模擬傳輸傳輸模式

Transmission Modes傳輸模式

數(shù)據(jù)可以按面向位或面向字符(也稱為面向字節(jié))的方式進(jìn)行傳輸。在面向位的傳輸中，這些位表示數(shù)據(jù)的連續(xù)流(就象圖象數(shù)據(jù))，它們除了表示幀開(kāi)始的一個(gè)特定標(biāo)志位外，對(duì)于發(fā)送方或接收方并沒(méi)有什么特殊意義。在通用面向字符協(xié)議中，8位序列表示控制代碼和字母數(shù)字字符。面向字符協(xié)議包含許多傳輸模式，它們將在下面討論。

單工電路 一種單向連接，就象無(wú)線電廣播一樣，其中，接收方不能應(yīng)答。在數(shù)據(jù)通信中，在主從配置中使用單工電路，其中，一個(gè)設(shè)備控制其它設(shè)備，并且不需要被控制設(shè)備進(jìn)行應(yīng)答。當(dāng)在被控制站點(diǎn)需要人們的交互工作時(shí)，通常不使用單工電路。

半雙工電路 一種雙工傳輸，但是在一個(gè)時(shí)間僅僅能進(jìn)行一個(gè)方向的通信。最好的例子是公民波段(CB:CITIZEN BAND)無(wú)線電通信，其中在一個(gè)時(shí)間只能有一個(gè)操作者講話。當(dāng)一個(gè)操作者講話完畢時(shí)，他或她說(shuō)"結(jié)束"，于是另一個(gè)操作者才能講話。同樣，半雙工電路用一個(gè)信號(hào)發(fā)送系統(tǒng)指示何時(shí)一個(gè)設(shè)備完成了發(fā)送或接收，于是其它的設(shè)備就可以訪問(wèn)這條線路了。半雙工通信可以使用單線、雙線電纜和雙絞線。

全雙工電路 是一種雙向同時(shí)的通信。在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該使用兩對(duì)電線來(lái)完成這個(gè)電路。被調(diào)制解調(diào)器連接的模擬電路僅僅需要一個(gè)電線對(duì)。這個(gè)電路的帶寬被分成兩個(gè)頻率，它允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向流動(dòng)。

當(dāng)以半雙工模式連接終端時(shí)，在終端上打入的字符將被顯示和傳輸。然而，在全雙工模式下的終端，在它從接收系統(tǒng)傳回"回音"后才顯示。如果通信系統(tǒng)沒(méi)有使用同樣的模式，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。例如，如果一個(gè)終端是處于半雙工模式，它立即顯示打入的字符。如果接收系統(tǒng)或主機(jī)處于全雙工模式，它還返回一個(gè)字符到這個(gè)終端，于是導(dǎo)致了在終端上打入一個(gè)字符卻在屏幕上出現(xiàn)兩個(gè)顯示。如果這個(gè)終端處于全雙工模式，而主機(jī)卻處于半雙工模式，那么終端將不顯示任何字符，這是因?yàn)樗娜p工模式需要等待來(lái)自主機(jī)的一個(gè)回音，但由于主機(jī)處于半雙工模式，它并不向終端發(fā)送回音。

Data Communication Equipment(DCE)數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)

大量的數(shù)據(jù)通信設(shè)備，都以DTE/DCE中的DCE命名(參見(jiàn)"數(shù)據(jù)通信設(shè)備")。DCE處于數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和傳輸電路或信道之間。它為將 DTE連接到通信網(wǎng)絡(luò)或?qū)⑼ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)連到DTE，提供了二種連接。另外，它通常終結(jié)一個(gè)電路，并為這個(gè)電路提供時(shí)鐘。下面討論一些類(lèi)型的傳輸設(shè)備。

調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器(調(diào)制器/解調(diào)器)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，并將這個(gè)信號(hào)在音頻電話網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸。表示二進(jìn)制0和1的數(shù)字電脈沖在傳輸?shù)囊粋€(gè)端點(diǎn)被轉(zhuǎn)換成模擬波形，并且在另外二個(gè)端點(diǎn)被另外一個(gè)調(diào)制解調(diào)器轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字信號(hào)。這個(gè)調(diào)制解調(diào)器是由數(shù)據(jù)通信分組的命令進(jìn)行控制的，它處理?yè)芴?hào)和電話的回答，它也控制傳輸率，傳輸率的變化范圍是300bps到9，600bps。如果使用了壓縮技術(shù)，采用最新標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到28，800bps，而且更高的速率正在開(kāi)發(fā)中。

信道服務(wù)單元(CSU)這種設(shè)備用于連接數(shù)字通信線路(例如T1)。它不僅廉價(jià)，而且為數(shù)字信號(hào)提供了一種終結(jié)。CSU 提供線路上的不同回路，如果連接到它的其它通信設(shè)備失效了，還可以保持這條線路的連接。CSU通常與DSU一起合并使用。

數(shù)據(jù)服務(wù)單元(DSU)上的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)服務(wù)單元是在數(shù)字信道上傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)采用的硬件設(shè)備。這種設(shè)備把網(wǎng)橋、路由器和多路選擇器上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到數(shù)字線路上使用的雙極性數(shù)字信號(hào)。

中繼器和電路驅(qū)動(dòng)器在長(zhǎng)途線路中出現(xiàn)的信號(hào)畸變可能使得數(shù)字信號(hào)變得不可辨識(shí)。為了克服這個(gè)問(wèn)題并增加傳輸距離，可以在線路中引進(jìn)中繼器來(lái)閱讀畸變的脈沖，并再生它們。在電話系統(tǒng)中，每1，818米(6，000英尺)就需要一個(gè)中繼器。從計(jì)算機(jī)到外圍設(shè)備的串行連接大約每15米(50英尺)需要一個(gè)線路驅(qū)動(dòng)器。一些線路驅(qū)動(dòng)器可以將這個(gè)距離限制擴(kuò)展到5，000英尺。

網(wǎng)橋 網(wǎng)橋連接兩個(gè)相似或不相似的面向分組的局域網(wǎng)。它在開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行工作。網(wǎng)橋可將分組前遞到其它局域網(wǎng)或?qū)Ψ纸M進(jìn)行過(guò)濾以減少互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信量。

路由器 路由器將局域網(wǎng)(LAN)和其它LAN互聯(lián)到主干電纜或到廣域網(wǎng)。路由器就象網(wǎng)橋，但是卻提供了高級(jí)功能。它可以知道結(jié)點(diǎn)的目的地和到達(dá)那里的路由，然后選擇最佳路由傳遞分組到目的地。

Transmission Methods 傳輸方式

用電子、無(wú)線電波，或光產(chǎn)生信號(hào)，是為了傳輸編碼的信息。在介質(zhì)上可以采用兩種方式來(lái)傳輸信號(hào)，即模擬信號(hào)傳輸和數(shù)字信號(hào)傳輸。

模擬信號(hào) 表示設(shè)備內(nèi)無(wú)限連續(xù)變化的電壓或波，這個(gè)設(shè)備產(chǎn)生、測(cè)量、記錄或傳輸這個(gè)信號(hào)。例如，電話廳中的電話產(chǎn)生的一段波形是模擬信號(hào)。

數(shù)字信號(hào) 是通過(guò)信道中的電平在高低狀態(tài)之間進(jìn)行變化來(lái)傳輸?shù)?。其基本任?wù)是將信息編碼表示為二進(jìn)制數(shù)1和0的傳輸信號(hào)。

模擬傳輸

模擬信號(hào)是傳導(dǎo)能量的一種方式，例如聲波通過(guò)振動(dòng)空氣來(lái)傳播。一個(gè)音調(diào)和音量變化的聲波，可以在紙張上被映射出來(lái)。

電話機(jī)是一個(gè)將模擬聲波轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)電氣信號(hào)的轉(zhuǎn)換設(shè)備。在電話或音頻系統(tǒng)的接收端，接收到說(shuō)話人振動(dòng)信號(hào)的振幅(音量)和音調(diào)。音調(diào)反映扭波的振動(dòng)頻率。頻率通常用每秒的周期數(shù)(cps)或赫茲(Hz)來(lái)測(cè)量。一赫茲是一個(gè)cps。1kHz(千赫)是1，000Hz，1MHz(兆赫)是1， 000kHz，1GHz是1，000MHz。人類(lèi)可以聽(tīng)到的范圍在20Hz到20，000Hz之間，并且這也是高保真音響設(shè)備的工作范圍。

模擬波形可以是非常簡(jiǎn)單的，也可以是非常復(fù)雜的。由單一鋼琴定音器產(chǎn)生的一個(gè)聲波僅僅包括一個(gè)單一頻率。一個(gè)復(fù)雜波形--例如人類(lèi)的聲音或管風(fēng)琴的聲音--包含了許多不同頻率的組合，如圖T-16所示。

電話系統(tǒng)使用模擬交換線路來(lái)進(jìn)行音頻通信。總的來(lái)說(shuō)，在模擬線路上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信存在一些限制其有用性的問(wèn)題。需要進(jìn)行調(diào)制來(lái)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，并且由于音頻線路的頻帶較窄，于是傳輸率就受到了限制。而且，模擬信號(hào)在長(zhǎng)途中必須一級(jí)級(jí)放大，因而這些信號(hào)中的畸變也將放大。為一些需求傳輸大量信息的應(yīng)用(例如圖形處理和語(yǔ)音處理)需要超過(guò)模擬服務(wù)能力的更大帶寬。

數(shù)字傳輸

音頻、視頻、數(shù)據(jù)和其它"信息"，可以被編碼成二進(jìn)制數(shù)值，就可以被有效地傳輸，并且這些數(shù)值是以電脈沖的形式進(jìn)行傳輸?shù)摹＞€纜中的電壓是在高低狀態(tài)之間進(jìn)行變化的。因而，二進(jìn)制1是通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)正電壓來(lái)傳輸?shù)?，而二進(jìn)制0是通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電壓來(lái)傳輸?shù)?。?shù)字服務(wù)可以比模擬服務(wù)提供更高的可靠性，特別是對(duì)于長(zhǎng)途情況更是如此。如果這個(gè)信號(hào)需要放大，數(shù)字信號(hào)只需要簡(jiǎn)單地再生就行了。與此相反，模擬信號(hào)在長(zhǎng)途情況下需要一級(jí)級(jí)放大，而且還會(huì)放大電纜中的各種噪音。

模/數(shù)轉(zhuǎn)換，或叫數(shù)字化，是將現(xiàn)實(shí)世界中連續(xù)變化的波形轉(zhuǎn)變成可以在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)和處理的數(shù)字信號(hào)的過(guò)程。這種模/數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程(通常稱為脈碼調(diào)制，PCM)包括對(duì)信號(hào)以固定時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，并以二進(jìn)制的形式采集它的振幅和頻率信息。這個(gè)數(shù)值的精確性依賴于用于保存這個(gè)數(shù)值的位數(shù)。如果一個(gè)模擬波以每秒1000次的速度進(jìn)行采樣，就可以獲得1，000個(gè)分離的數(shù)字?jǐn)?shù)值用于存儲(chǔ)或傳輸。當(dāng)語(yǔ)音為了在數(shù)字線路上進(jìn)行傳輸而進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，它每秒被采樣8，000次，并且每個(gè)采樣樣本被轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制數(shù)值 于是一個(gè)數(shù)字化音頻信道需要每秒64，000位的帶寬。

Cable Types

下面介紹網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中通用的電纜類(lèi)型。

直線電纜直線電纜包括用絕緣體包裹的銅質(zhì)電線。這些電線可以是一束的，或象扁平電纜那樣的，用于連接短距離或低比特率的外圍設(shè)備。用于連接調(diào)制解調(diào)器或串行打印機(jī)的串行電纜使用這種類(lèi)型的電線。在相臨的電線間會(huì)出現(xiàn)串音現(xiàn)象，但是紐絞這些電線可以減小串音，如下所述。

雙絞線電纜用絕緣體包裹的一對(duì)銅芯電線，兩根電線絞繞在一起，形成了一個(gè)平衡電路。這種紐絞避免了干擾問(wèn)題。雙絞線通常用于音頻電話系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)使用高級(jí)電纜(類(lèi)別5)，并確保到連接點(diǎn)的所有雙絞線的連通性可以獲得高數(shù)據(jù)傳輸率(100Mbps)。如果需要，可以使用多股雙絞線帶屏蔽的電纜。

同軸電纜 同軸電纜是被絕緣體、接地組合屏蔽網(wǎng)包裹的固體銅芯線，帶有外部護(hù)套。使用同軸電纜可以獲得高數(shù)據(jù)傳輸率，但是新近的一些用于雙絞線電纜的額定傳輸技術(shù)可以提供相同或接近于同軸電纜的數(shù)據(jù)傳輸率。然而，同軸電纜的額定傳輸距離仍然高于雙絞線電纜。

光纖線纜光纖線纜包括一個(gè)用于進(jìn)行光波傳播的中央玻璃芯。這個(gè)芯有一層反射內(nèi)部玻璃芯光線回這個(gè)芯的玻璃外衣。一層厚塑料外套和用于增加強(qiáng)度的特殊纖維包圍了它們。如果需要跨越很大的距離，可以使用增大強(qiáng)度的具有金屬芯的光導(dǎo)電纜。光纖線纜通過(guò)干凈的玻璃傳輸光子。其中，沒(méi)有信號(hào)干擾，也沒(méi)有任何信號(hào)輻射。光纖線纜還可以跨越比銅質(zhì)電纜更長(zhǎng)的距離。參見(jiàn)"光纖線纜"。

開(kāi)闊空間傳輸 這種類(lèi)型的傳輸采用紅外線和無(wú)線電波來(lái)實(shí)現(xiàn)。

參見(jiàn) Microware Communication 微波通信，Satallite Telecommunication 衛(wèi)星遠(yuǎn)程通信，Wireless LAN Communication無(wú)線LAN通信，Wireless Mobile Communication無(wú)線移動(dòng)通信。

傳輸介質(zhì)可以支持聲波、電磁波和光波信號(hào)的傳播。這些介質(zhì)通常能夠?qū)⑦@些信號(hào)限制在它們內(nèi)部的金屬電線或光纖線纜內(nèi)。無(wú)線電傳輸是通過(guò)直線型的微波和衛(wèi)星通信提供的。介質(zhì)的類(lèi)型、它的屏蔽情況，甚至在銅質(zhì)電線對(duì)中絞線的數(shù)目，決定了這個(gè)電纜上可能的數(shù)據(jù)傳輸率。

傳輸線路可以是"平衡的"或"不平衡的"。平衡的線纜通常是包含兩個(gè)導(dǎo)體的雙絞線或雙股電纜。非平衡線纜通常是一個(gè)同軸電纜。在平衡線路中，兩根電線都連接到發(fā)生器(發(fā)送方)和接收方，并且它們都有相同的電流，但是電流是反方向的。在非平衡線纜中，電流通過(guò)導(dǎo)體流過(guò)去，并通過(guò)大地返回。