物理信道及其利用-信道传输电信号

物理信道，又称为信道，是指能传输电信号或其它形式信号的通道。它包括传输媒质及与传输有关的中间通信设备，习惯上也把物理信道称为线路。在计算机网络中，信源（即信息的发源地）是计算机或终端设备，它通过收发装置与信道相连。在通信设备中用于输入/输出的通常都是二进制脉冲序列，如果信道能够直接传输这种脉冲形式的电信号，则称之为数字信道；如果信道传输的电信号形式是受脉冲信号调制的连续（正弦波）信号，则称之为模拟信道。因为数字信道不宜远距离传输，故目前在计算机网络中实际使用的信道大多是模拟信道。

在信道中使用的媒质有软硬两种：硬媒质是利用物理导体引导信号的传输，如双绞电话线、同轴电缆及光缆；在软媒质中，信号的传输不受物理导体的限制，如空气、海水和真空中的电磁波的传输。

信道传输方式（也叫操作方式）可以是单工的，也可以是半双工或全双工的。在单工传输方式中，信号仅能沿一个方向传输，一个站传输而另一个站接收。在半双工传输方式中，两个站都可以传输，但每次只能一方传送另一方接收。在全双工方式中，两个站可以同时传送和接收，这就要求信道能够提供两个方向上信号同时传输而又不互相干扰的能力。

目前，在数据通信和计算机网络中常用的信道有：电话系统、专用线路、地面无线电、通信卫星和光导纤维等。

图3.1.1　信道

1、电话系统

利用电信部门的电话系统作为计算机网络的信道是最方便的。据估计，全世界目前约有六七亿部在用电话机，且遍及世界各地。因此利用电话系统的传输线路和通信设备进行数据传输，不但十分方便，而且可以节省大量铺设电缆的费用，何况在许多地方铺设电缆还可能是非法的。但是，由于早期的电话系统仅是为了传递人类的声音而建，对线路质量要求不是很高，只要人耳能辨别就可以了，即使线路或设备的出错率较高也可以使用；另外，电话信道的频带都较窄，而且是基带传输。因此，计算机数据要经电话系统传输，首先须转换为能经电话系统传输的音频信号。这项工作可由调制解调器完成，但由于线路质量不很高，所以只能以较低的速率调制，因而只能获得较低的传输速度。随着技术的进步，电话系统也在向数字化的方向发展，而且质量愈来愈高，从而利用电话系统作为计算机网的信道的可行性日益增大。

当然，在利用电话系统组建计算机通信网时，可以向电信部门租用电话系统内部的干线，而不是直接利用电话支线。在电话干线上使用的设备和媒质要优于支线，且传输的速度要快得多，差错率也要低得多。

图3.1.2　利用电话系统一例

2、专用线路(www.xing528.com)

专用线路是指在计算机之间专门铺设的用于通信的线路，常用于距离较近的计算机通信，如专用点—点线路连接两台计算机、局部区域网络等。

3、地面无线电

利用无线电台通信构成的信道，常用于无法铺设线路的海岛、山区、乡村或城市的高楼大厦之间的通信，以及野战、勘探、采矿等机动性较强的场合。最著名的计算机地面无线通信网是夏威夷大学的ALOHA系统。

4、卫星通信

利用卫星通信可以打破地域上的限制，三颗静止通信卫星便可覆盖全球。卫星通信的主要特点：一是传播延迟大，以静止通信卫星作为中介，从一地面站到另一地面站的传播延迟约有240ms到300ms，而在地面上通信传播延迟是很短的；二是数据速率高，一般可达50Mbps（兆位/秒，或曰百万位/秒），而电话干线为56kbps（千位/秒），电话支线为4.8kbps，电报线路则为0.3kbps；三是广播性，一站发送时任何其它站都可以接收。

5、光纤通信

图3.1.3　光纤通信

光纤通信用光导纤维作为媒质，所传输的是光信号。在此信道中，电信号要转换为光信号才能传送，光信号转换为电信号才能被计算机接收。光纤通信的特点是容量大，损耗低，中继距离长，保密和抗干扰性好，成本低，重量轻，是一种很有前途的传输媒质。

根据环境和应用的要求，在计算机网络中，上述信道既可以单独使用，也可以结合在一起使用。