数据通信的结构原理_数据通信传输方式

一、前言

数字通信（digital telecommunications）是用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。

数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。

五种基本的数据通信系统 脱机数据传输是简单地利用电话或类似的链路来传输数据，不包括计算机系统。这样一条链路两端所使用的设备不是计算机的部件，或至少不是立刻把数据提供给计算机处理，即数据在发送或接收时是脱机的。这种数据通信相对来说比较便宜和简单。远程批处理一词适用于这样一种方法：采用数据通信技术来使数据的输入和输出在地理上远离按批处理模式处理处理它们的计算机。 联机数据收集指的是用数据通信技术来向计算机即时提供刚产生的输入数据这种方法。数据于是存储在计算机里（比如磁盘上），并按预定时间间隔或者根据需要进行处理。

询问--应答系统，顾名思义，是为用户提供从计算机提取信息的功能。询问功能是被动的。也就是说，它不修改所存储的信息。提问可以很简单，例如：“检索雇员号码为1234的记录”也可以是复杂的。这类系统可能要使用能产生硬拷贝和（或）可视显示的终端。实时系统是这样一类系统，其中计算机系统是在动态情况下取得和处理信息，以便可使计算机采取动作来影响正在发生的事件（比如在过程控制应用中）或者可通过存储在计算机里的准确且不断更新的信息来影响人（操作员），比如在预售系统中。

二、数据通信

1.原理

数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。它的通信方式是指通信的双方或多方之间的工作形式和信号传输的方式。如果要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。

2.结构组成

一个完整的数据通信系统，一般有以下几个部分组成：数据终端设备，通信控制器，通信信道，数据通信设备，如下图所示。

数据终端设备----英文名称为Data Terminal Equipment，简称DTE，即数据的生成者和使用者，它根据协议控制通信的功能。最常用的数据终端设备就是网络中的微机。

通信控制器----它的功能除进行通信状态的连接、监控和拆除等操作外，还可接收来自多个数据终端设备的信息，并转换信息格式。

通信信道----它是信息在数据通信设备之间传输的通道。如电话线路等模拟通信信道、专用数字通信信道、宽带电缆和光纤等。

数据通信设备----英文名称为Data Communication Equipment，简称DCE，它的功能是把通信控制器提供的数据转换成适合通信信道要求的信号形式，最大限度地保证传输质量。

3.通信过程

数据在通信线路上进行传输。通常来说，从源结点到目的结点之间的数据通信需要经过若干中间结点的转接。常用的交换技术有电路交换、报文交换和分组交换。下面以电路交换为例介绍其原理。

电路交换的三个过程：

（1）电路建立：在传输任何数据之前，要先经过呼叫过程建立一条端到端的电路。若H1站要与H3站连接，典型的做法是，A结点选择经B结点的电路，并告诉B它还要连接C结点;B再呼叫C，建立电路BC。最后，结点C完成到H3站的连接。这样A与C之间就有一条专用电路ABC。

（2）数据传输：电路ABC建立以后，数据就可以从A发送到B，再由B交换到C;C也可以经B向A发送数据。在整个数据传输过程中，所建立的电路必须始终保持连接状态。

（3）电路拆除：数据传输结束后，由某一方（A或C）发出拆除请求，然后逐节拆除到对方结点。

4.主要技术指标

数据通信的主要技术指标是衡量数据传输的有效性和可靠性的参数。有效性主要由数据传输数据速率、调制速率、传输延迟、信道带宽和信道容量来衡量。常用的数据通信的技术指标有以下几种：

（1）信道带宽：信道可以不失真地传输信号的频率范围。传输模拟信号时，单位为赫（HZ），传输数字信号时，单位为比特每秒，以位/秒（bit/s）表示，简记bps。

（2）数据传输速率（bps）：数据传输速率是指信道在单位时间内可以传输的最大比特数。局域网的带宽一般为10Mbps、100Mbps、1000Mbps、而广域网的带宽一般为64Kbps、2Mbps、155Mbps、2.5Gbps等。

（3）差错率/误码率：描述信道或者数据通信系统质量的一个指标。是指数据系统正常工作状态下信道上传输比特总数与其中出错比特数的比值。

（4）传输延迟：是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。

计算机网络中传输的信息都是数字数据，计算机之间的通信就是数据通信方式，数据通信是计算机和通信线路结合的通信方式。根据所允许的传输方向，数据通信方式可分成单工通信、半双工通信、双工通信三种方式。

三、数据通信传输方式

并行传输

并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输。常用的就是将一个字符代码的几位二进制码，分别在几个并行行道上进行传输。例如，采用8单位代码的字符，可以用8个信道并行传输，一次传送一个字符，因此收、发双方不存在字符的同步问题，不需要加“起”、“止”信号或者其他信号来实现收、发双方的字符同步，这是并行传输的一个主要优点。但是，并行传输必须有并行信道，这带来了设备上或实施条件的限制。

串行传输

串行传输是构成字符的二进制代码在一条信道上以位（码元）为单位，按时间顺序逐位传输的方式。按位发送，逐位接收，同时还要确认字符，所以要采取同步措施。速度虽慢，但只需一条传输信道，投资小，易于实现，是数据传输采用的主要传输方式。也是计算机通信采取的一种主要方式。

异步传输

异步传输是字符同步传输的方式，又称起止式同步。当发送一个字符代码时，字符前面要加一个“起”信号，长度为1个码元宽，极性为“0”，即空号极性;而在发完一个字符后面加一个“止”信号，长度为1，1.5（国际2号代码时用）或2个码元宽，极性为“1”，即传号极性。接收端通过检测起、止信号，即可区分出所传输的字符。字符可以连续发送，也可单独发送，不发送字符时，连续发送止信号。每一个字符起始时刻可以是任意的，一个字符内码元长度是相等的，接收端通过止信号到起信号的跳变（“1” “0”） 来检测一个新字符的开始。该方式简单，收、发双方时钟信号不需要精确同步。缺点是增加起、止信号，效率低，使用于低速数据传输中。

同步传输是位（码元）同步传输方式。该方式必须在收、发双方建立精确的位定时信号，以便正确区分每位数据信号。在传输中，数据要分成组（或称帧），一帧含多个字符代码或多个独立码元。在发送数据前，在每帧开始必须加上规定的帧同步码元序列，接收端检测出该序列标志后，确定帧的开始，建立双方同步。接收端DCE从接收序列中提取位定时信号，从而达到位（码元）同步。同步传输不加起、止信号，传输效率高，使用于2 400 bit/s以上数据传输，但技术比较复杂。
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