数据通信,数据通信原理是什么?
【资料图】
数据通信讨论的是从一个设备到另一个设备传输信息。协议定义了通信的规则，以便发送者和接收者能够协调他们的活动。在物理层上，信息被转换成可以通过有线媒体(铜线或光缆)或无线媒体(无线电或红外线传输)传输的信号。高层协议则定义了传输信息的封装、流控制和在传输中被丢失或破坏信息的恢复技术。
通信协议
可以将通信协议比喻成外交大使馆中使用的外交协议。各种级别的外交官们负责处理不同类型的协议。他们与其他大使馆同等级别的外交官进行联系。同样，通信协议也有一个分层的体系结构。当两个系统交换数据时，每层中协议互相通信以处理通信的各个方面。图D-2是一个简表。
图D-2 分层网络结构示意简表
很久以前，ISO(国际标准化组织)于1979年开发了OSI (开放系统互连)模型。该模型采用分层结构，把网络协议分为七个层次，由下向上依次是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。模型中规定了各层的功能及其与相临层的接口。按照"开放系统OSI互连参考模型"设计和组建的网络是彼此开放和可以互连的，从而可以保证世界各地的网络连为一体。尽管OSI模型从未成为流行的标准，但是它仍用于描述协议分层。
物理层传输媒体和信号
通信系统由传输媒体和它所连接的设备组成。媒体可以是有向的或无向的。其中有向媒体是指金属电缆或光缆，而无向媒体是指无线传输。
涉及数据传输的设备可以是发送器、接收器减兼有这两种功能的设备。如果一个系统只进行传输而另一个系统只进行接收，则该链路称为单工。如果两个设备都可以发送和接收，但是，一时间只能有一个设备进行，则这种链路称为半双工。全双工链路则允许两个系统同时进行发送和接收。
网络通信可以采取一对一传输、一对多或多对多传输的形式。连接两个设备的通信系统称为点对点系统。而共享系统则连接可以在同一媒体上进行传输的的很多设备(但一时间只有一个设备能进行传输)。图D-3对两种系统都进行了阐释。
图D-3 共享信息系统和点对点信息系统
与点对点系统相比，端对端链路指跨越多个链路的两个系统之间的链路。图D-3中的系统A和系统Z之间的链路就是端对端链路。
多路复用指通过单个链路发送多个传输的技术。通过多路复用技术，多个终端能共享一条高速信道，从而达到节省信道资源的目的。在TDM(时分复用)系统中，每个信道由时隙流中的周期时隙定义。在FDM(频分复用)系统中，每一个信道占用一个特定的频率。在数据分组交换和信元交换系统中，各个数据分组或信元在网络中穿行，与汽车在高速公路上行驶类似。
模拟和数字信号
设备使用适配器(产生用于通过某些媒体传输数据的信号)被连接到传输媒体中。模拟通信系统传输的是幅值和频率随时间连续变化的模拟信号。这些正弦波信号频率的度量单位是每秒的周期数，或Hz(赫兹)。而数字通信系统则使用离散的高和低的电压值来表示数据信号。
带宽表示通信信道的信息传送能力。信道可以是模拟或数字的。对于数字系统，容量这个术语指它的信息传送能力，通常以信道的数据传输速率或线速表示。吞吐量是与系统规定性能相对立的系统“实测”性能。吞吐量考虑了由阻塞、硬件低效和传输距离而导致的延迟。
随着Internet的日益普及，网络用户访问Internet的需求在不断增加，一些企业也需要对外提供诸如WWW页面浏览、FTP文件传输、DNS域名解析等服务，这些因素会导致网络流量的急剧增加，而流量管理作为内外网之间的数据通道，如果吞吐量太小，就会成为网络瓶颈，给整个网络的传输效率带来负面影响。
调制解调器(调制器/解调器)是一种可用于通过模拟传输线路传输数字信号的设备。在传输的两端都需要调制解调器，以对信号进行调制，然后再解调。D-4所示，发送端调制解调器将数字信号转换成模拟信号，然后接收端调制解调器又将模拟信号转换成离散的数字信号。
图D-4 数字-模拟-数字转换
在通过模拟系统传输数字数据时，频率越高，数据速率越高。图D-5阐释了这种现象的原因。在图A中，频率较低，因此在模拟传输中移动离散数字信号就比较困难。注意，此时离散信号没有很好地表示出来，这将会导致在接收端的失真。在图B中，带宽要高很多因此能更好地表示离散数字信号，并且没有失真。
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