目录

一、模拟信号与数字信号

二、基带、频带与宽带

三、基带信号与频带信号

四、“串行传输”和“并行传输”

五、同步传输与异步传输

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一、模拟信号与数字信号

“模拟信号”（analog signal）是“模拟数据”的电平信号表示形式，其信号电平是一个随时间连续变化的（中间没有跳跃）函数曲线（每个周期的曲线是一样的）

而“数字信号”（digital signal）是“数字数据”的信号电平表示形式（由一个个“码元”组成，一个“码元”就包括一个脉冲周期），用两种不同的电平表示二进制的0和1信号所对应的电压脉冲，是离散（非连续变化）的。

二、基带、频带与宽带

信源信号（也就是信号源发送的信号）经过信源编码之后成为离散的二进制数字信号。我们用一些离散的波形来代替这些数字信号。这些离散的信号可以直接进行传输，或者调制到载波上进行传输。这样就形成了两种最基本的数字信号的传输类型——基带传输和频带传输。在频带传输基础上，通过信道的复用又诞生了一种称为宽带传输的数据传输类型。

基带是指信源发出的，没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号所固有的频带（频率带宽），也称为基本频带。

而频带是指对基带信号调制后所占用的频率带宽（一个信号所占有的从最高的频率到最低的频率之差）。

所谓“宽带”（Broadband）就是采用比音频（4kHz）更宽的频带，该频带包括了大部分电磁波频谱，是相对前面的“频带”来说的，因为“频带”只具有有限的频率宽度。使用这种宽频带进行的数据传输就称为宽带传输。宽带传输其实与频带传输具有相同的特点，它也需要对信源发出的原始信号进行调制，但它将一个信道分成多个子信道，分别传送音频、视频和数字信号，而且宽带传输中的所有子信道都可以同时发送信号。

三、基带信号与频带信号

信源发出的没有经过调制的原始电信号（原汁原味）就称为基带信号。基带信号的特点是频率较低，信号频谱是从零频率的直流成分开始的。如果一个信号包含了频率达到无穷大的交流成分和可能的直流成分，则这个信号就是基带信号。

经过调制后的基带信号称为频带信号。频带信号的频率被限制在一个特定的频带中。如果一个信号只包含了一种频率的交流成分，或者有限几种频率的交流成分，我们就称这种信号为频带信号。

根据原始电信号的特征，基带（或频带）信号可分为数字基带（或频带）信号和模拟基带（或频带）信号（相应的，信源也分为数字信源和模拟信源），具体由其信源类型确定。数字基带信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量。在某些具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传输。

在基带传输中，由于不调制，所以整个信道只传输一种信号，通信信道利用率低。在基带传输中，需要在信源端对数字信号进行编码，在信宿端对编码的数据进行解码恢复，这分别是由编码器和解码器完成的。由于在近距离传输范围内基带信号的衰减不大，从而信号内容不会发生变化。因此在传输距离较近时，计算机网络都采用基带传输类型。大多数的局域网使用基带传输，如以太网、令牌环网等。

而频带传输广泛应用于广域网中，因为在这种网络通信中，往往需要同时发送多种信号（如数据信号、路由信号，以及各种网络控制信号），这时就可以利用高频率的信号来调制低频率信号，以实现同步传输，也提高了信道利用率。由于频带传输中所用的传输频率通常比较高，所以也适用于远距离的广域网通信

四、“串行传输”和“并行传输”

计算机网络数据通信的数据传输方式可分“串行传输”和“并行传输”两种。

“串行传输”指的是数据流以串行方式一位位地在一条信道上传输。

很显然，串行传输只需要一条传输信道（当然在一个接口中可以有多条这样的串行传输信道），传输速度比较慢，但易于实现、费用低，是目前主要采用的一种传输方式。另外，串行传输存在一个收、发双方如何保持码组或者说字符同步（也就是如果识别一个字符包括哪几个比特位）的问题。这个问题不解决，接收方就不能从接收到的数据流中正确地区分出一个个字符来，因而传输将失去意义。如何解决码组或字符同步的问题，就涉及异步传输方式和同步传输方式了。

采用串行传输方式的典型代表有计算机串行接口（简称串口，对应RS-232C标准），还有如USB接口、SATA（串行ATA）磁盘接口等，

“并行传输”指的是数据以一组或者整个字符的方式在多条并行信道上同时传输。

采用并行传输方式的典型代表有计算机上连接打印机的并口、磁盘ATA（或者IDE）接口等，计算机主板上CPU与其他芯片的数据传输也是采用并行传输方式。

五、同步传输与异步传输

串行传输接收端存在一个如何从串行数据比特流中正确地划分出发送的一个个字符的问题，也就是字符同步的问题。在串行数据通信中同步问题十分关键。发送端一位一位地把信息通过介质发往接收端，接收端必须识别信息的开始和结束，而且必须知道每一位的持续时间。只有这样，接收端才能从传输线路上正确地取出被传送的数据。根据实现字符同步的方式不同，有同步传输（Synchronous Transmission）和异步传输（Asynchronous Transmission）两种方式。

同步就是指通信双方在传输过程中是同步进行的（也就是接收端与发送端同时开始工作，并且接收端按数据的发送顺序进行接收），同步的依据就是双方有相同的时钟参考，能同时开始数据的发送和接收。通常这个时钟参考是同步时钟线或同一个时钟源。

同步传输是一种以数据块为传输单位（通常是以“帧”为单位的），以相同的时钟参考进行数据传输的模式，因此又称为区块传输。在该传输模式下，每一比特数据的持续传输时间都是相等的，而且在每个字符的传输过程中，两个字符间传输所需等待的时间也是相同的。

另外，在同步传输中的数据块的开始和结尾部分都有一个用于数据帧同步的特殊字符、特定的字节或特定的帧，这具体要视所采用的同步方法而定。同步传输分为面向字符的同步传输、面向比特的同步传输和面向字节的同步传输等几种。

采用同步传输的技术代表有SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）、STM（Synchronous Transfer Module，同步传输模块）和HDLC（High level Data Link Control，高级数据链路控制）等。

与下面将要介绍的“异步传输”方式比较，“同步传输”在技术上较复杂，但不需要对每个字符加单独的“起始”和“停止”比特，接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作，只需要在检测到帧同步字符时接收它们即可。而且同步传输是以帧为传输单位（异步传输是以字符为传输单位的，一个帧通常有500字节，4000比特）进行传输的，只需在一个数据帧的前后加上标志字符即可，因此传输效率高，常用于较高速的数据传输。

异步传输是指通信双方没有相同的时钟参考（也就是发送端和接收端不同时开始工作），但双方在数据传输速率上是同步的。即指每个字符之间是异步的，但一个字符内的每一位还是同步的。

异步传输是以字符为单位进行数据传输的。在发送每一字符代码的前面均加上一个“起始位”信号（长度为1比特，极性为0），用以标记一个字符的开始；在一个字符代码的最后加上一个“停止位”信号（长度为1或2比特，极性为1），用以标记一个字符的结束。字符位占5~8位，具体取决于数据所采用的字符集，如电报码字符为5位，ASCII码字符为7位。

异步传输的典型代表就是ATM（异步传输模式）技术，目前仍是城域网和广域网中主流的交换技术之一。早期还有一种B-ISDN（宽带ISDN）技术，也是异步传输技术的代表。

在“异步传输”中，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，故不需要同时开始接收。被发送的比特组需进行排除等候。最典型的一个异步传输实例就是我们访问互联网上的网站，点击一个网站，网站服务器一般不会马上响应，而是等它有资源响应时才响应，所以网站打开时往往有些延时。

异步传输的优点是字符同步实现简单，收发双方的时钟信号不需要严格同步。缺点是对每一字符都需加入“起、止”码元，使传输效率降低。例如假设每次传送7比特的信息，每个字符需要另外加一个起始位和一个停止位。另外，异步通信主要处理ASCII编码的信息，这意味着增加了第3个控制位，即奇偶校验位，这样每个字符附加3位控制位，传输效率只有70%。