第1章数据通信的基本原理.docVIP

第1章 电话网承载的数据通信 随着人类社会的不断进步、经济的迅猛发展以及计算机的广泛应用，人们对信息的需求越来越大，数据通信应用得到了迅速发展。 数据通信技术是建立计算机网络系统的基础之一。模拟通信在通信技术发展的早期占有很大的比重。例如，有线和无线的语音广播、电话和电视，通信设备发送、传输和接收的都是模拟信号。现代的通信是模拟通信和数字通信的结合体，通常模拟通信和数字通信同时存在于一个通信系统中，但数字通信占据越来越重要的地位。从微观上来看，若把计算机内的部件看成是通信单元，那么它们之间的通信则是数字的。计算机和计算机之间的数据通信，可以通过数字的通信系统、也可以通过模拟的通信系统实现。 本章将主要介绍有关数据通信的一些基本概念、基本原理，以及调制解调器的设置和在数据通信中的应用。 1.1 数据通信的基本原理 1. 数据通信的定义 通信的目的是双方信息的互知，是信息的远距离传送。随着社会的进步，传统的电话、电报通信方式已远远不能满足大信息量交换的需要，以数据作为信息载体的通信手段已成为人们的迫切要求。用数据表示信息的内容是十分广泛的，如电子邮件、各种文本文件、电子表格、数据库文件、图形和二进制可执行程序等。但“数据”还没有统一严格的定义，一般可以这样认为；数据是预先约定的具有某种含义的数字、字母或符号的组合。 计算机问世以来，为了实现远距离的资源共享，很快就与通信技术相结合，产生了数据通信，所以说数据通信是为了实现计算机与计算机（服务器）或终端（Terminal）与计算机之间信息交互而产生的一种通信技术，是计算机与通信相结合的产物。 与传统的电话通信相比，它有以下特点： （1）话音通信的终端（普通话机）发送和接收的都是模拟的电压信号，它的传输是利用现有的公用电话交换网（PSTN）。而数据终端（如计算机）发出的数据一般是离散的数字信号，例如是不同极性的电压、电流或脉冲。其传输可以利用现有的公用电话交换网，也可以利用数据网。如何在传输信道（通信线路）上正确地传输这些离散数字信号，以便在接收端再恢复出原始发送的数据信息，就是数据通信要解决的基本问题。 （2）数据通信是计算机与计算机以及人与计算机之间的通信，而电话通信是人与人之间 的通信。目前，计算机尚不具有人脑的思维和应变能力，计算机之间的通信过程需要按照事先约定好的规程或通信协议来进行，而电话通信不必如此复杂。 （3）数据传输的可靠性要求高。数据传输过程中，由于信道的不理想和噪声的影响，可能使数据信号产生差错，导致接收信息完全不同。特别是对军事或银行业务系统，这些差错可能会引起严重后果。因此，要采取一些措施对差错进行纠正或控制。 （4）数据通信的用户是各种各样的计算机系统和终端设备，它们在通信速率、编码格式、同步方式和通信规程等方面都会有很大差异，为了使它们之间能够相互通信，数据通信网必须提供足够灵活的接口能力。 （5）数据通信的通信量呈突发性，即数据通信速率的平均值和高峰值差异比较大，如瞬时高峰速率可能高出平均速率上百倍。这就要求网络设计折衷考虑平均速率和峰值速率的要求，在保证一定传输时延的条件下，又能够充分利用网络的资源。 （6）数据通信每次呼叫平均持续时间短。据美国国防部统计大约25%的数据呼叫持续时 间在1秒以下，约50%的数据呼叫持续时间在5秒以下，90%的数据呼叫持续时间在50秒以下，而电话通话的平均时间为5分钟，因此数据通信要求接续和传输响应时间快。 综上所述，可对数据通信作如下定义：依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息。它可实现计算机与计算机、计算机与终端或终端与终端之间的数据信息传递。 数据通信包括两方面的内容：数据传输和数据传输前后的数据处理。数据传输指的是通过某种方式建立一个数据传输通道将数据信号在其中传输，它是数据通信的基础；数据处理的目的是为了使数据更有效、可靠地传输，它包括数据集中、数据交换、差错控制、传输规程等。 2．传统的数据通信系统的构成 传统的数据通信系统是通过数据电路将分布在远端的数据终端设备（DTE，Data Terminal Equipment）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。典型的数据通信系统主要由中央计算机系统、数据终端设备、数据电路三部分构成，如图1-1所示。 （1） 数据终端设备 数据终端设备（DTE）由数据输入设备（产生数据的数据源）、数据输出设备（接收数据的数据宿）和传输控制器组成，它是数据的出发点和目的地。 数据输入／输出设备是操作人员与终端之间的界面，它把人可以识别的数据变换成计算机可以处理的信息或者相反的过程。数据输入／输出可以通过键盘、鼠标、手写、声、光等手段。最常见的输入设备是键盘、鼠标、扫描仪；输出设备可以是CRT显示器、打印机、绘图机、磁带或磁盘的写入部