第五节 信息传输
信息传输是天气预报业务的命脉。从气象信息采集到预报产品的发布都有数据、文字、话音、图像等传输问题。随着天气预报业务现代化系统的建立，给信息传输带来了新的要求，形成了现代化气象信息传输的新特点。
为适应现代化的要求，各国都在采用新技术，如计算机通信、卫星通信、光缆通信等，以实现气象信息高速传输、网络化和信息共享。我国也正在建设卫星通信网和地面通信网相结合，以卫星通信网为主的气象信息网络，通过卫星网将全国气象台的计算机局域网进行互联，达到全程联网和信息资源共享。
一、数字通信
在通信系统内传输的信号在时间上是连续的，这种信号叫连续信号。如电话机的音频信号，自动气象站的温、压、湿信号，都是连续信号，它们模拟某一物理现象的连续振动情况，因此也称模拟信号，传输和交换这种模拟信号的通信方式叫模拟通信。另一种通信方式的传输不连续的离散电信号，例如图际二号代码的信息就是只用空号和传号两个状态表示，这种信号只是一种代表信息的符号，而不是模拟某种信息的变化状态，它不能随时间发生连续变化，而是间断性地发生离散变化。因此，称为离散信号或数字信号，传输和交换这种信号的通信方式叫数字通信。
模拟通信和数字通信都是目前广泛应用的通信方式，而且两者可以变换。模拟信号通过模数变换器可以变为数字信号；数字信号通过数模变换器可以变为模拟信号。
数字通信系统可以说是通信技术和计算机技术的集成，一般分为三大部分：
（1）信息。就天气预报业务来说，是指气象报文、图形图像数据、预报文件等。
（2）数据处理系统。包括计算机硬、软件，进行数据接收、处理、发送。
（3）数据传输系统。包括通信控制器、调制解调器、通信线路等。进行信息传递。
通信控制器实际上也是一台计算机，它通过软件的支持，可以变换信息的表现形式和传输速度、进行质量控制，纠正报文中的差错。调制解调器是一种用于两台计算机或外部设备之间传输数据而对信号进行调制或解调的设备。
二、计算机通信网
计算机通信网是计算机技术与通信技术相结合的产物。计算机通信网的含义可以概括为：凡将地理位置不同，具备独立功能的多台计算机终端和附属设备，用通信设备和线路连接起来，且配以相应的网络软件，实现通信网内资源共享，称为计算机通信网。下面把气象业务系统常用的几种计算机通信网及有关知识作一介绍。
1．计算机广域网
计算机广域网又叫计算机远程通信网，它在地理上可跨越几千千米，甚至是全球范围的通信网络。1969年美国国防部建立的ARPA网是计算机广域网出现的标志，现在它已发展为具有上百台不同型号的大型计算机网络。各国的广域网大都采用了ARPA网的技术。在这二十多年的时间中，广域网发展很快，而且经历了两个阶段。即计算机——终端通信网和计算机——计算机通信网阶段。
（1）计算机——终端通信网
它的形式是一台主计算机与多台终端相连，因此也称面向终端的计算机网。这种计算机网传输信息，都是由上而下传送，不能互相交换和资源共享。早期建立的广域网大都使用这种形式。我国部分只需接收数据，不需交换数据的台、站也有用这种通信网。
（2）计算机—计算机通信网
它的形式是把多个联机系统的主计算机相互联结起来，实现资源共享，成为计算机——计算机通信网。
我国省级以上的天气预报业务系统都使用这种通信网。
2．计算机局域网
计算机局域网又叫计算机本地通信网，是指在几千米范围内，将若干台计算机与相应的其它设备连接起来，实现信息处理、信息交换和资源共享的系统。
（1）局域网的组成
一个典型的微机局域网，由下列四部分组成：
①计算机和磁盘存储器、打印机、绘图仪等智能型外围设备；
②通信线路和网络连接等有关部件；
③控制信息传输的接口机；
④网络管理软件及有关应用软件。
与广域网相比，局域网有以下几个特点：
①地理范围有限，大都在一片建筑群内，一般不超过10千米；
②传输速率较高，信道误码率很低；
③网络结构简单，架设容易，一般可不占用邮电通信线路；
④布局灵活，便于扩充，可靠性高，成本低。
（2）局域网的功能
从天气预报业务使用的角度来看，局域网具有如下功能：
①设备共享。在局域网上所连接的大容量磁盘存储器、高速打印机、磁带机等设备均可被网上的计算机共享，因而提高了整个系统的性能价格比；
②信息共享。在局部网上的计算机不仅可以使用本机的程序和数据，而且可以使用其它计算机所保存的有关信息，从而增强了网络上计算机的处理能力。
③相互通信。由于局域网上各计算机全部互联在一起，能进行高速数据通信，因此各台计算机之间可以方便地进行信息交换；
④分布式处理。一个复杂的预报流程，可以划分为许多部分，然后分配给网络内各计算机分别完成，使整个系统的效能大为加强。而且，由于局域网中一般不设中央计算机，网上各计算机的地位是平等的，网络工作不会因个别计算机的故障而失效，大大加强了网络的坚定性。
⑤兼容性好。局域网一般备有对各种类型微机及不同厂家设备的网络接口，使网络可以适应计算机技术的发展，通过新机种的加入，扩展系统性能和处理能力。
⑥能进行多种形式的通信。除数据通信外，还能传送话音、图像，很适合天气预报业务使用。
三、卫星通信
气象台站分布的一个特点是分散，过去以地面通信网为主的通信体制，无论是有线通信或无线通信都有很多问题。利用同步卫星进行无线通信，覆盖面广，受环境影响较小，较好地解决了边远分散地区气象台站的通信问题。
如何利用静止通信卫星进行通信呢？首先由地面站A方将信号从它的发射终端输入，经过调制，再由发射机将该信号变频，上升为频率f1的微波信号，再经过双工器由A方天线向卫星发送。该频率f1称为A方主行频率，该信号从地面站A到卫星的路经，称为A方的上行线路。
当卫星收到地面站A发来的信号f1后，利用它的转发器，将该信号放大到变频，变成B方下行线路的信号频率f2，然后向地面站月方传发。
地面站B方收到转发信号f2后，先由接收机将信号频率从f2降低，再由解调器调出信号，最终由B方的接收终端向外输出，完成A发B收的通信任务。
反之，当地面站B方发送信号，A方接收时，其通信过程恰好相反，只是B方的上行频率为f3，经过卫星转发给A方的下行频率为人，频率互不相等，避免互相干扰。
卫星通信系统包括通信卫星、地面站和测控系统三部分。
四、全球气象通信系统
天气预报最重要的是准确性，而准确性随预报时效的增长降低很快。预报是依据实况作出的。从观测到实况到把预报送到公众手里，有大量的工作要做。完成这些工作需要时间。这就相当于在和时间赛跑。全球立体探测网络建立之后，气象情报资料的数量急剧增长，一种戏剧性的变化发生了：过去苦恼的是气象资料太少，连实况都不能很好掌握；可是资料大量涌现以后，也有多的难处。如何迅速消化这么多资料？人们又不得不为此而发愁。首先面临的问题是要在极短的时间内，将高度分散在全球的资料集中起来，传输出去。
1．怎样实现国际协作
要实现全球气象资料的迅速集中和传输，离不开广泛的国际协作。1961年12月20日在第十六届联合国大会通过的决议案中，要求世界气象组织及有关专业机构，采取措施，组织国际协作，进行大规模的综合观测实验、研究，以便提高气象科学的水平。1967年10月又由世界气象组织与国际科学协会理事会合作共同组成了全球大气研究计划联合委员会。
2．全球电传通信系统
这个系统主要由世界性的、区域性的以及本国为主的气象中心组成。世界气象中心有三个，设在华盛顿、莫斯科和墨尔本，负责全球性的气象资料传递、贮存等任务。区域气象中心共有二十六个，负责一个区域的气象资料传递、贮存等任务。几乎所有参加世界气象组织的国家都设置了国家气象中心。在各观测站和各气象中心之间，用电信线路连接起来，组成了一个整体。由于要传递的气象情报是如此之多，又必需迅速传递，故在一些主要干线上采用的是最先进的高效率的通讯技术。国家电信网要履行国家中心的电信职能：搜集本国观测资料，并向有关国家和地区提供；接收世界气象中心和区域中心所提供的观测资料和加工成品。我国于1979年初成立了北京气象中心。它既是我国的国家气象中心，又是亚洲区域气象中心之一。
全球电信系统传输的信息量是很大的。每天通过该系统传送的气象观测资料和已加工的情报，总计约有400多万个数码。此外，各世界气象中心和区域气象中心的大约2000份输出产品和100份海洋学资料公报以及气候资料、农业气象资料和水文资料等其他类型的资料，也都通过全球电信系统交换、发送。
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