【正文】 式中，對線路的訪問依靠控制端的探詢來確定，即主機循環(huán)檢測。這種結(jié)構(gòu)具有費用低、數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈活、站點或某個端用戶失效不影響其他站點或端用戶通信的優(yōu)點。缺點是一次僅能一個端用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，其他端用戶必須等待到獲得發(fā)送權(quán)。媒體訪問獲取機制較復(fù)雜。盡管有上述一些缺點，但由于布線要求簡單，擴充容易，端用戶失效、增刪不影響全網(wǎng)工作。 圖一（2） 星狀網(wǎng)星狀網(wǎng)是最古老的一種連接方式，大家每天都使用的電話就屬于這種結(jié)構(gòu)，如圖圖二所示。圖三所示為目前使用最普遍的以太網(wǎng)星狀結(jié)構(gòu)，處于中心位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備稱為集線器，英文名為Hub。 圖二這種結(jié)構(gòu)便于集中控制，因為端用戶之間的通信必須經(jīng)過中心站。由于這一特點，也帶來了易于維護和安全等優(yōu)點。端用戶設(shè)備因為故障而停機時也不會影響其他端用戶間的通信。但這種結(jié)構(gòu)非常不利的一點是，中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性，因為中心系統(tǒng)一旦損壞，整個系統(tǒng)便趨于癱瘓。對此中心系統(tǒng)通常采用雙機熱備份，以提高系統(tǒng)的可靠性。星狀網(wǎng)的另一缺點是布線較多，每一工作站要求一條線，工作站越多，線材也消耗越多。 圖三 （3）環(huán)狀網(wǎng)環(huán)狀結(jié)構(gòu)在局域網(wǎng)中使用較多。這種結(jié)構(gòu)中的傳輸媒體從一個用戶到另一個用戶，直到所有用戶連成環(huán)狀，如圖圖四所示。這種結(jié)構(gòu)顯而易見消除了用戶通信時對中心系統(tǒng)的依賴性。 圖四環(huán)形結(jié)構(gòu)的特點是，每個用戶都與兩個相鄰的用戶相連，因而存在著點到點鏈路，但總是以單向方式操作。于是便有上游用戶和下游用戶之稱。例如圖四中，用戶7是用戶8的上游端用戶，用戶8是用戶7的下游用戶。如果8端需將數(shù)據(jù)發(fā)送到7端，則幾乎要繞環(huán)一周才能到達7端。通過以上三種通信網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的比較?？偩€式網(wǎng)絡(luò)具有費用低、數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈活、站點或某個端用戶失效不影響其他站點或端用戶通信的優(yōu)點。更重要的是布線要求簡單，擴充容易。對于家用的電器設(shè)備，選用總線式網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)最為適合。為解決總線沖突的問題，可采用主從式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖五所示。圖五主機和整個系統(tǒng)的電源作為一個模塊，負責(zé)接收從機數(shù)據(jù)，并發(fā)給各從機。從機有各自不同的地址碼，一個從機對應(yīng)一組開關(guān)。當(dāng)某一從機需要打開另一從機所控制的開關(guān)時，只需發(fā)送對應(yīng)從機的地址碼，主機收到此地址碼后，立即轉(zhuǎn)發(fā)各從機，各從機都能收到此信號，但只有符合本機地址碼的從機才做出相應(yīng)的操作（開機或關(guān)機）。當(dāng)然，從機也能控制自己的開關(guān)，操作過程和上述一樣。傳輸媒質(zhì)是通信中實際傳送信息的載體。合理的選擇傳輸媒質(zhì)，有助于提高通信質(zhì)量和兼顧性價比。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中采用的傳輸媒質(zhì)可分為有線和無線兩大類。雙絞線、同軸電纜、電力線、電話線、波導(dǎo)管和光纖是常用的幾種有線傳輸媒質(zhì)。短波通信、微波通信、衛(wèi)星通信、紅外通信、激光通信、散色通信以及藍牙通信等的信息載體都屬于無線傳輸媒質(zhì)。（1）有線傳輸媒質(zhì)有線傳輸媒質(zhì)是現(xiàn)代通信中最常用的媒質(zhì)之一，它以有形的線路為傳輸介質(zhì)，主要包括雙絞線、同軸電纜和光纖。計算機間的遠程數(shù)據(jù)通信一般要采用調(diào)制解調(diào)器，其傳輸介質(zhì)本應(yīng)使用專用的同軸電纜，但從成本角度考慮，還可使用雙絞線、電話線和電力線。當(dāng)然，采用光纖作為通信介質(zhì)是最好不過了，但成本較高，可根據(jù)傳輸特性（包括其容量及傳輸頻率范圍）、連接性（點對點或多點）、地域范圍（網(wǎng)絡(luò)上點與點之間的最大距離）、抗干擾性（介質(zhì)對干擾的屏蔽能力）、成本（包括組成部件、安裝和維修成本等）幾個方面對上述幾種介質(zhì)進行比較。下面，對這幾種通信介質(zhì)分別進行分析說明。①雙絞線雙絞線是由兩條互相絕緣的銅導(dǎo)線扭絞起來構(gòu)成的，一對線作為一條通信線路。通常類似這樣的一定數(shù)量的導(dǎo)線對捆成一個電纜，外面包上硬護套。之所以采用這種扭絞結(jié)構(gòu)是為了減少相鄰導(dǎo)線的電磁干擾，以提供相對穩(wěn)定的導(dǎo)電特性。最近的研究結(jié)果表明，雙絞線作為一個建筑物內(nèi)局部通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)是有效且成本低廉的。 雙絞線可用于傳輸模擬及數(shù)字信號，其通信距離一般為幾公里到幾十公里。當(dāng)距離太長時，對于模擬信號，每隔5～6km需加放大器，以便將衰減了的信號放大到合適的數(shù)值；對于數(shù)字信號，每隔2～3km需加轉(zhuǎn)發(fā)器（中繼器），以便將失真了的數(shù)字信號進行整形。導(dǎo)線越粗，其通信距離越遠，但導(dǎo)線價格會越高。與其他傳輸介質(zhì)相比，雙絞線的傳輸距離、帶寬和數(shù)據(jù)率有限。當(dāng)頻率增大時，信號衰減也增大。此外它易于電磁場耦合，對噪聲和干擾較敏感。減少損耗的辦法有兩種：第一，可在雙絞線外面加上一個金屬編制網(wǎng)的屏蔽層減少干擾，相鄰的線對采用不同扭絞長度減少串音；第二，使用平衡傳輸線，接受端用相位差判斷數(shù)字0和1，而不再用幅度差判斷，因而可有效降低加性噪聲干擾，增加傳輸距離。對于點到點模擬信號傳輸，雙絞線可以達到250kHZ的帶寬。由于用戶線路的衰減為每公里1dB，而電話線通用標準為最大損耗低于6dB，因此，電話線上每6km內(nèi)必須接放大器。對于數(shù)字的點到點線路，雙絞線可以達到幾Mb/s的數(shù)據(jù)傳送速率，且傳輸距離可達幾公里。由于雙絞線成本低廉且性能較好，因而無論是在模擬還是數(shù)字數(shù)據(jù)通信中都是一種普遍采用的傳輸介質(zhì)。目前，在某些專門系統(tǒng)中，雙絞線在短距離傳輸中的速率已達100～155Mb/s。② 同軸電纜同軸電纜也像雙絞線那樣由一對導(dǎo)體組成，但他們是按同軸的形式構(gòu)成線對的，其結(jié)構(gòu)如圖六所示。其中最里層是內(nèi)導(dǎo)體，外包一層絕緣材料，外面再套一個空心的圓柱形外導(dǎo)體，最外層是起保護作用的塑料外皮。內(nèi)導(dǎo)體忽然外導(dǎo)體構(gòu)成一組線對。～，幾個同軸電纜往往會在一個大電纜內(nèi)，有些里面還裝有二芯扭絞線或四芯線組用于傳輸控制信號。由于外導(dǎo)體是接地的，故同軸電纜具有很好的抗干擾性。 圖六同軸電纜與雙絞線相比價格稍貴，因其具有帶寬寬、數(shù)據(jù)傳輸速率高、傳輸距離長、抗干擾能力強等優(yōu)點，盡管面臨光纖、微波和衛(wèi)星等傳輸信道的競爭，但仍是用途非常廣泛的傳輸介質(zhì)。由于它比雙絞線具有優(yōu)越的頻率特性，現(xiàn)已被廣泛用于較高速率和較高頻率的數(shù)據(jù)傳輸，如長距離電報、電話傳輸，有線電視、局部網(wǎng)絡(luò)和短距離系統(tǒng)連接的通信線路中。③ 電力線利用電力線載波實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，將大大降低成本、縮短工時。下面舉例說明電力線載波通信的原理。可以用單片機8031為控制核心，控制雙音多頻DTMF發(fā)生器（MT8880），實現(xiàn)信號編碼，再通過鎖相環(huán)電路（LM567）進行信號調(diào)制。載波信號經(jīng)放大后，耦合至電力線上，完成數(shù)據(jù)發(fā)送。接收端將電力線上耦合進來的載波信號，經(jīng)鎖相環(huán)電路進行解調(diào)，再送入DTMF譯碼器（MT8880），實現(xiàn)信號譯碼，由單片機接受，使信號得以還原，從而完成兩地的數(shù)據(jù)通信。電力線載波傳輸限于同一個電力變壓器供電范圍內(nèi)，主從機最好接于同一相線上，這樣傳輸衰減減小、傳輸距離遠、傳輸效果好。若傳輸線不同相，實現(xiàn)交連傳送，但傳送效果差些。④電話線利用現(xiàn)成的電話線進行串行數(shù)據(jù)通信，是非常經(jīng)濟的一個途徑。在遠程通信時，傳輸線上分布電容是使數(shù)據(jù)波形失真的主要因素。如果傳輸線是架在電線桿上的架空導(dǎo)線對，兩導(dǎo)線間是由空氣絕緣的，相互距離有數(shù)厘米，他們之間就構(gòu)成了分布電容。導(dǎo)線越長，電容越大，對數(shù)據(jù)波形的影響越嚴重，兩條傳輸線距離越近，電容也越大，特別是對電纜中的導(dǎo)線，不僅導(dǎo)線間距離小，而且絕緣材料的介電常數(shù)遠大于空氣的介電常數(shù)，所以同樣長度的電容遠比架空導(dǎo)線大，在選用傳輸線時應(yīng)該給以重視，這就是直接用電話線或普通導(dǎo)線進行數(shù)字通信時，距離受限制的原因。如果傳輸?shù)拿}沖寬度太窄或使用的波特率太高，以至傳輸線上的電容尚未充滿電荷之前就開始下降了，而電容上的電壓尚未放電到最低電壓又進行充電，這樣在接收端無法判斷它們，這便是用電話線直接傳輸數(shù)據(jù)時，應(yīng)對波特率加以限制的原因。實際上用電話線傳輸直流電壓要考慮由電阻、電容和電感以及非理想絕緣所帶來的漏電電阻等綜合影響。⑤波導(dǎo)管如果發(fā)送頻率足夠高，那么信號的電磁成分可在自由空間傳播，從而不需要任何實際導(dǎo)體。盡管如此，為避免由于信號擴散而引起的干擾和損耗，同時為了使信號沿需要的路由傳播，有時我們需要把這些電磁波禁閉在另外一種有介媒質(zhì)—波導(dǎo)管中。通常，波導(dǎo)管被用來把微波發(fā)射器和接收器連接到它們的天線，其工作頻率范圍為2000～110000MHZ。另外，由于濕氣使微波衰減，因此波導(dǎo)管使用干燥空氣來防止這些濕氣。常見的波導(dǎo)管是環(huán)形波導(dǎo)管。目前波導(dǎo)管仍被用做高功率、高頻信號的導(dǎo)體，但更新一些的系統(tǒng)采用了光纖電纜。⑥光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，是傳送光信號的媒質(zhì)。光纖的原材料主要是二氧化硅，再加上其他的輔助材料如塑料等制成，光纖的結(jié)構(gòu)呈圓柱形，內(nèi)部是纖芯，外部是包層。纖芯采用二氧化硅以鍺和磷等材料制成，直徑約約為5～75 um ；包層采用純二氧化硅制成，直徑約為100～150um。光纖的最外層是塑料護皮，用于保護纖芯。纖芯的折射率比包層的折射率高1%左右，因而可以使光聚在纖芯與包層的界面之內(nèi)向前傳播，形成光導(dǎo)波。如果纖芯的直徑足夠細（例如5 um以下），則光在光導(dǎo)波中的傳播只有一種模式，這樣的光纖稱為單模光纖。如果纖芯的直徑足夠粗，則光在光導(dǎo)波中可能同時有多種沿不同途徑傳播的模式，這樣的光纖稱為多模光纖。光纖的主要傳輸特性是損耗和色散。損耗是光信號在光纖中傳輸時單位長度的衰減，單位是dB/km。色散是光到達接收端的時延之差，即光脈沖展寬，單位是ns/km。損耗會影響傳輸?shù)闹屑壘嚯x，色散會影響傳輸速率，兩者都是很熱鬧重要的指標。光纖通信的主要優(yōu)點有：頻帶寬、通信容量大；在很寬的頻帶范圍內(nèi)，光纖對各頻率的傳輸損耗和色散幾乎相等，不需要在接收端或中中繼站采取幅度或時延等的均衡措施；不受電磁干擾和靜電干擾的影響，即在同一根光纜中，鄰近各根光纖之間幾乎沒有串?dāng)_；構(gòu)成光纖的主要原料是石英，石英的資源豐富且價格便宜；此外還有保密性好、線徑細、體積小、重量輕、損耗小、誤碼率低等優(yōu)點。光纖已成為當(dāng)今重要的傳輸媒質(zhì)之一，為數(shù)字通信和計算機通信網(wǎng)的迅速發(fā)展提供了良好的傳輸環(huán)境。（2） 無線傳輸媒質(zhì)所謂無線傳輸媒質(zhì)，是指無須架設(shè)或鋪埋電纜或光纜，而通過看不見摸不著的自由空間，將電信號轉(zhuǎn)成無線電波進行傳送。發(fā)信端待傳的信息轉(zhuǎn)換成無線電信號，依靠無線電波在空間傳播，而收信端則要把無線電信號還原成發(fā)信端所傳信息。無線電波是一種電磁波，因為是一種電磁波，因為頻率（波長）相差較遠的無線電波往往具有不同的特性，通常用頻率（波長）作為無線電波具有表征意義的參量。例如，中長波沿地面?zhèn)鞑?，繞射能力較強；短波以電離層反射方式傳播，傳輸距離很遠；而微波只能在大氣對流層直線傳播，繞射能力很弱。因此，把無線電波按其頻率（波長）來進行命名，如表一所示。下面簡單介紹短波通信、微波通信、衛(wèi)星通信、紅外通信、激光通信、散射通信以及藍牙技術(shù)等幾種無線傳輸新技術(shù)。 1 短波通信 短波通信是利用地面發(fā)射的無線電波在電離層反射，或電離層與地面之間多次發(fā)射而到達接收點的一種遠距離通信方式，工作頻率范圍為3MHz～30MHz。電離層的高度由數(shù)十公里到數(shù)百公里，分為多個不同的層次，而且隨著季節(jié)、晝夜及太陽活動等情況不斷變化，因此電離層的不穩(wěn)定是造成短波通信質(zhì)量不穩(wěn)定的主要因素。同時，由于短波通信可能存在多條傳播途徑，各途徑的時延不等，從而會產(chǎn)生多徑效應(yīng)及衰落現(xiàn)象。加之它的工作頻段窄，通信距離容量小，所以在數(shù)據(jù)通信中很少使用。但是短波通信的突出優(yōu)點是投資少、建設(shè)快、通信距離遠，因而在軍事通信及移動通信方面仍有實用價值。2 微波通信微波通信是在對流層的視距范圍內(nèi)利用無線電波進行傳輸?shù)囊环N通信方式，頻率范圍為1GHZ～20GHZ。由于受地形和天線高度的限制，兩微波站間的通信距離一般為30km～50km，長途通信時必須建立多個中繼站。中繼站的功能是變頻和放大，進行功率補償。通過各中繼站逐站將信息傳送下去，很像接力賽跑，所以微波通信常稱為微波接力通信。 微波通信分為模擬微波通信和數(shù)字微波通信兩種。模擬微波通信主要采用調(diào)頻制，每個射頻信道可開通300、600、至3600個話路。數(shù)字微波通信大多采用相移鍵控（PSK），目前國內(nèi)長途干線使用的數(shù)字微波主要有4GHZ的960路系統(tǒng)和6GHZ的1800路系統(tǒng)。微波通信的傳輸質(zhì)量比較穩(wěn)定，影響質(zhì)量的主要因素是雨雪天氣對微波產(chǎn)生的吸收損耗，不利地形或環(huán)境對微波所造成的衰落現(xiàn)象。微波通信以其成本低、中繼距離遠等優(yōu)點，成為長途通信的主要手段之一。 微波接力信道主要用于長途電信服務(wù)。工作在1GHZ以下的頻段用于移動通信系統(tǒng)和某些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；~10GHZ的頻段用于傳輸電視和話音的同軸電纜的替代信道。大多數(shù)長途電話業(yè)務(wù)使用4GHZ~6GHZ的頻率范圍，由于在這些頻率上越來越擠，因此目前也在使用其他較高的微波頻率。 微波接力通信可傳輸電話、電波、圖像、數(shù)據(jù)等信息，同時由于它具有頻帶寬、通信容量大、靈活性可靠性較好、投資少見效快等特點，目前在各國應(yīng)用都很廣泛。但微波接力信道也存在一些缺點，如相臨站間必須直視、不得有障礙物，受氣候干擾較大，保密性差，中繼站的使用與維護帶來一些問題等等。3. 衛(wèi)星通信 檢單地說，衛(wèi)星通信就是地球上的無線電通信站之間利用人造衛(wèi)星做中繼站而進行的通信。人造衛(wèi)星已成為當(dāng)今通信的重要媒介之一。通信衛(wèi)星被發(fā)射到地球的赤道上空36000Km處的對地靜止軌道上，利用衛(wèi)星上的通信轉(zhuǎn)發(fā)器，可以接收由陸地衛(wèi)星地球站發(fā)射的信號，該信號經(jīng)放大，變頻后，轉(zhuǎn)發(fā)到其他的地球站，從而完成地球站之間的傳輸。一個衛(wèi)星可以覆蓋地球表面1/3的地區(qū)，只經(jīng)過一次中繼，而且頻帶寬，因此衛(wèi)星通信的容量大，中繼站少。兩個地球站之間的直接通信距離可達13000千米，并且無論通信距離遠近，通信的質(zhì)量都相同，所以衛(wèi)星通道已經(jīng)成為當(dāng)今長途通信的主要手段之一，也是計算機通信的良好媒質(zhì)之一。4. 激光通信 激光通信時利用激光傳輸信息的通信方式。激光是一種新型光源，具有亮度高、方向性強、單色性好、相干性強等特點。它具有通信容量大、不受電磁干擾、保密性強、設(shè)備輕便、機動性好等優(yōu)點，但使用時光學(xué)收發(fā)天線相互對準困難。通信距離限于視距，易受氣候影響，在惡劣氣候條件下甚至?xí)斐赏ㄐ胖袛唷４髿饧す馔ㄐ趴捎糜诮雍?、邊防、海島、高山峽谷等地的通信，還可用于微波通信或同軸電纜通信中斷搶修時的臨時頂替設(shè)備。激光通信相比于微波通信，具有以下優(yōu)勢：發(fā)射光束窄，方向性好。激光通信中的光