数据通信急速模型.doc

3.1.3 数据通信系统的基本模型·3.1.3 数据通信系统的基本模型上节是从宏观上来看数据系统的基本组成的，如果从数据通信原理角度来看，数据通信系统是通过数据电路将分布在异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、存储和处理的系统典型的数据通信系统模型由数据终端设备、数据电路和计算机系统三部分组成，如图3-2所示图3-2 数据通信系统组成1．数据终端设备（DTE）在数据通信系统中，用于发送和接收数据的设备称为数据终端设备（简称DTE）DTE可能是大、中、小型计算机，也可能是一台只接收数据的打印机，所以说DTE属于用户范畴，其种类繁多，功能差别较大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，简称终端在图3-2中的数据终端组成中，输入/输出设备很好理解，值得一提的是通信控制器由于数据通信是计算机与计算机或计算机与终端间的通信，为了有效而可靠地进行通信，通信双方必须按一定的规程进行，如收发双方的同步、差错控制、传输链路的建立、维待和拆除及数据流量控制等，这一功能就是由网络中的通信控制器来完成的在通信控制器中实现上述功能不像传统通信那样靠硬件来实现，在计算机网络的数据通信中，通信控制器是通过一种称之为“协议”的软件来实现的。

不同的网络，在通信控制器中可能会有不同的协议软件另外数据终端的类型有很多种，有简单终端和智能终端、同步终端和异步终端、本地终端和远程终端等，需要解释的是同步终端和异步终端同步终端是以帧同步方式（如X.25、HDLC等）和字符同步方式（如BSC）工作的终端；异步终端是起止式终端，在每个字符的首尾加“起”和“止”比特，以实现收发双方的同步，字符和字符之间的间隙时间可以任意长，因此称为异步数据终端还可分为分组型终端（PT）和非分组型终端（NPT）两大类分组型终端有计算机、数字机、智能用户电报终端（TeLetex）、用户分组装拆设备（PAD）、用户分组交换机、专用交换机（PABX）、可视图文接入设备（VAP）和局域网（LAN）等各种专用终端设备；非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端和用户电报终端等各种专用终端2．数据电路终接设备（DCE）用来连接DTE与数据通信网络的设备称为数据电路终接设备（DCE），该设备为用户设备提供入网的连接点DCE的功能就是完成数据信号的变换因为传输信道可能是模拟的，也可能是数字的，DTE发出的数据信号不适合信道传输，所以要把数据信号变成适合信道传输的信号利用模拟信道传输，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）。

因此调制解调器就是模拟信道的数据电路终接设备在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3．数据电路和数据链路数据电路指的是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）组成如果传输信道为模拟信道，DCE通常就是调制解调器（MODEM）它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换；如果传输信道为数字信道，DCE的作用是实现信号码型与电平的转换，以及线路接续控制等传输信道除有模拟和数字的区分外，还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分交换网线路要通过呼叫过程建立连接，通信结束后再拆除；专线连接由于是固定连接，所以无需上述的呼叫建立与拆线过程计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据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联线路的组合体。

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如图3-2所示，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只有建立了数据链路之后，双方DTE才可真正有效地进行数据传输但要注意的是：在数据通信网中，DTE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3.1.4 数据通信的几个基本概念3.1.4 数据通信的几个基本概念在计算机网络的数据通信中，信息、数据、信号和信道是四个最基本的概念正确理解这四个概念，对于理解数据通信原理是非常重要和必要的1．信息（Information）通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图像的组合为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示而为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数字信号编码的方式表示 在信息编码标准中，ASCII（American Standard Card for Information Interchange，美国信息交换标准代码）编码被国际标准化组织ISO接受，成为国际标准ISO646，又称为国际5号码。

它用于计算机内码，也用做数据通信中的编码标准在ASCII码标准中规定，一字节为8位二进制数，一个ASCII码占一字节的低7位，其中最高位为较验位，用于传输过程检验数据正确性其余7位二进制数表示一个字符，这样一字节可表示2的7次方，即128种状态（从～）每种状态与一个ASCII码字符惟一对应，即可表示128个字符，其中包括26个英文大写字符、26个英文小写字符、10个数字字符、33个标点符号和33个控制符ASCII码采用7位二进制比特编码，可以表示128个字符字符又分为“图形字符”与“控制字符”两类图形字符包括数字、字母、运算符号和商用符号等例如大写A的ASCII码是65，小写a则是97为便于书写和记忆，有时，也将ASCII写作十六进制数形式，即将某字符的ASCII码二进制数形式转换成十六进制数的形式，再标以H表示这是一个十六进制的数例如A字母的ASCII码为，写成十六进制数即41H；C字母的ASCII码为，写成十六进制数即43H以上128个字符的编码规则如图3-3所示例如大写字母C的ASCII码，只需在图中对应于字符C的位置，找出其对应的行D6D5D4和列D3D2D1D0，依次按D6D5D4D3D2D1D0的顺序排列出来，再在最高位补以0，即得C的ASCII码为。

图3-3 ASCII码编码图利用数字通信系统来实现多媒体信息的传输是通信技术研究的重要内容之一，与文本、图形信息传输相比，语音、图像信息传输要求数据通信系统具有高速率与低延时的特性，所以多媒体技术在网络中的应用，将对数据通信系统提出更高的要求2．数据（Data）“数据”一般可以理解为“信息的数字化形式”或“数字化的信息形式”狭义的“数据”通常是指具有一定数字特性的信息，如统计数据、气象数据、测量数据及计算机中区别于程序的计算数据等但在计算机网络系统中，数据通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码 数据在信道中是以电信号的形式传送的，电信号分为“模拟信号”和“数字信号”两种，“模拟信号”是连续变化的电压或电流波形，而“数字信号”是一系列表示数字“0”或“1”的电脉冲（又称“码元”）同模拟传输相比，数字传输的质量高，是今后数据通信的发展方向数据的单位有如下几种位b（bit）：一个0或1 字节B（Byte）：8个码元1KB=1024B；1MB=1024KB；1GB=1024MB3．信号（Signal）信号是数据在传输过程中电信号的表示形式模拟信号（Analog Signal）的信号电平是连续变化的，如图3-4所示；而数字信号（Digital Signal）是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示，如图3-5所示。

按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为“模拟通信系统”与“数字通信系统”两种 图3-4 模拟信号波形图3-5 数字信号波形模拟信号与数字信号可以混合应用，也可相互转化来应用具体可以用以下文字描述1）模拟数据可以用模拟信号来表示模拟数据是时间的函数，并占有一定的频率范围（即“频带”）这种数据可以直接用占有相同频带的电信号，即对应的模拟信号来表示典型代表如模拟通信2）模拟数据也可以用数字信号来表示对于声音数据来说，完成模拟数据和数字信号转换功能的设施是解码器（CODEC）它将直接表示声音数据的模拟信号，编码转换成二进制流码近似表示的数字信号而路另一端的CODEC，则将二进制流码恢复成原来的模拟数据典型代表如数字通信3）数字数据可以用数字信号来表示数字数据可直接用二进制数字脉冲信号来表示，但为了改善传播特性，一般先要对二进制数据进行编码，这种数字信号的传输方式称为“基带传输”典型代表如数字数据专线网DDN网络通信4）数字数据可以用模拟信号来表示如MODEM可以把数字数据调制成模拟信号典型代表如用MODEM拨号上网以上四种数据传输、转换方式分别如图3-6的（1）、（2）、（3）、（4）所示。

图3-6 四种模拟、数字信号传输和转换方式4．信道“信道”就是通信双方以传输媒介为基础的传递信号的通路一条传输媒介上可以有多条信道（多路复用），如图3-7所示图3-7 传输媒介中的信道信道也有“模拟信道”和“数字信道”之分，模拟信道是以连续模拟信号形式传输数据的信道数字信道是以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道以上说的是有线网络信道，在无线网络中，无线信道分为三种：微波信道、红外和激光信道、卫星信道微波信道、红外和激光信道都具有很强的方向性微波信道传输质量比较稳定，不受雨雾等天气条件的影响，但在方向性及保密性方面不及红外和激光信道卫星信道是以人造卫星为微波中继站，属于散射式通信，它是微波信道的特殊形式卫星信道的优点是容量大、距离远，但一次性投资大、传播延迟时间长 另外，在“信号”概念中还有“信源”和“信宿”两个相关概述信源”是指通信过程中产生和发送信息的设备或计算机；“信宿”是指通信过程中接收和处理信息的设备或计算机，而前面介绍的“信道”总地来说就是“信源”和“信宿”之间的通信线路。