符号的极性与前一非符号的相符号的极性与前一非符号的相反，并让后面的非零符号从反，并让后面的非零符号从 符号开始再交替变符号开始再交替变化。化。通信网络技术通信网络技术8:16:5150HDB3编码编码o HDB3编码举例编码举例n 消息代码消息代码:0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 n AMI码码:0+1 0 0 0 0-1+1 0 0 0 0 0-1 0+1 n HDB3 3：0+1 0 0 0+V1+1-1 0 0-V 0+1 0-1 o HDB3码
39、译码规则码译码规则:反过来就可以反过来就可以+1 0 0 0+1 0 0 0 v v通信网络技术通信网络技术8:16:5151HDB3译码译码o HDB3HDB3码译码规则码译码规则:n 从收到的符号序列中找到破坏极性交替的点，可以断定从收到的符号序列中找到破坏极性交替的点，可以断定符号及其前面的符号及其前面的3 3个符号必是连个符号必是连0 0符号，从而恢复符号，从而恢复4 4个连个连码码;n 再将所有的再将所有的-1-1变换成变换成+1+1后，就可以得到原消息代码。后，就可以得到原消息代码。o HDB3HDB3的特点是明显的，它除了保持的特点是明显的，它除了保持AMIAMI码的优点外，码的
40、优点外，还增加了使连还增加了使连“0”0”串减少至不多于串减少至不多于3 3个的优点，而个的优点，而不管信息源的统计特性如何。这对于定时信号的恢不管信息源的统计特性如何。这对于定时信号的恢复是极为有利的。复是极为有利的。HDB3HDB3是是CCITTCCITT推荐使用的码型之推荐使用的码型之一。一。通信网络技术通信网络技术8:16:51528、多进制码、多进制码o 多进制代码的波形特点是多个二进制符号对应多进制代码的波形特点是多个二进制符号对应一个脉冲码元。一个脉冲码元。o 4个电压值分别代表个电压值分别代表“00”“01”“10”“11”。o 多进制码的目的是在码元速率一定时可提高信多进制码
41、的目的是在码元速率一定时可提高信息速率。息速率。（a）单极性信号 （b）双极性信号 四进制代码波形 通信网络技术通信网络技术8:16:51532.4 检错与纠错检错与纠错o2.4.1 概述概述o 差错控制差错控制(Error Control)技术分为错技术分为错误检测和错误纠正两种误检测和错误纠正两种o 两种检错方法：奇偶、两种检错方法：奇偶、CRC校验校验o 两种基本纠错方法两种基本纠错方法n 自动重发请求自动重发请求(Auto Repeat reQuest，ARQ)n 前向纠错前向纠错(Forward Error Correction，FEC)通信网络技术通信网络技术8:16:51542.
42、4.2 错误检测过程错误检测过程通信网络技术通信网络技术8:16:51552.4.3 错误检测技术错误检测技术o CRC校验校验o 奇偶校验奇偶校验通信网络技术通信网络技术8:16:5156一、一、CRCCRC循环校验码循环校验码o循环校验码（循环校验码（CRCCRC码）是数据通信领域中最常用码）是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，其特征是信息字段和校验的一种差错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。字段的长度可以任意选定。o生成生成CRCCRC码的基本原理：码的基本原理：o任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为个系数仅为
43、00和和11取值的多项式一一对取值的多项式一一对应。应。n例如：代码例如：代码10101111010111对应的多项式为对应的多项式为x x6 6+x+x4 4+x+x2 2+x+1+x+1，而而多项式为多项式为x x5 5+x+x3 3+x+x2 2+x+1+x+1对应的代码对应的代码101111101111。通信网络技术通信网络技术8:16:5157一、一、CRCCRC循环校验码循环校验码o CRCCRC码集选择的原则：若设码字长度为码集选择的原则：若设码字长度为N N，信信息字段为息字段为K K位，校验字段为位，校验字段为R R位位(N=K+R)N=K+R)，则对则对于于CRCCRC码集
44、中的任一码字，存在且仅存在一个码集中的任一码字，存在且仅存在一个R R次多项式次多项式g(x)g(x)，使得使得V(xV(x)=)=A(x)g(xA(x)g(x)=)=x xR Rm(x)+r(xm(x)+r(x););n 其中：其中：m(xm(x)为为K K次信息多项式次信息多项式 r(x)r(x)为为R-1R-1次校验多项式次校验多项式 g(xg(x)称为生成多项式：称为生成多项式：g(xg(x)=g)=g0 0+g+g1 1x+x+g g2 2x x2 2+.+g+.+g(R-1)(R-1)x x(R-1)(R-1)+g gR Rx xR Ro 发送方通过指定的发送方通过指定的g(x)g
45、(x)产生产生CRCCRC码字，接收方码字，接收方则通过该则通过该g(x)g(x)来验证收到的来验证收到的CRCCRC码字。码字。通信网络技术通信网络技术8:16:5158CRCCRC校验码例子校验码例子o 借助于多项式除法，其余数为校验字段。借助于多项式除法，其余数为校验字段。o 例如：信息字段代码为例如：信息字段代码为:1011001:1011001；对应；对应m(x)=xm(x)=x6 6+x+x4 4+x+x3 3+1+1o 假设生成多项式假设生成多项式g(xg(x)=x)=x4 4+x+x3 3+1+1；对应对应g(x)g(x)的代码为的代码为:11001:11001o x x4 4
46、m(x)=xm(x)=x1010+x+x8 8+x+x7 7+x+x4 4 对应的代码记为：对应的代码记为：1011001000010110010000；o 采用采用多项式除法多项式除法:得余数为得余数为1010(1010(即校验字段为：即校验字段为：10101010）o 发送方：发出的传输字段为发送方：发出的传输字段为:1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0:1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0o 信息字段信息字段 校验字段校验字段o 接收方：使用相同的生成码进行校验接收方：使用相同的生成码进行校验:接收到的字段除以接收到的字段除以生成码（二进制除法）生成码（二进制除法）,如果能够
47、除尽则正确，否则出错。如果能够除尽则正确，否则出错。通信网络技术通信网络技术8:16:5159通信网络技术通信网络技术8:16:5160二、奇偶校验二、奇偶校验o 奇奇/偶校验码偶校验码:其信息字段以字符为单位，校验字段其信息字段以字符为单位，校验字段仅含一个比特称为校验比特或校验位仅含一个比特称为校验比特或校验位,使用七单位的使用七单位的ASCIIASCII码来构造成八单位的检错码时若采用奇码来构造成八单位的检错码时若采用奇/偶校验，偶校验，校验位的取值应使整个码字包括校验位中为校验位的取值应使整个码字包括校验位中为1 1的比特的比特个数为奇数或偶数。个数为奇数或偶数。o 例：例：信息字段信
48、息字段 奇校验码奇校验码 偶校验码偶校验码o 0110001 01100010 01100011 0110001 01100010 01100011o 编码效率：编码效率：Q/(Q+1)(Q/(Q+1)(信息字段占信息字段占Q Q个比特个比特)o 应用：应用：通常在异步传输方式中采用偶校验，通常在异步传输方式中采用偶校验，同步传同步传输方式中采取奇校验。输方式中采取奇校验。通信网络技术通信网络技术8:16:51612.5 2.5 集中传输与复用技术集中传输与复用技术o2.5.1 2.5.1 复用技术基本原理与类型复用技术基本原理与类型o 一、多路复用的目的一、多路复用的目的n 充分利用昂贵的通
49、信线路，尽可能地容纳较多充分利用昂贵的通信线路，尽可能地容纳较多的用户和传输较多的信息。的用户和传输较多的信息。o 二、多路复用的基本原理二、多路复用的基本原理 n 当物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需当物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需的带宽时，可将该物理信道的总带宽分割成若的带宽时，可将该物理信道的总带宽分割成若干个固定带宽的子信道，并利用每个子信道传干个固定带宽的子信道，并利用每个子信道传输一路信号，从而达到多路信号共用一个信道，输一路信号，从而达到多路信号共用一个信道，或者将多路信号组合在一条物理信道上传输的或者将多路信号组合在一条物理信道上传输的目的，充分利用信道容量。目的，
50、充分利用信道容量。通信网络技术通信网络技术8:16:5162通信网络技术通信网络技术8:16:5163三、多路复用主要采用的技术三、多路复用主要采用的技术o（1 1）频分多路复用（频分多路复用（FDMFDMFrequency Frequency Division MultiplexingDivision Multiplexing）o（2 2）时分多路复用（时分多路复用（TDMTDMTimeTime Division MultiplexingDivision Multiplexing）o（3 3）波分多路复用（波分多路复用（TDMTDMWavelengthWavelength Division
