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数据传输

数据传输(data transmission),指的是依照适当的规程,经过一条或多条链路,在数据源和数据宿之间传送数据的过程。也表示借助信道上的信号将数据从一处送往另一处的操作。

数据传输是数据从一个地方传送到另一个地方的通信过程。数据传输系统通常由传输信道和信道两端的数据电路终接设备(DCE)组成,在某些情况下,还包括信道两端的复用设备。传输信道可以是一条专用的通信信道,也可以由数据交换网、电话交换网或其他类型的交换网路来提供。数据传输系统的输入输出设备为终端或计算机,统称数据终端设备(DTE),它所发出的数据信息一般都是字母、数字和符号的组合,为了传送这些信息,就需将每一个字母、数字或符号用二进制代码来表示。常用的二进制代码有国际五号码(IA5)、EBCDIC码、国际电报二号码(ITA2)和汉字信息交换码(见数据通信代码)。

数据传输可以方便地实现。 [1]

①基带传输是指由数据终端设备(DTE)送出的二进制“1”或“0”的电信号直接送到电路的传输方式。基带信号未经调制,可以经过码形变换(或波形变换)进行驱动后直接传输。基带信号的特点是频谱中含有直流、低频和高频分量,随着频率升高,其幅度相应减小,最后趋于零。基带传输多用在短距离的数据传输中,如近程计算机间数据通信或局域网中用双绞线或同轴电缆为介质的数据传输。

②大多数传输信道是带通型特性,基带信号通不过。采用调制方法把基带信号调制到信道带宽范围内进行传输,接收端通过解调方法再还原出基带信号的方式,称为频带传输。这种方式可实现远距离的数据通信,例如利用电话网可实现全国或全球范围的数据通信。

③数字数据传输是利用数字话路传输数据信号的一种方式。例如,利用PCM(脉冲编码调制)数字电话通路,每一个话路可以传输64kbit/s的数据信号,不需要调制,效率高,传输质量好,是数据通信很好的一种传输方式。 [2]

并行传输是构成字符的二进制代码在并行信道上同时传输的方式。例如,8单位代码字符要用8条信道并行同时传输,一次即可传一个字符,收、发双方不存在字符同步问题,速度快,但信道多、投资大,数据传输中很少采用。不适于做较长距离的通信,常用于计算机内部或在同一系统内设备间的通信。

串行传输是构成字符的二进制代码在一条信道上以位(码元)为单位,按时间顺序逐位传输的方式。按位发送,逐位接收,同时还要确认字符,所以要采取同步措施。速度虽慢,但只需一条传输信道,投资小,易于实现,是数据传输采用的主要传输方式。也是计算机通信采取的一种主要方式。

异步传输是字符同步传输的方式,又称起止式同步。当发送一个字符代码时,字符前面要加一个“起”信号,长度为1个码元宽,极性为“0”,即空号极性;而在发完一个字符后面加一个“止”信号,长度为1,1.5(国际2号代码时用)或2个码元宽,极性为“1”,即传号极性。接收端通过检测起、止信号,即可区分出所传输的字符。字符可以连续发送,也可单独发送,不发送字符时,连续发送止信号。每一个字符起始时刻可以是任意的,一个字符内码元长度是相等的,接收端通过止信号到起信号的跳变(“1” “0”) 来检测一个新字符的开始。该方式简单,收、发双方时钟信号不需要精确同步。缺点是增加起、止信号,效率低,使用于低速数据传输中。

同步传输是位(码元)同步传输方式。该方式必须在收、发双方建立精确的位定时信号,以便正确区分每位数据信号。在传输中,数据要分成组(或称帧),一帧含多个字符代码或多个独立码元。在发送数据前,在每帧开始必须加上规定的帧同步码元序列,接收端检测出该序列标志后,确定帧的开始,建立双方同步。接收端DCE从接收序列中提取位定时信号,从而达到位(码元)同步。同步传输不加起、止信号,传输效率高,使用于2 400 bit/s以上数据传输,但技术比较复杂。

单工传输指数据只能按单一方向发送和接收;半双工传输指数据可以在两个方向传输但不能同时进行,即交替收、发;全双工传输指数据可以在两个方向同时传输,即同时收和发。一般四线线路为全双工数据传输,二线线路可实现全双工数据传输。 [3]

数据传输方式一般无非是以下几种:

1.socket方式

Socket方式是最简单的交互方式。是典型才c/s 交互模式。一台客户机,一台服务器。服务器提供服务,通过ip地址和端口进行服务访问。而客户机通过连接服务器指定的端口进行消息交互。其中传输协议可以是tcp/UDP 协议。而服务器和约定了请求报文格式和响应报文格式。

我们常用的http调用,java远程调用,webserivces 都是采用的这种方式,只不过不同的就是传输协议以及报文格式。

这种方式的优点是:

1.易于编程,java提供了多种框架,屏蔽了底层通信细节以及数据传输转换细节。

2.容易控制权限。通过传输层协议https,加密传输的数据,使得安全性提高

3.通用性比较强,无论客户端是.net架构,java,python 都是可以的。尤其是webservice规范,使得服务变得通用。

而这种方式的缺点是:

1.服务器和客户端必须同时工作,当服务器端不可用的时候,整个数据交互是不可进行。

2.当传输数据量比较大的时候,严重占用网络带宽,可能导致连接超时。使得在数据量交互的时候,服务变的很不可靠。

2.ftp/文件共享服务器方式

对于大数据量的交互,采用这种文件的交互方式最适合不过了。系统A和系统B约定文件服务器地址,文件命名规则,文件内容格式等内容,通过上传文件到文件服务器进行数据交互。

最典型的应用场景是批量处理数据:例如系统A把12点之前把要处理的数据生成到一个文件,系统B第二天凌晨1点进行处理,处理完成之后,把处理结果生成到一个文件,系统A 12点在进行结果处理。这种状况经常发生在A是事物处理型系统,对响应要求比较高,不适合做数据分析型的工作,而系统B是后台系统,对处理能力要求比较高,适合做批量任务系统。

以上只是说明通过文件方式的数据交互,实际情况B完成任务之后,可能通过socket的方式通知A,不一定是通过文件方式。

这种方式的优点:

1.在数据量大的情况下,可以通过文件传输,不会超时,不占用网络带宽。

2.方案简单,避免了网络传输,网络协议相关的概念。

这种方式的缺点:

1.不太适合做实时类的业务

2.必须有共同的文件服务器,文件服务器这里面存在风险。因为文件可能被篡改,删除,或者存在泄密等。

3.必须约定文件数据的格式,当改变文件格式的时候,需要各个系统都同步做修改。

3.数据库共享数据方式

系统A和系统B通过连接同一个数据库服务器的同一张表进行数据交换。当系统A请求系统B处理数据的时候,系统A Insert一条数据,系统B select 系统A插入的数据进行处理。

这种方式的优点是:

1.相比文件方式传输来说,因为使用的同一个数据库,交互更加简单。

2.由于数据库提供相当做的操作,比如更新,回滚等。交互方式比较灵活,而且通过数据库的事务机制,可以做成可靠性的数据交换。

这种方式的缺点:

1.当连接B的系统越来越多的时候,由于数据库的连接池是有限的,导致每个系统分配到的连接不会很多,当系统越来越多的时候,可能导致无可用的数据库连接

2.一般情况,来自两个不同公司的系统,不太会开放自己的数据库给对方连接,因为这样会有安全性影响

4.message方式

Java消息服务(Java Message Service)是message数据传输的典型的实现方式。系统A和系统B通过一个消息服务器进行数据交换。系统A发送消息到消息服务器,如果系统B订阅系统A发送过来的消息,消息服务器会消息推送给B。双方约定消息格式即可。市场上有很多开源的jms消息中间件,比如 ActiveMQ, OpenJMS 。

这种方式的优点:

1.由于jms定义了规范,有很多的开源的消息中间件可以选择,而且比较通用。接入起来相对也比较简单。

2.通过消息方式比较灵活,可以采取同步,异步,可靠性的消息处理,消息中间件也可以独立出来部署。

这种方式的缺点:

1.学习jms相关的基础知识,消息中间件的具体配置,以及实现的细节对于开发人员来说还是有一点学习成本的。

2.在大数据量的情况下,消息可能会产生积压,导致消息延迟,消息丢失,甚至消息中间件崩溃。 [4]

1.DCE发送部分

DCE发送部分的作用是将终端输入的二进制代码编码,变换成适合传输信道传送的电信号。对于模拟传输信道,DCE的发送部分就是调制器,它将二进制数字信号变换成模拟信号,使发送信号的频谱与传输信道的频带相匹配,以便数据信号能在传输信道中有效地、可靠地传送。对于数字信道,DCE通常称作数据服务单元(DSU),其发送部分将输入的二进制数字信号,经过码型变换和电平变换,使输出波形适合数字信道的传输。

2.传输信道

以传输媒体为基础的信号通路。它可由一种传输媒体或几种不同的传输媒体链接组成。不同的传输信道对数据传输速率、传输质量影响很大。通常,传输信道的分类为:

①按传输媒体可分为有线信道与无线信道。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆和光缆;无线信道包括微波、卫星、散射、超短波和短波信道。

②按允许通过的信号类型可分为模拟信道与数字信道。模拟信道允许通过幅值和时间都是连续的模拟信号,如模拟电话信道;数字信道只允许通过离散的数字信号,如脉冲编码调制(PCM)信道。

③按信道特性参数随时间的变化可分为恒参信道和变参信道。恒参信道的传输特性参数变化较慢,在相当长的时间可以把信道参数看成基本不变。通常将有线信道和微波、卫星信道作为恒参信道。变参信道的传输特性参数随时间变化较快,短波、超短波和散射信道都属于变参信道。

④按信道的使用方法可分为专用信道和公用信道。专用信道是两个DCE之间固定连接的信道。通常是从电信局租用的信道,它适用于短距离或数据传输业务量比较大的情况。公用信道是需要通信时才通过交换机接通的信道,也称交换信道。其特点是通信路由不固定,线路利用率较高,它适用于数据传输业务量不太大的情况。

3.DCE接收部分

DCE接收部分的作用是将传输信道送来的线路信号正确地还原成二进制数字信号。对于模拟传输信道,它就是解调器。对于数字传输信道,它就是DSU的接收部分。

为了提高线路利用率,有时在发送端将若干个低速终端的数据流通过复用器集合成一高速数据流送往DCE的发送部分。接收端将来自DCE的高速数据流通过解复用器分隔出各路的低速数据送至相应的终端。这样的复用设备(例如时分复用器)也属于数据传输系统的组成部分。


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