讓我們靠得再近些

內(nèi)容概要

在我們生活的世界中，各種各樣形形色色的事物和現(xiàn)象，其中都必定包含著科學(xué)的成分。在這些成分中，有些是你所熟知的，有些是你未知的，有些是你還一知半解的。面對未知的世界，好奇的你是不是有很多疑惑、不解和期待呢？！“形形色色的科學(xué)”趣味科普叢書，把我們身邊方方面面的科學(xué)知識活靈活現(xiàn)、生動(dòng)有趣地展示給你，讓你在暢快閱讀中收獲這些鮮活的科學(xué)知識！
生活在地球村的我們享受著通信技術(shù)為我們帶來的“坐地日行八萬里”的便捷：有線通信、無線通信、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳送……越來越快的網(wǎng)絡(luò)速度、越來越好的通話質(zhì)量、越來越完善的數(shù)據(jù)信息服務(wù)讓我們靠得越來越近，不斷發(fā)展的通信技術(shù)正在帶領(lǐng)我們進(jìn)入更快更優(yōu)質(zhì)的生活。讓我們一起來了解一下最生動(dòng)、最全面、最先進(jìn)的通信技術(shù)吧！
本書適合青少年讀者、科學(xué)愛好者以及大眾讀者閱讀。

作者簡介

井上伸雄
出生于1936年。1959年畢業(yè)于日本名古屋大學(xué)工學(xué)系電力工學(xué)專業(yè)。工學(xué)博士。在日本電信電話公社（現(xiàn)NTT）研究所從事數(shù)字傳輸、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的研究開發(fā)?，F(xiàn)任日本多摩大學(xué)客座教授。主要著作有《通信&網(wǎng)絡(luò)百科詞典》、《通信最新常識》、《通信的原理》（日本實(shí)業(yè)出版社）、《信息通信簡明講座》（合著、日經(jīng)BP社）、《通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》（OPTRONICS社）、《多媒體通信》（日本經(jīng)濟(jì)新聞社）等多部。
坂本紀(jì)子（Design Studio Palette）
美術(shù)指導(dǎo)。
野邊Hayato
封面繪圖。
山本治（atelier TRUMP HOUSE）
內(nèi)文插圖。

書籍目錄

第1章 有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識001 與日常生活密切相關(guān)的各種通信網(wǎng)絡(luò)002 通過交換機(jī)連接線路的電話網(wǎng)絡(luò)003 根據(jù)電話號碼中的區(qū)號選擇交換機(jī)004 設(shè)定電話號碼的方法005 互聯(lián)網(wǎng)通過路由器發(fā)送數(shù)據(jù)包006 移動(dòng)電話互相連接的基本原理007 電話與互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別在于電話為帶寬保證型、互聯(lián)網(wǎng)為盡力服務(wù)型008 模擬通信傳輸?shù)氖遣ㄐ巍?shù)字通信傳輸?shù)氖恰?”和“0”009 從模擬通信網(wǎng)絡(luò)向數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的過渡010 用于數(shù)據(jù)通信的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)011 寬帶的優(yōu)點(diǎn)在于高速傳輸012 高速傳輸?shù)恼嬲饬x在于可以在短時(shí)間內(nèi)傳輸大量信息013 接入網(wǎng)即光纖014 CATV(有線電視)網(wǎng)絡(luò)也可用于通信015 辦公室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)“LAN”(局域網(wǎng))016 直接連接兩地的高速度、高性能、可靠可信的網(wǎng)絡(luò)專線017 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼磳⒕W(wǎng)絡(luò)的布局模型化018 云計(jì)算是互聯(lián)網(wǎng)的新的使用方式COLUMN 所謂的“網(wǎng)絡(luò)”第2章 有關(guān)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識019 將數(shù)據(jù)、聲音、圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)包后發(fā)送020 數(shù)據(jù)包通信適用于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信021 路由器根據(jù)路由表選擇路徑發(fā)送數(shù)據(jù)包022 數(shù)據(jù)包中的地址將域名轉(zhuǎn)化為IP地址023 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)生擁堵時(shí)數(shù)據(jù)會延遲的盡力服務(wù)型通信024 互聯(lián)網(wǎng)擅長數(shù)據(jù)通信而電話卻不擅長025 通過郵件服務(wù)器發(fā)送信息的電子郵件的基本原理026 從世界各地的服務(wù)器中選擇信息的網(wǎng)絡(luò)搜索引擎的工作原理027 互聯(lián)網(wǎng)使用的是TCP/IP協(xié)議028 互聯(lián)網(wǎng)與IP網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別029 將互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用于電話030 從互聯(lián)網(wǎng)電話到IP電話031 免費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)電話“Skype”的基本原理032 使用VoIP技術(shù)的IP電話的基本原理033 組播通信是將相同的信息同時(shí)發(fā)送給特定的多個(gè)用戶034 使用互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送視音頻多媒體035 Video-on-Demand(VOD,視頻點(diǎn)播)的基本原理036 用數(shù)據(jù)包發(fā)送電視信號的IP電視的播放原理037 使用于電話、互聯(lián)網(wǎng)、電視的FTTH(光纖到戶)的Triple-play(三網(wǎng)合一)038 以太局域網(wǎng)是在一定區(qū)域內(nèi)使用的高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)039 速度不斷提高的以太網(wǎng)040 通過IP-VPN技術(shù),IP網(wǎng)絡(luò)可以作為網(wǎng)絡(luò)專線使用COLUMN 互聯(lián)網(wǎng)始于美國的軍事研究第3章 有關(guān)移動(dòng)電話的基礎(chǔ)知識041 從iPad看無線網(wǎng)的使用方法042 移動(dòng)電話所使用的無線電波的頻率范圍為800MHz~2.5GHz043 支持移動(dòng)電話的Cell(蜂窩)通信技術(shù)044 實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信的技術(shù)045 在半徑10m以下的Cell(蜂窩)范圍內(nèi)進(jìn)行通信的Femtocel(l微蜂窩型基站)046 將無線電波分成多個(gè)信道后進(jìn)行多址接入047 使用于3G移動(dòng)電話的新型多址接入技術(shù)“CDMA”048 適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)腃DMA技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢049 移動(dòng)電話的發(fā)展時(shí)代050 高性能移動(dòng)電話——智能手機(jī)051 費(fèi)用低廉的簡易型移動(dòng)電話“PHS”的基本原理052 從第3代移動(dòng)電話開始高速發(fā)展的數(shù)據(jù)通信053 通過3.5G移動(dòng)電話實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸054 通過適用于高速數(shù)字無線傳輸?shù)腛FDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號的高效率傳輸055 使用多根天線進(jìn)行高速傳輸?shù)腗IMO056 實(shí)現(xiàn)100Mbps超高速傳輸?shù)牡?.9代移動(dòng)電話“LTE”057 即將到來的第4代移動(dòng)電話058 在PHS上實(shí)現(xiàn)上行/下行20Mbps的高速數(shù)據(jù)通信059 Mobile WiMAX是主攻數(shù)據(jù)通信的移動(dòng)通信系統(tǒng)060 俗稱為WiFi的無線局域網(wǎng)的規(guī)格061 在室外也可以使用的無線局域網(wǎng)的使用方法062 通過移動(dòng)路由器實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)設(shè)備與基站的連接063 使用移動(dòng)終端收看One Seg電視064 藍(lán)牙為超近距離的無線通信065 非接觸式IC卡的無線通信方式COLUMN 電波等同于電磁波嗎?第4章 信號的傳輸066 多種多樣的傳輸方式067 電波的使用方法068 使用電波實(shí)現(xiàn)從接入網(wǎng)到遠(yuǎn)距離傳輸?shù)墓潭o線傳輸069 通信電纜的種類①銅絲電纜070 通信電纜的種類②光纖電纜071 將電信號轉(zhuǎn)換成光信號072 通過光纜傳輸信號073 ADSL通過電話用戶線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸074 通過FTTH傳輸信號075 通過接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)單根電纜的雙向傳輸076 電力線載波通信的基本原理077 在數(shù)字信號傳輸過程中會產(chǎn)生誤碼現(xiàn)象078 通過同步使信號頻率一致079 信號調(diào)制080 通過調(diào)制數(shù)字信號實(shí)現(xiàn)高速傳輸081 實(shí)現(xiàn)語音向數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的PCM的工作原理082 將圖像壓縮后傳輸083 通過信號多路復(fù)用實(shí)現(xiàn)單根電纜的多信道傳輸084 通過人造衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信085 GPS通過衛(wèi)星發(fā)射的電波來測定位置COLUMN 1bit的大小參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　每天，我們都在使用著各種各樣的通信方式。說到通信，我們以前可能只會想到電話和電報(bào)。而現(xiàn)如今，移動(dòng)電話成為主流，除了語音通話，還可以發(fā)送電子郵件。即使是移動(dòng)電話，也已經(jīng)出現(xiàn)了被稱為智能手機(jī)的高性能移動(dòng)電話。發(fā)送文件資料時(shí)以前可以使用傳真，而現(xiàn)在已經(jīng)有被互聯(lián)網(wǎng)的電子郵件取代的趨勢。由于電子郵件成本低而且速度快、很容易普及，以至于用紙和筆書寫信的機(jī)會也減少了。相信大家都使用過互聯(lián)網(wǎng)的信息搜索功能。以前需要什么信息時(shí)我們都會去圖書館，而現(xiàn)在使用網(wǎng)絡(luò)搜索引擎，就可以簡單迅速地獲得需要的信息。使用銀行的ATM機(jī)存錢、取錢或匯款時(shí)，也是通過通信線路將ATM終端與中心的計(jì)算機(jī)連接，從而實(shí)現(xiàn)各種信息的交換。由于是極其重要的信息，所以一定要使用可信度高的網(wǎng)絡(luò)。除此之外，經(jīng)常使用的還有通信系統(tǒng)。（在日本）地鐵出站時(shí)使用的Suica、PASMO等各種IC卡是通過超短距離無線通信，實(shí)現(xiàn)乘車費(fèi)等信息的互換。高速公路的ETC（電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)）也是如此，為了實(shí)現(xiàn)車輛與收費(fèi)站之間的信息互換，而使用了超短距離無線通信。如上所示，為了實(shí)現(xiàn)各種信息的自由互換，需要使用相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)。與日常生活密切相關(guān)的各種通信網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)中存在多個(gè)不同的種類。各種網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)不同的目的、用途而產(chǎn)生的。第1章 有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識 VE-F39 LUMIX phone 001P iPhone4 圖片提供：Panasonic 圖片提供：SoftBank Mobile圖片提供：Apple Japa語音通話中最常見的座機(jī) 移動(dòng)電話更新?lián)Q代的腳步不斷加快已經(jīng)成為智能手機(jī)的代名詞 新型筆記本 計(jì)算機(jī) 圖片提供：Apple Japan 圖片提供：東日本旅客鐵道株式會社提供 移動(dòng)購物的好朋友 Macbook Air bizhub 423 Suica 已成為現(xiàn)代辦公室基本設(shè)備的數(shù)碼復(fù)印機(jī) 圖片提供：柯尼卡美能達(dá) 株式會社 圖1 各種通信終端 通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)在于從使用網(wǎng)絡(luò)的眾多用戶中選擇一個(gè)用戶自由收發(fā)信息。要理解其中的原理，最簡單的方法就是先了解電話的工作原理（圖1）。家里安裝的電話是通過電線（電纜）和離家最近的電話局里的交換機(jī)連接的。交換機(jī)上有多個(gè)開關(guān)節(jié)點(diǎn)，這些開關(guān)節(jié)點(diǎn)的功能在于按照被叫號碼，使呼叫方電話的電話線與被叫方電話的電話線連接。電話與電話連接后就形成了一個(gè)完整線路，語音通過電流從一方傳輸?shù)搅硪环胶缶涂梢酝ㄔ捔?。圖1 a為通話雙方連接于同一臺交換機(jī)的情形。然而，由于1臺交換機(jī)可覆蓋的范圍僅為半徑5km以下的區(qū)域（稱為覆蓋范圍），如果我們要給這個(gè)范圍以外的人打電話，就必須如圖1b所示，通過傳輸線連接呼叫方交換機(jī)與被叫方交換機(jī)，同時(shí)使各交換機(jī)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)與各自的電話處于連接狀態(tài)，兩臺電話之間的電流才可以暢通無阻。現(xiàn)在我們來看看小P給小Q打電話時(shí)的場景。小P撥了小Q的電話號碼“35-××××”之后，交換機(jī)A根據(jù)區(qū)號“35”將通向交換機(jī)B的線路接通，交換機(jī)B將通向相應(yīng)電話號碼“××××”的線路接通。于是小P和小Q之間的線路全部接通，兩人就可以通話了。四位數(shù)“××××”是與交換機(jī)B相連的小Q的號碼，稱為用戶號碼?！?5”是設(shè)有交換機(jī)B的電信局的號碼，也就是區(qū)號。就是這樣，根據(jù)電話號碼這一地址選擇出對象、連接上線路就可以實(shí)現(xiàn)通話了。002 通過交換機(jī)連接線路的電話網(wǎng)絡(luò) 交換機(jī)根據(jù)電話號碼連接上相應(yīng)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)。交換機(jī)通過電話線路連接呼叫方與被叫方，形成電話網(wǎng)。第1章 有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識 P Q P Q a b 電話 用戶線 交換機(jī) 電話 用戶線 交換機(jī)A 交換機(jī)B 開關(guān)節(jié)點(diǎn) 連接上交換機(jī)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)后，電話P和Q之間接通電流可以通過的一個(gè)完整線路34-△△△△35-××××撥打號碼“35-××××”區(qū)號“34”區(qū)號“35”中繼線（傳輸線）給遠(yuǎn)距離的人撥打電話是通過兩臺交換機(jī)來連接線路的。如圖所示，電話和電話之間通過交換機(jī)的開關(guān)切換形成完整線路的方式稱為“線路切換” 名詞解釋 用戶線 連接電話和交換機(jī)的線路。中繼線 連接交換機(jī)和交換機(jī)的線路。圖1 通過交換機(jī)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)連接用戶之間的線路 （002）中所描述的是市內(nèi)電話連接的基本原理。撥打遠(yuǎn)距離長途電話時(shí)，須在如圖1所示的兩臺交換機(jī)之間加入交換機(jī)進(jìn)行中轉(zhuǎn)。例如，在東京和大阪之間加入一臺中轉(zhuǎn)用交換機(jī)，由于無論是在東京還是在大阪，各自都設(shè)有多臺交換機(jī)，將這些交換機(jī)與中轉(zhuǎn)用交換機(jī)連接后再集中傳輸信息的方式可以大大提高傳輸?shù)男省＿@與使用鐵路從東京去大阪一樣，乘客先在東京車站集合，然后乘坐新干線到達(dá)大阪，再分別去往各自的目的地。與電話直接連接的交換機(jī)（圖1中的交換機(jī)A和D）稱為用戶（線）交換機(jī)（Local Switch，LS），在交換機(jī)與交換機(jī)之間起到中轉(zhuǎn)作用的交換機(jī)（圖1中的交換機(jī)B和C）稱為中轉(zhuǎn)交換機(jī)（Transit Switch，TS）。例如，讓我們來看看東京的小P給大阪的小Q打長途電話時(shí)的場景。如圖2所示，小P撥了小Q的電話號碼“06-6543-××××”之后，小P所屬的交換機(jī)A通過第一個(gè)數(shù)字“0”判斷出這是長途電話，于是將其連接到中轉(zhuǎn)交換機(jī)（長途交換機(jī)）B。交換機(jī)B通過第二個(gè)數(shù)字“6”判斷出這是打往大阪的長途電話，于是將連接大阪中轉(zhuǎn)交換機(jī)C的線路接通。交換機(jī)C根據(jù)接下來的數(shù)字“6543”（市內(nèi)區(qū)號），將與這一號碼對應(yīng)的交換機(jī)D相連接的線路接通。最后，交換機(jī)D呼叫用戶號碼為“××××”的小Q，從而實(shí)現(xiàn)通話。圖中雖然只列出了4臺交換機(jī)，實(shí)際上卻存在多于4臺或少于4臺的情形。為實(shí)現(xiàn)上述的通過多臺交換機(jī)連接，各交換機(jī)必須互相協(xié)作，連接開關(guān)節(jié)點(diǎn)。交換機(jī)都是計(jì)算機(jī)控制的，為使計(jì)算機(jī)在收到撥叫信號后能夠互通控制信號，需要建立公共信道信號網(wǎng)（圖1）。003 根據(jù)電話號碼中的區(qū)號選擇交換機(jī) 交換機(jī)分為用戶線交換機(jī)和中轉(zhuǎn)交換機(jī)兩種。撥打長途電話時(shí)需要使用多臺交換機(jī)。

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