数据通信模型

数据通信

数据通信(data communication) 是在两台设备之间通过诸如线缆的某种形式的传输介质进行的数据交换。因为数据通信的发生，通信设备必然成为由软(程序)硬(物理设备)件结合组成的通信系统的一部分。数据通信系统的效率取决于四个关键因素:传递性、准确性、及时性和抖动性。

1.传递性。系统必须将数据传递到正确的目的地。数据必须由而且只能由预定的设备或用户接收。

2. 准确性。系统必须准确地传递数据。在传递过程中发生改变和不正确的数据都是不可用的。

3. 及时性。系统必须以及时的方式传递数据。传递延误的数据是无用的。就视频和音频数据而言，及时传递意味着在数据产生时就传递数据，所传递数据的顺序和产生时的顺序相同，而且没有明显的延迟。这种传递称为实时传输。

4. 抖动性。抖动是指分组到达时间的变化，音频或视频的分组在传递过程中延迟各不相同。比如，假定每30ms发送一个视频的分组，其中某些分组到达延时30ms ，而另一些分组延时40ms 引起视频不均匀后果。

数据通信系统需要有五个组成部分，如图



报文(message) 是进行通信的信息(数据) ，它可以是文本、数字、图片、声音、视频等信息形式。

发送方(sender) 是指发送数据报文的设备，它可以是计算机、工作站、手机、摄像机等。

接收方(receiver) 是指接收报文的设备，它可以是计算机、工作站、手机、电视等。

传输介质(transmission medium) 是报文从发送方到接收方之间所经过的物理通路，它可以是双绞线、同轴电缆、光纤和无线电波。

协议(protocol) 是管理数据通信的一组规则，它表示通信设备之间的一组约定。如果没有协议，即使两台设备之间可能是连接的，那也无怯通信，就像一个说陆语的人无陆被一个只说日语的人理解一样。再正式一点的说法是，两者通信的时候交换的报文的格式和次序，以及在接收或者发送报文，或者其他事情时候，采取的动作。

数据表示

数据表示：现在的信息有文本、数字、图像、音频和视频等多种形式。

文本

在数据通信中，文本表示为位模式，即位(0 或1 )序列。模式中位的数目取决于该文本中的符号数目。每一种位模式称为一组编码(code) ，表示符号的过程称为编码过程。当前流行的编码系统是统一码(Unicode) ，用32 位表示一个符号或字符，它可表示世界上任何一种语言。几十年前，美国还制定的美国信息交换标准代码( ASCII) 

数字

数字也用位模式表示。但诸如ASCII 的编码不是用来表示数字的。数字直接转换为二进制数。原因在于简化数字的数学运算。

图像

现在，图像(image) 也采用位模式表示。就最简单的形式而言，图像被划分成像素(图片的基本元素)矩阵，每个像素是一个小点。像素的大小取决于称为分辨率的因素。例如，一幅图像可以划分成1000 像素或10000 像素，后一种有更清晰的图像表示(更高分辨率) ，但需要更多的内存来存储图像。将图像划分成像素，对每个像素分配一个位模式。模式的大小和值取决于该图像，就一幅仅由黑白点(例如棋盘)构成的图像而言， 1 位模式就足以表示一个像素。如果像素不是由纯白或纯黑的像素构成，则可通过增加位模式的大小来包含更多的灰度范围。例如，可以采用2
位模式来表示4 个级别的灰度。黑像素可以用00 表示，深灰像素用。1 ,浅灰像素用10 ，国像素用11 来表示制。

音频

音频(audio) 是指录音带、声音广播或音乐等声音的表示。音频与文本、数字或图像有本质的不同。它是连续的、非离散的。即使用麦克风将声音或音乐转换成电信号，所产生的也是一个连续的信号。

视频

视频( video) 是指录像带、图像或动画的合成既可以由一个连续实体(例如电视摄像机)产生，也可以由一组图像或动画合成。这些图像的每一幅都是一个离散的实体，组织起来即可表示运动的意思。

数据流

两台设备之间的通信可以是单工、半双工或全双工的，如图



单工

在单工模式(simplex mode) 下，通信是单方向的，如同在单行道上，两台设备只有一台能够发送，另一台则只能接收

键盘和传统的显示器都是单工通信设备。键盘只能用来输入，显示器只能接受输出。单工模式仅具有一个方向发送能力。

半双工

在半双工模式(half-duplex mode) 下，每台主机均能发送和接收，但不能同时进行。当一台设备发送时，另一台只能接收，反之亦然，半双工如同一条双向单车道的道路。当一辆辆汽车正朝一个方向行驶时，想朝另一个方向行驶的汽车就必须等待。在半双工模式下，通道的通信能力被两台设备中的发送方完全占用。对讲机是半双工系统的例子。半双工模式用于不需要双方同时通信的情况，每一方可利用整个通道的能力。

全双工

在全双工模式(full-duplex mode) ，双方主机都能同时发送和接收