浅谈数据通信及其应用前景

浅谈数据通信及其应用前景 摘要：本文介绍数据通信的构成原理、交换方式及其适用范围；数据通信的分类，并展望未来美好的应用前景。

主题词 数据通信 构成原理 适用范围 应用前景 数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在崐两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线崐数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不崐同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。

一、数据通信的构成原理、交换方式及适用范围 １．数据通信的构成原理 数据通信的构成原理如框图１所示。图中ＤＴＥ是数据终端。数据终端有分崐组型终端（ＰＴ）和非分组型终端（ＮＰＴ）两大类。分组型终端有计算机、数崐字传真机、智能用户电报终端（ＴｅＬｅｔｅｘ）、用户分组装拆设备（ＰＡＤ）崐、用户分组交换机、专用电话交换机（ＰＡＢＸ）、可视图文接入设备（ＶＡＰ）崐、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、可崐视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终崐端设备（ＤＣＥ）组成，如果传输信道为模拟信道，ＤＣＥ通常就是调制解调器崐（ＭＯＤＥＭ），它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换；如果传输信道为崐数字信道，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。崐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、专用线路与交换崐网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接，通信结束后再拆除；专线连崐接由于是固定连接就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崐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崐设备输入的数据。

２．数据通信的交换方式 通常数据通信有三种交换方式： （１）电路交换 电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，崐通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共亨崐该电路。

（２）报文交换 报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需崐输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储＿转发的方崐式可以提高中继线和电路的利用率。

（３）分组交换 分组交换是将用户发来的整份报文分割成若于个定长的数据块（称为分组或崐打包），将这些分组以存储＿转发的方式在网内传输。第一个分组信息都连有接崐收地址和发送地址的标识。在分组交换网中，不同用户的分组数据均采用动态复崐用的技术传送，即网络具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，崐所以线路利用率较高。

３．各种交换方式的适用范围 （１）电路交换方式通常应用于公用电话网、公用电报网及电路交换的公用数据崐网（ＣＳＰＤＮ）等通信网络中。前两种电路交换方式系传统方式；后一种方式崐与公用电话网基本相似，但它是用四线或二线方式连接用户，适用于较高速率的崐数据交换。正由于它是专用的公用数据网，其接通率、工作速率、用户线距离、崐线路均衡条件等均优于公用电话网。其优点是实时性强、延迟很小、交换成本较崐低；其缺点是线路利用率低。电路交换适用于一次接续后，长报文的通信。

（２）报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或崐一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。由于这种方式，网络传输时崐延大，并且占用了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统安全性高、网崐络时延较小的数据通信。

（３）分组交换是在存储＿转发方式的基础上发展起来的，但它兼有电路交换及崐报文交换的优点。它适用于对话式的计算机通信，如数据库检索、图文信息存取、崐电子邮件传递和计算机间通信等各方面，传输质量高、成本较低，并可在不同速崐率终端间通信。其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。

二、数据通信的分类 １．有线数据通信 （1） 数字数据网（ＤＤＮ） 数字数据网由用户环路、ＤＤＮ节点、数字信道和网络控制管理中心组成，崐其网络组成结构如框图２所示。ＤＤＮ是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道崐和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说ＤＤＮ是把数据通信技术、崐数字通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。崐数字信道应包括用户到网络的连接线路，即用户环路的传输也应该是数字的，但崐实际上也有普通电缆和双绞线，但传输质量不如前。ＤＤＮ的主要特点是：

①传输质量高、误码率低：传输信道的误码率要求小。 ②信道利用率高。 ③要求全网的时钟系统保持同步，才能保证ＤＤＮ电路的传输质量。 ④ＤＤＮ的租用专线业务的速率可分为2.4-19.2kbit/s， Ｎ×６４ｋbit/s崐（Ｎ=1-32）；用户入网速率最高不超过２Ｍbit/s。

⑤ＤＤＮ时延较小。 （2）分组交换网 分组交换网（ＰＳＰＤＮ）是以ＣＣＩＴＴ Ｘ．２５建议为基础的，所以崐又称为Ｘ.25网。它是采用存储＿转发方式，•将用户送来的报文分成具用一定长崐度的数据段，并在每个数据段上加上控制信息，构成一个带有地址的分组组合群崐体，在网上传输。分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通崐路，为多个用户同时使用，网络具有动态路由选择功能和先进的误码检错功能，崐但网络性能较差。

（3） 帧中继网 • 帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网3崐部分组成，如框图３所示。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术崐是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内，加上寻址和控制信息后崐在网上传输。其功能特点为：

①使用统计复用技术，按需分配带宽，向用户提供共亨的的网络资源，•每一条崐线路和网络端口都可由多个终点按信息流共亨，大大提高了网络资源的利用率。

②采用虚电路技术，只有当用户准备好数据时，才把所需的带宽分配给指定的虚崐电路，而且带宽在网络里是按照分组动态分配，因而适合于突发性业务的使用。

③帧中继只使用了物理层和链路层的一部分来执行其交换功能，利用用户信息和崐控制信息分离的Ｄ信道连接来实施以帧为单位的信息传送，简化了中间节点的处崐理。帧中继采用了可靠的ＩＳＤＮ Ｄ信道的链路层（ＬＡＰＤ）协议，将流量崐控制、纠错等功能留给智能终端去完成，从而大大简化了处理过程，提高了效率。崐当然，帧中继传输线路质量要求很高，其误码率应小于１０的负８次方。

④帧中继通常的帧长度比分组交换长，达到1024-4096字节/帧，因而其吞吐量崐非常高，其所提供的速率为2048Ｍbit/s。用户速率一般为9.6、4.4、19.2、•Ｎ崐×64kbist/s（Ｎ＝1-31），以及2Ｍbit/s。

⑤）帧中继没有采用存储＿转发功能，•因而具有与快速分组交换相同的一些优崐点。其时延小于15ms。

２．无线数据通信 无线数据通信也称移动数据通信，它是在有线数据通信的基础上发展起来的。崐有线数据通信依赖于有线传输，因此只适合于固定终端与计算机或计算机之间的崐通信。而移动数据通信是通过无线电波的传播来传送数据的，因而有可能实现移崐动状态下的移动通信。狭义地说，移动数据通信就是计算机间或计算机与人之间崐的无线通信。它通过与有线数据网互联，把有线数据网路的应用扩展到移动和便崐携用户。

三、网络及其协议 １．计算机网络 计算机网络（Computer Network)，就是通过光缆、双绞电话线或有、•无线崐信道将两台以上计算机互联的集合。通过网络各用户可实现网络资源共享，如文崐档、程序、打印机和调制解调器等。计算机网络按地理位置划分，可分为网际网、崐广域网、城域网、和局域网四种。Internet是世界上最大的网际网；广域网一般崐指连接一个国家内各个地区的网络，全国公安系统的信息中心互联起来，也是一崐个广域网。广域网一般分布距离在１００－１０００公里之间；城域网又称为都崐市网，它的覆盖范围一般为一个城市，方圆不超过１０－１００公里；局域网的崐地理分布则相对较小，如一栋建筑物，或一个单位、一所学校，甚至一个大房间崐等。

局域网是目前使用最多的计算机网络，一个单位可使用多个局域网，如财务崐部门使用局域网来管理财务帐目，劳动人事部门使用局域网来管理人事档案、各崐种人才信息，公安刑侦部门使用局域网来管理犯罪信息系统、交警部门使用局域网来管理机动车辆、崐驾驶员信息等等。

２．网络协议 网络协议是两台计算机之间进行网络对话所使用的语言，网络协议很多，有崐面向字符的协议、面向比特的协议，•还有面向字节计数的协议，•但最常用的是崐TCP/IP协议。它适用于由许多ＬＡＮ组成的大型网络和不需要路由选择的小型网崐络。ＴＣＰ／ＩＰ协议的特点是具有开放体系结构，并且非常容易管理。

ＴＣＰ／ＩＰ实际上是一种标准网络协议，是有关协议的集合，它包括传输崐控制协议（Ｔransport •Control •ｐ•ro-•tocol)•和因特网协议（Ｉ•nternet崐 Protocol）。ＴＣＰ协议用于在应用程序之间传送数据，•ＩＰ协议用于在程序崐与主机之间传送数据。由于ＴＣＰ／ＩＰ具有跨平台性，现已成为Internet的标崐准连接协议。网络协议分为如下四层：

〈１〉网络接口层：负责接收和发送物理帧； 〈２〉网络层：负责相邻节点之间的通信； 〈３〉传输层：负责起点到终端的通信； 〈４〉应用层：提供诸如文件传输、电子邮件等应用程序要把数据以ＴＣＰ／Ｉ崐Ｐ协议方式从一台计算机传送到另一台计算机，数据需经过上述四层通信软件的崐处理才能在物理网络中传输。

目前的ＩＰ协议是由３２位二进制数组成的，如２０２．０．９６．１３３崐就表示连接到因特网上的计算机使用的ＩＰ地址，在整个因特网上ＩＰ地址是唯崐一的。

四、数据通信的应用前景 １．有线数据通信的应用 （１）数字数据电路（ＤＤＮ）的应用范围有：