通信导论论文

1、共 14 页 第 20 页通信导论论文班级：姓名： 学号：通信导论论文通信导论是一门很深奥的学科，作为通信大一新生的我们只能略晓皮毛，下面我来简要的介绍下通信导论。通信导论的课程目的和任务即为建立通信的基本概念，了解通信技术在实际中的应用，加深专业认识，为以后专业课程的学习打基础，跟踪最新通信技术的发展。以下为通信导论主要内容，如有遗漏望多多指教。第一部分：通信的基本概念、基本理论（任课老师：孔英会）该部分主要介绍了通信的基本概念与基本问题其内容包括：通信的概念、通信系统的构成，通信系统的分类与通信方式，通信系统的主要性能指标，信道容量、香农公式，通信的发展趋势。通信的基本概念涵盖以下几个知识

2、点：1通信的实质是实现信息的传输与交换。2信息是消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。因此，通信的根本目的在于传输含有信息的消息，否则，就失去了通信的意义。基于这种认识， “通信”也就是“信息传输”或“消息传输”。 3在自然科学领域涉及“通信”这一术语时，一般均是指“电通信”。广义来讲，光通信也属于电通信，因为光也是一种电磁波。 本课中的通信均指电通信。 4传输一般是远距离的，可以是无线或有线传输。通信系统的构成涵盖以下几个知识点：1通信系统：指传输信息所需的一切技术设备的总合。2通信系统的一般模型（只是不同的系统,各个框的具体实现不同.）图中只给出了点到点单向通信系统，实际在大多数场通信系

3、统需要进行多路复用、双向进行，信源兼为受信者，通信设备包括发信设备和收信设备。此外，通信系统除了完成信息传递外，还必须进行信息的交换，传输系统和交换系统共同组成一个完整的通信系统，乃至通信网。通信网中还涉及信令、协议和标准。3信息源与受信者： 信源是消息的产生者， 作用是把各种消息转换成原始电信号4发送设备与接收设备：发送设备基本功能是使信源和信道匹配，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。信道：信是指传输信号的物理媒质。包括无线信道，有线信道。5噪声源：是信道中的噪声及分散在通信系统其它各处的噪声的集中表示（包含宇宙天体辐射噪声、电子器件内部热噪声、电源纹波、人为干扰等）。在任

4、何系统中必然存在，对通信的质量产生影响。（因此通信系统设计的任务就是：克服距离障碍，迅速、可靠地传递信息。）6传输、复用、交换、网络为现代通信的四大技术。其中有几个几个名词值得我们注意区分：信息、消息、信号信息是从不知到确知的过程中的内涵实体。信息是资源,是抽象的。消息中包含了信息，消息有不同的形式，如符号、文字、语音、数据、图象等根据所传的消息不同分成了目前的各种通信业务。不同的消息中可以包含相同的信息我们可以从消息中提取信息；信号为消息的表示形式，在通信系统中传递的实际是各种消息的电信号。因此信号分析是通信理论的基础。通信系统的分类涵盖以下几个知识点：1按消息的物理特征分类： 电报通信系统

5、，电话通信系统，数据通信系统，图象通信系统，多媒体通信系统2按调制方式分类：载波调制（连续波调制），脉冲调制3按传输信号的特征分类：模拟通信系统，数字通信系统（发展的主流）数字通信的优点：-无噪声累积，抗干扰能力强，-便于进行数字信号处理，实现集成化，-便于加密及计算机处理，实现综合业务数字网。 传输模拟信号时为模拟通信系统信道中传输数字信号时为数字通信系统4按传送信号的复用方式分类：频分复用（FDM）-无线广播，时分复用（TDM），码分复用（CDM），波分复用（WDM）频分复用主要用于传统的载波通信，时分复用广泛用于数字微波通信等，码分复用主要由于扩频通信和新型移动通信，波分复用主要用于光纤

6、通信，卫星通信中还有空分复用（SDM）5按传输媒介分类：有线通信系统（载波、电缆、光纤通信系统），无线通信系统（调幅、调频广播、电视、移动通信、空间遥测、雷达导航、微波接力、卫星通信系统）6各种传输媒质有其特定的工作频率（频率是资源），通信方式-双向通信过程中涉及的信道共享问题涵盖以下几个知识点：1按消息传递的方向与时间关系。对于点与点之间的通信，按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工、半双工及全双工通信三种。2按数字信号排列顺序分-并行传输和串行传输。并行传输是将数字序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输，优点是节省传输时间，但需要传输信道多， 设备复杂， 成本高， 故

7、较少采用， 一般适用于计算机和其他高速数字系统，特别适用于设备之间的近距离通信。串行传输是数字序列以串行方式一个接一个地在一条信道上传输， 一般的远距离数字通信都采用这种传输方式。 通信系统的主要性能指标涵盖以下几个知识点：1通信系统的性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性、维护使用等。但从研究信息的传输来说，主要有两个，即：有效性-消息传输的速度问题，可靠性-消息传输的质量问题。如模拟通信，数字通信。2理解带宽：信号带宽越小越好，如SSB方式比FM方式有效，信道带宽越大越好，如全光网络的普及3理解信噪比。输出信噪比So/No越大越好，如语音通信质量30分贝（dB）良好，40分贝以

8、上优质。输入信噪比（信道信噪比）越小越好，能降低设备设计难度。第二部分：现代交换技术概论（任课老师：鲍慧）该部分主要介绍了现代交换技术，其内容包括：电信交换基础，电路交换技术，分组交换技术，ATM交换技术，交换新技术。电信交换基础涵盖以下几个知识点：1电话交换的基本原理，分为：点到点通信，多用户全互联通信，用户通过交换机连接2交换机的作用：完成需要通信的用户间的信息转接3电话通信网的基本组成及功能，电话通信网的基本组成设备，终端设备、传输设备、交换设备4电话机的基本组成及工作原理：电话机的基本组成及功能：电话机的基本组成部分：通话设备、信令设备、转换设备5交换机的基本组成及其工作原理：交换机的

9、基本组成及功能6呼叫处理的基本过程1）用户呼出阶段 2）数字接收及分析阶段 3）通话建立阶段 4）通话阶段 5）呼叫释放阶段。7电话交换机的类型及发展：1)人工交换机：线路的接续和拆除由人完成。磁石式2)自动交换机由机器本身的自动装置完成话路接续。供电式a)布线逻辑控制交换机，交换机的控制功能由硬件完成，步进制，纵横制b)程控交换机，交换机的控制功能由硬件和软件共同完成按话路系统分空间分隔式和时间分隔式。 8电路交换的特点是：基于同步时分复接，其要点是面向连接。(电路交换每次呼叫包括三个主要阶段：建立连接；保持连接；拆线)。 在通信开始时要首先建立连接； 一个连接在通信期间始终占用该电路 交换

10、机对传输的信息不作处理 一旦连接建立以后，信息在系统中的传输时延，基本上是一个恒定值。9 我国电话通信网的结构和编号计划：我国的电话通信网采用分级网结构，包括长途电话网和本地电话网两大部分。1）一级交换中心（DC1）为省（自治区、直辖市）长途交换中心，其功能主要是汇接所在省（自治区、直辖市）的省际长途来去话务和所在本地网的长途终端话务。2）二级交换中心（DC2）是本地网的长途交换中心，其主要职能为汇接所在本地网的长途终端话务。电路交换技术涵盖以下几个知识点：1人工交换机的工作原理2电路交换呼叫接续过程：两个用户终端间的每一次成功的通信都包括以下三个阶段 1）呼叫建立:2）消息传输3）话终释放。

11、3电路交换的基本功能：连接功能，信令功能，终端接口，功能控制功能 4电路交换机的基本组成：话路系统，交换网络：提供接续通道信令及终端接口设备：信令配合，控制系统，控制通话网络接续。5电路交换的实现6电路交换的信令系统：信令的概念：信令就是指在通信网上为完成某一通信业务，节点之间要相互交换的控制信息（包括终端、交换节点、业务控制节点）。它可以指导终端、交换系统及传输系统协同运行，在指定的终端之间建立临时的通信信道，并维护网络本身正常运行。分组交换技术涵盖以下几个知识点：1分组交换的基本思想：1）把用户要传送的信息分成若干个小的数据块：分组。2）分组具有统一的格式。3）分组以“存储-转发”的方式在

12、网内传输。2分组交换的工作原理ATM交换技术涵盖以下几个知识点：1ATM的基本特征： ATM是一种涉及信息复用、交换、传输的技术。它有两个基本特征：1）定长的信元作为信息传输、复用、交换的基本单位 。2) 属于同一用户的信元，并不一定按照固定的时间间隔周期性地出现(这也是称其为异步传递方式的由来)。 交换新技术涵盖以下几个知识点：1软交换体系架构第三部分：通信网（任课老师：戚雨林）该部分可分为计算机网络和通信网理论基础两块。计算机网络主要涵盖以下几个知识点：1定义：计算机技术与通信技术相结合，实现远程信息处理和进一步共享资源的系统。在协议控制下，由若干计算机、终端设备和通信控制处理机组成的系统

13、集合。按照网络协议，以共享资源为主要目的，将地理上分散且独立的计算机互相连接起来形成的集合体。2计算机通信网：在计算机之间以传输信息为目的连接起来的计算机系统的集合。当着重研究网络资源共享问题时，可称作计算机网络；当着重研究和分析通信方面问题时，常称作计算机通信网络。协议主要由语义、语法和定时三部分组成。语义规定通信双方准备“讲什么”，亦即确定协议元素的种类；语法规定通信双方“如何讲”，确定数据的信息格式、信号电平等；定时则包括速度匹配和排序等。例如：局域网LAN(Local Area Network)，约O1km,校园网CAN(Campus Area Network)，约lkm；城域网MAN

14、(Metropolitan Area Network)，约10km；广域网WAN(Wide Area Network)，约100-1000km；全球网GAN(Global Area Network)，>1000km。局域网指在一间机房，或相连的几间房间内或一幢大楼内，有时也称为局部区域网。校园网可将相近的若干大楼互联在一个网络中，实际上并不仅限于在校园中，也可以用于企业、单位，因此也称为园区网。广域网通常在一个国家中或相邻的若干国家中，有时也称为远程网。全球网通常指跨洲际、覆盖范围几近全球的网络，因特网就是一个典型。 3计算机网络的产生与发展：在1946年第一台数字电子计算机问世后的最初

15、10年内，计算机和通信毫不相干。当时计算机以“计算中心”的服务模式工作。 1954年研制出一种收发器(transceiver)的终端，人们才首次使用这种终端通过电话线路将数据发送给远方的计算机。此后，计算机开始与通信结合，计算中心的服务模式逐渐让位于计算机网络的服务模式。4计算机网络的发展大致可分为以下4个阶段：1）第一代计算机网络面向终端的计算机通信网。第一代计算机网络约产生于1954年。计算机通信网由一台数据处理计算机和前端处理机组成，通过调制解调器与远程终端相连。这种联机系统称为面向终端的计算机通信网。其本质是以单个主机为中心的星型网，各终端通过通信线路共享主机的软件和硬件资源。 2）第

16、二代计算机网络强调网络的整体性。1969年出现了第二代计算机网络。第二代计算机网络强调了网络的整体性，用户不仅可以共享主机的资源，而且其他用户的软、硬件资源也可以被共享。现在的计算机网络仍然沿用第二代计算机网络的工作方式，尤其是中小型局域网很注重和强调其整体性，以扩大系统资源的共享范围。3）第三代计算机网络逐步走向标准化。第三代计算机网络出现在20世纪70年代。计算机网络开始实现将不同厂家生产的计算机互联成网。1977年前后，国际标准化组织(ISO)成立了一个专门机构，提出了一个各种计算机能够在世界范围内互联成网的标准框架，这就是著名的开放系统互联参考模型(OSI)。OSI模型的提出，为计算机

17、网络技术的发展开创了一个新纪元。现在的计算机网络是以OSI为标准进行工作的。4）第四代计算机网络综合化和高速化第四代计算机网络是在进入20世纪90年代后，随着数字通信的出现而产生的，其特点是综合化和高速化，是指采用交换的数据传送方式将多种业务综合到一个网络中完成，如语音、数据、图像等t：2-进制代码的数字形式综合到一个网络中高速传送。5 ISO的OSI：1977年国际标准化组织(International Standardization Organization，简称ISO)认识到迫切需要制定出一系列异种计算机信息网络的国际标准，并立即成立了一个名为SCl6的分委员会，着手制定“开放系统互联”

18、的有关标准。SCl6在1978年3月举行的第一次会议上决定首先开发一个标准的结构模型，并称之为开放系统互联参考模型(The Reference Model Of Open Systems Interconnection，简称OSI)。OSI定义了异种连网标准的框架结构，受到计算机和通信行业的极大关注。1983年OSI参考模型得到了ISO和CCITT的批准并分别以IS07498和X200文件公布。在OSI应用层体系结构概念的支持下，目前已有OSI标准的应用层协议有：文件传送、访问与管理FFAM(File Transfer，Access and Management)协议；事务处理(Transac

19、tion Processing)协议；远程数据库访问(Remote Database Access)协议；消息处理系统(Message Handling System)协议；虚拟终端协议(Virtual Terminal Protoc01)；制造业消息规范(Manufacturing Message Specification)协议；目录服务(Directory Service)协议；公共管理信息协议(Common Management Information Protocol)。 6开放系统互联参考模型 1）物理层定义：机械的、电气的、功能的、规程的特性。物理层的机械特性规定了物理连接时所使

20、用可接插器件的形状、尺寸、引脚的数量以及排列情况等。物理层的电气特性规定了在物理连接上传输二进制比特流时线路上信号电平的高低、阻抗和阻抗匹配、传输速率以及距离限制等。物理层的功能特性规定了物理接口上各条信号线的功能和确切定义。物理接口信号线一般分为数据线、控制线、定时线和地线。物理层的规程特性定义了信号线进行二进制比特流传输的一组操作过程，包括各信号线的工作规则和时序。 2）数据链路层：数据链路层是OSI参考模型的第二层，它介于物理层与网络层之间。设立数据链路层的主要目的是将一条原始的、有差错的物理线路变为对网络层而言无差错的数据链路。为了实现这个目的，数据链路层必须执行链路管理、帧传输、流量

21、控制、差错控制等功能。3)网络层:实现点到点通信。定义网络操作系统通信所用的协议，可以为信息确定地址，把逻辑地址和名字向物理地址进行转化。网络层还要从源机器沿着网络到目标机器进行路由选择，并处理交通问题，例如交换、路由和对数据包阻塞的控制。 4)传输层:提供可靠的端到端通信。为了确保信息能可靠地传递，传输层对低层来的错误进行确认和纠正。在必要时，还要对信息重新打包进行发送；而在接收端，把这些小包重构成初始的信息。传输控制协议(TCP)是这一层中最常用的协议。在OSI参考模型中，传输层是一个比较特殊的层，如果从面向通信和面向信息处理角度进行分类，传输层一般划在低层；如果从用户功能与网络功能角度进

22、行分类，传输层又被划在高层。这种差异正好反映出传输层在OSI参考模型中的特殊地位和作用。 5)会话层:从OSI参考模型看，会话层之上的各层是面向应用的，会话层之下的各层是面向网络通信的。会话层在两者之间起到连接的作用。会话层的主要功能是向会话的应用进程之间提供会话组织和同步服务，对数据的传送提供控制和管理，以协调会话过程顺利进行，为表示层实体提供更好的服务。 6)表示层:表示层位于OSI参考模型的第六层。它下面的五层用于将数据从源主机传送到目的主机，而表示层则要保证所传输的数据经传送后不改变其原来的意义。这样，表示层必须合理描述数据结构，并使得数据结构与具体机器无关。在计算机网络中，互相通信的

23、应用进程需要传输的是信息的语义，它对通信过程中信息的传送语法并不关心。而表示层的主要功能则是通过一些编码规则定义在通信中传送这些信息所需要的传送语法。 7)应用层:应用层是OSI参考模型的最高层，它所提供的服务使得用户的应用程序可以访问OSI环境。最终用户应用程序将利用这一层访问网络服务。应用层可以保证整个网络应用程序协调工作。同时，经这一层传送的信息的含义最丰富。很多程序，例如电子邮件、数据库等都利用应用层传送信息。7网络设备：1）中继器(Repeater)中继器的作用是接收、复制和传送电路上的信号，从物理上连接两个或多个网段，用于延伸局域网的物理作用范围。例如可以用几个中继器将粗缆局域网扩

24、展到25km或将细缆局域网延伸到lkm。中继器工作于物理层。2）集线器(Hub) 集线器是在局域网上广为使用的网络设备，可以将若干台计算机通过双绞线连到集线器，从而构成一个局域网，也可以通过级联的方式展宽局域网的物理作用范围。集线器是基于星状拓扑的接线点。集线器工作于物理层。3）收发器(Transceiver) 收发器有多种类型，用来将计算机连接到不同的传输介质上。常用的有粗缆收发器、细缆收发器、双绞线收发器、光纤收发器。4）网卡(Network Adapter或Network Controller)网卡是插在计算机中的网络接口设备，是最基本的网络设备之一，作为网络工作站与服务器之间或不同工作

25、站之间信息交换的接口。一块网卡可能会有三种接口，即AUI(粗缆) BNC(细缆)和RJ-45(双绞线)。应根据网络所用的传输介质来决定选用哪一种接口，现在的网卡一般都用RJ-45接口和BNC接口。5）调制解调器(Modem) 调制解调器是一种特殊的信号转换设备，它将计算机发出的数字信号转换成可以在电话线上传送的模拟信号(音频信号)，从电话线的这一端传送到另一端。远端的调制解调器再把模拟信号还原成数字信号，送到网络上去，从而使用户可以通过电话线使用网络。6）网桥(Bddge)网桥用于连接两个或几个局域网，局域网之间的通信信息经网桥传送，而局域网内部的通信被网桥隔离，从而达到隔离子网的目的。可见网

26、桥也是一种用于延伸局域网的物理设备。网桥工作于数据链路层。7）路由器(Router)路由器是工作在网络层上，实现子网之间转发数据的设备。路由器通过路由协议交换网络的拓扑结构信息，依照拓扑结构动态生成路由表。路由器工作于网间层。8）网关(Gateway)网关又称信关，是在不同网络之间实现协议转换并进行路由选择的专用网络通信设备。9）交换机：交换机与网桥一样，工作在数据链路层。其实，交换机是一个具有简单化、低价格、高性能和高端口密集等特点的交换产品，体现了桥接这一复杂交换技术在OSI参考模型的数据链路层的操作。 通信网理论基础主要涵盖以下几个知识点：1图论：通信网的拓扑结构是一个很重要的问题，它不

27、但影响全网的造价和维护费用，也与满足对网的各种要求起着重要的作用，这是通信网规划设计中第一层次的问题。通信网是由终端节点、交换节点和传输链路组成的，从数学摸型来说，这是一个图论的问题。如最短径算法和站址选择，这些都是网路结构优化的基础。（基本概念：链路：没有重复边的边序列。路径：既无重复边又无重复端的链路。有向图：Vi与Vj有关系，反过来没有。无向图：Vi与Vj有关系，等价于Vj与Vi有关。树: 一个无环的连通图称为树。树具有如下性质：树中任意两点之间只存在一条路径；树是连通的，但去掉任一条边便不连通；树无环，但增加一条边便可得到一个环；支撑树：包含图G所有端的树称图G的支撑树，又叫生成树。2

28、排队论：1）排队系统的基本参数 (1)窗口数m或服务员数目，表征系统的资源量。表示系统有多少服务设备可同时向顾客提供服务。例如机场供飞机起降的跑道数，通信系统中的信道数等。（2)顾客到达率顾客到达率，即单位时间(s)内平均到达系统的顾客数。(3)系统服务率，即单位时间内由一个窗口进行服务而离开的平均顾客数。顾客的输入过程一般做如下假设： 平稳性：在时间间隔t内，到达是个顾客的概率只与t有关，而与t在时间轴上的位置无关。无后效性：顾客到达时刻相互独立，即在某一t内顾客到达的概率与下一t及其他t内顾客到达的概率无关。稀疏性：在足够小的时间间隔t内，到达两个及两个以上的顾客的概率可认为是零。2）排队

29、系统的表示方法：X|Y|m(N,n)其中：X表示顾客到达间隔时间的分布；Y表示服务时间的分布；m为窗口数；N表示潜在的顾客总数，对于无限潜在顾客源，可省去这一项；N截止队长，当n时，可省去这一项。3）顾客到达间隔ti的分布：把ti分成N等份，每份为设ti的概率密度为a(ti),则：令：N 4）服务时间的分布：把分成N等份，同上5）T内有k个顾客到达的概率：把T分成N等份，每份为 令：N 6）M|M|1排队系统：队长是k的概率：令：t0 3可靠性理论：对于不可修复系统：1）可靠度：产品运行到t时刻还在运行的概率。若设x为产品的寿命，则可靠度R(t)=P（x>t）。2）平均寿命：引入寿命概率

30、密度：f(t)，则3）串联系统：4）通信网的可靠性定义：给定的节点间有路径。一个给定节点能与一组节点通信。网中可以互连的节点数大于某一阈值。任意两个节点间传输时延小于某一阈值。网中吞吐量超过某一阈值。 第四部分：通信网及其光传输技术（任课老师：高强） 该部分主要介分为移动通信技术和光通信技术两块。移动通信技术主要涵盖以下几个知识点：1定义：移动通信是指通信的双方至少有一方在移动中进行信息的交换。 这里的信息应是广义的, 它包括了话音、图像、传真、 数据和多媒体信息业务。这里的双方, 可以是固定点与交通工具之间, 或者人与机器之间，或者人与人之间的信息交流。2 概述：移动通信是目前发展最快的通信

31、方式之一，粗略的分为：陆地移动通信、海上移动通信和航空移动通信三大类。有时，地下隧道、水下潜艇和太空航天等也都叫移动通信。中国移动、中国联通移动通信公司称为公众移动通信业务公司。移动通信主要范围很广，包括：日常生活、公安、消防、急救、森林保护、地震、台风、防汛、商业、电网调度、煤气管道、石油、矿山、地质、铁路、机场、交通管理和内河航运等诸多方面。3按设备分类：公共网自动拨号移动电话系统：中国移动、中国联通等。专用网调度电话系统：公安、电力等。集群网调度移动通信系统：交通管理、电力等。无中心选址个人系统。无绳电话系统：小灵通。泄漏电缆通信系统：隧道和地下开矿。无线寻呼：寻呼台。铁路移动系统。农村

32、无线通信。4使用的频段：移动通信属于无线通信的范畴。按照无线频率的划分它属于VHF(甚高频)和UHF(特高频)直至到微波频段, 一般分配为150 MHz, 450 MHz, 800 MHz, 900 MHz, 以及1.8 GHz等, 这些频段为公用移动通信使用频段。从电波传播特点来看, 一个频点的传播范围, 在视距内大约几十公里, 即几十公里半径范围。由于无线频率是宝贵的资源，为了发挥效益、合理利用，需要无线电管理委员会简称“无委会”统一管理。低频段, 150 MHz, 450 MHz, 一般用于无线传呼和集群通信。900 MHz, 1.8 GHz用于蜂窝移动通信。3G全球使用共用频段(18852025MHz，2110-2200MHz)。模拟TAC：S890905 MHz。移动发935950 MHz移动收。数字GSM(CDMA)：905915 MHz移动发（手机）50960 MHz移动收（基站）注: 数字可用模拟频段1.8 GHz。联通GSM909915 MHz移动台发835839 MHz移动台发(军方)954960 MHz移动台收880884 MHz移动台收(军方)5特点：电波传播条件恶劣：主要是电波反射造成多经影响。衰落深度：不同地点可能使接收信号幅度非常低。在强