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Modulator(調製器)與Demodulator(解調器)的簡稱,中文稱為數據機,數據機是一種計算機硬體。所謂調製,就是把數字信號轉換成電話線上傳輸的模擬信號;解調,即把模擬信號轉換成數字信號。使數字數據能在模擬信號傳輸線上傳輸的轉換介面。合稱數據機。

1 數據機 -定義

數據機數據機

數據機(Modem) ,俗稱「貓」,如圖 9所示。它是一個通過電話撥號接入Internet的必備的硬體設備。數據機的作用就是當計算機發送信息時,將計算機內部使用的數字信號轉換成可以用電話線傳輸的模擬信號,通過電話線發送出去;接收信息時,把電話線上傳來的模擬信號轉換成數字信號傳送給計算機,供其接收和處理。  
 Modem,其實是Modulator(調製器)與Demodulator(解調器)的簡稱,中文稱為數據機(港台稱之為數據機)。跟據Modem的諧音,親昵地稱之為「貓」。   

所謂調製,就是把數字信號轉換成電話線上傳輸的模擬信號;解調,即把模擬信號轉換成數字信號。合稱數據機。  數據機的英文是MODEM,它的作用是模擬信號和數字信號的「翻譯員」。 電子信號分兩種,一種是"模擬信號",一種是"數字信號"。我們使用的電話線路傳輸的是模擬信號,而PC機之間傳輸的是數字信號。所以當你想通過電話線把自己的電腦連入Internet時,就必須使用數據機來"翻譯"兩種不同的信號。 連入Internet后,當PC機向Internet發送信息時,由於電話線傳輸的是模擬信號,所以必須要用數據機來把數字信號"翻譯"成模擬信號,才能傳送到Internet上,這個過程叫做"調製"。 當PC機從Internet獲取信息時,由於通過電話線從 Internet傳來的信息都是模擬信號,所以PC機想要看懂它們,還必須藉助數據機這個"翻譯",這個過程叫作"解調"。總的來說就稱為"調製解調。

2 數據機 -簡介

工作原理計算機內的信息是由「0」和「1」組成數字信號,而在電話線上傳遞的卻只能是模擬電信號。於是,當兩台計算機要通過電話線進行數據傳輸時,就需要一個設備負責數模的轉換。這個數模轉換器就是Modem。

計算機在發送數據時,先由Modem把數字信號轉換為相應的模擬信號,這個過程稱為「調製」。經過調製的信號通過電話載波傳送到另一台計算機之前,也要經由接收方的Modem負責把模擬信號還原為計算機能識別的數字信號,這個過程稱為「解調」。正是通過這樣一個「調製」與「解調」的數模轉換過程,從而實現了兩台計算機之間的遠程通訊。

數據機(MOdulator/DEModulator)調製器/解調器的縮寫。它是在發送端通過調製將數字信號轉換為模擬信號,而在接收端通過解調再將模擬信號轉換為數字信號的一種裝置。Modem,其實是Modulator(調製器)與Demodulator(解調器)的簡稱,中文稱為數據機。跟據Modem的諧音,親昵地稱之為「貓」。

3 數據機 -類別

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根據Modem的形態和安裝方式,可以大致可以分為以下四類:

1、外置式Modem

外置式Modem放置於機箱外,通過串列通訊口與主機連接。這種Modem方便靈巧、易於安裝,閃爍的指示燈便於監視Modem的工作狀況。但外置式Modem需要使用額外的電源與電纜。

2、內置式Modem

內置式Modem在安裝時需要拆開機箱,並且要對中斷和COM口進行設置,安裝較為繁瑣。這種Modem要佔用主板上的擴展槽,但無需額外的電源與電纜,且價格比外置式Modem要便宜一些。

3、PCMCIA插卡式Modem

插卡式Modem主要用於筆記本電腦,體積纖巧。配合行動電話,可方便地實現移動辦公。

4、機架式Modem

機架式Modem相當於把一組Modem集中於一個箱體或外殼裡,並由統一的電源進行供電。機架式Modem主要用於Internet/Intranet、電信局、校園網、金融機構等網路的中心機房。

除以上四種常見的Modem外,現在還有ISDN數據機和一種稱為CableModem的數據機,另外還有一種ADSL數據機。CableModem利用有線電視的電纜進行信號傳送,不但具有調製解調功能,還集路由器、集線器、橋接器於一身,理論傳輸速度更可達10Mbps以上。通過CableModem上網,每個用戶都有獨立的IP地址,相當於擁有了一條個人專線。目前,深圳有線電視台天威網路公司已推出這種有線電視網的Internet接入服務,接入速率為2Mbps-10Mbps。

4 數據機 -傳輸模式

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Modem最初只是用於數據傳輸。然而,隨著用戶需求的不斷增長以及廠商之間的激烈競爭,市場上越來越多的出現了一些「二合一」、「三合一」的Modem。這些Modem除了可以進行數據傳輸以外,還具有傳真和語音傳輸功能。

1、傳真模式(FaxModem)

通過Modem進行傳真,除省下一台專用傳真的費用外,好處還有很多:可以直接把計算機內的文件傳真到對方的計算機或傳真機,而無需先把文件列印出來;可以對接收到的傳真方便地進行保存或編輯;可以克服普通傳真機由於使用熱敏紙而造成字跡逐漸消退的問題;由於Modem使用了糾錯的技術,傳真質量比普通傳真機要好,尤其是對於圖形的傳真更是如此。目前的FaxModem大多遵循V.29和V.17傳真協議。其中V.29支持9600bps傳真速率,而V.17則可支持14400bps的傳真速率。

2、語音模式(VoiceModem)

語音模式主要提供了電話錄音留言和全雙工免提通話功能,真正使電話與電腦融為一體。這裡,主要是一種新的語音傳輸模式—DSVD(DigitalSimultaneousVoiceandData)。DSVD是由Hayes、Rockwell、U.s.Robotics、Intel等公司在1995年提出的一項語音傳輸標準,是現有的V.42糾錯協議的擴充。DSVD通過採用DigiTalk的數字式語音與數據同傳技術,使Modem可以在普通電話線上一邊進行數據傳輸一邊進行通話。

DSVDModem保留了8K的帶寬(也有的Modem保留8.5K的帶寬)用於語音傳送,其餘的帶寬則用於數據傳輸。語音在傳輸前會先進行壓縮,然後與需要傳送的數據綜合在一起,通過電話載波傳送到對方用戶。在接收端,Modem先把語音與數據分離開來,再把語音信號進行解壓和數/模轉換,從而實現的數據/語音的同傳。DSVDModem在遠程教學、協同工作、網路遊戲等方面有著廣泛的應用前景。但在目前,由於DSVDModem的價格比普通的VoiceModem要貴,而且要實現數據/語音同傳功能時,需要對方也使用DSVDModem,從而在一定程度上阻礙了DSVDModem的普及。

5 數據機 -傳輸速率

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Modem的傳輸速率,指的是Modem每秒鐘傳送的數據量大小。通常所說的14.4K、28.8K、33.6K等,指的就是Modem的傳輸速率。傳輸速率以bps(比特/秒)為單位。因此,一台33.6K的Modem每秒鐘可以傳輸33600bit的數據。由於目前的Modem在傳輸時都對數據進行了壓縮,因此33.6K的Modem的數據吞吐量理論上可以達到115200bps,甚至230400bps。

Modem的傳輸速率,實際上是由Modem所支持的調製協議所決定的。在Modem的包裝盒或說明書上看到的V.32、V.32bis、V.34、V.34+、V.fc等等,指的就是Modem的所採用的調製協議。其中V.32是非同步/同步4800/9600bps全雙工標準協議;V.32bis是V.32的增強版,支持14400bps的傳輸速率;V.34是同步28800bps全雙工標準協議;而V.34+則為同步全雙工33600bps標準協議。以上標準都是由ITU(國際通訊聯盟)所制定,而V.fc則是由Rockwell提出的28800bps調製協議,但並未得到廣泛支持。

提到Modem的傳輸速率,就不能不提時下被炒得為熱的56KModem。其實,56K的標準已提出多年,但由於長期以來一直存在以Rockwell為首的K56flex和以U.S.Robotics為首X2的兩種互不兼容的標準,使得56KModem遲遲得不到普及。2008年2月,在國際電信聯盟的努力下,56K的標準終於統一為ITUV9.0,眾多的Modem生產廠商亦已紛紛出台了升級措施,而真正支持V9.0的Modem亦已經遍地開花。56K有望在一到兩年內成為市場的主流。由於國內許多ISP並未提供56K的接入服務,因此在購買56KModem前,最好先向你的服務商打聽清楚,以免造成浪費。

以上所講的傳輸速率,均是在理想狀況的得出的。而在實際使用過程中,Modem的速率往往不能達到標稱值。實際的傳輸速率主要取決於以下幾個因素:

1、電話線路的質量

因為調製后的信號是經由電話線進行傳送,如果電話線路質量不佳,Modem將會降低速率以保證準確率。為此,在連接Modem時,要盡量減少連線長度,多餘的連線要剪去,切勿繞成一圈堆放。另外,最好不要使用分機,連線也應避免在電視機等干擾源上經過。

2、是否有足夠的帶寬

如果在同一時間上網的人數很多,就會造成線路的擁擠和阻塞,Modem的傳輸速率自然也會隨之下降。因此,ISP是否能供足夠的帶寬非常關鍵。另外,避免在繁忙時段上網也是一個解決方法。尤其是在下載文件時,在繁忙時段與非繁忙時段下載所費的時間會相差幾倍之多。

3、對方的Modem速率

Modem所支持的調製協議是向下兼容的,實際的連接速率取決於速率較低的一方。因此,如果對方的Modem是14.4K的,即使用的是56K的Modem,也只能以14400bps的速率進行連接。

6 數據機 -傳輸協議

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Modem的傳輸協議包括調製協議(ModulationProtocols)、差錯控制協議(ErrorControlProtocols)、數據壓縮協議(DataCompressionProtocols)和文件傳輸協議。調製協議前面已經介紹,現在介紹其餘的三種傳輸協議。

1、差錯控制協議

隨著Modem的傳輸速率不斷提高,電話線路上的雜訊、電流的異常突變等,都會造成數據傳輸的出錯。差錯控制協議要解決的就是如何在高速傳輸中保證數據的準確率。目前的差錯控制協議存在著兩個工業標準:MNP4和V4.2。其中MNP(MicrocomNetworkProtocols)是Microcom公司制定的傳輸協議,包括了MNP1—MNP10。由於商業原因,Microcom目前只公布了MNP1—MNP5,其中MNP4是被廣泛使用的差錯控制協議之一。而V4.2則是國際電信聯盟制定的MNP4改良版,它包含了MNP4和LAP-M兩種控制演算法。因此,一個使用V4.2協議的Modem可以和一個只支持MNP4協議的Modem建立無差錯控制連接,而反之則不能。所以在購買Modem時,最好選擇支持V4.2協議的Modem。

另外,市面上某些廉價Modem卡為降低成本,並不具備硬糾錯功能,而是使用使用了軟體糾錯方式。大家在購買時要注意分清,不要為包裝盒上的「帶糾錯功能」等字眼所迷惑。

2、數據壓縮協議

為了提高數據的傳輸量,縮短傳輸時間,現時大多數Modem在傳輸時都會先對數據進行壓縮。與差錯控制協議相似,數據壓縮協議也存在兩個工業標準:MNP5和V4.2bis。MNP5採用了Rnu-Length編碼和Huffman編碼兩種壓縮演算法,最大壓縮比為2:1。而V4.2bis採用了Lempel-Ziv壓縮技術,最大壓縮比可達4:1。這就是為什麼說V4.2bis比MNP5要快的原因。要注意的是,數據壓縮協議是建立在差錯控制協議的基礎上,MNP5需要MNP4的支持,V4.2bis也需要V4.2的支持。並且,雖然V4.2包含了MNP4,但V4.2bis卻不包含MNP5。

3、文件傳輸協議

文件傳輸是數據交換的主要形式。在進行文件傳輸時,為使文件能被正確識別和傳送,需要在兩台計算機之間建立統一的傳輸協議。這個協議包括了文件的識別、傳送的起止時間、錯誤的判斷與糾正等內容。常見的傳輸協議有以下幾種:

ASCII:這是最快的傳輸協議,但只能傳送文本文件。

Xmodem:這種古老的傳輸協議速度較慢,但由於使用了CRC錯誤偵測方法,傳輸的準確率可高達99.6%。

Ymodem:這是Xmodem的改良版,使用了1024位區段傳送,速度比Xmodem要快。

Zmodem:Zmodem採用了串流式(streaming)傳輸方式,傳輸速度較快,而且還具有自動改變區段大小和斷點續傳、快速錯誤偵測等功能。這是目前最流行的文件傳輸協議。

除以上幾種外,還有Imodem、Jmodem、Bimodem、Kermit、Lynx等協議。

7 數據機 -安裝方法

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Modem的安裝過程可以分為硬體安裝與軟體安裝兩步:硬體安裝和軟體安裝。

Modem的硬體安裝:

1、外置式Modem的安裝:

第一步:連接電話線。把電話線的RJ11插頭插入Modem的Line介面,再用電話線把Modem的Phone介面與電話機連接。
第二步:關閉計算機電源,將Modem所配的電纜的一端(25針陽頭端)與Modem連接,另一端(9針或者25針插頭)與主機上的COM口連接。
第三步:將電源變壓器與Modem的POWER或AC介面連接。接通電源后,Modem的MR指示燈應長亮。如果MR燈不亮或不停閃爍,則表示未正確安裝或Modem自身故障。對於帶語音功能的Modem,還應把Modem的SPK介面與音效卡上的LineIn介面連接,當然也可直接與耳機等輸出設備連接。
另外,Modem的MIC介面用於連接駐極體麥克風,但最好還是把麥克風連接到音效卡上。

2、內置式Modem的安裝:

第一步:根據說明書的指示,設置好有關的跳線。由於COM1與COM3、COM2與COM4共用一個中斷,因此通常可設置為COM3/IRQ4或COM4/IRQ3。
第二步:關閉計算機電源並打開機箱,將Modem卡插入主板上任一空置的擴展槽。
第三步:連接電話線。把電話線的RJ11插頭插入Modem卡上的Line介面,再用電話線把Modem卡上的Phone介面與電話機連接。此時拿起電話機,應能正常撥打電話。

Modem的軟體安裝:

當硬體安裝完成後,打開計算機,外置式Modem還應打開Modem的開關。對於大多數Modem,Windows98會報告「找到新的硬體設備」,此時只需選擇「硬體廠商提供驅動程序」,並插入Modem的安裝盤即可。如果Windows98啟動后未能偵測到Modem,也可以按以下步驟完成安裝:

第一步:進入Windows95的「控制面板」,雙擊「數據機」圖標,並在屬性窗口中單擊「添加」按鈕;
第二步:選中「不檢測數據機,而將從清單中選定一個」,然後單擊「下一步」;
第三步:在Modem列表中選擇相應的廠商與型號,然後單擊「下一步」。或者插入Modem的安裝盤后,選擇「從磁碟安裝」即可。要證明Modem是否安裝成功,可使用Windows98附件中的電話撥號程序隨便撥打一個電話,如果成功的話,說明Modem已被正確安裝。對於上網用戶,還需要安裝撥號網路和協議。

附Modem指示燈含義:

MR:Modem已準備就緒,並成功通過自檢。
TR:終端準備就緒。
SD:Modem正在發出數據。
RD:Modem正在接收數據。
OH:摘機指示,Modem正佔用電話線。
CD:載波檢測,Modem與對方連接成功。
RI:Modem處於自動應答狀態。某些Modem用AA表示。
HS:高速指示,速率大於9600。

8 數據機 -晶元性能

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Modem的晶元就好像處理器的品牌一樣有不同廠家的產品,其中佔有量最大的是ROCKWELL晶元,它佔全球市場份額的70%左右,地位和處理器市場上的Intel差不多,目前國內大多數外置Modem產品採用的都是ROCKWELL晶元。其次是TI晶元,著名的USR「大黑貓」就用TI晶元。除此以外,還有CurissLogic的產品,不過使用這種晶元的外置Modem比較少。總的來看,採用ROCKWELL晶元的Modem的性能和穩定性都比採用其他晶元的Modem要好,但USR的「大黑貓」是個特例。在國際市場上TI晶元的交易價格要比ROCKWELL晶元低一些。

雖然使用的都是ROCKWELL晶元,但是有的「貓」就愛掉線,有的「貓」的速率無法達到標稱性能。Modem在性能上的差異是由於多種原因造成的,首先是所用的Modem的晶元,其次是選料和電路設計。一般Modem的電路採用的都是晶元廠商推薦的公板設計,而在選料上差別就大了。有些小廠生產的Modem採用的是二手元氣件或者質量低劣的元氣件,導致Modem長時間工作後由於發熱等原因出現不穩定的現象。知名廠商為了維護自己的信譽,一般採用高可靠性的元件,在性能和穩定性上都超過小廠。正因為如此,同樣是使用ROCKWELL的外置Modem,最貴的要800多元,而最便宜的只要300多元。

9 數據機 -主要品牌

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Modem的品牌非常多,比較知名的有賀氏、USR、Diamond、美式坦克等。USR的大黑貓在很多發燒友心中算是一種極品,儘管它使用的是TI晶元,但是無論從性能還是穩定性上來說都是首屈一指的,而且它內置的喇叭的音量可以自由調節,讓喜歡熬夜的網蟲不必再擔心Modem的怪叫聲吵著四鄰了。大黑貓的一個絕技就是不掉線,除非把它關掉,否則它會一直掛在網上。Diamond是國外很有名的多媒體設備製造廠商,Diamond的Modem的外形小巧、選料講究、價格適中,是貓中的精品。

中國品牌的「貓」也有相當大的市場佔有率,比較知名的中國品牌有全向、實達、聯想等,它們在設計上考慮中國的國情,價格也比較平易近人。這裡還有必要提一下中國台灣省的產品。台灣省是世界Modem產品的主要生產地,事實上市場上很多Modem雖然打著不同的品牌,但是它們都是由台灣省廠商OEM生產的,包括USR的「大黑貓」,Diamond的產品都是在台灣OEM生產的。除了OEM以外,台灣省比較知名的Modem品牌有Acer、花王、GVC、WISECOM等。由於Modem的技術含量比較低,現在市場上還充斥著大量的由南方小廠生產的Modem產品,這些Modem大部分是三無產品,質量很差,只是價格便宜。

10 數據機 -選購須知

國外的Modem不一定比國內的好,很多人都喜歡買國外品牌的Modem。其實那些Modem絕大多數是台灣省OEM生產的,只不過在選料上比較講究罷了。而國內的Modem產品在設計上考慮了國內的實際情況,價格比較便宜,而在性能上又不比國外的產品差。不要注重外表,關鍵看內在品質。現在市場上的Modem外殼搞的越來越花,色彩也越來越絢麗,不過各位在購買的時候千萬別被外表所迷惑。不少廠家推出的所謂系列產品,在價格上差異很大,但實際上用的是一樣的電路板,只不過是外殼不同罷了。買Modem沒有必要為了外殼而多花上幾百元錢。

USB介面的外置Modem,USB介面的外置Modem大多數是軟「貓」,它體積小巧,不需要外接電源,而且可以實現熱插拔,優點多多。但不少USB介面的Modem的連線速率太低,很多連50K都無法達到。而且有些USB介面的Modem在撥號的時候也會發生問題,所以目前最好還是購買串列介面的外置Modem為佳。低價格的Modem性能不一定差。市場上價格最便宜的56K外置Modem價格只有350元左右,超人自己用的就是這種價格只有300多元的TP-LINK56K「貓」。使用了一年左右,掉線絕對不像傳說中那麼頻繁。唯一的問題就是連線速度最高只有48K。

不管是買什麼樣的「貓」,只要是能「逮住老鼠的貓就是好貓」(指連接速度穩定迅速)。買貓前自己一定要事先在商家那裡調試好再購買,以免買回去以後有覺得不合適再去找商家退貨,那事情就變的麻煩了。

11 數據機 -相關術語

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通信協議

通常將通信協議稱為「數據傳輸標準」。目前通用的56Kbps數據傳輸標準就是ITU指定的V.90協議,它允許數據機能夠在標準的電話交換網上實現56Kps的數據傳輸率。Modem的協議,都是裝載在BIOS中的,所以通過刷新BIOS中的內容能實現有限的升級。

糾錯/壓縮協議

在網路通信時,數據是以數據包的形式發送的,因為信號衰減以及線路質量欠佳,或者受到干擾等問題,經常會有傳輸中數據包丟失或受損的現象。糾錯協議的作用就是偵測收到的數據包是否有錯誤,一旦發現錯誤,糾錯協議將努力重新獲得正確的數據包或通過演算法來嘗試修復受損的數據包。常見的糾錯協議有V.42和MNP系列。V.42是ITU-T(國際通訊聯盟)推出的糾錯協議,它的作用是一旦發送端發送的數據包丟失,接收方能立即要求對方重新發送該數據包。MNP則是微軟公司提出的一系列協議,分MNP1--MNP10一共10個級別,級別越高功能就越強,並且能夠向下兼容,MNP的作用是一旦V.42未能完成申請出錯數據包重新發送的任務,它將嘗試糾錯。這兩種糾錯協議都是Modem普遍支持的。V.42協議還另外負擔數據壓縮的任務。

AT命令(ATCommands)

由Hayes公司發明,現在已成為事實上的標準並被所有數據機製造商採用的一個數據機命令語言。每條命令以字母「AT」開頭,因而得名。AT後跟字母和數字錶明具體的功能,例如「ATDT」是撥號命令,其它命令有「初始化數據機」、「控制揚聲器音量」、"規定數據機啟動應答的振鈴次數「、」選擇錯誤校正的格式"等等,不同牌號數據機的AT命令並不完全相同,請仔細閱讀MODEM用戶手冊,以便正確使用AT命令。

波特率(BaudRate)

模擬線路信號的速率,也稱調製速率,以波形每秒的振蕩數來衡量。如果數據不壓縮,波特率等於每秒鐘傳輸的數據位數,如果數據進行了壓縮,那麼每秒鐘傳輸的數據位數通常大於調製速率,使得交換使用波特和比特/秒偶爾會產生錯誤。

DCE

「Data Communication Equipment(數據通信設備)」的首字母縮略詞。DCE提供建立、保持和終止聯接的功能,數據機就是一種DCE。

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DTE

「Data Terminal Equipment(數據終端設備)"的首字母縮略詞。DTE提供或接收數據。聯接到數據機上的計算機就是一種DTE。

線路速率(LineRate)

又稱DTE速率,單位是bit/s(bps)。指的是連結兩個數據機之間的電話線(或專線)上數據的傳輸速率。常見速率有56000bps、334bps、28800bps等等。

埠速率(PortRate)

又稱DCE速率或最大吞吐量。指的是計算機串口到數據機的傳輸速率。由於現今數據機幾乎都支持該速率的V.42bis和MNP5壓縮標準(壓縮比都是4:1),所以這一速率一般比線路速率高得多。

專線/撥號

專線指的是普通的兩根無源(或有源)電線。在專線上撥號沒有撥號音,因而需專門硬體支持。撥號線就是普通電話線,通過電話系統撥號。常見的數據機都支持撥號線,而不一定支持專線。

遠程設置(RomoteSetup)

指本地數據機與遠方數據機連通后,遠方使用者能對本地數據機的參數進行設置。

數據位和流量控制

Modem在傳輸數據時,每傳送一組數據,在數據包中都要含有相應的控制數據,不同的通訊環境下都有不同的數據位和結束位標準。流量控制是用於協調Modem與計算機之間的數據流傳輸的,它可以防止因為計算機和Modem之間通信處理速度的不匹配而引起的數據丟失。流量控制分硬體流量控制(RTS/CTS)和軟體流量(XON/XOFF)控制兩種形式。

數據/語音同傳(SVD)

所謂數據/語音同傳,就是在MODEM進行數據通訊的同時還可以利用普通電話機通話。根據具體實現方式的不同,數據/語音同傳有模擬數據/語音同傳(ASVD:AnalogSimultaneousVoiceandData)和數字數據/語音同傳(DSVD:DigitalSimultaneousVoiceandData)兩種。

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