数据通信基本概念
2 数据通信基础

又称为延迟,是指一个分组从发送端开始发送到接收端接收 所需的时间。数据传输总的时延等于发送时延、传播时延和 处理时延的总和。
2.4 数据交换方式
2.4.1 电路交换(Circuit Switching)
使用电路交换的通信意味着在通信的两个站之间 首先需要存在一条专用的通信通路。电话通信就是 线路交换的典型例子。
信息传输率Rb与码元传输率RB之间的关系为: Rb=RB*log2N 式中,N为码元的进制数。
3. 误码率
误码率是指二进制码元在数据正常传输过程中出错的概率, 也称为“出错率”,常用Pe表示。Pe的定义公式如下:
ne Pe n
4. 时延(delay)
n为传输的二进制代 码总数,ne 表示接收
中传错的码元数。
2.2.2差错控制编码
2.2.2.1 奇偶校验码
基本原理:在需要传输的k位信息的尾部都加上1个冗余 校验位,构成一个带有校验位的码组,使码组中“1”的个数成 为偶数(称为偶校验)或奇数(称为奇校验),并把整个码 组一起发送出去。接收端在收到码组后,对码组中的每个码 元进行异或运算检查其中“1”的个数是否为偶数(偶校验)或 奇数(奇校验),如果检查通过就认为收到的数据正确,否 则认为出错。 奇偶校验法简单,易于实现,编码效率高,其编码效率为 R=k/(k+1),但它并不是一种十分安全可靠的检错方法。
2 数据通信基础
2.1 数据通信系统
2.1.1数据通信基本概念
1. 信息
信息(Information)是客观事物属性和相互联系特 性的表征,它反映了客观事物的存在形式和运动状态。
2. 数据
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。数据可分为模拟数据和数字数据 两类。
数据通信基本概念

数据通信基本概念一、引言数据通信是指通过某种传输媒介,将信息从一个地方传输到另一个地方的过程。
在现代社会中,数据通信已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
本文将从以下几个方面详细介绍数据通信的基本概念。
二、传输媒介1. 有线传输媒介有线传输媒介是指用电缆或光缆等物理媒介来进行数据传输。
常见的有线传输媒介包括:双绞线、同轴电缆、光纤等。
2. 无线传输媒介无线传输媒介是指通过无线电波来进行数据传输。
常见的无线传输媒介包括:Wi-Fi、蓝牙、红外线等。
三、数据通信的基本要素1. 发送端(Sender)发送端是指发送信息的设备或程序,例如计算机或手机等。
2. 接收端(Receiver)接收端是指接收信息的设备或程序,例如计算机或手机等。
3. 信道(Channel)信道是指信息在两个设备之间进行传递时所经过的物理路径,例如电缆或无线电波等。
4. 编码方式(Encoding)编码方式是将原始信息转换为计算机可以处理的数字信号的过程。
常见的编码方式包括:ASK、FSK、PSK等。
5. 解码方式(Decoding)解码方式是将数字信号转换为原始信息的过程。
常见的解码方式包括:ASK解调器、FSK解调器、PSK解调器等。
四、数据传输模式1. 单工传输模式单工传输模式是指信息只能从发送端流向接收端,不能反向传输。
例如广播电台就是采用单工传输模式进行信息传递。
2. 半双工传输模式半双工传输模式是指信息可以在发送端和接收端之间进行双向传递,但是同一时间只能进行一方向的数据传输。
例如对讲机就是采用半双工传输模式进行信息传递。
3. 全双工传输模式全双工传输模式是指信息可以在发送端和接收端之间进行双向传递,并且同一时间可以同时进行双方向的数据传输。
例如电话就是采用全双工传输模式进行信息传递。
五、数据通信协议数据通信协议是指在数据通信过程中规定了发送和接收设备之间交换信息的规则和标准。
常见的数据通信协议包括TCP/IP协议、HTTP协议等。
第二章数据通信基础

数据传输以信号传输为基础,数据传输质 量的好坏,除了与发送和接收设备的性能 有关外,还取决于: • 传输信号本身的质量 • 传输信道的特性
2.1.3 通信方式
2.1.3.1 并行传输和串行传输
按照计算机系统各部件之间同时传送的 位数,可以分为并行传输和串行传输。 并行传输
• 串行传输
2.1.3.2 信道的通信方式
冗余(校验码)产生方法 ----即已知k(x)求R(x)的过程 生成多项式G(x):根据多项式理论求得的具 有某种特殊属性的多项式 生成多项式的国际标准: CRC-12=x12+x11+x3+x2+x+x0 CRC-16=x16+x15+x2+1 CRC-CCITT=x16+x12+x5+1 利用生成多项式,就可以通过k(x)求得R(x)
2.3 数据传输技术
2.3.1 多路复用技术
当信道带宽大于各路信号的总带宽时,可 以将信道分割成若干个子信道,每个子信 道用来传输一种信号。 1.频分多路复用----FDM:频分多路复用要通 过频谱搬移技术,保证各路信号的频谱在 传输过程中在传输过程中不相干扰
2.时分多路复用----TDM 将使用信道的时间分成一个个的时间片, 每一路信号只能在自己的时间片内独占信 道进行传输。 · 同步TDM:时间片的分配是事先约定的,且 固定不变。 · 异步TDM:时间片是按需分配,事先申请。
5. 误码率:传输出错的码元数占传输总码元 数的比例。用来衡量数据通信系统在正常工 作情况下传输的可靠性。 Pe=Ne/N 意义:决定传输数据单元大小的一个重要依据。
6.吞吐量:单位时间传输的总信息量(bps) • 受网络拥挤程度影响 7.延迟时间:网络中相距最远的两个节点的 传输时间。 如:500m的同轴电缆,延迟时间是2.5us 卫星信道延迟时间是270ms
数据通信的基本概念

数据通信的基本概念1、数据通信的概念数据通信是指计算机与计算机之间交换数据的过程。
2、数据和信息的区别和联系数据是由数字、字符和符号等组成,可以用描述任何概念和事物,是信息的载体。
信息则是说过一句的具体内容和解释,有具体含义。
信息是数据经过加工处理后得到的,即信息是按一定要求以一定格式组织起来的、具有一定意义的数据。
3、信号在数据传输过程中,常常需要通过传输介质将数据从某一端传输到另一端。
信号是数据在具体物理表示,具有确定的物理描述。
4、模拟数据和数字数据当数据采用离散电信号表示时,这样的数据就是数字数据;当数据采用电波表示时,这样的数据就是模拟数字。
5、模拟信号和数字信号随时间连续变化的信号叫模拟信号;随时间离散变化的信号是数字信号。
6、数据通信的三要素,它们分别指什么?信源、信宿和信道。
信源就是信息的发送端,是发出待传送信息的人或设备;信宿就是信息的接收端,是接收所传送信息的人或设备;信道是通信双方以传输介质为基础的传输信息的通道,它是建立在通信线路及其附属设备上的。
7、数字通信和模拟通信数字通信就是指在通信信道中传送数字信号的通信方式;与之相对,在通信信道中传输模拟信号的通信方式是模拟通信。
8、数据通信的主要技术指标,分别表示什么意思?信道带宽,指通信系统中传输信息的信道具有一定的频率范围(即频带宽度)信道容量,指单位时间内信道所能传输的最大信息量,即一个信道能够达到的最大传输速率,它表征信道的传输能力。
数据传输速率,指通信系统单位时间内传输的二进制代码的位(比特)数,因此又称比特率。
调制速率又叫波特率或码元速率,它是数字信号经过调制后的传输速率,表示每秒传输的电信号单元(码元)数,即调制后模拟电信号每秒的变化次数。
误码率是衡量通信系统在正常工作情况下传输可靠性的指标;也就是指二进制码元在传输过程被传错的概率。
传输延迟,指由于各种原因的影响,而使系统信息在传输过程中存在着不同程度的延误或滞后的现象。
数据通信基础

有线通信 传输线缆 电话、有线电视、计算机网络
无线通信
电磁波
无线广播、无线电视、卫星通信
蜂窝无线通信 基站、PSTN结合 手机、移动通信
• 数据通信按照通信者的移动性分类
• 固定通信 • 移动通信
2、按允许通过的信号类型分类 (1)模拟信道 能够传输模拟信号的信道称为模拟信道。一般 来说,各种传输媒体都可以传输模拟信号。利用模 拟信道进行模拟信号传输的方式称为模拟传输。
数据通信模型
数据通信系统 数字比特流 模拟信号 公用电话网 调制解调器 源系统 传输系统 传输 系统 调制解调器 目的系统 PC 机 模拟信号 数字比特流 正文
正文
PC 机
输 入 信 息
源点
输 入 数 据
发送器
发送 的信号
接收 的信号
接收器 输 出 数 据
终点 输 出 信 息
二、 数据通信方式的分类
数字信号通过实际的信道
• 失真不严重
实际的信道 (带宽受限、有噪声、干扰和失真) 输入信号波形 输出信号波形 (失真不严重)
• 失真严重
实际的信道 (带宽受限、有噪声、干扰和失真)
输入信号波形
输出信号波形 (失真严重)
数据通信模型
• 信息是人类所创造的各种声、像、图、文形式的知识。 数据是信息在计算机中的表现形式。数据传输过程是将 信息从源站传到目标站。首先需要将信息用二进制代码 来表示,其次还要将二进制代码以一定的信号方式(如 电压、电流、脉冲等)来表示。然后将信号由信道进行 传输。到达接受方后,再根据这些信号恢复为数据代码, 从而使目标站得到源站发送端的信息。
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
数据通信基础

数据通信基础一.基础概念1.信号(signal)信息(information)是事物现象及其属性标识的集合,它是对不确定性的消除。
数据(data)是携带信息的载体。
信号(signal)是数据的物理表现,如电气或电磁。
根据信号中代表消息的参数的取值方式不同,信号可以分为两大类:(1)模拟信号:连续信号,代表消息的参数的取值是连续的。
(2)数字信号:离散信号,代表消息的参数的取值是离散的。
2.频率(frequency)物理学中的频率是单位时间内完成振动的次数,是描述振动物体往复运动频繁程度的量。
信号通信中的频率往往是描述周期性循环信号在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量。
频率常用符号f或v表示,单位为赫兹(秒-1)。
常用单位换算:1kHz=1000Hz,1MHz=1000kHz,1GHz=1000MHz。
人耳听觉的频率范围约为20~20000Hz,超声波不为人耳所觉察;人的视觉停留大概是1/24秒,故影视帧率一般为24~30fps;中国电源是50Hz的正弦交流电,即一秒钟内做了50次周期性变化;GSM(全球移动通信系统)系统包括 GSM 900:900MHz、GSM1800:1800MHz 及 GSM1900:1900MHz等几个频段;WiFi(802.11b/g)和蓝牙(bluetooth)的工作频段为2.4GHz。
3.信号带宽(Signal Bandwidth)信号带宽即信号频谱的宽度,它是指信号中包含的频率范围,取值为信号的最高频率与最低频率之差。
例如对绞铜线为传统的模拟电话提供300~3400Hz的频带,即电话信号带宽为3400-300=3100Hz。
4.数据通信系统(Data Communication System)数据通信系统实现信息的传递,一个完整的数据通信系统可划分为三大组成部分:(1)信源(源系统:发送端、发送方)(2)信道(传输系统:传输网络)(3)信宿(目的系统:接收端、接收方)5.信道带宽(Channel Bandwidth)信道是指通信系统中传输信号的通道,信道包括通信线路和传输设备。
计算机网络基础(数据通信基础)课件

• 数据通信概述 • 数据传输方式 • 数据交换技术 • 数据链路控制 • 数据通信协议 • 数据通信网络安全
01 数据通信概述
数据通信的基本概念
01
02
03
数据通信定义
数据通信是实现计算机与 计算机之间、计算机与终 端之间以及终端与终端之 间信息交换的技术。
数据加密技术可以分为对称加密和公钥加密两种类型, 各有其适用的场景和优缺点。
防火墙技术
防火墙技术是用于防止未经授权的访问和恶意攻击的一种 安全技术。
防火墙可以阻止来自外部网络的非法访问和攻击,同时也 可以限制内部网络用户对外部网络的访问。
防火墙技术可以分为包过滤防火墙和应用层网关防火墙两 种类型。
IP协议通过IP地址来标识网络中的每个设备, 并使用路由算法来确定数据传输的最佳路径。
IP协议还提供了数据报文分片和重组功能,以 适应不同大小的数据报文在网络中传输。
06 数据通信网络安 全
数据通信网络安全概述
01
数据通信网络安全是确保数据在传输和存储过程中的机密性、完整性和可用性 的过程。
02
01
02
它采用全双工通信方式,支持流量控制和差错控制等功能。
HDLC协议具有简单、高效和可靠的特点,被广泛应用于数据通
03
信领域。
05 数据通信协议
数据通信协议的基本概念
数据通信协议是一组规则和标准,用于规范数据在计算机网络中的传输和交换。
它规定了数据如何在不同的设备之间传输,包括数据的格式、传输方式、传输顺序 以及控制信息等。
数据链路控制协议包 括物理层、数据链路 层和网络层协议。
它负责建立、维持和 终止通信链路,确保 数据的可靠传输。
第二章数据通信技术基础

(2)并行数据传输
并行传输指可以同时传输
一组比特,每个比特使用单独
一条线路(导线)。这些线路
通常被捆扎在一条电缆里。并
行传输非常普遍,特别是应用
于两个短距离和设备之间。
11
2.3 数据通信方式-பைடு நூலகம்步与同步
2
2.1 数据通信的基本概念
4、信道
在数据通信系统中,信道是传输信号的通道。 逻辑上,信道一般都是用来表示向某一个方向 传送信息的“介质”。一般来说,一条通信线路至 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。 信道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。
3
2.1 数据通信的基本概念
半双工通信由要频繁调换信道方向,故效率低,但可节省 传输线路。
19
2.3 数据通信方式-传输方向
3.全双工通信(双向同时通信 ) 全双工通信是指能同时做双向通信。如图所示。这种方
式适用于普通电话、手机以及计算机——计算机间高速数据 通信。
全双工与半双工比较,全双工通信效率高,控制简单,但 是结构较复杂,成本较高。
例如,一般不发字符时线路保持“1”状态,当发送一个 字符代码时,字符前面要加一个起始信号,极性为“0”,即 空号极性,预告字符的信息代码即将开始。在数据位和校验 位结束后面要加一个终止符号,极性为“1”,即传号极性, 表示该字符已结束。
异步方式实现起来简单容易,每个字符都为该字符的位同步
提供了时间基准,对线路和收发器要求较低。缺点是通信开销较
(2)如果不是二进制码元,必须折合成二进制来计算。 传输延迟 数据从信源(源计算机)到信宿(目的计算机)所花 费的时间。
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三、数据通信方式
宽带传输 借助频带传输,将链路容量分解成多个信道,每个信道可 以携带不同的信号,这就是宽带传输。 宽带传输中的所有信道都可以同时发送信号。 例:CATV、ISDN等。 基带和宽带的区别: ① 数据传输速率不同。基带数据传输速率通常在1Mb/s~ 2.5Mb/s;宽带数据传输速率通常在5Mb/s~10 Mb/。 ② 传输信号不同,基带传输数字信号,宽带传输模拟信号 ③ 宽带传输一定是采用频带传输技术。
二、数据通信的特性
信息速率:每秒钟传输的比特数,单位bps,记为Rb 说明: 二进制的码元是0或1,一个码元携带的信息量为1b, 故RB=Rb N进制的码元携带的信息量为I=Log2N,故Rb= RB*Log2N 常用的数据传输速率单位: 1Kbps=1×103bps 1Mbps=1×103Kbps 1Gbps=1×103Mbps
②
二、数据通信的特性
思考题:在数字传输系统中,码元速率为1200波特,数据速率 为4800bps,则信号取几种不同的状态?若要使得码元速率与数 据速率相等,则信号取几种状态?
二、数据通信的特性
误码率
由于噪声的干扰,信号在传输过程中会出现差错,差错的多 少决定了数据通信的质量。 • 误码率Pe=发生差错的码元数/传输的总码元数 • 误比特率Pb=发生差错的比特数/传输的总比特数 说明: 在计算机网络中,一般要求误比特率低于10-6,若误比特率达 不到这个指标,可通过差错控制方法检错和纠错。
一、基本概念
信号:数据的电磁或电子编码形式 信源:通信中产生和发送信息的一端 信宿:接收信息的一端 信道:信号传输的通道(传输介质和相关设备) 噪声:信号在传输的过程中受到的干扰
信道 信源 信宿
噪声
一、基本概念
信号分类:模拟信号和数字信号
① 模拟信号:随时间连续变化的电流、电压或电磁波。 例电话、电视和广播 ② 数字信号:一系列离散的电脉冲,其值限制在有限的几 个数字之内。例:用1表示恒定的正电压,0表示恒定的 负电压。 波形图:
数据通信基础
数据通信的基本概念
模拟信道的带宽: f1 W f2 W=f1-f2
数据通信基础
数据通信的基本概念
数字信道的带宽:由于数字信道是一种离散信 道,它只能传送取离散值的数字信号。信道的 带宽决定了信道中能不失真地传输的脉冲序列 的最高速率。 码元:一个数字脉冲称为一个码元。 码元速率:单位时间内信号波形的变换次数, 即单位时间内通过信道传输的码元个数。Baud 若信号码元宽度为T秒,则码元速率B=1/T
数据通信基础
数据通信的基本概念
误码率: Ne(出错的位数) Pe= N(传输的总位数) 信道延迟:信号在信道中传播,从信源到信宿 需要一定的时间,这称为信道延迟或传播延 迟.
数据通信基础
数 据 传 输 技 术
数据通信方式 在数据通信中,按信号在信道上的传输方向, 可分为三种不同的通信方式:
单工通信
数值)?
三、数据通信方式
1、信道的通信方式
串行通信与并行通信
b7 发送端 串行通信信道 (a) 发送端 b0 b1 并 行 通 信 信 道 接收端 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 接收端
。
b2 b3 b4 b5 b6 b7
(b)
三、数据通信方式
②
半双工:信号可以双向传输,但是必须交替进行,一 个时间只能向一个方向传输,它是一种切换方向的单 工通信。例:对讲机
三、数据通信方式
③
全双工:信号可以同时在两个方向上传输。例:电话
三、数据通信方式
2、数据的传输方式
基带传输 基带:计算机或终端的数字信号都是二进制序列,它是一 种矩形脉冲信号,这种矩形脉冲信号称为基带信号。 基带传输是指在通信介质上传输0或1数字信号。 特点: ① 基带传输传输的是数字信号,不需要调制解调器; ② 基带传输受距离和传输介质的限制,距离长,容易发 生畸变,适合短距离的数据传输,用于局域网。
三、数据通信方式
3、数据同步方式 同步的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)。 在通信过程中必须解决同步问题。 数据通信的同步有: • 位同步 • 字符同步 • 帧同步
三、数据通信方式
① 位同步 接收端根据发送端发送数据的时钟频率与数据的起始时刻, 校正自己的时钟频率与接收数据的起始时刻,这个过程叫做 位同步。实现位同步的方式有:外同步法和内同步法 外同步法 发送端在发送数据前,先向接收端发送一串同步时钟,接收据的时始 终与发送端保持同步。 内同步法(自同步法) 通过特殊编码(曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码),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。
半双工通信
全双工通信
数据通信基础
数据通信基础
课后作业: 1.一传输二进制信号的信道,带宽为3kHZ,信 噪比为20db,则该信道的最大数据传输速率 是多少?
数据通信基础
数据通信基础
要点内容:
1、基本概念 2、数据通信的特性 3、数据通信方式 4、传输介质 5、数据编码 6、多路复用技术 7、数据交换技术 8、差错控制与检测
数据通信系统的基本概念
2.
数据
数据是定义为有意义的实体,是表征事物 的形式,数据可分为模拟数据和数字数据两类。
模拟数据是指在某个区间连续变化的物理量。 数字数据是指离散的不连续的量。
数据通信基础
数据通信系统的基本概念
3.
信号
信号是数据的电磁编码或电子编码。信号在通 信系统中可分为模拟信号和数字信号。
码元携带的信息量是由码元取的离散值个数决定的。 离散值 2 1bit 一个码元携带的信息量n与 4 2bit 码元的种类数M有如下关系: n=log2M
数据通信基础
数据通信的基本概念
数据速率:单位时间内在信道上传送的信息量 R=B*n=B*log2M 奈奎斯特定理:Rmax=2w(信道带宽)
香农定理:R=B*log2(1+S/N) 其中 db=10*log10S/N
数 据 通 信 基础
主
要
内
容
数据通信的基本概念
信息、数据与信号
数据通信模型
数据通信中的几项技术指标 数据的通信方式
数据通信基础
数据通信系统的基本概念
1.
信息
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。
信息的载体可以使数值、文字、图像、声音、 图形以及动画等。
数据通信基础
二、数据通信的特性
1、数据通信的性能指标 衡量数据通信的性能的指标:传输速率和误码率 传输速率 ① 传码率:每秒钟传送的码元数,称为传码率(RB), 单位为波特。 码元:数字信号的编码。 注意:不一定是二进制,也可为其它进制。例1或0为1 个码元,A表示16进制的1个码元。 每个码元的时间宽度为TB,因此RB =1/TB
二、数据通信的特性
带噪信道容量 香农公式(Shannon): C=H*log2(1+S/N) (bps) 说明:S为信号功率,N为噪声功率。 在通信系统中,信噪比通常用分贝dB表示。 S/N(dB)=10lg(S/N)
例:已知信噪比为30dB,带宽为3kHz,求信道的最大数据传 输 速率。 ∵ 10lg(S/N)=30 ∴ S/N=1030/10=1000 ∴ C=3k×log2(1+1000)≈30k bps
信源
变换
信道
变换
信宿
噪声
噪声:信息在传输过程中可能会受到外界的 干扰,我们把这种干扰称为噪声。
数据通信基础
数据通信的基本概念
模拟数据:连续值 信息 数字数据:离散值
在数据进入信道之前要变成适合传输的电磁 信号,这种信号也可以是模拟的或离散的。
模拟信号:是随时间连续变化的信号。 电话---话音信号;电视---图像信号 数据信号:只取有限个离散值 。 计算机产生和发送的二进制0/1矩形脉冲流
V(t)
V(t)
0
t
0
t
模拟信号
数字信号
一、基本概念
模拟信道:以连续模拟信号形式传输的信道 例:电话线路、有线电视线路 模拟信道传输的特点: 在传输一定距离后信号衰减,克服的办法是用放大器来增强 信号的能量,但噪音也会增强,会引起信号畸变。 数字信道:以数字脉冲形式传输数据的信道 例:双绞线、同轴电缆 数字信道传输特点: 长距离传输也会衰减,克服的办法是使用中继器,把数字信 号恢复为“0、1”的标准电平后继续传输。故数字信道在传输 时,信号质量要好。 注意:模拟信号不一定只在模拟信道上传输,数字信号也不 一定只在数字信道上传输。
二、数据通信的特性
奈奎斯公式和香农公式的比较
奈奎斯公式:C=2Hlog2N 数据传输率C随信号编码级数增加而增加。 香农公式:C=Hlog2(1+S/N) 无论信号编码分多少级,此公式给出了信道能达到的最高传输 速率。因为噪声的存在将使编码级数不可能无限增加。
二、数据通信的特性
思考题:要在带宽为4KHZ的信道上用4秒钟发送完20k字节的 数据块,按照香农公式,信道的信噪比最小应为多少分贝(取整
二、数据通信的特性
例:带宽为4KHz的信道,若有8种不同的物理状态表示数据, 信噪比为30db,问按照奈奎斯特定理计算,其极限速率是多 少?按香农定理计算,其极限速率又为多少? 解: (1)奈奎斯特定理:Cmax=2Hlog2N, H=4KHz Cmax= 2*4K*log28 = 24Kbps (2)香农定理:Cmax=Hlog2(1+S/N),H=4KHz, 又∵10lgS/N=30 ∴ S/N=1000 Cmax=4K*log2(1+1000)≈40Kbps 思考:该题究竟该以哪个为准?