数据传输就是按照一定的规程，通过一条或者多条数据链路，将数据从数据源传输到数据终端，它的主要作用就是实现点与点之间的信息传输与交换。一个好的数据传输方式可以提高数据传输的实时性和可靠性。1

数据传输部分在整个系统中处于重要的地位，相当于人体的神经给身体的各个部位传输信号，如何高效地、准确地、及时地传输采集模块采集到的数字信息是一个重要的课题。1

简介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。3

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）等。2

基本传输分类数据信号的基本传输方式有三种：基带传输、频带传输和数字数据传输。2

基带传输是基带数据信号（数据终端输出的未经调制变换的数据信号）直接在电缆信道上传输。换句话说，基带传输是不搬移基带数据信号频谱的传输方式。2

频带传输是基带数据信号经过调制，将其频带搬移到相应的载频频带上再传输（频带传输时信道上传输的是模拟信号）。2

数字数据传输是利用PCM信道传输数据信号,即利用PCM30/32路系统的某些时隙传输数据信号。2

数据传输方式数据传输方式是指数据在信道上传送所采取的方式。如按数据代码传输的顺序可以分为并行传输和串行传输；如按数据传输的同步方式可分为同步传输和异步传输；如按数据传输的流向和时间关系可分为单工、半双工和全双工数据传输。2

并行传输并行传输是将数据以成组的方式在两条以上的并行信道上同时传输。例如采用7单位代码字符（再加1位校验码）时可以用8条信道并行传输，另加一条“选通”线用来通知接收器，以指示各条信道上已出现某一字符的信息，可对各条信道上的电压进行取样，如下图所示。2

并行传输的优点是不需要另外措施就实现了收发双方的字符同步。缺点是需要传输信道多，设备复杂，成本高。所以并行传输一般适用于计算机和其他高速数字系统内部，外线传输时特别适于在一些设备之间的距离较近时采用。2

串行传输串行传输是数据码流以串行方式在一条信道上传输。在串行传输时，接收端如何从串行数据码流中正确地划分出发送的一个个字符所采取的措施称为字符同步。2

串行传输的优点是易于实现。缺点是为解决收、发双方字符同步，需外加同步措施。通常，在远距离传输时串行传输方式采用较多。2

异步传输根据实现字符同步方式的不同,数据传输有异步传输和同步传输两种方式。2

异步传输是每次传送一个字符，各字符的位置不固定。为了在接收端区分每个字符，在发送每一个字符的前面均加上一个“起”信号，其长度规定为一个码元，极性为“0”，后面均加一个“止”信号。对于国际电报2号码，“止”信号长度为1.5个码元，对于国际5号码或其他代码，“止”信号长度为1或2个码元，极性为“1”。2

字符可以连续发送，也可以单独发送；不发送字符时，连续发送“止”信号。因此，每一字符的起始时刻可以是任意的（这正是称为异步传输的含义），但在同一个字符内各码元长度相等。这样，接收端可根据字符之间的从“止”信号到“起”信号的跳变（“1”一“0”）来检测识别一个新字符的“起”信号，从而正确地区分一个个字符。因此，这样的字符同步方法又称起止式同步。2

异步传输的优点是实现字符同步比较简单，收发双方的时钟信号不需要精确的同步。缺点是每个字符增加了起、止的比特位，降低了信息传输效率，所以，常用于1200 bit/s及其以下的低速数据传输。2

同步传输同步传输是以固定时钟节拍来发送数据信号的，在串行数据码流中，各字符之间的相对位置都是固定的，因此不必对每个字符加“起”信号和“止”信号，只需在一串字符流前面加个起始字符，后面加一个终止字符，表示字符流的开始和结束。2

同步传输有两种同步方式：字符同步和帧同步。2

同步传输一般采用帧同步。接收端要从收到的数据码流中正确区分发送的字符，必须建立位定时同步和帧同步。位定时同步又叫比特同步，其作用是使接收端的位定时时钟信号和收到的输入信号同步，以便从接收的信息流中正确识别一个个信号码元，产生接收数据序列。2

同步传输与异步传输相比，在技术上要复杂（因为要实现位定时同步和帧同步），但它不需要对每一个字符单独加起、止码元作为识别字符的标志，只是在一串字符的前后加上标志序列，因此传输效率较高。通常用于速率为2400bit/s及其以上的数据传输。2

单工、半双工和全双工传输根据实际需要数据通信可采用单工、半双工和全双工数据传输，如下图所示。通信一般总是双向的，有来有往，这里所谓单工、双工等，指的是数据传输的方向。2

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。如上图（a）所示，数据由A站传到B站，而B站至A站只传送联络信号，前者称为正向信道，后者称为反向信道。一般正向信道传输速率较高，反向信道传输速率较低。2

远程数据收集系统，如气象数据的收集，采用单工传输，因为在这种数据收集系统中，大量数据只需要从一端送到另一端，而另外需要少量联络信号（也是一种数据）通过反向信道传输。2

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，但不能同时进行。问询、检索、科学计算等数据通信系统适用于半双工数据传输。2

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，适用于计算机之间的高速数据通信系统。2

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。2

数据交换方式信息系统间数据交互的模式主要包括socket方式、FTP/文件共享服务器方式、数据库共享数据方式以及message方式等几种。4

1.socket方式

socket方式是比较简单的交互方式。服务器提供服务，通过IP地址和端口进行服务访问。客户机通过连接服务器指定的端口进行消息交互。4

目前，我们常用的http调用，JAVA远程调用，webserivces，都是采用的这种方式。不同的是传输协议及报文格式不同。socket方式具有易于编程、容易控制权限、通用性比较强的优点。5

2.FTP/文件共享服务器方式

FTP/文件共享服务器方式适合对于大数据量的交互。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。地方不动产登记信息平台接入部平台进行登记信息上报，采用的就是这种方式。如下图所示。4

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。这种方式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。同时，方便简单，避免了网络传输。5

3.数据库共享数据方式

数据库共享数据方式指系统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提供数据，请求系统B进行处理时，系统A使用Insert语句向共享表插入数据，系统B通过数据库trigger触发或者数据库镜像等策略，自动读取数据进行处理，保证了数据的一致性。4

这种方式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。而且，交互方式比较灵活，通过数据库的事务机制，还可以做成可靠性的数据交换。但是存在一定缺陷，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，当连接B的系统越来越多的时候，可能导致无可用的数据库连接；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。5

4.message方式

message方式则是指系统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，消息服务器会将消息推送给B。双方约定消息格式即可。目前市场上有很多开源的JMS消息中间件，比如 ActiveMQ, OpenJMS 等。4

Java消息服务（Java Message Service，JMC）是message数据传输的典型的实现方式。5

这种方式由于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。同时，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。但是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。5

DCE中的数据传输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。6

**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：6

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。6

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。6

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。6

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。6

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。6

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。6

本词条内容贡献者为:

尚轶伦 - 副教授 - 同济大学数学科学学院