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15章 通信技术(4)

一个高级些的无绳电话系统一般由一个网络管理中心、一个无线交换机、若干个基台控制器、一些基台和手持机组成。一个基台控制器可以控制若干个基台。基台与手持机的无线空间接口和无线信息命令处理由基台来完成。另外,无绳电话系统的无线信息命令和信号基本上符合公共空间接口标准,无绳电话的位置登记和部分越区切接则由基站控制器(有些系统如CT2,小区间不需要切换)完成,有线和无线之间的呼叫处理和信号交换交由无线交换机完成,网络管理中心则负责管理整个系统和用户。

几个无绳电话系统可以通过市话网连接起来,从而扩其通信范围。另外,由于无绳电话比蜂窝移动电话价格便宜得多,因而发展相当迅速,专用无绳电话系统和公用集群式无绳电话系统的应用越来越多,功能也越来越完善。日本最近发展出的便携电话PHS属于第二代无绳电话,它甚至对现有的移动电话和有线电话都产生了巨大冲击。

程控电话及服务功能

一部电话是不是程控电话,是由为该电话进行交换的电话交换机所决定的。电话交换机是设在各电话用户之间,能按通话人的要求来接通电话的机器。交换机有人工的和自动的。人工交换机是由接线员来接通电话,如某些单位电话分机就是由人工接线的。自动交换机则是由机器来自动完成电话的接续,使电话用户之间可直拨通话。

新式TXE4型程控交换机自动交换机的工作分为控制和通话接续两大部分。所谓程控,实际上是存储程序控制的简称,这也就是指将自动交换机的控制先按一定的逻辑要求设计成程序,然后由电子计算机运行该程序来控制交换机的工作。可见,所谓程控交换机,实质上就是用电子计算机来控制的自动交换机,它是电话交换设备控制部分的实现方法之一。自动交换机的另一种控制方法为布控,即将交换机各控制部件按逻辑要求设计好,并通过布线将各部件连好焊好后实现电话交换。另外,程控交换机的通话接续方式,有的采用空分,也有的采用时分,这两种方式我们在下一个问题中还要介绍。

程控交换机由软件程序来控制交换机的操作,完成通话接续和各种功能,因此,它有许多优点。例如,要改变交换机的逻辑控制功能、电话号码升位或改动计费方式时,只要修改软件就行了。新的软件可以脱离交换机进行设计,一旦编制成功,只要将其输入到计算机里去代替老的软件就行了。再如,日常的装、拆、移机工作,更改电话号码,增减中继线,更改中继线路等,在程控交换机中只需通过更改某些数据就行了。对于例行测试、话务统计等工作,可由软件执行并自动打印各项结果。故障诊断等也可由软件完成,并显示出出现故障的印制板。

采用程控交换机还能实现很多新业务。目前的程控电话有许多服务功能,主要包括:国际国内长途直拨、缩位拨号、转移呼叫、叫醒服务、热线、呼叫等待、会议电话、呼出加锁、遇忙回叫等。其中的一些服务功能需向电话局另行申请。

数字程控电话交换机、时分程控交换机

和空分程控交换机的功能及差异电话交换技术经历了从人工到自动,从机电到电子,从布控到程控,从空分到时分,以及从模拟到数字的发展过程。

如前所述,电话交换机一般分为控制部分和通话接续两个部分。数字程控电话交换机是指交换机的控制部分采用程控方式,通话接续部分采用时分方式,而交换机交换接续的信号是数字信号(一系列由“0”和“1”组成的二进制信号)。目前我国和世界上其他国家普遍采用的就是全电子式的数字程控交换机。这种交换机输入端的数字信号一般是由模/数转换设备将模拟信号转换而成的,或是由数字发生器直接产生的;输出端(或现代的数字电话交换系统接收端)的信号有两种方式,一种是通过数/模转换,将数字信号再转换为模拟信号(如声音信号等),另一种是由数字滤波器直接接收数字信号,并由数字逻辑识别电路识别输出。模/数和数/模转换通常有两种方式,一种是△M(增量调制)方式,另一种是PCM(脉冲编码调制)方式。后者是最常用的一种转换方式。在一个完整的通话过程中,信号的转换经历了由声音→模拟信号→数字信号→交换接续→模拟信号→声音等过程。特别值得指出的是,数字程控交换机使电话交换朝着话音与非话音结合的方向迈出了一步,使电话和传真都可以方便地实现程控交换。

空分和时分是交换接续的两种不同的实现方法。所谓空分,是指对各个通话接续分别提供空间即实线通道的一种接续方式。而对时分而言,入线和出线都经电子接点接至一根总线上。各电子接点由时间位置不同但周期相同的脉冲控制而断开或闭合。这种时分制通信,接点没有在全部时间接通,而是时断时续的,但理论上和实践上都已证明,这种方式对通话质量没有任何影响。

在一般情况下,空分制只能采取模拟交换,这是因为作为空分制的机电元件或准电子元件速度都比较慢,不能适应数字交换的速度要求。对于时分制程控交换机来说,则即可以采取模拟交换,也可采用数字交换,不过,由于后者具有明显的先进性和优越性,在实际运用中主要采用数字交换。

可视电话

贝尔在120年前发明了电话,使两个相距很远的人可以相互交谈。如今,贝尔实验室研制出的超小型移动电话,外形就像一只手表。但是,当人们用手中的移动电话与亲友进行言语沟通时,常会望着话机出神:要是能同时耳闻目睹对方的音容笑貌就好了。

其实贝尔实验室早在1927年就进行过可视电话(Picture Ph·ne)的实验。20世纪60~70年代中期世界各国曾展开积极的研究开发工作,到20世纪70年代中期已接近实用阶段,而后来一段时间里一直处于停滞状态。虽然有的国家已开始传送商业性可视电话,但图像的精度很低,每秒钟只能传送几幅不超过100×100个像素的图像,远远小于人们的心理期望。因此可视电话至今仍未投入广泛的商业应用。

可视电话发展停滞不前的原因是多方面的,其主要原因是技术因素和经济因素。从技术上讲,可视电话传输和处理的图像和声音信号的信息量大大地超过了原有电话技术的传输和处理能力。以一幅具有640×480个像素的中等质量的彩色图像为例,若一个像素的数据信息量为24比特(bit),总信息量为737兆比特(Mbit);如果每秒钟传送25幅,则传输线路每秒钟需传输184兆比特(Mbit)的数据信息。而现有数字电话网每秒钟只能传送64千比特(Kbit)的信息,也就是说,一路可视电话在传送时相当于占用约3000路普通清晰度很高的可视电话电话,这在经济上是很不合算的。

进入20世纪90年代以来,可视电话的研究又出现了新的热点。首先是采用光导纤维通信系统的高速传输线路的出现,使数据信息的传输速度达到了每秒吉比特(Gbit)以上。这种“吉比特网络”不仅容量大,还具有抗干扰性强、不易被窃听等优点。同时,光子交换机的开发也取得了很大的进展,它向人们展示了用光纤直接传输可视电话的商业前景。

其次,数据压缩技术的发展十分迅速。许多国家都开发出了将可视电话的巨大信息量数字化后压缩到只需每秒传送64千比特(Kbit)的技术,使可视电话可以利用一路普通的数字电话进入用户,增加了可视电话商业化的可能性。

可以预见,在不久的将来,随着光纤高速通信系统(宽带综合业务数字网)和数据压缩技术的进一步发展,可视电话将走进千家万户,让地球上各个角落的人们能“面对面”地交谈。

电子邮件(E-Mail)

电子邮件(E-Mail),又叫电子信箱,是利用计算机网络进行的一种新的通信方式。这种通信方式兼备电话的速度和邮政的可靠性,利用计算机的存储、转发原理,克服时间、地理上的差距,通过计算机终端通信网络进行各种信息的传送。

E-Mail是Internet的一个重要功能,但不是Internet所特有的(一些非Internet网也具有E-Mail功能)。它可以做到:

将一条信息发送给许多接收者;

发送包括文字、声音、图像或图形的信息;

将信息发送给许多网络用户(包括Internet用户B·tnet网用户等);发出一条信息后,收信的计算机程序作出响应。如果收信人收到电子邮件后在短时间内作出答复,那么,回复的电子邮件可能在发送者还未离开计算机时就可以收到;参与Internet上基于电子信箱的其他应用,如电子公告板、网络新闻、专题讨论组等,使其内容更加丰富。

要接收E-Mail,必须有一个信箱(通常是上网计算机的一块存储区),信箱所在的机器还需运行E-Mail的软件。这样,任何知道信箱地址(向Internet网的一台主机申请)的用户都可向该信箱的主人发送E-Mail,但只有信箱的主人能够查看或删除信箱中的内容。

E-Mail具有固定的格式:开头是由发信人、收信人及E-Mail地址、发信的日期和时间、信件的题目(主题)组成的头部信息,发信人只需填写收信人及其地址(T· Line)和主题(Subject),其余由E-Mail软件自动填充。然后是信息主体(正文),最后是签名区(落款或问候等具有发送者特色或个性的信息)。这样格式的电子邮件,就可通过Internet网或其他符合一定条件(具有TCP/IP协议)的网络,传送到世界各地——你希望到达的地方。

图文电视

图文电视是电视文字广播(Teletext)的俗称,是一种新型的电视附加信息服务系统。它自20世纪70年代问世,现已在50多个国家得到了推广应用。近年来,我国有关部门开发的图文电视也已经开始试播服务,并于1992年制定了中西文兼容的CCST图文电视技术规范。

图文电视利用广播电视或闭路电视系统同时发送普通电视节目和附加图文信息。这些附加内容包括新闻快讯、节目预报、气象服务、交通信息、股市行情、外汇比价及其他各种图表文字资料等,如同一份“电视报纸”。这些信息不是通过一个新的频道来传送的,而是附加在普通电视信号传输频道的一部分未装载信息的空白区间上传给用户。

我们知道,电视图像是由扫描线组成的。以我国的电视制式为例,一帧光栅有625行扫描线。但是,在屏幕上显示的图像一般只由500多行扫描线组成。这里除因上、下两边看不到外,主要原因是其中每帧有50行被用于传送场同步和场消隐等非视频信号,以保证电视的正常接收。在传送场消隐信号期间,行正程不传信息,是一种浪费。图文电视正是利用这些被浪费的行,按照时分复用原理,在正常电视信号的场消隐期间的规定行中,附加传送有用的图文信息。

与普通电视信号不同的是,图文电视传送的图文画面不是模拟信号而是一种数字化信息。所以,只有装了专用解码器的用户才能接收这些信息。另外,由于频道的附加传输容量有限,每传送一帧普通电视画面只能插播相当于几个扫描行的信息,否则会影响该频道普通电视的正常接收。因此,解码器将先收到的信息暂存起来,直到整页的图文信息传送完毕时才可显示一个整幅信息画面。

图文电视通常向用户循环往复地传送100~400页信息,供用户用遥控器选择和查询。当某类信息页被选中时,解码器就把它们从循环传送的信息页链环中抓住,显示到电视屏幕上,想看多久都可以。

可见,图文电视是一种能提供静止画面、内容广泛、面向大众的信息服务系统。在一些国家,它已成为一种常见的传递公用信息的电子媒介。当然,它也有一些固有的缺点。其中最主要的是单向性,用户只能从正在传递的信息页中选择收看所要的信息,不能与电视台进行双向信息交流,无法任意查询和调用电视台中存贮的各种信息页。

值得指出的是,不少标有图文电视功能的进口彩电不能接收我国图文电视信号。由于制式标准不同,它们只能接收和显示西文的图文电视信号,而不可能接收、显示中文图文电视信号。目前,国内已有电视机厂购买了广电部科研机构开发的中西文图文电视解码器技术,不久将生产出带有图文电视解码器的电视机。解码器在大规模生产以后,可能仅二三百元就能加装到电视机内。可以预见,图文电视机即将逐步走入中国家庭。

双向电视

电视作为一种规模巨大、影响深远的大众传播媒介,对人们的思想、生活和工作正产生着越来越显著的影响。特别是电视与卫星的结合和有线电视的出现,使人们能够收看到更多的频道和高质量的声像节目,全球几十亿人足不出户就可以同时观看重大事件的现场实况转播。但是,当人们在长长的节目单上找不到自己喜爱的节目的时候,他们会想:能不能由观众自己来确定节松下家庭影院目的播放呢?