數據傳輸

數據傳輸（data transmission），指的是依照適當的規程，經過一條或多條鏈路，在數據源和數據宿之間傳送數據的過程。也表示藉助信道上的信號將數據從一處送往另一處的操作。

基本介紹

• 中文名：數據傳輸
• 外文名：data transmission
• 作用：遠程檔案和多媒體信息的傳輸
• 類別：並行傳輸等
• 套用學科：計算機、通信

簡介

數據傳輸是數據從一個地方傳送到另一個地方的通信過程。數據傳輸系統通常由傳輸信道和信道兩端的數據電路終接設備（DCE）組成，在某些情況下，還包括信道兩端的復用設備。傳輸信道可以是一條專用的通信信道，也可以由數據交換網、電話交換網或其他類型的交換網路來提供。數據傳輸系統的輸入輸出設備為終端或計算機，統稱數據終端設備（DTE），它所發出的數據信息一般都是字母、數字和符號的組合，為了傳送這些信息，就需將每一個字母、數字或符號用二進制代碼來表示。常用的二進制代碼有國際五號碼（IA5）、EBCDIC碼、國際電報二號碼（ITA2）和漢字信息交換碼（見數據通信代碼）。

數據傳輸可以方便地實現。

傳輸分類

①基帶傳輸是指由數據終端設備（DTE）送出的二進制“1”或“0”的電信號直接送到電路的傳輸方式。基帶信號未經調製，可以經過碼形變換（或波形變換）進行驅動後直接傳輸。基帶信號的特點是頻譜中含有直流、低頻和高頻分量，隨著頻率升高，其幅度相應減小，最後趨於零。基帶傳輸多用在短距離的數據傳輸中，如近程計算機間數據通信或區域網路中用雙絞線或同軸電纜為介質的數據傳輸。

②大多數傳輸信道是帶通型特性，基帶信號通不過。採用調製方法把基帶信號調製到信道頻寬範圍內進行傳輸，接收端通過解調方法再還原出基帶信號的方式，稱為頻帶傳輸。這種方式可實現遠距離的數據通信，例如利用電話網可實現全國或全球範圍的數據通信。

③數字數據傳輸是利用數字話路傳輸數據信號的一種方式。例如，利用PCM（脈衝編碼調製）數字電話通路，每一個話路可以傳輸64kbit/s的數據信號，不需要調製，效率高，傳輸質量好，是數據通信很好的一種傳輸方式。

並行傳輸

並行傳輸是構成字元的二進制代碼在並行信道上同時傳輸的方式。例如，8單位代碼字元要用8條信道並行同時傳輸，一次即可傳一個字元，收、發雙方不存在字元同步問題，速度快，但信道多、投資大，數據傳輸中很少採用。不適於做較長距離的通信，常用於計算機內部或在同一系統內設備間的通信。

串列傳輸

串列傳輸是構成字元的二進制代碼在一條信道上以位（碼元）為單位，按時間順序逐位傳輸的方式。按位傳送，逐位接收，同時還要確認字元，所以要採取同步措施。速度雖慢，但只需一條傳輸信道，投資小，易於實現，是數據傳輸採用的主要傳輸方式。也是計算機通信採取的一種主要方式。

異步傳輸

異步傳輸是字元同步傳輸的方式，又稱起止式同步。當傳送一個字元代碼時，字元前面要加一個“起”信號，長度為1個碼元寬，極性為“0”，即空號極性；而在發完一個字元後面加一個“止”信號，長度為1，1.5（國際2號代碼時用）或2個碼元寬，極性為“1”，即傳號極性。接收端通過檢測起、止信號，即可區分出所傳輸的字元。字元可以連續傳送，也可單獨傳送，不傳送字元時，連續傳送止信號。每一個字元起始時刻可以是任意的，一個字元內碼元長度是相等的，接收端通過止信號到起信號的跳變（“1” “0”） 來檢測一個新字元的開始。該方式簡單，收、發雙方時鐘信號不需要精確同步。缺點是增加起、止信號，效率低，使用於低速數據傳輸中。

同步傳輸

同步傳輸是位（碼元）同步傳輸方式。該方式必須在收、發雙方建立精確的位定時信號，以便正確區分每位數據信號。在傳輸中，數據要分成組（或稱幀），一幀含多個字元代碼或多個獨立碼元。在傳送數據前，在每幀開始必須加上規定的幀同步碼元序列，接收端檢測出該序列標誌後，確定幀的開始，建立雙方同步。接收端DCE從接收序列中提取位定時信號，從而達到位（碼元）同步。同步傳輸不加起、止信號，傳輸效率高，使用於2 400 bit/s以上數據傳輸，但技術比較複雜。

單工傳輸

單工傳輸指數據只能按單一方向傳送和接收；半雙工傳輸指數據可以在兩個方向傳輸但不能同時進行，即交替收、發；全雙工傳輸指數據可以在兩個方向同時傳輸，即同時收和發。一般四線線路為全雙工數據傳輸，二線線路可實現全雙工數據傳輸。

傳輸方式

數據傳輸方式一般無非是以下幾種：

1.socket方式

Socket方式是最簡單的互動方式。是典型才c/s 互動模式。一台客戶機，一台伺服器。伺服器提供服務，通過ip地址和連線埠進行服務訪問。而客戶機通過連線伺服器指定的連線埠進行訊息互動。其中傳輸協定可以是tcp/UDP 協定。而伺服器和約定了請求報文格式和回響報文格式。

我們常用的http調用，java遠程調用，webserivces 都是採用的這種方式，只不過不同的就是傳輸協定以及報文格式。

這種方式的優點是：

1.易於編程，java提供了多種框架，禁止了底層通信細節以及數據傳輸轉換細節。

2.容易控制許可權。通過傳輸層協定https，加密傳輸的數據，使得安全性提高

3.通用性比較強，無論客戶端是.net架構，java，python 都是可以的。尤其是webservice規範，使得服務變得通用。

而這種方式的缺點是：

1.伺服器和客戶端必須同時工作，當伺服器端不可用的時候，整個數據互動是不可進行。

2.當傳輸數據量比較大的時候，嚴重占用網路頻寬，可能導致連線逾時。使得在數據量互動的時候，服務變的很不可靠。

2.ftp/檔案共享伺服器方式

對於大數據量的互動，採用這種檔案的互動方式最適合不過了。系統A和系統B約定檔案伺服器地址，檔案命名規則,檔案內容格式等內容，通過上傳檔案到檔案伺服器進行數據互動。

最典型的套用場景是批量處理數據：例如系統A把12點之前把要處理的數據生成到一個檔案，系統B第二天凌晨1點進行處理，處理完成之後，把處理結果生成到一個檔案，系統A 12點在進行結果處理。這種狀況經常發生在A是事物處理型系統，對回響要求比較高，不適合做數據分析型的工作，而系統B是後台系統，對處理能力要求比較高，適合做批量任務系統。

以上只是說明通過檔案方式的數據互動，實際情況B完成任務之後，可能通過socket的方式通知A，不一定是通過檔案方式。

這種方式的優點：

1.在數據量大的情況下，可以通過檔案傳輸，不會逾時，不占用網路頻寬。

2.方案簡單，避免了網路傳輸，網路協定相關的概念。

這種方式的缺點：

1.不太適合做實時類的業務

2.必須有共同的檔案伺服器，檔案伺服器這裡面存在風險。因為檔案可能被篡改，刪除，或者存在泄密等。

3.必須約定檔案數據的格式，當改變檔案格式的時候，需要各個系統都同步做修改。

3.資料庫共享數據方式

系統A和系統B通過連線同一個資料庫伺服器的同一張表進行數據交換。當系統A請求系統B處理數據的時候，系統A Insert一條數據，系統B select 系統A插入的數據進行處理。

這種方式的優點是：

1.相比檔案方式傳輸來說，因為使用的同一個資料庫，互動更加簡單。

2.由於資料庫提供相當做的操作，比如更新，回滾等。互動方式比較靈活,而且通過資料庫的事務機制，可以做成可靠性的數據交換。

這種方式的缺點：

1.當連線B的系統越來越多的時候，由於資料庫的連線池是有限的，導致每個系統分配到的連線不會很多，當系統越來越多的時候，可能導致無可用的資料庫連線

2.一般情況，來自兩個不同公司的系統，不太會開放自己的資料庫給對方連線，因為這樣會有安全性影響

4.message方式

Java訊息服務（Java Message Service）是message數據傳輸的典型的實現方式。系統A和系統B通過一個訊息伺服器進行數據交換。系統A傳送訊息到訊息伺服器，如果系統B訂閱系統A傳送過來的訊息，訊息伺服器會訊息推送給B。雙方約定訊息格式即可。市場上有很多開源的jms訊息中間件，比如 ActiveMQ, OpenJMS 。

這種方式的優點：

1.由於jms定義了規範，有很多的開源的訊息中間件可以選擇，而且比較通用。接入起來相對也比較簡單。

2.通過訊息方式比較靈活，可以採取同步，異步，可靠性的訊息處理，訊息中間件也可以獨立出來部署。

這種方式的缺點：

1.學習jms相關的基礎知識，訊息中間件的具體配置，以及實現的細節對於開發人員來說還是有一點學習成本的。

2.在大數據量的情況下，訊息可能會產生積壓，導致訊息延遲，訊息丟失，甚至訊息中間件崩潰。

DCE中的數據傳輸

1.DCE傳送部分

DCE傳送部分的作用是將終端輸入的二進制代碼編碼，變換成適合傳輸信道傳送的電信號。對於模擬傳輸信道，DCE的傳送部分就是調製器，它將二進制數位訊號變換成模擬信號，使傳送信號的頻譜與傳輸信道的頻帶相匹配，以便數據信號能在傳輸信道中有效地、可靠地傳送。對於數字信道，DCE通常稱作數據服務單元（DSU），其傳送部分將輸入的二進制數位訊號，經過碼型變換和電平變換，使輸出波形適合數字信道的傳輸。

2.傳輸信道

以傳輸媒體為基礎的信號通路。它可由一種傳輸媒體或幾種不同的傳輸媒體連結組成。不同的傳輸信道對數據傳輸速率、傳輸質量影響很大。通常，傳輸信道的分類為：

①按傳輸媒體可分為有線信道與無線信道。有線信道包括明線、對稱電纜、同軸電纜和光纜；無線信道包括微波、衛星、散射、超短波和短波信道。

②按允許通過的信號類型可分為模擬信道與數字信道。模擬信道允許通過幅值和時間都是連續的模擬信號，如模擬電話信道；數字信道只允許通過離散的數位訊號，如脈衝編碼調製（PCM）信道。

③按信道特性參數隨時間的變化可分為恆參信道和變參信道。恆參信道的傳輸特性參數變化較慢，在相當長的時間可以把信道參數看成基本不變。通常將有線信道和微波、衛星信道作為恆參信道。變參信道的傳輸特性參數隨時間變化較快，短波、超短波和散射信道都屬於變參信道。

④按信道的使用方法可分為專用信道和公用信道。專用信道是兩個DCE之間固定連線的信道。通常是從電信局租用的信道，它適用於短距離或數據傳輸業務量比較大的情況。公用信道是需要通信時才通過交換機接通的信道，也稱交換信道。其特點是通信路由不固定，線路利用率較高，它適用於數據傳輸業務量不太大的情況。

3.DCE接收部分

DCE接收部分的作用是將傳輸信道送來的線路信號正確地還原成二進制數位訊號。對於模擬傳輸信道，它就是解調器。對於數字傳輸信道，它就是DSU的接收部分。

為了提高線路利用率，有時在傳送端將若干個低速終端的數據流通過復用器集合成一高速數據流送往DCE的傳送部分。接收端將來自DCE的高速數據流通過解復用器分隔出各路的低速數據送至相應的終端。這樣的復用設備（例如時分復用器）也屬於數據傳輸系統的組成部分。