1.5 通信系统的传输方式

通信系统的传输方式是指通信双方所共同遵守的一种传输规则。从不同的角度观察，可以有不同的传输方式。

1.5.1 单工与双工传输方式

按消息传输方向与时间划分，可分为单工、半双工及全双工三种传输方式。

若通信双方的一方只能接收消息而不能发送消息，同时另一方只能发送消息而不能接收消息，则称为单工传输方式。例如，广播电台、电视台与广大听众和观众之间就是典型的单工传输方式。

若通信双方都能够既发送又接收消息，但在同一时间只能一方发送另一方接收，则称为半双工传输方式。这种方式多半是由于双方共用同一个信道，而一个信道同时只能被一方占有所致。例如，短距离无线对讲机在使用时双方不能同时讲话，当一方讲话时需要按下按键，松开按键后才能听到对方讲话。

若通信双方可以同时发送和接收消息，则称为双工传输方式。为了实现双工，双方需要具有各自的传输信道。例如，在固定电话通信系统中双方可以同时讲话而不必在意谁先谁后。

1.5.2 串行与并行传输方式

按消息传输时排列方式的不同，可分为串行（序列）和并行（序列）传输方式。

若消息沿线路方向按照消息单位（比特流）的先后顺序进行传输，即每次仅传输一个消息单位的1位（1bit），则称为串行传输方式，如图1-8a所示。串行传输方式在一条线路上完成全部的传输工作。其优点是节省线路费用，缺点是传输效率低。串行通信方式多用于长距离通信，是最常用的一种传输方式。

图1-8 串行和并行传输方式

a）串行传输方式 b）并行传输方式

如果消息沿线路方向按照每次一个消息单位的量进行传输，即每次传输一个消息单位的多位，则称为并行传输方式，如图1-8b所示。并行传输方式在多条线路上同时进行，每条线路传输1位。其优点是效率多倍提高，缺点是线路成本较高，通常适用于短距离通信。例如，打印机与计算机之间的连接、计算机之间通过并行电缆连接等都是并行传输的例子。

一般通信系统都采用串行传输方式，而并行传输方式仅用在距离较短（几厘米到几十米）并且需要高速数据传输的场合。

1.5.3 同步与异步传输方式

在通信系统中，特别是在数字通信系统中，要求收、发双方保持步调一致才能实现消息的正确传输。按照收、发双方保持步调一致的方法，可以分为异步和同步两种传输方式。

异步传输方式中，收、发双方的时钟各自独立并允许有一定的误差。典型的异步传输（例如，计算机串行口通信）以一个字符（8bit）为单位。为了达到双方同步的目的，需要在每个字符的头、尾各附加1bit的起始位和终止位，用来指示一个字符的开始和结束。起始位的到来给了接收方响应时间，停止位的出现让接收方知道一次传输的终止。异步传输由于需使用许多起始和停止位进行同步，所以传输开销大，效率较低。主要适用于低速数据传输，例如，计算机键盘与主机、RS-232C串口实现的异步数据传输等。

同步传输方式中要求双方时钟严格一致。通常每次发送和接收都以数据帧为单位，每帧由若干个字符组成。帧头包含一组类似于异步传输方式中起始位功能的，由特殊比特组合而成的帧同步码，用于通知接收方一个帧的到达，确保双方进入同步状态，帧同步码之后紧接着就是信息数据。由于帧同步码已经确保了双方进入同步状态，所以直到接收方检测到帧结束码之前所接收的内容都属于信息数据部分。一帧的最后一部分是一个帧结束码，它也是一个特殊的比特组合，类似于异步传输方式中的停止位，用于表示一帧的结束。例如，数字电话通信中每帧包含32个话路，每个话路8位，一帧的大小就是32个字符共256位。同步传输方式具有较高的传输效率，但实现较为复杂，常用于高速数据通信系统中。

为了实现收、发双方时钟严格同步，发送方的编码中通常隐含着供接收方提取的同步频率，由接收方从中提取出来后用于双方时钟同步。因此，同步通信方式的线路编码格式很重要。例如，曼彻斯特编码或CMI码就隐含有同步时钟信号的频率。