简单聊聊数据通信系统

作者:课课家教育更新于： 2019-01-21 16:04:36

　　数据通信可以把信息有效地传递出去，这是一种利用电子技术、电磁波等手段进行信息有效传递的方式，而数据通信系统就是将数据终端设备和计算机连接起来，使得数据能够进行传输、存储、交换以及处理的一个系统。在这里，我们就来简单地聊聊数据通信系统吧。

　　数据通信系统的组成

　　一个完整的数据通信系统一般由数据终端设备、通信控制器、通信信道以及信号变换器这几个部分注册。一下我们对每一个组成部分来介绍一下。

　　1.数据终端设备

　　也就是数据的生成者和使用者，它根据协议在控制通信的功能。最常用的数据终端设备就是网络中的微机。另外，数据终端设备还可以是网络中的专用数据输出设备，比如打印机等等。

　　2.通信控制器

　　其功能是除了进行通信状态的连接、监控和拆除等操作以外，还可以接收来自多个数据终端的信息，并转换信息格式。比如微机内部的异步通信适配器(UART)、数字基带网中的网卡就是通信控制器。

　　3.通信通道

　　通信通道是信息在信号变换器之间传输的通道。例如电话线路灯模拟通信信道、专用数字通信信道、宽带电缆(CATV)和光纤等等。

　　4.信道变换器

　　它的功能是把通信控制器提供的数据转换成适合通信信道要求的信号形式，或把信道中传来的信号转换成可供数据终端设备使用的数据，最大限度地保证传输质量。

　　在计算机网络的数据通信系统中，最常用的信号转换器是调制解调器和光纤通信网中的光电转换器。信号变换器和其他网络通信设备又被称为数据通信设备(DCE)，DCE为用户设备提供入网的连接点。

　　数据通信系统模型

  按照信道中所传输信号的形式不同，通信系统可以进一步分为模拟通信系统和数字通信系统。数字通信系统的模型如图1所示，它完成信号的产生、变换、传递及接收。

图1 数字通信系统的模型

　　信源编码的主要功能是把人的话音以及机器产生的如文字、图表及图像等模拟信号变换成数字信号，即所谓的模/数(A/D)变换。在数字系统中，信源编码一般包括模拟信号的数字化和压缩编码两个范畴，压缩编码对数字信号进行处理，去除或减少信号的冗余度。

　　信道编码是将数字信号变换成与调制方式和传输信道匹配的形式，从而降低传输误码率，提高传输的可靠性。

　　根据信道媒质特性，对编码后的数字信号还要经调制后再送入信道中，如光纤信道中的光调制，无线信道中的调频、调相、调幅等。

　　解调、信道解码和信源解码分别是调制、信道编码和信源解码的逆过程。

　　数据通信系统的特点

　　由于DTE和DCE之间传送的是原始的二进制代码，这种二进制代码不适合长距离传送。只有将其变换成能够进行位同步、而且适合长距离传送的代码才行。为此，需要对这种二进制代码进行数字编码和模拟编码。

　　(1)数字编码。数字编码有3种不同的方式

　　①普通二进制编码(又称为非归零编码)。这种方式无法进行位同步，接收方无法判断位的开始和结束，只有采用②和③的方式来代替。

　　②曼彻斯特编码。这种方式通过下列方法保证发送方和接收方的位同步：在每一位周期的中间，使波形发生变化，如果由低电平变成高电平，则表示“0”：如果由高电平变成低电平，则表示“1”。

　　③差分曼彻斯特编码。它是改进型的曼彻斯特编码，其特点是在每一位周期的中间，波形都有变化，如果在两位周期交界处电平没有变化，则表示“1”：有变化，则表示“0”(在信号位中间总是将信号反相;在信号位开始时不改变信号极性，表示逻辑“1”：在信号位开始时改变信号极性，表示逻辑“0”)。

　　(2)模拟编码。如果利用电话线作为通信子网，则在电话线上传送的信息就是模拟信号。传送模拟编码的信道称为模拟信道。可利用调制解调器把计算机发出的数字信号变换成模拟信号。

　　常用的调制方法有3种：幅度调制、频率调制和相位调制。

　　数据通信系统的性能指标

　　数据通信系统可以使用数据传输速率、带宽、码元传输速率、误码率、吞吐量等性能指标，衡量数据传输的有效性和可靠性。其中有效性主要由数据传输速率、传输延迟、信道带宽、信道容量等指标来衡量;而传输系统的可靠性一般用数据传输的误码率来衡量。

　　这里我们就拿几个出来讲解一下。

　　1.数据传输速率

　　数据传输速率是每秒传输的二进制比特数，又称为数据率或比特率，速率的单位是bit/s，或kbit/s，Mbit/s，Gbit/s等。习惯上在表示传输速率时(单位为biffs)，千、兆和吉分别用k(小写)、M和G表示，分别代表103、106、109。而在表示数据量时(单位为字节B)，千、兆和吉一般分别用K(大写)、M和G表示，分别代表210(1024)、220(1048575)、230(1073741824)。

　　2.带宽

　　在过去很长的一段时间，通信的主干线路传送的是模拟信号，因此表示通信线路允许通过的信号频率范围就称为线路的带宽。也就是说“带宽”，是指信号具有的频带宽度，即可传送的信号最高频率与最低频率之差，单位是赫兹(或千赫、兆赫、吉赫等)。例如，在传统的通信线路上传送的电话信号的标准带宽是3.1kHz(从300Hz到3.4kHz，即话音的主要成分的频率范围)。

　　在计算机网络中，“带宽”用来表示数字信道所能传送的“最高数据率”，也就是一个信道的最大数据传输速率，单位是“比特每秒”，即bit/s，通常称为“传输带宽”，高带宽则意味着系统的高处理能力。常用的单位有kbit/s(103bit/s)、Mbit/s(106bit/s)、Gbit/s(109bit/s)、Tbit/s(1012bit/s)。

　　3.时延

　　时延是指一个报文或分组从一个网络(或一条链路)的一端传送到另一端所需的时间。一般来说，网络的时延越小越好。网络中的时延是由发送时延、传播时延、处理时延以及排队时延组成的。

　　4.利用率

　　利用率有信道利用率和网络利用率两种。信道利用率是指某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)，完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

　　信道利用率并非越高越好，因为根据排队论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。

　　还有一些如波特率、误码率、吞吐量等概念在这里就不一一展开来讲了，如果大家感兴趣，可以自行搜索来阅读了解一下。感谢大家的阅读，本文就到此结束了。如果想要学习其他的内容或者课程，可前往课课家教育哦。