网络化控制
通信学术语
通信网络化,所谓通信(通讯是它的曾用名),顾名思义是指通达信息。信息是通过一定的信号传递的,信号起着信息载体的作用。信源发出信息时,一般是以某种信号表现出来,如以电信号为载体的有线电通信等,以光信号为载体的无线光通信等。
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通信网络化
通信(通讯是它的曾用名),顾名思义是指通达信息。虽然人们迄今尚未给“什么是信息”下过一个确切的、公认的定义,但信息的可流动性已成为人们的共识。信息的价值在于流动,只有流动起来才能为众人所共享。换句话说,信息本身不显示价值,只有通过传递才能产生其功效。
按照经济学观点,信息流量是国民经济发展的倍乘因子,用公式可表示为:
社会净产值=物质生产投入总和(主要包括人力和资金)×信息流量
前已提及,按照信息论的观点,一个完整的信息系统由“信源”、“信道”和“信宿”3部分构成。任何一种信息总有一个发源地和目的地,比如李四向张三通报一个重要信息,那么,李四是信息的源头,叫“信源”;张三是信息的归宿,叫“信宿”;李四与张三之间的信息传输通道叫“信道”。
在信源、信道和信宿3个要素中,信源与信宿可以互相易位。甲、乙双方打电话,甲方讲话时传出的信息是信源,乙方接受了甲方传来的信息是信宿;但当乙方根据甲方传来的信息作出反馈时,乙方就成了信源,甲方接受了乙方反馈的信息,此时就转变成了信宿,如此反复不已。然而,作为信源与信宿之间流通的桥梁——信道,则是相对不变的。信息是可以流通的,但信息的内容必须通过一定的形式反映出来,这就是“信号”。换句话说,信息是通过一定的信号传递的,信号起着信息载体的作用。信源发出信息时,一般是以某种信号表现出来,有以电信号为载体的,如有线电通信、无线电通信等,有以光信号为载体的,如无线光通信(大气激光通信)、有线光通信(光导纤维通信)等。同样一条信息可以用语言的方式表达(如用电话传递信息),也可以用字符(字母、数字和符号的统称)、图像的方式表达(如用电报机、传真机传递信息),还可以转换成电子计算机代码等。此外,信源送出的信息可以压缩在很短时间内快速传递,也可以缩小到很小的空间范围内先储存起来。
信息传输系统中的信源、信道和信宿三要素与交通运输系统中的车辆和道路有点类似。交通运输中有装货和卸货的过程,信息传输时也有“装”和“卸”的问题。“装”就是将欲传递的信息变换成适合信道传输的信号形式;“卸”是指将从信道上送来的信号转换成使信宿能够接收的形式。在信息系统中,前者称作“编码”,后者叫做“译码”。
譬如说,传递一份电报,发报人(信源)先将自己想表达的意思拟成电文,经报务员把电文通过机器或按键转换成电码,这就是“编码”,这里的“码”就是指按照一定的规则排列起来的符号序列,经过编码,消息(信息)就演变成了信号。在实际信息传递过程中,信息往往要经过多次编码才被送入信道传输。
电码信号通过信道传送到接收端以后,收报员先将电信号接收下来,随之将电码还原成电文,这就是“译码”。译码实际上是编码的反变换,经过变换,使收报人(信宿)理解发报人要表达的意思,这就是电报传递信息的过程。不仅发电报如此,一切信息传递过程概莫例外,只是具体的信源、信道、信宿以及编码、译码的方式方法可能有所不同罢了。
信息沿信道传输,不可避免地会受到各种噪杂音的干扰,有人为的干扰,也有自然的干扰(如雷电),有来自信息系统内部的干扰(如热噪声等),也有来自信息系统外部的干扰,使信宿不能原原本本、准确无误地收到信源发出的信息,因而导致传输质量劣化。严重时,信息甚至完全被噪杂音湮没,使信息传输无法进行。因此,如何同噪杂音作斗争就成为信息传输中的重要课题。
为了使信宿能从编码的码子序列中无失真的复制出原始信息,以最大限度地减少信息疑义度,信息论研究中提出了滤波理论。所谓“滤波”,通俗地说,是指从获得的信号与干扰的合成波中,尽可能将干扰波滤除掉,分离出所期望的信息。这与过滤嘴香烟能滤掉有害的尼古丁有点类似。
前已提到,传递信息离不开信道,电报、电话刚问世时,是采取建立直通的专用电路的方法,将通信双方连通。随着通信用户的不断增多,这种直接连通的方法日益暴露出其弊端。
我们知道,两部电话机(电报机)要有1对线路连通才能进行通话(也可以用1条线连通,另1条线以大地作回路)。如果有两部以上电话机接在同1对线路上,就需要规定不同的呼叫信号;否则,一家摇铃,大家都会出来应接。实际工作中,直接用1对线(画图时通常用1条线表示)将两部电话机连通(这叫“直通的专用电话”)当然是可以的,但是随着电话用户的增多,这种直接连通的方法就会出现问题。我们不难看出,2个用户相通需要1对线;3个用户相通需要3对线;4个用户相通需要6对线……如果有N个通信用户间相互直通时,根据数学中的组合原理,每个用户连接的线路需要对线。例如,有5个用户,则需要=10对线;倘若N=8,则需要=28对线;假设用户增加到1000个,则共需连接499500对线路。N再增大,所需线路将急剧地增加。再说,当N很大时,每1部电话机要连接(N-1)对线,接续、安装和使用起来无疑都很不方便。显然,采用一一直接连通的办法是行不通的。如果在电话用户分布区域的中心设置1台电话交换机,每个电话用户都拉1对线到它上面,由交换机将要通话的两个用户临时连接起来,这样,总共只需要N对线路(辐射连接的线对数等于用户数)就可以完成任意两个用户之间的通话接续,而其他用户则不接入。通信是跨地区、跨部门的,人们总希望在一定范围内所有的通信点之间都能任意进行通信,这就要求将分散在各地的交换机相互连接起来,组成一个四通八达的通信网络。
网络种类
通信网络种类繁多,结构不一。在实际通信中,最简单的通信网络有环状式、栅格式、网状式和星状式等多种。环状式也叫格形式。甲、乙、丙、丁长途电话局之间都建立有直达电路(称点点相连),中间不需要经过接转。当其中有任何一条电路发生障碍时,只要经过第三者一次接转,即可建立迂回通信。例如,甲丁间的长途直达电路发生中断,可以通过乙或丙长途电话局接转,必要时也可经过乙和丙2个长途电话局联合接转。
建立环状式通信网,优点是接续迅速,可靠性高。缺点是当通信业务量少时,电路的利用率低。因此,它通常适于通信业务量大的通信点之间使用。
如果在环状网的基础上,将任一对角线之间用电路连接,就成了栅格式网;如果2条对角线之间都建立有直达电路,就构成了网状式网。
星状网也叫辐射网,它以一个通信局为中心(通常称作交换中心)向其他通信支局辐射。各中心局之间按照环状式组网,各通信局之间没有直达电路,必须经过中心局转接。1号电话通信网中的1号电话局所辖用户,如果想找本网中的4号电话局所辖用户通话,只要经过中心局甲一次转接即可;倘若要与4号电话通信网中的用户通话,则需要再经中心局乙和中心局丙等长途电话局接转。建立星状式通信网,优点是节省传输线路、设备和投资,通信网中的任意两个用户借助于中心局的接转,可以随时达成通信,适宜于长途电话业务量比较少、网点散布较为广阔的区域内使用。但由于这种网络结构特别强调网络的中心局的作用,一旦中心局发生了障碍,由于没有建立迂回电路,往往造成群龙无首而影响全网通信。
上面说的2种组网方式在功能上各有千秋,有所长也有其短。为了集二者之优,在通信网的组织上出现了综合式(也叫汇接辐射式)通信网络。
汇接辐射网既有环状网的功能,又有星状网的特点。在通信量较少的地区采用中继转接,在通信量大的地区设置直达电路。
为了增强通信网的可靠性和灵活性、提高传输信道的利用效率,使其能够覆盖较大地域的长途通信,目前,国内外综合通信网的汇接方式通常采用多级式(有三级、四级乃至五级)结构。
一级汇接中心是国家中心汇接局;二级汇接中心相互之间以及与一级汇接中心之间按环状式联接,建立直达式长途电话网;三级汇接中心与二级汇接中心,以及各三级汇接中心之间通常都建立有长途直达电路;四级汇接中心通常系地区的汇接局,它与三级汇接局建有长途直达电路;五级汇接中心通常系最后一级汇接局,一般是按辐射式组网。 多级汇接辐射式综合通信网因为通信覆盖面大,可以使网内任何一地的用户都能找到相距很远的用户通话,只不过随着距离的增长,电话的转接次数要相应地增多罢了。
随着科学技术的发展,通信方式越来越多。除了一般的电话电报外,又出现了移动电话、寻呼电话、电视电话、用户电报、图像文件电报、用户传真、数据业务,以及由这些终端设备综合而成的办公自动化系统,将来可能还有新的突破。如果把全世界看成是一个大系统,那么分布在世界各地的城市就是一个个信息处理中心,而支撑这个信息中心的则是各种电信网络。
先进、高效的长途通信网络是完成信息传递的重要因素。目前一些发达国家都已基本淘汰了人工接续网,而用自动交换网来替代。过去长途通信网都是采用模拟式的,现在已逐步向数字化方向发展(或者是数模兼容)。综合业务数字通信网(ISDN)已被认为是通信网建设的发展方向,它不仅可以用来进行电话通信,也可传送非电话信号(如文件、图表和电脑数据等),开放电报、传真、电视、数据传输等各种通信业务。
在综合业务数字通信网中,传输和交换的信号都是离散的数字信号,其设备都需要采用数字设备,如果是模拟电话需要进行传输或交换,则必须先经过“模/数”转换设备(A/D)把它转换成数字信号后才能进网,到达接收终端时,再经“数/模”转换设备(D/A)变换为原始的模拟电话信号。
随着信息交换量的日益增大,建立有线和无线综合利用的通信网已提到了议事日程,当有线信道发生障碍时,信息传输就会自动改道,用无线信道接替传输。
集成网络
目前,国外使用较多的“自动通信集成网络”是比较理想的一种电信网络。这种网络由3个相互联系的部分组成:电话中枢网、无线电话网和控制中心。其主要优点是通信可靠,能保证用户随时同任何地点的其他用户取得联系;机动性强,当它转移时通信不会中断;安装速度快,建立一个电话中枢仅需半小时;抗毁性强,当一部分通信设备遭受意外摧毁或干扰时,信息的传输就会自动迂回,以保证通信联络不间断。
随着世界各国友好往来的日益增多,通信已经跨过国门通达全球。为使信息流遍五洲四海,只要在综合电话通信网的基础上利用各种信道(卫星通信、光纤通信、电缆通信等)将各国的一级汇接中心相互间联络起来,就能组建起一个全球性通信网络,偌大的蔚蓝色星球都在这个通信巨网覆盖之下。你只要拥有一台电话机,通过国际长途直拨电话通信网络,就能迅速地与位于异国他乡的亲友通话,打国际电话如同打市内电话那样方便。“海内存知己,天涯若毗邻”,这段唐代诗人王勃的绝句,不再是夸张比喻和情感抒发,而是真能做到的事了。不难想象,如果没有先进发达的全球通信网络,世界各国人们的友好交往和工作、生活将会有多么大的不便!
通信网络的诞生,被誉为是通信发展史上的一座里程碑。通信网之所以能获此殊荣,最根本的原因是由于它顺应了现代社会发展的需求。
在信息就是财富、信息就是胜利的当今社会,时间的价值明显上升,有时信息早到或晚到一刹那,就会产生截然不同的效果。作为传递与交换信息的通信,从来没有像现在这样受人青睐。人们要求通信要迅速、可靠、不间断。在按“点对点”的形式组织通信联络时,如果两地间的传输信道受到阻塞,就会使全线瘫痪不能实现通信,从而贻误信息的及时传递。而在建立了通信网络的条件下,情况就大不一样。通信两地间既有直达路由,又有众多的迂回电路。当通信网络部分电路或设备发生障碍时,能自动选择路由,实现迂回通信,此断彼通,此阻彼达,可谓是“东方不亮西方亮,条条大路通罗马”。 当4个通信节点呈网状互相连接时,运用排列求和公式可以算出,从通信始端到通信终端的路由共有5条,换句话说,可以通过5个方向建立通信联络;当5个通信节点互相连接时,从通信始端到通信终端的路由共有16条;当6个通信节点互相连接时,从通信始端到通信终端的路由增至65条。由于路由众多,当某一方向出现信息传递拥挤时,就可利用空闲信道接替,实现无阻塞传输,因而大大提高了通信联络的时效性,可最大限度地满足人们对通信的需求。
在电子抗争日益尖锐的今天,通信设施往往成为敌方首选的打击目标。如何提高通信的抗毁生存能力,以确保信息不间断的畅通,这也是人们所期盼的问题。在这一方面,通信网络也能一显身手。
当将众多的通信信道按照一定的规律编织成网时,网络的局部受损只是影响一定的通信呼损率,使接通率下降,但仍能保证生存用户间的通信,不会影响通信联络的全局。例如,当4个通信节点用6对线连接组成网状式网络时,如果其中有一对线出了故障,仍能保持各通信节点间互相连通;即使只有在3对线的情况下,也能做到这一点,因而大大增强了通信网络的抗毁能力,使信息传递不间断。
通信网络以其优异的特性,在通信领域占据很重要的地位,成为通信系统中的神经中枢。随着社会日益信息化,无论是军用通信网络还是民用通信网络都在不断地发展,涌现出了许多新秀。下面介绍的是在网络世界中绽放出来的几朵久开不衰的耀眼鲜花,它们分别是光纤通信网、微波接力通信网和卫星通信网。这三大通信网络从地面到空中直至九天,将整个地球覆盖,成为组成现代通信网络的三大支柱。
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最新修订时间:2024-05-21 14:34
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