浅谈数据通信及其应用前景

摘要：本文阐述了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。

关键词：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

数据终端有分组型终端（PT）和非分组型终端（NPT）两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端（T eLetex）、用户分组装拆设备（PAD）、用户分组交换机、专用电话交换机（PABX）、可视图文接入设备（VAP）、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、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（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。

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，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享该电路。

（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干个定长的数据块（称为分组或打包），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，所以线路利用率较高。

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，其网络组成结构。DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道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、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。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（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CCITTX．25建议为基础的，所以又称为Ｘ.25网。它是采用存储－转发方式将用户送来的报文分成具有一定长度的数据段，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，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部分组成。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术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，向用户提供共享的网络资源，每一条线路和网络端口都可由多个终点按信息流共享，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理。帧中继采用了可靠的ISDND信道的链路层（ALPD）协议，将流量控制、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。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×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。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、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、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，它包括传输控制协议和因特网协议。TCP协议用于在应用程序之间传送数据，IP协议用于在程序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／IP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处理才能在物理网络中传输。

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：

①组建公用数字数据通信网；

②可为公用数据交换网、各种专用网、无线寻呼系统、可视图文系统、高速数据传输、会议电视、ISDN（2B＋D信道或30Ｂ＋Ｄ信道）、邮政储汇计算机网络等提供中继或数据信道；

③为帧中继、虚拟专用网、LAN，以及不同类型的网络提供网间连接；

④利用DDN实现大用户局域网联网。

⑤提供租用线，让大用户自己组建专用数字数据传输网；

⑥使用DDN作为集中操作维护的传输手段；或把全区城镇110报警服务台互联，实现全区公安机关的统一指挥。

（２）分组交换网的应用

分组交换网能提供永久虚电路（PVC）及交换虚电路（SVC）等多种业务。利用分组交换网的通信平台，还可以开发与提供一些增值数据业务：

①电子信箱业务。电子信箱系统又称电子邮件。它是一种以存储转发方式进行信息交换的通信方式。在分组交换网平台上用户把需发送的信息以规定的格式送入电子信箱的存储空间，由电子信箱系统处理和传输后，送到接收用户的电子信箱并通知收信人。

②电子数据交换业务。电子数据交换（EDI）是计算机、通信和现代管理技术相结合的产物，又被称为“无纸贸易”。EDI用电子单证代替了纸面单证，由传统的多点对多点的联系变为网络信息传递。EDI技术是未来商业发展的极其主要的工具。现在国内外都得到广泛的应用。

③传真存储转发业务。传真存储转发是把计算机与通信技术结合起来，建立智能化的传真网。该网利用计算机的存储－转发技术实现广大用户所需的各种新的服务项目。存储－转发技术的核心是传真交换机。

④可视图文业务。可视图文业务是一种利用现有公用电信网络开发出来的新型、公用、开放式的信息服务系统。可视图文的业务类型主要有公用数据库业务和专用数据库业务等。

（３）帧中继技术的应用

帧中继技术适用于对广域网进行数据访问和高速数据传输。帧中继也是一种ISDN承载业务，主要用于局域网互联和高速主机环境下作为宽带网的数据入口，是向未来宽带ＡＴＭ交换过渡的手段之一。常用于：

①组建帧中继公用网，提供帧中继业务。

②在分组交换机上安装帧中继接口，提供业务。

③为用户提供低成本的虚拟宽带业务。

④在专用网中，采用复用的物理接口可以减少局域网互联时的桥接器、路由器和控制器所需的端口数量，并减少互连设备所需通信设施的数量。帧中继的数字链路连接鉴别（DLCI）寻址功能可允许单个中继接入设备与上千个接入设备通信。其本地管理接口（LMI）可大大简化帧中继网的配置和管理。

⑤局域网（LAN）与广域网（WAN）的高速连接。

⑥LAN与LAN的互联。

⑦远程计算机辅助设计/制造文件的传送、图像查询以及图像监视、会议电视等。

五、结束语

数据通信是通信技术与计算机网络技术的交叉融合，它伴随着信息产业的蓬勃发展，促进世界进入信息时代，已成为当今网络信息技术发展的重要技术基础。因此，数据通信的基本知识及技术，已不仅仅局限在相关专业技术人员中，而越来越多地成为广大科技人员和技术管理人员学习和掌握的必备知识。

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