數據通信
數據通信是依照一定的協議,利用數據傳輸技術在兩個終端之間傳遞數據信息的一種通信方式和通信業務。它可實現計算機和計算機、計算機和終端以及終端與終端之間的數據信息傳遞。是繼電報、電話業務之后的第三種最大的通信業務。
數據通信不同于電報、電話通信,它所實現的主要是“人(通過終端)-機(計算 機)”通信與“機-機”通信,但也包括“人(通過智能終端)-人”的通信。數據通信中傳遞的信息均以二進制數據形式來表現。數據通信的另一個特點是它總是與遠程信 息處理相聯系的,是包括科學計算、過程控制、信息檢索等內容的廣義的信息處理。
數據通信系統是由計算機、遠程終端和數據電路以及有關通信設備組成的一個完整系統。任何一個遠程信息處理系統或計算機網都必須實現數據通信與信息處理兩方面的 功能,前者為后者提供信息傳輸服務,而后者則是利用前者提供的服務基礎上實現系統 的應用。
為了實現數據通信,必須進行數據傳輸,即將位于一地的數據源發出的數據信息通 過傳輸信道傳送到另一地數據接收設備。為了改善傳輸質量、降低差錯率、并使傳輸過 程有效地進行,系統根據不同應用要求,規定了不同類型的具有差錯控制的數據鏈路控 制規程,這些規程有的符合國際標準,有的是國家標準,也有的是公司自己制定的。但對開放性的用戶接口通常是采用國家標準或國際標準,以利于互連互通。
數據交換的方式主要有兩種:即電路交換和分組交換,其中分組交換在實際的數據網中較多采用。在一個采用分組交換的數據網中,除了在相鄰交換節點之間實現數據傳 輸與數據鏈路控制規程所要求的各項功能外,在每一交換節點上尚需完成分組的存儲與 轉發、路由選擇、流量控制、擁塞控制、用戶入網連接以及有關網路維護、管理等諸方 面的工作。通信協議是雙方為準確有效地進行通信所必須遵循的規則和約定。它可以分 為兩類,一類是與數據通信網(從計算機網構成來講,有時也稱之為通信子網)有關的 協議,包括網內節點與節點間,以及網與端系統間的協議。另一類是端系統與端系統之 間的協議,它們是在前一類協議所實現的功能基礎上,為了實現端系統間的互通與達到 一定的應用目的所必須的協議。
作為一種通信業務,數據通信為實現廣義的遠程信息處理提供服務。典型應用有:文件傳輸、電子信箱、話音信箱、可視圖文、目錄查詢、信息檢索、智能用戶電報以及 遙測、遙控等等。
多路通信
在同一個公共傳輸信道上,同時傳輸多路信號的通信方式稱為多路通信。
實現多路通信的方法可以有:頻分多路復用;時分多路復用;碼分多路復用;統計時分多路復用等多種復用方式。目前主要用的是頻分多路復用和時分多路復用這兩種方式。
頻分多路復用是指在適合于某種傳輸媒體的頻帶中,分割成若干個頻段,每個頻段 構成一路獨立的通信信道。這樣,若干路信號就可以同時進入這一公共傳輸媒體。因此,在各路信號進入這公共媒體前,首先要按次序搬移其頻率至指定的頻段,然后綜合這多 路頻段集中對一個載頻進行調制,從而把整個頻帶搬移到所指定的頻率范圍上,再送入 公共傳輸媒體中。
在接收端,利用上述相反的調制過程,把各路信號通過反調制再搬回原來的頻段上, 并進一步恢復各路原來的信號。從而實現在一個傳輸頻帶上,分割為多個頻段,讓多路 信號通過這多個頻段同時進行傳輸。
時分多路通信是使多路信號輪流占用同一個公共傳輸信道中的規定時隙。如圖5-1 所示,其基本原理是利用發送端和收信端同步啟閉的開關(ST和SR)來保證發送端 的某一時隙對某一路信號開啟ST,讓信號通過;同時在收信端SR同步開啟,以便接收 發送端送出的這一路信號。其余時隙則分配給其它各路使用,從而實現在同一個公共傳 輸信道上以時間分割方式進行多路傳輸。可見,時分多路通信的主要特點是利用不同時隙來傳送各路不同的信號。各路信號在頻譜上是重疊的,但在時間上是不重疊的。目前, 時分多路復用通信方式大都用于數字通信系統。
保密通信
數據通信的迅速發展帶來了數據失密問題。信息被非法截取和數據庫資料被竊的事例經常發生,在日常生活中信用卡密碼被盜是常見的例子。數據失密造成嚴重后果(如金融信息、軍事情報等),所以數據保密成為十分重要的問題。
數據保密技術包括三個方面:
(1)用戶身份標志不同的用戶享有不同的權利,可以對不同的數據庫或數據庫的不同部分進行訪問,用戶身分標志最常用的方法是口令學。
(2)物理性保護一般保密性較高的數據庫除了用戶身分標志外,還需要數據加密,例如信用卡。
(3)使用權數據庫的每一個受保護部分保持一份各個用戶使用權的清單。在數據通信中傳統的保密方法是采用通信雙方協定的密鑰字(定期或不定期變換),在通信開始時先驗證對方身分。傳輸的信號也是經過加密的。
在數據加密法中最有代表性的是美國“數據加密標準”(DES)。DES算法本身是公開的知識,但是各廠家生產的設備具體加密方式都各不相同。DES加密方法是用56位密鑰字加上8位校驗成為64位碼字,密鑰的變化范圍有256種,對明文加密時采用分組移位操作。經過加密任何人企圖截取信息用隨機試驗去解某一密鑰事實上是辦不到的。DES加密設備是一個插件,裝入通信雙方終端即構成保密通信,使用者并不知道所用密鑰內容。當該保密系統工作時,由一隨機數字發生器產生密鑰,存儲在一個電氣可消失的存儲器內,任何非法的人打開該單元或誤用則密鑰自動消失。
但是盡管算法復雜,由于設備設計標準化,加密本身也存在標準化問題,既是標準化就有失密可能。同時還存在密鑰管理問題,通信雙方要有相同密鑰,一旦密鑰丟失或泄露,或雙方失去信任發生爭執,就影響通信保密難于解決。所以還需要開發能驗證身份的更有效的加密技術。
1976年美國人M.E.Hellman提出了一種公開密鑰理論,其基本概念是給每一用戶分配一對密鑰,其中一個是只有使用者本人掌握的秘密密鑰,另一個是可以公開的密鑰,兩個密鑰通過算法結成一定的關系。公開密鑰只用于加密,秘密密鑰只用于解密,而且要想從一個密鑰導出另一個密鑰事實上是不可能的,也就是說,從數學觀點來看,函數是單向的,而且只有唯一的解。這一方法的特點是把經過加密的報文發送出去而無需雙方進行密鑰互換、分配或同步。
1978年L.Rivest、A.Shamir和L.Adleman三人合作在Hellman理論基礎上提出了稱為RSA法的新的數字簽名驗證法,可以確證對方用戶身分。他們認為,數字簽名可以由公開密鑰系統產生出來,其前提是公開密鑰和秘密密鑰是互逆的,就是說,假使一個明文報文是用某個秘密密鑰“解密”的,則公開密鑰“加密”就可以將報文恢復為明文格式。
RSA法的操作步驟如下:
(1)由發報人用自己的秘密密鑰將報文“解密”(即用解密鑰加密);
(2)用收報人的公開密鑰將被“解密”的報文加密;
(3)收報人先用他自己的秘密密鑰解密,然后用發報人的公開密鑰“加密”,如能成功地譯出原報文,則可以確保報文是真實的,否則對方的簽名就是假冒。
個人通信
個人通信是指用戶能在任何時間、任何地點與任何地點的另一個人進行各種通信( 語音、數據、傳真、圖像等)的一種新的通信方式。個人通信以人為中心,它把現在“ 服務到家”的通信推向“服務到人”,具有最好的服務質量,是21世紀通信發展的重 要方向。
個人通信的主要特點,是每一個用戶有一個屬于個人的唯一通信號碼,取代了以設 備為基礎的傳統通信的號碼(現在的電話號碼、傳真號碼等,是某一臺電話機、傳真機 等的號碼)。電信網隨時跟蹤用戶為他服務。不論被呼叫的用戶是在車上、船上、飛機 上,還是在辦公室里、家里、公園里,電信網都能根據呼叫人所撥的個人號碼找到他, 接通電路提供通信。用戶通信完全不受地理位置的限制。
實現個人通信,需要解決許多技術問題。主要有:
跟蹤用戶和位置登記:用戶從一地移到另一地時,電信網要跟蹤并隨時登記他的所 在位置,跟蹤交換,根據用戶所在位置自動選接用戶所在地點的交換局。
自動靈活計費:因為個人通信是根據個人號碼向個人計費的,不是向固定的設備計 費,必須要能自動靈活地記下用戶的通信費用。
超大容量的數據庫:個人通信的用戶數量非常龐大,狀態變化復雜,必須要有超大 容量的數據庫才能隨時存儲各種狀態(例如用戶的個人通信號碼、隨時變動地址的信息,具有何種性能的通信終端設備等),實現先進的服務。
“無縫網”的實現:實現個人通信,必須要把各種技術的通信網組合到一起,把移 動通信網和固定的通信網結合在一起,把有線接入和無線接入結合到一起,才能綜合成 一個容量極大、無處不通的個人通信網,稱之為“無縫網”,形成所謂萬能個人通信網 (UPT)。這是21世紀電信技術發展的重要目標之一。
目前個人通信還只是在研究起步的階段,但是已經有一些重大的技術成果是實現個 人通信的基礎。例如:
智能網:個人通信在服務時間、地區、業務種類等方面有很大的隨意性,必須有發 達的智能網支持。智能網將在個人號碼識別、業務認定、選擇路由、信令傳輸、計費等 許多方面對個人通信起支撐的作用。
數字蜂窩移動通信:數字蜂窩移動通信系統將為首先在大中城市等人口密集地區實 現具有部分個人通信功能的通信提供了可能,是未來個人通信的重要基礎。
低軌道移動衛星通信系統:低軌道衛星通信系統提供了全球通信的網路,它使任何 一個系統的用戶能在任何時間、任何地方與任何人進行通信,特別為人口稀少、不能建 設其他通信設施的地區提供方便的移動通信服務。
要實現個人通信還需要很長的歷程,但是隨著通信技術和計算機技術的發展,全球 范圍的個人通信是一定能實現的。
電視會議
電視會議是用電視和電話在兩個或多個地點的用戶之間舉行會議,實時傳送聲音、 圖像的通信方式。它同時還可以附加靜止圖像、文件、傳真等信號的傳送。
參加電視會議的人,可以通過電視發表意見,同時觀察對方的形象,動作,表情等, 并能出示實物、圖紙、文件等實拍的電視圖像或者顯示在黑板、白板上寫的字和畫的圖,使在不同地點參加會議的人感到如同和對方進行“面對面”的交談,在效果上可以代替現場舉行的會議。
會議電視經歷了模擬電視會議和數字電視會議兩個階段。
模擬會議電視是早期的會議電視,在70年代就有了這種通信業務。當時傳送的是 黑白圖像,并且只限于在兩個地點之間舉行會議。盡管如此,電視會議還是要占用很寬 的頻帶,費用很高,因此這種電視會議沒有得到發展。
數字電視會議是80年代出現的,是在數字圖像壓縮技術的發展中研制出來的,它 占用頻帶比較窄,圖像質量也比較好。從此,數字電視會議就取代了模擬電視會議,并 且得到發展,在某些地區開始形成了電視會議網。但是各地使用的標準不一,難于實現 國際電視會議。
1988年到1992年期間,國際電報電話咨詢委員會在各國會議電視研究的基 礎上,形成了國際電視會議的統一標準(H.200系列建議),規定了統一的視頻輸 入輸出標準、編碼壓縮算法的標準、誤碼校正的標準以及一系列網上通信模式交換標準 等,從此就出現了現在的國際統一標準的電視會議系統,為國際電視會議提供了條件。
電視會議可以節省大量的會議費用,并且可以在辦公自動化、緊急救援、現場指揮 調度等許多方面發揮作用,因此有較好的發展前景。
電視會議系統由終端設備、數字通信網路、網路節點交換設備等組成:
終端設備:包括攝像機、顯示器、調制解調器、編譯碼器、圖像處理設備、控制切 換設備等。終端設備主要完成電視會議信號發送和接收任務。
傳輸設備:主要是使用電纜、光纜、衛星、數字微波等長途數字信道,根據電視會 議的需要臨時組成。不開放電視會議時,這些信道就是長途電信的信道。
節點交換設備:它是電視會議開通必不可少的設備,是設在網路節點上的一種交換 設備。三個或多個會議電視終端就必須使用一個或多個這種節點交換設備(簡稱MCU)。 終端發出的視頻、聲頻、控制信號等要在節點交換設備完成同一種模式的變換,實現通 信。節點交換設備具有模型交換、視頻交換和速率轉換的功能。節點交換設備的多少決 定了電視會議的規模。
目前,會議電視業務正以每年翻一番的速度發展。80年代開始,我國開放了國際 電視會議,國內會議電視業務也逐步投入商用。
可視圖文
可視圖文是利用數據庫存儲的信息向社會提供信息服務的一種交互型的電信新業務。利用可視圖文業務,人們可以毫不費力地把需要的資料“點”到家中觀看,這和給廣播電臺打個電話便可以點播自己心愛的歌曲,有異曲同工之妙。
隨著計算機的迅速普及以及社會上建立的數據庫的日益增多,人們對信息的需求日益迫切,可視圖文業務得到迅速發展,成為信息資源共享的一種公用開放式的電信新業務。
可視圖文是在70年代后期首先在英國電信部門出現的業務,當時的名稱叫做“可視數據”,以后法國、德國、加拿大、日本、美國等國也陸續開發這種系統。到90年代,世界上已經有三十多個國家開辦了這種業務。
可視圖文業務是在現有的公用電話網和公用數據分組交換網的基礎上建立起來的。由可視圖文的用戶終端、編輯終端、接入設備、數據庫以及可視圖文業務管理中心等設備組成可視圖文網。這些設備的功能分別是:
用戶終端:是裝設在用戶單位或家中,或是安裝在電信營業廳、賓館等公共場所的設備。有的是與電話機結合使用的專用終端;有的是在微機上附加硬件插卡和相應軟件構成的微機終端;也有的是在家用電視機上加裝鍵盤和附加器組成的終端。用戶通過鍵盤輸入控制命令,就可以實現檢索可視圖文的目的。
編輯終端:是可視圖文信息提供者和數據庫之間的橋梁,可以實現對文字、圖形信息的編輯、刪除、拷貝、移動等,并且可實現文件的存入和讀取等。
接入設備:是可視圖文系統的管理和控制中心,是電話網上的用戶終端訪問公用數據分組交換網上數據庫的網間連接設備。它對電話網來說,好比是自動應答的服務臺;對于用戶來說,能接續用戶呼叫、識別用戶終端,為用戶提供菜單提示以及對用戶的入網使用過程進行管理等;而對于分組交換網,接入設備則是一個接到分組交換機的分組終端。
數據庫:是存儲信息的設備,好像一個大圖書館,里面存有大量的分類資料信息。數據庫有電信部門經營管理的公用數據庫和一些專業部門建立的向公眾開放專業信息的專用數據庫。
業務管理中心:是對全網接入設備點進行管理的設備,負責登記、更新、刪除和顯示入網數據庫的有關信息;各數據庫一旦有信息更新,就立即轉發給各接入設備點,使全網的數據信息一致。對用戶則有用戶登錄、資費計算、統計等多種管理功能。
可視圖文系統根據用戶終端輸入的檢索要求,從數據庫中找出用戶所需的信息,以數據的形式通過電信網傳送到用戶終端,經過解碼,也就是把數據變換成字符、圖形或圖像的方式,在用戶終端的屏幕上顯示出來,有的還加上聲音說明。資料讓全社會共享,這就是可視圖文的魅力所在!
數字通信
根據信號方式的不同,通信可分為模擬通信和數字通信。什么是模擬通信呢?比如在電話通信中,用戶線上傳送的電信號是隨著用戶聲音大小的變化而變化的。這個變化的電信號無論在時間上或是在幅度上都是連續的,這種信號稱為模擬信號。在用戶線上傳輸模擬信號的通信方式稱為“模擬通信”。
數字信號與模擬信號不同,它是一種離散的、脈沖有無的組合形式,是負載數字信 息的信號。電報信號就屬于數字信號。現在最常見的數字信號是幅度取值只有兩種(用 0和1代表)的波形,稱為“二進制信號”。“數字通信”是指用數字信號作為載體來傳 輸信息,或者用數字信號對載波進行數字調制后再進行傳輸的通信方式。
數字通信與模擬通信相比具有明顯的優點:首先是抗干擾能力強。模擬信號在傳輸 過程中和疊加的噪聲很難分離,噪聲會隨著信號被傳輸、放大、嚴重影響通信質量。數 字通信中的信息是包含在脈沖的有無之中的,只要噪聲絕對值不超過某一門限值,接收 端便可判別脈沖的有無,以保證通信的可靠性。其次是遠距離傳輸仍能保證質量。因為數字通信是采用再生中繼方式,能夠消除噪音,再生的數字信號和原來的數字信號一樣, 可繼續傳輸下去,這樣通信質量便不受距離的影響,可高質量地進行遠距離通信。此外, 它還具有適應各種通信業務要求(如電話、電報、圖像、數據等),便于實現統一的綜 合業務數字網,便于采用大規模集成電路,便于實現加密處理,便于實現通信網的計算 機管理等優點。
實現數字通信,必須使發送端發出的模擬信號變為數字信號,這個過程稱為“模數 變換”。模擬信號數字化最基本的方法有三個過程:第一步是“抽樣”,就是對連續的 模擬信號進行離散化處理,通常是以相等的時間間隔來抽取模擬信號的樣值。第二步是 “量化”,將模擬信號樣值變換到最接近的數字值。因抽樣后的樣值在時間上雖是離散的,但在幅度上仍是連續的,量化過程就是把幅度上連續的抽樣也變為離散的。第三步 是“編碼”,就是把量化后的樣值信號用一組二進制數字代碼來表示,最終完成模擬信 號的數字化。數字信號送入數字網進行傳輸。接收端則是一個還原過程,把收到的數字 信號變為模擬信號,即“數模轉換”,從而再現聲音或圖像。
如果發送端發出的信號本來就是數字信號,則用不著進行模數變換過程,數字信號可直接進入數字網進行傳輸。
由于人們對各種通信業務的需求迅速增加,數字通信正向著小型化、智能化、高速大容量的方向迅速發展,最終必將取代模擬通信。
衛星通信
自1957年前蘇聯發射第一顆人造地球衛星以來,人造衛星即被廣泛應用于通信,廣 播,電視等領域。1965年第一顆商用國際通信衛星被送入大西洋上空同步軌道,開始了 利用靜止衛星的商業通信。
衛星通信系統由衛星和地球站兩部分組成。衛星在空中起中繼站的作用,即把地球 站發上來的電磁波放大后再返送回另一地球站。地球站則是衛星系統與地面公眾網的接 口,地面用戶通過地球站出入衛星系統形成鏈路。由于靜止衛星在赤道上空3600Km,它 繞地球一周時間恰好與地球自轉一周(23小時56分4秒)一致,從地面看上去如同靜止 不動一般。三顆相距120度的衛星就能覆蓋整個赤道圓周。故衛星通信易于實現越洋和 洲際通信。最適合衛星通信的頻率是1-10GHZ頻段,即微波頻段。為了滿足越來越多的 需求,已開始研究應用新的頻段,如12GHZ,14GHZ,20GHZ及30GHZ。
衛星通信的主要特點如下:優點方面(1)通信范圍大,只要衛星發射的波束覆蓋 的范圍均可進行通信。(2)不易受陸地災害影響。(3)建設速度快。(4)易于實 現廣播和多址通信。(5)電路和話務量可靈活調整。(6)同一信道可用于不同方向 和不同區域。缺點方面:(1)由于兩地球站向電磁波傳播距離有72000KM,信號到達 有延遲。(2)10GHZ以上頻帶受降雨雪的影響。(3)天線受太陽噪聲的影響。
在微波頻帶,整個通信衛星的工作頻帶約有500MHZ寬度,為了便于放大和發射及減 少變調干擾,一般在星上設置若干個轉發器。每個轉發器的工作頻帶寬度為36MHZ或 72MHZ。目前的衛星通信多采用頻分多址技術,不同的地球站占用不同的頻率,即采用 不同的載波。它對于點對點大容量的通信比較適合。近年來,已逐漸采用時分多址技術,即每一地球站占用同一頻帶,但占用不同的時隙,它比頻分多址有一系列優點,如不會產生互調干擾,不需用上下變頻把各地球站信號分開,適合數字通信,可根據業務量的變化按需分配,可采用數字話音插空等新技術,使容量增加5倍。另一種多址技術是碼 分多址(CDMA),即不同地地球站占用同一頻率和同一時間,但有不同的隨機碼來區分 不同的地址。它采用了擴展頻譜通信技術,具有抗干擾能力強,有較好的保密通信能力,可靈活調度話路等優點。其缺點是頻譜利用率較低。它比較適合于容量小,分布廣,有一定保密要求的系統使用。
近年來衛星通信新技術的發展層出不窮。例如甚小口徑天線地球站(VSAT)系統, 中低軌道的移動衛星通信系統等都受到了人們廣泛的關注和應用。衛星通信也是未來全 球信息高速公路的重要組成部分。
光纖通信
各種電信號對光波進行調制后,通過光纖進行傳輸的通信方式,稱
光纖通信不同于有線電通信,后者是利用金屬媒體傳輸信號,光纖通信則是利用透明的光纖傳輸光波。雖然光和電都是電磁波,但頻率范圍相差很大。一般通信電纜最高 使用頻率約9-24兆赫(10(6)Hz),光纖工作頻率在10(14)-10(15))Hz之間。
光纖通信最主要的優點是:(1) 容量大。光纖工作頻率比目前電纜使用的工作頻率高出8-9個數量級,故所開發的容量很大。(2) 衰減小。光纖每公里衰減比目前容量最大的通信同軸電纜的每公里衰減要低一個數量級以上。(3) 體積小,重量輕。 同時有利于施工和運輸。(4) 防干擾性能好。光纖不受強電干擾、電氣化鐵道干擾 和雷電干擾,抗電磁脈沖能力也很強,保密性好。(5) 節約有色金屬。一般通信電 纜要耗用大量的銅、鋁或鉛等有色金屬。光纖本身是非金屬,光纖通信的發展將為國家 節約大量有色金屬。(6) 成本低。目前市場上各種電纜金屬材料價格不斷上漲,而 光纖價格卻有所下降。這為光纖通信得到迅速發展創造了重要的前提條件。
光纖通信首先應用于市內電話局之間的光纖中繼線路,繼而廣泛地用于長途干線網上,成為寬帶通信的基礎。光纖通信尤其適用于國家之間大容量、遠距離的通信,包括 國內沿海通信和國際間長距離海底光纖通信系統。目前,各國還在進一步研究、開發用于廣大用戶接入網上的光纖通信系統。
隨著光纖放大器、光波分復用技術、光弧子通信技術、光電集成和光集成等許多新技術不斷取得進展,光纖通信將會得到更快的發展。
用戶接入網
全國的電信網是由長途網和本地網兩大部分組成。本地網又是由連接著各個電信局 之間的中繼網和各個局交換設備連接到每個用戶的用戶接入網所組成。
用戶接入網包括由電信局至用戶間全部機線設備(圖5-5)。從電信局至用戶的 用戶線路主要包括三大部分:主干線路、配線線路、引入線。一般主干線較長,約2公 里左右,配線較短,約幾百米,引入線一般不超過幾十米。目前用作主干線和配線的多 是對絞銅纜,用作引入線是對稱線。隨著各種電信業務的迅速發展,用戶將不僅要求利 用電話業務,還將要求接入計算機數據、傳真、電子郵件、圖像、有線電視等多媒體服 務。原來連接用戶的銅纜性能已不能滿足新業務的需要,必須對用戶接入網進行改造或 新建。其建設方式可以對現有銅纜構成的用戶接入網進行改造以達到要求。也可利用光 纖構成用戶接入網。
光纖直接接入家庭是將來用戶接入網的發展方向。但不可能立即丟棄全部現有銅纜, 新建一個光纖用戶接入網。且當前建立光纖用戶線路也比銅纜用戶線路要貴。故必須根 據各種用戶性質,所需要的業務類型,從技術和經濟上分析比較來選擇最合理的方式方 案。當前,可以考慮以下一些方式:
(1)利用現有銅纜方式 可以采用HDSL(高速率數字用戶環路)方式,它是 利用兩對銅線開通2MB/S,以滿足一般用戶線平均距離的用戶需要。或采用ADSL(不對 稱數字用戶環路)方式,它是利用一對銅線,除了可以傳送原有電話業務外, 還可以單向傳送約6MB/S速率的業務。
(2)光纖和同軸電纜混合方式 當用戶接入的業務量較大,和需要接入有線電視 等業務時,可以采用一段光纖,連接一段銅纜的混合方式。比如在發送端把模擬信號和 有線電視信號調制成光信號后,送入光纖。在接收端通過光電變換后,用同軸電纜把有 線電視信號送至各用戶電視接收機,其它信號可以用對絞銅線分別接入各有關家庭中。
(3)光纖到路邊和光纖到家 根據發展需要,可以用光纖光纜代替原主干電纜,或代替原主干電纜和配線電纜,其它段落仍用銅纜或銅線。這種連接方式,可以根據光 纖到達地點分別稱為FTTC(光纖到路邊),或FTTB(光纖到大樓)等。 對于已經具備或即將具備寬帶需求的用戶,也可以考慮直接把光纖引入家庭,稱作 FTTH(光纖到家)。
(4)還可利用無線構成的用戶接入網。對于距離局交換設備較遠、用戶密度較稀的一些郊區、農村、山區等用戶,由于用戶線太長,分布很分散,投資較大。采用無線接入方式往往顯得比較方便,節省投資。
尤其對于可能出現自然災害(如水災、地震等)地區來說,為了提高通信的可靠性, 也可以考慮采用無線接入方式。
數字數據網
數字數據網(DDN)是為用戶提供專用的中高速數字數據傳輸信道,以便用戶用它來組織自己的計算機通信網。當然也可以用它來傳輸壓縮的數字話音或傳真信號。數字數據電路包括用戶線路在內,主要是由數字傳輸方式進行的,它有別于模擬線路,也就是頻分制(FDM)方式的多路載波電話電路。傳統的模擬話路一般只能提供2400-9600b/s的速率,最高能達14.4KB/S-28.8KB/S的速率。而數字數據電路一個話路可為64kb/s,如果將多個話路集合在一起可達N*64kb/s,因此數字數據網就是為用戶提供點對點、點對多點的中、高速電路,其速率可由2.4、4.8、9.6、19.2、64、N*64kb/s以至2mb/s。數字數據網的基礎是數字傳輸網,它必須采用以光纜、數字微波、數字衛星電路為基礎,才能建立起數字傳輸網。而過去傳統的明線、電纜、同軸電纜、模擬微波、短波等很難建立起數字傳輸網。
數字數據網與傳統的模擬數據網相比具有以下優點:(1)傳輸質量好。一般模擬信道的誤碼率在1*10(-5)-- 1*10(-6)之間,并隨著距離和轉接次數的增加而質量下降,而數字傳輸則是分段再生不產生噪音積累,通常光纜的誤碼率會優于1*10(-8)以上;(2)利用率高。一條脈碼調制(PCM)數字話路的典型速率為64kb/s,用于傳輸數據時,實際可用達48kb/s或56kb/s,通過同步復用可以傳輸5個9.6kb/s,或10個4.8kb/s或更多的低速數據電路,而一條300-3400HZ標準的模擬話路通常只能傳輸9.6kb/s速率,即使采用復雜的調制解調器(MODEM)也只能達到14.4kb/s和28.8kb/s;(3)不需要價格昂貴的調制解調器。對用戶而言,只需一種功能簡單的基帶傳輸的調制解調器,價格只有三分之一左右。
系統組成:一個數字數據網主要由四部分組成:(1)本地傳輸系統,指從終端用戶至數字數據網的本地局之間的傳輸系統,即用戶線路,一般采用普通的市話用戶線,也可使用電話線上復用的數據設備(DOV)。(2)交叉連接和復用系統,復用是將低于64kb/s的多個用戶的數據流按時分復用的原理復合成64kb/s的集合數據信號,通常稱之為零次群信號(DS0),然后再將多個DS0信號按數字通信系統的體系結構進一步復用成一次群即2.048mb/s或更高次信號。交叉連接是將符合一定格式的用戶數據信號與零次群復用器的輸入或者將一個復用器的輸出與另一復用器的輸入交叉連接起來,實現半永久性的固定連接,如何交叉由網管中心的操作員實施;(3)局間傳輸及同步時鐘系統,局間傳輸多數采用已有的數字信道來實現。在一個DDN網內各節點必須保持時鐘同步極為重要。通常采用數字通信網的全網同步時鐘系統,例如采用銫原子鐘,其精度可達N*10(-12),下接若干個銣鐘,其精度應與母鐘一致。也可采用多衛星覆蓋的全球定位系統(GPS)來實施;(4)網路管理系統,無論是全國骨干網,還是一個地區網應設網絡管理中心,對網上的傳輸通道,用戶參數的增刪改、監測、維護與調度實行集中管理。
當代通信的特點
從1837年莫爾斯發明電報,1876年貝爾發明電話以來,經歷了長達一個多世紀的發展,電信服務已走進了千家萬戶,成為國家經濟建設、社會生活和人們交流信息所不可缺少的重要工具。電信服務由傳統的電報、電話單一品種擴大到傳真、數據通信、圖像通信、電視廣播、多媒體通信等新業務領域;電信技術的演變日新月異,傳輸媒介由明線、無線短波、電纜到微波、衛星、海纜和光纜;交換設備由機電制布線邏輯方式向計算機程序控制方式發展;傳輸設備由模擬載波向數字脈碼調制方式發展;終端設備由機電方式向微處理器控制的多功能終端發展;通信方式由人工、半自動向全自動方向發展;通信網由單一的業務網向綜合方向發展形成綜合業務數字網;通信的地點由固定方式轉向移動方式,并逐步實現個人化。總之,最近二十年來電信技術和業務發生了巨大變化。
當今,世界電信總的發展趨勢是在電信網數字化、綜合化的基礎上,向智能化、移動化、寬帶化和個人化方向發展。
(1)綜合化綜合業務數字網(ISDN)是在綜合數字網(IDN)上發展起來的,ISDN可將電話、電報、數據、圖像、電視廣播等業務網路利用數字程控電話交換機和光纖傳輸系統連接起來,實現信息收集、傳遞、處理和控制一體化,提供傳輸速度更快、容量更大、質量更好的信息通道。90年代,法國、日本、美國、英國、德國、韓國、新加坡等開通以64kb/s為基礎的窄帶綜合業務數字網(N-ISDN),在普通的一對電話銅線上開放2B+D(即2*64kb/s+1*16kb/s)和30B+D(30*64KB/S+1*64KB/S)的業務。發達國家ISDN的通道在所有電話網中的比例已達3%左右,隨著ISDN技術和應用日趨成熟,標準也更加完善,ISDN將由窄帶走向寬帶,高速數據、圖像業務也將得到進一步發展,并向異步轉移模式(ATM)發展,將電信網引入智能化和個人化。
(2)智能化智能網是近年來迅速發展的新的通信技術。智能網的基本設計思想是:改變傳統的網結構,在網的單元之間重新分配網功能,把交換機的交換邏輯與業務邏輯功能分開,分別由不同的網元來完成。智能網最終將實現電信網經營者和業務提供者能自行編程,使電信經營公司、業務提供者和用戶三者均可參與業務生成過程,從而更經濟、有效地、全面地為用戶提供各種電信業務。美國第一代智能網于1989年投入使用,法國、英國、日本、德國等也相繼開放了智能網業務。目前,我國也已開放和即將開放部分智能網業務。隨著微電子、光電子、計算機、軟件技術的迅速發展,智能網正在向著不斷增強和完善網管新功能、進一步拓寬智能新業務的方向發展。
(3)移動化20世紀80年代,世界上移動電話業務發展非常迅速。80年代后期,全世界使用無線電話終端的用戶數年增長率為40%,遠遠超過同期有線電話用戶的年增長率。在90年代的前幾年中,無線尋呼用戶的年增長率達30%-40%,無繩電話用戶的年增長率為30%左右,而蜂窩移動電話用戶的年增長率則高達40%-50%。移動電話已由模擬轉向數字發展,包括GSM和CDMA制式的數字移動電話正在世界范圍內高速發展。在移動電話發展的同時,各種個人通信技術也將得到很大發展,包括低軌道衛星提供的移動衛星在內的各種移動通信手段綜合在一起,形成了一個龐大的移動通信網。除話音外,各種無線分組數據網和無線計算機局域網也會得到很大發展。
(4)寬帶化為滿足日益增長的高速數據傳輸、高速文件傳送、電視會議、可視電話、寬帶可視圖文、高清晰度電視、多媒體通信等對寬帶通信的業務需要,各國紛紛研究開發寬帶綜合業務數字網(B-ISDN)。B-ISDN支持所有不同類型不同速率的業務,不僅包括連續性寬帶業務,還包括突發型寬帶業務。國際電信聯盟ITU-T確定將異步轉移模式(ATM)作為B-ISDN的“目的轉移模式”。實現B-ISDN的關鍵技術-同步光纖網/同步數字系列(SONET/SDH)、異步轉移模式(ATM)交換機、光纖用戶網等近來取得了迅速發展,不少樣品和產品已在試用網或商用網上使用。
(5)個人化個人通信就是要求在任何時間、任何地點與任何人進行各種業務(話音、數字、視頻)的通信。個人通信把屬于某個人的終端提供廣泛的移動性,把電信服務從終端推向個人。實現個人通信,除了發展公共信令NO.7和智能網技術外,還要解決用戶的位置登記、跟蹤交換、自動識別、號碼轉換、大容量數據庫、超小型無線終端等問題,尤其要大量發展移動通信系統、無線電話系統等無線接入設備。將各種移動通信系統結合在一起,將固定網與移動網結合在一起,把有線接入與無線接入結合在一起,形成通用個人通信網(UPT),個人通信將是跨世紀的新型通信技術.