數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)簡述

張德慧　魏銘　王明月

摘 要：了解與掌握數(shù)據(jù)通信對我們來說是非常重要的，因為數(shù)據(jù)通信在當(dāng)今世界意義重大。目前，數(shù)據(jù)通信不僅用于商業(yè)領(lǐng)域，在家庭中的使用也越來越廣泛。比較有代表性的應(yīng)用有：目錄查詢、文件傳輸、語音信箱、電子信箱、可視圖文、智能用戶電報及遙測遙控等。數(shù)據(jù)通信正在成為人們生活中不可或缺的一部分，對社會的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。本文將對數(shù)據(jù)通信的基本概念、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)通信的發(fā)展作簡述。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)通信 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 協(xié)議 標(biāo)準(zhǔn)

計算機(jī)的發(fā)明，特別是Internet的出現(xiàn)，使得以數(shù)據(jù)為主的計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)得到了迅速發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)也改變了我們的生活方式，人們希望快速的獲取最新信息，這也促使數(shù)據(jù)通信技術(shù)得到了更快的發(fā)展，美國也從20世紀(jì)50年代開始研究和發(fā)展數(shù)據(jù)通信，歐洲、日本

也于20世紀(jì)60年代末到70年代初開始發(fā)展數(shù)據(jù)通信，在這些發(fā)達(dá)國家，數(shù)據(jù)通信發(fā)展迅速，現(xiàn)已具有相當(dāng)大的規(guī)模。數(shù)據(jù)通信雖然在我國起步較晚，但近些年來卻發(fā)展很快，中國公用計算機(jī)網(wǎng)、中國教育和科研網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，標(biāo)志著我國數(shù)據(jù)通信進(jìn)入了一個嶄新的高速發(fā)展時期。

1、數(shù)據(jù)通信的基本概念

“數(shù)據(jù)”一詞含義非常廣泛，人們幾乎每天都要碰到它，例如各種實驗數(shù)據(jù)、各類統(tǒng)計報表等。數(shù)據(jù)通常用數(shù)字或字母（符號）來表示，是一個有意義的實體。因此可以說，數(shù)據(jù)是預(yù)先約定的、具有某種含義的數(shù)字或字母（符號）以及它們的組合。數(shù)據(jù)涉及事物的表示形式，是信息的載體，而信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。例如，約定用負(fù)電壓表示二進(jìn)制數(shù)字“1”，用正電壓表示二進(jìn)制數(shù)字“0”，這里數(shù)字“0”和“1”就是數(shù)據(jù)。

現(xiàn)代通信技術(shù)借助于電子電氣設(shè)備及光等媒介，在兩點(diǎn)之間以符號和字符形式進(jìn)行信息交換、傳送信息，因此數(shù)據(jù)通信就是將數(shù)據(jù)用電信號或光信號表示，并通過傳輸媒體正確地傳輸給接收者。為此需要通過信道來傳輸數(shù)據(jù)信號，而信道并不是完全理想的，存在傳輸失真和噪聲干擾等，可能使數(shù)據(jù)信號發(fā)生差錯，因此需要進(jìn)行必要的差錯控制。同時，為了使整個數(shù)據(jù)通信過程按一定的規(guī)則有序進(jìn)行，通信雙方必須建立共同遵守的規(guī)則協(xié)議和約定，并具有執(zhí)行協(xié)議的功能，這樣才能實現(xiàn)有意義的數(shù)據(jù)通信。

通俗地講，數(shù)據(jù)通信是計算機(jī)與通信相結(jié)合而產(chǎn)生的一種通信方式和通信業(yè)務(wù)。在數(shù)據(jù)通信過程中，實際上是參與的幾方共享信息，這種共享可以使局部的也可以是遠(yuǎn)程的。因此可以說，數(shù)據(jù)通信是指依照通信協(xié)議，在兩個設(shè)備之間利用傳輸媒體進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換，它可以實現(xiàn)計算機(jī)與計算機(jī)之間、計算機(jī)與終端以及終端與終端之間的數(shù)據(jù)信息傳遞。作為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)基礎(chǔ)，它是信息社會不可缺少的一種高校通信方式，也是未來“信息高速公路”的主要內(nèi)容。數(shù)據(jù)通信包含兩方面的含義：數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)的處理。數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)，而數(shù)據(jù)處理則使數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離交換得以實現(xiàn)。

2、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本概念

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指能夠完成數(shù)據(jù)通信任務(wù)的完整系統(tǒng)。作為通信系統(tǒng)，必須解決下面的一系列問題，包括：

（1）通信接口通信接口可以將發(fā)送端產(chǎn)生的信號傳輸給通信信道并進(jìn)行傳輸，而且在接收端能對數(shù)據(jù)做出正確解釋。

（2）同步發(fā)送器和接收器之間、傳輸系統(tǒng)和接收設(shè)備之間必須同步，必須確定何時信號開始，何時信號結(jié)束等。

（3）傳輸系統(tǒng)利用率傳輸系統(tǒng)利用率用來衡量有效地使用傳輸設(shè)備的程度。在通信系統(tǒng)中，傳輸設(shè)備通常由很多通信設(shè)備共享，因此要有效地分配傳輸介質(zhì)的容量，協(xié)調(diào)傳輸服務(wù)的要求，比如采用多路復(fù)用技術(shù)和擁塞控制技術(shù)等。

（4）交換管理指在兩個實體通信期間的各種協(xié)調(diào)管理。

（5）差錯檢測在通信系統(tǒng)中，要對數(shù)據(jù)流量進(jìn)行控制，對通信過程中產(chǎn)生的差錯進(jìn)行檢測和校驗。

（6）尋址和路由指決定信號到達(dá)目的地的路徑，用以保證端到端的數(shù)據(jù)傳輸。

（7）恢復(fù)指在系統(tǒng)由某種原因被中斷后，對系統(tǒng)進(jìn)行必要的恢復(fù)。

（8）報文格式由兩個對話實體進(jìn)行協(xié)商，使報文格式一致。

（9）網(wǎng)絡(luò)安全保證準(zhǔn)確并且安全地將數(shù)據(jù)從發(fā)送端傳送至接收端。

（10）網(wǎng)絡(luò)管理對復(fù)雜的通信系統(tǒng)進(jìn)行配置、監(jiān)控和故障處理等管理。

2.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成和模型

一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以簡單地用3個術(shù)語概括：發(fā)送器（又稱信源）、傳輸媒介（又稱信道）和接收器（又稱信宿）。有時，在只有兩種通信狀態(tài)的通信系統(tǒng)中，信源和信宿也可以互換，即某一通信設(shè)備可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

具體地說，一個通信系統(tǒng)是由7個部分組成的：

（1）發(fā)送方的數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）用來發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備，可以是計算機(jī)、工作站等終端設(shè)備。

（2）發(fā)送方的數(shù)據(jù)電路通信設(shè)備（DCE）用來實現(xiàn)數(shù)字信號和模擬信號的轉(zhuǎn)換，可以是調(diào)制解調(diào)器（使用模擬信道）或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)單元（使用數(shù)字信道）。

（3）接收方的數(shù)據(jù)電路通信設(shè)備用來實現(xiàn)數(shù)字信號和模擬信號的轉(zhuǎn)換，可以是調(diào)制解調(diào)器（使用模擬信道）或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)單元（使用數(shù)字信道）。

（4）傳輸媒體傳輸媒體是數(shù)據(jù)從發(fā)送方傳送到接收方的物理路徑，它可以是有線的（如雙絞線、同軸電纜、光纖等），也可以是無線的（如無線電波、微波、紅外線等）。

（5）接收方的數(shù)據(jù)終端設(shè)備用來接收數(shù)據(jù)的設(shè)備，可以是計算機(jī)、工作站等終端設(shè)備。

（6）消息消息是通信所傳輸?shù)男畔ⅲ〝?shù)據(jù)），可以是文本、數(shù)字、圖像、聲音、視頻或它們之間的任意組合。

（7）協(xié)議協(xié)議是數(shù)據(jù)通信規(guī)則的集合，如果沒有協(xié)議，兩臺通信設(shè)備即使連著也無法通信。

在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中DTE可以是系統(tǒng)中的信源、信宿，或同時作為信源和信宿。它利用DCE和數(shù)據(jù)傳輸信道發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。

3、協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)

3.1協(xié)議

在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，通信發(fā)生在不同系統(tǒng)的兩個實體之間，每個實體都可以發(fā)送和接收信息，包括應(yīng)用程序、文件傳輸、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和電子郵件等軟件。一個系統(tǒng)就是一個物理對象，該物理對象包含一個或多個實體，例如包括計算機(jī)和終端等。但并不是任意兩個實體之間都可以隨意發(fā)送信息，其前提條件就是，在通信時兩個實體應(yīng)該執(zhí)行同樣的協(xié)議。所謂協(xié)議，就是指在數(shù)據(jù)通信時彼此共同遵守的規(guī)則的集合，或者，協(xié)議實際上是指實體間通信時所使用的一種語言。如果沒有協(xié)議，兩個設(shè)備固然可以連接，但是不能通信，這就像一個講德語的人聽不懂另一個講日語的人雖說的話一樣。協(xié)議定義了什么是通信，如何通信以及何時通信等問題。

3.2標(biāo)準(zhǔn)概述

標(biāo)準(zhǔn)是網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展的基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)化問題已經(jīng)引起國際上的廣泛關(guān)注。如果沒有標(biāo)準(zhǔn)，則會造成網(wǎng)絡(luò)互操作能力差、資源浪費(fèi)、開發(fā)風(fēng)險大、開發(fā)周期加長等問題。

目前有兩類標(biāo)準(zhǔn)。一類是因為廣泛使用而得到發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)，稱為事實標(biāo)準(zhǔn)，事實標(biāo)準(zhǔn)在生產(chǎn)中逐漸稱為人們共同遵守的準(zhǔn)則；第二種標(biāo)準(zhǔn)是由那些得到國家或國際公認(rèn)的機(jī)構(gòu)正式認(rèn)證并采納的標(biāo)準(zhǔn)，稱為認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

總結(jié)：數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍和應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，新的應(yīng)用業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，特別是網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的不斷更新和發(fā)展以及移動式數(shù)據(jù)通信的迅速發(fā)展，使得數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷更新?lián)Q代，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向高速、寬帶、數(shù)字傳輸與綜合利用的方向發(fā)展。數(shù)據(jù)通信有其自身的特點(diǎn)，在信息社會中有著廣泛的1應(yīng)用。隨著新的技術(shù)和新的通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，它會成為未來“高速信息網(wǎng)絡(luò)”的主要通信方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]周昕. 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù). 清華大學(xué)出版社