有线通信技术:穿越复杂电磁环境
现代社会,手机、无线上网等无线设备的发展,使人们逐渐忽略了有线通信的重要性,更有一部分人认为,有线通信过时了。但海湾战争的实践证明:信息化条件下的战争,空袭一方必将以强大的“电磁准备”拉开序幕,并贯穿于战争的全过程。为了隐蔽我方作战行动企图和预防敌人过早对我无线电通信设施实施侦察和干扰,战前、战时必须严格控制无线电通信,而使用相对隐蔽、具有较好保密性的有线通信。
有线是怎么实现通信的呢?有线电通信系统由用户设备、交换设备和传输设备等组成。用户设备的作用是:在发信端,将信息变换成电信号输入到系统;在收信端,再将系统输出的电信号恢复成信息。常用的用户设备有电话机、电传打字机、数据终端设备和可视终端设备(如用户传真机、书写电话机、可视电话机)等。
架空明线通信
交换设备连接所有的用户,用以在需要通信的两用户之间建立暂时的接续。分为电话交换机、电报交换机和数据交换机。连接本地电话用户的称为本地电话交换机(市内电话交换机),连接长途通信线路,能与外地用户相连通的称为长途电话交换机。
传输设备包括线路设备和多路复用设备(终端设备)。线路设备包括通信线路和增音(中继)设备,通信线路为传递各类电信号提供通道,可根据通信任务、通信距离和通信容量,采用相应类型的通信线路;增音(中继)设备用以延长传输距离。多路复用设备用以提高线路的利用率。在一条通信线路上传输两个以上相互独立的信号,称为多路复用。在有线电通信中,常用的多路复用技术有频率分割制(频分复用)和时间分割制(时分复用)两种。频分复用是将公共信道可供使用的频带划分为若干个频段,各路信号对不同频率的载波进行调制,搬移到不同的频段,每个频段构成一条独立的传输信道,同时在同一条线路上传输,用这种复用方式实现的多路通信称为载波通信。根据业务种类的不同又分为载波电话通信和载波电报通信。载波通信技术成熟,频带利用经济,一个标准话路占4千赫带宽,一个载波话路可以容纳16或24个载波报路。它是目前有线电通信的主要方式。时分复用是将公共信道按时间顺序分割成许多个极为短暂的时间间隔,称为时隙。各路信号以较高频次依次轮流占用各自的时隙。在占用时隙的瞬间提取这一路信号的振幅值,称为抽样值。虽然各路信号占用时隙的时间不是连续的,提取的该路信号的抽样值也不是连续的,但只要每秒抽样值的数目大于原始信号最高频率的两倍,就能保证在收信端不失真地恢复出原始信号。在有线电通信中,常将各抽样值编成数字代码传输,这属于数字通信范畴。常用的有脉冲编码调制(PCM)和增量调制(ΔM)两种编码方式,此外广泛应用的还有自适应差分脉码调制(ADPCM)和码激励线性预测编码(CELP)等线性预测技术的新型编码方式。时分数字通信,技术较复杂,占用频带宽,需要网同步,但抗干扰性能好,易于加密,易于兼容电话、电报、数据与图像等通信业务,在军事通信各个领域中,所占比重日益增加。随着通信需求量的急剧增长,不仅在长途传输中,而且在本地通信网络电话站(局)之间的中继线中,甚至一些用户环路中也采用了多路复用方式。
有线电通信一般采用网络形式组织通信联络。在战略通信网中,由于覆盖面宽,不可能在所有的长途终端站之间都直接用长途线路相连,总是选择本区域内适当的地点作为长途汇接中心,本区域内的终端站通过汇接中心与其他区域的汇接中心相连。在一些幅员辽阔的国家,往往要设置二至三级汇接中心才能覆盖全部地区,构成二重或三重星形结构的通信网。为了增强通信网的抗毁性和提高指挥的灵活性,可在战略位置适当的地点设置若干个一级汇接中心。野战有线电通信网的基本组织形式有支线式、干线式和支线干线结合式。根据需要可以组织有线电通信网,也可以与无线电通信等其他通信手段综合组网。
军用有线电通信。按传输媒介的不同,分为被覆线通信、架空明线通信和电缆通信;按复用方式的不同,分为频分制多路通信和时分制多路通信;按传输信号形式的不同,分为模拟通信和数字通信。被覆线通信以被覆线作为传输媒介,它与架空明线和电缆通信相比,建立时间短,机动性好,适用于野战条件下的近距离通信,但通信容量小,通信质量低,抗毁性差。架空明线通信以架空裸金属导线作为传输媒介。它与被覆线通信相比,通信容量较大,通信质量较高,可以实现远距离通信,但建立时间长,易遭破坏,存在一定的电磁辐射,信号易被截获。在战略通信网中,架空明线线路只能作为地下电缆干线的补充。电缆通信以通信电缆作为传输媒介。它分为野战电缆通信和永备电缆通信。野战电缆通信机动性好,适于野战条件下使用。永备电缆通信的通信容量大,通信质量高,性能稳定,保密性和抗毁性优于其他有线电通信方式。但其增音段短,建设投资大,技术较复杂,施工时间长,机动性差,遭受破坏后修复费时。地下(水下)通信电缆可用作战略和战役通信网的干线,也可用于坚固设防阵地的通信。
19世纪初,人们就开始试验用导线进行远距离通信。1837年,美国人S·F·B·莫尔斯研制出最早的电报机,使有线电报通信进入了实用阶段。1854年,有线电报开始用于军事通信。1866年,第一条横跨大西洋的海底电报电缆敷设成功。1876年,美国A·G·贝尔展示了他所发明的有线电话。1877年,有线电话开始用于军事通信。1877年,中国开始建立军用有线电报线路,20世纪初建立了军用有线电话通信。中国人民解放军从1927年8月1日建军起就使用了有线电通信,革命战争年代有线电通信发挥了重要作用。中华人民共和国成立后,开始建立军队的专用有线电通信网,包括军用的长途电话网和市内电话网,军用有线电通信设备不断增加、改善与更新。20世纪60~70年代期间,建成了具有一定规模的军用地下电缆载波通信网,80年代改进与增强了通信网络的交换功能,进一步完善网络结构使军用有线电通信网成为军事通信网的主要组成部分。
大规模集成电路工艺、计算机技术、数字通信技术等的出现,推动了有线电通信的迅速发展。传输与交换设备加速采用数字化技术,交换设备由布线逻辑控制方式发展为存储程序控制方式,提高了服务质量,增强了交换功能,扩大了业务范围。用户设备逐渐智能化和程序化,出现了各种智能电话机,具有存储、转发、编辑、加密和解密功能的电传打字机和传真机,具有查询、检索功能的可视数据终端等。有线电通信网的功能和业务范围正在发生变化,由单纯的传输系统发展为具有传输、交换、处理、存储、检索和识别等多种功能的信息系统,各种单一功能的通信网将发展成为统一的综合业务数字网。