浅析计算机网络数字数据通信技术

浅析计算机网络数字数据通信技术
发表时间：2009-05-22T12:45:18.717Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年5月上旬刊供稿作者：陈德发王诗静
[导读] 本文就数字数据通信技术、数字数据的数字信号编码、数字通信、多路复合用、异（同）步传输等，作进一步的研究和探讨。

摘要：本文就数字数据通信技术、数字数据的数字信号编码、数字通信、多路复合用、异（同）步传输等，作进一步的研究和探讨。

关键词：计算机数据技术
0 引言
计算机网络通信技术，是一种通过或其它数据装置与通信线路，完成数据编码信号的传输、转接、存储和处理的通信技术，所以数据通信系统也就是以计算机为中心，用通信线路连接所在地的终端设备，实施数据通信的一种系统。

本文就数字数据通信技术、数字数据的数字信号编码、数字通信、多路复合用、异（同）步传输等，作进一步的研究和探讨。

1 数字数据字通信技术
计算机网络数字数据通信，是利用数字传输技术在数字设备之间传输数字数据，或模拟数据对应的数字信号。

由于计算机使用二进制数字信号，因而计算机与其外部设备之间，以及计算机局域网、城域网大多直接采用数字数据通信。

由于数字数据通信传送的是离散的数字信号，即逐位传送二进制数字代码，因此要求系统应能确知传输线上正在传送的数位是0还是1。

1.1 数字数据通信的优点与模拟数据通信相比较，数字数据通信具有下列优点：①来自声音、视频和其他数据源的各类数据均可统一为数字信号的形式，并通过数字通信系统传输；②以数据帧为单位传输数据，并通过检错编码和重发数据帧来发现与纠正通信错误，从而有效保证通信的可靠性；③在长距离数字通信中可通过中继器放大和整形来保证数字信号的完整及不累积噪音；④使用加密技术可有效增强通信的安全性；⑤数字技术比模拟技术发展更快，数字设备很容易通过集成电路来实现，并与计算机相结合，而由于超大规模集成电路技术的迅速发展，数字设备的体积与成本的下降速度大大超过模拟设备，性能/价格比高；⑥多路光纤技术的发展大大提高了数字通信的效率。

1.2 数据通信中的几个主要指标数据通信的任务是传输数据，希望达到速度出错率低、信息量大、可靠性高，并且既经济又便于使用维护。

这些要求可体现在以下几个指标内。

1.2.1 数据与速率。

所谓数据与速率是指每秒能舆的代码位数,单位为位/秒（记作bps）它可由下式决定：
(1)
式中T为脉冲宽度（全宽码情况）或脉冲重复周期（归零码情况）；n为一个脉冲所表示的有效状态，即调制电平数（为2的整数倍）。

从（1）式可以看出：T为单位脉冲宽度或脉冲间隔，其倒数则为每秒的单位脉冲数；那么n=4，则log24=2，此时为2位/单位脉冲，同理n=8时为3位/单位脉冲。

当时，表示每秒的位数是等于单位脉冲的重复频率。

从而是引出另一个信号传输速率的度量单位－波特，即称调制速率，是信号经调制后的传输速率。

例如，在二进制中，调制转换的有效瞬间间隔（全宽码正好是单位脉冲的宽度）为T秒，则单位时间内线路状态的变化数为：
(2)
它正好是调制转换时间的倒数。

在调幅或调频方式的调制器中，一个调制转换时间产和一个代码相对应，所以传输速率和调制速率相等.但在调相的四相信号方式中，一个调制转换时间与两位代码位相对应，所以调制速率只是传输速率的一半，将式（2）式代入（1）式，得到调制速率和传输速率的关系式：S=Blog2n (3)
一般在二元制调相方式中，这两个值（即S和B）相等，所以都取同一值，但在多元调相下，应将它们区别开来。

例如，对2400bps 的四相调制解调器，采用秒的单位脉冲，该脉冲与两位组合的双位相对应，且状态数，因此，用传输位数表示的数据传输速率为：
(4)
而用传输过程上调制状态表示调制速率时，则为：
波特 (5)
通过上例可见，四相调制调器的调制速率为1200波特，数据传输速率为2400bps，所以除二相调制外,调制速率和传输速率是不同的。

1.2.2 误码率。

误码率是衡量数据通信系统在下沉上传输可靠性的指标，它的定义是：二进制码元被传输出错的概率，被传错的码元数为Ne，传输的二进制码元总数为N，则误码率为：
(6)
若收到1000个码元，经检查后发现有一个错了，则误码率为万分之一，用10-4表示。

1.2.3 信道容量。

它是表征一个信道传输数字信号的能力，用数据速率（Data Rate）作为指标, 是以信道每秒钟能传送的比特（bit-binary digit的缩写）为单位的。

在此，比特就是计算机常用的二进制位。

2 数字数据的数字信号编码
2.1 基带传输。

基带传输就是在线路中直接传送数字信号的电脉冲，是最简单的传输方式，近距离通信的局域网都采用基带传输。

对于传输数字信号来说，常用的方法是采用不同的电压电平来表示二进制数字。

2.2 编码方案。

基本的数字信号脉冲编码方案有单极性不归零码、双极性不归零码、单极性归零码和双极性归零码。

归零码与不归零码的差别在于脉冲时间与码元的全部时间的关系。

若在一个码元的全部时间内发出或不发出电流则为不归零码。

若发出的电流小于一个码元的全部时间则为归零码，即归零码是发出窄的脉冲。

单极性码与双极性码的区别在于单极性码会累积直流分量；而双极性码的直流分量则大大减少，从而有利于传输。

2.3 同步过程。

同步过程是指接收端要按照发送端所发送的每个码元的重复频率及起始时间来接收数据，在接收过程中还要不断校准时间和频率。

在计算机网络与通信中，广泛采用的同步方法有位同步法和群同步法。

位同步法：接收端对每一位数据都要和发送端保持同步。

实现位同步的方法分为外同步法和自同步法两种。

在外同步法中，接收端的同步信号事先由发送端送来，而自同步法是指能从数据信号波形中提取同步信号的方法。

典型例子就是著名的曼彻斯特编码。

群同步法：在群同步系统中传输的信息被分成若干群。

群是指一个字符序列，其中序列前面有起始位，结束处有终止位，序列中的每个比
特用固定的时钟频率传输。

3 数字通信、多路复合用、异（同）步传输
3.1 数字通信方式通信有两种基本方式，即串行方式和并行方式。

通常情况下，并行方式用于近距离通信，串行方式用于距离较远的通信。

并行通信方式：在并行数据传输中有多个数据位，同时在两个设备之间传输。

串行通信方式：串行数据传输时，数据是一位一位的，在通信线上传输。

串行数据通信的方向性结构有三种，即单工、半双工和全双工。

单工数据传输只支持数据在一个方向上传输；半双工数据传输允许数据在两个方向上传输，但是在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输；全双工数据传输允许数据同时在两个方向上传输。

3.2 多路复用技术
3.2.1 频分多路复用。

频分多路复用是将物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同的子信道，每个子信道传输一路信号。

3.2.2 时分多路复用。

时分多路复用是将一条物理信道按时间分为若干时间片轮换地给多个信号使用，每一时间片由复用的一个信号占用，这样可以在一条物理信道上传输多个数字信号。

3.3 异步传输和同步传输通信过程中收、发双方必须在时间上保持同步，一方面码元之间要保持同步，另一方面由码元组成的字符或数据块之间在起止时间上也要保持同步。

实现字符或数据块之间在起止时间上同步的常用方法有异步传输和同步传输两种。

3.3.1 异步传输。

异步传输也称群同步传输，即一次只传输一个用一位起始位引导、一位停止位结束的字符。

异步方式实现简单，但传输效率低，适用于低速的终端设备。

3.3.2 同步传输。

同步传输是在传送一组字符之间加入1个或2个同步字符SYN，以使接受方能判断数据块的开始和结束。

同步传输多用于字符信息块的高速传输。

4 结束语
目前，家庭个人计算机用户大都通过电话线路与计算机网络相连。

此外，随着卫星通信的发展，高容量、高宽带的多路复用传输也大大提高了模拟通信的传输效率。

但是，如果在两台计算机的通信线路之间，只有部分电路采用数字通信，则数字通信的优点并不能充分地得到发挥。

因此，为了提高通信效率，有条件的用户应安装数字数据通信专线，或直接接入局域网；此外，应大力发展陆上和海底的洲际光缆。

随着计算机网络技术的应用和发展，数字数据通信技术越来越成熟，并广泛运用于军事、航空、航天、卫星通信等领域。

我们坚信，只要大力发展和推广数字数据通信技术，必将促进我国的现代化建设，使我国的综合国力得到迅速的提高。