網絡管理員知識點精講之數據通信的基本概念

數據通信的基本概念

1．數據信號

數據可分為模擬數據與數字數據兩種。在通信系統中，表示模擬數據的信號稱作模擬信號，表示數字數據的信號稱作數字信號，二者是可以相互轉化的。模擬信號在時間上和幅度取值上都是連續的，其電平隨時間邊境連續變化。例如，語音是典型的模擬信號，其他由模擬傳感器接收的信號如溫度、壓力、流量等也是模擬信號。數字信號在時間上是離散的，在幅值上是經過量化的，它一般是由二進制代碼0、1組成的數字序列。例如，計算機中傳送的是典型的數字信號。

傳統的電話通信信道是傳輸音頻的模擬信道，無法直接傳輸計算機中的數字信號。為了利用現有的模擬線路傳輸數字信號，必須將數字信號轉化為模擬信號，這一過程稱作調制

（Modulation）。在另一端，接受到的模擬信號要還原成數字信號，這個過程稱作解調（Demodulation）。通常由于數據的傳輸是雙向的，因此，每端都需要調制和解調，這種設備稱作調制解調器（Modem）。

模擬信號的數字化需要3個步驟：采樣、量化和編碼。采樣是指用每隔一定時間的信號樣值序列來代替原來的時間上連續的信號，也就是在時間上將模擬信號離散化。量化是用有限個幅度值近似原來連續變化的幅度值，把模擬信號的連續幅度變為有限數量的有一定間隔的離散值。編碼則是按照一定的規律，把量化后的值用二進制數字表示，然后轉換成二值或多值的數字信號流，這樣得到的數字信號可以通過電纜、光纖、微波干線、衛星通道等數字線路傳輸，在接收端則與上述模擬信號數字化過程相反，經過濾波又恢復成原來的模擬信號，上述數字化的過程又稱為脈沖編碼調制。

2．信道

要進行數據終端設備之間的通信當然要有傳輸電磁波信號的電路，這里所說的電路既包括有線電路，也包括無線電路。信息傳輸的必經之路稱為“信道”。信道有物理信道和邏輯信道之分。物理信道是指用來傳送信號或數據的物理通路，網絡中有兩個結點之間的物理通路稱為通信鏈路，物理信道由傳輸介質及有關設備組成。邏輯信道也是一種通路，但在信號收、發點之間并不存在一條物理上的傳輸介質，而是在物理信道基礎上，由結點內部或結點之間建立的連接來實現的。通常把邏輯信道稱為“連接”。信道和電路不同，信道一般都是用來表示向某個方向傳送數據的媒體，一個信道可以看成是電路的邏輯部件，而一條電路至少包含一條發送信道或一條接收信道。

3．數據通信模型

遠端的數據終端設備（DTE，DataTerminalEquipment）通過數據電路和計算機系統相連。數據電路由通信信道和數據通信設備（DCE，DataCommunicationEquipment）組成。如果通信信道是模擬信道，DCE的作用就是把DTE送來的數據信號變換為模擬信號再送往信道，信號到達目的結點后，把信道送來的模擬信號變換成數據信號再送到DTE；如果通信信道是數字信道，DCE的作用就是實現信號碼型與電平的轉換、信道特性的均衡、收發時鐘的形成與供給以及線路的接續控制等。、數據通信和傳統的電話通信的重要區別之一是，電話通信必須有人直接下來參加，摘機撥號，接通線路，雙方都確認后才開始通話。在通話過程中有聽不清楚的地方還可要求對方再講一遍。在數據通信中也必須解決類似的問題，才能進行有效的通信。但由于數據通信沒有人直接參加，就必須對傳輸過程按一定的規程進行控制，以便使雙方能協調可靠地工作，包括通信線路的連接，收發雙方的同步，工作方式的選擇，傳輸差錯的檢測與校正，數據流的控制，數據交換過程中可能出現的異常情況的檢測和恢復，這些都是按雙方事先約定的傳輸控制規程來完成的，具體工作由通信控制器來完成。

4．數據通信方式

根據所允許的傳輸方向，數據通信方式可分成以下3種。

（1）單工通信：數據只能沿一個固定方向傳輸，即傳輸是單向的。

（2）半雙工通信：允許數據沿兩個方向傳輸，但在任一時刻信息