通信工程基础学习论文.doc

目录目录 CONTENTS 课题名称课题名称 通信工程小学期论文通信工程小学期论文 一一 通信概述通信概述 二二 信息论信息论 三三 光纤通信光纤通信 四四 3G 网络网络 五五 数字通信数字通信 六六 个人学习心得个人学习心得 一一 通信概述通信概述 通信就是传递消息 古代的消息树 烽火台和驿马传令 现代的文字 书信 电报 电通信就是传递消息 古代的消息树 烽火台和驿马传令 现代的文字 书信 电报 电 话 广播 电视 遥控 遥测等都是消息传递的方式或手段 实现通信的方式很多 随着话 广播 电视 遥控 遥测等都是消息传递的方式或手段 实现通信的方式很多 随着 社会的需求 生产力的发展和科学技术的进步 目前的通信越来越依赖利用社会的需求 生产力的发展和科学技术的进步 目前的通信越来越依赖利用 电电 来传递消来传递消 息的电通信方式 由于电通信迅速 准确 可靠且不受时间 地点 距离的限制 因而近息的电通信方式 由于电通信迅速 准确 可靠且不受时间 地点 距离的限制 因而近 百年来得到了迅速的发展和广泛的应用 当今在自然科学领域涉及百年来得到了迅速的发展和广泛的应用 当今在自然科学领域涉及 通信通信 这一术语时 一这一术语时 一 般均是指般均是指 电通信电通信 我们通常把文字 语言 数据 图像等等都看成是我们通常把文字 语言 数据 图像等等都看成是 消息消息 的集合 这些消息集合具有一的集合 这些消息集合具有一 定的统计特性或概率特性 因而将定的统计特性或概率特性 因而将 信息信息 定义为对消息统计特性的一种定量描述 更具体定义为对消息统计特性的一种定量描述 更具体 地说 当人们得到消息之前 对它的内容有一种地说 当人们得到消息之前 对它的内容有一种 不确定性不确定性 信息就是对这种不确定性的 信息就是对这种不确定性的 定量描述 当人们得到消息后 若消息所描述事件发生的可能性越小 就认为这个消息带定量描述 当人们得到消息后 若消息所描述事件发生的可能性越小 就认为这个消息带 给他的信息量越大 可见 信息的量值与消息所代表事件的随机性或事件发生的概率有关 给他的信息量越大 可见 信息的量值与消息所代表事件的随机性或事件发生的概率有关 电话网就是把程控交换机通过传输设备相互连接起来 从而来实现任意两个用户之间的语电话网就是把程控交换机通过传输设备相互连接起来 从而来实现任意两个用户之间的语 音通信的通信网络 程控交换机是一种电路交换机 所谓电路交换就是指经过呼叫 在两音通信的通信网络 程控交换机是一种电路交换机 所谓电路交换就是指经过呼叫 在两 个用户之间建立起一条个用户之间建立起一条 64kbit s 的电路 以此电路为基础 实现用户之间的语音通信 的电路 以此电路为基础 实现用户之间的语音通信 对于数字通信系统 有效性可用信息传输速率来衡量 信息传输速率定义为每秒钟所传对于数字通信系统 有效性可用信息传输速率来衡量 信息传输速率定义为每秒钟所传 的信息量 其单位是的信息量 其单位是 bit s 比特比特 秒秒 对二进制信号 当 对二进制信号 当 0 1 取值等概率时 一个二进制码取值等概率时 一个二进制码 元所含的信息量为元所含的信息量为 1bit 所以 二进制信号信息传输速率就等于每秒钟传输的码元数 信 所以 二进制信号信息传输速率就等于每秒钟传输的码元数 信 息速率常称比特率 如比特率为息速率常称比特率 如比特率为 1200bit s 意味着每秒传送 意味着每秒传送 1200 个二进制脉冲 当信道个二进制脉冲 当信道 一定时 信息速率愈高 有效性也就愈好 一定时 信息速率愈高 有效性也就愈好 为了提高有效性 可以采用多进制信号传输 此时 每个码元携带的信息量超过为了提高有效性 可以采用多进制信号传输 此时 每个码元携带的信息量超过 1bit 例 例 如 对于四近制码元 一个码元所含的信息量为如 对于四近制码元 一个码元所含的信息量为 2 bit 将每秒钟传输的码元数 称作码元 将每秒钟传输的码元数 称作码元 传输速率 码元速率的单位为传输速率 码元速率的单位为 Bd 波特 波特 码元传输速率又称作波特率 码元传输速率又称作波特率 电信管理网的组成 网管中心 网络单元 数据通信网电信管理网的组成 网管中心 网络单元 数据通信网 通过数据通信网 网管中心和网络单元得以实现连接 网络单元的事件报告和其他数通过数据通信网 网管中心和网络单元得以实现连接 网络单元的事件报告和其他数 据信息通过数据信道传送到网管中心的计算机系统 由计算机系统进行存储和处理 也可据信息通过数据信道传送到网管中心的计算机系统 由计算机系统进行存储和处理 也可 以通过计算机终端对网络单元进行操作和配置 以通过计算机终端对网络单元进行操作和配置 电信管理网是具有标准结构 标准接口 标准协议的管理网络 通过电信管理网是具有标准结构 标准接口 标准协议的管理网络 通过 Q3 接口连接计接口连接计 算机系统和被管设备 算机系统和被管设备 Q3 接口的协议是一个按照接口的协议是一个按照 OSI 标准设计的包含七层的满栈协议 标准设计的包含七层的满栈协议 其中下面三层是数据通信协议 第四层是端其中下面三层是数据通信协议 第四层是端 端控制协议 第七层应用层协议主要是网络管端控制协议 第七层应用层协议主要是网络管 理协议 按照理协议 按照 Q3 的标准设计和开发网络管理系统才能保证各种不同的网管系统之间的一的标准设计和开发网络管理系统才能保证各种不同的网管系统之间的一 致性和互通性 通过致性和互通性 通过 TMN 可以对电信网的故障 性能 配置 计费和安全等五个方面进可以对电信网的故障 性能 配置 计费和安全等五个方面进 行管理 行管理 通信协议通信协议 通信双方的两个实体之间一组管理通信双方的两个实体之间一组管理 通信协议的主要功能 分段和组装通信协议的主要功能 分段和组装 应用实体之间以消息的形式或者以连续数据流的形式发送数据 较低层的协议需要把应用实体之间以消息的形式或者以连续数据流的形式发送数据 较低层的协议需要把 数据分为较小的 长度受限的数据块 这个过程称之为分段 数据分为较小的 长度受限的数据块 这个过程称之为分段 流量控制流量控制 指接收实体对发送实体送出的数据单元的数量或速率进行限制 流量控制最指接收实体对发送实体送出的数据单元的数量或速率进行限制 流量控制最 简单的形式是停止简单的形式是停止 等待程序 在这个过程中 发送实体必须在收到送出的一个等待程序 在这个过程中 发送实体必须在收到送出的一个 PDU 的确的确 认信息之后 才能送出下一个新的认信息之后 才能送出下一个新的 PDU 差错控制差错控制 差错控制技术用来对协议数据单元中的数据和控制信息进行保护 大多数是差错控制技术用来对协议数据单元中的数据和控制信息进行保护 大多数是 用校验序列进行校验 在出错的情况下对整个用校验序列进行校验 在出错的情况下对整个 PDU 重新传输 重新传输 1 物理层 物理层 physical layer 是最低层或第一层 主要功能是完成相邻结点之间通信线路上原始比特流的传输 物是最低层或第一层 主要功能是完成相邻结点之间通信线路上原始比特流的传输 物 理层的设计主要涉及物理层接口的机械 电气 功能和过程特性 以及物理层接口连接的理层的设计主要涉及物理层接口的机械 电气 功能和过程特性 以及物理层接口连接的 传输介质等问题 物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号 传输介质等问题 物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号 典型的设计问题有 信号的发送电平 码元宽度 线路码型 网络连接器插脚的数量 典型的设计问题有 信号的发送电平 码元宽度 线路码型 网络连接器插脚的数量 插脚的功能 物理连接的建立和终止以及传输的方案等 插脚的功能 物理连接的建立和终止以及传输的方案等 2 数据链路层 数据链路层 data link layer 主要功能是主要功能是 1 在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传输 即完成网络中相邻结点之间可靠的数据通 在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传输 即完成网络中相邻结点之间可靠的数据通 信 链路层设计包括 将从网络层接收到的数据封装成特定的可被物理层传输的帧 并按信 链路层设计包括 将从网络层接收到的数据封装成特定的可被物理层传输的帧 并按 顺序传送各帧 数据出错校验 协调共享媒体的使用以及编址 顺序传送各帧 数据出错校验 协调共享媒体的使用以及编址 2 为了防止高速发送方的数据把低速接收方 为了防止高速发送方的数据把低速接收方 淹没淹没 需要流量控制机制使发送方得知接收 需要流量控制机制使发送方得知接收 方还有多少缓存空间 为了控制方便 流量控制常常和差错处理一同实现 方还有多少缓存空间 为了控制方便 流量控制常常和差错处理一同实现 3 网络层 网络层 network layer 主要功能是完成网络中主机间的报文传输 使用数据链路层的服务将每个报文从源端传主要功能是完成网络中主机间的报文传输 使用数据链路层的服务将每个报文从源端传 输到目的端 网络层处理的主要任务是 路由计算 数据包的分段和重组 当网络中的不输到目的端 网络层处理的主要任务是 路由计算 数据包的分段和重组 当网络中的不 同链路有不同的最大包大小限制时 和拥塞控制 同链路有不同的最大包大小限制时 和拥塞控制 在单个局域网中 网络层是冗余的 因为报文是直接从一台计算机传送到另一台计算机 在单个局域网中 网络层是冗余的 因为报文是直接从一台计算机传送到另一台计算机 网络层主要解决异构网络互联 使得任意一对系统间可相互通信 网络层主要解决异构网络互联 使得任意一对系统间可相互通信 网络层协议通过选择路由及流量控制能补偿数据发送 传输以及接收设备能力的不平衡 网络层协议通过选择路由及流量控制能补偿数据发送 传输以及接收设备能力的不平衡 网络层通过对数据包的分段及重组以满足不同网络对数据包大小的规定 实现数据包在不网络层通过对数据包的分段及重组以满足不同网络对数据包大小的规定 实现数据包在不 同网络中的传输 同网络中的传输 4 传输层 传输层 transport layer 传输层主要功能传输层主要功能 是在两个系统之间建立一条可靠的通信链路 完成网络中不同主机上的用户进程之是在两个系统之间建立一条可靠的通信链路 完成网络中不同主机上的用户进程之 间可靠的数据通信 传输层常被认为是间可靠的数据通信 传输层常被认为是 OSI 模型中最重要的一层 模型中最重要的一层 传输层的连接是真正的端到端的 端机上的某一进程 利用报文头和控制报文与目标传输层的连接是真正的端到端的 端机上的某一进程 利用报文头和控制报文与目标 机上的对等进程进行对话 在传输层一下的各层中 协议是每台机器与他直接相邻机器之机上的对等进程进行对话 在传输层一下的各层中 协议是每台机器与他直接相邻机器之 间的协议 传输层实现端到端之间的差错控制及流量控制 数据包的分割及重组 间的协议 传输层实现端到端之间的差错控制及流量控制 数据包的分割及重组 5 会话层 会话层 session layer 负责在网络中的两节点之间建立和维持通信 允许不同机器上的用户之间建立会话关系 负责在网络中的两节点之间建立和维持通信 允许不同机器上的用户之间建立会话关系 会话层允许进行类似传输层的普通数据的传送 还提供了一些有用的增强型服务 会话层允许进行类似传输层的普通数据的传送 还提供了一些有用的增强型服务 会话层的功能包括 会话层的功能包括 建立通信链接 保持会话过程通信链接的畅通 同步两个节点之间的对话 决定通信建立通信链接 保持会话过程通信链接的畅通 同步两个节点之间的对话 决定通信 是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送 是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送 6 表示层 表示层 presentation layer 表示层的目的是为了对数据的表示取得一致 表示层的目的是为了对数据的表示取得一致 网络上计算机可能采用不同的数据表示 所以需要在数据传输时进行数据格式的转换 网络上计算机可能采用不同的数据表示 所以需要在数据传输时进行数据格式的转换 在表示层完成数据格式的转换 表示层管理抽象的数据结构 在发送方将机器的内部编码在表示层完成数据格式的转换 表示层管理抽象的数据结构 在发送方将机器的内部编码 转换为适合网上传输的传送语法 在接收方做相反的转换工作 转换为适合网上传输的传送语法 在接收方做相反的转换工作 表示层以下各层只关心从源端机到目标机可靠的传送比特 而表示层关心的是所传送表示层以下各层只关心从源端机到目标机可靠的传送比特 而表示层关心的是所传送 的信息的语法和语义 的信息的语法和语义 7 应用层 应用层 application layer 应用层负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务 包含大量人们普遍需要的协议 应用层负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务 包含大量人们普遍需要的协议 应用层提供的服务包括文件传输 文件管理以及电子邮件的信息处理 对于需要通信的不应用层提供的服务包括文件传输 文件管理以及电子邮件的信息处理 对于需要通信的不 同应用来说 应用层的协议都是必须的 同应用来说 应用层的协议都是必须的 模拟通信系统的有效性可以用信号在传输中所占用的传输频带来度量 同样的消息用不模拟通信系统的有效性可以用信号在传输中所占用的传输频带来度量 同样的消息用不 同的调制方式 则需要不同的频带宽度 可靠性用接收端最终输出信噪比来度量 通常电同的调制方式 则需要不同的频带宽度 可靠性用接收端最终输出信噪比来度量 通常电 话要求信噪比为话要求信噪比为 20 40dB 电视则要求 电视则要求 40dB 以上 不同调制方式在同样信道信噪比下所以上 不同调制方式在同样信道信噪比下所 得到的最终解调后的信噪比是不同的 如调频信号抗干扰性能比调幅好 但调频信号所需得到的最终解调后的信噪比是不同的 如调频信号抗干扰性能比调幅好 但调频信号所需 传输频带却宽于调幅 传输频带却宽于调幅 二二 信息论信息论 信信息息论论是是运运用用概概率率论论与与数数理理统统计计的的方方法法研研究究信信息息 信信息息熵熵 通通信信系系统统 数数据据传传输输 密密码码学学 数数据据压压缩缩等等问问题题的的应应用用数数学学学学科科 信信息息论论将将信信息息的的传传递递作作为为一一种种统统计计现现象象来来考考虑虑 给给出出了了估估算算通通信信信信道道容容量量的的方方法法 信信息息传传输输和和信信息息压压缩缩是是信信息息论论研研究究中中的的两两大大领领域域 这这两两个个方方面面又又由由信信息息传传输输定定理理 信信源源 信信道道隔隔离离定定理理相相互互联联系系 香香农农被被称称为为是是 信信息息论论之之父父 人人们们通通常常将将香香农农于于 1 19 94 48 8 年年 1 10 0 月月发发表表于于 贝贝尔尔系系 统统技技术术学学报报 上上的的论论文文 A A M Ma at th he em ma at ti ic ca al l T Th he eo or ry y o of f C Co om mm mu un ni ic ca at ti io on n 通通信信的的数数学学 理理论论 作作为为现现代代信信息息论论研研究究的的开开端端 这这一一文文章章部部分分基基于于哈哈里里 奈奈奎奎斯斯特特和和拉拉尔尔 夫夫 哈哈特特利利先先前前的的成成果果 在在该该文文中中 香香农农给给出出了了信信息息熵熵 以以下下简简称称为为 熵熵 的的定定义义 H H p pi il lo og gp pi i 这这一一定定义义可可以以用用来来推推算算传传递递经经二二进进制制编编码码后后的的原原信信息息所所需需的的信信道道带带宽宽 熵熵度度量量的的是是 消消息息中中所所含含的的 信信息息量量 其其中中去去除除了了由由消消息息的的固固有有结结构构所所决决定定的的部部分分 比比如如 语语言言结结构构 的的冗冗余余性性以以及及语语言言中中字字母母 词词的的使使用用频频度度等等统统计计特特性性 南南丰丰公公益益书书院院 信信息息论论中中熵熵的的概概念念与与物物理理学学中中的的热热力力学学熵熵有有着着紧紧密密的的联联系系 玻玻耳耳兹兹曼曼与与吉吉布布斯斯在在统统 计计物物理理学学中中对对熵熵做做了了很很多多的的工工作作 信信息息论论中中的的熵熵也也正正是是受受之之启启发发 互互信信息息 M Mu ut tu ua al l I In nf fo or rm ma at ti io on n 是是另另一一有有用用的的信信息息度度量量 它它是是指指两两个个事事件件集集合合之之间间 的的相相关关性性 两两个个事事件件 X X 和和 Y Y 的的互互信信息息定定义义为为 I I X X Y Y H H X X H H Y Y H H X X Y Y 其其中中 H H X X Y Y 是是联联合合熵熵 J Jo oi in nt t E En nt tr ro op py y 其其定定义义为为 H H X X Y Y p p x x y y l lo og gp p x x y y 互互信信息息与与多多元元对对数数似似然然比比检检验验以以及及皮皮尔尔森森 2 2 校校验验有有着着密密切切的的联联系系 三三 光纤通信光纤通信 光纤通信技术 光纤通信技术 optical fiber communications 从光通信中脱颖而出 从光通信中脱颖而出 已成为现代通信的已成为现代通信的 主要支柱之一主要支柱之一 在现代电信网中起着举足轻重的作用 光纤通信作为一门新兴技术在现代电信网中起着举足轻重的作用 光纤通信作为一门新兴技术 其近年来其近年来 发展速度之快 应用面之广是通信史上罕见的发展速度之快 应用面之广是通信史上罕见的 也是世界新技术革命的重要标志和未来信息也是世界新技术革命的重要标志和未来信息 社会中各种信息的主要传送工具 社会中各种信息的主要传送工具 光光纤纤即即为为光光导导纤纤维维的的简简称称 光光纤纤通通信信是是以以 光光波波作作为为信信息息载载体体 以以光光纤纤作作为为传传输输媒媒介介 的的一一种种通通信信方方式式 从从原原理理上上看看 构构成成光光纤纤通通信信的的基基本本物物质质要要素素是是光光纤纤 光光源源和和光光检检测测器器 光光纤纤除除了了按按制制造造工工艺艺 材材料料组组成成以以及及光光学学特特性性进进行行分分类类外外 在在应应用用中中 光光纤纤常常按按用用途途进进 行行分分类类 可可分分为为通通信信用用光光纤纤和和传传感感用用光光纤纤 传传输输介介质质光光纤纤又又分分为为通通用用与与专专用用两两种种 而而 功功能能器器件件光光纤纤则则指指用用于于完完成成光光波波的的放放大大 整整形形 分分频频 倍倍频频 调调制制以以及及光光振振荡荡等等功功能能的的 光光纤纤 并并常常以以某某种种功功能能器器件件的的形形式式出出现现 光光纤纤通通信信之之所所以以发发展展迅迅猛猛 主主要要缘缘于于它它具具有有以以 下下特特点点 1 1 通通信信容容量量大大 传传输输距距离离远远 一一根根光光纤纤的的潜潜在在带带宽宽可可达达 2 20 0T TH Hz z 采采用用这这样样的的带带宽宽 只只需需一一秒秒钟钟左左右右 即即可可将将人人类类古古今今中中外外全全部部文文字字资资料料传传送送完完毕毕 目目前前4 40 00 0G Gb bi it t s s 系系 统统已已经经投投入入商商业业使使用用 光光纤纤的的损损耗耗极极低低 在在光光波波长长为为1 1 5 55 5 m m 附附近近 石石英英光光纤纤损损耗耗 可可低低于于 0 0 2 2d dB B k km m 这这比比目目前前任任何何传传输输媒媒质质的的损损耗耗都都低低 因因此此 无无中中继继传传输输距距离离可可达达几几 十十 甚甚至至上上百百公公里里 2 2 信信号号串串扰扰小小 保保密密性性能能好好 3 3 抗抗电电磁磁干干扰扰 传传输输质质量量佳佳 电电通通信信不不能能解解决决各各种种电电磁磁干干扰扰问问题题 唯唯有有光光纤纤通通信信 不不受受各各种种电电磁磁干干扰扰 4 4 光光纤纤尺尺寸寸小小 重重量量轻轻 便便于于敷敷设设和和运运输输 5 5 材材料料来来源源丰丰富富 环环境境保保护护好好 有有利利于于节节约约有有色色金金属属铜铜 6 6 无无辐辐射射 难难于于窃窃听听 因因为为光光纤纤传传输输的的光光波波不不能能跑跑出出光光纤纤以以外外 7 7 光光缆缆适适应应性性强强 寿寿命命长长 8 8 质质地地脆脆 机机械械强强度度差差 9 9 光光纤纤的的切切断断和和接接续续需需要要一一定定的的工工具具 设设备备和和技技术术 1 10 0 分分路路 耦耦合合不不灵灵活活 1 11 1 光光纤纤光光缆缆的的弯弯曲曲半半径径不不能能过过小小 2 20 0c cm m 1 12 2 有有供供电电困困难难问问题题 利利用用光光波波在在光光导导纤纤维维中中传传输输信信息息的的通通信信方方式式 由由于于激激光光具具有有高高方方向向性性 高高相相干干性性 高高单单色色性性等等显显著著优优点点 光光纤纤通通信信中中的的光光波波主主要要是是激激光光 所所以以又又叫叫做做激激光光 光光纤纤通通信信 光光纤纤通通信信的的原原理理 光光纤纤通通信信的的原原理理是是 在在发发送送端端首首先先要要把把传传送送的的信信息息 如如话话音音 变变成成电电信信号号 然然后后调调 制制到到激激光光器器发发出出的的激激光光束束上上 使使光光的的强强度度随随电电信信号号的的幅幅度度 频频率率 变变化化而而变变化化 并并通通过过 光光纤纤发发送送出出去去 在在接接收收端端 检检测测器器收收到到光光信信号号后后把把它它变变换换成成电电信信号号 经经解解调调后后恢恢复复原原信信 息息 光光纤纤通通信信是是现现代代通通信信网网的的主主要要传传输输手手段段 它它的的发发展展历历史史只只有有一一二二十十年年 已已经经历历三三代代 短短波波长长多多模模光光纤纤 长长波波长长多多模模光光纤纤和和长长波波长长单单模模光光纤纤 采采用用光光纤纤通通信信是是通通信信史史上上的的重重大大 变变革革 美美 日日 英英 法法等等 2 20 0 多多个个国国家家已已宣宣布布不不再再建建设设电电缆缆通通信信线线路路 而而致致力力于于发发展展光光 纤纤通通信信 中中国国光光纤纤通通信信 已已进进入入实实用用阶阶段段 光光纤纤通通信信的的诞诞生生和和发发展展是是电电信信史史上上的的一一次次重重要要革革命命与与卫卫星星通通信信 移移动动通通信信并并列列为为 2 20 0 世世纪纪 9 90 0 年年代代的的技技术术 进进入入 2 21 1 世世纪纪后后 由由于于因因特特网网业业务务的的迅迅速速发发展展和和音音频频 视视频频 数数据据 多多媒媒体体应应用用的的增增长长 对对大大容容量量 超超高高速速和和超超长长距距离离 光光波波传传输输系系统统和和网网络络有有了了更更 为为迫迫切切的的需需求求 光光纤纤通通信信就就是是利利用用光光波波作作为为载载波波来来传传送送信信息息 而而以以光光纤纤作作为为传传输输介介质质实实现现信信息息传传输输 达达到到通通信信目目的的的的一一种种最最新新通通信信技技术术 通通信信的的发发展展过过程程是是以以不不断断提提高高载载波波频频率率来来扩扩大大通通信信容容量量的的过过程程 光光频频作作为为载载频频已已达达 通通信信载载波波的的上上限限 因因为为光光是是一一种种频频率率极极高高的的电电磁磁波波 因因此此用用光光作作为为载载波波进进行行通通信信容容 量量极极大大 是是过过去去通通信信方方式式的的千千百百倍倍 具具有有极极大大的的吸吸引引力力 光光通通信信是是人人们们早早就就追追求求的的目目标标 也也是是通通信信发发展展的的必必然然方方向向 光光纤纤通通信信与与以以往往的的电电气气通通信信相相比比 主主要要区区别别在在于于有有很很多多优优点点 它它传传输输频频带带宽宽 通通信信 容容量量大大 传传输输损损耗耗低低 中中继继距距离离长长 线线径径细细 重重量量轻轻 原原料料为为石石英英 节节省省金金属属材材料料 有有 利利于于资资源源合合理理使使用用 绝绝缘缘 抗抗电电磁磁干干扰扰性性能能强强 还还具具有有抗抗腐腐蚀蚀能能力力强强 抗抗辐辐射射能能力力强强 可可绕绕性性好好 无无电电火火花花 泄泄露露小小 保保密密性性强强等等优优点点 可可在在特特殊殊环环境境或或军军事事上上使使用用 光光纤纤通通信信的的应应用用领领域域是是很很广广泛泛的的 主主要要用用于于市市话话中中继继线线 光光纤纤通通信信的的优优点点在在这这里里可可 以以充充分分发发挥挥 逐逐步步取取代代电电缆缆 得得到到广广泛泛应应用用 还还用用于于长长途途干干线线通通信信过过去去主主要要靠靠电电缆缆 微微 波波 卫卫星星通通信信 现现以以逐逐步步使使用用光光纤纤通通信信并并形形成成了了占占全全球球优优势势的的比比特特传传输输方方法法 用用于于全全球球 通通信信网网 各各国国的的公公共共电电信信网网 如如我我国国的的国国家家一一级级干干线线 各各省省二二级级干干线线和和县县以以下下的的支支线线 它它还还用用于于高高质质量量彩彩色色的的电电视视传传输输 工工业业生生产产现现场场监监视视和和调调度度 交交通通监监视视控控制制指指挥挥 城城镇镇 有有线线电电视视网网 共共用用天天线线 C CA AT TV V 系系统统 用用于于光光纤纤局局域域网网和和其其他他如如在在飞飞机机内内 飞飞船船内内 舰舰艇艇内内 矿矿井井下下 电电力力部部门门 军军事事及及有有腐腐蚀蚀和和有有辐辐射射等等中中使使用用 光光纤纤传传输输系系统统主主要要由由 光光发发送送机机 光光接接收收机机 光光缆缆传传输输线线路路 光光中中继继器器和和各各种种无无源源 光光器器件件构构成成 要要实实现现通通信信 基基带带信信号号还还必必须须经经过过电电端端机机对对信信号号进进行行处处理理后后送送到到光光纤纤传传输输 系系统统完完成成通通信信过过程程 它它适适合合于于光光纤纤模模拟拟通通信信系系统统中中 而而且且也也适适用用于于光光纤纤数数字字通通信信系系统统和和数数据据通通信信系系统统 在在光光纤纤模模拟拟通通信信系系统统中中 电电信信号号处处理理是是指指对对基基带带信信号号进进行行放放大大 预预调调制制等等处处理理 而而电电信信 号号反反处处理理则则是是发发端端处处理理的的逆逆过过程程 即即解解调调 放放大大等等处处理理 在在光光纤纤数数字字通通信信系系统统中中 电电信信号号处处理理是是指指对对基基带带信信号号进进行行放放大大 取取样样 量量化化 即即脉脉冲冲编编码码调调制制 P PC CM M 和和线线 路路码码型型编编码码处处理理等等 而而电电信信号号反反处处理理也也是是发发端端的的逆逆过过程程 对对数数据据光光纤纤通通信信 电电信信号号处处理理 主主要要包包括括对对信信号号进进行行放放大大 和和数数字字通通信信系系统统不不同同的的是是它它不不需需要要码码型型变变换换 光光纤纤通通信信技技术术今今后后如如何何发发展展 近近来来有有人人对对光光纤纤通通信信的的发发展展情情景景 有有些些困困惑惑 其其一一 在在 2 20 00 00 0 年年 I IT T 行行业业的的泡泡沫沫 使使 光光纤纤通通信信的的生生产产规规模模投投入入过过大大 生生产产过过剩剩 I IT T 行行业业中中许许多多小小公公司司倒倒闭闭 特特别别是是光光纤纤 国国 外外对对中中国国倾倾销销 其其二二 有有人人认认为为 光光纤纤通通信信的的传传输输能能力力已已经经达达到到1 10 0T Tb bp ps s 几几乎乎用用不不完完 而而且且现现在在大大干干线线已已经经建建设设得得差差不不多多 埋埋地地的的剩剩余余光光纤纤还还很很多多 光光纤纤通通信信技技术术不不需需要要更更多多 的的发发展展 四四 3G 网络网络 3G 与与 2G 的的主主要要区区别别是是在在传传输输声声音音和和数数据据的的速速度度上上的的提提升升 它它能能够够在在全全 球球范范围围内内更更好好地地实实现现无无线线漫漫游游 并并处处理理图图像像 音音乐乐 视视频频流流等等多多种种媒媒体体形形式式 提提供供包包括括网网页页浏浏览览 电电话话会会议议 电电子子商商务务等等多多种种信信息息服服务务 同同时时也也要要考考虑虑与与 已已有有第第二二代代系系统统的的良良好好兼兼容容性性 为为了了提提供供这这种种服服务务 无无线线网网络络必必须须能能够够支支持持 不不同同的的数数据据传传输输速速度度 也也就就是是说说在在室室内内 室室外外和和行行车车的的环环境境中中能能够够分分别别支支持持 至至少少 2Mbps 兆兆比比特特 每每秒秒 384kbps 千千比比特特 每每秒秒 以以及及 144kbps 的的传传输输速速 度度 此此数数值值根根据据网网络络环环境境会会发发生生变变化化 3G 是是第第三三代代通通信信网网络络 目目前前国国 内内不不支支持持除除 GSM 和和 CDMA 以以外外的的网网络络 GSM 设设备备采采用用的的是是频频分分多多址址 而而 CDMA 使使用用码码分分扩扩频频技技术术 先先进进功功率率和和话话音音激激活活至至少少可可提提供供大大于于3 倍倍 GSM 网网络络容容量量 业业界界将将 CDMA 技技术术作作为为 3G 的的主主流流技技术术 国国际际电电联联确确定定三三 个个无无线线接接口口标标准准 分分别别是是 CDMA2000 WCDMA TD SCDMA 也也就就是是 说说国国内内 CDMA 可可以以平平滑滑过过渡渡到到 3G 网网络络 3G 主主要要特特征征是是可可提提供供移移动动宽宽带带多多 媒媒体体业业务务 CDMA Code Division Multiple Access 又称码分多址 是在无线通讯上使又称码分多址 是在无线通讯上使 用的技术 用的技术 CDMA 允许所有的使用者同时使用全部频带允许所有的使用者同时使用全部频带 1 2288Mhz 并且把 并且把 其他使用者发出的讯号视为杂讯 完全不必考虑到讯号碰撞其他使用者发出的讯号视为杂讯 完全不必考虑到讯号碰撞 collision 的问题 的问题 CDMA 的优点包括 的优点包括 CDMA 中所提供的语音编码技术 其通话品质比目前中所提供的语音编码技术 其通话品质比目前 的的 GSM 好 而且可以把用户对话时周围环境的噪音降低 使通话更为清晰 好 而且可以把用户对话时周围环境的噪音降低 使通话更为清晰 C CD DM MA A 是是移移动动通通信信技技术术的的发发展展方方向向 在在 2 2G G 阶阶段段 C CD DM MA A 增增强强型型 I IS S9 95 5A A 与与 G GS SM M 在在技技术术体体制制上上处处于于同同一一代代产产品品 提提供供大大致致相相同同的的业业务务 但但C CD DM MA A 技技术术有有 其其独独到到之之处处 在在通通话话质质量量好好 掉掉话话少少 低低辐辐射射 健健康康环环保保等等方方面面具具有有显显著著特特 色色 在在 2 2 5 5G G 阶阶段段 C CD DM MA A2 20 00 00 0 1 1X X R RT TT T 与与 G GP PR RS S 在在技技术术上上已已有有明明显显不不同同 在在 传传输输速速率率上上 1 1X X R RT TT T 高高于于 G GP PR RS S 在在新新业业务务承承载载上上 1 1X X R RT TT T 比比 G GP PR RS S 成成熟熟 可可 提提供供更更多多的的中中高高速速率率的的新新业业务务 从从2 2 5 5G G 向向 3 3G G 技技术术体体制制过过渡渡上上 C CD DM MA A2 20 00 00 0 1 1X X 向向 C CD DM MA A2 20 00 00 0 1 1X X E EV V D DO O 过过渡渡比比 G GP PR RS S 向向 W WC CD DM MA A 过过渡渡更更为为平平滑滑 五五 数字通信数字通信 信道中传输数字信号的系统 称为数字通信系统信道中传输数字信号的系统 称为数字通信系统 数字通信系统可进一步细分为数字频 数字通信系统可进一步细分为数字频 带传输通信系统 数字基带传输通信系统 模拟信号数字化传输通信系统 带传输通信系统 数字基带传输通信系统 模拟信号数字化传输通信系统 1 1 数字频带传输通信系统数字频带传输通信系统 数字通信的基本特征是 它的消息或信号数字通信的基本特征是 它的消息或信号 具有具有 离散离散 或或 数字数字 的的 特性 从而使特性 从而使 数字通信具有许多特殊的问题 例如前边提到的第二种变换 在模拟通信中强调变换的线数字通信具有许多特殊的问题 例如前边提到的第二种变换 在模拟通信中强调变换的线 性特性 即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性 而在数字通信中 则强性特性 即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性 而在数字通信中 则强 调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系 调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系 另外 数字通信中还存在以下突出问题 第一 数字信号传输时 信道噪声或干扰所造另外 数字通信中还存在以下突出问题 第一 数字信号传输时 信道噪声或干扰所造 成的差错原则上是可以控制的 这是通过所谓的差错控制编码来实现的 于是 就需要在成的差错原则上是可以控制的 这是通过所谓的差错控制编码来实现的 于是 就需要在 发送端增加一个编码器 而在接收端相应需要一个解码器 第二 当需要实现保密通信时 发送端增加一个编码器 而在接收端相应需要一个解码器 第二 当需要实现保密通信时 可对数字基带信号进行可对数字基带信号进行 人为人为 扰乱扰乱 加密 此时在收端就必须进行解密 第三 加密 此时在收端就必须进行解密 第三 由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号 因而接收端必须有一个与由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号 因而接收端必须有一个与 发端相同的节拍 否则 就会因收发步调不一致而造成混乱 另外 为了表述消息内容 发端相同的节拍 否则 就会因收发步调不一致而造成混乱 另外 为了表述消息内容 基带信号都是按消息特征进行编组的 于是 在收发之间一组组的编码的规律也必须一致 基带信号都是按消息特征进行编组的 于是 在收发之间一组组的编码的规律也必须一致 否则接收时消息的真正内容将无法恢复 在数字通信中 称节拍一致否则接收时消息的真正内容将无法恢复 在数字通信中 称节拍一致 为为 位同步位同步 或或 码元同步码元同步 而称编组一致为 而称编组一致为 群同步群同步 或或 帧同步帧同步 故数字通信中还必须有 故数字通信中还必须有 同步同步 这个这个 重要问题 重要问题 综上所述 点对点的数字通信系统模型一般可用图综上所述 点对点的数字通信系统模型一般可用图 1 31 3 所示 所示 需要说明的是 图中调制器需要说明的是 图中调制器 解调器 加密器解调器 加密器 解密器 编码器解密器 编码器 译码器等环节 译码器等环节 在具体通信系统中是否全部采用 这要取决于具体设计条件和要求 但在一个系统中 如在具体通信系统中是否全部采用 这要取决于具体设计条件和要求 但在一个系统中 如 果发端有调制果发端有调制 加密加密 编码 则收端必须有解调编码 则收端必须有解调 解密解密 译码 通常把有调制器译码 通常把有调制器 解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统 解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统 2 2 数字基带传输通信系统数字基带传输通信系统 与频带传输系统相对应 我们把没有调制器与频带传输系统相对应 我们把没有调制器 解调器的数字通信系统称为数字基带解调器的数字通信系统称为数字基带 传输通信系统 如图传输通信系统 如图 1 41 4 所示 所示 图中基带信号形成器可能包括编码器 加密器以及波形变换等 接收滤波器亦可能包图中基带信号形成器可能包括编码器 加密器以及波形变换等 接收滤波器亦可能包 括译码器 解密器等 括译码器 解密器等 3 3 模拟信号数字化传输通信系统模拟信号数字化传输通信系统 上面论述的数字通信系统中 信源输出的信号均为数字基带信号 实际上 在日常生上面论述的数字通信系统中 信源输出的信号均为数字基带信号 实际上 在日常生 活中大部分信号 如语音信号 为连续变化的模拟信号 那么要实现模拟信号在数字系统活中大部分信号 如语音信号 为连续变化的模拟信号 那么要实现模拟信号在数字系统 中的传输 则必须在发端将模拟信号数字化 即进行中的传输 则必须在发端将模拟信号数字化 即进行 A DA D 转换 在接收端需进行相反的转换 在接收端需进行相反的 转换 即转换 即 D AD A 转换 实现模拟信号数字化传输的系统如图转换 实现模拟信号数字化传输的系统如图 1 51 5 所示 所示 1 2 41 2 4 数字通信的主要特点数字通信的主要特点 目前 无论是模拟通信还是数字通信 在不同的通信业务中都得到了广泛的应用 但是 目前 无论是模拟通信还是数字通信 在不同的通信业务中都得到了广泛的应用 但是 数字通信的发展速度已明显超过模拟通信 成为当代通信的主流 与模拟通信相比 数字数字通信的发展速度已明显超过模拟通信 成为当代通信的主流 与模拟通信相比 数字 通信更能适应现代社会对通信技术越来越高的要求 通信更能适应现代社会对通信技术越来越高的要求 1 1 数字通信的主要优点数字通信的主要优点 1 1 抗干扰能力强抗