數據通信及其應用前景

【摘 要】數據通信是計算機技術產生之后與通信技術相結合而產生的一種新的通信方式。不論是有線數據通信還是無線數據通信，皆需通過傳輸信道將數據終端跟計算機聯(lián)結起來，從而使不同地點的數據終端實現軟件、硬件及信息資源的共享。本文闡明了數據通信技術的優(yōu)勢、原理，闡釋了電路交換、報文交換、分組交換這三大數據通信的交換方式及其適用范圍，分析了有線數據通信、無線數據通信這兩種數據通信的主要類型，并對其各自在不同領域的應用前景進行了探討、展望。

【關鍵詞】數據通信 計算機技術 應用前景

計算機技術的產生改變了人類生活的方方面面，給人們的生產生活帶來了極大便利，其在通信方面的作用尤其顯著。計算機技術產生之后，與通信技術相結合，這就造就了數據通訊這一新的通信方式的產生。數據通信，不僅可通過有線信道來實現，還可通過無線信道來實現，通過傳輸信道將數據終端跟計算機聯(lián)結起來，不僅使通信的速度、精度大幅度提高，還可使不同地點的數據終端實現軟件、硬件及信息資源的共享。數字通信隨著20世紀50年代半導體的發(fā)明而產生，但步入發(fā)展的快車道，是20世紀90年代互聯(lián)網出現之后。進入21世紀以來，通信技術和計算機技術得到了有機結合，數據通信技術實現了對信息快速而優(yōu)質地采集、可靠高效地傳輸、普遍大量地存儲、處理和使用信息，從而得到廣泛應用，獲得了飛速發(fā)展[1]?，F在，世界已經進入了信息化社會，信息成為影響國家和企業(yè)發(fā)展的關鍵性因素，人們生活的方方面面已經也離不開數據通信；沒有了數據通信，人們就會感到極為不便、舉步維艱。

一、數據通信所具有的優(yōu)勢

從廣義講，一切將信息從某方傳送到另一方的行為、過程，皆屬通信。相互溝通信息是人的基本需要，掌握一定的通信技能是一個人生存的基本前提。人在剛剛降生之時，就會借助聲音、表情、動作與母親進行信息的交流，以后隨著成長，則逐步拓展通信范圍，與家人、親友、同事、陌生人進行信息交流。通信需借助某種介質，隨著科學技術的發(fā)展，通信介質不斷得到更新，通訊的速度、精度都在不斷提高。古代，人們近距離是以口語、身體、眼神、手勢等溝通信息，遠距離則通過烽火臺、擊鼓、旗語、驛站快馬等進行信息的溝通，速度慢，且不準確，容易發(fā)生信息的誤讀。以后，發(fā)明了紙張、印刷術，通訊精度大大提高，信息的誤讀大大減少。近代則出現了郵政通信、電報、電話，使遠距離通信的時間由幾天、數月、逾年縮短為數日、不過天、數分鐘。[2]20世紀，出現了收音機、電視，時空隔離初步被打破，實現了遠距離的可聽可視，但自主性、互動性尚差。但計算機產生，尤其是網絡普及之后，數據通信興起，人們可通過E-mail、QQ、網絡、快信、短信、手機等實現了準確的即時通信，時空藩籬被徹底打破，可隨人移動，自由地交流互動。與以往的通信方式相比，數據通信呈現出極大的優(yōu)勢。

二、數據通信的構成原理、交換方式及適用范圍

（一）數據通信的構成原理

從終端到終端，依靠傳輸介質實現了數據和信息的傳輸和交換。數據通信的主體終端是計算機，還包括各種數碼視圖接入設備比如數字傳真機，各種交換機設備比如用戶分組交換機和專用電話交換機，以及用戶分組裝拆設備和局域網。所謂的數據電路其實就是由數據的傳輸信道和發(fā)送接收數據的電路終端設備（DCE）來構成的。對于數據的傳輸信道，通常按照模擬和數字來劃分。在模擬信道傳輸信道中，數據電路終端設備DCE扮演著調制解調器（MODEM）的角色，模擬信道傳輸信道中，模擬信號和數字信號之間需要進行轉換，這個轉換是由數據電路終端設備DCE來實現的；在數字信道傳輸信道中，信號碼型與電平以及線路接續(xù)控制是關鍵，這個轉換也是由數據電路終端設備DCE來實現的。除此之外，專用線路與交換網線路的劃分也比較普遍。前者通過固定連接建立起來連接，無需呼叫建立和拆線。后者需要有一個呼叫過程，需要拆線[3]。

（二）數據通信的交換方式

數據通信的交換方式主要有以下三種：電路交換、報文交換、分組交換。

電路交換，是用一條實際的物理鏈路將兩臺計算機或終端在相互通信的結點間進行連接，鏈路具有獨享性，信息傳輸自始至終使用這條鏈路，其它計算機或終端欲對該鏈路進行共享是不行的。

報文交換，則無需在兩個通信結點間建立專用通路，是結點將欲發(fā)送的信息組織成一個數據包，即報文，該報文中即含有目標結點的地址，可使完整的報文在網絡中一站一站地向前傳送，其的特點是對于中繼線和電路的利用大大提高，這是因為當所需輸出電路空閑時，存儲在交換機的存儲器中（內存或外存）的用戶的報文再發(fā)往需接收的交換機或終端。

分組交換，則以分組為單位進行信息的傳輸和交換，采用存儲-轉發(fā)交換方式將到達交換機的分組先送到存儲器暫時存儲和處理，等到相應的輸出電路有了空閑再送出。分組交換提高了線路利用率，用戶發(fā)來的整份報文在分組交換中被分割成若于個定長的數據塊（稱為分組或打包），這就使這些分組在網內可以存儲-轉發(fā)的方式便捷的進行傳輸。在分組交換網中，網絡具有路由選擇性，不同用戶數據和信息的傳送可以通過同一條路，不同用戶的分組數據均采用動態(tài)復用的技術傳送。

（三）各種交換方式的適用范圍

電路交換方式通常被用于傳統(tǒng)型的公用電話網、公用電報網中，后來開發(fā)的公用數據網（CSPDN）等通信網絡，也長使用。電路交換的公用數據網（CSPDN）與公用電話網基本相似，適用于較高速率的數據交換，連接用戶一般采用四線或二線的方式，較高速率的數據交換較為適合。專用的公用數據網的特點，使得它在用戶線距離、線路均衡條件、接通率、工作速率等方面均優(yōu)于公用電話網。這種方式具有很強的實時性、很小的延遲以及較低的交換成本。當然，其缺點也比較明顯，就是線路利用率低。長報文的通信，電路交換這種方式才比較適用。對于一點對多點的以同文為單位進行存儲轉發(fā)的數據通信，抑或不同速率、不同協(xié)議、不同代碼終端的終端間的數據通信來說，報文交換方式則比較適用。但報文交換方式，不僅網絡傳輸時延大，而且內存與外存空間的占用也比較大，所以對于系統(tǒng)安全性高、網絡時延較小的數據通信來說，就不太適用。電路交換和報文交換的發(fā)展，使得分組交換得以出現和發(fā)展。目前，分組交換因具有較高的傳輸質量、較低的成本，又可在不同速率終端間進行通信的優(yōu)點，故在圖文信息存取、電子郵件傳遞、數據庫檢索及計算機間通信等各方面得到了廣泛應用，但是對于實時性要求高、信息量很大的業(yè)務，又不太適用[4]。

三、數據通信的分類

數據通需要有傳輸介質，那么有線數據通信和無線數據通信就成為數據通信的兩個類別。為用戶提供專用的中高速數字數據傳信道的數字數據網（DDN）、可以提供各種增值業(yè)務的分組交換網，以及幀中繼網，均屬于有線數據通信的范疇。人的需要是無窮無盡的，低層次的需要滿足了，更高層次的需要又會產生。[5]因此，人對通信的速度、精度及自主、便捷的追求也是沒有窮盡的。有線通信依賴于線路，而線路是固定的，無法隨人移動，人還會感到不能自主，不太方便，因此對擺脫對線路依賴的無線通信具有濃厚的興趣。[6]目前，隨著信息技術的發(fā)展，無線數據通信已開始出現并且日益發(fā)展成熟。二者相比，有線數據通信最早發(fā)展，理論、技術也較為成熟，在大數據傳輸、速度以及安全性方面顯著，然而受限于它是基于計算機之間以及固定終端與計算機之間的通信，所以無線移動數據通信開始形成和發(fā)展，無線電波的傳播功能助人實現了隨人移動的移動通信的夢想。但是，移動數據通信也不能脫離有限數據通信，因無線數據通信需以有線數據網互聯(lián)為基礎，實質是把有線數據網路的應用進行了大大的擴展。目前，移動和便攜用戶成為移動數據通信的主要目標群體[7]。

四、數據通信的應用前景

由于人對通信速度、精度及自主性、便捷性的最求是無窮的，數據通信又是信息時代的技術成果的集中體現，代表著通信技術的發(fā)展方向，因此數據通訊具有廣闊的發(fā)展前景。目前，其市場尚未飽和，還有很大的發(fā)展?jié)摿?。當然，因為數據通信分為有限數據通信和無線數據通信兩大類，各自又有好幾種類型，所以有必要分類探討其應用前景。

（一）有線數據通信的應用

1.數字數據電路的應用

數字數據電路（DDN）是一個發(fā)展較早，技術較為成熟的技術。在公用數字數據通信網組建中，數字數據電路是一個基礎；在教育科研機構、銀行以及其它自治的局域網的互聯(lián)中，數字數據電路角色關鍵；另外，數字數據電路還可為無線尋呼系統(tǒng)、可視圖文系統(tǒng)、高速數據傳輸、公用數據交換網、綜合業(yè)務數字網、郵政儲匯系統(tǒng)使用的計算機網絡，以及會議電視網絡等，提供中繼或數據信道；而虛擬專用網、幀中繼、LAN以及不同類型的網絡連接，也需要數字數據電路。

2.分組交換網的應用

兩臺計算機通過面向連接網絡連接的電路，稱為永久虛電路（PVC），兩個數據終端要通信時，需先用呼叫程序建立電路的連接，叫做交換虛電路（SVC）。此二者，為分組交換網應用的兩個最主要的方面。以分組交換網為基礎，相關附加數據業(yè)務也可以進行開發(fā)與提供。電子信箱系統(tǒng)是典型的分組交換網應用的例子，先把信息進行存儲，然后再轉發(fā)，信息送入電子信箱的存儲空間需要有特定的格式，這個是在分組交換網平臺上處理的，系統(tǒng)對存儲的數據進行處理、傳輸，用戶就尅接收到。進入21世紀以來，電子數據交換業(yè)務（EDI）在蓬勃發(fā)展，在電子數據交換業(yè)務中電子單證是其最鮮明的特點，傳統(tǒng)的紙面單證被代替，多點對多點的傳統(tǒng)聯(lián)系實現了轉變，網絡信息傳遞出現。電子數據交換技術受到普遍關注，在以后的商業(yè)發(fā)展種是一種主要的工具。

3.幀中繼技術的應用

在廣域網通信中，使用一組規(guī)程將數據信息以幀的形式進行有效的傳送，此即為幀中繼技術。與ATM技術相比，在接入技術方面，幀中繼技術是比較成熟的和簡單的，64kbit/s～2Mbit/s速率范圍內數據傳輸業(yè)務都可以得到滿足，再者，在成本上ATM設備價格比較昂貴，不適用于普通用戶。所以說，未來寬帶ATM業(yè)務的發(fā)展需要幀中繼技術。在連接方式方面，邏輯連接是幀中繼技術的最大特點，這樣就避免了簡單物理連接的諸多不便。一個物理連接建立起來之后，可以重復建立多個邏輯信道，這樣就大大地提高了帶寬的利用率，實現了動態(tài)分配。X.25協(xié)議較為復雜，幀中繼協(xié)議實現了對其的簡化，因此處理效率很高，高網絡吞吐量，低通信時延，64kbit/s～34Mbit/s的接入速率使得處理效率大大提高。

（二）無線數據通信的應用

移動手機業(yè)務和基站方面的進步促進了無線數據通信的發(fā)展。無線數據通信在個人移動數據通信、遙感定位、GPS汽車衛(wèi)星定位、交通導航等遠程數據接入傳輸方面應用廣泛。隨著智能手機的普及和快速發(fā)展，無線數據通信業(yè)務進入了快車道，人們對于無線數據通信的速度和質量也提出了更高的要求，3G和4G移動數據業(yè)務使得社會進入了真正的移動互聯(lián)網時代。同時在國防、災害預報和監(jiān)控、工業(yè)生產以及交通運輸方面，無線數據通信也發(fā)揮著不可替代的作用。

五、結論

展望未來，世界信息化是大勢所趨，大數據時代已經到來，計算機技術和通信技術的高速發(fā)展推動著數據通信業(yè)務的的高速前進，人們對于數據通信中數據、語音、圖像以及視頻等各種數據因素的要求越來越高，通信網絡將向著綜合業(yè)務數字網方向發(fā)展，數據通信在各個層次、各個領域必將得到廣泛利用，尤其在國防、工業(yè)生產、企業(yè)管理以及民生方面，有著巨大的應用前景。

參考文獻：

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[2]楊英法.文化圖強正相宜——兼論邯鄲市文化產業(yè)發(fā)展之路徑[M].北京：中國戲劇出版社，2007.

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[4]成罡.淺談數據通信及其應用前景[J].電子制作，2014（3）.

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[6]李桂然，盧萍.保存與顯示本能理論對馬斯洛需要層次理論的完善[J].邢臺學院學報，2012（2）.

[7]李仕亮.談談數據通信及其應用前景[J].特鋼技術，2006（2）.

作者簡介：

劉雅楠（1993-），女，漢族，河北任丘人，合肥工業(yè)大學計算機與信息學院在讀，研究方向：計算機科學與技術。