數(shù)據(jù)通信的結構原理_數(shù)據(jù)通信傳輸方式

一、前言

數(shù)字通信（digital telecommunications）是用數(shù)字信號作為載體來傳輸消息，或用數(shù)字信號對載波進行數(shù)字調制后再傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。它可傳輸電報、?shù)字數(shù)據(jù)等數(shù)字信號，也可傳輸經(jīng)過數(shù)字化處理的語聲和圖像等模擬信號。

數(shù)據(jù)通信是通信技術和計算機技術相結合而產(chǎn)生的一種新的通信方式。要在兩地間傳輸信息必須有傳輸信道，根據(jù)傳輸媒體的不同，有有線數(shù)據(jù)通信與無線數(shù)據(jù)通信之分。但它們都是通過傳輸信道將數(shù)據(jù)終端與計算機聯(lián)結起來，而使不同地點的數(shù)據(jù)終端實現(xiàn)軟、硬件和信息資源的共享。

五種基本的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 脫機數(shù)據(jù)傳輸是簡單地利用電話或類似的鏈路來傳輸數(shù)據(jù)，不包括計算機系統(tǒng)。這樣一條鏈路兩端所使用的設備不是計算機的部件，或至少不是立刻把數(shù)據(jù)提供給計算機處理，即數(shù)據(jù)在發(fā)送或接收時是脫機的。這種數(shù)據(jù)通信相對來說比較便宜和簡單。遠程批處理一詞適用于這樣一種方法：采用數(shù)據(jù)通信技術來使數(shù)據(jù)的輸入和輸出在地理上遠離按批處理模式處理處理它們的計算機。 聯(lián)機數(shù)據(jù)收集指的是用數(shù)據(jù)通信技術來向計算機即時提供剛產(chǎn)生的輸入數(shù)據(jù)這種方法。數(shù)據(jù)于是存儲在計算機里（比如磁盤上），并按預定時間間隔或者根據(jù)需要進行處理。

詢問--應答系統(tǒng)，顧名思義，是為用戶提供從計算機提取信息的功能。詢問功能是被動的。也就是說，它不修改所存儲的信息。提問可以很簡單，例如：“檢索雇員號碼為1234的記錄”也可以是復雜的。這類系統(tǒng)可能要使用能產(chǎn)生硬拷貝和（或）可視顯示的終端。實時系統(tǒng)是這樣一類系統(tǒng)，其中計算機系統(tǒng)是在動態(tài)情況下取得和處理信息，以便可使計算機采取動作來影響正在發(fā)生的事件（比如在過程控制應用中）或者可通過存儲在計算機里的準確且不斷更新的信息來影響人（操作員），比如在預售系統(tǒng)中。

二、數(shù)據(jù)通信

1.原理

數(shù)據(jù)通信是通信技術和計算機技術相結合而產(chǎn)生的一種新的通信方式。它的通信方式是指通信的雙方或多方之間的工作形式和信號傳輸?shù)姆绞健Ｈ绻趦傻亻g傳輸信息必須有傳輸信道，根據(jù)傳輸媒體的不同，有有線數(shù)據(jù)通信與無線數(shù)據(jù)通信之分。但它們都是通過傳輸信道將數(shù)據(jù)終端與計算機聯(lián)結起來，而使不同地點的數(shù)據(jù)終端實現(xiàn)軟、硬件和信息資源的共享。

2.結構組成

一個完整的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，一般有以下幾個部分組成：數(shù)據(jù)終端設備，通信控制器，通信信道，數(shù)據(jù)通信設備，如下圖所示。

數(shù)據(jù)終端設備----英文名稱為Data Terminal Equipment，簡稱DTE，即數(shù)據(jù)的生成者和使用者，它根據(jù)協(xié)議控制通信的功能。最常用的數(shù)據(jù)終端設備就是網(wǎng)絡中的微機。

通信控制器----它的功能除進行通信狀態(tài)的連接、監(jiān)控和拆除等操作外，還可接收來自多個數(shù)據(jù)終端設備的信息，并轉換信息格式。

通信信道----它是信息在數(shù)據(jù)通信設備之間傳輸?shù)耐ǖ?。如電話線路等模擬通信信道、專用數(shù)字通信信道、寬帶電纜和光纖等。

數(shù)據(jù)通信設備----英文名稱為Data Communication Equipment，簡稱DCE，它的功能是把通信控制器提供的數(shù)據(jù)轉換成適合通信信道要求的信號形式，最大限度地保證傳輸質量。

3.通信過程

數(shù)據(jù)在通信線路上進行傳輸。通常來說，從源結點到目的結點之間的數(shù)據(jù)通信需要經(jīng)過若干中間結點的轉接。常用的交換技術有電路交換、報文交換和分組交換。下面以電路交換為例介紹其原理。

電路交換的三個過程：

（1）電路建立：在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，要先經(jīng)過呼叫過程建立一條端到端的電路。若H1站要與H3站連接，典型的做法是，A結點選擇經(jīng)B結點的電路，并告訴B它還要連接C結點;B再呼叫C，建立電路BC。最后，結點C完成到H3站的連接。這樣A與C之間就有一條專用電路ABC。

（2）數(shù)據(jù)傳輸：電路ABC建立以后，數(shù)據(jù)就可以從A發(fā)送到B，再由B交換到C;C也可以經(jīng)B向A發(fā)送數(shù)據(jù)。在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中，所建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)。

（3）電路拆除：數(shù)據(jù)傳輸結束后，由某一方（A或C）發(fā)出拆除請求，然后逐節(jié)拆除到對方結點。

4.主要技術指標

數(shù)據(jù)通信的主要技術指標是衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘?a target="_blank">參數(shù)。有效性主要由數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)速率、調制速率、傳輸延遲、信道帶寬和信道容量來衡量。常用的數(shù)據(jù)通信的技術指標有以下幾種：

（1）信道帶寬：信道可以不失真地傳輸信號的頻率范圍。傳輸模擬信號時，單位為赫（HZ），傳輸數(shù)字信號時，單位為比特每秒，以位/秒（bit/s）表示，簡記bps。

（2）數(shù)據(jù)傳輸速率（bps）：數(shù)據(jù)傳輸速率是指信道在單位時間內可以傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)。局域網(wǎng)的帶寬一般為10Mbps、100Mbps、1000Mbps、而廣域網(wǎng)的帶寬一般為64Kbps、2Mbps、155Mbps、2.5Gbps等。

（3）差錯率/誤碼率：描述信道或者數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)質量的一個指標。是指數(shù)據(jù)系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下信道上傳輸比特總數(shù)與其中出錯比特數(shù)的比值。

（4）傳輸延遲：是指由于各種原因的影響，而使系統(tǒng)信息在傳輸過程中存在著不同程度的延誤或滯后的現(xiàn)象。

計算機網(wǎng)絡中傳輸?shù)男畔⒍际菙?shù)字數(shù)據(jù)，計算機之間的通信就是數(shù)據(jù)通信方式，數(shù)據(jù)通信是計算機和通信線路結合的通信方式。根據(jù)所允許的傳輸方向，數(shù)據(jù)通信方式可分成單工通信、半雙工通信、雙工通信三種方式。

三、數(shù)據(jù)通信傳輸方式

并行傳輸

并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式，在多條并行信道上同時進行傳輸。常用的就是將一個字符代碼的幾位二進制碼，分別在幾個并行行道上進行傳輸。例如，采用8單位代碼的字符，可以用8個信道并行傳輸，一次傳送一個字符，因此收、發(fā)雙方不存在字符的同步問題，不需要加“起”、“止”信號或者其他信號來實現(xiàn)收、發(fā)雙方的字符同步，這是并行傳輸?shù)囊粋€主要優(yōu)點。但是，并行傳輸必須有并行信道，這帶來了設備上或實施條件的限制。

串行傳輸

串行傳輸是構成字符的二進制代碼在一條信道上以位（碼元）為單位，按時間順序逐位傳輸?shù)姆绞?。按位發(fā)送，逐位接收，同時還要確認字符，所以要采取同步措施。速度雖慢，但只需一條傳輸信道，投資小，易于實現(xiàn)，是數(shù)據(jù)傳輸采用的主要傳輸方式。也是計算機通信采取的一種主要方式。

異步傳輸

異步傳輸是字符同步傳輸?shù)姆绞?，又稱起止式同步。當發(fā)送一個字符代碼時，字符前面要加一個“起”信號，長度為1個碼元寬，極性為“0”，即空號極性;而在發(fā)完一個字符后面加一個“止”信號，長度為1，1.5（國際2號代碼時用）或2個碼元寬，極性為“1”，即傳號極性。接收端通過檢測起、止信號，即可區(qū)分出所傳輸?shù)淖址?。字符可以連續(xù)發(fā)送，也可單獨發(fā)送，不發(fā)送字符時，連續(xù)發(fā)送止信號。每一個字符起始時刻可以是任意的，一個字符內碼元長度是相等的，接收端通過止信號到起信號的跳變（“1” “0”） 來檢測一個新字符的開始。該方式簡單，收、發(fā)雙方時鐘信號不需要精確同步。缺點是增加起、止信號，效率低，使用于低速數(shù)據(jù)傳輸中。

同步傳輸是位（碼元）同步傳輸方式。該方式必須在收、發(fā)雙方建立精確的位定時信號，以便正確區(qū)分每位數(shù)據(jù)信號。在傳輸中，數(shù)據(jù)要分成組（或稱幀），一幀含多個字符代碼或多個獨立碼元。在發(fā)送數(shù)據(jù)前，在每幀開始必須加上規(guī)定的幀同步碼元序列，接收端檢測出該序列標志后，確定幀的開始，建立雙方同步。接收端DCE從接收序列中提取位定時信號，從而達到位（碼元）同步。同步傳輸不加起、止信號，傳輸效率高，使用于2 400 bit/s以上數(shù)據(jù)傳輸，但技術比較復雜。
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