数据通信方式大全（新手必看）

数据通信方式是指通信双方交互信息的方式，在设计一个通信系统时，需要注意如下问题：

• 是采用单工通信方式还是采用半双工或全双工通信方式；
• 是采用串行通信方式还是采用并行通信方式；
• 是采用同步方式还是采用异步方式。

信道通信的方式

按照信号的传输方向与时间的关系，信道的通信方式可分为 3 种，即单工通信、半双工通信和全双工通信。

1) 单工通信

单工通信是指通信信道是单向信道，信号仅沿一个方向传输，发送端只能发送不能接收，接收端只能接收而不能发送，任何时候都不能改变信号传输方向，如下图所示。


例如，有线电视使用的是单工通信方式，电视台只能发送信息，用户的电视机只能接收信息。

2) 半双工通信

半双工通信是指信号可以沿两个方向传输，但同一时刻一个信道只允许单方向传输，即两个方向的传输只能交替进行，而不能同时进行，如下图所示。


例如，使用对讲机进行通话，当改变传输方向时，要通过开关装置进行切换。

3) 全双工通信

全双工通信是指数据可以同时沿相反的两个方向进行双向传输，如下图所示。


例如，手机通话使用的是全双工通信方式。全双工通信需要两条信道，一条用来接收信息，另一条用来发送信息，因此其通信效率很高。

数据的传输方式

在数字通信中，按每次传输的数据位数，传输方式可分为串行通信和并行通信两种。

1) 串行通信

在进行串行通信时，数据是一位一位地在通信线路上传输的，先由计算机内的发送设备将几位并行数据经转换硬件转换成串行数据，再逐位传输到接收设备，并在接收设备中将数据从串行方式转换成并行方式，以供接收设备使用，如下图所示。


串行通信传输的速度比并行通信慢得多，但对覆盖面极广的公用电话系统来说，串行通信具有很大的现实意义。

串行通信的优点是收、发双方只需要一条传输信道，易于实现，成本低；缺点是速度比较慢。在远程数据通信中，一般采用串行通信方式。

2) 并行通信

在进行并行通信时，多个数据位可同时在两个设备之间传输。发送设备将这些数据位通过对应的数据线传输给接收设备，还可附加一位数据校验位，如下图所示。


接收设备同时接收到这些数据，不需要做任何变换就可以直接使用。并行方式主要用于近距离的通信，计算机内的总线结构就是并行通信的例子。

并行通信的优点是速度快；缺点是发送设备与接收设备之间需要有若干条线路，费用高，仅适合在近距离和高速数据通信的环境下使用，不适合长距离数据传输。

数据传输同步技术

在网络通信过程中，通信双方交换数据时需要高度地协同工作。为了正确解释信号，接收端必须确切地知道信号应当何时接收和何时结束，因此定时是至关重要的。在数字通信系统中，定时的技术称为同步。

同步是指接收端按照发送端发送的每个位的起止时刻和速率来接收数据，就是要求通信的收发双方在时间基准上保持一致。否则，收发双方之间就会产生很小的衰减，衰减随着时间的推移逐步累积，就会造成传输的数据出错。

通常使用的同步技术有两种：同步方式和异步方式。

1) 同步方式

同步方式的信息格式通常是一组字符或一个由二进制位组成的数据块（也称为数据帧）。这些数据不需要附加起始位或停止位，而是在发送一组字符或数据块之前先发送一个同步字符 SYN（以 01101000 表示）或一个同步字节（以 01111110 表示），用于接收端进行同步检测，从而使收发双方进入同步状态。

在发送同步字符或同步字节之后，发送端可以连续发送任意多个字符或数据块，发送完毕后，再使用同步字符或字节来标识整个发送过程的结束，如下图所示。


在同步传输时，发送端和接收端将整个字符组作为一个单位传输，且附加位非常少，从而提高了数据传输的效率。这种方法一般用在高速传输数据的系统中，如计算机之间的数据通信。

另外，在同步通信中，收发双方的时钟要严格同步，而使用同步字符或同步字节时，只是同步接收数据帧，只有保证接收端接收的每一位数据都与发送端的一致，接收端才能正确地接收数据，这就要使用位同步的方法。

对于位同步，收发双方可以使用一个额外的专用信道发送同步时钟保持双方同步；也可以使用编码技术将时钟编码到数据中，接收端在接收数据的同时获取同步时钟。这两种方法相比，后者的效率更高，应用范围更广。

2) 异步方式

采用异步方式，每传输一个字符（7 位或 8 位）都要在每个字符码前加一个起始位，以表示字符代码开始；在字符代码校验码后加一个或两个停止位，表示字符结束，如下图所示。


接收端根据起始位和停止位来判断字符的开始和结束，从而起到同步通信双方的作用。异步方式的实现比较简单，但因为每传输一个字符需要多使用 2 或 3 位，所以更适合低速通信的场景。

通信网络中节点的连接方式

在数据通信的发送端和接收端之间，可以采用不同的线路连接方式，即点到点连接方式或点到多点连接方式。

1) 点到点连接方式

点到点连接方式的发送端和接收端之间采用一条线路连接，又称为一对一通信或端到端通信，如下图所示。

2) 点到多点连接方式

点到多点连接方式是一个端点通过通信线路连接两个以上端点的通信方式。这种连接方式可细分为分支式和集线式两种。

① 分支式。分支式通常是一台主机和多台终端通过一条主线路相连，如下图所示，主机称为主站（也称为控制站），各终端称为从站。


② 集线式。集线式即在终端较集中的地方，使用集中器先将这些终端集中，再通过高速线路与计算机相连，如下图所示。其中，集中器设备有集线器与交换机两种。

数据传输的基本形式

数据传输的基本形式有基带传输、频带传输和宽带传输。

1) 基带传输

基带是原始信号所占用的基本频带，基带传输是指在线路上直接传输基带信号或将基带信号稍加整形后进行的传输。

在基带传输中，整个信道只传输一种信号，因此通信信道利用率低。数字信号被称为数字基带信号，在基带传输中，需要先对数字信号进行编码，再进行传输。

基带传输是一种最简单、最基本的传输方式。基带传输过程简单，设备费用低，基带信号的功率衰减不大，适用于近距离传输的场合。局域网中常使用基带传输技术。

2) 频带传输

远距离通信信道多为模拟信道，例如，传统的电话（电话信道）只适用于传输音频为 300~3400Hz 的模拟信号，不适用于直接传输频带很宽但能量集中在低频段的数字基带信号。

频带传输就是先将基带信号变换（调制）成便于在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的模拟信号（称为频带信号），再将频带信号在模拟信道中进行传输。计算机网络的远距离通信通常采用的是频带传输。基带信号与频带信号的转换是由调制解调器完成的。

3) 宽带传输

所谓宽带，就是指比音频带宽还要宽的频带，简单地说宽带就是包括大部分电磁波频谱的频带。

使用宽带进行传输的系统称为宽带传输系统，它几乎可以收发所有的广播，并且可以进行高速率的数据传输。借助频带传输，一个宽带信道可以被划分为多个逻辑基带信道，这样就能使声音、图像和数据信息的传输综合在一个物理信道中实现，以满足用户对网络的更高要求。

总之，宽带传输一定是采用频带传输的，但频带传输不一定就是宽带传输。