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通信常用的信道類型
通信信道是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐,在計算機網(wǎng)絡(luò)中信道分為物理信道和邏輯信道。以下是小編整理的通信常用的信道類型,歡迎參考閱讀!
一、 幾種常用信道特征
信道可分為有線信道和無線信道。
有線信道:如雙絞線、電纜、光纖、波導等;
無線信道:自由空間提供的各種頻段或波長的電磁波傳播通道。
信號在信道內(nèi)傳輸,會受到來自信道的各種各樣的干擾。干擾大體分為4類:
1.無線電干擾
來自各種無線發(fā)射機。其特點是頻率范圍寬,幾乎覆蓋全部使用頻段。但對于特定電臺的頻率一般是固定的,因此可以進行防護。另外由于無線電頻率管理較為完善,可以將此種干擾限制在最小限度。
2.工業(yè)干擾
來源于各種電氣設(shè)備,如電機、電力線、電源開關(guān)、電點火(如汽車點火)裝置等。此類干擾一般在較低頻率范圍,如汽車點火干擾在幾十兆赫范圍內(nèi)。采用屏蔽與考究的濾波措施,在很大程度上可避開工業(yè)干擾。
3.天電干擾
來自于雷電、磁暴、太陽黑子以及宇宙射線等,它們與季節(jié)、氣候變化關(guān)系較大。不同地區(qū)也有很大不同,如赤道附近及兩極地區(qū)嚴重。太陽黑子發(fā)生變動(約11年一個周期)的年份,天電干擾加大,有時長時間中斷短波通信。
4.內(nèi)部干擾
來自信道內(nèi)部各種電子器件電阻、天線以及傳輸線等。在這些電子設(shè)備中的分子或電子的隨機熱運動,形成所謂起伏噪聲,對于通信信號產(chǎn)生加性干擾。本書涉及的各類通信系統(tǒng),主要是這種噪聲,稱為熱噪聲,從機理上它是高斯型統(tǒng)計特征,是通信系統(tǒng)干擾的重要因素。
通信常用的信道類型主要有4類:
1、電話信道
電話信道一般是指龐大的公用交換電話網(wǎng)(PSTN)所提供的基于傳統(tǒng)模擬電話或低速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺。通信信道的?gòu)成多半通過用戶終端到本地交換機(節(jié)點),再到另一個用戶建立的呼叫鏈路,一旦通話(即呼叫)結(jié)束,便及時拆斷該鏈路。電話信道一般屬于限帶為300~3400Hz的線性系統(tǒng)。當用于數(shù)據(jù)傳輸時,需在用戶端均加入調(diào)制/解調(diào)器(Modem),并利用600~3000Hz頻響較平坦的頻段傳輸已調(diào)波。目前從用戶到節(jié)點(交換機)的用戶線,可以增設(shè)寬帶Modem(如ADSL),可在數(shù)公里內(nèi)通信帶寬擴展到2~6MHz,支持寬帶上網(wǎng)和多媒體業(yè)務(wù)。
2、光纖
光纖是將電信號變?yōu)楣庑盘枺?光轉(zhuǎn)換)后進行光信號傳輸?shù)奈锢砻襟w。光纜是由包層覆蓋光纖芯線而構(gòu)成。光信號是以電磁場形式在光纖芯中傳播。光纖自20世紀70年代投用后,很快顯示出很多突出的優(yōu)點,諸如,它帶寬極寬(2×1014Hz以上),通過目前可達到的技術(shù)—密集波分復用(DWDM),一條光纖中可以支持1600Gb/s的傳輸速率;實驗表明,基于單波160Gb/s速率的1024個波,可達約160Tb/s的點到點傳輸流量(1Tb/s=1012b/s);光纖傳輸損耗極低,小于0.2dB/km,不受電磁干擾,重量極輕(一條光纖芯27g/km),抗彎曲,耐濕熱和腐蝕,敷設(shè)方便、靈活,可架設(shè)到電桿上,光纖價格極低,目前國內(nèi)生產(chǎn)供大于求。
3、移動無線信道
移動無線通信起初是為了延伸電信網(wǎng)的覆蓋范圍和通信能力而逐步發(fā)展起來的。迄今,移動網(wǎng)的發(fā)展令人驚異,已從城市擴展到鄉(xiāng)村與邊遠地區(qū)。截止2009年5月,我國的移動用戶數(shù)已達6.87億,為傳統(tǒng)的固定電話(PSTN)用戶數(shù)的2倍。下一代的移動通信將以寬帶方式接入,并與現(xiàn)行GSM系統(tǒng)相比,傳輸速率增加幾十倍、上百倍,可支持多媒體業(yè)務(wù),并廣泛實施個人通信系統(tǒng)(PCS)。
移動通信以蜂窩方式組網(wǎng),信道具有多徑衰落與時變特征。目前GSM移動通信利用900/1800MHz頻段,雙向頻譜為2×25MHz,各提供125個載波,每載波包括8個時分多址(TDMA)信道。于是各載波200kHz帶寬,包含8個25kHz信道,用戶數(shù)字電話速率為13kb/s,具有高糾錯能力的差錯保護位時,凈速率高達9.8kb/s。移動網(wǎng)在每個蜂窩小區(qū)設(shè)有一個基站,轉(zhuǎn)發(fā)小區(qū)內(nèi)多達上千個用戶同時通信。移動通信每個信道的輻射功率應(yīng)控制在它的25kHz帶寬內(nèi),帶外輻射衰減應(yīng)至少為-40dB,優(yōu)質(zhì)系統(tǒng)應(yīng)達-70dB,才不至于明顯干擾相鄰話路。隔離1至2個小區(qū)可以重復利用頻率,因此整個移動網(wǎng)可支持極大量用戶相互通信。通過越區(qū)切換和跨網(wǎng)漫游可以實現(xiàn)全國性、世界范圍內(nèi)的移動通信。
4、衛(wèi)星信道
衛(wèi)星信道是一種特殊的無線信道。在地球赤道上空35978km(近似稱3.6萬公里)均勻分布著三個同步衛(wèi)星,就可以通過它們的轉(zhuǎn)發(fā)器(Transponders)使地球上任兩處的地球站間進行通信。自60年代初(1962年)問世以來,至今穩(wěn)定使用的上行6GHz、下行4GHz頻點的系統(tǒng),總帶寬500MHz,并提供帶寬各為36MHz的12個轉(zhuǎn)發(fā)器,各又能容納1200路數(shù)字電話或25~150個窄帶會議電視。一個轉(zhuǎn)發(fā)器可支持五、六個HDTV(高清晰度數(shù)字電視)。由于跨洋衛(wèi)星通信(如中美兩國間)需經(jīng)由兩個衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器與雙方地球站溝通信息,因此遠達15萬km的距離,通信延遲則高達將近0.5秒,雙方對話均有明顯延時的感覺。目前國內(nèi)衛(wèi)星通信已開辦大量業(yè)務(wù),如衛(wèi)星電視節(jié)目、遠程教育等。
擴展:
無線信道
信道無線信道也就是常說的無線的“頻段(Channel)”,其是以無線信號作為傳輸媒體的數(shù)據(jù)信號傳送通道。
信道大家知道,在進行無線網(wǎng)絡(luò)安裝,一般使用無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自帶的管理工具,設(shè)置連接參數(shù),無論哪種無線網(wǎng)絡(luò)的最主要的設(shè)置項目都包括網(wǎng)絡(luò)模式(集中式還是對等式無線網(wǎng)絡(luò))、SSID、信道、傳輸速率四項,只不過一些無線設(shè)備的驅(qū)動或設(shè)置軟件將這些步履簡化了,一般使用默認設(shè)置(也就是不需要任何設(shè)置)就能很容易的使用無線網(wǎng)絡(luò)。
但很多問題,也會因為追求便利而產(chǎn)生,大家知道,常用的IEEE802.11b/g工作在2.4~2.4835GHz頻段,這些頻段被分為11或13個信道。當在無線AP無線信號覆蓋范圍內(nèi)有兩個以上的AP時,需要為每個AP設(shè)定不同的頻段,以免共用信道發(fā)生沖突。而很多用戶使用的無線設(shè)備的默認設(shè)置都是Channel為1,當兩個以上的這樣的無線AP設(shè)備相“遇”時沖突就在所難免。
信道為什么無線信道的沖突如此讓人關(guān)注,這除了家用或辦公無線設(shè)備因為價格的不斷走低而呈幾何級數(shù)增長外,無線標準的天生缺撼也是造成這種窘境的重要原因:
眾所周知,主流的無線協(xié)議都是由IEEE(美國電氣電工協(xié)會)所制定,在IEEE認定的三種無線標準IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11a中,其信道數(shù)是有差別的。
IEEE802.11b
采用2.4GHz頻帶,調(diào)制方法采用補償碼鍵控(CCK),共有“3”個不重疊的傳輸信道。傳輸速率能夠從11Mbps自動降到5.5Mbps,或者根據(jù)直接序列擴頻技術(shù)調(diào)整到2Mbps和1Mbps,以保證設(shè)備正常運行與穩(wěn)定。
IEEE802.11a
信道擴充了標準的物理層,規(guī)定該層使用5GHz的頻帶。該標準采用OFDM調(diào)制技術(shù),共有“12”個非重疊的傳輸信道,傳輸速率范圍為6Mbps-54Mbps。不過此標準與IEEE802.11b標準并不兼容。支持該協(xié)議的無線AP及無線網(wǎng)卡,在市場上較少見。
IEEE802.11g
信道該標準共有“3”個不重疊的傳輸信道。雖然同樣運行于2.4GHz,但向下兼容IEEE802.11b,而由于使用了與IEEE802.11a標準相同的調(diào)制方式OFDM(正交頻分),因而能使無線局域網(wǎng)達到54Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率。
從上我們可以看出,無論是IEEE802.11b還是IEEE802.11g標準其都只支持3個不重疊的傳輸信道信道,只有信道1、6、11或13是不沖突的,但使用信道3的設(shè)備會干擾1和6,使用信道9的設(shè)備會干擾6和13……。
在802.11b/g情況下,可用信道在頻率上都會重疊交錯,導致網(wǎng)絡(luò)覆蓋的服務(wù)區(qū)只有三條非重疊的信道可以使用,結(jié)果這個服務(wù)區(qū)的用戶只能共享這三條信道的數(shù)據(jù)帶寬。這三條信道還會受到其它無線電信號源的干擾,因為802.11b/gWLAN標準采用了最常用的2.4GHz無線電頻段。而這個頻段還被用于各種應(yīng)用,如藍牙無線連接、手機甚至微波爐,這些應(yīng)用在這個頻段產(chǎn)生的干擾可能會進一步限制WLAN用戶的可用帶寬。
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