第6章常见的通信系统与网络

1、 1 %大连理工大学出版社地址：大连市软件园路80号发行-mail : 新世纪高职高专教材编审委员会 组编主编：于宝明 王钧铭国家精品课程配套教材“十二五”职业教育国家规划教材 2 第 六 章常见的通信系统与网络6.1基本概念.1通信网的分类按提供业务分为：电信网、电报网、有线电视网、计算机网等;按传输媒介分为：双绞线网、光纤网、无线通信网等;按交换方式分为：电路交换网、分组交换网、报文交换网、ATM 网等;按网络覆盖范围分为:：互联网、广域网、城域网、局域网等;按拓扑结构分为：网型网、星型网、总线型网、复合型网等;按网络传递信号形式分为：数字通信网和模拟通信网。

2、 3 第 六 章常见的通信系统与网络6.1基本概念.多址技术1.频分多址(FDMA) 4 第 六 章常见的通信系统与网络6.1基本概念.多址技术采用FDMA 方式主要有如下特点:(1)单路单载波(SCPC)传输,即每个频道只传一路业务信息,载频间隔必须满足业务信息传输的需求。(2)信号连续传输,各多址信道信号在时间和空间重叠,频率分割。(3)频率分配工作复杂,重复设置收发信道设备。例如基站有50个频道,则需要50套结构几乎相同的发信道设备。(4)多频道信号互调干扰严重。(5)频率利用率低,容量小。(6)若FDMA 方式用于每小时频道传输一路业务数字信号,数字信号速率低,一般在25kbit/s以

3、下,由于数字信号经传输时延扩展几十微秒,码间干扰引起的误码很小,无须设置自适应均衡,构成简单。 5 第 六 章常见的通信系统与网络6.1基本概念2时分多址(TDMA).多址技术 6 第 六 章常见的通信系统与网络6.1基本概念.多址技术TDMA 通信系统和FDMA 通信系统相比,具有以下主要特点:(1)TDMA 系统的基站可只用一部发射机,可以避免像FDMA 系统那样因多部不同频率的发射机同时工作而产生互调干扰。(2)TDMA 系统对时隙的管理和分配通常要比对频率的管理与分配简单。因此,TDMA 系统更容易进行时隙的动态分配。(3)因为终端只在指定的时隙接收发送端发给它的信息,因而在一帧的其他

4、时隙中,可以传送网络系统发送的广播信息和控制信息。这对于加强通信网络的控制功能是有利的。(4)TDMA 系统必须有精确的定时和同步,它是TDMA 系统正常工作的重要保证。 7 第 六 章常见的通信系统与网络6.1基本概念.多址技术3码分多址(CDMA)CDMA 方式是用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机编码信号或其他扩频码调制所需传送的信号,使原信号的带宽被拓宽,再经载波调制后发送出去。接收端使用完全相同的扩频码序列,同步后与接收的宽带信号做相关处理,把宽带信号解扩为原始数据信息。不同用户使用不同的码序列,它们占用相同频带,接收机虽然能收到,但不能解出,这样可实现互不干扰的多址通信。它以不同的

5、互相正交的码序列区分用户,故称为“码分多址暠。由于它是以扩频为基础的多址方式,所以也称为“扩频多址(SSMA)”。 8 第 六 章常见的通信系统与网络6.1基本概念.多址技术CDMA 与FDMA 和TDMA 比较,其优点是:系统容量大于FDMA 和TDMA。CDMA 的关键在于所用扩频码有多少个不同的互相正交的码序列,就有多少个不同的地址,就有多少个码分信道,也就是说在扩频码足够时,可临时增添用户,不会发生通信阻塞,不会使用户抢不上“线”。 CDMA 的频带宽,允许采用冗长度很高的纠错编码技术,因此抗干扰能力和纠错能力很强,话音质量相当好。 CDMA 系统无需防护间隔。FDMA 和TDMA 对

6、于频率、时隙的准确性要求非常严格,为防止频率和时间扩散而引起的频率、时间的重叠,必须在频率和时间上设置防护间隔,CDMA 则无须如此。 9 第 六 章常见的通信系统与网络6.1基本概念.多址技术4空分多址(SDMA) 10 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络第1阶段：面向终端的计算机通信网第2阶段：分组交换网第3阶段：计算机网络体系结构的形成第4阶段：网络互联与高速计算机网络计算机网络从产生到发展,总体来说可以分成4个阶段: 11 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.计算机网络系统的组成1硬件系统(1)网络传输介质网络传输介质(2)网络适配器网络适配器网卡网卡(3)网络交换

7、设备网络交换设备(4)网络互联设备网络互联设备(5)网络终端与网网络终端与网络服务器络服务器(6)其他硬件设备其他硬件设备 12 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络 13 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.计算机网络系统的组成软件系统数据通信软件数据通信软件网络操作系统网络操作系统网络应用软件网络应用软件 14 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.计算机网络协议与体系结构 15 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.计算机网络协议与体系结构1协议 16 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.计算机网络协议与体系结构2OSI模型 17 第 六 章常

8、见的通信系统与网络6.计算机网络 18 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.计算机网络协议与体系结构3TCP/IP协议 19 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.网络寻址1IP地址 20 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络 21 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络 22 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络 23 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络 24 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络 25 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.网络寻址2子网划分 26 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络 27 第 六

9、章常见的通信系统与网络6.计算机网络 28 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.网络寻址3ARP协议说明这种通过IP地址获得MAC地址方法的协议被称为ARP协议。ARP程序在局域网中是一个非常重要的程序。没有ARP程序,我们就无法得到目标主机的MAC地址,也就无法封装帧报头。 29 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.计算机局域网1局域网(LAN)概述计算机局域网是一种可以提供高速交换连接的通信网络,适用于一座大楼、校园等,一般在几千米的范围内。LAN 具有以下特点:(1)多个系统共享同一传输介质;(2)具有较高的传输速率,一般在100Mbit/s以上,不同类型的传输介质传

10、输速率相差较大,无线局域网一般是几十Mbit/s；(3)具有较高的可靠性,误码率低,传输时延小;(4)具有单播、组播和广播的能力;(5)由于归一个单位或组织所有,容易维护和管理。 30 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络 31 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.计算机局域网2LAN 的控制方式LAN 有“中心控制暠和“分布式控制暠两种控制方式。中心控制需要单个的设备来控制整个网络,这种方式的缺点是一旦控制器出现故障将会使整个网络瘫痪;现行大多数LAN 都采用分布式控制,接入网络的所有设备实际上都管理着网络,无须中心设备。接收与发送信息的指令必须在所有接入网络的设备中建立,

11、通常利用硬件与软件的组合。例如,在一个使用分布式控制的LAN 中,10个PC都要承担运营网络的责任。每个PC机通常包含了一个特殊的网络接口卡,并且使用专用的网络软件程序。 32 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.计算机局域网3LAN 的媒质接入控制方式(1)CSMA/CD在总线型局域网中常用的随机接入方式是CSMA/CD 协议。CSMA/CD (Carrier SenseMultipleAccesswithCollisionDetection)叫做载波侦听多点接入/冲突检测。(2)令牌令牌(token)是受控接入方式,多用于以光纤为媒质的令牌环网。令牌是由1和0组成的特殊码组,共有

12、两个,分别称为通行令牌与忙令牌。网络中的所有设备都一直在监听网络的工作状况,只有当设备接收到空令牌时才可以发送信息。 33 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络 34 第 六 章常见的通信系统与网络6.计算机网络.计算机局域网4.LAN 标准大多数LAN 标准由IEEE下的IEEE802 (又称为LMSC,LAN/MANStandards Committee,局域网/城域网标准委员会)负责制定。IEEE将局域网的数据链路层功能分为两个主要部分:第一部分称为媒体接入控制(MAC),描述一个网络中的接入方法,如CSMA/CD或令牌;第二部分称为逻辑链路控制(LLC),描述各种接入方式通用的

13、其他功能,如误码检验。 35 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.1GSM 蜂窝移动通信系统 36 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.1GSM 蜂窝移动通信系统1.GSM系统主要参数 37 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统 38 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.1GSM 蜂窝移动通信系统2.GSM系统结构 39 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.1GSM 蜂窝移动通信系统3.GSM 的编号MSISDNIMSIIMEIMSRNTMSI 40 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.1GS

14、M 蜂窝移动通信系统4.GSM 的特殊技术切换切换位置更新位置更新呼叫路由选呼叫路由选择择鉴定与安全鉴定与安全 41 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.1GSM 蜂窝移动通信系统5.GPRS简介GPRS (通用无线分组业务)是对原有的GSM 网络进行扩充,提供高速无线分组业务的系统,常被称为“2.5G”。前面我们提到,GSM 的数据发送速率仅为9.6kbit/s，只能提供短消息等低速率数据服务，很难开展更多的业务，因此人们在市场对“高速率”的呼唤声中引入了GPRS。GSM 本质上是一种基于电路交换的系统，只适合于处理质量不高的话音业务和低速率数据业务。 42 第 六 章常见

15、的通信系统与网络6.3移动通信系统 43 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.2 CDMA 蜂窝移动通信系统1.CDMA 移动通信网的特点(1)系统容量大系统容量大(2)系统容量的灵系统容量的灵活配置活配置(3)系统性能质量系统性能质量更佳更佳(4)频率规划简单频率规划简单(5)延长手机电池延长手机电池寿命寿命(6)建网成本下降建网成本下降 44 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.2 CDMA 蜂窝移动通信系统2.CDMA 移动通信网的关键技术功率控制功率控制技术技术PN 码技码技术术RAKE接接收技术收技术软切换技软切换技术术话音编码话音编码技术技术 4

16、5 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.3 3G 移动通信系统 46 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.3 3G 移动通信系统1.3G 的技术标准 47 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统 48 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.3 3G 移动通信系统2.3G 的频谱分配 49 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统 50 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统 51 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.3 3G 移动通信系统3.3G 的目标全球统一频谱、统一标准,全球无缝覆盖；更高的

17、频谱效率,更低的建设成本；能提供更高的服务质量和保密性能；能提供足够的系统容量,便于2G系统的过渡和演进；能提供多种业务,能使用多种环境,速率最高2Mb/s，其中车速环境144kb/s，步行环境384kb/s，室内环境2Mb/s。 52 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.4 LTE与4G 技术 53 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.4 LTE与4G 技术1.4G 通信的优点(1)通信速度更通信速度更快快(2)网络频谱更网络频谱更宽宽(3)通信更加灵通信更加灵活活(4)智能性能更智能性能更高高(5)兼容性能更兼容性能更平滑平滑(6)提供各种增提供各种增值

18、服务值服务(7)实现更高质实现更高质量的多媒体通量的多媒体通信信(8)频率使用效频率使用效率更高率更高(9)通信费用更通信费用更加便宜加便宜 54 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.4 LTE与4G 技术2.4G 通信的关键技术正交频分正交频分复用复用(OFDM)智能天线智能天线技术技术软件无线软件无线电电(SDR)技术技术多用户检多用户检测技术测技术IPv6技术技术 55 第 六 章常见的通信系统与网络6.3移动通信系统.3.4 LTE与4G 技术3.4G 通信在我国的应用 56 第 六 章常见的通信系统与网络6.4卫星通信系统.4.1基本概念 57 第 六 章常见的通信

19、系统与网络6.4卫星通信系统.4.2人造卫星的分类 58 第 六 章常见的通信系统与网络6.4卫星通信系统 59 第 六 章常见的通信系统与网络6.4卫星通信系统.4.3静止卫星 60 第 六 章常见的通信系统与网络6.4卫星通信系统 61 第 六 章常见的通信系统与网络6.4卫星通信系统.4.4卫星通信系统的组成1.卫星转发器 62 第 六 章常见的通信系统与网络6.4卫星通信系统.4.4卫星通信系统的组成2.卫星地面发射站 63 第 六 章常见的通信系统与网络6.4卫星通信系统 64 第 六 章常见的通信系统与网络6.4卫星通信系统.4.4卫星通信系统的组成3.卫星地面接收机 65 第 六 章常见的通信系统与网络6.4卫星通信系统.4.5卫星通信的工作频段 66 第 六 章常见的通信系统与网络6.5光纤通信系统.5.1光纤通信系统的基本组成 67 第 六 章常见的通信系统与网络6.5光纤通信系统.5.2光传输原理 68 第 六 章常见的通信系统与网络6.5光纤通信系统 69 第 六 章常见的通信系统与网络6.5光纤通信系统.5.3无源光器件光衰减器光衰减器光隔离器光隔离器光开关光开关光分路耦光分路耦合器合