数据通信方式-计算机网络技术基础

2023-10-22 理论教育版权反馈

【摘要】：数据传送是采用单工通信方式，还是采用半双工或全双工通信方式。全双工通信方式。如果在一个数据通信系统中，对数据的两个传输方向采用不同的通路，这样的传输方式就叫作全双工通信方式。通信系统中的同步问题涉及位同步和字符同步两方面。

数据通信中要讨论的第二个问题是数据通信方式问题。也就是说，我们在设计一个数据通信系统时，还要回答以下三个问题：

（1）数据传送是采用串行通信方式，还是采用并行通信方式。

（2）数据传送是采用单工通信方式，还是采用半双工或全双工通信方式。

（3）数据传送是采用同步通信方式，还是采用异步通信方式。

1.串行通信和并行通信

数据通信按照字节使用的信道数，可以分为串行通信和并行通信两种通信方式。

在计算机中，通常是以8个字位的二进制代码来表示一个字符的。串行通信就是按照字符所包含的比特位的顺序，从低位到高位一位接一位地传送，到达对方后，再由通信接收装置将串行比特流还原成字符，如图2—2（a）所示。串行传输时，收发双方要采取同步措施，同时还要对所传输的字符加以确认，否则接收端将不能正确区分出所传输的字符，通信也就没有什么意义了。串行传送虽然速度较低，但在接收端与发送端之间只需要一根传输线即可，因而造价低，在计算机网络中普遍采用这种串行传送方式。

而并行传输是构成字符的二进制代码序列在信道上同时传输的方式，如图2—2（b）所示。并行传输时，一次传输一个字符，在同一时刻，把表示一个字符的二进制编码的每一位通过并行的传输线同时传送，如微机内部总线上的数据码或地址码的传送就是并行传输。并行传输的优点是传输速率较快，并且收发双方不存在同步问题。但是，并行传输需要并行信道，线路投资大，不适宜远距离传的。因此，在远程通信中，人们一般采用串行通信方式。

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图2—2　串行通信信道与并行通信信道

2.单工通信、半双工通信和全双工通信

数据通信按照信号传送的时间和方向的关系，可以分为：单工通信方式、半双工通信方式和全双工通信方式。

（1）单工通信方式。

单工通信方式就是指信息的传送始终保持一个方向的通信方式，任何时候都不能改变信息传输的方向。如图2—3（a）所示，其中A端只能作为发射端发送数据，D端只能作为接收端接收效据，信息由A端发送给D端，不能由D端发送到A消。例如，进行数据传输的时候，总是从终端发送数据给计算机，而不接收计算机发来的信息。

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图2—3　单工、半双工和全双工通信

（2）半双工通信方式。

如果在一个数据通信系统中，输入过程和输出过程使用同一通路的通信方式就叫作半双工通信方式。采用半双工通信方式时，虽然信息可以在两个方向上传输，但由于使用的是同一条通路，所以在同一时刻内只限于向一个方向传输，如果要反向传输，传输信道就要换向了。如图2—3（b）所示是半双工通信方式的示意图，其中A端和B端都具有发送和接收功能，但在同一时刻，只能A端发送B端接收或B端发送A端接收，而不能A端和B端同时发送信息。

（3）全双工通信方式。(www.chuimin.cn)

如果在一个数据通信系统中，对数据的两个传输方向采用不同的通路，这样的传输方式就叫作全双工通信方式。采用全双工方式的系统可以在同一时刻发送和接收信息。如图2—3（c）所示，就好像A、D两端分别用两条专用线连接，双方都可以边发送边接收信息。全双工通信方式一般可以用两个半双工方式来实现。

3.同步技术

同步是数据通信中必须解决的一个重要问题。所谓同步，就是要求收发信息的双方在时间基准上保持一致性。

通信系统中的同步问题涉及位同步和字符同步两方面。

（1）位同步（Bit Synchronous）。

位同步是指接收端和发送端的二进制位信号在时间上一致。因此，接收端要有一个位同步脉冲系列，作为位时钟的定时信号。这个序列中的脉冲位置与发送端的信号位在开始时间和终止时间上要保持一致，从而实现发送端的信号和接收端的信号同步的目的，这样接收端就能确定从哪个时间起、到哪个时刻止为一个二进制位。根据这一位信号的波形，就能区别该位是“0”还是“1”。

位同步存在的问题是接受方和发送方之间的频率误差问题，而且这个误差在大量数据的传输过程中会不断地积累，造成数据传输的错误。解决这个问题的方法是通过校正来达到接受方和发送方之间真正的位同步。

采用位同步传输技术的传输方式称为同步传输方式。在同步传输方式下，通信要获得成功，收发双方就必须建立准确的位定时信号，正确地区分出每一位数据信号。在同步传输方式中，每个字符是不用像异步传输那样增加附加位，只需要连续发送就可以了。但是，在传输的过程中，数据要分成许多组，每一组含有许多个字符的代码。为了使收发双方建立和保持同步，在每组代码开始和结束的地方都要加上特定的码元序列（如同在异步传输方式中每个字符前后要加上附加信号一样），以此作为传送的标志序列。在每次发送数据之前，先发送该标志序列，接收端检测出该标志序列，便确认传送开始，准备接收数据，这样便可以实现双方的同步。

标志序列不是统一的，其码型根据不同的传输规程而有所不同。例如，在基本型的传输规程中，收发双方的同步可以利用国际NO.5代码中的“SYN”控制字符来实现。又如在高级数据控制链路规程（HDLC）中，字符是按照帧格式传送的，收发双方的同步利用帧标志符“01111110”来实现，当接收端接收到帧标志符“01111110”，便认为传输开始。同步传输方式适用于2400b/s以上的数据传输，由于它不需要加起、止信号，因此传输效率比起异步传输要高，但同时实现起来比较复杂，成本也高。

（2）字符同步（Character Synchronous）。

字符同步是指每个发送的字符由一个起始位，一个或两个终止位，一个奇偶校验位和字符的编码组成来实现收发双方同步的同步方式。在这种方式下，当每个字符的起始位到达接收端以后，接收端的调制解调器就开始工作，在起始位和终止位（有的还有奇偶校验位）之间的字符编码才是真正要传送的字符。由于每发送一个字符都要发送起始位、终止位和校验位，字符同步方式的传输效率会有一定的损失。字符同步方式也叫作异步同步方式。

在异步传输方式下，数据传输是以字符为单位的。发送字符编码时，在字符的前面要加一个“起始”的信号，标明开始传送字符，其长度为1个码元，一般为低电平“0”（不传输数据的时候，线路是全部处于“1”状态的）；在字符的后面要加上一个“终止”的信号，当接收端接收到该信号时，便知道字符传送结束，它的长度为1或2个码元，一般为高电平“1”。

起始、终止信号可以用来区分出所传输的字符。在传送字符的时候，既可以连续发送，也可以单独发送。不发字符的时候，线路保持“1”状态。如图2—4所示，每个字符本身的编码由8位组成，加起、止信号共有11位长（止信号为2位），两字符之间的间隔长度可以不确定。异步传输方式适用于1200b/s以下的低速传输，且实现起来比较简单。

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图2—4　异步传输

异步传输方式的优点是收发双方不需要严格的位同步（因为每个字符开始时都要重新启动，位定时误差不会积累），缺点是每一个字符都要加起、止信号，传输速率比较低。另外，这种方式只负责发送信号，不知对方是否正确收到，可靠性不高。字符间还需要留有一定的间隔，传输效率不高。

在实际使用中，人们也常将异步传输称为异步通信，而将同步传输称为同步通信。由于同步通信的传输效率要比异步通信的传输效率高，所以同步通信方式更适合于高速数据传输。

数据通信方式-计算机网络技术基础

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