现代通信技术与应用

通信是信息从一个地方经过信道传输到另一地方的过程，是信息或其表示方式、表示媒体的时间/空间转移。信息指消息中包含的有意义的内容，通信的主要目的就是传输含有信息的消息。描述信息的原则：必需抓住“事物的运动状态”和“状态变化的方式”两个根本环节。消息是关于人或事物的状态，是信息的载体。信号是随时间变化的物理量。信息与消息的区分：信息是包含在消息中的抽象；消息是具体的，其中蕴含着信息。信息与信号的区分：信息携带着消息，是消息的运载工具；信号是数据的电或光脉冲编码，分模拟信号和数字信号。通信系统包括终端设备、交换设备、传输设备。通信系统的质量指标包括：有效性，指信道肯定时，系统能传输信息内容的多少；牢靠性，指系统承受端恢复信息的准确程度。用传输单路信号的有效带宽衡量；牢靠性指通信系统接收端的输出信噪比。主要表达在信道通过的信息速率；牢靠性表现为传输产生的错误概率。通信系统按通信方式分类：单工通信方式、半双工通信方式、全双工通信方式。通信网是由肯定数量的节点和连接节点的传输链路组成，以实现两个或多个节点间信息传输的通信体系。通信网络通常由业务网、传输网、支撑网和一些业务平台组成。3个方面：接通任意性与快速性、信号传输的透亮性与传输质量的全都性、网络的牢靠性与经济合理性。支撑网分为信令网、治理网、同步网。调制的目的：频谱变换、提高抗干扰力量、实现信道多路复用。信源编码与信道编码的区分：信源编码依据香农理论去除冗余信息来提高传输有效性；信道编码用增加冗余来提高牢靠性。多路复用指在同一传输介质上“同时”传输多路信号的技术。多路复用的原理：当物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需的带宽时，可将该物理信道的总带宽分割成假设干个固定带宽的子信道，并利用每个子信道传输一路信号，从而到达多路信号共用一个信道，或者将多路信号组合在一条物理信道上传输的目的，充分利用信道容量。多路复用的本质是争论如何将有限的通信资源在多个用户间进展有效切割、安排，在保证多用户通信质量的同时尽可能地降低系统的简单度并获得较高系统容量的技术。常用的多路复用技术有频分复用、时分复用、码分复用、波分复用等。FDMA独占频率而共享时间，以不同频率信道实现通信；TDMA独占时隙而共享频率，以不同时隙实现通信；CDMA频率和时间资源均共享，以不同代码序列实现通信。波分复用的实质是光频分复用。通信技术的进展趋势是在数字化、综合化的根底上，向智能化、移动化、宽带化和个人化方向进展。个人化：个人通信就是要求在任何时间、任何地点、与任何人进展语音、数字、视频等业务的通信。通信进展趋势：电信网向分组化网络转移；IP组网体系构造简化、速率提高；网络安全及信息安全受到重视；交换与选路技术结合，MPLS被看好；高速传输技术从点-IP接入问题；无线接入在普遍效劳中发挥作用的同时走向宽带；卫星通信向移动和宽带方向进展；光交换是将来全光网的关键。 通信是利用明线、电缆、光缆、微波、卫星等传输介质实时传输语音的双向通信方式。程控交换机的功能3局部。通信双方64kbps固定带宽通道。数字程控交换系统的硬件构造分话路系统和掌握系统两局部。交换网络T接线器和S接线器。用户电路BORSCHT7种功能：馈电〔B〕、过压保护〔O〕、振铃〔R〕、监视〔S〕、单路编解码器〔C〕、混合电路〔H〕、测试〔T〕。中继器有出局中继和入局中继之分。中继线是该系统与其他系统或远距离传输设备的连接线。层控中继线E1接口，2M能量。PCM30/32E1接口，2M30个语音时隙，2个非语音时隙〔TSoTS16〕。信令：为完成接续或转接，须在各级交换局间传输掌握接续的指令及表示执行结果和各种运行状态的信号，使网络作为一个整体正常运行，这些指令和信号就是信令。信令系统：各种特定的信令方式和与其相应的信令设备构成了网的信令系统。信令按工作区域不同分用户线信令和局间信令。按传输方式不同分为随路信令〔CAS〕——1号信令和公共信道信令〔CCS〕——7号信令。NO.7信令包括各业务公用的消息传输局部〔MTP〕和适合不同业务的用户局部〔UP〕通信系统3个局部。PSTN是以电路交换为信息交换方式，以双向语音通信为主要业务的通信网。PSTN系统主要由传输系统、交换系统、用户系统、信令系统组成。本地网简称本地网，指在同一个长途编号区范围内的通信网。长途网简称长话网，指实现不是一个长途编号区用户进展通话的网。目2级构造。PSTN网络为用户供给接入业务、专用传输业务、交换传输业务、虚拟网络业务、增值业务。PSTN的编号：本地用户编号：端局号+用户号国内长途：国内长途字冠+长途区号+本地号码国际长途：国际长途字冠+国家号+国内长途字冠+长途区号+本地号码。通信的进展趋势：窄带向宽带进展；由单纯语音、数据、图像向综合进展；MPLS的进展，ATMIP的融合；软交换技术的进展。目前光纤通信使用的波长近红外区。光纤通信使用的波长有3个:0.85μm、1.31μm、1.55μm，可称为低损耗窗口。光纤的核心局部是纤芯和包层。包层的折射率略小于纤芯。通信所使用的光纤为石英光纤。〔光纤〕”模“是指以肯定角度进入光纤的一束光。由于每个”模“光进入光纤的角度不同，到达另一端的时间也各异，称这一特征为模分散。照成光纤损耗的主要因素：本征、弯曲、挤压、杂质、不均匀、对接。光放射机是实现电/光转换的光端机，由光源、驱动器和调制器组成。半导体发光器由LED和ILD构成。 前者用于短距离、低容量模拟系统，本钱低，牢靠性高；后者用于远距离、高速率系统。光接收机是实现光/电转换的光端机，由光检测器和光放大器组成。是光电二极管〔PIN〕和雪崩光电二极管〔APD〕。中继器分为全光传输型中继器和光/电/光中继器。光纤传输最大中继距离指光放射机和光接收机之间不设中继器时能传输的最远距离。计算最大中继距离的因素：放射机输出耦合进光纤的平均光功率；光纤的色散；光纤的损耗；接收灵巧敏度。AON又称宽带高速光联网，是指信息从源节点到目的节点之间全部承受光信号完成信息交换、传输的网络。AON分两个阶段完成：第一个阶段为全光传输网；其次阶段为完整的全光网。掺饵光纤放大器又叫全光中继器。AON治理功能包括：运行治理、性能治理、安全治理、配置治理、故障治理。微波通信是利用微波作为载波并承受中继方式进展的远距离无线通信，又叫微波中继通信或微波接力通信。微波传输的特点：直线传输、多径传输。微波传输过程所受的影响：反射波对微波传输的影响；大气层对微波传输的影响；多径衰落对微波传输的影响。常用抗衰落措施：承受分集、自适应均衡技术、组成环路自愈网。微波通信系统的构成：用户终端、交换机、终端复用设备、微波站等。数字微波发信设备主要有微波调制放射机、中频调制放射机两种组成方案。区分：微波调制放射机：来自终端机的数字信号经码型交换后，直接对微波载波进展调制，经功放和微波滤波器送到天线振子放射。该方案构造简洁，但放射频率较高时微波功率放大器实现困难，且放射机通用性差。中频调制放射机：来自终端的数字信号经码型变换后，对中频载波进展数字相位调制，获得中频调制信号，并放大到规定的功率电平，经上变频器交换为微波调制信号，再经微波功放、微波滤波器馈送到天线，由放射天线放射出去。该方案易实现数字系统和模拟系统的兼容，有较好的通用性。数字微波收信设备一般都承受超外差接收方式，它由射频系统、中频系统和解调系统三局部组成。中继设备包括再生转接方式、中频转接方式和微波转接方式3种。 区分：再生转接方式：中继站把载频为f1的接收信号经对应中继机天线馈电系统、微波低噪声放大器后，与该中继站的接收机本振信号混频，混频输出信号经中放后送到解调器解调输出基带信号，再转接到该中继站的另一中继机调制其发信机的中频或直接对微波振荡器进展调制。已调信号经过变频输出载频为f2的微波信号，该信号经响应处理后向另一通信方向发送出去。由于解调信号转接前进展了再生，消退了噪声积存，故传输质量良好。这是目前数字微波通信最常用的方式，其中继站设备与终端站可通用。中频转接方式f1的接收信号经对应中继机的天线馈电系统、微波低噪声放大器后，与该中继机的接收机本振信号混频，混频输出信号经中放后转接到该中继站的另一中继机的发信机功率中放，将信号放大到上变频器所需的功率电平，然后与发信机本振信号进展上变频，输出载频为f2的微波信号。该信号经微波成效、天线馈电系统后，向中继站另一通信方向发送出去。该方式简化了设备，降低了对本振稳定度的要求，对不需要上、下话路的模拟微波通信常用这种方式。微波转接方式：微波转接与中频转接类似，但转接接口是微波接口，且为了使同中f2f1需要移频。另外，为抑制传播衰落引起的电平波动，需在微波放大时实行自动增益掌握措施。此方式实现较为困难，但方案简洁，设备体积小，功耗低，对应不需要上、下话路的中继站可承受该方式。数字微波通信系统的主要应用场合如下：干线光纤传输的备份及补充；农村、海岛等遥远地区和专用通信网中为用户供给根本业务的场合；城市内的短距离支线连接。卫星通信指利用人造地球卫星作中继站转发或反射无线电波，实现两个或多个地球站间的通信。卫星通信的特点：通信距离远，通信本钱与距离无关；通信掩盖面积大，便于多址连接；传输容量大；通信线路稳定牢靠，通信质量高；通信敏捷。卫星通信按运行方式可分为同步卫星和非同步卫星。3颗同步卫星，即可建立除南北两级盲区以外的全球卫星通信。卫星系统的组成：⑴通信卫星：主要由天线分系统、通信分系统、遥测指令分系统、掌握分系统和电源分系统组成。通信的天线分为两类：一类是遥测、指令和信标天线，多为全向天线；另一类是通信天线，多承受定向天线。常用的电源有太阳能电池和化学能电池。⑵地球站：由天线分系统、放射分系统、接收分系统、终端分系统及关心系统等组成。3种。⑶卫星测控系统；⑷监控治理系统。卫星通信的进展趋势：通信卫星向一大一小两级进展；卫星通信向卫星移动通信方向演进；卫星通信与互联网技术相结合；卫星通信宽带化；卫星光通信。GPS系统包括GPSGPS3局部。地面任一点均能在地平线10°区域同时观看到定位所需的4颗以上卫星〔一颗定时，三颗定位〕。GPSPC/A码两种定位效劳。P码主要为军方及特定用户效劳，C/A码面对一般用户。GPS定位原理：假设某卫星A位置，并能准确测得定位点P至卫星A间的距离L1P点肯定位于以卫星AL1为半径的圆球上；同理，可测得P与第三颗卫星CL3P3个圆球相交的两个点中的某一个；依据相关地理学问，很简洁排解不合理的点，确定P点位置。蓝牙系统由天线单元、链路掌握单元、链路治理单元、蓝牙软件单元等功能。蓝牙的核心技术是调频技术。2.402~2.480/Mbps：1；信道数：79；放射功率及掩盖：1~10米掩盖。一个“微网“8个数据设备〔7个”从设备“共存〕。一个散型网10个微网构成。NGN的定义：以软交换为核心的，能够供给包括语音、数据、视频和多媒体等综合业