第7章 通信技术基础20121011204646

1、1 第7章 通信技术基础 通信通信就是指人们在相隔较远的地方，克服就是指人们在相隔较远的地方，克服 相互间的距离交换信息。相互间的距离交换信息。 从一般意义来讲，用任何方法通过任何传从一般意义来讲，用任何方法通过任何传 输媒介将信息从一地传到另一地，即为通信。输媒介将信息从一地传到另一地，即为通信。 （1 1）烽火台通信）烽火台通信 （2）电话通信）电话通信 （3）计算机通信）计算机通信 Internet 总结：总结： 所谓所谓通信通信，是指人们为了达到相互联，是指人们为了达到相互联 系的目的，用电的、电子的、电磁的或系的目的，用电的、电子的、电磁的或 其他设施来传送语音、文字、图像、符其他设

2、施来传送语音、文字、图像、符 号、数据等信息的过程。号、数据等信息的过程。 第一部分第一部分 通信技术概论通信技术概论 通信系统通信系统是指完成通信过程的全部是指完成通信过程的全部 设备和传输媒质。设备和传输媒质。 消息的传递消息的传递: 利用利用通信系统通信系统来实现的来实现的 通信系统有各种各样的形式，其具体设备和 业务功能也各不相同，但是，经过抽象和概 括，一般都可以用以下模型来描述。 通信系统模型通信系统模型 产生消息产生消息 接收消息接收消息 转换成信号转换成信号 信号转换为消息信号转换为消息 信息源信息源发送设备发送设备 信道信道 接收设备接收设备 收信者收信者 发送端发送端 接收

3、端接收端 噪声源噪声源 消息转换为消息转换为信号信号，通常要经过，通常要经过3个步骤：个步骤： 变换变换，是将表达消息的非电量的变化变换，是将表达消息的非电量的变化变换 为电量的变化。为电量的变化。 编码编码，是指在数字通信系统里，为了某种，是指在数字通信系统里，为了某种 目的而对信号进行变换。（编码器）目的而对信号进行变换。（编码器） 调制调制，将希望传输的信号变换成适合信道，将希望传输的信号变换成适合信道 传送的形式（调制器）传送的形式（调制器） A/D转换 调制的概念 概念解释概念解释 取样：取样： 时间时间方向离散方向离散 振幅方向连续振幅方向连续 （8.6789567) 量化量化：把

4、振幅方向的取值固定位数：把振幅方向的取值固定位数 （8.7) 振幅方向离散（取值为有限个数）振幅方向离散（取值为有限个数） 编码编码：00000110 00001100. （数字信号数字信号） 模数转换模数转换 T 模拟信号模拟信号 T 取样取样 T 量化量化 信息信息电信号电信号 调制调制 基带传送基带传送 宽带传送宽带传送 调制调制：把希望传送的信号加在：把希望传送的信号加在载波载波上上 用载波用载波的频率、幅度或相位发生的变化表示信息的频率、幅度或相位发生的变化表示信息 载波载波：起：起“运载信息运载信息”作用的电波或光波。作用的电波或光波。 比如比如：频率与：频率与 信道的频带相信道的

5、频带相 适应的正弦波适应的正弦波 101 数字调制的例子数字调制的例子 信信 号号: 消息的载荷者消息的载荷者 T 模拟信号模拟信号 00101101 T 数字信号数字信号 消息转换为消息转换为信号信号， 才能在信道上传输才能在信道上传输 模拟信号：模拟信号：取值为时间的连续函数取值为时间的连续函数 离散信号：离散信号：在时间上不连续在时间上不连续 数字信号：数字信号：取值的个数有限取值的个数有限 模拟通信系统模型模拟通信系统模型 信息源信息源 调制器调制器 信道信道 解调器解调器 收信者收信者 发送端发送端 接收端接收端 噪声源噪声源 数字通信系统模型数字通信系统模型 信息源信息源 调调 制

6、制 器器 信道信道 解解 调调 器器 收信者收信者 发送端发送端 接收端接收端 噪声源噪声源 信信 源源 编编 码码 信信 道道 编编 码码 信信 道道 译译 码码 信信 源源 译译 码码 提高传输有效性提高传输有效性 提高传输可靠性提高传输可靠性 7.1.2 通信的分类通信的分类 按按传输信号形式传输信号形式不同分为模拟通信与数字通不同分为模拟通信与数字通 信两大类信两大类 按按信道具体形式信道具体形式可分为有线通信和无线通信。可分为有线通信和无线通信。 按按通信工作频段通信工作频段可分为长波通信、中波通信、可分为长波通信、中波通信、 短波通信、微波通信、光通信等。短波通信、微波通信、光通信

7、等。 按按通信的具体业务与内容通信的具体业务与内容可分为语音通信、可分为语音通信、 图像通信、多媒体通信、数据通信等。图像通信、多媒体通信、数据通信等。 按按收信者是否在运动中完成通信收信者是否在运动中完成通信可分为移动可分为移动 通信和固定通信。通信和固定通信。 7.1.3 通信方式通信方式 双工通信双工通信 单工通信单工通信 全双工通信全双工通信 （1）根据信息传）根据信息传 送的方向与时间送的方向与时间 思考：思考： 广播、对讲机、电话各为什么方式？广播、对讲机、电话各为什么方式？ 并行通信并行通信 串行通信串行通信 （2）根据信号排序）根据信号排序 . . 1 12 23 3N N .

8、 发发 送送 端端 1 1 . 2 2 N N 接接 收收 端端 N+1N+1 N+2N+2 2N2N 发发 送送 端端 接接 收收 端端 . . . 通信质量的好坏：通信质量的好坏：有效性有效性和和可靠性可靠性 有效性是指通信系统中信息传输的快慢问题有效性是指通信系统中信息传输的快慢问题 可靠性是指信息传输的好坏问题。可靠性是指信息传输的好坏问题。 有效性有效性和和可靠性可靠性的关系？的关系？ 模拟通信系统中模拟通信系统中 有效性有效性指标：指标：信号的信号的频带宽度频带宽度B 传送信号占用的带宽越小越好，这样对给定 的信道（容量固定），就能传尽可能多的信 息，效率高 可靠性可靠性指标：常用

9、指标：常用信噪比信噪比（SNR-Signal to Noise Ratio）或）或均方误差均方误差来衡量。来衡量。 可靠性可靠性 有效性有效性 码元传输速率码元传输速率 信息传输速率（比特率）信息传输速率（比特率） 消息传输速率消息传输速率 数字通信系统中数字通信系统中 误码率误码率 误比特率误比特率 第二部分第二部分 传输介质传输介质 7.2.1 双绞线双绞线 特点：特点： 布线容易、便宜布线容易、便宜 直接传输距离有限直接传输距离有限 传输速率不是很高传输速率不是很高 适用于：适用于： 室内局域网络的布线室内局域网络的布线 7.2.2 同轴电缆同轴电缆 适用于：适用于： 比较大型的局部网络

10、比较大型的局部网络 7.2.3 光缆光缆 特点：特点： 传输速度快，距离远，不导电，不受电磁干传输速度快，距离远，不导电，不受电磁干 扰，不怕雷电击，很难在外部窃听等扰，不怕雷电击，很难在外部窃听等。 适用于：适用于： 长距离；信息量大；要求高度安全的场合。长距离；信息量大；要求高度安全的场合。 7.2.4 无线传输介质无线传输介质微波微波、红外线红外线、激光激光 微波信道微波信道 频带宽，数据传输速率高频带宽，数据传输速率高 适用于：适用于：不同建筑物之间的局域网互联。不同建筑物之间的局域网互联。 红外红外和和激光激光 也像也像微波微波一样沿直线传播。一样沿直线传播。 这三者都需要在收发之间

11、有一条直线通路。三者这三者都需要在收发之间有一条直线通路。三者 对环境气候较为敏感，例如对雨、雾、雷电等。对环境气候较为敏感，例如对雨、雾、雷电等。 相对来说，微波对一般雨和雾的敏感度较低。相对来说，微波对一般雨和雾的敏感度较低。 第三部分第三部分 通信网基本概念通信网基本概念 通信的最基本形式，是在信息源和受信者之通信的最基本形式，是在信息源和受信者之 间建立传输的通道。间建立传输的通道。 在信息源和受信者之间建立固定的信息传输通道？在信息源和受信者之间建立固定的信息传输通道？ 缺点：缺点： （1 1）布线成本高）布线成本高 （2 2）信道的利用率就不高）信道的利用率就不高 通信通信 网网

12、通信网：多用户通信系统互连的总体通信网：多用户通信系统互连的总体 克服上述缺点的办法：克服上述缺点的办法： 把所有终端接到一个网络上，网络资源对所有终端是把所有终端接到一个网络上，网络资源对所有终端是 共享的，这样就可使终端之间传输数据。共享的，这样就可使终端之间传输数据。 (1) 电信网电信网 : 包括电话网、电报网、传真网、帧中继、包括电话网、电报网、传真网、帧中继、DDN等等 电话网：电话网：最早的综合网最早的综合网 ISDN B-ISDN (ATM) 定位于同时支持电话、数据、视像和多媒体业务。定位于同时支持电话、数据、视像和多媒体业务。 IP IP 电信网电信网（IPIP作为统一协议

13、作为统一协议 ，分组交换技术），分组交换技术） 从模拟网发展到数字网是必然的趋势 (2)有线电视网有线电视网 优点：普及率高于电话网，接入带宽宽 缺点：多数地方还是单向传输，地方性 业务方向：业务方向： 电视接收电视接收 Internet互联互联 专线接入专线接入 会议电视会议电视 VOD（Video On Demand) . (3)计算机网计算机网 ： Internet是最大的计算机网是最大的计算机网 发展最为迅猛；业务最为广泛；问题也最多发展最为迅猛；业务最为广泛；问题也最多 Internet的崛起给电信、有线电视网造成 很大的冲击 三个网络的业务逐步融合 通信网的基本结构有通信网的基本结

14、构有网型网型、星型星型、复合型复合型、 环型环型、总线型总线型和和树型树型 (a)(b) (c) (d) (e)(f) (1) 网型网型 共需共需n n* *(n-1)/2(n-1)/2传输链路传输链路 优点优点: :当某链路发生故障时，当某链路发生故障时， 不影响其他链路通信。不影响其他链路通信。 缺点：缺点： (1)(1)当当n n值较大时，链路利用值较大时，链路利用 率低，经济性较差率低，经济性较差; ; (2)(2)网络控制分散，难度大。网络控制分散，难度大。 (2) 星型星型 共需n-1条传输链路。 优点是网络控制由中心节 点控制，较简单。 缺点是可靠性差，万一中 心节点故障，影响通

15、信， 中心节点费用高。 (3) 复合型复合型 是网型和星型的组合型网。 在通信量较大的区域构成网 型网结构，而在局部区域内 构成星型网结构。这种网络 结构兼取了上述两种网络的 优点，较为经济合理，并有 一定的可靠性。 (4) 环型环型 各节点依次相连，构成一个环。各节点依次相连，构成一个环。 优点优点是控制方式简单，费用也是控制方式简单，费用也 较低，但有时完成一次接续要较低，但有时完成一次接续要 经过几级转接，因而容易造成经过几级转接，因而容易造成 各接点交换机设备庞大。各接点交换机设备庞大。 (5) 总线型总线型 通过总线把所有节点都连接通过总线把所有节点都连接 起来，所有节点共享总线。起

16、来，所有节点共享总线。 总线网络结构比较简单，扩总线网络结构比较简单，扩 展十分方便，这种网络结构展十分方便，这种网络结构 主要用于局域网。主要用于局域网。 （1）通信终端设备）通信终端设备 （2）传输设备）传输设备 （3）节点（交换）设备。）节点（交换）设备。 传输传输 链路链路 终端终端 节点（交换机）节点（交换机） 1. 按通信内容分按通信内容分，有电话网、电报网、电传网、移有电话网、电报网、电传网、移 动通信网、计算机网、综合业务数字网、有线电动通信网、计算机网、综合业务数字网、有线电 视网等。视网等。 2. 按通信的范围来分按通信的范围来分，通信网可分为局域网、市内，通信网可分为局域

17、网、市内 网、国内网和国际网。网、国内网和国际网。 3. 按组成网的信道来分按组成网的信道来分，还可以分为电缆网、短波，还可以分为电缆网、短波 无线电网、微波中继网、卫星网、光缆网等。无线电网、微波中继网、卫星网、光缆网等。 通信网由模拟走向通信网由模拟走向数字数字，由单一走向，由单一走向综综 合合，由话音业务走向，由话音业务走向多媒体业务多媒体业务，由自动，由自动 走向走向智能智能，由窄带走向，由窄带走向宽带宽带，由固定走向，由固定走向 移动移动，由服务到家走向，由服务到家走向服务到人服务到人，由电通，由电通 信走向信走向光通信光通信，由封闭式网络结构走向，由封闭式网络结构走向开开 放式网络

18、结构放式网络结构 第四部分第四部分 移动通信移动通信 移动通信：移动通信：指通信双方或至少有一方是处在移动中指通信双方或至少有一方是处在移动中 进行信息交流的通信。进行信息交流的通信。 移动体在通信区域中是随机运动的，这就要移动体在通信区域中是随机运动的，这就要 求通信设备必须具有求通信设备必须具有位置登记位置登记、越区切换越区切换及及漫漫 游游等跟踪交换技术等跟踪交换技术 蜂窝组网理论蜂窝组网理论 公公 众众 通通 信信 网网 BS MS BS MS BSBS MSMS BS MS BS MS BS MS BS MS BS MS BS MS BS MS MSCMSC 移动通信网移动通信网 蜂

19、窝移动通信系统蜂窝移动通信系统 其中其中:BS:BS为基站为基站 MSMS为移动台为移动台 MSCMSC为移动交换中心为移动交换中心 术语解释：术语解释： 移动台移动台：是移动的终端，它是接收无线信号的是移动的终端，它是接收无线信号的 接收机，在移动通信中，它以各种不同的形式出接收机，在移动通信中，它以各种不同的形式出 现，包括手机，呼机，无绳电话等等现，包括手机，呼机，无绳电话等等 基站：基站：是与移动台联系的第一个固定收发机。是与移动台联系的第一个固定收发机。 基站接收移动台的信号与交换局相连，从而完成基站接收移动台的信号与交换局相连，从而完成 移动台的收发工作。基站与移动台之间的联系靠移

20、动台的收发工作。基站与移动台之间的联系靠 天线收发无线电波。天线收发无线电波。 移动交换中心：移动交换中心：负责连接基站之间的通信，通负责连接基站之间的通信，通 话过程中，移动台（比如手机）与所属基站建立话过程中，移动台（比如手机）与所属基站建立 联系，由基站再与移动交换中心连接。联系，由基站再与移动交换中心连接。 频率复用频率复用：相隔一定距离的另一个基站可以：相隔一定距离的另一个基站可以 重复使用同一组工作频率重复使用同一组工作频率 多信道共用多信道共用：利用信道占用的间断性，为更：利用信道占用的间断性，为更 多的用户共同使用多的用户共同使用 跟踪交换跟踪交换：蜂窝小区通过：蜂窝小区通过M

21、SCMSC与公众通信网相与公众通信网相 连连 ，具有位置登记、越区切换及漫游等跟踪，具有位置登记、越区切换及漫游等跟踪 交换功能交换功能 有线有线/ /无线通信的互连无线通信的互连：移动通信通过基站及：移动通信通过基站及 MSCMSC进入公众通信网，实现了移动用户与市话进入公众通信网，实现了移动用户与市话 用户、移动用户之间以及移动用户与长途用户用户、移动用户之间以及移动用户与长途用户 之间的通信之间的通信 多址接入技术多址接入技术 频分多址（频分多址（FDMA） 频分多址以频率来区分信道。在一个基站控制频分多址以频率来区分信道。在一个基站控制 的小区内，基站可以根据载波频率的不同来识别发的小区内，基站可以根据载波频率的不同来识别发 射地址（即是哪只手机），从而完成多址连接射