3、数据同步方式:目的是使接收端与发送端在时间基准上一致 (包括开始时间、位边界、重复频率等)。
有三种同步方法:位同步、字符同步、帧同步。
●位同步:目的是使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步，有下面两种方式:
△外同步——发送端发送数据时同时发送同步时钟信号，接收方用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)，这些数据编码信号包含了同步信号，接收方从中提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。
●字符同步:以字符为边界实现字符的同步接收，也称为起止式或异步制。每个字符的传输需要:1个起始位、5～8个数据位、1，1.5，2个停止位。
●字符同步的性能评估:
△频率的漂移不会积累，每个字符开始时都会重新同步。
△每两个字符之间的间隔时间不固定。
△增加了辅助位，所以效率低。例如，采用1个起始位、 8个数据位、 2个停止位时，其效率为8/11<72%。
●帧同步: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。
4、信道最大数据传输率
●奈奎斯公式:用于理想低通信道
C = 2W×log2 M
C = 数据传输率，单位bit/s
W = 带宽，单位Hz
M = 信号编码级数
奈奎斯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。
●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。持续时间0.01s的干扰会破坏约560个比特(56Kbit/s)
△香农公式:有限带宽高斯噪声干扰信道
C = W log2 (1+S/N) S/N: 信噪比
例:信道带宽W=3.1KHz，S/N=2000，则
C = 3100*log2(1+2000) ≈ 34Kbit/s
即该信道上的最大数据传输率不会大于34Kbit/s
●奈奎斯公式和香农公式的比较
△C = 2W log2M
数据传输率C随信号编码级数增加而增加。
△C = W log2(1+S/N)
无论采样频率多高，信号编码分多少级，此公式给出了信道能达到的最高传输速率。
原因:噪声的存在将使编码级数不可能无限增加。
5、数据编码
●编码与调制的区别
△用数字信号承载数字或模拟数据——编码
△用模拟信号承载数字或模拟数据——调制
●数字数据的数字信号编码:把数字数据转换成某种数字脉冲信号常见的有两类:不归零码和曼彻斯特编码。
△不归零码(NRZ，Non-Return to Zero)二进制数字0、1分别用两种电平来表示，常常用-5V表示1，+5V表示0。缺点:存在直流分量，传输中不能使用变压器;不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。
△曼彻斯特编码(Manchester Code)用电压的变化表示0和1，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-Synchronizing Code)。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(Differential ～)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。
●数字数据的调制编码，三种常用的调制技术:
△幅移键控ASK (Amplitude Shift Keying)
△频移键控FSK (Frequency Shift Keying)
△相移键控PSK (Phase Shift Keying)
基本原理:用数字信号对载波的不同参量进行调制。
载波 S(t) = Acos(ωt+ψ)
S(t)的参量包括: 幅度A、频率ω、初相位ψ，调制就是要使A、ω或ψ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1。
△FSK:用载波的两个不同频率表示0和1。
△PSK:用载波的起始相位的变化表示0 和1。
●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，语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换成数字信号。这需要经过三个步骤:
△采样:按一定间隔对语音信号进行采样
△量化:对每个样本舍入到量化级别上
△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
6、多路复用技术
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。
复用类型
△频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing)
△波分复用WDM (Wave Division Multiplexing)
△时分复用TDM (Time Division Multiplexing)
●频分复用原理: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。
●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。
●时分复用原理: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。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。
时分复用的典型例子:PCM信号的传输，把多个话路的PCM话音数据用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——STDM
TDM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。
改进:用户不固定占用某个时隙，有空时隙就将数据放入。
7、差错控制
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、大功率电机的启停等。
差错控制的基本方法是:接收方进行差错检测，并向发送方应答，告知是否正确接收。差错检测主要有两种方法:
●奇偶校验(Parity Checking)
在原始数据字节的最高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。此方法只能用于面向字符的通信中，只能检测出奇数个比特位错。
●循环冗余校验 (CRC, Cyclic Redundancy Check)
差错检测原理:将传输的位串看成系数为0或1的多项式。收发双方约定一个生成多项式G(x)，发送方在帧的末尾加上校验和，使带校验和的帧的多项式能被G(x)整除。接收方收到后，用G(x)除多项式，若有余数，则传输有错。校验和是16位或32位的位串，CRC校验的关键是如何计算校验和。
●差错控制技术
△自动请求重传Automatic Repeat Request (ARQ)
△停等 ARQ
△Go-back-N ARQ
△选择重传 ARQ
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