数据通信技术及其应用

数据通信技术及其应用

摘 要： 数据通信是依照一定的协议，利用数据传输技术在两个终端之间传递数据信息

的一种的通信方式和通讯业务。它可以实现计算机与计算机、计算机和终端、终端和终端之间的数据信息传递，它是继电报、电话业务之后的第三种最大的通信业务。数据通信技术是计算机技术和通信技术相融合的技术，即都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不崐同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。随着因特网技术的迅速发展，数据通信技术得到越来越广泛的应用，数据通信的新设备不断涌现，人们越来越期望了解和掌握数据通信技术。本文将介绍数据通信的基本概念、构成原理、交换方式及其适用范围、数据通信技术指标、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 计算机技术 融合 应用

Abstract ：Data communications pursuant to certain arrangements, the use of the

data transmission technology to pass data between two terminals of a

means of communication and communication business. It can achieve

data transfer between computer to computer, computer and terminal,

the terminal and terminal, which is the third largest communications

business after the telegraph and telephone services. Data

communication technology is the integration of technology of computer

and communication technologies, ie, all data terminals and computers

linked through the transmission channel, which is not the same location

in Queensland data terminal hardware and software and information

resources sharing. With the rapid development of Internet technology,

data communication technology has been more widely used data

communications equipment continue to emerge, people are increasingly

looking to understand and master data communications technology.

This article will introduce the basic concepts of data communications,

and constitute the principle of exchange of the manner and scope of

data communication technology indicators, data communication,

classification, and Looking to the future a better prospect.

Keywords ：Data communications Computer technology Fusion Applications

1 数据通信的基本概念

1.1概念

数据通信是以“数据”为业务的通信系统, 数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合，它是依照一定的协议，利用数据传输技术在两个终端之间传递数据信息的一种的通信方式和通讯业务。它可以实现计算机与计算机、计算机和终端、终端和终端之间的数据信息传递。

数据通信是20世纪50年代随着计算机技术和通信技术的迅速发展，以及两者之间的相互渗透与结合而兴起的一种新的通信方式，它是计算机和通信相结合的产物。

1.2数据通信的构成原理

数据终端(DTE)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(TeLetex)、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及其适用范围

2.1数据通信的交换方式

通常数据通信有三种交换方式：线路交换、报文交换、分组交换。

2.1.1线路交换（Circuit Switching）

线路交换也称为电路交换，是一种直接的交换方式，与电话交换方式的工作过程很类似。两台计算机通过通信子网交换数据之前，首先要在通信子网中通过一个一个交换设备间的线路连接，建立一条实际的专用的物理通路。

线路交换实现数据通信需经过建立连接、数据传送、释放连接三个步骤。

1、建立链接:电路交换在数据传输之前，必需先建立一条点到点的链接。

2、数据传送:在站点A 与站点B 通过通信子网的物理线路建立连接以后，站点A 与站点B 就可以通过该连接实时、双向地交换信息。

3、释放链接:数据传输完毕，就要终止电路连接。

2.1.2报文交换（Message Switching）

报文(message)是一种经过包装的数据，即把要发送的数据与发出地、目的地等有关信息结合在一起组成一个报文，报文交换是指网络中的每一个结点先将整个报文完整地接收并存储下来，然后选择合适的链路转发到下一个结点。每个结点都对报文进行如此存储/转发，最终到达目的地。

在报文交换中，每一个报文由报头和要传输的数据组成，报头中有源地址和目标地址。结点根据报头中的目标地址为报文进行路径选择，并且对收发的报文进行相应的处理。

报文交换的特点： 采用报文交换方式时线路利用率较高；收发双方不需同时工作，当接受方忙碌时，整个网络都可以作为它的缓冲；根据报文的长短或其它特征可以给报文建立优先级，使得一些短的、重要的报文能优先传递。但是延时长，不宜用于实时通信或交互通信。

2.1.3分组交换（Packet Switching）

报文交换方式产生较大延时的主要原因，除了报文在交换器要进行排队外，还由于报文传输是按串行方式进行的。通常，报文本身就可能很长，在传输过程中要先将报文存储起来，仅当报文的全部信息都已存入缓冲区后，才能对它们进行处理，再把它们转发给下一结点或目标终端。

在数据报方式中，每个分组被称为一个数据报（datagram ），若干个数据报构成一次要传送的报文或数据块。数据报交换方式采用把分组看成一个小报文进行单独处理。每个数据报在传输的过程中，都要进行路径选择，各个数据报可以按照不同的路径到达目的地，因此，各数据报不能保证按发送的顺序到达目的结点，有些数据报甚至还可能在途中丢失。在接收端，再按分组的顺序将这些数据报组重新合成一个完整的报文。

数据报分组交换的特点：每个分组都必须带有数据、源地址和目的地址，其长度受到限制，一般为2000比特以内，典型长度为128个字节；同一报文的分组可以由不同的传输路径通过通信子网，到达目的结点时可能出现乱序、重复或丢失现象；传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文、会话式通信。

2.2数据通信交换方式的适用范围

1、线路交换方式通常应用于公用电话网、公用电报网及电路交换的公用数据崐网（ＣＳＰＤＮ）等通信网络中。前两种电路交换方式系传统方式；后一种方式崐与公用电话网基本相似，但它是用四线或二线方式连接用户，适用于较高速率的崐数据交换。正由于它是专用的公用数据网，其接通率、工作速率、用户线距离、崐线路均衡条件等均优于公用电话网。其优点是实时性强、延迟很小、交换成本较崐低；其缺点是线路利用率低。电路交换适用于一次接续后，长报文的通信。

2、报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或崐一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。由于这种方式，网络传输时崐延大，并且占用了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统安全性高、网崐络时延较小的数据通信。

3、分组交换是在存储转发方式的基础上发展起来的，但它兼有电路交换及崐报文交换的优点。它适用于对话式的计算机通信，如数据库检索、图文信息存取、崐电子邮件传递和计算机间通信等各方面，传输质量高、成本较低，并可在不同速崐率终端间通信。其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。

3 数据通信的技术指标和分类

3.1数据通信的技术指标

一般通信系统的性能指标归纳起来有以下几个方面：

1、有效性。指通信系统传输消息的“速率”问题，即快慢问题。

2、可靠性。指通信系统传输消息的“质量”问题，即好坏问题。

3、适应性。指通信系统适用的环境条件。

4、经济性。指系统的成本问题。

5、保密性。指系统对所传信号的加密措施。这点对军用系统尤为重要。

6、标准性。指系统的接口、各种结构及协议是否合乎国家、国际标准。

7、维修性。指系统是否维修方便。

8、工艺性。指通信系统各种工艺要求。

通信的任务是快速、准确地传递信息。因此，从研究消息传输的角度来说，有效性和可靠性是评价通信系统优劣的主要性能指标，也是通信技术讨论的重点。至于其它的指标，如工艺性、经济性、适应性等不属本书研究范围。

通信系统的有效性和可靠性，是一对矛盾。一般情况下，要增加系统的有效性，就得降低可靠性，反之亦然。在实际中，常常依据实际系统的要求采取相对统一的办法，即在满足一定可靠性指标下，尽量提高消息的传输速率，即有效性；或者，在维持一定有效性的条件下，尽可能提高系统的可靠性。

对于模拟通信来说，系统的有效性和可靠性具体可用系统频带利用率和输出信噪比（或均方误差）来衡量。

对于数字通信系统而言，系统的可靠性和有效性具体可用误码率和传输速率来衡量。

3.2 数据通信的分类

3.2.1 有线数据通信

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。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。

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用一定长度的数据段，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。

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三部分组成。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。

3.2.2 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。

3.3网络及其协议

3.3.1计算机网络

计算机网络(ComputerNetwork)，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。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、各种人才信息等等。 3.3.2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。

3.3.3 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(Transport Control Protocol) 和因特网协议(InternetProtocol)。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：网络接口层：负责接收和发送物理帧；网络层：负责相邻节点之间的通信；传输层：负责起点到终端的通信；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。

目前的IP 协议是由32位二进制数组成的，如202.0.96.133就表示连接到因特网上的计算机使用的IP 地址，在整个因特网上IP 地址是唯一的。

4 数据通信技术的应用

4.1有线数据通信的应用

1、数字数据电路（DDN ）的应用范围

⑴组建公用数字数据通信网；

⑵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、•高速数崐据传输、会议电视、ISDN （2B ＋D 信道或30B ＋D 信道）、邮政储汇计算崐机网络等提供中继或数据信道；

⑶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；

⑷利用ＤＤＮ实现大用户局域网联网；如我区各专业银行、教育、•科研以及自崐治区公安厅与城市公安局的局域网互联等。

⑸提供租用线，让大用户自己组建专用数字数据传输网；

⑹使用ＤＤＮ作为集中操作维护的传输手段；或把全区城镇110报警服务台崐互联，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。崐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：

⑴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崐信方式。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崐存储空间，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崐人。 ⑵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，又崐被称为“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崐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。现在崐国内外都得到广泛的应用。 ⑶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。该网崐利用计算机的存储/转发技术实现广大用户所需的各种新的服务项目。存储/转崐发技术的核心是传真交换机。

⑷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、开放式崐的信息服务系统。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崐等。

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。帧中继也是一种崐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崐口，是向未来宽带ATM 交换过渡的手段之一。常用于：⑴组建帧中继公用网，提供帧中继业务。⑵在分组交换机上安装帧中继接口，提供业务。⑶为用户提供低成本的虚拟宽带业务。⑷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、路由崐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。帧中继的数崐字链路连接鉴别（DLCI ）寻址功能可允许单个中继接入设备与上千个接入设崐备通信。其本地管理接口（LMI ）可大大简化帧中继网的配置和管理。⑸局域网（LAN ）与广域网（WAN ）的高速连接。
>。⑹LAN 与LAN 的互联。⑺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、会议电视崐等。

4.2 无线数据通信的应用

无线数据通信也称为移动数据通信。它的业务范围很广，也有广泛的应用前崐景。

1、移动数据通信在业务上的应用

移动数据通信的业务，通常分为基本数据业务和专用数据业务两种：基本数崐据业务的应用有电子信箱、传真、信息广播、局域网（LAN ）接入等。•专用业务崐的应用有个人移动数据通信、计算机辅助调度、车、船、舰队管理、GPS 汽车崐卫星定位、远程数据接入等。

2、移动数据通信在工业及其它领域的应用

移动数据通信在这些领域的应用可分为固定式应用、移动式应用和个人应用崐三种类型。

⑴固定式应用是指通过无线接入公用数据网的固定式应用系统及网络。如边远崐山区的计算机入网、交警部门的交通监测与控制、收费停车场、加油站以及灾害崐的遥测和告警系统等。

⑵移动式应用是指野外勘探、施工、设计部门及交通运输部门的运输车、船队崐和快递公司为发布指示或记录实时事件，通过无线数据网络实现业务调度、远程崐数据访问、报告输入、通知联络、数据收集等均需采用移动式数据终端。移动数崐据终端在公安部门的刑警、巡警、交警也开始应用。

⑶个人应用是指专业性很强的业务技术人员、公安外线侦察破案人员等需要在崐外办公时，通过无线数据终端进行远程打印、传真、访问主机、数据库查询、查崐证。股票交易商也可以通过无线数据终端随时随地跟踪查询股票信息，即使度假崐也可以从远程参加股票交易。此外，电子信箱是国外应用很广的数据业务，在我崐国也已经开始应用。无线接入Internet 可随时随地收发电子邮件，因此无线数据崐通信也得到广泛的应用。作为有线数据网的补充和延伸，在公安系统，移动数据崐通信将具有更广泛的应用前景。相信不久的将来，移动数据通信也会在我区公安崐系统得到广泛的应用。

5 结语

展望未来，通信网络将向着综合业务数字网方向发展，数据、语音、图像等崐各种数据通信在各个层次、各个领域得到综合利用。数据通信在我区公安系统也崐有广泛的应用前景。最近公安部已经下达“金盾工程”总体设计任务书，部署两崐年内建成“金盾工程”。总目标是建成现代化公安综合业务通信网，实现以全国崐犯罪信息中心（CCIC ）为核心，以各项公安业务应用为基础的信息共享和综崐合利用，为公安机关打击犯罪、维护社会治安、提高办公效率和执法能力提供强崐有力的信息支持。数字数据网（DDN ）开始在公安专用通信网的应用，促进公崐安专用通信网的快速发展，并逐步向数字化、综合化、宽带化方向发展。公安机崐关掌握着大量的社会信息，要实现信息资源共享必须逐步向这个方向发展。信息崐高速公路将通过同步数字体系（SDH ）等大容量光纤、多媒体技术，把电话、崐传真、数据、动态图像等各种通信业务综合在一起，采用计算机综合处理，应用崐ATM 技术，以交互方式快速传递，把全国各级公安机关CCIC 连接起来，使崐各类公安信息在不同层次上相互交流，实现信息资源共享。

总之, 随着因特网技术的不断发展, 数据通信技术将得到越来越广泛的应用, 在数据通信的新技术、新设备不断涌现的今天, 学习、了解和掌握数据通信技术显得尤为重要。

参考文献

[1]吴伟. 关于数据通信技术应用探讨[J]. 《中国新技术新产品》,2010年23期 [2]陈飞. 浅谈数据通信及其应用[J]. 科技信息(科学教研),2007年26期

[3]高宏杰. 浅析数据通信交换方式及其适用范围[J]. 民营科技,2010年02期

[4]李利平. 数据通信技术的比较研究[J]. 长沙通信职业技术学院学报,2004年03期

[5]李亚军. 浅谈数据通信及其应用前景[J]. 中小企业管理与科技(上半月),2008年04期

[6]刘建平. 数据通信的构成原理、交换方式、适用范围及应用[N]. 科学导报,2006年

[7]姜国兴, 郭连喜. 数据通信的现状及应用[A]. 中国航海学会通信导航专业委员,2005年学术年会论文集

[8]http://www.chinadata.com.cn/ 中国新通信技术网

[9]http://tech.c114.net/166.html 数据通信— C114(中国通信网)