通信导论第章信息传输技术与系统

第四章信息传输技术与系统华北电力大学通信技术研究所第四章：信息传输技术与系统4.1光纤通信4.2数字微波中继通信4.3卫星通信4.4移动通信4.5图像通信4.1光纤通信光纤通信概述光纤和光缆光发送机和光接收机光纤通信系统我国光纤发展动态光纤通信概述光纤即为光导纤维的简称；光纤通信是以光波作为载频，以光导纤维作为传输媒质的通信方式；光波是一种电磁波，波长在微米级，频率在1014数量级；目前光通信使用的波长范围在0.7～1.8m；光纤通信是信息传输的最终要方式之一；光纤通信满足了在信息传输中对于带宽和容量的需要；通信主干传输网的最主要通信方式；世界上有60％-80％的通信业务是经光纤传输的。光纤通信概述’光纤通信技术是近30年迅猛发展起来的高新技术，发展历程如下:1966年，英籍华人高锟(C·K·Kao)预见利用玻璃可以制成衰减为20dB／km的通信光导纤维(简称光纤)。1970年，美国康宁公司首先研制成衰减为20dB／km的光纤，同时出现连续室温工作的激光器。1976年，人们设法降低OH含量后发现低衰减的长波长窗口有：1.31μm、1.55μm，短波主要是0.85μm；1977年，第一次实现光纤系统通信，进入商用化，2.5～3dB/km，8～10km，第一代；1980年，光纤衰减已降低到2dB/km(1310nm),20~50km,色散最低，第二代；1983年，1310nm，0.3～0.5dB/km,50~100km,实现干线和越洋通信，第三代；80年代后期，1550nm、0.2dB/km，120km，第四代；1995年后，密集波分得到实用化，向全光智能光网络发展，第五代；2002年，DWDM系统容量达160×10Gb/s;光纤的结构纤芯包层一次涂敷:硅酮树脂二次涂敷:外层套塑聚乙烯\聚丙稀等塑料光缆层绞式光缆：若干根光纤芯以强度元件为中心胶合在一起的一种结构，这样光缆的制造方法和电缆较相似，可采用电缆的成缆设备，因此设备成本较低。光纤芯数一般不超过10根。单位式光缆：它将几根至几十根光芯线集合成一个单位，再由数个单位以强度元件为中心胶合成缆。光纤芯数一般适用于几十芯。层绞式大束管式光缆骨架式光缆：这种结构是将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架的中心是强度元件，骨架的沟槽可以是V型、U型或凹型，由于光纤在骨架沟槽内具有较大空间，因此当光纤受到张力时，可在槽内作一定的位移，减少光纤芯线的应力应变和微变，这种光缆具有耐侧压、抗弯曲、抗拉的特点。带状式光缆：

4-12根光心线排列成行，构成带状光纤单元，再将这个带装单元按一定方式排列成缆。结构紧凑，高密度用户光缆。骨架式带状式全介质自承式光缆ADSSAllDielectricSelf-SupportingOpticalFiberCable(简称ADSS光缆）是一种用于高压输电系统通信线路的新型结构的光缆。ADSS光缆主要用于架空高压输电系统的通信线路，也可用于雷电多发地带、大跨度等架空敷设环境下的通信线路。层绞式1—

外护套

2—芳纶纱3—内垫层4—松套管

5—填充复合物6—中心加强件7—光纤

1234567ADSS不可替代的优越性1、以其特有的结构，在众多光缆品种（普缆、附挂式光缆、8字形自承式光缆等）中脱颖而出；成为电力通信主选产品之一。2、ADSS在“双网”光纤通信改造工程中，干线、支线等多电压等级线路组网灵活，并可带电施工，社会效益意义重大。3、在110KV以下单根地线或无地线的线路上比OPGW有优势；没有被雷击损坏的危险。4、综合造价适中，安装和维护方便；应急抢修时，通过ADSS光缆恢复更快捷。ADSS杆塔典型挂点位置图11ADSS施工架设示意图牵引网套、退扭器缆盘张力放线机滑轮φ800滑轮φ600滑轮φ800光缆牵引绳牵引机ADSS光缆张力放线装置光纤复合架空地线OPGWOpticalfibercompositeoverheadgroundwires（简称OPGW）是用于高压输电系统通信线路的新型结构的地线，具有普通架空地线和通信光缆的双重功能。铝合金线中心加强件铝包钢线铝管光单元铝管+层绞塑管的OPGW结构图铝管+中心塑管的OPGW结构OPGW光缆的位置16牵引网套、退扭器缆盘张力放线机滑轮φ800滑轮φ600滑轮φ800光缆牵引绳牵引机OP永GW电力皇光缆惯的施顷工架容设17电力泥光缆比现场鸟施工OP暖GW光缆染的架背设施途工方融法张力定场布那置图光的济发射撕与接勾收原分理光发采射机触的作盖用是循把从妹电端私机送厨来的构电信楚号，椒例如耗在数舟字光鼠纤通挖信系瞒统中北脉码霸调制(P优CM梨)信号挨，经霞过编瓶码、摘调制读，再览由光丢源变氏为光含信号辨最后说送入江光纤绿．电端写机输无出的容数字叙基带稍电信亡号转精换为斗光信四号，傅并用玻耦合澡技术唉有效窜注入弯光纤装线路妙，电/光转俊换是妇用承弄载信驰息的洋数字怒电信惩号对挂光源枪进行戏调制秒来实竭现的捐。光发垃射…利用王光-电检苍波管烤，将块由发熊送光时端机塔经光琴纤传岔过来垃的光锐信号亦转变植为电咸信号摔．由判疫决电编路和路码形蕉成电谨路,脉冲蝴再生银电路障将均齐衡器豪输出竭的信辜号，膊例如递，升躁余弦尽频谱版脉冲正，恢佛复为氧“0”或“1”的数脆字信听号．主要气包括桥光检泉测器洽、前腊置放蕉大器办、主痰放大被器、酒均衡精器、斥时禁钟提姑取电件路、筹取样馋判决击器以邪及自笔动增杂益控地制(A煤GC织)电路肥。光接宵收……光纤发射出原理珠框图均放解码HD远B3时钟扰码编码自动筑温度控敬制自动守功率控欠制光监秋测调制光源告警腿输出电端胶机光纤接收别原理徐框图电端夕机解码自动叼增益控制绍电路解扰编码主放大匆器光电检测屑器均衡器前置放大宵器判决器时钟恢复电路光纤光纤楚通信阀系统电端机发中继器电端机收光发射机光接收机光纤或光缆光纤通信系统放大祝器我国软光纤摧发展寻动态19敞74年开富始研掌究；70年代瓜末就灰进行切了光灰纤通咐信系议统现冰场试夸验，80年代非主要叹进行窑实用糖化攻泻关；90年代校初期缩慧，我役国就子开始危了光匹纤通弊信系迹统的雅大量忽建设完，市浊话中档继、久省内天干线届、国竹家干授线，勿包括依农村振通信季都用胀光缆森逐渐潮取代党电缆堪，建秒设现齿代化谱的电灿信网幸，完季成了“八纵士八横”国家笨干线垫；主干垫光缆挪线路牢主要贤采用8×停2.晚5G吃SD笛H波分划复用尿系统容；采用MS挎TP多业竭务传少输平译台，狼融合IP、AT诱M等业辟务；在DW忘DM的研身究方症面进缺展很要快，而除了4×犬2.体5G闷bi版t/套s和8×鼠2.挪5G家bi液t/兔s系统脾之外志，16毯×2岸.5寺Gb洗it爱/s系统粪也取忆得了阵单向府传输60男0k我m的成页绩。4.舅2数字督微波庙中继俊通信微波童中继世通信数字弊微波骂概述数字鹿微波州中继岔系统挖通信乳的概闻念:通信迫方式欧以媒僚介的拐分类蹦：1）有震线通拴信2）无愧线通事信数字忙微波断通信庭：利曲用微脾波携吴带数镰字信趟息，代通过稼电波海空间酬，同匪时传命递相狱互信肢息，蜓并进促行再铜生中糖继的惕通信爆方式级。微波罢频率证范围暑：30缸0M咱--饥--节30特0G俘HZ数字榴微波军通信摸发展鸦的现具状数字痰微波处通信哭的研婆究开史始于60年代的，70年代代以后模逐步匹进入证实用伟化阶绪段。世界起各国嘉发展且状况扰：-日本革：19析88年时庄，数塔字微怒波系姥统已罩占全腾部微父波系歪统的30％左照右，饼并在20世纪涌末基锤本实足现微词波系杜统的盖数字袭化。-加拿恳大：19此83年已册建成银横贯榴北美竞大陆裕的全回长为64洞00公里似的微梁波干洒线。-中国牲：新酿建的吸微波睁线路胜大多券是数匠字微睛波系刺统。碍在电勺力系美统，警数字始微波寨在80年末照和90年代志初是纠主要弱的通殿信方贝式。数字丧微波蒸中继誉通信械的特喜点主要等是模寸拟微棒波相仅比较-模拟对微波蔽通信带基带立的信橡号是万连续四的，专不可掠数的遮模拟驴信号舅。-数字曲微波午通信桌基带傻的信哭号是左离散问的，分可数怕的脉只冲形车式。数字柔微波安的主炊要优胞点：1：涂抗干家扰性租强，残线路甘噪声灶。2：绝保密梢性强妙。3：谨便于介组成蓄综合围业务间数字余通信焰网（IS纯DN）4：深设备弓特点5：厦系统酸噪声数字详微波释的主扰要缺谨点：1：存王在量剧化噪陕声2：频全带利庭用率悠较低微波川站的限分类微波尘站的援一般咱站距往为50公里愁，主仔要分眨为：-终端段站-中间并站-再生统中继央站数字岗微波鲁通信啄系统祸通信阳容量写的划谅分-1凶0M叮b/份s以下舒的为药小型灵系统-1奇0M蛇b/闪s-匙--浑-1信00浴Mb遗/s为中词型系垂统-1缎00师Mb信/s以上齿为大铅型系址统数字税微波痛中继嘴通信篮系统滤的组统成信源信源编码信道编码调制设备发信设备收信设备解调设备信道解码信源解码信宿发送条部分接收央部分4.悄3卫星贷通信网络中心站IP移动批卫星栗站地面纵卫星喷站地面月卫星舅站中心约卫星辆站卫星跑通信开概述高轨轨道卫呀星通滑信特点销：同驱步轨薯道、钥静止哀卫星挠、容拼量大乔、质龙量好析、功篇率受茫限信描道用途芝：－国猪际长安途－海逃事卫味星－电阻视广遭播－军冈事通天信中低曲轨道群卫星腊通信特点昼：距示离近翠、地含面设狼备简缠单灵荐活，太非静坦止轨桌道，钉要求穷跟踪用途朋：－非窑实时召信息卧传送－遥初感－侦苗测－卫身星移效动通炕信高轨骆道静款止卫区星中茂继通拘信中低疲轨道况移动旱卫星鸡通信典型着低轨捆道卫肺星移聚动通倘信网太－“铱”系统“铱”系统背共用66颗低邀轨道担（轨善道高雨度78区0断km）卫采星，键分布票在6个轨健道平欣面上得。频段及：用户奏至卫厌星基进站:1及.6圣16～1.路62绵65铲GH鲜z；卫星亩基站诊间链然路:2絮3.勤18～23振.3舌8停GH岔z。调制:Q李PS举KFD秋MA毒/T冠DM秆A蜂窝折结构4.仔4移动框通信移动恋通信席概述蜂窝疏移动箭通信灾系统移动兴通信周：泛指限在移荷动对掩象之偿间或肆固定俭对象冲和移栏动对低象之茧间的躺通信蜘。通信说对象翠可以镜在运题动中碍通信玻。移动刮通信胁种类库：按照票通信墙类型拔分：星移动川电话巴、移点动数祸据、粗移动姥多媒梁体通粪信、们无线避寻呼(p笼ag及in鸡g)等。按照腥工作条方式乞分：弟单工豆、半梳双工翅、双惨工通涝信等瘦。按照凤组网源方式躬分：捏专线蓄（对侍讲）笼、广撞播网僵、集致群网尿、自芽组织胳网、村蜂窝亚网等但。移动连通信才概述蜂窝废移动惨通信皇系统引入介蜂窝覆概念社是无优线移记动通牧信的货重大那突破仿；蜂窝哗系统渣通过极控制碰发射吩功率逆使得予频谱矩资源灿在一浆个大它区的义不同绳小区练间重置复利胡用，瓶以此悦来增礼大系斗统的渠容量论。fafafafarABC微蜂窝扇区蜂窝橡移动凶通信御的组讨网基站移动遇台切换-硬切拜换-软切亩换漫游移动交换中心电话交换中心蜂窝无线案通信系统的发闻展第一萄代模月拟系舅统：欧洲泡的TA琴CS和北嘱美的AM族PS；第二筛代数飞字系陵统：欧洲驱的GS驰M和北补美的IS蔽-9赶5(筑CD粥MA睬)；第三榜代移熟动通叨信系询统标湿准IM炒T2疤00森0：是以伟支持医移动专多媒唉体通善信为则目标凝，多守个标由准并螺存：-欧洲鼠和日棚本的WC屈DM范A方案颂，北斜美的cd颈ma瓶20利00方案本，中里国CA看TT（电撒信科套学技认术研可究院貌）提逆出的TD漆-S爷CD筹MA方案食。第二团代蜂旋窝网她的体内制GS浪M有两郊个工约作频好段：90电0M塞Hz之:共有17韵4个双净向信撕道;-上行:8策80～91岂5决MH渠z-下行:9市25～96睡0医MH辞z18航00恩MH怠z:共有37旨4个双呆向信桑道;-上行:1版71胃0～17扭85屯MH榆z-下行:1润80暮5～18喇80语M叔Hz-（18朴00值M挎Hz的GS女M系统遣又称天为DC涂S1迹80产0系统赛）采用TD完MA望/F衫DM的多债址接碌入方唱式;频分章双工(F政DD控)工作惯方式;GM念SK调制;每个郊频分挺信道德的比准特率毒为27香0.裤83伶3宵kb馋/s，可蕉容纳8个时厅分用糊户。通用帖分组朗无线封业务GP埋RS（Ge岸ne买ra严l解Pa券ck举et访R释ad斧io携S洲er沃vi版ce）：糕在GS惰M网上右以分揪组技再术为截基础咳的数袄据传逼输系需统；高速壁电路夹交换建数据HS纤CS勉D(她Hi身gh告S降pe煌ed卸C捆ir椒cu成it页S称wi诵tc铅he首d戒Da贩ta云)：可劣以将登多个差时隙鉴同时何给一狮个用钻户使展用，骄以提巷高传泻输速农率。GS饺M增强虽数据丈率ED塔GE津(进En否ha哭nc某ed咸D搅at筝a盖Ra庆te域s天fo舍r舅GS僵M圆Ev伏ol致ut物io吊n)：采母用8P炎SK调制障代替GM乐SK调制息，并毕可将8个时础隙合挥并给腾一个旺用户赌使用吊。增加唐多种乓数据秃接口近，如US潮B、红困外Ir挡DA、蓝相牙等许。GS加M体制畅的改鬼进（笛第2.忌5代）第三代蜂静窝系弓统：IM清T-湿20挨00过渡盆情况北美欧洲IS-95AIS-95BIS-95CCDMA2000GSMTDMAGSM+GPRS,HSCSDGSM++EDGEWCDMA普通分组数据业务高速电路交换数据GSM增强数据率第三代蜂轮窝系画统：TD掩-S也CD愿MA时分鬼复用仪、时游分双惕工，财软件江化、摆智能佳天线竞、同坦步CD崭MA技术8个时肉隙，错正、败反向懒信道膜各4个时找隙每个恭时隙16个地薪址码可变勒的双拜工信禁道速退率采用16缠QA服M和非薪对称红传输盲支持折2Mb丧/s速率语音炮传输闪：8k敏b/副s扩频芳切普巨率：1.荷11依36劈燕Mc咏/s信道妄编码核：语册音为3/掉4卷积悼码无线约通信部技术填标准条的演忧进1G（Analog）2G（Digital）3G（IMT2000）

3G＋（LTE/AIE）2.4GHz5.8GHzWLAN高速WLANWPANWiMAX802.16eIMT-advanced4GCDMA2000EVDOTD-SCDMA/HSPAWCDMA/HSPAIS95/CDMA2000-1x/GSMAMPSETACSJTACSNMTRFIDZigBeeMANetPAN802.11a/g/b～14.4kbps144kbps384kbps<50Mbps<100Mbps数据速率移动性低速中速高速1995200020052010+泛在异构网络SCDMASCDMA宽带无线BluetoothWiMAX802.16d4.绢5图像价通信4.军5.俗1图像衰通信灾概述4.贞5.布2多媒谎体通伤信多媒多体通复信的符服务测质量Qo怎S多媒穴体通吼信的甜同步4.仙5.假1图像糕通信叫概述1.图形向学和咸图像兰处理惑技术A.图形校学：在计读算机邀上借每助数光学方芹法生股成的哄处理兼和显柔示图才形的链科学解。B.图像提处理剂：将客反观世暮界中虽实际享存在贱的物编体映草射成妻数字交化图数像，阶然后屑将之抚在计唱算机银上用译数学维方法粮进行突处理蚕的技胞术叫旁图像程处理揪技术启。C.二者键的区避别和饭联系缝：二化者内士涵越冶来越谊接近-利用土真实有感图件形绘店制技哨术可次将图魄形数脱据变尺成图纵像；-利用推模式驶识别瞧技术升可将雷图像巩数据言转换拖成图肺形。图像捉处理连的目盾的：是使熟图像傲更清毫晰，智或具线有某怨种特息殊效亡果，每使人你或计牢算机调更易摄理解钳。几种递主要弃的图傻像处剧理方捷法：图像亏增强图像跑恢复图像叔识别图像雕编码等图像积处理梁技术模拟夏图像布：亮度届变化芬是连徐续的兆。图像驰数字染化的买步骤枕：抽样作：将阔模拟答图像瓶的连协续亮赠度（扰灰度附）信部息转点化为意一系族列有快限的疾离散课数值采，用M*动N个像耍素点氏集合背来表亩示；量化蛮：在银区间始内不乎同的汪亮度风值用摇这一薯子区饿间内圾的某宵一确态定值挽来代皂替，舌使取何值空亿间离孝散化烧为有煌限个如数值寸。量化斧失真秆：从连返续模刑拟量州到离润散数折字量率带来汁的误智差。遣只要奸恰当捆选取闲量化扛级数忧，可持忽略锯误差解。图像步的数挨字化优点运：精确卧度高茶；再现嗓性好排；灵活毛性大先；适用缎面宽只。缺点尿：速度笋慢存储蜻空间饥大成本预增高图像亏数字忆化的弟优缺莲点二值厅图像火：只有0和1两个逝取值(二级竟灰度)。黑白丛图像申：多层债次灰瞒度。彩色秘图像筹：三基专色按盖不同虾比例秤调合倍而成得。信蕉息由险三基迷色各记自的锈亮度厨值构融成。活动烈图像六：图像迫的时秘间序乏列。数字岔图像乳的表担示方凶法图像制需要川压缩浪的原屋因：A.数字言化信巾息量肿大；B.计算绕机存御储容捎量和晴处理烧速度丸有限亭；C.多媒激体对博实时糖性的由要求肠；压缩隐是解钻决数淡据量惊问题庸和实敢时问慢题的慨最根恒本的挪途径葵。数字世图像减的压岩缩A.图像哈数据费的特躬点：灰度日和色齐彩分掘布具违有块思状结浑构；图像达内容胸整体含上有亭结构哀性；各像玻素点椅间有善位置吉的相园关性案；利用足这些瓜特征男可用呀较小沙的数斯据量喇表示朵一幅县图像高。B.数据久冗余胁的类乱型：空间跳冗余铁：应堤用于老静止评图像僻，对垃它的陈压缩奋称为蜓空间愉压缩乖或帧茧内压误缩；时间许冗余耳：应义用于默全运研动视挣频，欺对它四的压深缩称州为时服间压站缩或歉帧间距压缩匪。C.压缩短精度端和失拿真问怒题的础探讨纵：视觉键并不圈是对冷任何优变化都都有孩感觉艇；对图华像场方的注乌意是如不均醒匀的野、非齿线性悦的；只要辜注重彩主要芝部分副的质谜量，韵取得犁画面逗的整林体效住果，炒可不望拘泥炊于细科节。图像塔压缩春的可锻行性A.可逆胳的压搁缩编繁码方腹法：还原宾后与真原始今图像配完全膝相同作，是品无损助压缩检，不红能提骄供高批压缩师比；B.不可宋逆的朗压缩饼编码胖方法：存在巨一定祝误差尘，但敢视觉妄效果映可接浴受，轨是有倚损压亚缩。把人追类视不觉作棋为观闷测对帆象，妇可提浆供较童高的萍压缩饶比。压缩堆方法颗的分浊类图像催压缩吐比压缩蓬速度重现腰精度衡量纪图像茅数据宅压缩季的技霉术指俭标A.概况皂：IS漫O和CC策IT久T联合捕制订承；适于禁连续报色调贪、多悼级灰烛度的包彩色贱或单筝色静阶止图秩像；应用奖于照受片、税传真色和印选刷图组片；压缩号率为8-倚--压10拖0：1。B.特点搏：压缩惰比、冻图像牲的保筑真度少可在慈较大徐范围练内调惧节；适用锹于任华何连个续色金调的扯静态仔数字余图像竹，不蛋限制穴内容堪；在一挪定能决力的CP消U上即拨可实超现。C.编码书方法萍：基于DC铜T（离匆散余荣弦变燃换）厦的编缩慧码方先法；基于DP棒CM（空喘间线陵性预瓣测技夜术即秘差分铅脉冲崇编码肝调制副技术敲）的卖编码引方法批；JP遇EG采用匠了混串合编固码方论法，团定义困了以皇上两墙种算亩法。JP翁EG静态铲图像悟压缩蕉标准A.日MP颜EG面向堂的问船题：视频耗压缩呼；音频剃压缩遇；多样务数据呜流的地复合列与同作步。B.目标：要齿最终悦产生挥一个催电视谋质量艺的、抱视频尾和音墙频压厨缩形淋式的牲、位附率为1.尚5M曲bp棉s的单汽一位搅流。C.勉MP疏EG标准义的三筝个组锋成部济分：MP袍EG视频克：支途持分新辨率榴为35蜜2*岭28愚8、25帧/秒的1.昂2M魂bp双s的位车流；MP窜EG音频苹：支天持44果.1谁KH碧z、16位量侄化的蹦声音劲压缩代，立腥体声殃两个泥声道桌，1.咏41千1M礼bp棒s的声帖音位帖流，御压缩乒后降列为0.狠19灭2M光bp深s，而慰声音遵质量劣无明惠显下吉降；MP遭EG系统炭：有宪关同却步和榨多路炎复合贵问题滋，把辜视频补和音粪频合填为单垮一位晌流，扎速率智为1.榴5M碗bp笼s。MP挽EG全运诊动视踏频压痛缩标滔准4.忌5.异2多媒调体通俩信连接管理业务消息业务会议业务图像业务话音业务SLA业务策略与安全业务目录业务管理业务高性能网络结构多媒约体通怎信的埋关键隆技术抓问题1、机数据警量问手题