基本介紹
- 中文名：數據通訊
- 外文名：Data Communication
- 開始時期：20世紀50年代末期
- 特點：電子計算機與通訊技術相結合
- 性質：通訊方式
產生,作用,組成,原理,電路交換技術,報文交換技術,分組交換技術,ATM技術,IP電話技術,
產生
計算機與通訊線路及設備結合起來實現人與計算機、計算機與計算機之間的通訊，不僅使各用戶計算機的利用率大大提高，而且極大地擴展了計算機的套用範圍，並使各用戶實現計算機軟硬體資源與數據資源的共享。對計算機的遠距離實時控制和對數據的遠距離收集等項工作，也都可以利用數據通訊來進行。
數據線
數據線用於數據通訊的通訊網，稱為數據通訊網。它分為專用數據網和公用數據網。專用網發展較早，仍普遍使用。在20世紀70年代前，公用數據通訊一般使用原有的公共電話網或電報網。70年代以來，隨著數據通訊迅速發展，開始建立公用數據網。而區域網路則是一種專用的數據通訊網。
作用
在現代信息社會中，政府機關及各個部門要實現高效率的管理，數據通訊是一種至關重要的手段。數據網的建立和發展，是我國“八五計畫”的重點項目。我國國內分組交換網已於1989年11月正式使用，各大城市間已開通了數據通訊業務，利用這個網還能進行國際資料庫的聯網檢索。
在通訊發達的國家，用戶只要攜帶一台袖珍式電腦，與國際長途直撥電話線相連，就可以與全球任何地方進行數據信息的交換。
組成
數據通迅系統由信源、信宿和信道三部分組成。其中，我們通常將數據的傳送方稱為信源，而將數據的接收方稱為信宿。信源和信宿一般是計算機或其它一些數據終端設備。為了在信源和信宿之間實現有效的數據傳輸，必須在信源和信宿之間建立一條傳送信號的物理通道，這條通道被稱為物理信道，簡稱信道。現代移動通信技術主要是指全球移動通信系統（GSM）、通用分組無線業務（GPRS）、碼分 多址（CDMA）等技術。其中GSM還是主導。
原理
數據通訊是兩個實體間數據的傳輸和交換。
數據通訊技術共經歷了四個發展階段，電路交換技術、報文交換技術、分組交換技術和ATM技術。公眾電話網（PSTN網）和移動網（包括GSM網和CDMA網）採用的都是電路交換技術，它的基本特點是採用面向連線的方式，在雙方進行通信之前，需要為通信雙方分配一條具有固定頻寬的通信電路，通信雙方在通信過程中將一直占用所分配的資源，直到通信結束，並且在電路的建立和釋放過程中都需要利用相關的信令協定。這種方式的優點是在通信過程中可以保證為用戶提供足夠的頻寬，並且實時性強，時延小，交換設備成本較低，但同時帶來的缺點是網路的頻寬利用率不高，一旦電路被建立不管通信雙方是否處於通話狀態，分配的電路都一直被占用。
電路交換技術
電路交換技術主要適用於傳送和話音相關的業務，這種網路交換方式對於數據業務而言，有著很大的局限性。首先數據通信具有很強的突發性，峰值比特率和平均比特率相差較大，如果採用電路交換技術，若按峰值比特率分配電路頻寬則會造成資源的極大浪費，如果按照平均比特率分配頻寬，則會造成數據的大量丟失。其次是和語音業務比較起來，數據業務對時延沒有嚴格的要求，但需要進行無差錯的傳輸，而語音信號可以有一定程度的失真但實時性一定要高。分組交換技術就是針對數據通信業務的特點而提出的一種交換方式，它的基本特點是面向無連線而採用存儲轉發的方式，將需要傳送的數據按照一定的長度分割成許多小段數據，並在數據之前增加相應的用於對數據進行選路和校驗等功能的頭部欄位，作為數據傳送的基本單元即分組。採用分組交換技術，在通信之前不需要建立連線，每個節點首先將前一節點送來的分組收下並保存在緩衝區中，然後根據分組頭部中的地址信息選擇適當的鏈路將其傳送至下一個節點，這樣在通信過程中可以根據用戶的要求和網路的能力來動態分配頻寬。分組交換比電路交換的電路利用率高，但時延較大。
報文交換技術
報文交換技術和分組交換技術類似，也是採用存儲轉發機制，但報文交換是以報文作為傳送單元，由於報文長度差異很大，長報文可能導致很大的時延，並且對每個節點來說緩衝區的分配也比較困難，為了滿足各種長度報文的需要並且達到高效的目的，節點需要分配不同大小的緩衝區，否則就有可能造成數據傳送的失敗。在實際套用中報文交換主要用於傳輸報文較短、實時性要求較低的通信業務，如公用電報網。報文交換比分組交換出現的要早一些，分組交換是在報文交換的基礎上，將報文分割成分組進行傳輸，在傳輸 時延和傳輸效率上進行了平衡，從而得到廣泛的套用。
分組交換技術
分組交換技術的廣泛套用和發展，出現了傳送話音業務的電路交換網路和傳送數據業務的分組交換網路兩大網路共存的局面，語音業務和數據業務的分網傳送，促使人們思考一種新的技術來同時提供電路交換和分組交換的優點，並且同時向用戶提供統一的服務，包括話音業務、數據業務和圖像信息，由此在20世紀80年代末由原CCITT提出了寬頻綜合業務數字網的概念，並提出了一種全新的技術——異步傳輸模式（ATM）。ATM技術將面向連線機制和分組機制相結合，在通信開始之前需要根據用戶的要求建立一定頻寬的連線，但是該連線並不獨占某個物理通道，而是和其他連線統計復用某個物理通道，同時所有的媒體信息，包括語音、數據和圖像信息都被分割並封裝成固定長度的分組在網路中傳送和交換。ATM另一個突出的特點就是提出了保證QoS的完備機制，同時由於光纖通信提供了低誤碼率的傳輸通道，所以可以將流量控制和差錯控制移到用戶終端，網路只負責信息的交換和傳送，從而使傳輸時延減少，ATM非常適合傳送高速數據業務。從技術角度來講，ATM幾乎無懈可擊，但ATM技術的複雜性導致了ATM交換機造價極為昂貴，並且在ATM技術上沒有推出新的業務來驅動ATM市場，從而制約了ATM技術的發展。ATM交換機主要用在骨幹網路中，主要利用ATM交換的高速和對QoS的保證機制，並且主要是提供半永久的連線。
ATM技術
雖然ATM技術沒有讓人們實現“綜合業務”的夢想，但人們一直在尋找一種途徑試圖實現在一個網路上提供各種業務，電信運營商也希望能夠充分利用現網資源，儘量為用戶提供豐富的業務。首先提出的技術就是綜合交換機技術，主要是通過對現有的電路交換網路進行改造，來達到同時支持電路交換和寬頻交換（包括ATM交換和IP交換）的目的。許多廠家也先後開發了綜合交換機，並且相關的行業標準《綜合交換機技術規範》也已經制定和頒布。綜合交換機具有窄帶交換機的功能，同時還要具有寬頻交換機的功能。綜合交換機的實現方式主要有兩種：一種是採用混合交換節點的方式，在交換機內部配置有多個獨立交換矩陣，即電路交換矩陣、ATM和IP分組交換模組，傳統的PSTN呼叫還主要由電路交換模組進行處理，和寬頻相關的業務則交由寬頻分組處理模組進行處理，當兩個模組之間需要互動時需要進行協定轉換。另一種是採用融合交換節點的方式，綜合交換機內部基本上只有一個單一的ATM或IP交換矩陣，例如上海貝爾的寬頻交換機S12 P3S即直接採用ATM技術作為核心交換技術，所有的媒體信息都轉換成ATM信元在交換機內部進行處理，對外則同時支持電路交換網、ATM網和IP網。採用融合方式的綜合交換機由於內部已改為統一的交換平台，在靈活快速的業務部署方面有很大的優勢。綜合交換機由於綜合多種功能，所以造價也比較高，主要用在業務量較大的關口局和端局，不適合全網推行。
IP電話技術
綜合交換機主要是採用對電路交換機進行改造的方式來支持分組交換的方式，在探索電路交換技術和分組交換技術融合的過程中，人們同時也希望能夠利用分組網路來傳送話音業務，此時基於Web套用的出現，Internet網路以驚人的速度發展起來，並最終發展成為一個全球性的網路，人們使用Internet網路來得到各種服務。Internet網路是基於IP技術，屬於分組交換技術，採用盡力而為的方式，對每個分組根據路由信息和網路情況獨自進行傳輸和選路。Internet網路主要用來傳送數據業務，伴隨著Internet的巨大成功，已使IP技術成為未來信息網路的支柱技術，基於TCP/IP的網路技術不僅成為傳送數據業務的主導技術，而且傳統的電信運營商開始嘗試使用IP技術來傳送話音業務。傳統的電信運營商一般都組建了自己的IP網路，除了在IP網路上提供利潤相對較低的數據業務之外，運營商希望能夠充分利用現有資源向用戶提供豐富的業務，最主要的是話音業務，目前話音業務仍然屬於運營上最主要的收入來源，最早出現的在分組網上傳送語音業務的套用就是IP電話技術。
IP電話技術已經成為人們比較熟悉的業務，主要採用H.323系列協定，包括負責呼叫建立的信令協定H.225和負責建立媒體通道的H.245 協定，語音業務採用RTP分組的方式在IP網中進行傳輸。IP電話的語音質量雖然沒有傳統電路交換網向用戶提供的語音質量高，但H.323協定被普遍認為是目前在分組網上支持語音、圖像和數據業務最成熟的協定，在IP電話領域得到廣泛套用。世界上有很多利用H.323協定組建的VoIP網路正在運營。但H.323的有些缺點也很明顯。首先，H.323協定中的呼叫控制信令是以Q.931為基礎的。Q.931協定是一種基於UNI接口的協定，協定本身比較簡單，沒有關於NNI接口的定義。這在專用網內實現計算機－計算機的呼叫沒有問題，但要提供全國性業務及PSTN-to-PSTN連線則必須依賴NNI接口。其次，H.323網路中使用的是集中式的網關，網關要同時處理媒體流和信令流，在處理能力上也限制了H.323網路的發展。ITU-T借鑑IETF相關規範的經驗，在進一步擴展和修訂H.323系列協定。另外，和SIP相比較，H.323協定的可擴展性較差，並且為了在H.323網路提供類似在電路交換網路上向用戶提供的業務，許多廠家都對H.323協定進行了擴展，所以不同廠家的H.323設備之間的互聯也是一個H.323網路發展所面臨的一個重要問題。
但是IP電話的成功套用和相當程度的市場占有份額讓人們看到業務融合的曙光，人們逐漸認識在分組網上可以傳送話音業務，並且可以達到較為理想的通信效果。並且分組交換具有很多潛在的性能優點，一個優點是高效利用傳輸通道的通信能力，尤其是對突發傳輸更是如此。儘管語音所表現出的突發性沒有互動式數據那么突出，但還是以突發期/靜音期的方式表現出一定的突發性。平均突發期的長度取決於所使用的靜音偵測器，在典型的電話交談中，單個語音源只有大約35-45%的時間裡是活動的。另外一個優點是統計復用，這樣呼叫阻塞是所需平均頻寬，而不是峰值頻寬的函式。因此在傳輸控制，計費等方面的可以更靈活。正因為這些優點，網際網路語音套用，尤其是IP電話，已經成為“三網合一”大潮中最引人注目的套用之一。
隨著IP電話技術的發展，通信業內基本上達成了未來電信網路的核心將採用分組交換技術的共識，並且在這種共識之下，針對IP電話技術所存在的缺點從技術角度進行了改進，首先是將網關呼叫控制和媒體交換的功能相分離，並最終提出了軟交換的概念。軟交換技術雖然仍然採用分組網路作為承載網路，但是從技術角度來講，軟交換技術仍然可以看作是交換技術發展的又一個里程碑。傳統的電路交換和分組交換網路在每個網路節點上都集中了太多的智慧型，在電路交換網路中，網路節點不僅要負責呼叫控制，處理所有和呼叫相關的信息，同時還需要負責進行話音通路的建立，同時，在電路交換網路中，許多業務都需要在網路節點上配置相關的業務邏輯，許多業務都需要在端局上作數據，這樣也制約了業務的及時提供。在以H.323網路為代表的分組交換網路中，如上所述網關設備也需要同時進行呼叫控制和媒體流的建立，分組的處理。
