浅谈数据通信原理及特点
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。两地间传输信息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.数据通信系统的构成
典型的数据通信系统主要由三部分构成:
·数据终端设备
·数据电路
·中央计算机系统
·数据终端设备(DTE)
·数据输入、输出设备——数据——数据信号
·传输控制器——主要执行与通信网络之间的通信过程控制(即传输控制),包括差错控制、终端的接续控制、传输顺序控制和切断控制等(完成这些控制要遵照通信协议)。
·数据电路
·传输信道——为数据通信提供传输通道
·数据电路终接设备(DCE)是DTE与传输信道之间的接口设备,其主要作用是将来自DTE的数据信号进行变换,使之适合信道传输。
当传输信道为模拟信道时,DCE是调制解调器(MODEM),发送方将DTE送来的数据信号进行调制,将其频带搬移到话音频带上(同时变成模拟信号)再送往信道上传,收端进行相反的变换。
当传输信道是数字信道时,DCE是数字接口适配器,其中包含数据服务单元与信道服务单元。前者执行码型和电平转换、定时、信号再生和同步等功能;后者则执行信道均衡、信号整形等功能。
·中央计算机系统
主机——进行数据处理
通信控制器(又称前置处理机)——用于管理与数据终端相连接的所有通信线路,其作用与传输控制器相同。
·数据电路与数据链路的关系——数据链路由数据电路及两端的传输控制器组成。
·只有建立了数据链路通信双方才能有效、可靠地进行数据通信。
通信网交换方式分类:
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)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),将这些分组以存储一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。
(3)ATM:顾名思义就是异步传输模式。ATM是一种传输模式,在这一模式中,信息被组织成信元,因包含来自某用户信息的各个信元不需要周期性出现,这种传输模式是异步的。
数据通信系统常用的三种交换方式的特点
1、电路交换方式以电路联接为目的的交换方式是电路交换方式。电话网中就是采用电路交换方式。我们可以打一次电话来体验这种交换方式。打电话时,首先是摘下话机拨号。拨号完毕,交换机就知道了要和谁通话,并为双方建立连接,等一方挂机后,交换机就把双方的线路断开,为双方各自开始一次新的通话做好准备。因此,我们可以体会到,电路交换的动作,就是在通信时建立(联接)电路,通信完毕时拆除(断开)电路。至于在通信过程中双方传送信息的内容,与交换系统无关。在电话通信中,由于讲话双方总是一个在说,一个在听,因此电路空闲时间大约占50%这就是电路交换最主要的缺点。
2、电路交换的特点:
·独占性:建立线路之后、释放线路之前,即使站点之间无任何数据可以传输,整个线路仍不允许其它站点共享,因此线路的利用率较低,并且容易引起接续时的拥塞。
·实时性好:一旦线路建立,通信双方的所有资源(包括线路资源)均用于本次通信,除了少量的传输延迟之外,不再有其它延迟,具有较好的实时性;
·线路交换设备简单,不提供任何缓存装置;
·用户数据透明传输,要求收发双方自动进行速率匹配。
3、分组交换:是在计算机技术发展到一定程度,人们除了打电话直接沟通外还通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信,在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下,应运而生的一种交换技术。分组交换也称包交换,它是将用户传送的数据划分成一定的长度,每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头,用以指明该分组发往何地址,然后由交换机根据每个分组的地址标志,将他们转发至目的地,这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。分组交换实质上是在“存储一转发”基础上发展起来的。分组交换在线路上采用动态复用技术,传送按一定长度分割为许多小段的数据一分组。每个分组标识后,在一条物理线路上采用动态复用的技术,同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内,接着在网内转发。到达接收端,再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配完整。分组交换比电路交换的电路利用率高。
4、分组交换特点:
※ 线路利用率高:分组交换以虚电路的形式进行信道的多路复用,实现资源共享,可在一条物理线路上提供多条逻辑信道,极大地提高线路的利用率。使传输费用明显下降。
※ 不同种类的终端可以相互通信:分组网以X.25协议向用户提供标准接口,数据以分组为单位在网络内存储转发,使不同速率终端,不同协议的设备经网络提供的协议变换功能后实现互相通信。
※ 信息传输可靠性高:在网络中每个分组进行传输时,在节点交换机之间采用差错校验与重发的功能,因而在网中传送的误码率大大降低。而且在网内发生故障时,网络中的路由机制会使分组自动地选择一条新的路由避开故障点,不会造成通信中断。
※ 分组多路通信:由于每个分组都包含有控制信息,所以分组型终端可以同时与多个用户终端进行通信,可把同一信息发送到不同用户。
※ 计费与传输距离无关:网络计费按时长、信息量计费,与传输距离无关,特别适合那些非实时性,而通信量不大的用户。
5、ATM信元是固定长度的分组,共有53个字节,分为2个部分。前面5个字节为信头,主要完成寻址的功能;后面的48个字节为信息段,用来装载来自不同用户,不同业务的信息。话音,数据,图象等所有的数字信息都要经过切割,封装成统一格式的信元在网中传递,并在接收端恢复成所需格式。由于ATM技术简化了交换过程,去除了不必要的数据校验,采用易于处理的固定信元格式,所以ATM交换速率大大高于传统的数据网。另外,对于如此高速的数据网,ATM网络采用了一些有效的业务流量监控机制,对网上用户数据进行实时监控,把网络拥塞发生的可能性降到最小。对不同业务赋予不同的“特权”,如语音的实时性特权最高,一般数据文件传输的正确性特权最高,网络对不同业务分配不同的网络资源,这样不同的业务在网络中才能做到“和平共处”。
6、ATM的主要特点是:
·采用统计时分复用,实现网络资源按需分配;
·具有时延小,实时性好的特点,可以满足多媒体通信的需求;
·可连接多种业务、多种用户的接口;
·可与现有的任何一种业务相连,将不同业务在同一网上进行传输;
·可实现任意速率的接入,用户改变速率方便灵活。
ATM交换方式属于快速分组交换,但它不仅仅是简化了控制,提高了速率的分组交换,同时为了满足实时业务的要求,还使用了一些电路交换中的方法。ATM改进了电路交换的功能,使其能灵活地适配不同速率的业务;ATM改进了分组交换功能,满足实时性业务的要求。所以ATM交换方式又可以看作是电路交换方式和分组交换方式的结合。