数据通信基础（1）

1.1数据通信系统组成

数据通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。比较典型的数据通信系统主要由数据终端设备、数据电路、计算机系统三部分组成，如图1-1所示。  

 

 

 

图1-1 数据通信系统组成

1.1.1 数据终端设备（DTE）：

（1）用于发送和接收数据的设备；

（2）可能是大、中、小型计算机、PC机，也可能是一台只接收数据的打印机；

（3）从计算机和计算机通信系统的观点来看，终端是输入／输出的工具；从数据通信网络的观点来看，计算机和终端都称为网络的数据终端设备，简称终端。

（4）组成：

 

 

1.1.2 数据电路终接设备（DCE）

(1)用来连接 DTE 与数据通信网络的设备;

(2)为用户设备提供入网的连接点;

(3)功能：完成数据信号的变换，把数据信号变成适合信道传输的信号。

   ①利用模拟信道传输时：

     在发送端要进行“数字→模拟”变换，方法就是调制，而接收端要进行反变换，即“模拟→数字”变换，这就是解调，实现调制与解调的设备称为调制解调器（MODEM）。调制解调器是模拟信道的数据电路终接设备。

   ②利用数字信道传输信号时：

     不需调制解调器，但DTE发出的数据信号也要经过某些变换才能有效而可靠地传输，对应的DCE即数据服务单元（DSU），其功能是码型和电平的变换，信道特性的均衡，同步时钟信号的形成，控制接续的建立、保持和拆断（指交换连接情况），维护测试等。

1.1.3 数据电路和数据链路

（1）数据电路指的是在线路或信道上加信号变换设备之后形成的二进制比特流通路，它由传输信道及其两端的数据电路终接设备（DCE）组成。

（2）数据链路是在数据电路已建立的基础上，通过发送方和接收方之间交换“握手”信号，使双方确认后方可开始传输数据的两个或两个以上的终端装置与互连线路的组合体。

   ①所谓“握手”信号是指通信双方建立同步联系、使双方设备处于正确收发状态、通信双方相互核对地址等。

   ②如图1-1，加了通信控制器以后的数据电路称为数据链路。可见数据链路包括物理链路和实现链路协议的硬件和软件。

   ③在数据通信网中，它仅仅操作于相邻的两个节点之间，因此从一个DTE到另一个DTE之间的连接可以操作多段数据链路。

1.1.4 传输

（1） 传输信道

   传输信道是通信系统必不可少的组成部分，目前数据通信中所使用的多为有线信道，主要有：

   ①直接利用传输媒体的实线信道（如局域网中）

   ②经调制解调器的频分信道（如部分地区用户线路中）

   ③时分信道

由于光纤通信技术的发展，现在绝大部分的数据传输在时分信道上，以同步数字体系SDH方式传输。

（2） 传输方式

数据传输按信息传送的方向与时间可以分为：单工、半双工、全双工三种传输方式。

图2-4 单工、半双工、全双工示意图

 

图2-4 单工、半双工、全双工示意图

 

   ①单工数据传输

     指的是两个数据站之间只能沿一个指定的方向进行数据传输；

     前者称正向信道，后者称反向信道。一般正向信道传输速率较高，反向信道传输速率较低，其速率不超过75b/s。

     此种方式适用于数据收集系统，如气象数据的收集、电话费的集中计算等

   ②半双工数据传输

     两个数据之间可以在两个方向上进行数据传输，但不能同时进行。若想改变信息的传输方向，需要由开关Kl和K2进行切换；

     该方式要求A站、B站两端都有发送装置和接收装置；

     问讯、检索、科学计算等数据通信系统运用半双工数据传输。

   ③全双工数据传输

     是在两个数据站之间，可以两个方向同时进行数据传输；

     全双工通信效率高，但组成系统的造价高，适用于计算机之间高速数据通信系统。

 

  通常四线线路实现全双工数据传输，二线线路实现单工或半双工数据传输。在采用频分法、时间压缩法、回波抵消技术时，二线线路也可实现全双工数据传输。

（3） 多路复用

   在数据的传输中组合多个低速的数据终端共同使用一条高速的信道，这种方法称为多路复用，常用的复用技术有频分复用和时分复用。

   ①频分复用

     是将物理信道上的总带宽分成若干个独立的信道（即子信道），分别分配给用户传输数据信息，各子信道间还略留一个宽度（称为保护带）。

     在频分复用中，如果分配了子信道的用户没有数据传输，那么该子信道保持空闲状态，别的用户不能使用。

     频分复用适用于传输模拟信号的频分制信道，主要用于电话和有线电视（CATV）系统，在数据通信系统中应和调制解调技术结合使用，且只在地区用户线上用到，长途干线上主要采用时分复用。

   ②时分复用

    是将一条物理信道按时间分成若干时间片（即时隙）轮流地分配给每个用户，每个时间片由复用的一个用户占用，而不像FDM那样，同一时间同时发送多路信号。

   例如；线路传输速率为9600bit/s，4个用户的平均速率为2400bit/s，当用同步时分复用时，每个用户的最高速率为2400bit/s，而在统计时分复用方式下，每个用户最高速率可达9600bit/s。同步时分复用和统计时分复用在数据通信网中均有使用，如DDN网采用同步时分复用，X.25、ATM采用统计时分复用。

 

1.1.5 接口

   计算机、终端和数据通信设备之间的连接需要标准的接口，即在插接方式、引线分配、电气特性及应答关系上均应符合统一的标准和规范。

   DTE和DCE之间有很多个同类型的接口，目前最通用的类刑有：

      ① 美国电子工业协会EIA的RS-232C接口；

      ② ITU-T的V系列接口和X系列接口；

      ③ 国际标准化组织ISO和ISO 211O 、ISO 1177等。