现代通信技术(第一章)

1、现代通信技术现代通信技术 授课教师：林君授课教师：林君 授课专业：授课专业：0808级电子级电子 2 通信的基本概念 1 电信技术的发展 2 通信的分类 3 第1章 绪论 电信业务分类 4 3 主要内容主要内容 电信的基本概念和特点 电信技术的发展简况 电信业务分类 4 本章重点本章重点 电信的概念和特点 信号、信息和信息量的概念 通信系统模型 5 1.1 通信的基本概念 1.1.1 什么是通信 什么是通信？ 通信的本质是什么？ 通俗的讲通信就是人们在日常生活中相互之间传递信 息的过程。 通信是信息在人人，人机器，机器机器之间进 行的传递与交换(信息是消息中包含的有意义的内容)。 通信是信息或

2、其表示方式(表示媒体)的时/空转移。 communication，信息交流 Telecommunication，电信号的处理和传输 6 1.1.1 什么是通信 媒体的分类 感觉媒体：声音、文本 表示媒体：编码 表现媒体：显示器 存储媒体：数字化 传输媒体：传输介质 通信的本质：信息的传递与交换。 信息的表现形式：语言、文字、数据、图像等 7 1.1.1 什么是通信 1. 信息和信息量 信息：用来消除不确定性的东西成为信息。（信息论） 在日常用语中，把关于人或事物情况的报道称为消息，通指为信 息，而消息被认为是信息的物质表示。 现代社会有三大支柱：信息、能源和材料。信息产业包括电信、计 算机和广

3、播电视等。信息的表现形式有：语言、文字、数据、图像 等。 8 1.1.1 什么是通信 信息量：对接收者来说，只有消息中不确定的内容才 构成信息；否则，信源输出己确切知晓，就没有必要 再传输它了。因此，信息量就是对消息中不确定性内 容的度量。 从常识的角度来感觉三条消息： 太阳从东方升起； 太阳比往日大两倍； 太阳将从西方升起。 从信息量角度： 根据概率论知识，事件的不确定性可用事件出现的概率来描述。消 息出现的概率越小，消息中包含的信息量就越大。 9 1.1.1 什么是通信 2. 信号 信号：是信息的物理载体。在通信系统中信号以电（或光）的 形式进行处理和传输，所以这种电（或光）信号，简称 为

4、“信号”。电信号最常用的形式是电流或电压。 3. 信号类型 信号基本上可分作两大类：模拟信号和数字信号。 模拟信号：如果信号的幅度随时间作连续的、随机的变化，称为 模拟信号。 数字信号：如果信号的幅度随时间作离散的、有限的变化，称为 数字信号。 10 1.1.1 什么是通信 模拟信号 数字信号 11 1.1.1 什么是通信 古代通信发展简史古代通信发展简史 在中国古代，飞鸽传书，烽火传信，利 用驿站的邮驿系统等都是属于常见的通 信方式。 信鸽玉门关烽火台遗址苏州横塘千年古驿站 12 1.1.1 什么是通信 国外古代常见的通信方式包括灯塔、通信塔、旗语等。 法罗斯灯塔复原图 旗语 13 1.1.

5、1 什么是通信 古老的信息传递方式 烽火点亮 表示敌人来犯 烽火未点 表示平安无事 光通 信 14 1.1.1 什么是通信 东东南南 西西 北北 两个比特表示四个信息 区分敌人的进攻方向 15 1.1.1 什么是通信 可以传送个消息可以传送个消息 可以传送个消息可以传送个消息 可以传送个消息可以传送个消息 可以传送个消息可以传送个消息 （）（） （）（） （）（） n比特可表示的信息数为2n 16 1.1.1 什么是通信 4. 电信的定义 国际电信联盟 (International Telecommunication Union - ITU) 1865年5月17日成立的国际电报联盟，1934年

6、改名 为国际电信联盟 ，简称国际电联。 1969年5月17日，决定5月17日定为“世界电信日 ”。 ITU对电信的定义 利用有线、无线的电磁系统或者光电系统，传输、 发射、接收或者处理语音、文字、数据、图像以及 其他形式信息的活动。 17 1.1.2 简单通信过程 通信系统模型通信系统模型 通信系统包括：信源、发送设备、信道、接收设备、信宿、噪声源。 信源：是产生信息的人或机器，如声音（话筒），符号源（计算机） ，图像源摄像机）等，将原始信息转换成基带电信号。 发送设备：完成变换，使信号源的输出基带信号变成为便于传 输的信号（电或光信号）的设备。如编码器、调制器 、 放大器等。 信道：是传送信

7、号的媒介，如电缆、光纤、空间等。 接收设备：完成反变换（输出基带信号）以便获得能识别消息的 设备，如译码器、解调器、放大器等。 信宿： 为接收信息的人或机器。如听筒，显示屏等。将基带 号恢复为原始信号。 噪声： 客观存在的干扰,是信道中的所有噪声以及分散在通信 系统中其它各处噪声的集合。 18 应当指出以上模型是点对点的通信，若想完成多个用户之间的通信 ，就要形成网络，一个完整的电信系统应由终端设备、传输设备（ 包括线路）和交换设备三大部分组成。 例如电话系统，终端设备是电话机，传输设备是用户线、中继线， 交换设备是电话交换机。 1.1.2 简单通信过程 通信系统模型 19 通信系统性能通信系

8、统性能 有效性：在给定信道内能传输信息的量及资源的利用 率(信息传输率、码元传输率、频带利用率) 可靠性：指接收信息的准确程度 模拟系统：信噪比(dB，分贝) 数字系统：误码率 1.1.2 简单通信过程 20 带宽带宽 在通信领域里，带宽的意思就是指信息传输能力。 模拟系统：用赫兹(Hz)来表示 模拟设备的带宽就是模拟介质传输所使用的最高 频率和最低频率之差。 数字系统：每秒所传输的位数来计量(bit/s) ADSL上网的速率: 上行：0.54Mbit/s 下载： 8Mbit/s 以太网上网的速率: 10Mbit/s 、100Mbit/s 到桌 面 宽带：2Mbit/s 作为划分点 1.1.2

9、 简单通信过程 21 1.2 电信技术的发展 电信技术的发展简史 我国电信的现状 电信的发展趋势 22 1.2.1 电信技术发展史 电报技术(1837)：莫尔斯 电话技术(1876)：贝尔 无线电通信技术(1906)：微波、卫星通信 数据传输理论(1928)：奈奎斯特 复用技术(1930)：里夫斯(PCM) 数字通信理论(1948)：香农 移动通信(近20年)：GSM、CDMA 光纤通信(近20年)：高锟(光纤)、WDM 电信技术发展史电信技术发展史 23 1.2.1 电信技术发展史 1.电报技术(1837)：莫尔斯（人工电报机） 电报 早期电报模拟 电报技术(1858)：惠斯登（自动电报机）

10、 现在：传真电报、程控自动转报 24 1.2.1 电信技术发展史 2.电话技术(1876)：贝尔 1876年发明电话的是英国人贝尔(18471922)，当时他还不到30 岁。他还制造了助听器，改进了留声机，他一生获得30项发明专 利。 留声机电话 25 1.2.1 电信技术发展史 26 1.2.1 电信技术发展史 人工交换机步进制交换机 纵横制交换机 程控交换机布控交换机第一套万门数字程控交换机HJD04机 27 1.2.1 电信技术发展史 3.复用技术(1930)：多路复用技术 在一根同轴电缆线上，同时传输成千上万个话路信号。 1937年，脉冲编码调制（PCM），将模拟信号变换成数字信号进

11、行传输的一种调制方式。 28 1.2.1 电信技术发展史 4.移动通信技术 模拟手机时代、GSM时代、2.5G时代和3G时代 手机手机 GSM GSM 无天线无天线 翻盖翻盖 双频双频 29 1.2.1 电信技术发展史 移动通信发展阶段移动通信发展阶段 第一代：模拟蜂窝移动通信系统 第二代：数字蜂窝移动通信系统 （GSM、CDMA） 第三代：面向个人通信的移动通信系统 CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。 30 1.2.1 电信技术发展史 5.光纤通信 光纤通信是利用光导纤维（光纤）传送信息的光通信方式，具有 容量大、成本低、不怕电磁干扰的优点。 光电话 红宝石激光器 光纤 31

12、1.2.1 电信技术发展史 1880年，美国科学家贝尔发明光电话 ，标志着光通信的起源。 (通信距离213m) 1960年，美国人梅曼发明第一台红宝石激光器 。 1966年，“光纤之父”高锟博士首次提出光纤通信的想法， 这是光纤通信发展的里程碑。 1970年，美国康宁公司研制出了损耗系数为20dB/km的光纤（低 损耗光纤），光纤通信从此进入飞速发展。 1976 年和 1978 年，日本先后进行了速率为34 Mb/s以及速率为 100 Mbit/s的光纤通信系统的试验。 1977年在美国芝加哥和圣塔摩尼卡之间首次建成商用的光纤通信系 统。 两根(直径0.1mm左右)光纤，同时开通8000路电话

13、！ 90年代：传输速率10000Mbit/s，同时开通 1250000 路电话。 32 1.2.2 我国电信现状与发展趋势 现有电信网的特点 通信网的发展方向 信息产业的发展 我国电信网的发展历程 33 由电话时代走向信息时代 业务的结构变化 数据超过话音 移动超过固定 移动超过固定个性化需求数据超过话音信息需求 1.2.2 我国电信现状与发展趋势 （1）现有电信网的特点 34 1.2.2 我国电信现状与发展趋势 （2）通信网的发展方向 简单通信系统通信网 模拟通信数字通信 以电信网为主体数据网和IP网 电子通信光通信 单媒体通信综合业务和多媒体通信 35 1.2.2 我国电信现状与发展趋势

14、（3）信息产业的发展趋势 普及化 多媒体化 多样化 个性化 全球化 36 1.2.2 我国电信现状与发展趋势 我国电信网的发展历程 1994年中国联通成立，1999年重组 1998年邮电分营（邮政、电信） 2000年成立中国移动通信 2001年初中国铁通成立 2002年中国电信拆分（电信、网通） 2005年5月 中国电信收购联通的CDMA业务； 中国联通与网通合并，并入其基础电信业务 中国移动与铁通合并 中国的固定电话80年代中后期由步进制、纵横制向程控交换转型。 当时电话普及率还不到5%，并诞生了中兴、华为两大通信巨子。 在无线通信方面，中国在1987年引入第一代移动通信技术模拟 蜂窝移动通

15、信系统。当时只有700个用户（截止到2010年5月 7.7 亿）。 通信运营商变化 37 1.2.2 我国电信现状与发展趋势 通信行业格局 移动通信运营商：中国移动通信公司（134-139 150-152 157-159 187 188） 中国联通（130 -132 155 156 185 186） 中国电信（133 153 189） 移动通信网络：GSM网络（全球移动通信系统）、中国移动通信 公司的GPRS网络（通用分组无线服务 2.5G）、中国联通的 CDMA网络（码分多址） 固定电话网络：话音通信网络、数据业务通信网络（包括小灵通） 2009.1 工业和信息化部发放了三块3G运营执照 中

16、国移动：TD-SCDMA 自主研发、技术不成熟、传输速度慢、 不稳定 中国电信：CDMA-2000 美日韩 中国联通：WCDMA 欧美 港澳台 日韩 中东 技术最成熟 38 1.3 通信的分类 按传输媒质划分 有线通信：电缆、光缆、波导 无线通信：电磁波 按调制方式分 基带传输 频带传输 按业务的不同分 电话、电报、数据、多媒体 按收信者是否运动分 移动通信 固定通信 39 1.3 电信业务分类 基础电信业务基础电信业务 基础电信业务：是指提供公共网络基础设施、公共数据传送和基本话 音通信服务的业务。 基础电信业务包括：固定网络国内长途及本地电话业务；移动网络电 话和数据业务；卫星通信及卫星移动通信业务；因特网及其他公共数 据传送业务；带宽、波长、光纤、光缆、管道及其他网络元素出租、 出售业务；网络承载、接入及网络外包等业务；国际通信基础设施、 国际电信业务；无线寻呼业务；转售的基础电信业务。 40 增值电信业务增值电信业务 1.3 电信业