2012年网络管理员教程之数据通信的基本概念

　　1.1.1数据通信的基本概念

　　1. 数据信号

　　数据可分为模拟数据与数字数据两种。在通信系统中，表示模拟数据的信号称作模拟信号，表示数字数据的信号称作数字信号，二者是可以相互转化的。模拟信号在时间上和幅度取值上都是连续的，其电平随时间边境连续变化，如图1-1(a)所示。例如，语音是典型的模拟信号，其他由模拟传感器接收的信号如温度、压力、流量等也是模拟信号。数字信号在时间上是离散的，在幅值上是经过量化的，它一般是由二进制代码 0、1 组成的数字序列，如图 1-1(b)所示。例如，计算机中传送的是典型的数字信号。

　　传统的电话通信信道是传输音频的模拟信道，无法直接传输计算机中的数字信号。为了利用现有的模拟线路传输数字信号，必须将数字信号转化为模拟信号，这一过程称作调制(Modulation )。 在另 一端 , 接 受到的 模 拟 信号要 还 原 成数字 信 号 ,这个 过 程 称作解 调(Demodulation)。通常由于数据的传输是双向的，因此，每端都需要调制和解调，这种设备称作调制解调器(Modem)。

　　模拟信号的数字化需要3个步骤：采样、量化和编码。采样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来的时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。编码则是按照一定的规律，把量化后的值用二进制数字表示，然后转换成二值或多值的数字信号流，这样得到的数字信号可以通过电缆、光纤、微波干线、卫星通道等数字线路传输，在接收端则与上述模拟信号数字化过程相反，经过滤波又恢复成原来的模拟信号，上述数字化的过程又称为脉冲编码调制。

　　2. 信道

　　要进行数据终端设备之间的通信当然要有传输电磁波信号的电路，这里所说的电路既包括有线电路，也包括无线电路。信息传输的必经之路称为“信道”.信道有物理信道和逻辑信道之分。物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，网络中有两个结点之间的物理通路称为通信链路，物理信道由传输介质及有关设备组成。逻辑信道也是一种通路，但在信号收、发点之间并不存在一条物理上的传输介质，而是在物理信道基础上，由结点内部或结点之间建立的连接来实现的。通常把逻辑信道称为“连接”.

　　信道和电路不同，信道一般都是用来表示向某个方向传送数据的媒体，一个信道可以看成是电路的逻辑部件，而一条电路至少包含一条发送信道或一条接收信道。

　　3. 数据通信模型

　　图1-2所示的是数据通信系统的基本模型。远端的数据终端设备(DTE,Data TerminalEquipment)通过数据电路和计算机系统相连。数据电路由通信信道和数据通信设备(DCE,Data Communication Equipment)组成。如果通信信道是模拟信道，DCE 的作用就是把 DTE 送来的数据信号变换为模拟信号再送往信道，信号到达目的结点后，把信道送来的模拟信号变换成数据信号再送到 DTE;如果通信信道是数字信道，DCE 的作用就是实现信号码型与电平的转换、信道特性的均衡、收发时钟的形成与供给以及线路的接续控制等。

　　数据通信和传统的电话通信的重要区别之一是，电话通信必须有人直接下来参加，摘机拨号，接通线路，双方都确认后才开始通话。在通话过程中有听不清楚的地方还可要求对方再讲一遍。在数据通信中也必须解决类似的问题，才能进行有效的通信。但由于数据通信没有人直接参加，就必须对传输过程按一定的规程进行控制，以便使双方能协调可靠地工作，包括通信线路的连接，收发双方的同步，工作方式的选择，传输差错的检测与校正，数据流的控制，数据交换过程中可能出现的异常情况的检测和恢复，这些都是按双方事先约定的传输控制规程来完成的，具体工作由图 1-2 中的通信控制器来完成。

　　4. 数据通信方式

　　根据所允许的传输方向，数据通信方式可分成以下 3 种。

　　(1)单工通信：数据只能沿一个固定方向传输，即传输是单向的。如图1-3(a)所示。

　　(2)半双工通信：允许数据沿两个方向传输，但在任一时刻信息只能在一个方向传输。如图 1-3(b)所示。

　　(3)双工通信：允许信息同时沿两个方向传输，这是计算机通信常用的方式，可大大提高传输速率。如图1-3(c)所示。

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