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  • 计算机网络中的数据传输方式—同步传输和异步传输
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    2022-01-25 12:29:35

    前言

    本文不是在介绍网络请求方式中说的同步和异步,应该区分开来,网络请求方式中说的同步和异步区别主要是看需不需要等待结果返回。

    而本文介绍对同步传输和异步传输是计算机网络中的数据传输方式

    异步传输

    • 异步传输的显著特征是以一个字符为传输单位,该字符的前后两位分别是起始位和终止位,0是起始,1是终止。需要注意的是,会有一定的时间间隔。

    • 实现简单,但是开销较大,适用于低速

    同步传输

    • 同步传输要求保持同步,即发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。那么就对数据传输的速率有较高的要求。

    • 同步传输并不是像异步传输那样独立地发送每个字符,而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧,或简称为帧。

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  • 同步传输和异步传输的区别及优缺点同步传输以数据块为单位进行数据传输,数据块与数据块之间的时间间隔是固定的,每个数据块带有时序信息,接收方可以用时序信息进行校验。异步传输一般以字符为单位,接收方通过字符...

    同步传输和异步传输的区别及优缺点

    同步传输以数据块为单位进行数据传输,数据块与数据块之间的时间间隔是固定的,每个数据块带有时序信息,接收方可以用时序信息进行校验。

    异步传输一般以字符为单位,接收方通过字符起始和停止码确定接收信息,不需要与发送方按照同一时序工作。

    同步传输是一种以数据块为传输单位的数据传输方式,该方式下数据块与数据块之间的时间间隔是固定的,必须严格地规定它们的时间关系。每个数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比特序列,标记一个数据块的开始和结束,一般还要附加一个校验序列,以便对数据块进行差错控制。

    同步传输是以同步的时钟节拍来发送数据信号的,因此在一个串行的数据流中,各信号码元之间的相对位置都是固定的(即同步的)。

    在同步传输的模式下,数据的传送是以一个数据区块为单位,因此同步传输又称为区块传输。

    在传送数据时,需先送出2个同步字符,然后再送出整批的数据。

    同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符,每个字符都有自己的开始位和停止位,而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧,或简称为帧。

    数据帧的第一部分包含一组同步字符,它是一个独特的比特组合,类似于前面提到的起始位,用于通知接收方一个帧已经到达,但它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致,使收发双方进入同步。

    帧的最后一部分是一个帧结束标记。与同步字符一样,它也是一个独特的比特串,类似于前面提到的停止位,用于表示在下一帧开始之前没有别的即将到达的数据了。

    同步传输对收发两端对时间的精确度要求高。 “同步通信”的通信双方必须先建立同步,即双方的时钟要调整到同一个频率。收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。但这时还有两种不同的同步方式。一种是使用全网同步,用一个非常精确的主时钟对全网所有结点上的时钟进行同步。另一种是使用准同步,各结点的时钟之间允许有微小的误差,然后采用其他措施实现同步传输。

    同步传输通常要比异步传输快速得多。接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作。一旦检测到帧同步字符,它就在接下来的数据到达时接收它们。另外,同步传输的开销也比较少。例如,一个典型的帧可能有500字节(即4000比特)的数据,其中可能只包含100比特的开销。这时,增加的比特位使传输的比特总数增加2.5%,这与异步传输中25 %的增值要小得多。随着数据帧中实际数据比特位的增加,开销比特所占的百分比将相应地减少。但是,数据比特位越长,缓存数据所需要的缓冲区也越大,这就限制了一个帧的大小。另外,帧越大,它占据传输媒体的连续时间也越长。在极端的情况下,这将导致其他用户等得太久。

    综上,介绍了同步传输,同步传输是以同步的时钟节拍来发送数据信号的,因此在一个串行的数据流中,各信号码元之间的相对位置都是固定的(即同步的)。同步传输通常要比异步传输快速得多。

    异步传输将比特分成小组进行传送,小组可以是8位的1个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组,而接收方从不知道它们会在什么时候到达。一个常见的例子是计算机键盘与主机的通信。按下一个字母键、数字键或特殊字符键,就发送一个8比特位的ASCII代码。键盘可以在任何时刻发送代码,这取决于用户的输入速度,内部的硬件必须能够在任何时刻接收一个键入的字符。

    异步传输是数据传输的一种方式。由于数据一般是一位接一位串行传输的,例如在传送一串字符信息时,每个字符代码由7位二进制位组成。但在一串二进制位中,每个7位又从哪一个二进制位开始算起呢?异步传输时,在传送每个数据字符之前,先发送一个叫做开始位的二进制位。当接收端收到这一信号时,就知道相继送来7位二进制位是一个字符数据。在这以后,接着再给出1位或2位二进制位,称做结束位。接收端收到结束位后,表示一个数据字符传送结束。这样,在异步传输时,每个字符是分别同步的,即字符中的每个二进制位是同步的,但字符与字符之间的间隙长度是不固定的。

    异步传输一般以字符为单位,不论所采用的字符代码长度为多少位,在发送每一字符代码时,前面均加上一个“起”信号,其长度规定为1个码元,极性为“0”,即空号的极性;字符代码后面均加上一个“止”信号,其长度为1或者2个码元,极性皆为“1”,即与信号极性相同,加上起、止信号的作用就是为了能区分串行传输的“字符”,也就是实现了串行传输收、发双方码组或字符的同步。

    使用异步串口传送一个字符的信息时,对数据格式有如下约定:规定有空闲位、起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。

    其中各位的意义如下:

    起始位:先发出一个逻辑”0”信号,表示传输字符的开始。

    数据位:紧接着起始位之后。资料位的个数可以是4、5、6、7、8等,构成一个字符。通常采用ASCⅡ码。从最低位开始传送,靠时钟定位。

    奇偶校验位:资料位加上这一位后,使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验),以此来校验资料传送的正确性。

    停止位:它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。

    空闲位:处于逻辑“1”状态,表示当前线路上没有资料传送。

    波特率:是衡量数据传送速率的指针。表示每秒钟传送的二进制位数。例如资料传送速率为120字符/秒,而每一个字符为10位,则其传送的波特率为10×120=1200位/秒=1200波特。

    注:异步通信是按字符传输的,接收设备在收到起始信号之后只要在一个字符的传输时间内能和发送设备保持同步就能正确接收。下一个字符起始位的到来又使同步重新校准(依靠检测起始位来实现发送与接收方的时钟自同步的)。

    异步传输存在一个潜在的问题,即接收方并不知道数据会在什么时候到达。在它检测到数据并做出响应之前,第一个比特已经过去了。这就像有人出乎意料地从后面走上来跟你说话,而你没来得及反应过来,漏掉了最前面的几个词。因此,每次异步传输的信息都以一个起始位开头,它通知接收方数据已经到达了,这就给了接收方响应、接收和缓存数据比特的时间;在传输结束时,一个停止位表示该次传输信息的终止。按照惯例,空闲(没有传送数据)的线路实际携带着一个代表二进制1的信号,异步传输的开始位使信号变成0,其他的比特位使信号随传输的数据信息而变化。最后,停止位使信号重新变回1,该信号一直保持到下一个开始位到达。例如在键盘上数字“1”,按照8比特位的扩展ASCⅡ编码,将发送“00110001”,同时需要在8比特位的前面加一个起始位,后面一个停止位。

    异步传输的实现比较容易,由于每个信息都加上了“同步”信息,因此计时的漂移不会产生大的积累,但却产生了较多的开销。在上面的例子,每8个比特要多传送两个比特,总的传输负载就增加25%。对于数据传输量很小的低速设备来说问题不大,但对于那些数据传输量很大的高速设备来说,25%的负载增值就相当严重了。因此,异步传输常用于低速设备。

    同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。

    异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一样,字符与字符间的传输是异步的。

    区别点

    1,异步传输是面向字符的传输,而同步传输是面向比特的传输。

    2,异步传输的单位是字符而同步传输的单位是帧。

    3,异步传输通过字符起始和停止码抓住再同步的机会,而同步传输则是在数据中抽取同步信息。

    4,异步传输对时序的要求较低,同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。

    5,异步传输相对于同步传输效率较低。

    简单形容

    同步传输就是,数据没有被对方确认收到则调用传输的函数就不返回。

    接收时,如果对方没有发送数据,则你的线程就一直等待,直到有数据了才返回,可以继续执行其他指令

    异步传输就是,你调用一个函数发送数据,马上返回,你可以继续处理其他事,

    接收时,对方的有数据来,你会接收到一个消息,或者你的相关接收函数会被调用。

    形象形容

    异步传输: 你传输吧,我去做我的事了,传输完了告诉我一声

    同步传输: 你现在传输,我要亲眼看你传输完成,才去做别的事

    所有传输介质都易受干扰和由介质本身引进的问题的影响,如电阻和信号衰减。外来干扰可以由背景噪声、大气辐射、机器甚至故障设备引起。受干扰影响的比特数随传输速率的增力而增加,因为在干扰的时帧中涉及到更多的比特。要更正这些问题,需使用检错与纠错方法。

    在奇偶校验时,各组中1的数目必须总是相同(无论奇或偶),以表示一组比特正确无误地传输。逐个字符的检查叫做VRC (垂直冗余校验)。逐块检查叫做LRC(纵向冗余校验)。在传输开始之前,两个系统的奇偶校验方法必须达成一致。有偶校验(1的数目必须为偶数)、奇校验(1的数目必须为奇数)、空号奇偶校验(校验位始终为0)和传号奇偶校验(校验位始终为1)。

    异步通信指两个互不同步的设备通过计时机制或其他技术进行数据传输。异步通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的,而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。基本上,发送方可以随时传输数据,而接收方必须在信息到达时准备好接收。相反,同步传输是一个精确同步的位流,其中字符的起始是由计时机制来定位的。

    在大量使用异步与同步传输的大型机/终端环境中,异步传输用于传输来自用户周期性按键的终端的字符。接收系统知道等待下一次按键,即使这会花费较多的时间。相反,同步传输用作定期传输大量信息的大型系统之间的数据链路。协议为在公用电话系统上利用慢速链路而进行了优化,因此无关位将从传输中删除,并且时钟用于隔开字符。

    在异步通信中,字符作为比特串编码,由起始位(start bit)、数据位(data bit)、奇偶校验位(parity)和停止位(stop bit)组成。这种用起始位开始,停止位结束所构成的一串信息称为帧(frame)。校验比特有时用于检错和纠错。传输的“起始一停止”模式意味着对于每个新字符,传输都重新从头开始,而消除在上次传输过程中可能出现的任意计时差异。当差异确实出现时,检错和纠错机制能够请求重传。

    在传送一个字符时,由一位低电平的起始位开始,接着传送数据位,数据位的位数为5~8。在传输时,按低位在前,高位在后的顺序传送。奇偶校验位用于检验数据传送的正确性,也可以没有,可由程序来指定。最后传送的是高电平的停止位,停止位可以是1位、1.5位或2位。停止位结束到下一个字符的起始位之间的空闲位要由高电平2来填充(只要不发送下一个字符,线路上就始终为空闲位)。

    异步通信中典型的帧格式是:1位起始位,7位(或8位)数据位,1位奇偶校验位,2位停止位。

    在异步通信中,每接收一个字符,接收方都要重新与发送方同步一次,所以接收端的同步时钟信号并不需要严格地与发送方同步,只要它们在一个字符的传输时间范围内能保持同步即可,这意味着对时钟信号漂移的要求要比同步信号低得多,硬件成本也要低的多,但是异步传送一个字符,要增加大约20%的附加信息位,所以传送效率比较低。异步通信方式简单可靠,也容易实现,故广泛地应用于各种微型机系统中。

    综上,介绍了异步传输,异步传输是数据传输的一种方式。由于数据一般是一位接一位串行传输的,在传送每个数据字符之前,先发送一个叫做开始位的二进制位。当接收端收到这一信号时,就知道相继送来7位二进制位是一个字符数据。在这以后,接着再给出1位或2位二进制位,称做结束位。接收端收到结束位后,表示一个数据字符传送结束。这样,在异步传输时,每个字符是分别同步的,即字符中的每个二进制位是同步的,但字符与字符之间的间隙长度是不固定的。

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    填空题 2016年

    在数据传输率相同的情况下,同步传输率高于异步传输速率的原因是______。

    A.发生错误的概率小 
    B.附加的冗余信息量少
    C.字符或组传送,间隔少 
    D.采用CRC循环码校验

    正确答案

    B

    答案解析

    数据的传输方式一般有两种,即同步传输与异步传输。
    异步传输意味着传输的双方不需要使用某种方式来“对时”,所以它并不传送很长的数据,数据是按单个的字符传送的,每个字符被加上开始位和停止位,有时还会加上校验位。
    异步传输最重要的特点是简单而廉价,由于有开始位和停止位的存在,对双方的时钟精确度要求并不高。异步传输的主要缺点是额外的开销比较大,在没有校验位的情况下,用于同步的数据也要占传输总数据的20%,这不利于进行高速、大量的数据传输。
    同步传输不用起始位和停止位,传输的是一个整块的数据流,这样,就必须使用某种方式将传输双方的时钟进行调整。这种调整可以使用单独的时钟线路,也可以使用具有时钟同步功能的编码方式,如数字编码中的曼彻斯特编码或者差分曼彻斯特编码、模拟传输中的载波相位来进行同步。使用同步传输,接收方需要知道数据块的边界,也就是从什么时候开始传送一连串连续的比特流。和异步传输有些类似,数据块被加上前同步码和后同步码,以及在需要的情况下,加上校验码来进行传输。
    由于同步传输的数据信息比特远远多于帧同步的同步码(附加的冗余信息),所以它的效率要比异步传输高得多。

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  • 网络传输技术

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    网络传输是指用一系列的线路(光纤,双绞线等)经过电路的调整变化依据网络传输协议来进行通信的过程。其中网络传输需要介质,也就是网络中发送方与接收方之间的物理通路,它对网络的数据通信具有一定的影响。常用的传输介质有:双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输媒介。网络协议即网络中(包括互联网)传递、管理信息的一些规范。如同人与人之间相互交流是需要遵循一定的规矩一样,计算机之间的相互通信需要共同遵守一定的规则,这些规则就称为网络协议。网络协议通常被分为几个层次,通信双方只有在共同的层次间才能相互联系。

    网络传输技术是网络的核心技术之一,传输线路带宽的大小,网络的通信能力,体现了网络的现代化水平。

    中文名

    网络传输技术

    外文名

    Transmission technology

    传输系统

    传输布线系统、同步数字体系等传输网络

    公用电话网、数字数据网等

    地    位

    网络的核心技术之一

    两种传输技术

    光纤传输和无线移动通信技术

    网络传输技术定义

    编辑

    语音

    传输技术(Transmission technology)指充分利用不同信道的传输能力构成一个完整的传输系统,使信息得以可靠传输的技术。传输系统是通信系统的重要组成部分,传输技术主要依赖于具体信道的传输特性。信道分为有线信道和无线信道。有线信道又可进一步细分为架空明线(传输能力一般不超过12个话路),对称电缆(用于载波通信的高频电缆一对芯线的传输能力可达120个话路),同轴电缆(其传输能力可达1800~3600个话路),光缆(单模光纤的传输能力已可达若干万个话路)等;无线信道又可进一步分为地波传播(如级长波,超长波,长波,短波等),天波传播(即经电离层反射传播,如短波),视距传播(如超短波,微波)等。由于不同信道有各自适用的频率范围,信源的信号必须通过“调制”到给定的频率范围才能进行传输,故调制技术是传输技术的关键之一。对给定的信道,使之能传输多个信源信息的技术称为“复用”,复用旨在提高信道的有效性,是传输技术的另一关键。常见的复用技术有频分复用,时分复用,码分复用,波分复用等。传输的可靠性是传输技术的另一个要点,这主要涉及信到编码技术和最佳接收技术。[1]

    光纤传输和无线移动通信技术是未来一段时期内最重要的两种传输技术。光纤传输将以其高带宽和高可靠性成为未来信息高速公路的主干传输手段;移动通信则以其高度的灵活性,机动性将成为信息社会人们普遍采用的通信形式,进而通过与光纤通信,卫星通信的结合,实现真正“全球通”已经指日可待。[1]

    网络传输技术是网络的核心技术之一,传输线路带宽的大小,网络的通信能力,体现了网络的现代化水平。常用的传输系统主要有:传输布线系统(PDS)、同步数字体系(SDH)、准同步数字体系(PDH)、数字微波传输系统、数字卫星通信系统、有线电视网(CATV)和光纤通信网等。[2]

    网络传输技术传输网络

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    网络传输技术公用电话网

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    (1)高速数据网,以提高当前系统的数据流量。战术高速数据网采用的电路插件板可以显著增加大型结点和交换分机的数据吞吐量和数据路由器数量,从而显著增强传统网络系统的能力。战术高速数据网络应装备到陆军所有正在使用移动用户设备和三军联合战术通信系统的部队。

    (2)装备大容量视距无线电台,提高数据传输能力,以支持视距无线电通信。大容量视距无线电台的支线传输量将提高到2兆比特,主干线的传输量提高到8兆比特。加上异步传输模式交换系统后,可根据数据和视频要求动态地分配带宽。

    (3)装备高机动性数字化多路集群系统,提高机动性、部署能力和移动性。安装在轻型通用方舱中的交换机通过小型的模块化交换设备提供话音和信息包交换能力,将提高站场三军战术通信网络的传输量。

    (4)构建战术信息网。该系统由通信链路、卫星传送系统、战术信息系统和网络管理系统组成,用于在保障基地与部署的作战人员之间传输信息。

    (5)“特洛伊幽灵”。这是一个机动地战术卫星通信系统,通过“特洛伊”型的主网为战略与战术级的情报和信息分发提供专用的大容量、保密的点对点通信。

    (6)构建战术互联网。该系统把“21世纪部队旅及旅以下作战指挥系统”用数字化技术连接起来的“粘合剂”。它包含民用互联网技术、联合战术数字无线电台和战斗网无线电台。其主要组成部分是数据结点上使用的单行道地空无线电系统、增强型定位报告系统和数字化电台。

    (7)构建联合战术无线电系统。美国陆军将在继续优化战术互联网的同时,加速开发联合战术无线电系统,这是一个保密、多频段、多模式的数字化无线电系统。联合战术无线电系统可生成各种波形和扩展带宽,并将替换成现有的战术级无线电台。[4]

    参考资料

    1.

    靖宝庆主编.互联网与3G时代.南宁:广西人民出版社,2010:16-17

    2.

    汪海波主编.传输技术.广州:华南理工大学出版社,2006:51-52

    3.

    秦国主编.现代通信网概论.北京:人民邮电出版社,2008:157-159

    4.

    王正德主编.解读网络中心战.北京:国防工业出版社,2004:145-146

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空空如也

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同步传输采用的什么同步技术

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