1.1.3　数字通信的特点及优势

从20世纪中叶起，数字通信日益发展，开始出现了数字通信代替模拟通信的趋势。目前，无论模拟通信还是数字通信都得到了广泛的应用。从通信的发展历史来看，尽管数字通信（电报通信）很早就出现了，但在一个很长的时期中，数字通信的发展却比模拟通信缓慢得多，实际使用的通信设备也比模拟通信少。发展数字通信的原因除了数字信号本身具有的特点，数字通信还有很多突出的优点。

1.数字通信比模拟通信的抗干扰能力强

我们在打电话时，有时拨了对方的号码后，电话打不通，只能听到占线的“嘟嘟”声。这可能是对方正和别人讲话，也可能是连接两个电话之间的线路被占用了。因为两个电话局之间的中继线是有限的，如果同一时间有许多人在打电话，把这些中继线都占用了，后来的用户就打不通了。电话机的数目越多，各用户使用电话的次数越频繁，就需要有更多的中继线。如果要在两个电话局之间增设电缆，则又会受到土建工程的限制，困难较多，投资比较大。早期曾设法在一对中继线上同时接通多路模拟电话，但线路的高频特性不好，抗干扰能力差，串话的情况严重，通话效果不好。20世纪60年代初，数字通信开始在电话中试用。由于数字信号波形简单，具有0、1区别鲜明的特点，数字通信抗干扰能力极强，可以实现在一对中继线上同时接通几十对电话机。

在有线和无线通信系统中，常常需要在沿途适当地加装“中间放大器”来放大信号，使信号始终保持一定的强度。信号经过一段距离传输后就会减弱，并可能发生“走样”。对于模拟信号的传输来讲，虽然可以通过“中间放大器”来放大信号，但“走样”却很难完全消除，从而导致接收端接收信号失真。但对数字信号来讲，信号一般只有两种状态，虽然经过一段距离的传输，信号在接收端的波形变坏，但我们不必关心信号波形的精确程度，只要能识别数字信号的两种状态，就可以利用电子设备将已经变坏的信号波恢复成原有形状。利用再生作用，数字通信的传输质量几乎与距离无关！

2.数字信号比模拟信号易于调制

随着生产发展和军事需要，对传输数字信息的需求也迅速增长。目前，在长距离传输中，还不可能完全采用直接电缆传输。这里有一个很有现实意义的问题，就是数字信号能否利用已经建立起来的四通八达的模拟电路进行传输？为了在模拟电路上传输数字信号，必须在数字终端设备和模拟电路之间加装以调制解调为主体的接口设备，通常称为数据传输机或调制解调器。由于数字信号只有0和1两种状态，所以数字信号调制完全可以理解为类似于报务员用开关键控制载波的过程，因此数字信号调制十分简单。基本的数字信号调制方式有振幅键控（Amplitude Shift Keying，ASK）、频移键控（Frequency Shift Keying，FSK）和相移键控（Phase Shift Keying，PSK）三种，分别根据数字信号对载波的幅度、频率和相位进行调制。

数字信号的调制一般由数字电路来完成，具有信号波形变换速度快、调整测试方便、体积小、设备可靠性高等特点。

3.数字通信比模拟通信的保密性强

在穿云破雾的飞机上，在快速推进的坦克里，在乘风破浪的军舰上，保持与指挥部的联系，以及相互间的密切协调，无线电通信是唯一的方法。在无线电通信中，电波是向各处发散的，不仅通话对方能收到，其他人也能接收到，就像电台广播时，谁都可以用收音机收到一样。因此通信中的保密是非常重要的，特别是在战争期间，泄密往往会造成非常严重的后果。对数字通信进行加密要比模拟通信容易，不需要很多的复杂设备，只要采用简单的逻辑运算就可以起到加密作用，而且效果要比模拟通信好得多。所谓加密，就是将包含着语音信息的电码根据加密方式按照一定规律进行与、非、或等逻辑运算，也就是将密码“加”到语音电码中去，使它成为“变幻莫测”的电码。即使人在空中截获加密后的语音电码，一时也无法知悉信号内容，而在自己一方的接收端可以经解密还原出原始的信息。

4.数字通信易于控制差错

通常人们的普遍心理是，通信中数据传输最好不要有差错，越精确越好。但由于模拟线路特性不良，以及外来的干扰等原因，在传输数据时，极有可能出现差错。在数字通信中采用差错控制技术，能自动发现差错且立即校正，并改善传输质量。数字通信中的差错控制方法主要有自动请求重发（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）和前向纠错（Forward Error Correction，FEC）两种。

在ARQ中，当接收端检测出差错时，就设法通知发送端重发，直到收到正确的数据为止。为了捕捉这些错误，发送端的调制解调器对即将发送的数据执行一次数学运算，并将运算结果连同数据一起发送出去，接收端的调制解调器对接收到的数据执行同样的运算，并将两个结果进行比较。如果数据在传输过程中被破坏，则两个结果就不一致，接收端的调制解调器会请求发送端重新发送数据。ARQ方式使用检错码，但必须有双向信道才可能将差错信息反馈到发送端，发送端需要存储发送数据以备重发的缓冲区。

在FEC方式中，接收端不但能发现差错，而且能确定二进制码元发生错误的位置，从而加以纠正。FEC方式使用差错控制编码，不需要反向信道来传送请求重发的信息，发送端也不需要存储发送数据以备重发的缓冲区，但这种方式编码效率低，纠错设备也比较复杂。差错控制编码又可分为检错码和纠错码。检错码只能检查出传输中出现的差错，发送端只有重传数据才能纠正差错；而纠错码不仅能检查出差错，还能自动纠正差错，可避免重传。

5.数字通信易于和计算机结合

显而易见，数字通信适合与计算机结合，由计算机来处理信号，这样就使数字通信变得更通用、灵活，具有很好的适用性和兼容性。另外，由于数字通信中的数字信号简单，对通信设备的电路要求比较简单，因此成本低。目前，数字通信中用到的电路绝大部分都是集成电路，具有简便、轻巧、耗电低、不易发生故障等优点。随着大规模集成电路的发展，设备成本还可以进一步降低，数字通信设备会越来越普遍，其应用也将越来越广泛。

随着数字通信的发展，特别是在计算机应用于通信以后，就产生了计算机通信网。现代的数字通信网都是由计算机控制的，因此从通信的角度来看，它是计算机数字通信网；而从计算机的角度来看，这就是计算机网络。在更广阔的领域内，计算机网络技术和数字通信技术相结合，就形成了计算机通信网。计算机通信网可以使一个城市内计算中心的计算机供本市的许多用户使用，也可以供一个地区甚至全国使用。这时，用户数据终端、计算机产生的数据信号需要在计算机通信网内有效地进行交换，形成数据交换。随着数字通信的进一步发展，计算机技术已广泛应用到通信领域的各个方面。