西安电子科技大学：《数据通信与计算机网络》课程教学资源（PPT课件）数字数据通信技术——异步与同步传输

第六章数字数据通信技术 (§6.1异步与同步传输) 主讲人：徐悦牲(16年入职) ysxu@xidian.edu.cn 课程：数据通信与计算机网络 历毛子代枚七学软件学院 XIDIAN UNIVERSITY

第六章 数字数据通信技术 （§6.1 异步与同步传输） 主讲人：徐悦甡（16年入职） ysxu@xidian.edu.cn 课程：数据通信与计算机网络 软件学院

上节内容回顾 历些毛子代枝大学 XIDIAN UNIVERSITY 本节导入 口数据链路控制 ■第5章：信号编码技术) 比特形式的物理层 信号传输 无结构 TCP/IP OSI 主干网络、 应用层 应用层 表示层 会话层 运输层 运输层 互联网层 网络层 字符 J 数据传输方式 网络 数据 接入层 链路层 数据通信◆协议 物理层 物理层 比特 √差错检测与纠正 2023/10/14 3 软件工程系

2023/10/14 软件工程系 数据链路控制 ◼ 第5章：信号编码技术 ➔ 协议 上节内容回顾 ➔ 本节导入 3 主干网络 ✓ 数据传输方式 ✓ 差错检测与纠正 应用层 表示层 会话层 运输层 网络层 数据 链路层 物理层 应用层 运输层 互联网层 网络 接入层 物理层 TCP/IP OSI 比特形式的物理层 信号传输 数据通信 字符 数据 链路层 比特 物理层 无结构

异步与同步传输 历粤毛子代枚大等 XIDIAN UNIVERSITY →异步传输 ▣问题引入乡同步 ■数据传输的基本要求→同步（以串行比特流传输为例 发送端 接收端 主干网络 发送器时钟 接收器时钟 比特中心位置采样 (信号→数据/比特) 发送端定时（μs) 100s 2023/10/14 软件工程系

2023/10/14 软件工程系 100μs 异步与同步传输 ➔ 异步传输 问题引入 ➔ 同步 ◼ 数据传输的基本要求 ➔ 同步 (以串行比特流传输为例) 4 主干网络 发送端 接收端 比特中心位置采样 (信号→数据/比特) 0 1 0 0 1 0 1 0 发送端定时(μs) 50μs 150 μs 250μs 350 μs 450μs 550 μs 发送器时钟 接收器时钟

异步与同步传输 历些毛子枝大学 XIDIAN UNIVERSITY →异步传输 口问题引入同步（续） 主干网络 发送端定时(us)】 100s 50 150s 250s 350s450s/550 0 0 0 0↑1 接收端时钟比 45s135s225s 315s405s495s 发送端快10% 接收端定时（μs) 快于 90s 发生采样错误，如何解决同步问题？ 异步传输 同步传输 2023/10/14 5 软件工程系

2023/10/14 软件工程系 异步与同步传输 ➔ 异步传输 问题引入 ➔ 同步（续） 5 0 0 1 0 1 1 90μs 100μs 45μs 0 1 0 0 1 0 1 0 发送端定时(μs) 接收端定时(μs) 快于 50μs 150 μs 250μs 350 μs 450μs 550 μs 135 μs 225μs 315 μs 405μs 495 μs 接收端时钟比 发送端快10% 发生采样错误，如何解决同步问题？ 主干网络 异步传输 同步传输

异步与同步传输 历些毛子代枚大学 XIDIAN UNIVERSITY )异步传输 ▣方式一：异步传输 ■通过中断（起始停止位）实现比特流的同步 字符格式 奇/偶 停止位 下一个字符 空闲状态0 5到8个数据比特 空闲状态 0 校验位←1或2比特+ 的起始位 起始 位 一个完整字符 奇偶校验 )思考：存在什么问题 2023/10/14 软件工程系

2023/10/14 软件工程系 停止位 1或2比特 异步与同步传输 ➔ 异步传输 方式一：异步传输 ◼ 通过中断（起始/停止位）实现比特流的同步 6 字符格式 0 1 起始 位 0 5到8个数据比特 奇/偶 校验位 一个完整字符 空闲状态 空闲状态 下一个字符 的起始位 ◼ 奇/偶校验 ➔ 思考：存在什么问题

异步与同步传输 历些毛子代枝大学 XIDIAN UNIVERSITY )异步传输 口方式一：异步传输→8比特异步字符流 起始位 停止位 起始位 停止位 11010001 01101100 ▣异步传输存在的问题 ■额外开销太大：起始位+校验位+停止位 起始位 +校验位← 停止位 8个数据比特 2比特+ √：数据比特 ×:额外开销 额外开销量：4/12≈33.3% 2023/10/14 软件工程系

2023/10/14 软件工程系 异步与同步传输 ➔ 异步传输 方式一：异步传输 7 → 8比特异步字符流 起始位 1 1 0 1 0 0 0 1 停止位 起始位 停止位 0 1 1 0 1 1 0 0 异步传输存在的问题 ◼ 额外开销太大：起始位 + 校验位 + 停止位 8个数据比特 校验位 停止位 起始位 2比特 × √ √ √ √ √ √ √ × × × ×：额外开销 √：数据比特 ◼ 额外开销量：4/12 ≈ 33.3%

异步与同步传输 历些毛子代枚大学 XIDIAN UNIVERSITY →同步传输 口方式二：同步传输 稳定的比特流→没有起始位/停止位→如何实现同步？ 比特级别的同步 两个级别的同步 数据块级别的同步 ▣比特级别的同步 ■有规律的短脉冲信号（发送端接收端） 0 时钟嵌入到数据信号中 →回忆曼彻斯特编码 2023/10/14 软件工程系

2023/10/14 软件工程系 异步与同步传输 ➔ 同步传输 8  方式二：同步传输 ◼ 稳定的比特流 ➔ 没有起始位/停止位 ➔ 如何实现同步？ 两个级别的同步 比特级别的同步 数据块级别的同步  比特级别的同步 ◼ 有规律的短脉冲信号（发送端/接收端） ◼ 时钟嵌入到数据信号中 ➔ 回忆曼彻斯特编码

异步与同步传输 历些毛子代枝大学 XIDIAN UNIVERSITY )同步传输 口数据块级别的同步 ■判断数据块的开始与结束 前同步码 格试化的自同步数据结构 帧 后同步码 + 实际数据块 控制信息 口同步传输的帧结构 2023/10/14 9 软件工程系

2023/10/14 软件工程系 异步与同步传输 ➔ 同步传输 数据块级别的同步 ◼ 判断数据块的开始与结束 9 格式化的自同步数据结构 帧 前同步码 后同步码 控制信息 + 实际数据块 同步传输的帧结构

异步与同步传输 历零毛子代找大学 XIDIAN UNIVERSITY )同步传输 ▣同步传输帧结构 控制信息 控制信息 标志 控制字段 数据字段 控制字段 标志 同步帧 格式 前同步码 数据块：长度可变 后同步码 (8位) (8啦) 口同步传输效率 > 额外开销 →标志(8bit×2)=16bit;控制字段(16bit×2)=32bit 数据块 →1000字符×8bit=8000bit 额外开销量 →48/8048≈0.6%←→33.3%异步传输 2023/10/14 o 软件工程系

2023/10/14 软件工程系 控制信息 异步与同步传输 ➔ 同步传输 同步传输帧结构 10 同步帧 格式 标志 控制字段 数据字段 控制字段 标志 前同步码 （8位） 控制信息 数据块：长度可变 后同步码 （8位）  同步传输效率 ➢ 额外开销 ➔ 标志 (8 bit×2) = 16 bit；控制字段 (16 bit×2) = 32 bit ➢ 数据块 ➔ 1000字符 × 8bit = 8000 bit ➢ 额外开销量 额外开销量 ➔ 48/8048 ≈ 0.6% → 33.3% 异步传输

异步与同步传输 历粤毛子代枝大等 XIDIAN UNIVERSITY →差错 口差错类型 ■单比特差错：只改变一个比特(0→1；1→0) ■突发性差错：连续的比特序列中若干个比特出错 口差错原因 ■单比特差错：白噪声（信噪比偶然恶化) ■突发性差错 >冲激噪声 >信号衰落 数据率越高，影响越大 2023/10/14 11 软件工程系

2023/10/14 软件工程系 异步与同步传输 ➔ 差错 差错类型 ◼ 单比特差错：只改变一个比特（0 → 1; 1 → 0） ◼ 突发性差错：连续的比特序列中若干个比特出错 11 差错原因 ◼ 单比特差错：白噪声（信噪比偶然恶化） ◼ 突发性差错 ➢ 冲激噪声 ➢ 信号衰落 数据率越高，影响越大