书城科普日新月异的信息科学(新编科技大博览·A卷)
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第16章 通信技术(5)

精明的制造商早就看透了观众的这一心理,随着宽带综合业务数字网的出现,图像和声音等信息的双向快速传送逐渐成为可能,在此基础上,他们开发出了宽带有线交互电视网,以便向用户提供能自己参与播出节目的选择、甚至节目内容制作的所谓“双向电视”服务。由于宽带有线交互式电视网是未来信息高速公路的一部分,具有“双向电视”功能的电视机自然就成了进入信息高速公路的一个入口。

宽带有线交互电视网建立起来以后,在普通电视上加装一个具有信息处理能力的顶置盒(Set-t·p b·x),就可以入网,成为能提供交互式多媒体服务的双向电视了。顶置盒是一种复杂的数字转换盒,它由功能强大的中央处理器、高速图形芯片、显示芯片、调制解调器、纠错芯片、音频数模(D/A)转换器、视频转换器、高速存储器、防止窃取服务的安全芯片和红外遥控接口等复合而成。顶置盒的功能键操作比较简单,使双向电视保持了电视简单易用的原有风格。

双向电视是用户可以选择和参与的电视,它能够向用户提供视频点播、交互式电子游戏、商品浏览、交互式广告、远距离教学等服务。

交互式视频服务使用户仿佛拥有一个电视资料库,用户可以任意点播自己喜爱的影视节目和新闻内容,工作繁忙时也不再担心会错过精彩的综艺节目;通过交互式的电子游戏,用户可以找到竞争的对手,不仅获得了更大的乐趣,还能神交更多的朋友,走出以往在电子游戏中沉溺和孤独感的怪圈。

有了双向电视,用户不出门就可以自主决定去某家商店看一看,如果再用上虚拟现实技术,用户还可以看到自己试穿新时装的效果,挑选好后,按下功能键,商店就会派人将商品送上门来,当然费用早就自动地记到了用户的账上。使用双向电视,广告可以变成有用户参与的交互式广告,用户可以现场回答广告商的问题,也可以指出商品品质和设计的缺陷,使广告不再仅是商家的宣传攻势,而成为全社会共创理想商品和服务的新契机。

有了双向电视,电视广播教育可以变得更富有弹性,用户完全可以依个人的兴趣及时间安排,在家中选修各种课程,由于双向电视具有灵活的交互访问功能,远程电视教育的学员不但能听老师的讲授,还能与同学和老师进行讨论,做的作业也能由辅导教师及时批改,常规教学的主要功能都能通过双向电视来实现。

总之,双向电视将使我们置身迷人的信息高速公路之中,它的功能将远远超过普通电视,必然会给我们的生活方式带来更为深远的影响。

图文传真机(FAX)

尽管作为通信技术,传真发明应用比电话早33年,比电视早78年,但其早期发展比较缓慢。而图文传真则是20世纪80年代才迅速发展起来的办公室自动化支持设备之一,其最基本的思想是:扫描、同步、记录和传输。

图文传真可根据原稿的图像传感分为多种色调的照片传真和只有黑白两种色调的文件传真,它们都是通过扫描原稿并根据图像的结构将其分解为点和线,然后将三维(亮度计作一维)的照片和文件调制为一维的像素(即亮度),再通过光电转换变成电信号,将电信号调制后在信道上传输。接收端通过记录转换再将电信号解调还原成图像,并利用同步技术使发送原稿上的像元位置和记录纸上的像元位置一致。

现有的传真通信系统主要建立在普通电话通信系统之上,或建立在专用的通信网络之上。由于电话交换机都具备传真交换的功能,当进行传真时,传真发送机和接收机直接进行传输控制信号和图像信号的授受。

由于图文传真机在处理手写文字、图表和图像时的突出作用,使其在办公室自动化中扮演着越来越重要的角色。人们对传真通信寄予的希望也越来越大,希望其能向综合处理终端过渡,即除了承担通信业务外,还具有图像处理和数据处理的能力。

一般传真机的功能:

收发合为一体(既可以发出传真,也可接收传真);复印功能;能自动收信,自动发信;能进行故障的自动诊断;可以在发送的文件上加印日期、时间、地址等用户标识信息;既可用于公用电话网中,也可用于专用线路中;具有多种传输速率,9600bit/s,7200bit/s,4800bit/s,2400bit/s,数据信道质量自动可选;采用信号的数值化处理,使复印图像保证较好的质量;采用直观的形式,显示出机器的工作状态和方式。

集群式移动通信系统

集群式移动通信系统是20世纪70年代发展起来的一种比较经济、灵活的移动通信系统,它是传统的专用无线电调度网的高级发展阶段。所谓集群(Trunking)就是由多个无线信道为众多的用户服务,相当于把程控电话中的中继线的工作方式应用到无线通信系统中,把有限的信道资源动态地、自动地、迅速地和最佳地分配给整个系统的所有用户,它运用了交换技术和先进的计算机技术,为系统的全部用户提供强大的分配能力。

集群式移动通信系统一般由一个可以和市话网相连的控制中心、若干个基地站和许多移动终端(手机)组成。基站和控制中心之间用中继线连接起来,每个基站由多部收、发信设备提供多个信道,其中有用于控制与管理的控制信道,也有用于和终端通信的共用信道。通过控制信道,移动交换控制中心可以对共用信道、各基站及业务进行统一规划、合理管理,达到使用户真正共享多信道、共用覆盖区、共享通信业务、降低费用的目的。每个基站的收、发信机都有一个可通信的范围(覆盖区),称为无线区。无线区范围的大小由发射机的功率和基站天线的有效高度来决定。基站之间的通信则是通过中继线和控制中心来完成的。每一台移动终端(手机)都有收、发信装置,可与基站进行信息交换。这样,经基站、中继线和控制中心之间转换传输信号,就能在整个服务区(所有基站的可通信区)内实现任意两个移动终端之间的通信,从而构成一个自成体系的移动通信系统——集群式移动通信系统。

集群式移动通信系统因为组网方便灵活、价格适宜、频率利用率高,甚至还具有传送数据信号、传真信号和状态信号等功能,比较适合中国的国情。因此,在我国发展相当迅速,成了我国移动通信系统中重要的一种,在各行各业都有广泛应用。

微波站

微波是指波长为1米至1毫米,或频率为300MHz~300GHz的电磁波。利用微波波段的电磁波进行的通信称微波通信。微波站是微波通信中用于发射和接收载有信息的电磁波的设备(组),按其工作性质的不同可以分为终端站和中继站两大类。

终端站是传输信号可以分出和插入的站,站上配有多路复接设备、调制解调设备、发信设备、收信设备、天线、馈线等。中继站则对传输信号不分出也不插入,因此不需要装配复接设备,是只起信号放大和转发作用的站。中继站按转接方式的不同又可分为中频转接站(不需装配调制解调器)和再生中继转接站(需装配调制解调器)。

微波通信一般有三种形式:微波中继通信、散射通信和卫星通信。

在微波中继通信中,信号的传输主要是利用微波的直线传播(视距传播)。由于地球表面的弯曲性,直线通信距离一般只有几十公里。要进行远距离长途通信时,就必须采用中继(接力)的传输方式,将信号多次通过中继站(接力站)放大并转发后才能到达接收地点。例如一条2500千米的微波通信线路,中间约需要50个左右的接力站。

散射通信中,微波在高度为5~10千米的对流层经散射返回地面,通信距离一次可达几百千米。这样,中继站的数量可以相对少些。

卫星通信则是利用人造地球卫星(通信卫星)作为接力站。这样一上一下的“接力”,可以在地面上跨越上万公里进行通信。目前的一些为实现全球通信、个人通信的系统计划中,卫星通信都是必不可少的。

微波通信又可分为模拟微波通信和数字微波通信,其中数字微波通信因为具有抗干扰性强、线距噪声不积累、保密性强、便于组成数字通信网等特点,而逐渐成为微波通信的主流。

缩微存储

为了使有价值的信息保存和传播,存储显得格外重要。为了节省存储空间、保存重要文献,缩微存储便应运而生了。

缩微存储始于19世纪初,它开始应用于军事文件的传递,进而应用于金融票据复制和珍贵文献的复制。

20世纪60年代,缩微技术进一步提高,缩微设备性能和胶片质量有了较大提高,出现了系列化和多样化,产量迅速增长,其标准化工作有了较大的进展,目前最常见的有缩微胶卷和缩微平片。

缩微存储比纸张存储可以节省大量的空间。例如,50万张工程图纸需要1000平方米的建筑物,而使用缩微胶卷,只用1.5米3的文件柜就可以装下。

随着计算机技术和通信技术的不断发展,缩微技术进一步提高,出现了计算机输出缩微胶卷、缩微图像计算机输入技术、计算机辅助检索技术、缩微传真、视频缩微图像传输系统等。

计算机输出缩微胶卷,简称C·M,它是利用计算机把磁带上记录的数字化数据转换为缩微胶卷,实际上是缩微技术与计算机技术相结合的产物。C·M记录机,既是主计算机的外围设备,又是一台高速缩微照相机,与主计算机相连接。经过一定的生产过程,制成C·M。

缩微图像计算机输入技术,简称CIM。它是利用计算机和光学扫描转换装置,把缩微正面转换成机读的二进制数据,进行快速处理和远距离传输。

计算机辅助检索技术,简称CAR,它主要是利用计算机把人们所需要的资料从大量的缩微品中找出来。为了便于检索,在缩微品制造的同时,便设置了各种检索的程序,所以,检索时只要用计算机查阅目录数据库,输入相关的资料,便会按计算机发出的指令,在屏幕上找到资料,如果需要还可以输出所需资料的复印件。

视频缩微图像传输系统,简称VMGS,是一种远程访问式缩微品计算机辅助检索系统,是缩微技术、联机检索网络和可视图文传送技术相结合的产物。用户要查找资料,通过联机检索系统查到所要的缩微资料的存储地址后,就可以直接向远方的中央缩微资料库发出索取或订购指令,而系统接到指令以后,就能自动地从库存中取出所需要的缩微资料,然后用高速视频摄像机或扫描器把缩微资料转换成模拟信息或数字化信息,经过通信网络传到用户的设备终端。

缩微传真是把缩微出版技术与传真技术融为一体,利用传真机把缩微品传送到用户传真机上。

缩微存储技术的发展,为信息技术的快速传递和存储提供了方便。

磁带和磁盘

磁带和磁盘是磁媒体家族中的先进族类。它记录信息的原理是,经过磁化性材料,在磁场消失以后仍然具有剩余磁化强度。在记录信息时,记录磁头把载有信息的电流转变为磁场,并作用于磁性材料的某一区域,当磁场消失后,这一区域仍旧有剩余磁化强度,并且磁场的强度与初始磁化强度有关。这样一来信息就可以保留在该介质上了。

当要把信息显示出来时,只要用重放磁头就可以了。要抹去信息,用消磁磁头就可以实现,因此就可以使磁媒体反复使用。

在计算机中最常用的便是磁带和磁盘。

磁带,是将磁粉涂布在塑料带基上制成的。目前最常用的磁粉是γFe2·3针状晶体,也有用Ft3·4、Cr·2、掺钴的γFt2·3、金属或合金粉的。磁带又有用电镀、蒸镀、溅射、化学气相沉淀等工艺制成的金属或金薄膜磁带。通常可分为录音磁带、录像磁带、仪器测量用磁带和计算机磁带。

磁盘,是一种表面镀或涂有磁记录材料分类磁盘的圆形薄片。是用读写磁头与存储信息用的盘片相对运动来记录和读取信息的。按基片材料可分为硬盘和软盘。

硬盘一般是指供计算机用来记录数字化数据的外部存储器。20世纪50年代出现,60年代以后得到迅速发展,到V3Ga80年代,存储密度不断提高。20世纪80年代中期起,磁盘盘径继续缩小,容量相对扩大,传输速度进一步提高,到20世纪90年代初,存储量进一步扩大,存取时间降至47微秒,转速提高到6300转/秒。

软盘是在借鉴硬盘技术发展起来的。1972年,IBM公司研制出8英寸软盘,把软盘驱动器与键盘及单色显示器组成一套数据输入设备,为微机的开发利用创造了条件。后来525英寸软盘成为微机不可缺少的组成部分。20世纪90年代,35英寸软盘成为主流产品。

由于软盘及其驱动器具有结构简单、价格低廉、便于携带和保存等优点,所以和微机一起得到广泛应用。

20世纪90年代,美国和日本开发出光磁软盘,它以一种钡铁氧化体为记录介质,直径35英寸,格式化后容量达到21兆,传输速度为16兆比特/秒,存取时间为80~170微秒,转速达到720转/秒,记录密度为23980比特/英寸,磁道密度是1245磁道/英寸,有两个磁头。并且光磁软盘驱动器还具有向下兼容的能力,使用更加方便。

由于有光磁软盘,用户就能够把软件存放在软盘上,就可以避免病毒侵害,也不会失窃或泄密。