一、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的概念

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通信系統(tǒng)的一種，它不同于話音通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)（Data Communication System）是通過(guò)數(shù)據(jù)電路將分布在異地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲(chǔ)和處理的系統(tǒng)。在我國(guó)的GB/T 14733.5和YD/T 1133標(biāo)準(zhǔn)中給出了數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)等術(shù)語(yǔ)的定義匯總在下表1中。

表1：數(shù)據(jù)通信中相關(guān)術(shù)語(yǔ)的定義

二、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成

按照ITU-T的建議，一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本構(gòu)成可用圖2表示。其中：

圖2：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成

1、DTE：DTE（Data Terminal Equipment）稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備，是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的信源或信宿，如計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集或驅(qū)動(dòng)設(shè)備等。其功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)及通信控制等。DTE是一個(gè)功能總稱，根據(jù)實(shí)際需要采用不同的設(shè)備。例如，在發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送端，DTE可以時(shí)鍵盤輸入器；在接收數(shù)據(jù)的接收端，它可以是屏幕顯示設(shè)備(CRT)，也可以是激光打印機(jī)，等等。當(dāng)然，具有一定處理功能的個(gè)人計(jì)算機(jī)也可稱為DTE。

2、DCE：DCE（Data Circuit-terminating Equipment）稱為數(shù)據(jù)電路接口設(shè)備，用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)間的信號(hào)變換，是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備。例如MODEM就是一種典型的DCE設(shè)備。當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)采用不同的傳輸方式時(shí)，DCE的功能有所不同。基帶傳輸時(shí)，DCE是對(duì)將來(lái)自DTE的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行某些變換，使信號(hào)功率譜與信道相適應(yīng)，即使數(shù)據(jù)信號(hào)適合在傳輸信道中傳輸。頻帶傳輸時(shí)，DCE具體是調(diào)制解調(diào)器(modem)，它的作用是將送入的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制，以便送入模擬的話音信道中去傳輸，并在收端進(jìn)行解調(diào)處理。同時(shí)，MODEM還提供必要的狀態(tài)信號(hào)表示電路接續(xù)的建立、維持、拆線及維護(hù)測(cè)試功能。當(dāng)利用基帶數(shù)字信道傳輸時(shí)，雖然不需要調(diào)制解調(diào)過(guò)程，但是仍需要配置相應(yīng)的接口設(shè)備（適配器AT）完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換（接口轉(zhuǎn)換）、提供傳輸?shù)臅r(shí)鐘頻率、線路特性的均衡以及接續(xù)過(guò)程中狀態(tài)信號(hào)等。

3、數(shù)據(jù)電路：數(shù)據(jù)電路位于兩個(gè)DTE之間，它的作用是為數(shù)據(jù)通信提供傳輸通道。在數(shù)據(jù)電路兩端收發(fā)的是二進(jìn)制“1”或“0”的數(shù)據(jù)信號(hào)。數(shù)據(jù)電路要保證DTE間的數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸。數(shù)據(jù)電路由傳輸信道及其兩端的數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備(DCE)組成。

4、信道：其信道應(yīng)包括數(shù)據(jù)通信的傳輸部分和交換部分。傳輸可以是有線傳輸（電纜、光纜等）或無(wú)線傳輸（微波、衛(wèi)星等），當(dāng)然這些傳輸應(yīng)是適應(yīng)于數(shù)據(jù)傳輸。交換應(yīng)是適應(yīng)于數(shù)據(jù)的交換方式，如分組交換方式、快速分組交換方式等。其交換網(wǎng)絡(luò)應(yīng)是適應(yīng)于綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（N-ISD和B-ISDN）的交換網(wǎng)絡(luò)，如幀中繼、ATM、軟交換等。

欲更多了解數(shù)據(jù)交換方式介紹的請(qǐng)進(jìn)入。

三、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的物理層協(xié)議

在DTE與DCE之間的接口中有關(guān)比特傳送的規(guī)定就是物理層協(xié)議，它占據(jù)OSI模式中的最低層，如下圖3所示。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)物理層協(xié)議規(guī)定了4個(gè)方面的重要特性：機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和過(guò)程（或規(guī)程）特性。

圖3：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)物理層位置示意圖

1、機(jī)械特性是指DTE與DCE之間的接插件的類型。通常均有若干信號(hào)和控制線從DTE或DCE輸出或輸人。DTE和DCE之間的連接是利用電纜和接插件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，接插件的種類和引線的分配都屬于機(jī)械特性。

2、電氣特性規(guī)定了DTE與DCE之間接口電路上信號(hào)發(fā)生器與接收器的電氣特性，包括信號(hào)的發(fā)送電平、傳輸碼型、傳輸速率，它可以分成平衡和非平衡兩種接口電路情況。

3、功能特性規(guī)定了DTE 和DCE接口間的電路功能，包括數(shù)據(jù)傳送、控制、定時(shí)和接地等功能。這些功能是通過(guò)在某一根連接線上傳送確定的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

4、過(guò)程特性規(guī)定了DTE和DCE接口電路的通信過(guò)程，過(guò)程特性是指信號(hào)時(shí)間次序的應(yīng)答關(guān)系和操作過(guò)程規(guī)則。

欲詳細(xì)了解數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)物理層協(xié)議規(guī)定的4個(gè)特性介紹的請(qǐng)進(jìn)入。

物理層協(xié)議有多種標(biāo)準(zhǔn)，其中主要的有：RS-232-C、RS-449、V.24等。其中RS232C、RS-449是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)制定的，而V.24是由ITU-T制定的。ITU-TV.24建議、EIA RS-232-C、EIA RS-449關(guān)于DTE和DCE接口的有關(guān)特性詳見(jiàn)這里。

欲詳細(xì)了解數(shù)據(jù)這些特性及參數(shù)介紹的請(qǐng)進(jìn)入：ITU-T建議系列；EIA的RS系列

四、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

數(shù)據(jù)鏈路是物理鏈路和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的硬件和軟件的集和體。它存在于相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，從一個(gè)DTE到另一個(gè)DTE之間的連接可以存在多段數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是數(shù)據(jù)單元沿網(wǎng)絡(luò)中的一條數(shù)據(jù)鏈路按順序傳輸所必須遵循的規(guī)則。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的任務(wù)和目的詳見(jiàn)下表4中的6個(gè)方面。數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議包括滑動(dòng)窗口協(xié)議、差錯(cuò)控制協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議等。

表4：數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的任務(wù)和目的

1、滑動(dòng)窗口協(xié)議：在數(shù)據(jù)鏈路上對(duì)信息進(jìn)行控制，經(jīng)常采用的方法是窗口控制。窗口控制的主要作用是在數(shù)據(jù)鏈路上限制發(fā)送幀的最大數(shù)量，通過(guò)設(shè)置一個(gè)窗口的寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)，窗寬W規(guī)定了允許發(fā)送方發(fā)送的最大的幀數(shù)。窗口控制的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)幀的序號(hào)的傳遞來(lái)配合進(jìn)行的。采用窗口控制協(xié)議時(shí)，發(fā)送站每發(fā)送一幀，則發(fā)送窗口縮小一格，當(dāng)W幀全部送完，則窗口將閉合。在接收到確認(rèn)信號(hào)以后，窗口的前沿將發(fā)生移動(dòng)，而使窗口擴(kuò)大，可以進(jìn)行后續(xù)幀的傳送，接收窗口也將有相應(yīng)的變化。

2、差錯(cuò)控制協(xié)議：為了提高數(shù)據(jù)鏈路上信息傳輸?shù)恼?quán)性，廣泛采用差錯(cuò)控制方法。差錯(cuò)控制的實(shí)現(xiàn)可以分為兩步進(jìn)行，第一步是對(duì)收到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，通常采用的方法是循環(huán)冗余校驗(yàn)；第二步是當(dāng)差錯(cuò)檢查出來(lái)以后，接收端發(fā)出自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求（ARQ）。ARQ在數(shù)據(jù)通信中是提高傳輸可靠性的重要方法，它與信息流控制配合，保證數(shù)據(jù)幀有節(jié)奏的正確傳輸。ARQ可以分為三種形式：停止-等待ARQ、返回N連接ARQ和選擇重發(fā)ARQ。

3、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議：鏈路層控制協(xié)議可分為面向字符和面向比特兩種。面向字符的協(xié)議已較少使用，面向比特的鏈路控制協(xié)議是目前常用的一種控制協(xié)議，就是常說(shuō)的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC），由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO制定。它有如下表4-3所示的4個(gè)特點(diǎn)。

表4-3：高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）的特點(diǎn)

欲詳細(xì)了解高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）介紹的請(qǐng)進(jìn)入。

五、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)

數(shù)據(jù)通信傳送的是數(shù)據(jù)，它通常是機(jī)器與機(jī)器之間的通信或人與機(jī)器之間的通信。一般指的是計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與其他數(shù)據(jù)終端之間的通信。它包括數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)、傳輸和交換。早期的數(shù)據(jù)通信是在模擬電話網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)的，到了20世紀(jì)70年代，一些國(guó)家開(kāi)始建立公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（如DDN）。多年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的發(fā)展異常迅猛。數(shù)據(jù)通信是非話業(yè)務(wù)，它有著與實(shí)時(shí)的話音通信不同的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：一是需要有完整的、嚴(yán)格的通信協(xié)議的支持。二是數(shù)據(jù)通信的可靠性要求遠(yuǎn)比電話通信要高。三是數(shù)據(jù)通信一般被看作非實(shí)時(shí)性通信（這里不包括數(shù)據(jù)化的話音和圖像通信）。具體釋義詳見(jiàn)下表5中。

表5：數(shù)據(jù)通信與話音通信相比表現(xiàn)的特征

六、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量指標(biāo)介紹

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量應(yīng)有專門的指標(biāo)來(lái)衡量。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以使用數(shù)據(jù)傳輸速率、帶寬、碼元傳輸速率、誤碼率、吞吐量等性能指標(biāo)，衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃浴Ｆ渲杏行灾饕蓴?shù)據(jù)傳輸速率、傳輸延遲、信道帶寬、信道容量等指標(biāo)來(lái)衡量；而傳輸系統(tǒng)的可靠性一般用數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率等指標(biāo)來(lái)衡量。下表6給出了數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量指標(biāo)的名稱和含義。

表6：數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量指標(biāo)名稱和含義

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