通信通道

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通信通道(Communication Channel)

目錄

什麼是通信通道[1]

  通信通道是指信息可以傳輸的通道,它以傳輸介質和通信中繼設施為基礎。這裡指的介質是廣義的,可以指有形的介質,如雙絞線、電纜和光纖;也可以是無形的介質,即傳播電磁波的空間。

通信通道的頻率特性[2]

  我們這裡提到的通道是指有線通道而言。我們總是希望信號能在通信通道上進行無畸變的傳遞,但是由於通道的物理性能所致,往往使得信號在傳輸過程中發生畸變(或失真),嚴重時使得信號不能正確傳輸,這主要是由於不同的通道具有不同的頻率特性的緣故。

  頻率特性可分為幅頻特性和相頻特性。頻率特性系指不同頻率信號通過通道後,其幅值受到不同程度的衰減的特性;而相頻特性是指不同頻率的信號通過通道後,其相角發生不同程度的改變的特性。由於通道的相頻特性並非理想特性,使得三次諧波的相移不是基波的三倍,因此造成接收端波形失真。當然,由於通道幅頻特性並非理想也造成通道對各次諧波幅值衰減不一,從而也產生信號波形的失真。我們可以看出,通道的頻率特性決定了通道通頻帶,如果信號的頻率在通道頻帶範圍內,則信號基本上不失真,否則,信號的失真將較嚴重。

通信通道傳輸方式[2]

  (1)單工、半雙工和全雙工傳輸方式

  從信息傳輸方向角度考慮,通信通道可以按單工、半雙工和全雙工方式工作。所謂單工,是指傳送的信息始終是一個方向,而不進行與此相反方向的傳輸。如圖1—2所示,圖中的發送和接收裝置都是終端,傳送它們根據信息的流向即可決定一端為發送端裝置,另端為接收裝置,為了保證正確地傳送報文信息,需要進行差錯控制,即在接收端確認所收到的報文(又稱主信息)是正確還是錯誤。通過反向通道,告訴發送端。在反向通道上傳送信號稱為監測信號,反向通道一般是傳輸容量較小的窄帶傳輸通道。單工通信的線路一般採用二線制。

  Image:基本的数据通信系统模型.jpg

  Image:单工通信.jpg

  所謂半雙工通信是指信息流可在兩個方向傳輸,但在同一時刻里限於一個方向傳輸,如圖1—3所示。所謂全雙工通信即指能同時作雙向通信,圖1—4表示了全雙工通信原理。線路結構通常採用四線制,此外若採用頻率分割法,傳輸通道可分為高頻群通道和低頻群通道,這時可用二線制。這種方式適用於電腦—電腦間通信。

  Image:半双工通信及全双工通信.jpg

  (2)基帶傳輸和頻帶傳輸

  ①基帶傳輸

  基帶是指電信號的基本頻帶,指調製前或調製後的信號所占用的頻帶。換句話講,終端把數字信息轉換為適合於傳送的電信號時,這個電信號固有的帶就是基帶。

  基帶傳輸是指當數據傳輸系統直接傳送基帶信號或略加整形後進行的傳輸。

  ②頻帶傳輸

  在電腦網路中的電腦通信子網中,現有的長途線法不能直接傳送前面所討論的基帶信號。除了市內電話線路外,其他均為頻帶傳輸線路,它不能傳輸零頻率和近於零頻率的信號,因此必須用基帶對載波進行調製。

  所謂調製,是指用基帶對載波波形的某些參量進行控制,使這些參量隨基帶脈衝的變化而變化,稱這種經過調製的信號為已調信號。將已調信號通過線路傳送到接收端,在接收端再通過解調,就可以恢復為原始的基帶脈衝。

  調製的另一目的是便於線路復用。在進行多路傳輸時,各路線的原始基帶脈衝的頻譜往往是相互重疊的,不能在同一線路上同時傳送。然而經過調製後,利用已調製信號的正交特性,接收端就可以把各路信號分離出來,因此,可在同一條線路上同時傳送多個數據信號,實現多路復用,達到提高線路利用率的目的。

  (3)非同步傳輸與同步傳輸

  無論是基帶傳輸還是頻帶傳輸,實際上都是將信號經過一定的編碼後進行傳輸的,為了保證信號能夠在接收端被正確地接收並恢覆成原來的信號形式,就需要採用同步技術。常用的同步技術主要有兩種,即:非同步傳輸同步傳輸。在非同步傳輸中,每個傳輸符號是被分隔開的,而對於同步傳輸來說,整個信息是以固定的速度傳輸的。

  ①非同步式操作或起止式操作

  該方法是在每個字元代碼的前面增加一個起始位(“0”),在接收端收到起始位之後,即啟動一個內部位率時鐘,按要求接收一個字元的代碼,字元代碼之後跟著一個或多個停止位(“1”),一般情況下,“l”叫傳號,而“0”是叫空號。起始位通常占一位的時間間隔,而停止位通常占1.5—2位的時間間隔,非同步傳輸以單位逐次傳輸的。用起止方式傳送一個ASCII。字元編碼R(1001010)的情況如圖l—5所示。採用起止非同步方式,而使每個字元本身都帶有所需的開始和停止的同步信息,所以在這樣系統中,可以隨時地發送字元,使用十分方便,對於一般電傳機,如果字元代碼占7位,一個起始位,一個校驗位,一個停止位,則發送一個字元共占10個二進位。如果傳送速率為每秒600個二進位,則相當於每秒鐘傳送60個字元。

  Image:异步式代码结构.jpg

  ②同步傳送

  該方式的信息單位是一組數據或一個報文,在這一組數據或一個報文內不需要起停標誌,而是在要傳送的數據前面放上兩個或兩個以上的同步信號字元SYN(在ASCII和EBCDIC編碼表中已有定義)代碼為'0010110',在接收端,首先尋找同步字元SYN,如果檢驗出兩個或兩個以上SYN,那麼接下去就全部是要求傳送的字元。

  採用同步方式傳送,在所傳送的字元與字元之間,不再留有空隔,也不停頓,可以繼續不停地發送,故速度較快。

通信通道的分類[1]

  通道可以按不同的方法來分類,如按傳輸信號類型來分類,可分為模擬通道和數字通道:按通道使用權來分,可分為專用通道和公用通道:按傳輸介質的類型不同,通道可分為有線通道和無線通道。對於不同類型的通道,其通道特性和使用方式均有所不同。

  1.有線通道

  有線通道分為雙絞線、同軸電纜和光纖三種。

  ●雙絞線

  雙絞線(TP—TwistPairj是網路中最常用的一種傳輸介質。它是由兩根具有絕緣保護的銅導線按—定規則絞合而成,雙絞線可分為屏蔽雙絞線(STP)和非屏蔽雙絞線(UTP)。雙絞線既可以傳輸模擬信號,也可以傳輸數字信號,適用於短距離信息傳輸。雙絞線的主要特點是價格低、安裝方便,但抗高頻干擾能力較低。

  ●同軸電纜

  同軸電纜(Coaxial Cable)是目前區域網中最常用的傳輸介質之一。它由內外兩個導體組成,內導體是一根實心銅線,用於傳輸信號,外導體被織成網狀,豐要用於屏蔽電磁干擾和輻射。網路中使用的同軸電纜有兩種類型:50Ω和75Ω。75Ω的同軸電纜就是公用釘線電視系統CATV中使用的同軸電纜,也稱為CATV電纜。根據同軸電纜直徑的不同,50Ω的同軸電纜又分為粗同軸電纜(簡稱粗纜)和細同軸電纜(簡稱細纜),粗纜抗干擾性能好,傳輸距離遠:細纜價格便宜,但傳輸距離較近。

  ●光纖

  光纖的全稱足光導纖維(Optical Fiber),又稱光纜,是當前電腦網路所使用的傳輸介質中發展最為迅速的一種。光纖是一種能夠傳導光線的、極細而又柔軟的通信媒體,——根或多根光纖組合在一起形成光纜,光纜還包括——層吸收光線的外先。

  光纜的優點是:頻帶極寬、傳輸容量大、傳輸速率高、誤碼率很小、抗干擾能力強、數據保密性好、傳輸距離遠。但也存在著價格較貴、安裝困難等缺點。

  2.無線通道

  無線通道分為三種:微波通道、紅外和激光通道、衛星通道。

  ●微波通道

  利用微波進行通信是比較成熟的技術,它是在對流層視線距離範圍內利用無線電波進行數據傳輸的一種通信方式。電腦可以直接利用微波收發機進行通信,還町通過微波中繼站宋延長通信的距離。微波通道的傳輸質量比較穩定,不受雨霧等天氣條件的影響,但在方向性及保密性方面不及紅外和激光通道。

  ●紅外和激光通道

  紅外和激光通道與微波通道—‘樣有很強的方向性,都是沿著直線傳播的。所不同的是紅外和激光通信把要傳輸的信號分別轉換為紅外光信號和激光信號,直接在空間傳播。

  ●衛星通道

  衛星通信是以人造衛星為微波中繼站,屬於散射式通信,它是微波通道的特殊形式。一個同步衛星可以覆蓋地球錶面三分之一的地區,三個這樣的衛星就可以覆蓋地球上的全部通信區域。衛星通道的優點是容量大、距離遠,但一次性投資大、傳播延遲時間長。

參考文獻

  1. 1.0 1.1 浦江等編著.電腦網路應用基礎.機械工業出版社,2000年08月第1版.
  2. 2.0 2.1 朱毅.夏雨.彭紅.最佳電腦網路基礎教程.重慶大學出版社,1999年11月第2版.
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