数据传输的速率、方式和质量

李晨迅

摘 要：文章分析了数据传输速率，数据传输方式，数据传输质量三个方面的内容。

关键词：数据传输；速率；方式；质量

1 数据传输速率

1.1 码元速率

码元速率是每秒传输的码元数，又称波特率，单位为波特（Bd）。如信号码元持续时间为T（s），则码元速率NBd=1/T（s）。

1.2 数据传信速率

数据传信速率的定义是每秒传输二进制码元的个数，又称比特率，单位为比特/秒（bif/s）。

比特是英文的缩写，在信息论中作为信息量的度量单位。码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。若码元取两个离散值（如0和1），则一个码元携带lbit信息。若码元可取4种离散值，则一个码元携带2bit信息。总之，一个码元携带的信息量，n（bit）与码元的种类数即离散值个数N有如下关系：n=log2N

数据传信速率（bit/s）和码元速率（Bd）之间存在的关系可用如下公式表示：Rb=RBlog2M，式中，Rb表示数据传信速率，RB表示码元速率，M为进制数。

如果码元速率为600Bd，在二进制时，数据传信速率为600bit/s：在四进制时，数据传信速率则为l200bit/s。对于二进制，由于log2M=l，在数值上波特率和比特率是相等的，但其意义是不同的。

1.3 数据传送速率

数据传信速率与数据传送速率不同。数据传信速率是传输数据的速率；而数据传送速率是相应设备之间实际能达到的平均数据转移速率。它不仅与发送的比特率有关，而且与通信规程、差错控制方式以及信道差错率有关，即与传输的效率有关。数据传送速率总是小于数据传信速率。

2 数据传输的方式

2.1 串行与并行数据传输

二进制信息既可以串行传输，也可以并行传输：并行传输主要应用于近距离的计算机与其外设如打印机、调制解调器等之间的数据传输；而串行传输主要应用于远距离的数据终端设备主要是计算机之间的数据传输。使用并行传输，数据传输可以完成得更快.但是并行传输需要在源和目的地之间有更多的线路。

2.2 同步与异步数据传输

实现数字通信的必要条件是，保持收发双方的时钟一致。实际上收发双方往往相距很远，且收端的时钟通常是独立产生的，难以保证与发端时钟完全相同。为了在这种条件下满足通信对时钟的最低要求，提出的第一个简便方法就是异步通信。异步通信时，对每一个数据编码加上一些固定的特殊码，如起始位、奇偶校验位和停止位等，组成一个数据帧。

通常，在异步数据的接收端，都采用一个独立产生的频率为数据速率16倍以上的时钟，利用这个时钟速率检测线路上的状态。异步通信的最大优点是设备简单，易于实现。但是，它的效率很低。同步通信的基本特点是，使接收端的时钟严格与发送端保持一致，从而使接收时钟与接收数据位之间不存在误差积累的问题，确保正确地将每一个数据位区分开并接收下来。2.3 单工、双工和全双工数据传输

根据实际需要数据通信采用单工、半双工和全双工数据传输。单工数据传输是两数据站之间只能沿一个指定的方向进行数据传输。半双工数据传输是两数据站之间可以在两个方向上进行数据传输，但不能同时收发。问询、检索、科学计算等数据通信系统多用半双工数据传输。全双工数据传输是在两数据站之间，可以在两个方向上同时进行传输。如计算机之间的高速数据通信系统。

通常四线线路实现全双工数据传输，二线线路实现单工或半双工数据传输。在采用频率复用、时分复用或回波抵消技术时，二线线路也可实现全双工数据传输。

3 数据传输的质量

3.1 差错率

由于数据信号在传输过程中不可避免地会受到外界的噪声干扰，信道的不理想也会带来信号的畸变，因此当噪声干扰和信号畸变达到一定程度时就可能导致接收的差错。衡量数据传输质量的最终指标是差错率。

差错率有多种定义，在数据传输中，一般采用误码（比特）率、误字符率、误码组率，它们分别定义如下。

误码（比特）率=接收出现差错的比特数/总的发送比特数

误字符率：接收出现差错的字符数/总的发送字符数

误码组率=接收出现差错的码组数/总的发送码组数

差错率是一个统计平均值，因此在测量或统计时，总的比特（字符、码组）数应达到一定的数量，否则得出的结果将失去意义。

3.2 频带利用率η

数据信号的传输需要一定的频带。数据传输系统占用的频带越宽，传输数据信息的能力越人。因此，在比较不同数据传输系统的效率时，只考虑它们的数据传信速率是不充分的。即使两个数据传输系统的传信速率相同，但它们的通信效率也可能不同，这还要看传输相同信息所占的频带宽度。因此真正衡量数据传输系统的信息传输效率应是单位频带内的码元速率，即每赫兹的波特数：

η=系统的码元速率/系统的频带宽度

当然，衡量数据传输系统有效性的指标也可以是单位频带内的传信速率，即每赫兹每秒的比特数（bit/s·Hz）。

[参考文献]

[1]刘少亭，卢建军，李国闵.现代信息网.北京：人民邮电出版社.2000.

[2]Uyless Black.苏贺宁.现代通信最新技术.北京：清华大学出版社.2000.