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所谓数据通信是指依据通信协议、利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息的技术，它可以实现计算机与计算机、计算机与终端、终端与终端之间的数据信息传递。
数据分为模拟数据和数字数据两种。 模拟数据 是指在时间和幅值上连续变化的数据，如由传感器接收到的温度、压力、流量、液位等信号； 数字数据 是指在时间上离散的、幅值经过量化的数据，它一般是由0、1的二进制代码组成的数字序列。
数据是信息的载体，它是信息的表示形式，可以是数字、字符、符号等。单独的数据并没有实际含义，但如果把数据按一定规则、形式组织起来，就可以传达某种意义，这种具有某种意义的数据集合就是信息，即 信息是对数据的解释 。
数据传输率是衡量通信系统有效性的指标之一，其含义为单位时间内传送的数据量，常用 比特率 S 和 波特率 B 来表示。
比特率 S 是一种数字信号的传输速率，表示单位时间（1s）内所传送的二进制代码的有效位（bit）数，用每秒比特数（bit/s）、每秒千比特数（kbit/s）或每秒兆比特数（Mbit/s）等单位来表示。
波特率 B 是一种调制速率，指数据信号对载波的调制速率，用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，单位为波特（Baud）。或者说，数据传输过程中线路上每秒钟传送的波形个数就是波特率 B =1 /T （Baud）。
比特率和波特率的关系为
S = B log 2 N
式中， N 为一个载波调制信号表示的有效状态数；如二相调制，单个调制状态对应一个二进制位，表示0或1两种状态；四相调制，单个调制状态对应两个二进制位，有4种状态；八相调制，对应3个二进制位；依此类推。
例如，单比特信号的传输速率为9600bit/s，则其波特率为9600Baud，它意味着每秒钟可传输9600个二进制脉冲；如果信号由两个二进制位组成，当传输速率为9600bit/s时，则其波特率为4800Baud。
误码率是衡量通信系统线路质量的一个重要参数； 误码率越低，通信系统的可靠性就越高。 它的定义为：二进制符号在传输系统中被传错的概率，近似等于被传错的二进制符号数与所传二进制符号总数的比值。
在计算机网络通信系统中，误码率要求低于10 -6 ，即平均每传输1Mbit才允许错1bit或更低。
信道是以传输介质为基础的信号通路，是传输数据的物理基础。信道容量是指传输介质所能 传输信息的最大能力 ，以传输介质每秒钟能传送的信息比特数为单位，常记为bit/s，它的大小由传输介质的带宽、可使用的时间、传输速率及传输介质质量等因素决定。
计算机网络系统的通信任务是传送数据或数据化的信息，这些数据通常以离散的二进制0、1序列的方式来表示。数字信号被传输时是以高电平或低电平的形式进行传输的，所以需要将二进制数转换为高电平或低电平。数据编码技术就是研究在信号传输过程中如何进行编码。
计算机数据在传输过程中的数据编码类型，主要取决于它采用的通信信道所支持的数据通信类型。根据数据通信类型，网络中常用的通信信道分为两类：模拟通信信道与数字通信信道。相应的用于数据通信的数据编码方式也分为两类：模拟数据编码和数字数据编码。
模拟数据编码是用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态的；而数字数据编码则是用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的。
采用数字数据编码方式时，如果在基本不改变数据信号频率的情况下直接传输数字信号，则称为基带传输方式。这是一种最为简单和经济的传输方式，即在线路中直接传送数字信号的电脉冲，不需要使用调制解调器，就可以达到很高的数据传输速率和系统效率，是目前应用较广的数据通信方式。
数字数据常采用 不归零码、曼彻斯特编码 和 差分曼彻斯特编码 等方式。
不归零（Non-Return to Zero，NRZ）码的波形如图2-2a所示，用两种电平分别表示二进制信息“1”和“0”，这种编码方式信息密度高，但不能提取同步信息且有误码积累。如果重复发送信息“1”，会出现连续发送正电流的现象；如果重复发送信息“0”，会出现持续不送电流或持续发送负电流的现象，使得信号中含有直流成分，这是数据传输中不希望存在的分量。因此，NRZ码虽然简单，但只适用于极短距离传输，在实际中应用并不多。
曼彻斯特编码方式对每个码元都用两个连续且极性相反的脉冲表示，其波形如图2-2b所示。每一位的中间都有一个跳变，这个跳变既可作为时钟信号，又可作为数据信号。其含义为：从高到低的跳变表示“1”，从低到高的跳变表示“0”。这种编码的特点是无直流分量，且有较尖锐的频谱特性；连续“1”或连续“0”信息仍能显示码元间隔，有利于码同步的提取，但带宽大。
差分曼彻斯特编码利用码元开始处有无跳变来表示数据“0”和“1”，有跳变表示“0”，无跳变表示“1”，每位中间的跳变仅提供时钟定时，其波形如图2-2c所示，在每个比特周期中间产生跳变用以产生时钟，这个跳变与数据无关，只是为了方便同步。
图2-2 三种编码方式
a）不归零（NRZ）码波形 b）曼彻斯特编码波形 c）差分曼彻斯特编码波形
曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码方法都是将时钟和数据包含在信号流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，所以这种编码也称为自同步编码。
数据传输方式可以分为串行传输和并行传输、单向传输和双向传输、异步传输和同步传输，通过传输介质利用RS-232C、RS-422A及RS-485等通信接口标准进行信息交换。
（1）串行传输和并行传输
2.3-1 数据传输方式及传输介质
1）串行传输。串行通信时，数据的各个不同位将分时使用同一条传输线，从低位开始一位接一位按顺序传送，数据有多少位就需要传送多少次，如图2-3所示。串行通信多用于可编程序控制器与计算机之间、多台可编程序控制器之间的数据传送。串行通信虽然传输速率较慢，但传输线少、连线简单，特别适合多位数据的长距离通信。
图2-3 串行通信
a）框图 b）顺序传送
2）并行传输。并行通信时，一个数据的所有位同时传送，因此每个数据位都需要一条单独的传输线，信息由多少个二进制位组成就需要多少条传输线，如图2-4所示。并行通信方式一般用于可编程序控制器内部的各元件之间、主机与扩展模块或近距离智能模块之间的数据处理。虽然并行传送数据的速度很快，传输效率高，但若数据位数较多、传送距离较远，则线路复杂、成本较高且干扰大，不适合远距离传送。
图2-4 并行通信
（2）单向传输和双向传输
串行通信按信息在设备间的传送方向可分为单工、半双工和全双工3种方式，分别如图2-5a、b、c所示。
图2-5 数据通信方式
a）单工 b）半双工 c）全双工
单工通信是指信息的传递始终保持一个固定的方向，不能进行反方向传送，线路上任一时刻总是一个方向的数据在传送，例如无线广播；半双工是在两个通信设备中同一时刻只能有一个设备发送数据，而另一个设备接收数据，没有限制哪个设备处于发送或接收状态，但两个设备不能同时发送或接收信息，例如无线对讲机；全双工是指两个通信设备可以同时发送和接收信息，线路上任一时刻都可以有两个方向的数据在流动，例如电话。
（3）异步传输与同步传输
串行通信按时钟可分为异步传输和同步传输两种方式。
1）在异步传输中，信息以字符为单位进行传输，每个信息字符都有自己的起始位和停止位，每个字符中的各个位是同步的，相邻两个字符传送数据之间停顿时间的长短是不确定的，它是靠发送信息时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现的，如图2-6所示。
图2-6 串行异步传送数据格式
2）同步通信的数据传输是以数据块为单位的，字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步；每次传送1～2个同步字符、若干个数据字节和校验字符；同步字符起联络作用，用它来通知接收方开始接收数据。在同步通信中发送方和接收方要保持完全的同步，即发送方和接收方应使用同一时钟频率。
由于同步通信方式不需要在每个数据字符中加起始位、校验位和停止位，只需要在数据块之前加1~2个同步字符，所以传输效率高，但对硬件的要求也相应提高，主要用于高速通信。采用异步通信方式传送数据时，每传一字节都要加入起始位、校验位和停止位，传送效率低，主要用于中、低速数据通信。
（1）RS-232C通信接口
2.3-2 串行通信接口标准
串行通信时要求通信双方都采用标准接口，以便不同的设备方便地连接起来进行通信。RS-232C接口（又称EIA RS-232C）是目前计算机与计算机、计算机与PLC通信中常用的一种串行通信接口。
RS-232C是美国电子工业协会（Electronic Industry Association，EIA）于1969年公布的标准化接口。“RS”是英文“推荐标准”（Recommend Standard）的缩写；“232”为标识号；“C”表示此接口标准的修改次数。它既是一种协议标准，又是一种电气标准，规定通信设备之间信息交换的方式与功能。
RS-232C可使用9脚或25脚的D型连接器，如图2-7所示。这些接口线有时不会都用，简单的只需3条接口线，即“发送数据（TxD）、接收数据（RxD）和信号地（GND）”。常用的RS-232C接口引脚信号定义如表2-1所示。
图2-7 D型连接器
2-1 常用RS-232C接口引脚名称、功能及其引脚号
在电气特性上，RS-232C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系：逻辑“1”为-（5～15）V；逻辑“0”为+（5～15）V，噪声容限为2V，即接收器能识别高至+3V以上的信号作为逻辑“0”，低到-3V以下的信号作为逻辑“1”。电气接口采用单端驱动、单端接收电路，容易受到公共地线上的电位差和外部引入的干扰信号的影响。
RS-232C只能进行一对一的通信，其驱动器负载为3～7kΩ，所以RS-232C适合本地设备之间的通信。传输率分为19200bit/s、9600bit/s、4800bit/s等几种，最高通信速率为20kbit/s，最远传输距离为15m，通信速率和传输距离有限。
（2）RS-422A通信接口
针对RS-232C的不足，EIA又于1977年推出了串行通信接口RS-499，对RS-232C的电气特性进行了改进；RS-422A是RS-499的子集，它定义了RS-232C所没有的10种电路功能，规定用37脚连接器。
在电气特性上，由于RS-422A采用差动发送、差动接收的工作方式并使用+5V电源。因此，在通信速率、通信距离、抗共模干扰等方面较RS-232C接口有较大的提高，最大传输率可达10Mbit/s，传输距离为12～1200m。
（3）RS-485通信接口
RS-485是RS-422A的变形，RS-422A是全双工通信，两对平衡差分信号线分别用于发送和接收，所以采用RS-422A接口通信时最少需要四根线。RS-485为半双工通信，只有一对平衡差分信号线，不能同时发送和接收，最少时只需两根连线。
在电气特性上，RS-485的逻辑“1”以两线间的电压差+（2～6）V表示，逻辑“0”以两线间的电压差-（2～6）V表示。接口信号电平比RS-232C低，不易损坏接口电路的芯片。
由于RS-485接口能用最少的信号连线完成通信任务，且具有良好的抗噪声干扰性、高传输速率（10Mbit/s）、长的传输距离（1200m）和多站功能（最多128站）等优点，所以在工业控制中广泛应用，例如西门子S7系列PLC采用的就是RS-485通信口。
传输介质也称传输媒质或通信介质，是指通信双方用于彼此传输信息的物理通道。通常分为有 线传输介质和无线传输介质两 大类。有线传输介质使用物理导体提供从一个设备到另一个设备的通信通道；无线传输介质不使用任何人为的物理连接，通过空间来广播传输信息。图2-8是传输介质的分类。在现场总线控制系统中常用的传输介质为双绞线、同轴电缆和光缆等，其外形结构分别如图2-9a、b、c所示。
图2-8 传输介质的分类
图2-9 常用传输介质的结构
a）双绞线 b）同轴电缆 c）光缆
图2-9
（1）双绞线
双绞线是目前最常见的一种传输介质，用金属导体来接收和传输通信信号，可分为 非屏蔽双绞线 （Unshielded Twisted Pair，UTP）和 屏蔽双绞线 （Shielded Twisted Pair，STP）。
每一对双绞线由绞合在一起的相互绝缘的两根铜线组成。把两根绝缘的铜线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根导线上发出的电波抵消。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆，如在局域网中常用的五类、六类、七类双绞线就是由4对双绞线组成的。
屏蔽双绞线由于有较好的屏蔽性能，所以也具有较好的电气性能。但由于屏蔽双绞线的价格较非屏蔽双绞线贵，且非屏蔽双绞线的性能对于普通的企业局域网来说影响不大，甚至说很难察觉，所以在企业局域网组建中所采用的通常是非屏蔽双绞线。
双绞线既可以传输模拟信号又可以传输数字信号，对于模拟信号，每5～6km需要一个放大器；对于数字信号，每2～3km需一个中继器。在使用时每条双绞线两端都需要安装RJ-45连接器才能与网卡、集线器或交换机相连接。
虽然双绞线与其他传输介质相比，在数据传输速率、传输距离和信道宽度等方面均受到一定的限制，但在一般快速以太网应用中影响不大，且价格较为低廉，所以目前双绞线仍是企业局域网中首选的传输介质。
（2）同轴电缆
如图2-9b所示，同轴电缆的结构分为4层。内导体是一根铜线，铜线外面包裹着泡沫绝缘层，再外面是由金属或者金属箔制成的导体层，最外面由一个塑料外套将电缆包裹起来。其中铜线用来传输电磁信号；网状金属屏蔽层一方面可以屏蔽噪声，另一方面可以作为信号地；绝缘层通常由陶制品或塑料制品组成，它将铜线与金属屏蔽层隔开；塑料外套可使电缆免遭物理性破坏，通常由柔韧性好的防火塑料制品制成。这样的电缆结构既可以防止自身产生的电干扰，也可以防止外部干扰。
经常使用的同轴电缆有两种，一种是50Ω电缆，用于数字传输，由于多用于基带传输，也叫基带同轴电缆；另一种是75Ω电缆，多用于模拟信号传输。
常用同轴电缆连接器是卡销式连接器，将连接器插到插口内，再旋转半圈即可，因此安装十分方便。T型连接器（细缆以太网使用）常用于分支的连接。同轴电缆的安装费用低于STP和五类UTP，安装相对简单且不易损坏。
同轴电缆的数据传输速率、传输距离、可支持的节点数、抗干扰性能都优于双绞线，成本也高于双绞线，但低于光缆。
（3）光缆
光导纤维是目前网络介质中最先进的技术，用于以极快的速度传输巨大信息的场合。它是一种传输光束的细微而柔韧的介质，简称为 光纤 。在它的中心部分包括了一根或多根玻璃纤维，通过从激光器或发光二极管发出的光波穿过中心纤维来进行数据传输。
光导纤维电缆由多束纤维组成，简称为光缆。光缆是数据传输中最有效的一种传输介质，它有以下几个特点。
1）抗干扰性好。光缆中的信息是以光的形式传播的，由于光不受外界电磁干扰的影响，而且本身也不向外辐射信号，所以光缆具有良好的抗干扰性能，适用于长距离的信息传输以及安全要求较高的场合。
2）具有更宽的带宽和更高的传输速率，且传输能力强。
3）衰减少，无中继时传输距离远。这样可以减少整个通道的中继器数目，而同轴电缆和双绞线每隔几千米就需要接一个中继器。
4）光缆本身费用昂贵，对芯材纯度要求高。
在使用光缆互连多个小型机的应用中，必须考虑光纤的单向特性，如果要进行双向通信，那么就应使用双股光纤，一个用于输入，一个用于输出。由于要对不同频率的光进行多路传输和多路选择，因此又出现了光学多路转换器。
光缆连接采用光缆连接器，安装要求严格，两根光缆间任意一段芯材未能与另一段光纤或光源对正，就会造成信号失真或反射，连接过分紧密则会造成光线改变发射角度的变化。
网络拓扑结构是指用传输介质将各种设备互连的物理布局。将在局域网（Local Area Network，LAN）中工作的各种设备互连在一起的方法有多种，目前大多数LAN使用的拓扑结构有 星形、环形 及 总线型 这3种网络拓扑结构。
星形结构如图2-10a所示，其连接特点是端用户之间的通信必须经过中心站，这样的连接便于系统集中控制、易于维护且网络扩展方便，但这种结构要求中心系统必须具有极高的可靠性，否则中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪，对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。
环形结构在LAN中使用较多，如图2-10b所示，其连接特点是每个端用户都与两个相邻的端用户相连，直到将所有端用户连成环形。这样的点到点连接方式使得系统总是以单向方式操作，如用户 N 是用户 N +1的上游端用户，用户 N +1是用户 N 的下游端用户，如果 N +1端需要将数据发送到 N 端，则几乎要绕环一周才能到达 N 端。这种结构容易安装和重新配置，接入和断开一个节点只需改动两条连接，可以减少初期建网的投资费用；每个节点只有一个下游节点，不需要路由选择；可以消除端用户通信时对中心系统的依赖性，但某一节点一旦失效，整个系统就会瘫痪。
总线型拓扑结构在LAN中使用最普遍，如图2-10c所示，其连接特点是端用户的物理媒体由所有设备共享，各节点地位平等，无中心节点控制。这样的连接布线简单、扩充容易、成本低廉，而且某个节点一旦失效也不会影响其他节点的通信，但使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户发送数据时不会出现冲突。
图2-10 网络拓扑结构图
a）星形拓扑结构 b）环形拓扑结构 c）总线型拓扑结构
网络控制方法是指在通信网络中使信息从发送装置迅速而正确地传递到接收装置的管理机制。常用的网络控制方法有以下几种。
（1）令牌方式
这种传送方式对介质访问的控制权是以令牌为标志的。只有得到令牌的节点才有权控制和使用网络，常用于总线型网络和环形网络结构。
令牌是一组特定的二进制代码，它按照事先排列的某种逻辑顺序沿网络而行，令牌有空、忙两种状态，开始时为空闲；节点只有得到空令牌时才具有信息发送权，同时将令牌置为忙。令牌沿网络而行，当信息被目标节点取走后，令牌被重新置为空。
令牌传送实际上是一种按预先的安排让网络中各节点依次轮流占用通信线路的方法，传送的次序由用户根据需要预先确定，而不是按节点在网络中的物理次序传送。如图2-11所示，令牌传送次序为节点1→节点3→节点4→节点2→节点1。
图2-11 令牌传递过程示意图
（2）争用方式
这种传送方式允许网络中的各节点自由发送信息，但如果两个以上的节点同时发送信息就会出现线路冲突，故需要加以约束，目前常用的是CSMA/CD方式。
CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect），即载波监听多路访问/冲突检测，它是一种分布式介质访问控制协议，网络中的各个节点都能独立地决定数据帧的发送与接收。每个站在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，会使发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个站必须有能力随时检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，重发送帧。
在点到点链路配置时，如果这条链路是半双工操作，只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中，对线路的访问由控制端的探询来确定；然而，在总线型网络中，由于所有端用户都是平等的，不能采取上述机制，因此可以采用CSMA/CD控制方式来解决端用户发送数据时出现冲突的问题。
CSMA/CD控制方式的原理比较简单，技术上也容易实现。网络中各工作站处于平等地位，不需要集中控制，不提供优先级控制；但在网络负载增大时，冲突概率增加，发送效率会急剧下降。因此，CSMA/CD控制方式常用于总线型网络，且通信负荷较轻的场合。
（3）主从方式
在这种传送方式中，网络中有主站，主站周期性地轮询各从站节点是否需要通信，被轮询的节点允许与其他节点通信，多用于信息量少的简单系统。主从方式适合于星形网络结构或总线型主从方式的网络拓扑结构。
数据交换技术是网络的核心技术。在数据通信系统中通常采用线路交换、报文交换和分组交换的数据交换方式。
线路交换是通过网络中的节点在两个站之间建立一条专用的通信线路，从通信资源的分配角度来看，交换就是按照某种方式动态地分配传输线路中的资源。某电话系统的线路连接示意图，如图2-12所示。如果主叫端拨号成功，则在两个站之间就建立了一条物理通道。具体过程如下。
图2-12 电话系统的线路连接示意图
1） 建立电路 。如果站点1发送一个请求到节点2，请求与站点2建立一个连接，那么站点1到节点1是一条专用线路。在交换机上分配一个专用的通道连接到节点2、再到站点2的通信。至此，就建立了一条从站点1出发、经过节点1、再到站点2的通信物理通道。
2） 传输数据 。电路建立成功以后，就可以在两个站点之间进行数据传输，将话音从站点1传送到站点2。这种连接是全双工的，可以在两个方向传输信息。
3） 拆除通道 。在数据传送完成后，就要对建立好的通道进行拆除，这可以由两个站中的任何一个来完成，以便释放专用资源。
线路交换方式的优点是数据传输迅速可靠，并能保持原有序列。缺点是一旦通信双方占有通道后，即使不传送数据，其他用户也不能使用，造成资源浪费。这种方式适用于时间要求高且连续的批量数据传输。
报文交换方式的传输单位是报文，长度不限且可变。报文中包括要发送的正文信息和指明收发站的地址及其他控制信息。数据传送过程采用 存储-转发 的方式，不需要在两个站之间提前建立一条专用通路。在交换装置控制下，报文先存入缓冲存储器中并进行一些必要的处理，当指定的输出线空闲时，再将数据转发出去，例如电报的发送。
报文交换方式的优点是效率高，信道可以复用且需要时才分配信道；可以方便地把报文发送到多个目的节点；建立报文优先权，让优先级高的报文优先传送。缺点是延时长，不能满足实时交互式的通信要求；有时节点收到的报文太多以致不得不丢弃或阻止某些报文；对中继节点存储容量要求较高。
分组交换方式与报文交换方式类似，只是交换的单位为 报文分组 ，且限制了每个分组的长度，即将长的报文分成若干个报文组。在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将它们转发至目的地，这些分组不一定按顺序抵达。这样处理可以减轻节点的负担，改善网络传输性能，例如因特网。
分组交换方式的优点是转发延时短，数据传输灵活。由于分组是较小的传输单位，只有出错的分组会被重发而非整个报文，因此大大降低了重发比例，提高了交换速度，而且每个分组可按不同路径和顺序到达。缺点是在目的节点要对分组进行重组，增加了系统的复杂性。
计算机网络要求高速并且无差错地传递数据信息，但这只是一种比较理想的考虑。一方面，网络是由一个个的实体构成的，这些实体从制造到装配等一系列的过程是很复杂的，在这个复杂的过程中无法保证各个部分都能达到理想的理论值；另一方面，信息在传输过程中会受到诸如突发噪声、随机噪声等干扰的影响而使信号波形失真，从而使接收解调后的信号产生差错。因此，在数据通信过程中需要及时发现并纠正传输中的差错。
差错控制是指在数据通信过程中发现或纠正差错，并把差错限制在尽可能小的、允许的范围内而采用的技术和方法。
差错控制编码是为了提高数字通信系统的容错性和可靠性，对网络中传输的数字信号所进行的抗干扰编码。其思路是在被传输的信息中增加一些冗余码，利用附加码元和信息码元之间的约束关系进行校验，以检测和纠正错误。冗余码的个数越多，检错和纠错能力就越强。
在差错控制码中， 检错码 是能够自动发现出现差错的编码， 纠错码 是不仅能发现差错而且能够自动纠正差错的编码。检错和纠错能力是用冗余的信息量和降低系统的效率为代价来换取的。
下面介绍差错控制中常用的几个概念：
1）码长：编码码组的码元总位数称为码组的长度，简称码长。
2）码重：码组中“1”码元的数目称为码组的重量，简称码重。
3）码距：两个等长码组之间对应位上码元不同的数目称为这两个码组的距离，简称码距，又称汉明（Hamming）距离。
4）最小码距：某种编码中各个码组间距离的最小值称为最小码距。
5）编码效率 R ：用差错控制编码提高通信系统的可靠性，是以降低有效性为代价而换来的。定义编码效率 R = d/ （ d + r ）来衡量有效性。其中， d 是信息元的个数， r 为校验码个数。
差错控制方法分两类，一类是自动检错重发（Automatic Error Request，ARQ），另一类是前向纠错（Forward Error Correction，FEC）。在ARQ方式中，当接收端经过检查发现差错时，就会通过一个反馈信道将接收端的判决结果发回给发送端，直到接收端返回接收正确的信号为止，ARQ方式只使用检错码。在FEC方式中，接收端不但能发现差错，而且能确定二进制码元发生错误的位置，从而加以纠正，FEC方式必须使用纠错码。下面介绍几种常用的差错控制码。
（1）奇偶校验码
奇偶校验码是一种通过增加冗余位使得码字中“1”的个数为奇数或偶数的编码方法，它是一种检错码。其方法是低7位为信息字符，最高位为校验位。这种检错码检错没有办法确定哪一位出错，所以它不能进行错误校正；在发现错误后，只能要求重发。但由于其实现简单，得到了广泛应用。
在奇校验法中，校验位使字符代码中“1”的个数为奇数，例如：1 1010110。接收端按同样的校验方式对收到的信息进行校验，如发送时收到的字符及校验位中“1”的数目为奇数，则认为传输正确，否则认为传输错误。
在偶校验法中，校验位使字符代码中“1”的个数为偶数，例如：0 1010110。接收端按同样的校验方式对收到的信息进行校验，如发送时收到的字符及校验位中“1”的数目为偶数，则认为传输正确，否则认为传输错误。
（2）二维奇偶监督码
二维奇偶监督码又称方阵码，不仅对水平（行）方向的码元，而且还对垂直（列）方向的码元实施奇偶监督，可以检错也可以纠正一些错误。
如图2-13所示，将信息码组排列成矩阵，每一个码组写成一行，然后根据奇偶校验原理在垂直和水平两个方向进行校验。
图2-13 方阵码示例
（3）恒比码
码字中“1”的数目与“0”的数目保持恒定比例的码称为恒比码。由于恒比码中，每个码组均含有相同数目的“1”和“0”，因此恒比码又称等重码。这种码在检测时，只要计算接收码元中“1”的个数是否与规定的相同，就可判断有无错误。
该码的检错能力较强，除对换差错（“1”和“0”成对的产生错误）不能发现外，其他各种错误均能发现。例如，国际上通用的电报通信系统采用7中取3码。
在线性码中，信息位和监督位由一些线性代数方程联系，或者说，线性码是由一组线性方程构成的。
汉明码也叫海明码，是一种可以纠正一位错的高效率线性分码组。其基本思想是：将待传信息码元分成许多长度为 k 的组，其后附加 r 个用于监督的冗余码元（也称校验位），构成长为 n = k + r 位的分组码。前面介绍的奇偶校验码中，只有一位是监督位，只能代表有错或无错两种信息，并不能指出错码位置。如果选择监督位 r =2，则其能表示4种状态，其中一种状态用于表示信息是否传送正确，另外3种状态就可能用来指示一位错码的3种不同位置， r 个监督关系式能指示一位错码的（2 r -1）个可能位置。
一般地，若码长为 n ，信息位数为 k ，则监督位数 r = n-k 。如果希望用 r 个监督位构造出 r 个监督关系式来指示一位错码的 n 个可能位置，则要求满足以下条件：
2 r -1≥ n 或者 2 r ≥ r + k +1
汉明码是一种具有纠错功能的纠错码 ，它能将无效码字恢复成距离它最近的有效码字，但不是百分之百的正确。前面已提到，两个码字的对应位上取值不同的位数称为这两个码字的汉明距离。在一个有效编码集中，任意两个码字的汉明距离的最小值称为该编码集的汉明距离。如果要纠正 d 个错误，则编码集的汉明距离至少应为2 d +1。