在上一章中我们介绍了办公自动化系统中的图文数据处理设备，包括计算机、打印机、复印机、图像输入、输出设备等。在本章当中，我们将要介绍办公自动化系统中的图文数据传送设备，包括信号的分类和数据传输方式、Fax/Modem与微型计算机远程通信、图文传真机、专用程控交换机及电传机。
通信是办公自动化的主要支持技术之一。现代通信主要是借助模拟交换网络和数字数据交换进行信息交换和传输的。在模拟交换网络上传输的是模拟信号，利用模拟交换网络进行的通信包括普通电话、图文传真以及本地计算机借助调制解调器与远程计算机的通信等；在数字交换网络上传输的是数字信号，利用数字数据交换网络进行通信的网络包括各种计算机局域网、城域网及广域网。这两大类网络的工作方式不同，其控制设备工作的传输协议也不同。本章主要介绍目前常用的通信技术的有关知识及在模拟交换网络上运行的通讯设备。局域网部分在后面的章节里介绍。
3.1信号与数据传送方式
3.1.1通信的基本概念
数据包括数字、文字、图形、图像、声音和其它物理过程产生的信号。数据就是信息的载体，通信的目的是交换信息（Information）。数据涉及对事物的表示形式，信息涉及对数据所表示内容的解释。通信是指在不同的设备之间传送信息的过程。
信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式。数据可以用数字信号也可以用模拟信号表示，这两种信号可以进行转换。
1、数字信号（digital signal）
计算机内部使用二进制数“0”和“1”来表示数据。在电路上用方波信号来表示，即低电平表示“0”，高电平表示“1”，这样的信号称为数字信号。
数字信号常应用于计算机和数字网络的通信方面。如CPU通过数据总线向内存（RAM）、显示卡、磁盘驱动器、打印机、键盘等发送数字信号方式的数据和指令。
2、模拟信号（analog signal）
除方波以外的任何其它连续的表示某种物理状态的波形信号都称为模拟信号，模拟信号常应用于电话线上传送的强弱幅度连续变化的语音信号，同轴电缆上传送的电视图像信号及交流电源线上传送的规则的正弦波信号。模拟信号的特点是在时间上和幅度上都是连续的。
按照在传输介质上传输的信号的类型，可以相应地将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。
3、用模拟信号载送数字信号
数字信号的优点是表示信息准确，但对于传送的距离有严格要求。这是因为数字信号基本上是方波，它的陡峭的上升沿和下降沿，包含了很强的高频分量，使得它在普通通信线路（例如电话线）上进行长距离传输（大于15m）时，信号严重畸变，很难予以恢复。而普通通信线路造价低、使用范围广、现有基础设施条件好，在传输较低频率的正弦信号时失真很小，因此人们想到了把数字信号先加载到了正弦信号上（即调制），利用普通通信线路进行传送，到达目的地后再将信号还原出来（即解调）。
将发送端数字数据信号变换成模拟数据信号的过程称为调制（modulation），将调制设备称为调制器（modulator）；将接收端把模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为解调（demodulation），将解调设备称为解调器（demodulator）。同时具备调制与解调功能的设备，就被称为调制解调器（modem）。
3.1.2数据编码技术
数据在通信过程中的数据编码类型，主要取决于它采用的通信信道所支持的数据通信类型。根据数据通信类型，常用的通信信道分为两类：模拟通信信道与数字通信信道。相应的用于数据通信的数据编码方式也分为两类：模拟数据编码与数字数据编码。
1模拟数据编码方法
电话通信信道是典型的模拟通信信道，它是目前世界上覆盖面最广、应用最普通的一类通信信道。无论网络与通信技术如何发展，电话仍然是一种基本的通信手段。传统的电话通信信道是为传输语音信号设计的，只适用于传输音频范围（300~3400Hz）的模拟信号，无法直接传输计算机的数字信号。必须将数字信号进行调制和解调。
（1）振幅键控（ASK，Amplitude-Shift Keying）
振幅键控方法是通过改变载波信号振幅来表示数字信号1、0。例如可以用载波幅度mu表示数字1，用载波幅度为0表示数字0。
振幅键控ASK的特点是信号实现容易，技术简单，但抗干扰能力较差。
（2）移频键控（FSK，Frequency-Shift Keying）
移频键控方法是通过改变载波信号角频率来表示数字信号1、0。例如可以用角频率ω1表示数字1，用角频率ω2表示数字0。
移频键控FSK 信号实现容易，技术简单，抗干扰能力较强，是目前最常用的调制方法之一。
（3）移相键控（PSK，Phase-Shift Keying）
移相键控方法是通过改变载波信号的相位值来表示数字信号1、0。如果用相位的绝对值来表示数字信号1、0，则称为绝对调相。如果用相位的相对偏移值表示数字信号1、0，则称为相对调相。
接收端可以通过检测载波相位的方法来确定它所表示的数字信号值。
相对调相：相对调相用载波在两位数字信号的交接处产生的相位偏移来表示载波所表示的数字信号。最简单的相对调相方法是：两比特信号交接处遇0，载波信号相位不变；两比特信号交接处遇1，载波信号相位偏移π。
在实际使用中，移相键控方法可以方便地采用多相调制方法，以达到高速传输的目的。
移相键控方法的抗干扰能力强，但实现技术较复杂。
2数字数据编码方法
在数字通信通道中可以直接传输数字数据信号。数字数据信号的编码方法主要有如下几种：
（1）非归零码NRZ（Non-Return to Zero）
NRZ码可以规定用负电平表示逻辑“0”，用正电平表示逻辑“1”；也可以有其它表示方法。
NRZ码的缺点是无法判断一位的开始与结束，收发双方不能保持同步。为保证收发双方的同步，必须在发送NRZ码的同时，用另一个信道同时传送同步信号。另外，当信号中“1”与“0”的个数不相等时，存在直流分量，这是在数据传输中不希望存在的。
（2）曼彻斯特（Manchester）编码
曼彻斯特编码是目前应用最广泛的编码方法之一。曼彻斯特编码的规则是：
每比特的周期T分为前T/2与后T/2两部分；
前T/2传送该比特的反码，后T/2传送该比特的原码。
曼彻斯特编码的优点是：每个比特的中间有一次电平跳变，两次电平跳变的时间间隔可以是T/2或T，利用电平跳变可以产生收发双方的同步信号。因此，曼彻斯特编码信号又称做“自含钟编码”信号，发送曼彻斯编码信号时无需另发同步信号。曼彻斯特编码信号不含直流分量。
曼彻斯特编码的缺点是：效率较低，如果信号传输速率是10Mbps，那么发送时钟信号频率应为20Mbps。
（3）差分曼彻斯特（Difference Manchester）编码
差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码不同点主要是：
每比特的中间跳变仅做同步之用；
每比特的值根据其开始边界是否发生跳变来决定。一个比特开始处出现电平跳变表示传输二进制“0”；不发生跳变表示传输二进制“1”。
曼彻斯特与差分曼彻斯特编码是数据通信中最常用的数字数据信号编码方式，它们的优点是明显的，但也有明显的缺点，那就是它需要的编码的时钟信号是发送信号频率的两倍。
例如，如果发送速率为10Mbps，那么发送时钟为20MHz；如果发送速率为100Mbps，那么发送时钟就要求达到200MHz。因此在高速网络研究中，又提出了其它的数字数据编码方法。
3.1.3数据的传送方式
在设计一个数据通信系统时，要考虑数据通信的方式。基本的形式有两类：并行传送和串行传送。根据数据流的方向可以将串行传送分为单工串行、半双工串行和全双工串行3种。根据数据的组织形式，又可将串行传送分为异步串行和同步串行两种。
1、串行通信与并行通信
数据通信按照字节使用的信道数，可以分两种：串行通信和并行通信。
在计算机中，通常用8位的二进制码来表示一个字符。在数据通信中，人们可以按照方式，将待传送的每个字符的二进制代码按由低位到高位的顺序依次发送的方式称为串行通信。
人们也可以利用多条并行的通信线路，将表示一个字符的8位二进制代码同时通过8条对应的通信信道发送出去，每次发送一个字符代码，这种工作方式称为并行通信。
显然，采用串行通信方式只需要在收发双方之间建立一条通信信道；采用并行通信方式，收发双方之间必须建立并行的多条通信信道。对于远程通信来说，在同样的传输速率的情况下，并行通信在单位时间内所传送的码元数是串行通信的n倍（此例中n=8）。由于需要建立多个通信信道，并行通信方式造价较高。因此，在远程通信中，人们一般采用串行通信方式。
2、单工、半双工与全双工通信
数据通信按照信号的发送方向与时间的关系，可以分为三种：单工通信、半双工通信、全双工通信。
在单工通信方式中，信号只能向一个方向传输，任何时间都不能改变信号的传送方向。
在半双工通信方式中，信号可以双向传送，但必须是交替进行，一个时间只能向一个方向传送。
在全双工通信方式中，信号可以同时双向传送。只能向一个方向传送的通信信道，只能用于单工通信方式中；可以双向传送信号，但必须交替进行的通信信道，只能用于半双工通信方式中；可以双向同时传送信号的通信信道，才能实现全双工通信，自然也就可以用于单工或半双工通信。
3、同步技术
同步是数字通信中必须解决的一个重要问题。所谓同步，就是要求通信的收发双方在时间基准上保持一致。
数据通信的同步涉及以下两种：位同步和字符同步。
位同步（bit synchronous）数据通信的双方如果是两台计算机的话，那么两台计算机的时钟频率即使是同样的，也存在一定的误差。尽管这种误差是微小的，但是在大量的数据的传输过程中，其积累误差足以造成传输错误。因此，在数据通信过程中首先要解决的收发双方的时钟频率的一致性问题。解决的基本方法是：要求接收端根据发送的数据的起止时间和时钟频率来校正自己的时间基准与时钟频率。这个过程就叫位同步。
实现位同步的方法有外同步法和内同步法。
外同步法是在发送端发送一路数据信号的同时，另外发送一路同步时钟信号。接收端根据接收到的同步时钟来校正时间基准与时钟频率，实现收发双方的位同步。如上面所说的非归零码NRZ。
内同步法则是从自含时钟编码的发送数据中提取同步时钟的方法。曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码都是自含时钟编码方法。字符同步（character synchronous）在解决了位同步问题之后，应该接着解决字符同步问题。标准的ASCII字符是由8bits二进制0，1组成。发送端以8bit为一个字符单元来发送，接收端也以8bit的字符单元来接收。保证收发双方正确传输字符的过程就叫做字符同步。
字符同步方法可以分为两种：起止式（start-stop）和同步（synchronous）式。
起止式又称为异步式。采用异步方式进行数据传输就叫做异步传输（asynchronous transmission）。异步传输的特点是：每个字符作为一个独立的整体进行发送，字符之间的时间间隔可以是任意的。为了实现字符同步，每个字符的第一位前加1位起始位（逻辑“1”），字符的最后一位加1、1.5或2位终止位（逻辑“0”）。
同步传输（synchronous transmission）将字符组织成组，以组为单位连续传送。每组字符之前加上一个或多个用于同步控制的同步字符SYN，每个数据字符内不加附加位。接收端接收到同步字符SYN后，根据SYN来确定数据字符的起始与终止，以实现同步传输的功能。
在实际问题中，也将同步传输叫做同步通信，将异步传输叫做异步通信。同步传输的效率要比异步传输效率高，因此同步传输通信方式更适合于高速数据传输。
4、频带传输与基带传输
在数据通信技术中，人们将利用模拟通信信道，使用调制解调器传输模拟数据信号的方法称做频带传输；将利用数字通信信道直接传输数字数据信号的方法称做基带传输。
频带传输的优点是可以利用目前覆盖面最广、普遍应用的模拟语音通信信道。用于语音通信的电话交换网技术成熟、造价较低，但其缺点是数据传输速率与系统效率较低。基带传输在基本不改变数字数据信号频带（即波形）的情况下直接传输数字信号，可以达到很高的数据传输速率和系统效率，是目前迅速发展与广泛应用的数据通信方式。
