2012年網(wǎng)絡(luò)管理員教程之?dāng)?shù)據(jù)通信的基本概念

　　1.1.1數(shù)據(jù)通信的基本概念

　　1. 數(shù)據(jù)信號(hào)

　　數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。在通信系統(tǒng)中，表示模擬數(shù)據(jù)的信號(hào)稱作模擬信號(hào)，表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的信號(hào)稱作數(shù)字信號(hào)，二者是可以相互轉(zhuǎn)化的。模擬信號(hào)在時(shí)間上和幅度取值上都是連續(xù)的，其電平隨時(shí)間邊境連續(xù)變化，如圖1-1(a)所示。例如，語(yǔ)音是典型的模擬信號(hào)，其他由模擬傳感器接收的信號(hào)如溫度、壓力、流量等也是模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)在時(shí)間上是離散的，在幅值上是經(jīng)過(guò)量化的，它一般是由二進(jìn)制代碼 0、1 組成的數(shù)字序列，如圖 1-1(b)所示。例如，計(jì)算機(jī)中傳送的是典型的數(shù)字信號(hào)。

　　傳統(tǒng)的電話通信信道是傳輸音頻的模擬信道，無(wú)法直接傳輸計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信號(hào)。為了利用現(xiàn)有的模擬線路傳輸數(shù)字信號(hào)，必須將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，這一過(guò)程稱作調(diào)制(Modulation )。 在另 一端 , 接 受到的 模 擬 信號(hào)要 還 原 成數(shù)字 信 號(hào) ,這個(gè) 過(guò) 程 稱作解 調(diào)(Demodulation)。通常由于數(shù)據(jù)的傳輸是雙向的，因此，每端都需要調(diào)制和解調(diào)，這種設(shè)備稱作調(diào)制解調(diào)器(Modem)。

　　模擬信號(hào)的數(shù)字化需要3個(gè)步驟：采樣、量化和編碼。采樣是指用每隔一定時(shí)間的信號(hào)樣值序列來(lái)代替原來(lái)的時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)，也就是在時(shí)間上將模擬信號(hào)離散化。量化是用有限個(gè)幅度值近似原來(lái)連續(xù)變化的幅度值，把模擬信號(hào)的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量的有一定間隔的離散值。編碼則是按照一定的規(guī)律，把量化后的值用二進(jìn)制數(shù)字表示，然后轉(zhuǎn)換成二值或多值的數(shù)字信號(hào)流，這樣得到的數(shù)字信號(hào)可以通過(guò)電纜、光纖、微波干線、衛(wèi)星通道等數(shù)字線路傳輸，在接收端則與上述模擬信號(hào)數(shù)字化過(guò)程相反，經(jīng)過(guò)濾波又恢復(fù)成原來(lái)的模擬信號(hào)，上述數(shù)字化的過(guò)程又稱為脈沖編碼調(diào)制。

　　2. 信道

　　要進(jìn)行數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的通信當(dāng)然要有傳輸電磁波信號(hào)的電路，這里所說(shuō)的電路既包括有線電路，也包括無(wú)線電路。信息傳輸?shù)谋亟?jīng)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(lái)傳送信號(hào)或數(shù)據(jù)的物理通路，網(wǎng)絡(luò)中有兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的物理通路稱為通信鏈路，物理信道由傳輸介質(zhì)及有關(guān)設(shè)備組成。邏輯信道也是一種通路，但在信號(hào)收、發(fā)點(diǎn)之間并不存在一條物理上的傳輸介質(zhì)，而是在物理信道基礎(chǔ)上，由結(jié)點(diǎn)內(nèi)部或結(jié)點(diǎn)之間建立的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)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(lái)表示向某個(gè)方向傳送數(shù)據(jù)的媒體，一個(gè)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(fā)送信道或一條接收信道。

　　3. 數(shù)據(jù)通信模型

　　圖1-2所示的是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本模型。遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE,Data TerminalEquipment)通過(guò)數(shù)據(jù)電路和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連。數(shù)據(jù)電路由通信信道和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE,Data Communication Equipment)組成。如果通信信道是模擬信道，DCE 的作用就是把 DTE 送來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)變換為模擬信號(hào)再送往信道，信號(hào)到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)后，把信道送來(lái)的模擬信號(hào)變換成數(shù)據(jù)信號(hào)再送到 DTE;如果通信信道是數(shù)字信道，DCE 的作用就是實(shí)現(xiàn)信號(hào)碼型與電平的轉(zhuǎn)換、信道特性的均衡、收發(fā)時(shí)鐘的形成與供給以及線路的接續(xù)控制等。

　　數(shù)據(jù)通信和傳統(tǒng)的電話通信的重要區(qū)別之一是，電話通信必須有人直接下來(lái)參加，摘機(jī)撥號(hào)，接通線路，雙方都確認(rèn)后才開(kāi)始通話。在通話過(guò)程中有聽(tīng)不清楚的地方還可要求對(duì)方再講一遍。在數(shù)據(jù)通信中也必須解決類似的問(wèn)題，才能進(jìn)行有效的通信。但由于數(shù)據(jù)通信沒(méi)有人直接參加，就必須對(duì)傳輸過(guò)程按一定的規(guī)程進(jìn)行控制，以便使雙方能協(xié)調(diào)可靠地工作，包括通信線路的連接，收發(fā)雙方的同步，工作方式的選擇，傳輸差錯(cuò)的檢測(cè)與校正，數(shù)據(jù)流的控制，數(shù)據(jù)交換過(guò)程中可能出現(xiàn)的異常情況的檢測(cè)和恢復(fù)，這些都是按雙方事先約定的傳輸控制規(guī)程來(lái)完成的，具體工作由圖 1-2 中的通信控制器來(lái)完成。

　　4. 數(shù)據(jù)通信方式

　　根據(jù)所允許的傳輸方向，數(shù)據(jù)通信方式可分成以下 3 種。

　　(1)單工通信：數(shù)據(jù)只能沿一個(gè)固定方向傳輸，即傳輸是單向的。如圖1-3(a)所示。

　　(2)半雙工通信：允許數(shù)據(jù)沿兩個(gè)方向傳輸，但在任一時(shí)刻信息只能在一個(gè)方向傳輸。如圖 1-3(b)所示。

　　(3)雙工通信：允許信息同時(shí)沿兩個(gè)方向傳輸，這是計(jì)算機(jī)通信常用的方式，可大大提高傳輸速率。如圖1-3(c)所示。

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