第一章 认识通信

第一章认识通信本章内容通信的基本概念电信技术的发展通信网介绍电信业务分类本章重点电信的定义简单通信过程通信网络的分类电信网络发展趋势电信业务分类1.1通信的基本概念重点掌握信息、信号和信息量的概念电信的定义点对点的简单通信过程1.1.1什么是通信通俗的讲通信就是人们在日常生活中相互之间传递信息的过程。通信，指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒质进行的信息交流与传递，从广义上指需要信息的双方或多方无论采用何种方法，使用何种媒质，将信息从某方准确安全传送到另方。通信是信息在人—人，人—机器，机器—机器之间进行的传递与交换(信息是消息中包含的有意义的内容)。1.信息和信息量在日常用语中，把关于人或事物情况的报道称为消息，常常把消息中有意义的内容称为信息。信息可理解为消息中的不确定部分，也可理解为，只有消息中不确定的内容才构成信息。信息量就是对消息中这种不确定性的度量，一个消息的可能性愈小，其信息愈多；而消息的可能性愈大，则其信息愈少，事件出现的概率小，不确定性越多，信息量就大，反之则少。信息的表现形式有：数据、文本、声音、图像，这四种形态可以相互转化。2.信号信号是运载消息的工具，信息的物理载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等。古代人利用点燃烽火台而产生的滚滚狼烟，向远方军队传递敌人入侵的消息，这属于光信号；当我们说话时，声波传递到他人的耳朵，使他人了解我们的意图，这属于声信号；遨游太空的各种无线电波、四通八达的电话网中的电流等，都可以用来向远方表达各种消息，这属电信号。在通信系统中信号以电（或光）的形式进行处理和传输，电信号最常用的形式是电流信号或电压信号。3.信号类型模拟信号如果信号的幅度随时间作连续的、随机的变化，称为模拟信号。话音信号就属于模拟信号。数字信号如果信号的幅度随时间的变化只具有离散的、有限的状态，称为数字信号。与模拟信号相反，数字信号的参量取值是离散变化的。模拟信号数字信号4.电信的定义国际电信联盟对电信的定义是：“电信”是指利用有线、无线的电磁系统或者光电系统，传输、发射、接收或者处理语音、文字、数据、图像以及其它形式信息的活动。按照这个定义，凡是发信者利用任何电磁系统，包括有线电信系统、无线电信系统、光学通信系统以及其它电磁系统，采用任何表示形式，包括符号、文字、声音、图像以及由这些形式组合而成的各种可视、可听或可用的信号，向一个或多个接收者发送信息的过程，都称为电信。它不仅包括电报、电话等传统电信媒体，也包括光纤通信、数据通信、卫星通信等现代电信媒体，不仅包括上述双向传送信息的媒体，也包括广播、电视等单向信息传播媒体。5.国际电信联盟国际电信联盟(InternationalTelecommunicationUnion--ITU)是联合国的一个专门机构，下设无线电通信部、标准化部、发展部和电信展览部。1865年5月17日成立的国际电报联盟，1934年改名为国际电信联盟，简称国际电联。1969年5月17日，决定5月17日定为“世界电信日”。1.1.2简单通信过程信源：产生信息的人或机器发送设备：将信源产生的信息变换成利于信道传输的信号信道：传输载体，包括电缆，光缆，无线电波等接收设备：将接收的信号转换为信宿可以识别的信息形式信宿：接收信息的人或机器噪声：客观存在的干扰1.1.3模拟通信系统首先将发送端的连续消息变成原始电信号（完成第一次变换）；接着，将原始电信号经调制解调器变换成其频带适合信道传输的信号，得到已调信号（完成第二次变换）；在接收端经解调器解调及还原成原始消息两次反变换，最终得到发端发送的连续消息。模拟通信系统传输连续的模拟信号；在信号的传输过程中，噪声叠加于信号之上，并随传输距离的增加而加强，在接收端很难将信号和噪声分离，系统的抗干扰能力较弱且不适于长距离信号传输。①

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1.1.4数字通信系统传输数字信号的通信系统叫数字通信系统，若信源发出的是模拟信号或者信宿不可以直接接收数字信号，则需在信源和信宿部分应增加模数转换和数模转换部分，其组成基本模型如图所示。通过再生中继消除噪声积累，实现远距离高质量传输；便于对数字信息进行处理并进行统一化编码，实现综合业务数字化；采用复杂的非线性、长周期码序列对信号加密，安全性强；数字通信设备向着集成化、智能化、微型化、低功耗和低成本化发展。1.2电信技术的发展电信技术的发展史电信的发展趋势我国电信现状与发展趋势1.2.1电信技术发展史电报技术(1837)：莫尔斯电话技术(1876)：贝尔无线电通信技术(1906)：微波、卫星通信数据传输理论(1928)：奈奎斯特复用技术(1930)：里夫斯(PCM)数字通信理论(1948)：香农移动通信(近30年)：GSM、CDMA光纤通信(近30年)：高锟(光纤)、WDM1920年,美国匹兹堡建立了第一座面向公众的无线广播电台1.2.2电信的发展趋势电信的发展趋势是普及化、多媒体化、多样化、个性化、全球化。1.普及化普及化就是把各种信息通信服务以合理的价格提供给广大人民群众，使不管住在城市还是住在偏僻农村的各种不同阶层的人都能用得上、用得起。普及化不仅是要达到家家有电话的目标，将来还要把更多更高级的网上服务提供给家家户户，确保信息资源能以合理的价格向全体人民提供。缩小数字鸿沟就是要靠普及化来征服这一巨大挑战。2.多媒体化多媒体化就是向用户广泛提供声、像、图、文并茂的交互式通信与信息服务。把声、像、图、文同步集成在一起的多媒体肯定是最适合21世纪的信息形式，也是人类最乐意接受的信息形式。多媒体信息通信现已成为各国信息基础设施的重要组成部分。多媒体信息通信服务一定会在生产、管理、教育、科研、医疗、娱乐等领域得到越来越多的应用，成为一个新的可持续发展的增长点。3.多样化多样化就是在网络服务平台上开发能适应社会各界、千姿百态的大量应用。互联网的服务方式已向我们预示，21世纪人类将在网上开创新的工作方式、管理方式、商贸方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、医疗保健方式以及消费与生活方式。这些新的方式将对应于许许多多的应用，不仅包括人－人应用、人－机应用，还包括大量机－机应用，可以说是没有止境的。多样化将带来更多的商机，更大的市场，更美好的生活。4.个性化个性化就是按个人意愿向用户提供“随时随地随意”的服务。对个性化服务的追求是人类的天性。上一代服务基本上是没有个性的。在新世纪，个性化服务将显得越来越重要。未来的电信市场将充满个性化的服务，每一个用户都有自己的个性特征，而且他们的个性特征将随着时间的推移不断深化。5.全球化全球化就是通过全球范围的标准化，提高国际通信能力，扩大国际合作，走出国门，提供全球性的服务。通信全球化是经济全球化的必然结果。全球化趋势使原来国际电信与信息服务贸易的双边贸易体制向市场更开放、贸易更自由、竞争更激烈的多边贸易体制转移。每个国家都必须适应全球化的趋势，融入于国际社会。1.2.3我国电信现状与发展趋势1．我国电信业的发展2.我国电信企业改革3.发展趋势1．我国电信业的发展1949～1956年是我国电信恢复发展时期，此间建立了电信管理体制，形成了以北京为中心，沟通各省市的电信网。1978年十一届三中全会之后，从最原始的摇把子电话（见图1-6），架空明线铜缆到拥有国际先进水平的程控交换机，大通路光缆、移动通信网和卫星通信网。从单一的电报、电话语业音务，到提供多样化、个性化的综合业务和多媒体业务。从简单的模拟通信到数字通信、数据通信、多媒体通信等。截至2011年1月底，电话总数达到11.64亿户，其中，固定电话达到2.94亿户，手机用户总数累计已达8.7亿户，跃居世界第一。2.我国电信企业改革我国电信企业发展历程原运营商的市场格局新一轮重组后的竞争格局（1）我国电信企业发展历程吉通公司成立，与中国电信CHINANET竞争中国联通成立打破移动市场垄断局面中国电信南北分拆，基础业务领域形成六大运营商竞争格局铁通公司成立20022001199420001999成立中国移动和（原）中国网通中国卫通成立邮电部内设电信政务司负责监管职能19931998成立信息产业部政企分开邮电分营中国加入WTO建立中央为主的部省两级监管体系首家中外合资运营企业在上海成立开放无线寻呼等9项增值业务形成三个全业务运营商20082009年1月3G发牌2008年3月11日，由信息产业部与国防科工委、国务院信息办等合并成立国家工业和信息化部。（2）原运营商的市场格局中国移动移动话音、数据、IP电话和多媒体业务，并具有Internet国际联网经营权和国际出入口局业务经营权。除提供基本话音业务外，还提供传真、数据、IP电话等多种增值业务；中国联通目前唯一一家全业务运营商，业务范围包括移动电话（包括GSM和CDMA）、长途电话、本地电话、数据通信（包括因特网业务和IP）、电信增值业务、无线寻呼等。中国电信国际各类固定电信网络设施（包括本地无线环路）；基于电信网络的语音、数据、图象及多媒体通信与信息服务等。

中国铁通主营固定网业务。固定网本地电话、国内国际长途电话、IP电话、数据传送、互联网、视讯业务等除公众移动业务以外的各项基础和增值电信业务。中国网通国内、国际各类固定电信网络与设施（含无线本地环路）；基于电信网络的语音、数据、图像及多媒体通信与信息服务。中国卫通通信、广播及其他领域的卫星空间段业务；卫星移动通信业务；互联网业务；VSAT通信业务；基于卫星传输技术的话音、数据、多媒体通信业务；地面网络通信业务；3.5G固定无线接入业务；800兆数字集群通信业务；以GPS为主的综合信息业务等；3.发展趋势（1）“三网融合”趋势（2）发展下一代电信网（3）通信改变人类生活方式（1）“三网融合”趋势三网融合是指电信网、计算机网和广播电视网三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。在技术上走向趋同在业务范围上互相渗透、互相交叉在网络上互连互通形成无缝覆盖在经营上互相竞争、互相合作（2）发展下一代电信网我国国情分析，今后5～10年，网上的数据业务量将超过话音业务量，传统电话网将不可避免地过渡到以数据业务特别是IP业务为中心的融合的下一代网，下一代网将最终支持包括话音、数据等在内的所有业务。下一代网络从业务上看，应支持话音、视频和多媒体业务。（3）通信改变人类生活方式由微电子、光电子、计算机、通信和信息服务业构成的信息产业，已成为信息化社会的基础。特别是光通信与计算机的密切结合，以及软件技术的突飞猛进，使通信技术日新月异，各种名目繁多的通信新业务应运而生，层出不穷。实现信息高速公路（国家信息基础设施）是一场技术革命，信息高速公路是一条很宽的信息通道，它可以大量地、并行地、高速地传输信息，是一个非常巨大的通信系统工程。这场通信技术革命将改变人们的生活、工作和相互交往的方式。1.3通信网介绍通信网是指在分处异地的用户之间传递信息的系统，属于电磁系统的也称电信网，是由相互依存、相互制约的许多要素所组成的一个有机整体，以完成规定的功能。通信网是能够将各种语言、声音、图像、图表、文字、数据、视频等媒体变换成电信号，并且在任何两地间的任何两个人、两个通信终端设备、人和通信终端设备之间，按照预先约定的规则（或称协议）进行传输和交换的网络。1.3.1通信网络的发展电报、电话载波电报、传真电报、用户电报专用数据通信网、公用数据通信网模拟网向数字网发展通信业务由单一电话网到综合业务数字网（ISDN）方向发展语音向数据，固定向移动1.3.2通信网络的分类1.按功能划分（1）业务网—用户信息网，是通信网的主体，是向用户提供各种通信业务的网络，例如，电话、电报、数据、图像等；（2）信令网—实现网络节点间（包括交换局、网络管理中心等）信令的传输和转接的网络；（3）同步网—实现数字设备之间的时钟信号同步的网络；（4）管理网—管理网是为提高全网质量和充分利用网络设备而设置，以达到在任何情况下，最大限度地使用网络中一切可以利用的设备，使尽可能多的通信得以实现。2．按业务类型划分，可分为：（1）电话网—传输电话业务的网络；（2）广播电视网—传输广播电视业务的网络；（3）数据通信网—传输数据业务的网络。3．按服务范围划分，可分为：本地通信网、市话通信网、长话通信网和国际通信网或局域网、城域网和广域网等。4．按所传输的信号形式分，可分为：（1）模拟网—网中传输和交换的是模拟信号；（2）数字网—网中传输和交换的是数字信号。5.按传输媒质划分有线通信：双绞线、电缆、光缆无线通信：中、长波通信、短波通信、微波通信网、卫星通信网6．按运营方式划分，可分为：（1）公用通信网—由国家邮电部门组建的网络，网络内的传输和转接装置可供任何部门使用；（2）专用通信网—某个部门为本系统的特殊业务工作的需要而建造的网络，这种网络不向本系统以外的人提供服务，即不允许其他部门和单位使用。1.3.3电信管理网1.电信管理网的基本概念电信管理网是现代电信网运行的支撑系统之一，为保持电信网正常运行和服务，对它进行有效地管理所建立的软、硬件系统和组织体系的总称。国际电信联盟（ITU）给出的电信管理网（TelecommunicationManagementNetwork，TMN）的基本概念是：TMN提供一个有组织的网络结构，以取得各种类型的操作系统之间，操作系统与电信设备之间的互连。它是采用商定的具有标准协议和信息的接口进行管理信息交换的体系结构。2．电信管理网与电信网的关系TMN与它所管理的电信网是紧密耦合的，但它在概念上又是一个分离的网络，它在若干点与电信网连接，另外TMN有可能利用电信网的一部分来实现它的通信能力。3．电信管理网（TMN）的网络管理功能（1）性能管理——对电信设备的性能和网络单元的有效性进行评估，并提出评价报告的一组功能。包括性能测试，性能分析及性能控制。（2）配置管理——包括提供状态和控制及其安装功能。对网络单元的配置，业务的投入，开/停业务等进行管理，对网络的状态进行管理。（3）帐务管理——测试电信网中各种业务的使用情况，计算处理使用电信业务的应收费用，并对电信业务的收费过程提供支持。（4）故障管理——对电信网的运行情况异常和设备安装环境异常进行管理，对网络的状态进行管理。（5）安全管理——提供对网络及网络设备进行安全保护的能力。主要有接入及用户权限的管理，安全审查及安全告警处理。1.4电信业务分类2000年国务院颁布的《中华人民共和国电信条例》，对电信业务的分类做出明确的规定。2003年信息产业部对《电信业务分类目录》重新进行了调整，并予以公布，自2003年4月1日开始实施。电信业务分基础电信业务和增值电信业务两种。基础电信业务是指提供公共网络基础设施、公共数据传送和基本语音通信服务的业务；增值电信业务是指利用公共网络基础设施提供的电信与信息服务的业务。这两大类业务又分别分为第一类业务和第二类业务。在2007年对于电信业务的分类目录做了一个修改。2008年对业务分类目录进行适当的调整。仍然将电信业务分为基础电信业务和增值电信业务两种，保持基础电信业务细分为第一类和第二类两种电信业务，增值业务不再细分，1.4.1第一类基础电信业务1.固定通信业务2.蜂窝移动通信业务3.第一类卫星通信业务4.第一类数据通信业务5.国际通信设施服务业务1.固定通信业务固定通信是指通信终端设备与网络设备之间主要通过电缆或光缆等线路固定连接起来，进而实现的用户间相互通信，其主要特征是终端的不可移动性或有限移动性，如普通电话机、IP电话终端、传真机、无绳电话机、联网计算机等电话网和数据网终端设备。固定通信业务在此特指固定电话网通信业务。根据我国现行的“电话网编号标准”，全国固定电话网分成若干个“长途编号区”，每个长途编号区为一个本地电话网。固定通信业务包括：固定网本地电话业务、固定网国内长途电话业务、固定网国际长途电话业务。（1）固定网本地通信业务固定网本地电话业务是指通过本地电话网在同一个长途电话编号区范围内提供的通信业务。固定网本地通信业务包括以下主要业务类型：固定网本地通信业务经营者必须自己组建本地通信网络设施(包括有线接入设施)，所提供的本地通信业务类型可以是一部分或全部。提供一次本地通信业务经过的网络，可以是同一个运营者的网络，也可以是不同运营者的网络。①端到端的双向话音业务。②端到端的传真业务和中、低速数据业务(如固定网短消息业务)。③呼叫前转、三方通话、主叫号码显示等补充业务。④本地智能网业务。⑤消息、视频、数据、多媒体通信业务。（2）固定网国内长途通信业务固定网国内长途通信业务是指通过长途通信网、在不同“长途编号”区，即不同的本地通信网之间提供的通信业务。某一本地通信网用户可以通过加拨国内长途字冠和长途区号，呼叫另一个长途编号区本地通信网的用户。固定网国内长途通信业务包括以下主要业务类型：固定网国内长途通信业务经营者必须自己组建国内长途通信网络设施，所提供的国内长途通信业务类型可以是一部分或全部。提供一次国内长途通信业务经过的本地通信网和长途通信网，可以是同一个运营者的网络，也可以由不同运营者网络共同完成。①跨长途编号区端到端双向话音业务。②跨长途编号区的端到端的传真业务和中、低速数据业务。③跨长途编号区的呼叫前转、三方通话、主叫号码显示等各种补充业务。④跨长途编号区的智能网业务。⑤消息、视频、数据、多媒体通信业务。（3）固定网国际长途电话业务固定网国际长途电话业务是指国家之间或国家与地区之间，通过国际电话网络(包括ISDN网)提供的国际电话业务。某一国内电话网用户可以通过加拨国际长途字冠和国家(地区)码，呼叫另一个国家或地区的电话网用户。固定网国际长途电话业务包括以下主要业务类型：固定网国际长途电话业务的经营者必须自己组建国际长途电话业务网络，无国际通信设施服务业务经营权的运营商不得建设国际传输设施，必须租用有相应经营权运营商的国际传输设施。所提供的国际长途电话业务类型可以是一部分或全部。提供固定网国际长途电话业务，必须经过国家批准设立的国际通信出入口。提供一次国际长途电话业务经过的本地电话网、国内长途电话网和国际网络，可以是同一个运营者的网络，也可以由不同运营者的网络共同完成。①跨国家或地区端到端双向话音业务。②跨国家或地区的端到端的传真业务和中、低速数据业务。③跨国家或地区的智能网业务，如国际闭合用户群话音业务等。④跨国家或地区基于ISDN承载业务。2.蜂窝移动通信业务蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互通信。主要包括以下主要业务类型：（1）端到端的双向话音业务。（2）移动消息业务，利用网络和消息平台提供的移动台发起、移动台接收的消息业务。（3）移动承载业务及其上移动数据业务。（4）移动补充业务，如主叫号码显示、呼叫前转业务等。（5）移动宽带多媒体业务（6）移动多播和广播（7）国内漫游和国际漫游业务。3.第一