通信基础知识

1中国电信客户服务支撑/客户工程师岗位认证培训教材之通信基础知识2目录第一章通信基础概念第二章通信网的组成第三章通信网的基础技术第四章基础数据网第五章移动通信网31.1通信基础概念

1、什么是通信？通信就是利用通信网进行信息的传输与交换。2、什么是信息？信息就是音讯或消息。数据是信息的载体和表现形式。如011001.信号是数据在传输过程的具体物理表示形式。如光信号、电信号、无线电磁波等。传输介质是通信中传送信息的通道，又称为信道，包括有线和无线信道。三级认证样题3、模拟通信与数字通信模拟通信在时间特性上幅度（信号强度）的取值是连续的，1G是模拟移动通信系统。数字通信在时间特性上幅度的取值是有限的离散值，2G、3G、4G都是数字移动通信系统。数字信号比模拟信号可靠性高，数字信号比较容易存储、处理和传输。1.1通信基础概念四级认证样题4、数据通信的技术指标信道带宽够传送电磁波的有效频率范围。如CDMA20001X的带宽是1.25MHZ数据传输速率称为比特率，是指信道每秒钟所能传输的二进制比特数，记为bps，常见的单位有Kbps、Mpbs、Gbps等，数据传输速率的高低，由每位数据所占的时间决定，一位数据所占用的时间宽度越小，则传输速率越高。如CDMA2000的数据速率是307.2Kbps（1.25MHZ）

信道容量信道传输数据的速率的上限，称为信道容量，一般表示单位时间内最多可传输的二进制数据的位数。

C=Wlog2(1+S/N)

1.1通信基础概念波特率：是传输的信号值每秒钟变化的次数，如果被传输的信号周期为T，则波特率Rb=1/T。Rb称为波形速率或调制速率。信道延迟：信道延迟=计算机的发送和接收处理时间+传输介质的延迟时间+发送设备和接收设备的响应时间+通信设备的转发和等待时间

误码率：是指接收的错误码元数占传送总码元数的比例，即码元在传输系统中被传错的概率。误码率越低，通信系统的可靠性越高，通信质量越好。

Pc=Ne/N

1.1通信基础概念五级认证样题5．数据的传输串行通信是指在传输数据时，数据是一位一位地在通信上传输的。USB指串行总线。网卡负责串行数据和并行数据的转换工作。并行通信是指要传输的数据中多个数据位同时在两个设备中传输，发送设备将这些数据位通过对应的数据线传送给接收设备，还可附加一位校验位。接收设备可同时接收到这些数据，而且无需变换就可以直接使用。并行通信特点是传输速度快，处理简单。1.1通信基础概念6．通信线路的连接方式点对点连接方式指在发送端和接收端之间采用一条线路连接，使用的线路可以是专用线路、租用线路或交换线路。多点连接方式指各个站点通过一条公共的通信线路或集线器连接起来。1.1通信基础概念7、信道的通信方式单工通信在单工通信方式中，信号只能向一个方向传输，任何时候都不能改变信号的传输方向。如广播半双工通信信号可以双向传送，但必须交替进行，在任一时刻只能向一个方向传送。如对讲机全双工通信信号可以双向传送数据，通信效率高，适合于计算机与计算机之间的通信。如固定电话、手机。1.1通信基础概念8．信号的传输方式基带传输在数据通信信道上直接传输数据基带信号的通信方式称为基带传输。技术简单，无需调制，不适合远距离传输。频带传输是在通信中把数字信息调制成模拟音频信号后再发送和传输，到达接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号的传输技术。需调制、解调器。宽带传输是指比音频（300-3400Hz）更宽的频带，包括大部分电磁波频谱，利用宽带进行的数据传输称为宽带传输。宽带传输可容纳全部的广播信号，可以把声音、图像及数据等信息综合到一个物理信道进行高速数据传输，采用频分多路复用的形式进行数据传输。宽带传输优点是传输距离远，可达几十千米，技术复杂，传输系统的成本相对较高。1.1通信基础概念三、四级认证样题9．数据传输的同步技术异步传输：每传送一个字符，都要在字符前加1个起始位，表示字符的开始，在字符代码和检验码后面加1或2个停止位，表示字符的结束。接收方根据起始位或停止位判断一个字符开始或结束，从而起到通信双方的同步作用。

传输效率低，对传输设备要求低同步传输：是数据块为单位进行传输，在数据块之前先发送一个或多个同步字符SYN，用于接收方进行同步检测，从而使通信双方进行同步状态。在同步字符之后，可以连续发送任意多个字符或数据块，发送完毕，再使用同步字符来标识整个发送过程结束。传输效率高，对传输设备要求高1.1通信基础概念①信息源：把各种可能消息转换成原始电信号；

②发送设备：为了使原始电信号适合在信道中传输，对原始电信号变换成与传输信道相匹配的传输信号③信道：信号传输的通道；④接收设备：从接收信号中恢复出原始电信号；⑤收信者：将复原的原始电信号转换成相应的消息；

1.2通信系统模型基带信号:

由消息转化而来的原始模拟信号，一般含有直流和低频成分，不宜直接传输；

已调信号:

由基带信号转化来的、频域特性适合信道传输的信号。又称频带信号;1.2通信系统模型①信源编/译码器:实现模拟信号与数字信号之间的转换；②加/解密器:实现数字信号的保密传输；③信道编/译码器:实现差错控制功能，用以对抗由于信道条件造成的误码；

④调制/解调器:实现数字信号的传输与复。1.2通信系统模型①

按消息分：电报系统、电话系统、数据系统、图像系统。②

按调制方式分：基带传输、频带传输（调幅、调频、调相、脉幅、脉宽、脉位）。③

媒质上的信号分：模拟系统、数字系统。

④

传输媒质（信道）分：有线系统（架空明线、对称电缆、同轴电缆、光纤、波导）、无线系统（长波、中波、短波、微波、卫星）。

⑤

按复用方式分：频分复用、时分复用、码分复用。⑥

按消息传送的方向和时间分：单工、半双工、全双工。⑦

按数字信号的排列顺序分：串序、并序。⑧

按连接形式分：专线直通（点对点）、交换网络（多点对多点）。1.3通信系统分类任何行业的发展都必须遵循一定的标准、规章、制度等，通信行业也不例外，无论是业务的运营还是技术的研发，包括整个企业的运作，都要受到这些“条条框框”的限制。1.4通信法规与通信标准1.4通信法规与通信标准（√）移动通信标准-来源于维基百科四级认证样题23目录第一章通信基础概念第二章通信网的组成第三章通信网的基础技术第四章基础数据网第五章移动通信网通信系统是一种使用交换设备，传输设备，将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。2.1通信网（电信网）的概念电信网=用户终端+交换设备+传输设备交换设备间的传输设备称为中继线路（简称中继线），用户终端设备至交换设备的传输设备称为用户路线（简称用户线）。

①用户终端：包括电话机、传真机、手机等；②交换设备：包括各类交换机和交叉连接设备；③传输设备：包括用户线路、中继线路和信号转换设备，如：双绞线、电缆、光缆、无线基站收发设备、光电转换器、卫星、微波收发设备等。

2.1通信网（电信网）的概念四级认证样题电信网包括核心网、接入网(AN)和用户驻地网(CPN)三大部分。2.2通信网（电信网）的网络结构（1）电信网=核心网+接入网+用户驻地网一个完整的电信网络除了传递业务的业务网外，还需要有保障业务网正常运行的支撑网。支撑网络主要包括数字同步网、信令网、电信管理网三种类型。①

数字同步网：保证网络中的各节点同步工作；②信令网：可以看作是通信网的神经系统，利用各种信令完成保证通信网络正常运做所需的控制功能；③

电信管理网：完成电信网和电信业务的性能管理、配置管理、故障管理、计费管理、安全管理。

2.2通信网（电信网）的网络结构（2）电信网=业务网+支撑网（同步网、信令网、电信管理网）按照信源的内容可以分为：电话网、数据网、电视节目网和综合业务数字网（ISDN）等。其中，数据网又包括电报网、电传网、计算机网等；

按通信网络所覆盖的地域范围可以分为：局域网、城域网、广域网等；按通信网络所使用的传输信道可以分为：有线（包括光纤）网、短波网、微波网、卫星网等。2.3通信网的分类（√）A\C\E五级认证样题四级认证样题2.3通信网的拓扑结构（√）拓扑结构形状特点星形1、星形结构由一个功能较强的转接中心S以及一些各自连到中心的从节点组成；N

个节点的星形网共需（N一1）2、网络的可靠性差，一旦中心转接节点发生故障或转接能力不足时，全网的通信都会受到影响

环形1、网中所有节点首尾相连，组成一个环。2、结构简单，容易实现，双向自愈环结构可以对网络进行自动保护；3、节点数较多时转接时延无法控制，并且环形结构不好扩容。树型

它是总线型结构的扩展，它是在总线网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，总线型1、网中的所有节点都连至一个公共的总线上，任何时候只允许一个用户占用总线发送或接送数据。2、需要的传输链路少，节点间通信无需转接节点，控制方式简单，增减节点也很方便；3、网络服务性能的稳定性差，节点数目不宜过多，网络覆盖范围也较小网状1、线路冗余度大，网络可靠性高，任意两点间可直接通信；2、线路利用率低(N

值较大时传输链路数将很大)，网络成本高，另外网络的扩容也不方便，每增加一个节点，就需增加N条线路。3、N个节点的完全互连网需要有1/2·N·（N

一1）条传输链路四级认证样题B四级认证样题36目录第一章通信基础概念第二章通信网的组成第三章通信网的基础技术第四章基础数据网第五章移动通信网信源编码定义：对输入信息进行编码，优化信息和压缩信息并且打成符合标准的数据包。信源编码的作用：①设法减少码元数目和降低码元速率，即通常所说的数据压缩；②将信源的模拟信号转化成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。一般情况下，信源编码可分为离散信源编码、连续信源编码和相关信源编码。离散信源编码可做到无失真编码；而连续信源编码则只能做到限失真编码3.1信源编码3.1信源编码信源编码模型PSTN系统的语音编码标准：G.711G.711（PCM方式：PCM＝脉码调制：PulseCodeModulation，包括采样、量化、编码三步骤，用A律压缩）采样率：8kH

比特率：64kbps

理论延迟：0.125msec

品质：MOS值4.10

3.1信源编码（√）四级认证样题五级认证样题五级认证样题IS-95系统的语音编码标准：QCELPQCELP:Qualcommcode-excitedlinearpredictivecodling,高通码激励线性预测QCELP是美国Qualcomm通信公司的专利语音编码算法，是北美第二代数字移动电话的语音编码标准（IS-95）。QCELP算法被认为是到目前为止效率最高的一种算法。该算法可依靠门限值来调整速率，门限值随着背景噪声的变化而变化，这样自适应的算法就抑制了背景噪声，使得在噪声比较大的环境中，也能得到良好的话音质量，其话音质量可以与有线电话媲美。3.1信源编码实际通信系统中经常要在异地之间同时传送多路信号，一般采用:近距离多路信号传输：采用多路低速传输介质分别传输多路信号远距离多路信号传输：采用一条高速传输介质传输多路信号3.2信道复用多路复用技术信道复用定义：将一些彼此无关的低速信号按照一定的方法和规则合成一路复用信号，并在一条公用（高速）信道上进行数据传输，到达接收端再进行分离的一种技术。即在传输时多个信息源共享一个公共信道3.2信道复用多路信号一路复用信号一路接收信号多路信号合成分解SourceDestination信道复用分类按照频率的差别来分割信号的多路复用称为频分多路复用(Frequency-DivisionMultiplex,FDM)按照时间上的差别来分割信号的多路复用称为时分多路复用(TimeDivisionMultiplex,TDM）同步时分多路复用（同步）统计时分多路复用（异步）根据码字的不同来实现信号分割的多路复用称为码分多路复用或码分多址(CodeDivisionMultiplexAddress,CDMA3.2信道复用信道复用——FDM图中，有4个信号源输入到一个多路复用器上，复用器用不同的频率（f1，f2，f3，f4）调制每一个信号。每个调制后的信号都需要一个以它的载波频率为中心的带宽，称之为通道（信道）。为了防止信号间的相互干扰，在每一条通道间使用保护频带进行隔离。保护频带是一些无用的频谱区3.2信道复用信道复用——FDM3.2信道复用

FDM在电话系统的应用：三个话音信号多路复用频谱图

信道复用——FDM（OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）是一种基于FDM的多载波传输技术，N个子载波把整个信道分割成N个子信道，N个子信道并行传输信息，在频域上没有保护间隔且相互正交的，各子载波在时域上是正交的。3.2信道复用3.2信道复用信道复用——TDM时分复用就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。时分复用又分为同步时分复用和异步时分复用。信道复用——TDM（同步时分）3.2信道复用时分多路复用器S4S3S2S11234123412344路输入信号每帧含有4个时间片帧n帧2帧1分配给某一设备的时间片在一帧中的位置是固定的信道复用——TDM（同步时分）标准用数字信号传输语音和数据的时分复用标准北美和日本的技术：T1线路（24）ITU-T推荐的TDM标准，欧洲、中国、南美：E1线路（30）3.2信道复用帧格式最大传输速率=位数/帧*采样频率fs

=（1+8*24）*8000 =1.544(Mbps)分帧位控制位7654321*24（对应24路话音）数据位信道复用——TDM（同步时分）传输标准T13.2信道复用帧格式最大传输速率=位数/帧*采样频率fs

=（8*2+8*30）*8000 =2.048(Mbps)8位同步Total=30（对应30路话音）8位信令8位数据8位数据信道复用——TDM（同步时分）传输标准E13.2信道复用信道复用——TDM（异步时分）为了提高时隙的利用率，可以采用动态分配、按需分配时隙的技术，以避免每帧中出现空闲时隙的现象，即每一个时间片都可被任何一路信号使用。以这种动态分配时隙方式工作的技术称为统计时分多路复用(STDM)或称异步TDM（ATDM）或智能TDM（ITDM）AsynchronousTDMIntelligentTDM

STDM帧长度可以是固定的也可以是不固定的；时间片位置也可以是不固定的；因此每个时隙应带有地址信息，指明该数据属于哪一路设备，因此STDM的每个时隙存在额外开销。3.2信道复用实例:帧长度固定的STDM时分多路复用器S5S4S3S2AACACACAS1AAAAACCC情况1：两条输入线路发送数据3.2信道复用信道复用——TDM（异步时分）DBCABACS4S3S2S1时分多路复用器AABBCCDABBCACDBABDCAC同步TDM帧长度不固定STDM帧长度固定的STDM不同TDM比较3.2信道复用3.2信道复用信道复用——码分复用（CDM）码分复用（CDM）是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式，主要和各种多址技术（CDMA，CodeDivisionMultipleAccess）结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。例如在多址蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的，一个信道只容纳1个用户进行通话，许多同时通话的用户，互相以信道来区分，这就是多址。

信道复用——码分复用（CDM）CDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输，它在信道与时间资源上均为共享，因此，信道的效率高，系统的容量大。由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会造成干扰；码分复用最初是用于军事通信，有很强的抗干扰能力；3.2信道复用信道复用——码分复用（CDM）在CDMA中，每一个比特时间再划分为m个短的间隔，称为码片；我们设m为8(通常是64/128)使用CDMA的每一个站被指派一个唯一的mbit码片序列。一个站如果耍发送比特1，则发送它自己的每mbit码片序列。如果要发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。3.2信道复用信道复用——码分复用（CDM）例如：指派给S站的8bit码片序列是00011011。当S发送比特1时，它就发送序列00011O11而当S发送比特0时。就发送11100100将码片中的0写为-1，将1写为+1S站的码片序列是(-1-1-1+l+l-1+l+l)。3.2信道复用信道复用——码分复用（CDM）假定S站耍发送信息的数据率为bb/s。由于每一个比特要变成m个比特的码片因此S站实际上发送的数据率提高到mbb/s同时S站所占用的频带宽度也提高到原来数值的m倍。系统给每一个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交。3.2信道复用3.2信道复用多址技术对比FDMTDMCDM小结多路复用技术的基本概念FDM，同时（t），不同频（率）（f）TDM，同频（率）（f），不同时（t）CDMA，同时（t），同频（率）（f）3.2信道复用三级认证试题信道复用——波分复用（WDM）WDM－－WavelengthDivisionMultiplexing在一根光纤中同时传输多波长光信号的技术不同信道的信号采用不同的波长（频率）的光载波，多路光信号通过光学复用后在同一条光纤中传输，在接收端同样需要采用光学的方法解复用而获得每一信道的信号。通常有3种复用方式，即1310nm和1550nm波长的波分复用、稀疏波分复用CWDM、密集波分复用DWDM稀疏波分复用（CWDM）：波长间隔大，一般为20nm

密集波分复用（DWDM）：波长间隔小，小于等于0.8nm3.2信道复用光波分复用系统基本原理波分复用器波分解复用器光纤信道复用——波分复用（WDM）3.2信道复用

在某些有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，可以采用基带传输。当在长距离传输的有线信道，特别是无线信道中，为了抵抗信号的衰落，提高抗干扰能力，大多采用频带传输，频带传输的关键是调制解调技术.3.3调制技术数字基带信号，是信源发出的、未经调制或频谱变换、直接在有效频带与信号频谱相对应的信道上传输的数字信号，是消息代码的电波形，是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号的类型很多，常见的有矩形脉冲，三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。

3.3调制技术3.3调制技术调制技术模拟调制(连续调制)数字调制线性调制(幅度调制)非线性调制(角度调制)DSB：抑止载波双边带调幅AM：常规双边带调幅SSB：单边带调制VSB：残留边带调制FM：频率调制PM：相位调制PCM：脉冲编码调制数字载波调制(键控系统)2ASK、2PSK等多进制键控系统改进型数字调制3.3调制技术（√）四级认证四级认证调制的基本概念如果在某一时间间隔内，对于一切时间值，除若干不连续点外，该函数都能给出确定的函数值，此信号称为连续信号。和连续信号相对应的是离散信号。代表离散信号的时间函数只在某些不连续的时间值上给定函数值。一般而言，模拟信号是连续的（时间和幅值都是连续的），数字信号是离散的。模拟调制：调制信号和载波都是连续的。数字调制：调制信号是离散的，载波是连续的。3.3调制技术f(t)0t0tf(t)f0f1f23.3调制技术01234-1tf(tk)(3)(2)(4.5)(1.5)(6)(-1)连续信号离散信号模拟调制非线性调制

已调信号的频谱将产生频谱的非线性变换，会有新的频率分量产生。线性调制

已调信号的频谱是调制信号的水平搬移及线性变换。3.3调制技术模拟调制AM

用调制信号控制载波的振幅，使载波的振幅随着调制信号变化。已调波称为调幅波。调幅波的频率仍是载波频率，调幅波包络的形状反映调制信号的波形。调幅系统实现简单，但抗干扰性差，传输时信号容易失真。FM用调制信号控制载波的振荡频率，使载波的频率随着调制信号变化。已调波称为调频波。调频波的振幅保持不变，调频波的瞬时频率偏离载波频率的量与调制信号的瞬时值成比例。调频系统实现稍复杂，抗干扰性能好，传输时信号失真小，设备利用率也较高。PM用调制信号控制载波的相位，使载波的相位随着调制信号变化。已调波称为调相波。调相波的振幅保持不变，调相波的瞬时相角偏离载波相角的量与调制信号的瞬时值成比例。3.3调制技术3.3调制技术调制信号载波已调信号AMFM数字调制ASK：幅移键控调制，把二进制符号0和1分别用不同的幅度来表示。FSK：频移键控调制，即用不同的频率来表示不同的符号。如2KHz表示0，3KHz表示1。PSK：相移键控调制，通过二进制符号0和1来判断信号前后相位。如1时用π相位，0时用0相位。GFSK：高斯频移键控，在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度。GMSK：高斯滤波最小频移键控，GSM系统所用调制技术。QAM：正交幅度调制。DPSK：差分相移键控调制。3.3调制技术数字调制3.3调制技术信号源信源编码信道编码载波调制载波解调信源解码显示装置信道解码数字声音附加数据传输通道加性噪声干扰、多径数字声音附加数据信道3.4信道编码错误的出现是随机的，一般而言错误出现的位置是随机分布的，即各个码元是否发生错误是互相独立的，通常不是成片地出现错误。这种情况一般是由信道的加性随机噪声引起的。因此，一般将具有此特性的信道称为随机信道。

(1)随机信道3.4信道编码错误的的出现是一连串出现的。通常在一个突发错误持续时间内，开头和末尾的码元总是错的，中间的某些码元可能错也可能对，但错误的码元相对较多。这种情况如移动通信中信号在某一段时间内发生衰落，造成一串差错；汽车发动时电火花干扰造成的错误；光盘上的一条划痕等等。这样的信道我们称之为突发信道。

(2)突发信道

实际的传输通道通常不是单纯的随机信道或突发信道，而是二者兼有，或者以某个信道属性为主。(3)混合信道3.4信道编码

ARQ方式是：发送端发出能够发现错误的码(检错码)，接收端译码器收到后，判断在传输中有无错误产生，并通过反馈信道把检测结果告诉发送端。发送端把接收端认为有错的消息再次传送，直到接收端认为正确接收为止。应用ARQ方式必须有一条从收端至发端的反馈信道。(1)反馈重发(ARQ，自动重发请求)方式差错控制编码方式3.4信道编码

FEC方式是发送端发送有纠错能力的码（纠错码），接收端收到这些码后，通过纠错译码器自动地纠正传输中的错误。

优点是不需要反馈信道；能进行一个用户对多个用户的同时通信，特别适合于移动通信；译码实时性较好，控制电路也比较简单。

缺点是译码设备较复杂；编码效率较低。(2)前向纠错(FEC)方式差错控制编码方式3.4信道编码

HEC方式是上述两种方式的结合。发端发送的码既能检错、又有一定的纠错能力。收端译码时若发现错误个数在码的纠错能力以内，则自动进行纠错；若错误个数超过了码的纠错能力，但能检测出来，则通过反馈信道告知发方重发。这种方式在一定程度上避免了FEC方式译码设备复杂和ARQ方式信息连贯性差的缺点。(3)混合纠错(HEC)方式差错控制编码方式3.4信道编码3.4信道编码ARQFECHEC纠错码随机误码纠错码突发误码纠错码分组码卷积码分组码交织码线性码非线性码系统卷积码非系统卷积码比特交织码字节交织码循环码非循环码BCH码RS码奇偶校验码汉明码纠错码分类3.4信道编码卷积码若以（n,k,m）来描述卷积码，其中k为每次输入到卷积编码器的bit数，n为每个k元组码字对应的卷积码输出n元组码字，m为编码存储度，也就是卷积编码器的k元组的级数，称m+1=K为编码约束度m称为约束长度。卷积码将k元组输入码元编成n元组输出码元，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进

卷积码的编码器行传输，时延小。

Turbo码在第三代移动通信系统(IMT-2000）中己经将Turbo码作为其传输高速数据的信道编码标准。3.4信道编码91目录第一章通信基础概念第二章通信网的组成第三章通信网的基础技术第四章基础数据网第五章移动通信网

为了使通信网中任何两个用户之间都能交换信息，可借助交换网络实现。

随着电信业务从以话音为主向以数据为主转移，交换技术也相应地从传统的电路交换技术逐步转向给予分株的数据交换和宽带交换，以及适应下一代网络基于IP的业务综合特点的软交换方向发展。DBCAFEG4.1交换技术主要的交换方式1电路交换电路交换的特点是：①在通信开始时要首先建立连接；②

一个连接在通信期间始终占用该电路

③

交换机对传输的信息不作处理

④

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。

4.1交换技术2分组交换

分组交换（PacketSwitching）是数据通信的一种交换方式。它利用存储—转发的方式进行交换。

（1）虚电路方式所谓虚电路是指两个用户在进行通信之前要通过网络建立逻辑上的连接。

（2）数据报方式数据报方式是独立地传送每一个数据分组。

4.1交换技术3ATM交换

ATM（AsynchronousTransferMode）即异步传送模式，又叫异步转移模式。它是宽带ISDN中的一种基本交换方式。4IP交换IP交换（IPSwitch）是Ipsilon公司开发的一种高效的IPoverATM技术。它只对数据流的第一个数据包进行路由地址处理，按路由转发，随后按已计算的路由在ATM网上建立虚电路VC。以后的数据包沿着VC以直通（Cut-Through）方式进行传输，不再经过路由器，从而将数据包的转发速度提高到第2层交换机的速度。

4.1交换技术三级认证试题ATM技术4、2基础数据网4、2基础数据网三级认证试题

RAN是无线接入网（RadioAccessNetwork）的简称，目的是为无线基站和核心网之间提供稳定高效的承载和回传网络。在2G和3G时代，RAN网络主要承担BTS（基站）和BSC（基站控制器）之间的承载，通常采用MSTP等传输技术组网，实现全程业务冗余、快速故障切换、保证较好QOS和传输质量。RAN的技术演进在贴近IP化的目标下形成了偏传输的PTN路线和偏IP的MPLSVPN路线（俗称IPRAN）。中国电信选择了IP化的MPLSVPN路线，主要承载CDMA的1x和DO业务，以及未来的LTE业务，同时承载基站动环监控和安防等附属业务。

4.3IPRAN五级认证样题四级认证样题四级认证样题三级认证样题五级认证样题106目录第一章通信基础概念第二章通信网的组成第三章通信网的基础技术第四章基础数据网第五章移动通信网107传播特性直接关系到通信设备的能力、天线高度的确定、通信距离的计算、以及为实现优质可靠的通信所必须采用的技术措施等一系列系统设计问题。移动通信系统的无线信道环境比固定无线通信的信道环境更复杂，必须根据移动通信的特点按照不同的传播环境和地理特征进行分析和仿真。5.1无线传播概述108１．１无线电波什么叫无线电波？无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。无线电波什么叫无线电波？无线电波是一种能量传输形式,在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。5.1无线传播概述109

无线电波频率划分不同频段内的频率具有不同的传输特性5.1无线传播概述110无线电波的传播特点5.1无线传播概述111无线电波的传播示意图5.1无线传播概述112无线电波的波长公式5.1无线传播概述113无线电波的传播速率、频率无线电波是电磁波，在真空中的传播速度是每秒30万千米。无线电波的波长波长＝无线电波的速率/无线电波的频率。

800M电波的波长：约37.5CM1900M电波的波长：约15.8CM5.1无线传播概述114

无线电波传播途径5.1无线传播概述115表面波传播

电波是紧靠着地面传播的，地面的性质，地貌，地物等的情况都会影响电波的传播。一方面使电波发生变化和引起电波的吸收。另一方面由于地球表面是球型，使沿它传播的电波发生绕射。外层空间传播

电磁波由地面发出，经低空大气层和电离层而到达外层空间的传播，如卫星传播、宇宙探测等均属于这种远距离传播。宇宙空间近似于真空状态，传输特性比较稳定。电波的各种传播方式5.1无线传播概述116天波传播

籍此电离层的反射作用，电波在地面与电离层之间来回反射传播至较远的地方。我们把经过电离层反射到地面的电波叫作天波。散射传播

当天线辐射出去的电波，投射到那些不均匀体的时候，类似于光的散射和反射现象，电波发生散射或反射，一部分能量传播到接收点，这种传播称为散射传播。

电波的各种传播方式5.1无线传播概述117空间波传播—移动通信

电磁波直接从发射天线传播到接收天线，另外还可以经地面反射而到达接收天线。所以接收天线处的场强是直接波和反射波的合成场强，直接波不受地面影响，地面反射波要经过地面的反射，因此要受到反射点地质地形的影响。

空间波在大气的底层传播，传播的距离受到地球曲率和低空大气层的影响。收，发天线之间的最大距离被限制在视线范围内，要扩大通信距离，就必须增加天线高度。一般地说，视线距离可以达到50km左右。电波的各种传播方式5.1无线传播概述118移动通信电波的三种基本传播方式在移动通信中，影响传播的三种最基本的机制为反射、绕射和散射。（接收功率或它的反面，路径损耗）是基于反射、散射和绕射的大尺度传播模型预测的最重要的参数。这三种传播机制也描述了小尺度衰弱和多径传播。5.1无线传播概述119移动通信电波的三种基本传播方式－反射当电磁波遇到比波长大得多的物体时发生反射，反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面。反射波和传输波的电场强度取决于费涅尔Fresnel）反射系数G。反射系数为材料的函数，并与极性、入射角和频率有关。5.1无线传播概述五级认证试题121移动通信电波的三种基本传播方式－绕射当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时发生绕射。由阻挡表面产生的二次波散布于空间，甚至于阻挡体的背面。当接收机和发射机之间不存在视距路径，围绕阻挡体也产生波弯曲。在高频波段，绕射与反射一样，依赖于物体的形状，以及绕射点入射波振幅、相位和极化的情况。5.1无线传播概述122移动通信电波的三种基本传播方式－散射当电磁波穿行的介质中存在小于或等于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，发生散射。散射波产生于粗糙表面、小物体或其它不规则物体。在实际通信系统中，树叶、街道标志和灯柱都会引发散射。5.1无线传播概述123模拟有线信道中典型的信噪比约为46dB。通过选择合适的材料与精心加工，可以确保有一个相对稳定的电气环境。信噪比的波动通常不超过l一2dB。陆地移动系统中，移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域，其天线将接收从多条路径传来的信号，再加移动台本身的运动，使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。衰落是经常发生的，衰落深度可达30dB。无线信道包括了电波的多径传播，时延扩展，衰落特性以及多普勒效应5.2移动信道的复杂性124

移动通信中的多径传播特性移动信道环境5.2移动信道的复杂性125

移动通信中的多径传播特性陆地移动信道的主要特征是多径传播。传播过程中会遇到各种建筑物、树木、植被以及起伏的地形，会引起电波的反射，如上图所示。这样，到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。由于电波通过各个路径的距离不同，因而各条反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端叠加，有时同相叠加而增强，有时反相叠加而减弱。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。这种衰落是由于多径现象所引起的，称为多径衰落。5.2移动信道的复杂性126

移动通信中的多径传播特性通常在移动通信系统中，基站用固定的高天线，移动台用接近地面的低天线。例如，基站天线通常高30m，最高可达90m；移动台天线通常高2m～3m。移动台周围的区域称为近端区域，该区域内的物体造成的反射是造成多径效应的主要原因。离移动台较远的区域称为远端区域，在远端区域，只有高层建筑、较高的山峰等的反射才能对该移动台构成多径，而且这些路径要比近端区域中建筑物所引起的多径的长度要长。5.2移动信道的复杂性127由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端迭加，有时迭加而加强（方向相同），有时迭加而减弱（方向相反）。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了快衰落。在城市环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信号在一秒钟之内的显著衰落可达数十次。多径传播使接收端的信号近似于一种叫做Rayleigh分布的数学分布，故多径快衰落又称为Rayleigh衰落。多径衰弱，可以从时间和空间两个方面来描述和测试。多径衰弱是产生小尺寸衰弱的重要原因。多径衰落5.2移动信道的复杂性128

移动通信中的阴影效应当电波在传播路径上遇到起伏地形、建筑物、植被（高大的树林）等障碍物的阻挡时，会产生电磁场的阴影。移动台在运动中通过不同障碍物的阴影时，就构成接收天线处场强中值的变化，从而引起衰落，称为阴影衰落。由于这种衰落的变化速率较慢，又称为慢衰落。慢衰落是以较大的空间尺度来度量的衰落。5.2移动信道的复杂性129

移动通信中的阴影效应慢衰落速率主要决定于传播环境，即移动台周围地形，包括山丘起伏，建筑物的分布与高度，街道走向，基站天线的位置与高度，移动台行进速度等，而与频率无关。慢衰落的深度，即接收信号局部中值电平变化的幅度取决于信号频率与障碍物状况。频率较高的信号比频率较低的信号容易穿透建筑物，而频率较低的信号比频率较高的信号更具有较强的绕射能力。慢衰落的特性是与环境特征密切相关的，可用电场实测的方法找出其统计规律。5.2移动信道的复杂性130接收信号除瞬时值出现快衰落之外，场强平均值也会出现缓慢变化。这种由阴影效应和气象原因引起的信号变化称为慢衰落。慢衰落接收信号近似服从一种叫做对数正态分布的数学分布，变化幅度取决于障碍物状况、工作频率、障碍物和移动台移动速度等。快衰落和慢衰落是由相互独立的原因产生，随着移动台的移动，这二者构成移动通信接收信号不稳定的因素。

慢衰落5.2移动信道的复杂性三级认证试题132 由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，也就是各信号的时延不同。当发送端发送一个极窄的脉冲信号时，移动台接收的信号由许多不同时延的脉冲组成，我们称为时延扩展。时延扩展5.2移动信道的复杂性133

在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑“多普勒效应”,这也加大了移动通信的复杂性。

最大多普勒频移fm与载波频率fc及接收机最大移动速度vm相关：

fm=fc

vm/C

其中c为无线电波传播速度。

发射机的载波频率为910MHz，以步行速度1.33m/s移动由此引起的最大多普勒频移为±4Hz；以60英里/小时的速度移动，则多普勒频移将增加到±120Hz。多普勒频移5.2移动信道的复杂性134无线网络规划简单，频率复用系数高，工程设计简单，扩容方便5.3CDMA移动通信的特点AMPS,D-AMPS,N-AMPSCDMA303010kHz200kHz1250kHz131Users8Users20Users1111111111111112344325617TypicalFrequencyReuseN=7TypicalFrequencyReuseN=4TypicalFrequencyReuseN=1Vulnerability:C/I@17dBVulnerability:C/I@

12-14dBVulnerability:Eb/No

@

6--7dBGSM135覆盖范围大，是标准GSM的2倍左右，相同覆盖范围所用的基站少，节省投资;覆盖1000km2：GSM需要200个基站，CDMA只需50个基站。5.3CDMA移动通信的特点136频谱利用率高，相同频谱情况下容量是模拟系统的8~10倍;是GSM的5.5倍；FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA采用调频的多址技术.业务信道在不同频段分配给不同的用户。TACS、AMPS采用时分的多址技术。业务信道在不同的时间分配给不同的用户GSM、DAMPSCDMA是采用扩频的码分多址技术。所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道5.3CDMA移动通信的特点137隐蔽性好，保密性好。有效信号淹没在噪声中。伪随机序列信源信号TX解调信号RX伪随机序列扩频信号5.3CDMA移动通信的特点五级认证试题139CDMA：小区/扇区切换采用软/更软切换切换是先接续再中断服务质量高,有效减低掉话其他无线系统：小区/扇区切换采用硬切换切换是先中断再接续容易产生掉话更软切换：同一基站、相同频率、不同扇区的CDMA信道间。采用独特的软切换技术，降低了掉话率；5.3CDMA移动通信的特点140话音质量高，采用8K、8KEVRC、13K语音编码技术，良好的背景噪声抑制功能；话音质量高话音质量64kPCM13kGSM8kCDMA13kCDMA8kEVRCCDMA5.3CDMA移动通信的特点141采用完善的功率控制、话音激活技术，降低了手机发射功率，增加了系统容量，延长了电池使用时间，对人体健康的影响最小辐射小发射功率小：功率控制，语音激活.5.3CDMA移动通信的特点142Eb/NtEb:业务信道上的每比特能量Nt:噪声功率谱密度。包括热噪声和干扰。我们使用Eb/Nt表示来自某个特定移动台的反向业务信道的强度。如果反向链路质量比较好，则Eb/Nt值较大；反之，则比较小。5.4常用名词解释143Ec/Io的定义Ec/IodB-25-15-100EcIoEnergyofdesiredpilotaloneTotalenergyreceivedI0=Totalpower1.25MHz=ECI0PilotP1’spowerTotalpower1.2288M/s1.25MHz=PilotP1’spowerTotalpowerEc/IoMeasuresthe“strength”ofthepilotForetellsthereadabilityoftheassociatedtrafficchannelsGuidessofthandoffdecisionsCanbedegradedbystrongRFfromothercells,sectorsCanbedegradedbynoise5.4常用名词解释144Ec/Io的定义Ec:每码片的能量。Io:手机收到的总功率,包括有用信号及干扰。

Ec/Io：表示导频信道，Eb/Nt，表示的是业务信道。5.4常用名词解释145Ec/IoEc/Io越大，说明有用信号的比例越大。在某一点上Ec/Io大，有两种可能性。一是Ec很大，在这里占据主导水平，另一种是Ec不大，但是Io很小，也就是说这里来自其他基站的杂乱导频信号很少，所以Ec/Io也可以较大。后一种情况属于弱覆盖区域，因为Ec小，Io也小，所以RSSI也小，所以也可能出现掉话的情况。在某一点上Ec/Io小，也有两种可能，一是Ec小，RSSI也小，这也是弱覆盖区域。另一种是Ec小，RSSI却不小，这说明了Io也就是总强度信号并不差。这种情况经常是BSC切换数据配置出了问题，没有将附近较强的导频信号加入相邻小区表，所以手机不能识别附近的强导频信号，将其作为一种干扰信号处理。在路测中，这种情况的典型现象是手机在移动中