計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信技術(shù)探析

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遠(yuǎn)程教育離不開計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),沒有數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展,就沒有今天的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),在數(shù)據(jù)通信技術(shù)中,信息,數(shù)據(jù)和信號(hào)是非常重要的,它們分別涉及到三個(gè)不同層次的通信問題。通信的目的是交流信息,而數(shù)據(jù)實(shí)體則是信息的傳輸,它涉及到事物的具體形式:信息是對(duì)數(shù)據(jù)的解讀,是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和含義,它可以有數(shù)字,文字,聲音,圖形,以及各種形式的圖像,信號(hào)是數(shù)據(jù)的表示,也被稱為電磁或電子編碼數(shù)據(jù),它允許數(shù)據(jù)在媒體上以適當(dāng)?shù)男问奖粋魉汀?/p>

1模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

數(shù)據(jù)一般分為兩大類:模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)被連續(xù)地改變由傳感器采集而獲得的值,如溫度,壓力,是目前在電話,廣播電視中的聲音和圖像,數(shù)字數(shù)據(jù)是模擬數(shù)據(jù)之后,在由量化獲得的離散值,它采用了一系列符號(hào)代表信息,前面的每個(gè)符號(hào)只可以取采取有限的值。

2模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)

信號(hào)通常是以時(shí)間為自變量,在數(shù)據(jù)(振幅,頻率或相位)作為因變量的參數(shù)表示。是否信號(hào)其連續(xù)因變量的值可分為模擬和數(shù)字信號(hào)。

(1)模擬信號(hào)是與完全可變信號(hào)的變化連續(xù)地變化的信息信號(hào)的結(jié)果。模擬信號(hào)的自變參數(shù)可以是連續(xù)的或也可以是分散的,但它必須是一個(gè)連續(xù)的因變量。電視視頻信號(hào),語音信號(hào)(PAM)信號(hào)的脈沖相位調(diào)制(PPM)和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)(PWM)也屬于模信號(hào)。

(2)數(shù)字信號(hào)是指表示該數(shù)字信號(hào)的信息是一個(gè)離散因變量,自變量的值是離散時(shí)間的標(biāo)志,數(shù)字信號(hào)是有限的變量狀態(tài),通常表示為x(nT)。數(shù)字電話,計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和數(shù)字電視等都是利用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),可以是一系列電壓脈沖或光脈沖來表示的斷續(xù)變化。

3數(shù)據(jù)通信方式

至少由三部分組成的通信系統(tǒng),發(fā)射器、傳輸介質(zhì),接收機(jī)。發(fā)送器產(chǎn)生信息,通過傳輸介質(zhì)發(fā)送到接收機(jī)。在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,還需要考慮以下幾個(gè)問題:

3.1單工、半雙工與全雙工通信

根據(jù)雙方通信的分工和信號(hào)傳輸?shù)姆较蚩梢苑譃槿N模式:單工,半雙工和全雙工。單工模式:雙方的通信設(shè)備中發(fā)射器與接收器明確分工,只能在發(fā)送器向接收器單一固定的方向傳送數(shù)據(jù)。如早期的計(jì)算機(jī)的讀卡器就是采用單工通信的典型發(fā)送設(shè)備,象打印機(jī)就是典型的接收設(shè)備。半雙工模式:通信兩方面既是接收器也是發(fā)射器,兩方設(shè)備可互相傳送數(shù)據(jù),但有時(shí)候也只能往一個(gè)方向發(fā)送數(shù)據(jù)。如,步話機(jī)在某一時(shí)該只能一方說話,故此也是半雙工設(shè)備。全雙工方式,通信兩方面的設(shè)備既是接收器,也是發(fā)射器,兩方面的設(shè)備能同時(shí)向?qū)Ψ絺魉蛿?shù)據(jù)。如,雙方可以同時(shí)講話的電話就是全雙工設(shè)備。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一般都采用全雙工模式,但局域網(wǎng)采用半雙工方式。

3.2串行通信與并行通信

根據(jù)通信使用數(shù)據(jù)的信道數(shù),可分成串行通信和并行通信。通過傳輸線逐位傳輸數(shù)字代碼的為串行通信,兩方面都以數(shù)據(jù)幀為單位傳輸信息。用串行方式通信時(shí)只要在收發(fā)雙方建立一條通信通道。對(duì)遠(yuǎn)程教學(xué)來說,串行模式通信的造價(jià)低,可以采用。并行模式的通信方式是要用一組傳輸線多位同時(shí)傳輸數(shù)據(jù),收發(fā)兩方之間要建立多條并行的通信通道,要讓并行的各條線路都一至,因此便要傳輸定時(shí)和控制信號(hào),但并行的各條線路的信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)和放大處理時(shí),會(huì)有不同的延遲與變型,所以也很難做到并行同步。要是采用很復(fù)雜的技術(shù),線路和設(shè)備這樣成本會(huì)很高,在遠(yuǎn)距離數(shù)字通信中不適合使用。

3.3同步技術(shù)

發(fā)送者和接收者必須在同一時(shí)間上的通信過程進(jìn)行同步,一方保持碼元之間的同步,在另一方,必須保持起止時(shí)間的安全符號(hào)或符號(hào)組成的數(shù)據(jù)塊之間的同步。實(shí)現(xiàn)字符之間的常用方法或數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束的時(shí)間同步有兩種,異同傳輸和同步傳輸。每一次只傳輸一個(gè)字符,每一個(gè)字符以一位起始位為向?qū)?一到兩個(gè)停止位結(jié)束。收接方要衣?lián)?”至“0”變跳來辨別一個(gè)新安符的開始,之后收接字符的所有位。異步傳輸是指字符之間的時(shí)間間隔和字符是可變性的。也不用來格地規(guī)定它們的時(shí)間關(guān)系。起始位為“0”,代表了時(shí)間,停止位為“1”,代表的1-2位的持續(xù)時(shí)間。發(fā)送方可以在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)發(fā)送連續(xù)的停止位也稱空閑位。這種通信方法簡(jiǎn)便,如計(jì)算機(jī)和調(diào)解器之間的通信就是使用這種方法,它的缺點(diǎn)是每個(gè)字符有2-3位開銷,降低了通信效率。在同步傳輸模式中,一般以數(shù)據(jù)塊為傳輸單位。為了使接收機(jī)能夠確定該數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束,需要在每個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束處各加一個(gè)幀頭和一個(gè)幀尾,只有加有幀頭和幀尾的數(shù)據(jù)才稱為一幀,幀頭與幀尾取決于數(shù)據(jù)塊是面向字符(字符同步)還是面向位(ditsynchronons)的。如利用面向字符的方法,這個(gè)數(shù)據(jù)塊以一個(gè)或多個(gè)同步字符作為起始位,一般被稱為SYN,控制字符的位方式與傳送的任意數(shù)據(jù)字符有著明顯的區(qū)別。幀尾是另一個(gè)獨(dú)特的控制字符ETX。則可以更快地接收數(shù)據(jù),直至幀尾字符ETX的末端被發(fā)現(xiàn)。然后,接收器確定下一個(gè)字符的SYN。面向位的方法是把數(shù)據(jù)塊作為位流面而不是作為一個(gè)字符流處理。除了幀頭和幀尾的原理有些區(qū)別外其它基本一致。

4結(jié)語

數(shù)據(jù)通信技術(shù)目前已成為當(dāng)代通信發(fā)展的主導(dǎo)力量之一,計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)通信方面的應(yīng)用正在以更廣的覆蓋范圍和更高的速率向前發(fā)展,與計(jì)算機(jī)結(jié)合的數(shù)據(jù)通信將會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)快速的發(fā)展,其發(fā)展前景也將會(huì)更好。

作者：宋同慶 叢林 魯寶澤 單位：遼東學(xué)院信息工程學(xué)院