3.1数据传输和通信
3.1.1对数据的要求
数据是企业信息系统正常运行的基础。数据的定义、采集、录入、传输和使用，任何一个环节出现问题都会对系统造成不良影响，甚至提供错误信息，使企业蒙受损失。信息系统对数据的基本要求是：准确性、可靠性、实时性、保密性、安全性。
这些要求中的大部分与数据传输有关。
（1）准确性
数据不准确的问题主要发生在数据的定义、采集和录入过程中，特别是手工操作时比较容易发生错误。传输过程不应该修改数据而影响数据的准确性。在数据传输过程中，一般的数据传输软件都有自动校验功能，例如系统及时发现数据传输的错误并让发送方重新发送。当然，数据丢失还是可能发生的，这涉及数据传输的可靠性问题。
（2）可靠性
传输差错处理功能一般能够保证数据传输的正确性。但是，如果传输媒体的质量很差，信道容量不足，或传输路径上存在严重干扰，同样会妨碍数据的传输。
如果这种差错经常发生，系统的纠错处理功能已经不能消除差错，称这种情况为可靠性差。只能通过改善信道，例如更换传输媒体、消除干扰源等，才能解决问题。
（3）实时性（及时性）
实时性要求系统及时把数据传送到需求它的用户方。对于一般的企业，设计合理的系统完全能够保证数据传递的实时性。问题往往出在数据的录入不及时，特别是管理数据，操作人员喜欢采用“批处理”或者定时的方法录入数据，不一定能够满足数据及时性的要求。应该在管理制度上做出规定，以保证数据的实时性。
（4）保密性
保密性要求系统建立授权机制，根据用户的级别决定其能够访问数据的范围，给予相应的访问权限。授权机制只能在正常情况下起保密作用，防止因为好奇或者操作失误造成的泄密。对于有意侵犯者（黑客）必须采取进一步的防范措施。
（5）安全性
安全性主要指系统不被攻击和被破坏。可以采取防火墙技术抵御来自系统外部的攻击或者病毒，例如包过滤、代理型防火墙、主动型防火墙、自适应防火墙等技术。防火墙不能防止内部产生的攻击。内部攻击主要靠制度和法律加以阻止。
3.1.2数据传输方案
数据传输的方案很多，这里介绍与企业信息化工程有关的几种方案。其中有的依靠网络支持，有的不需要网络支持。可以在企业信息化工程发展的不同阶段选择不同的数据传输方案。从发展趋势看，依靠网络传递数据是首选的方案，第3.3节和3.4节将对网络通信作重点介绍。
（1）文件传递
文件传递是一种比较原始的数据传递方法。它是把数据写成文件的形式，从一个系统传递到另一个系统。如果两个系统没有连接关系，利用软盘也能够完成任务。
如果两个系统已经通过网络连在一起，那么可以直接通过网络交换数据。这种方法基本上不需要增加投资，利用现有条件即可实现数据交换。缺点是手续麻烦，不能够传递大量数据，实时性、保密性、安全性都很差。一般只把它作为临时性措施。
（2）点对点通信
在现场数据和管理数据的交换中有时会使用点对点通信的方法。点对点通信有并行和串行两种方式，它们与通信距离有关。若两点之间的距离小于30m，可以采用并行方式进行数据通信；若距离大于30m，则应该采用串行方式。并行方式可以同时传送多位数据，因此速度比较快，但距离超过30m要增加电缆和放大器的投资。串行方式可以利用电话系统传递数据，所以在远距离数据传递中被广泛使用，例如现在常用的电话上网就是使用模拟技术的点对点通信。点对点通信不仅要求通信双方把硬设备连接起来，还要求双方遵守共同的通信协议。一些企业在引进自动化设备时没有考虑对通信协议的需求，结果给信息集成带来困难。
（3）布告牌
布告牌是一种公共的数据交换区，在互联网上被称为BBS。它的作用是：
a.信息主管对公众发布消息；
b.某个用户在布告牌上留言，或者删除自己以前的留言；
c.某个用户在自己感兴趣的消息上加以标识，以便以后再访问；
d.通过布告牌交换数据或者软件；
e.用户和信息主管以及用户之间的预约通信；
f.查看最新请求者的姓名和地址；
g.通过键盘与其他人进行在线对话。
（4）数据库共享
共享数据库是企业信息化工程中信息集成的基本形式。从第2.3.1节对管理数据库的分析可以看出，数据库的概念模式就是各用户共享的数据资源，任何用户都可以通过数据库把数据传给其他用户。如果不建立授权机制，所有用户都可以读、写和修改数据库的内容，这样，数据的保密性、准确性、可靠性都得不到保证。
授权机制规定了对数据的读、写、修改、删除等权限，只有被授权的用户才能进行被授权的操作。授权可以在模块、文件、基表、字段等不同层次上进行。
（5）开放式数据库互连
如果用户使用不同的数据库，例如工程数据库和管理数据库，它们之间交换数据就比较麻烦，这时通常采用异构数据库互连的技术。一种被称为开放式数据库互连（ODBC）的技术专门帮助用户实现异构数据库间的相互访问。在企业信息集成中，可以利用商品软件提供的集成接口，把数据传到对方。
（6）对象请求代理
对象请求代理（ORB）是近几年出现的新技术，它在更高层次上使对象在分布式环境中透明地收发请求和响应。在由ORB支撑的环境中，把数据库文件定义为对象，一个应用可能包含几个对象，通过对象的交互实现应用功能。对象间的交互通过ORB传递。对一个交互来说，请求服务方和服务方分别称为客户（client）和对象实现（objectimple mentation）。客户通过构造一个请求（request）得到服务。在请求中，指定提供服务的对象实现、执行的操作、操作上下文及该操作所用到的参数。系统会根据客户的指令，找到对象和执行操作的代码，完成本次交互。利用ORB技术比较容易实现在异构环境下传输数据。第5章将详细介绍有关内容。
3.1.3数据通信
（1）通信系统
通信的目的是传输信息。为了实现信息传输，通信必须具备3个条件，称为通信三要素，即信源、信道和信宿。信源是信息的发送者，信道是信息的传送媒体，信宿是信息的接受者。除了这3个必不可少的因素外，还有3个经常起作用的因素：
干扰源、变换器和反变换器。
（2）信道
信道是提供信息或者信号单向传输的途径，它以传输媒体和中继通信设施为基础。根据传输媒体的类型，信道可分为有线信道和无线信道。有线信道的传输媒体为导线，一对（2条）导线构成一个有线信道。有线信道的特点是信号沿导线传输，能量相对集中，因此具有较高的可靠性、安全性和传输效率。架空明线、电缆、光缆等都可以作为有线信道的传输媒体。无线信道的传输媒体为自由空间，发送方（信源）使用高频发射机和定向天线发射信号，接受方（信宿）通过接收天线和接收机接受信号。无线信道的特点是信号相对分散、传输效率低、安全性较差。无线信道可以分为长波、中波、短波、超短波和微波。数据通信主要应用短波和微波。
信道带宽和信道容量是描述信道的主要指标。信道带宽是指信道可以不失真地传输信号的频率范围，通常也称为信道的通频带。不同传输媒体所支持的信道带宽有所不同。信道容量是指信道在单位时间内可以传输的最大位数，记为bit/s。
一般说来，信道容量和信道带宽具有正比关系：带宽越大，容量越大。因此，也常用信道带宽表示信道容量。一般电话线路的传输容量为1200bit/s或2400bit/s，较好的电话线路可达到9600bit/s或者更高。
（3）调制和解调
通信系统中的信号主要分为模拟信号和数字信号两类。模拟信号是在时间上连续的信号，在时间与信号量构成的坐标系中，对应连续的光滑曲线。数字信号也称离散信号，在时间与信号量构成的坐标系中，信号只对应一系列有限的数值。
从理论上看，任何传输媒体都可以用于模拟信号或者数字信号的传输。但是，由于数字信号在传输时极易衰减和畸变，同时也为了利用已有传输模拟信号的信道（称为模拟信道），所以在远距离传输数字信号时采用了调制-解调技术。
调制是将数据信息变换成适合于在模拟信道上传输的电磁波信号（高频载波信号）。
解调是将从模拟信道上接收的高频载波信号还原成数据信息。就数据通信而言，调制与解调总是成对出现的，因此，市场上的调制解调器（Modem）总是兼有两者的功能。
（4）编码和解码
与调制-解调相对应的技术，称为编码-解码。编码是把模拟信息转换为数字信号，解码则是把数字信号还原为模拟信号。把现场信息送入工控机时要进行编码，把工控机的处理结果反馈给作业现场实施控制时需要解码。
编码通常采用脉冲编码调制（PCM）技术来实现。PCM包括3个步骤：采样、量化、编码。采样是通过某种频率将模拟信号的值取出，变连续的模拟信号为离散信号。根据香农采样定理，只要采样频率大于或等于有效信号最高频率的2倍，采样值就包含了原始信号的全部信息，被采样的信号可以不失真地还原为原始信号。
量化的目的是确定采样得到的模拟信号数值，通过规定一定的量化级，对取样的离散值进行“取整”，得到离散信号的具体数值。编码是将量化后的值编排成一定位数的二进制值。对于数字信号，常用的方法是用电平“0”和“1”表示二进制数字。
（5）传输编码
数据通信的目的是实现计算机设备之间的信息传输，为此必须研究传输编码技术。传输编码主要包括两部分：字符编码和通信编码。用户直接面对的信息是字符、字母、数字和控制符，它们本身并不适合计算机处理，必须把它们变为0和1的组合。字符编码就是利用0和1的特定组合（二进制编码）来表示字符。计算机处理中常用的字符编码有如下几种：
a.BCD码，即二进制编码表示的十进制码，常用于数据处理。
b.BCDIC码，即二进制编码的十进制交换码，常用于人机通信。
c.IA5码，即国际5号码，我国的对应标准为GB1998-80。每个码字由7位组成，记为X/Y，其中：X=b7b6b5，Y=b4b3b2b1。IA5码集合的部分码字可由各国自行定义，因此IA5码具有多种版本，其中最常用的是ASCII码。
d.ASCII码，即美国信息交换标准码，其子符集合含图形字符和控制字符两大类。图形字符包括数字、字母、运算符号、语句符号和商用符号等，控制字符包括传输控制字符、格式控制字符、信息分隔字符和辅助设备控制字符等。有时为了检测通信过程中的错误，在IA5码的后面增加一位b8，称之为校验码。
（6）通信编码
通信编码是指利用特定的电平信号来表示0、1。可用的编码方案很多，最常用的方案有：
a.RS-232编码。由国际电工委员会（IEC）规定，用于计算机之间的低速数据传输，通常只限于点对点通信，例如通过PC机的RS-232串行通信端口对生产设备实施控制。
b.NRZI编码。又称为不归零交替编码，编码特征为该位发生电平变化表示1，不发生电平变化表示0。
c.曼彻斯特编码。编码特征为把一段时间内的电平变化分为两种状态，从低电平到高电平的变化表示1，从高电平到低电平的变化表示0，电平不发生变化的位称为非数据位，常用于传输数据块的控制符。
d.4b/5b码。主要用于光纤通信，其实现包括两个过程：首先用5位（5b）符号表示4位（4b）数据，其次用NRZI码表示这5位符号。5位符号的选择要求每个字符中至少有2个以上的“1”的位出现，因此在使用NRZI码表示时，每个符号的编码中至少包含两次电平变化。该码可被接收方用于调整取样脉冲。
3.2信息传输技术
3.2.1传输方式
根据组成字符的各位是否同时传输，字符编码在信源-信宿之间的传输分为并行传输和串行传输两种方式。
并行传输是指组成字符的各个位同时传输，因此速度高，一次可传输1个字符。缺点是通信成本高，每一位的传输要求一个单独信道支持；由于信道之间的电容感应，在远距离传输时，可靠性低。并行传输是针对同一字符的各位而言，字符与字符之间仍然是串行传输。
串行传输是将组成字符的各位一个接一个地发往对方。与并行传输相比，串行传输的速度低，但是通信成本也低。目前，计算机网络中的数据传输均采用串行传输。串行传输又分为同步传输和异步传输两种方式。同步传输是以多个字符或者多位合成的数据块为单位而进行传输的。利用独特的同步模块来限定数据块，达到同步目的。为了保证不出差错，数据块传输之前收发两端必须进行同步，同时要求数据块内的字符之间间隔0个或者整数个完整的字符编码所占时间，以及字符内的每位的传输均占用相同的时间。
