【文章內(nèi)容簡介】 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?？梢杂脝纹瑱C8031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