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在讨论数据通信时经常会用到“信道”这个术语。信道（channel）与线路（circuit）是不同的。例如，用一条光纤传输介质去连接两台路由器，那么将这条光纤称为一条通信线路。由于光纤的带宽很宽，会采用多路复用（multiplexing）的方法，在一条通信线路上划分出多条通信信道，用于发送与接收数据。因此，一条通信线路往往包含一条或多条发送与接收信道。在无线通信中，假设一个频段的频率范围为0～100kHz，即频段带宽为100kHz，一个发射装置与一个接收装置通信只需要占用10kHz，那么可以把这个频段分成10个通信频道，供10对无线通信节点使用。一个通信频道也叫作一个无线信道。
在设计一个数据通信系统时，还需要厘清三组主要的概念：串行通信与并行通信，单工、半双工与全双工通信，同步技术。
1.串行通信与并行通信
按照使用的信道数，数据通信可以分为两种类型：串行通信与并行通信。图2-2给出了串行通信与并行通信的工作原理示意图。
在计算机中，用8位二进制数来表示一个字节。在数据通信中，将表示一个字节的二进制数按由低位到高位的顺序依次发送的方式称为串行通信，如图2-2a所示；将表示一个字节的二进制数同时通过8条并行的信道发送，每次发送一个二进制数的方式称为并行通信，如图2-2b所示。
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；采用并行通信方式需要在收发双方之间建立并行的多条通信信道。对于远程通信来说，在传输速率同样的情况下，并行通信在单位时间内所传输的码元数是串行通信的 n 倍（在这个例子中 n =8）。并行通信方式需要建立多个通信信道，其造价较高，因此在远程通信中一般采用串行通信方式。显然，物联网接入中一般会常用串行通信。
图2-2 串行通信与并行通信
2.单工、半双工与全双工通信
按照信号传输方向与时间的关系，数据通信可以分为三种类型：单工通信、半双工通信与全双工通信。图2-3给出了单工、半双工与全双工通信的示意图。在图2-3a所示的单工通信方式中，信号只能向一个方向传输，任何时候都不能改变信号的传输方向。在图2-3b所示的半双工通信方式中，信号可以双向传送，但是必须交替进行，一个时间只能向一个方向传输。在图2-3c所示的全双工通信方式中，信号可以同时双向传输。
图2-3 单工、半双工与全双工通信
3.同步技术
同步是数字通信中必须解决的一个重要问题。同步是使通信双方以时间为基准保持一致的过程。计算机通信过程与人们使用电话通话的过程有很多相似之处。在正常的通话过程中，人们在拨通电话并确定对方是要找的人时，双方就可以进入通话状态。在通话过程中，说话人要讲清楚每个字，讲完每句话需要停顿。听话人也要适应说话人的说话速度，听清对方讲的每个字，并根据说话人的语气和停顿判断一句话的开始与结束，这样才可能听懂对方所说的每句话，这就是人们在电话通信中解决的“同步”问题。在数据通信中，如果收发双方同步不良，则轻者会造成通信质量下降，严重时甚至会造成系统不能工作。数据通信的收发双方同样要解决同步问题，而且问题更复杂一些。
数据通信中的同步包括以下两种基本类型：位同步、字符同步。
（1）位同步
假设进行数据通信的双方是两台计算机，尽管两台计算机的时钟频率的标称值相同（假如都是330MHz），但计算机时钟频率必然存在误差，并且不同计算机的时钟频率误差大小是不相同的。这种时钟频率的差异将导致不同计算机发送和接收的时钟周期存在误差。尽管这种差异可能是微小的，但在大量数据的传输过程中，其积累误差足以造成接收比特取样周期和传输数据的错误。因此，数据通信首先要解决收发双方的时钟频率一致性问题。
解决这个问题的基本方法：接收端根据发送端的时钟频率及发送数据的起始时刻，校正自己的时钟频率与接收数据的起始时刻，这个过程称为位同步。实现位同步的方法主要有两种：外同步法与内同步法。
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。接收端将根据接收到的同步时钟信号来校正时间基准与时钟频率，实现收发双方的位同步。
内同步法则是从自含时钟编码的发送信号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使用的是内同步法。
（2）字符同步
在解决位同步问题之后，进一步要解决的是字符同步（character synchronous）问题。1个标准的ASCII字符由8位二进制数0、1组成。发送端以8位为一个单元来发送字符，接收端也以8位为一个单元来接收字符。保证收发双方正确传输字符的过程就叫作字符同步。实现字符同步的方法主要有以下两种：同步传输、异步传输。
同步传输（synchronous transmission）是将字符组织成组，以组为单位连续传输字符。每组字符之前加上一个或多个用于同步控制的SYN字符。SYN字符是固定的01111110，其后每个字符内不加附加位。接收端在接收时，根据SYN字符来确定真正要传输字符的起始位与终止位，以实现同步传输的功能。图2-4给出了同步传输的工作原理。
图2-4 同步传输的工作原理
异步传输（asynchronous transmission）的特点是：分别把每个字符作为一个独立的整体来发送，字符之间的时间间隔可以是任意的。为了实现字符同步，在每个字符的第一位前加1位起始位（逻辑“1”），在最后一位后加1或2位终止位（逻辑“0”）。图2-5出了异步传输的工作原理。
图2-5 异步传输的工作原理
人们通常将同步传输称为同步通信，将异步传输称为异步通信。同步通信比异步通信的传输效率要高，因此同步通信更适用于高速数据传输。