免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
一點(diǎn)點(diǎn)了解數(shù)據(jù)通信,數(shù)據(jù)通信原理介紹(上)
發(fā)布時(shí)間:2020-06-16 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】數(shù)據(jù)通信對現(xiàn)代通信具有較強(qiáng)意義,對于數(shù)據(jù)通信,小編在往期文章中有所闡述。為增加大家對數(shù)據(jù)通信的了解,本文將對數(shù)據(jù)通信原理予以介紹。
數(shù)據(jù)通信對現(xiàn)代通信具有較強(qiáng)意義,對于數(shù)據(jù)通信,小編在往期文章中有所闡述。為增加大家對數(shù)據(jù)通信的了解,本文將對數(shù)據(jù)通信原理予以介紹。
數(shù)據(jù)通信討論的是從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備傳輸信息。協(xié)議定義了通信的規(guī)則,以便發(fā)送者和接收者能夠協(xié)調(diào)他們的活動。在物理層上,信息被轉(zhuǎn)換成可以通過有線媒體(銅線或光纜)或無線媒體(無線電或紅外線傳輸)傳輸?shù)男盘?。高層協(xié)議則定義了傳輸信息的封裝、流控制和在傳輸中被丟失或破壞信息的恢復(fù)技術(shù)。
1.通信協(xié)議
可以將通信協(xié)議比喻成外交大使館中使用的外交協(xié)議。各種級別的外交官們負(fù)責(zé)處理不同類型的協(xié)議。他們與其他大使館同等級別的外交官進(jìn)行聯(lián)系。同樣,通信協(xié)議也有一個(gè)分層的體系結(jié)構(gòu)。當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)時(shí),每層中協(xié)議互相通信以處理通信的各個(gè)方面。
圖示 分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意簡表
很久以前,ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)于1979年開發(fā)了OSI (開放系統(tǒng)互連)模型。該模型采用分層結(jié)構(gòu),把網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為七個(gè)層次,由下向上依次是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。模型中規(guī)定了各層的功能及其與相臨層的接口。按照"開放系統(tǒng)OSI互連參考模型"設(shè)計(jì)和組建的網(wǎng)絡(luò)是彼此開放和可以互連的,從而可以保證世界各地的網(wǎng)絡(luò)連為一體。盡管OSI模型從未成為流行的標(biāo)準(zhǔn),但是它仍用于描述協(xié)議分層。
2.物理層傳輸媒體和信號
通信系統(tǒng)由傳輸媒體和它所連接的設(shè)備組成。媒體可以是有向的或無向的。其中有向媒體是指金屬電纜或光纜,而無向媒體是指無線傳輸。
涉及數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備可以是發(fā)送器、接收器減兼有這兩種功能的設(shè)備。如果一個(gè)系統(tǒng)只進(jìn)行傳輸而另一個(gè)系統(tǒng)只進(jìn)行接收,則該鏈路稱為單工。如果兩個(gè)設(shè)備都可以發(fā)送和接收,但是,一時(shí)間只能有一個(gè)設(shè)備進(jìn)行,則這種鏈路稱為半雙工。全雙工鏈路則允許兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。
網(wǎng)絡(luò)通信可以采取一對一傳輸、一對多或多對多傳輸?shù)男问健_B接兩個(gè)設(shè)備的通信系統(tǒng)稱為點(diǎn)對點(diǎn)系統(tǒng)。而共享系統(tǒng)則連接可以在同一媒體上進(jìn)行傳輸?shù)牡暮芏嘣O(shè)備(但一時(shí)間只有一個(gè)設(shè)備能進(jìn)行傳輸)。
圖示 共享信息系統(tǒng)和點(diǎn)對點(diǎn)信息系統(tǒng)
與點(diǎn)對點(diǎn)系統(tǒng)相比,端對端鏈路指跨越多個(gè)鏈路的兩個(gè)系統(tǒng)之間的鏈路。上圖中的系統(tǒng)A和系統(tǒng)Z之間的鏈路就是端對端鏈路。
多路復(fù)用指通過單個(gè)鏈路發(fā)送多個(gè)傳輸?shù)募夹g(shù)。通過多路復(fù)用技術(shù),多個(gè)終端能共享一條高速信道,從而達(dá)到節(jié)省信道資源的目的。在TDM(時(shí)分復(fù)用)系統(tǒng)中,每個(gè)信道由時(shí)隙流中的周期時(shí)隙定義。在FDM(頻分復(fù)用)系統(tǒng)中,每一個(gè)信道占用一個(gè)特定的頻率。在數(shù)據(jù)分組交換和信元交換系統(tǒng)中,各個(gè)數(shù)據(jù)分組或信元在網(wǎng)絡(luò)中穿行,與汽車在高速公路上行駛類似。
3.模擬和數(shù)字信號
設(shè)備使用適配器(產(chǎn)生用于通過某些媒體傳輸數(shù)據(jù)的信號)被連接到傳輸媒體中。模擬通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖欠岛皖l率隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬信號。這些正弦波信號頻率的度量單位是每秒的周期數(shù),或Hz(赫茲)。而數(shù)字通信系統(tǒng)則使用離散的高和低的電壓值來表示數(shù)據(jù)信號。
帶寬表示通信信道的信息傳送能力。信道可以是模擬或數(shù)字的。對于數(shù)字系統(tǒng),容量這個(gè)術(shù)語指它的信息傳送能力,通常以信道的數(shù)據(jù)傳輸速率或線速表示。吞吐量是與系統(tǒng)規(guī)定性能相對立的系統(tǒng)“實(shí)測”性能。吞吐量考慮了由阻塞、硬件低效和傳輸距離而導(dǎo)致的延遲。
隨著Internet的日益普及,網(wǎng)絡(luò)用戶訪問Internet的需求在不斷增加,一些企業(yè)也需要對外提供諸如WWW頁面瀏覽、FTP文件傳輸、DNS域名解析等服務(wù),這些因素會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)流量的急劇增加,而流量管理作為內(nèi)外網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)通道,如果吞吐量太小,就會成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸,給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率帶來負(fù)面影響。
調(diào)制解調(diào)器(調(diào)制器/解調(diào)器)是一種可用于通過模擬傳輸線路傳輸數(shù)字信號的設(shè)備。在傳輸?shù)膬啥硕夹枰{(diào)制解調(diào)器,以對信號進(jìn)行調(diào)制,然后再解調(diào)。如下圖所示,發(fā)送端調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號,然后接收端調(diào)制解調(diào)器又將模擬信號轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號。
圖示 數(shù)字-模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換
在通過模擬系統(tǒng)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí),頻率越高,數(shù)據(jù)速率越高。下圖闡釋了這種現(xiàn)象的原因。在圖A中,頻率較低,因此在模擬傳輸中移動離散數(shù)字信號就比較困難。注意,此時(shí)離散信號沒有很好地表示出來,這將會導(dǎo)致在接收端的失真。在圖B中,帶寬要高很多因此能更好地表示離散數(shù)字信號,并且沒有失真。
圖示 表示模擬傳輸?shù)碾x散數(shù)字信號
4.同步傳輸和異步傳輸
并不是所有的傳輸都是穩(wěn)定的字符流。由很多開始和停止組成的傳輸是異步傳輸。異步傳輸將比特分成小組進(jìn)行傳送,小組可以是8位的1個(gè)字符或更長。發(fā)送方可以在任何時(shí)刻發(fā)送這些比特組,而接收方從不知道它們會在什么時(shí)候到達(dá)。
假設(shè)回到20世紀(jì)60年代,用戶坐在連接到大型計(jì)算機(jī)的啞終端前。當(dāng)鍵入時(shí),每個(gè)字符通過異步鏈路傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。如果您暫停輸入,則計(jì)算機(jī)就暫停傳輸。這是因?yàn)橄到y(tǒng)是以異步方式操作的,接收器不能指望穩(wěn)定的比特流。它將在任意時(shí)間等待進(jìn)一步的傳輸并在傳輸停止時(shí)不能以為鏈路己經(jīng)被中斷。
與之相反,同步傳輸是以一個(gè)長的比特串為特征,其中比特串中的每個(gè)字符都用定時(shí)信號分隔。同步傳輸時(shí),為使接收方能判定數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束,還須在每個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始處和結(jié)束處各加一個(gè)幀頭和一個(gè)幀尾,加有幀頭、幀尾的數(shù)據(jù)稱為一幀(Fram)。幀頭和幀尾的特性取決于數(shù)據(jù)塊是面向字符的還是面向位的。
這兩種傳輸類型都普遍用于通過電話線路或其他信道連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。選擇這兩種類型的哪一種取決于裝置的不同。實(shí)際上,為用戶提供異步操作的調(diào)制解調(diào)器可以轉(zhuǎn)換為擴(kuò)展傳輸?shù)耐侥J?。同步傳輸技術(shù)設(shè)計(jì)用于連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸,而異步傳輸技術(shù)更適用于個(gè)人用戶會話。
5.串行接口
串行接口,簡稱串口,也就是COM接口,是采用串行通信協(xié)議的擴(kuò)展接口。串口的出現(xiàn)是在1980年前后,數(shù)據(jù)傳輸率是115kbps~230kbps,串口一般用來連接鼠標(biāo)和外置Modem以及老式攝像頭和寫字板等設(shè)備,目前部分新主板已開始取消該接口。
需要標(biāo)準(zhǔn)接口將通信設(shè)備(如調(diào)制解調(diào)器)連接到計(jì)算機(jī)上。最常見的用于調(diào)制解調(diào)器的接口是最初稱為RS-232的EIA-232標(biāo)準(zhǔn)。在這種標(biāo)準(zhǔn)中,計(jì)算機(jī)或其他類似的設(shè)備稱為DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備),而類似于調(diào)制解調(diào)器的設(shè)備稱為DCE(數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備)。接口連接器具有與其相對應(yīng)的連接器相連的多條導(dǎo)線。每個(gè)引腳代表一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺阑虬l(fā)送的特定控制信號。例如,有一個(gè)請求要發(fā)送到線路上,DTE用它給出想進(jìn)行發(fā)送的信號。DCE向線路發(fā)送清除信號以表示它已經(jīng)準(zhǔn)備好接收。
6.傳輸媒體
有很多傳輸媒體,包括銅線電纜、光纜和無線系統(tǒng)。媒體受衰減(信號遠(yuǎn)距離傳輸損耗)、失真、背景噪聲和其他因素的影響。通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),如以太網(wǎng)、令牌環(huán)、FDDI(光纖分布數(shù)據(jù)接口)和其他系統(tǒng)時(shí)要考慮所有這些因素。因此,網(wǎng)絡(luò)必須在它們的規(guī)范內(nèi)建立以避免這些問題。
在不可能使用導(dǎo)線線路的情況下,計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)可以通過RP(無線電頻率)或光線(通常是紅外線)進(jìn)行傳輸。這些傳輸發(fā)生在一個(gè)單獨(dú)的房間或跨越城鎮(zhèn)的發(fā)送器和接收器之間。在需要設(shè)置跨越道路、河流和物理空間(通常是指不能敷設(shè)電纜的地方)的鏈路時(shí),無線網(wǎng)絡(luò)為校園和商業(yè)園區(qū)環(huán)境提供了惟一的解決方案。地面微波系統(tǒng)可在建筑物和塔頂端看到。光網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供了其他解決方案。
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
特別推薦
- 克服碳化硅制造挑戰(zhàn),助力未來電力電子應(yīng)用
- 了解交流電壓的產(chǎn)生
- 單結(jié)晶體管符號和結(jié)構(gòu)
- 英飛凌推出用于汽車應(yīng)用識別和認(rèn)證的新型指紋傳感器IC
- Vishay推出負(fù)載電壓達(dá)100 V的業(yè)內(nèi)先進(jìn)的1 Form A固態(tài)繼電器
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
技術(shù)文章更多>>
- “扒開”超級電容的“外衣”,看看超級電容“超級”在哪兒
- DigiKey 誠邀各位參會者蒞臨SPS 2024?展會參觀交流,體驗(yàn)最新自動化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動器如何選型,一文告訴您
- 貿(mào)澤電子新品推薦:2024年第三季度推出將近7000個(gè)新物料
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
音頻IC
音頻SoC
音頻變壓器
引線電感
語音控制
元件符號
元器件選型
云電視
云計(jì)算
云母電容
真空三極管
振蕩器
振蕩線圈
振動器
振動設(shè)備
震動馬達(dá)
整流變壓器
整流二極管
整流濾波
直流電機(jī)
智能抄表
智能電表
智能電網(wǎng)
智能家居
智能交通
智能手機(jī)
中電華星
中電器材
中功率管
中間繼電器