一、數據通信系統的概念

數據通信系統是通信系統的一種，它不同于話音通信系統。數據通信系統（Data Communication System）是通過數據電路將分布在異地的數據終端設備（DTE）連接起來，實現數據傳輸、交換、存儲和處理的系統。在我國的GB/T 14733.5和YD/T 1133標準中給出了數據、數據通信、數據通信網等術語的定義匯總在下表1中。

表1：數據通信中相關術語的定義

二、數據通信系統的基本構成

按照ITU-T的建議，一個數據通信系統基本構成可用圖2表示。其中：

圖2：數據通信系統的基本構成

1、DTE：DTE（Data Terminal Equipment）稱為數據終端設備，是數據通信系統的信源或信宿，如計算機、數據采集或驅動設備等。其功能是實現數據的輸入輸出、數據處理、存儲及通信控制等。DTE是一個功能總稱，根據實際需要采用不同的設備。例如，在發送數據的發送端，DTE可以時鍵盤輸入器；在接收數據的接收端，它可以是屏幕顯示設備(CRT)，也可以是激光打印機，等等。當然，具有一定處理功能的個人計算機也可稱為DTE。

2、DCE：DCE（Data Circuit-terminating Equipment）稱為數據電路接口設備，用于數據終端設備DTE與網絡數據傳輸系統間的信號變換，是數據通信網的網絡邊緣設備。例如MODEM就是一種典型的DCE設備。當數據信號采用不同的傳輸方式時，DCE的功能有所不同。基帶傳輸時，DCE是對將來自DTE的數據信號進行某些變換，使信號功率譜與信道相適應，即使數據信號適合在傳輸信道中傳輸。頻帶傳輸時，DCE具體是調制解調器(modem)，它的作用是將送入的數據信號進行載波調制，以便送入模擬的話音信道中去傳輸，并在收端進行解調處理。同時，MODEM還提供必要的狀態信號表示電路接續的建立、維持、拆線及維護測試功能。當利用基帶數字信道傳輸時，雖然不需要調制解調過程，但是仍需要配置相應的接口設備（適配器AT）完成信號的轉換（接口轉換）、提供傳輸的時鐘頻率、線路特性的均衡以及接續過程中狀態信號等。

3、數據電路：數據電路位于兩個DTE之間，它的作用是為數據通信提供傳輸通道。在數據電路兩端收發的是二進制“1”或“0”的數據信號。數據電路要保證DTE間的數據信號的傳輸。數據電路由傳輸信道及其兩端的數據電路終接設備(DCE)組成。

4、信道：其信道應包括數據通信的傳輸部分和交換部分。傳輸可以是有線傳輸（電纜、光纜等）或無線傳輸（微波、衛星等），當然這些傳輸應是適應于數據傳輸。交換應是適應于數據的交換方式，如分組交換方式、快速分組交換方式等。其交換網絡應是適應于綜合業務數據（N-ISD和B-ISDN）的交換網絡，如幀中繼、ATM、軟交換等。

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三、數據通信系統的物理層協議

在DTE與DCE之間的接口中有關比特傳送的規定就是物理層協議，它占據OSI模式中的最低層，如下圖3所示。數據通信系統物理層協議規定了4個方面的重要特性：機械特性、電氣特性、功能特性和過程（或規程）特性。

圖3：數據通信系統物理層位置示意圖

1、機械特性是指DTE與DCE之間的接插件的類型。通常均有若干信號和控制線從DTE或DCE輸出或輸人。DTE和DCE之間的連接是利用電纜和接插件來實現的，接插件的種類和引線的分配都屬于機械特性。

2、電氣特性規定了DTE與DCE之間接口電路上信號發生器與接收器的電氣特性，包括信號的發送電平、傳輸碼型、傳輸速率，它可以分成平衡和非平衡兩種接口電路情況。

3、功能特性規定了DTE 和DCE接口間的電路功能，包括數據傳送、控制、定時和接地等功能。這些功能是通過在某一根連接線上傳送確定的信號來實現的。

4、過程特性規定了DTE和DCE接口電路的通信過程，過程特性是指信號時間次序的應答關系和操作過程規則。

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物理層協議有多種標準，其中主要的有：RS-232-C、RS-449、V.24等。其中RS232C、RS-449是由美國電子工業協會制定的，而V.24是由ITU-T制定的。ITU-TV.24建議、EIA RS-232-C、EIA RS-449關于DTE和DCE接口的有關特性詳見這里。

欲詳細了解數據這些特性及參數介紹的請進入：ITU-T建議系列；EIA的RS系列

四、數據鏈路層協議

數據鏈路是物理鏈路和實現數據鏈路層協議的硬件和軟件的集和體。它存在于相鄰的兩個節點之間，從一個DTE到另一個DTE之間的連接可以存在多段數據鏈路。數據鏈路層協議是數據單元沿網絡中的一條數據鏈路按順序傳輸所必須遵循的規則。數據鏈路層協議的任務和目的詳見下表4中的6個方面。數據鏈路控制協議包括滑動窗口協議、差錯控制協議、數據鏈路層協議等。

表4：數據鏈路層協議的任務和目的

1、滑動窗口協議：在數據鏈路上對信息進行控制，經常采用的方法是窗口控制。窗口控制的主要作用是在數據鏈路上限制發送幀的最大數量，通過設置一個窗口的寬度來實現，窗寬W規定了允許發送方發送的最大的幀數。窗口控制的實現是通過幀的序號的傳遞來配合進行的。采用窗口控制協議時，發送站每發送一幀，則發送窗口縮小一格，當W幀全部送完，則窗口將閉合。在接收到確認信號以后，窗口的前沿將發生移動，而使窗口擴大，可以進行后續幀的傳送，接收窗口也將有相應的變化。

2、差錯控制協議：為了提高數據鏈路上信息傳輸的政權性，廣泛采用差錯控制方法。差錯控制的實現可以分為兩步進行，第一步是對收到的數據信號進行差錯檢測，通常采用的方法是循環冗余校驗；第二步是當差錯檢查出來以后，接收端發出自動重發請求（ARQ）。ARQ在數據通信中是提高傳輸可靠性的重要方法，它與信息流控制配合，保證數據幀有節奏的正確傳輸。ARQ可以分為三種形式：停止-等待ARQ、返回N連接ARQ和選擇重發ARQ。

3、數據鏈路層協議：鏈路層控制協議可分為面向字符和面向比特兩種。面向字符的協議已較少使用，面向比特的鏈路控制協議是目前常用的一種控制協議，就是常說的高級數據鏈路控制協議（HDLC），由國際標準化組織ISO制定。它有如下表4-3所示的4個特點。

表4-3：高級數據鏈路控制協議（HDLC）的特點

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五、數據通信系統的特點

數據通信傳送的是數據，它通常是機器與機器之間的通信或人與機器之間的通信。一般指的是計算機與計算機之間或計算機與其他數據終端之間的通信。它包括數據的處理、存儲、傳輸和交換。早期的數據通信是在模擬電話網、電報網上實現的，到了20世紀70年代，一些國家開始建立公用數據網（如DDN）。多年來隨著計算機應用的普及，數據通信網的發展異常迅猛。數據通信是非話業務，它有著與實時的話音通信不同的特點，主要表現在：一是需要有完整的、嚴格的通信協議的支持。二是數據通信的可靠性要求遠比電話通信要高。三是數據通信一般被看作非實時性通信（這里不包括數據化的話音和圖像通信）。具體釋義詳見下表5中。

表5：數據通信與話音通信相比表現的特征

六、數據通信系統的傳輸質量指標介紹

數據通信網絡的通信質量應有專門的指標來衡量。數據通信系統可以使用數據傳輸速率、帶寬、碼元傳輸速率、誤碼率、吞吐量等性能指標，衡量數據傳輸的有效性和可靠性。其中有效性主要由數據傳輸速率、傳輸延遲、信道帶寬、信道容量等指標來衡量；而傳輸系統的可靠性一般用數據傳輸的誤碼率等指標來衡量。下表6給出了數據通信網絡的質量指標的名稱和含義。

表6：數據通信網絡的質量指標名稱和含義

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