現(xiàn)代通信技術(shù)-完整版151頁

1、現(xiàn)代通信技術(shù)現(xiàn)代通信技術(shù)教材與參考書教材與參考書教材：教材： 紀(jì)越峰 等，現(xiàn)代通信技術(shù)（第2版），北京郵電大學(xué)出版社，2006年參考書：參考書： 李文海，現(xiàn)代通信技術(shù)（上、下），人民郵電出版社，2007年4月 郭梯云 等，移動(dòng)通信（修訂版），西安電子科技大學(xué)出版社，2005年 樊昌信 通信原理(第5版) 國防工業(yè)出版社，2003年 .tw/cnyang/download.htm目目 錄錄l第一篇 現(xiàn)代通信網(wǎng)與支撐技術(shù)概述l第1章 現(xiàn)代通信網(wǎng)與支撐技術(shù)概述l第二篇 信息應(yīng)用技術(shù)l第2章 通信業(yè)務(wù)l第3章 通信終端l第三篇 業(yè)務(wù)網(wǎng)技術(shù)l第4章 業(yè)務(wù)網(wǎng)技

2、術(shù)基礎(chǔ)l第5章 電話網(wǎng)技術(shù)l第6章 數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)l第7章 IP網(wǎng)技術(shù)目目 錄錄l第四篇 接入與傳送網(wǎng)技術(shù)l第8章 傳送網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)l第9章 光纖通信技術(shù)l第10章 無線通信技術(shù)l第11章 綜合業(yè)務(wù)接入技術(shù)l第五篇 下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)l第12章 下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第第1章章 現(xiàn)代通信網(wǎng)與支撐技術(shù)概述現(xiàn)代通信網(wǎng)與支撐技術(shù)概述l1.1 現(xiàn)代通信網(wǎng)的構(gòu)成要素l1.1.1 通信的基本概念l1. 通信的基本含義：人們通過聽覺、視覺、嗅覺、觸覺等感官，感知現(xiàn)實(shí)世界而獲取信息，并通過通信來傳遞信息。因此通信的基本形式是在信源（始端）與信宿（末端）之間建立一個(gè)傳輸（轉(zhuǎn)移）信息的通道（信道）。因此所謂通信系統(tǒng)就是利用電、光等

3、信號(hào)形式來傳遞信息的系統(tǒng)。通信的定義通信的定義:l信息的傳輸與交換l以語言、圖像、數(shù)據(jù)、文本等媒體，通過電(光)信號(hào)將信息由一方傳輸?shù)搅硪环健?.1.1 通信的基本概念通信的基本概念2. 通信系統(tǒng)的分類：l按照通信業(yè)務(wù)分類：單（多）媒體通信系統(tǒng)、實(shí)時(shí)（非實(shí)時(shí)）通信系統(tǒng)、單向（交互）傳輸系統(tǒng)、窄帶（寬帶）通信系統(tǒng)等；l按照傳輸媒質(zhì)分類：有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)；l按照調(diào)制方式分類：基帶傳輸和調(diào)制傳輸；l按照信道中傳輸?shù)男盘?hào)分類：模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。1.1 現(xiàn)代通信網(wǎng)的構(gòu)成要素現(xiàn)代通信網(wǎng)的構(gòu)成要素1.1.2 通信系統(tǒng)的基本組成 如圖1.1 所示，點(diǎn)與點(diǎn)之間建立的通信系統(tǒng)的基本組成包括：信

4、源、變換器、信道、噪聲源、反變換器及信宿6個(gè)部分。1.通信系統(tǒng)的基本組成：通信系統(tǒng)的基本組成：l終端設(shè)備：終端設(shè)備： 終端設(shè)備的主要功能是把待傳送的信息和在信道上傳送的信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換l傳輸鏈路：傳輸鏈路： 傳輸鏈路是連接源點(diǎn)和終點(diǎn)的媒介和通路l交換設(shè)備：交換設(shè)備： 交換設(shè)備的基本功能是完成接入點(diǎn)鏈路的匯集、轉(zhuǎn)接和分配(1) 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng) 模擬通信利用模擬信號(hào)來傳遞消息。模擬通信系統(tǒng)框圖如圖1-2所示:圖1-2 模擬通信系統(tǒng)信源調(diào)制器信道解調(diào)器信宿噪聲基帶信號(hào)頻帶信號(hào)頻帶信號(hào)基帶信號(hào)(2) 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信利用數(shù)字信號(hào)來傳遞消息。數(shù)字通信系統(tǒng)框圖如圖1-3所示：信源

5、編碼信源信道編碼調(diào)制器信道解調(diào)器信道譯碼信源譯碼信宿發(fā)端定時(shí)同步收端定時(shí)同步噪聲圖1-3 數(shù)字通信系統(tǒng)模型(3) 數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)l抗干擾能力強(qiáng)l容易實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的遠(yuǎn)距離通信l便于實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)l便于加密l適于集成化、智能化(3) 數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)l占用頻帶寬l系統(tǒng)和設(shè)備比較復(fù)雜2. 模擬通信與數(shù)字通信的概念模擬通信與數(shù)字通信的概念 信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)時(shí)為模擬通信 信道中傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)時(shí)為數(shù)字通信圖1-4 模擬通信系統(tǒng)模型圖1-5 數(shù)字通信系統(tǒng)模型3. 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào) 模擬信號(hào)模擬

6、信號(hào)l基帶信號(hào)(一般指未調(diào)制過的信號(hào)，頻帶在零頻附近的信號(hào))瞬時(shí)值狀態(tài)數(shù)無限，如正弦信號(hào)、語音信號(hào)、圖像信號(hào)等。l已調(diào)信號(hào)(載波一般為正弦信號(hào))的參數(shù)A.F.P狀態(tài)數(shù)無限。 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)l基帶信號(hào)的瞬時(shí)值狀態(tài)數(shù)有限。如電報(bào)機(jī)等輸出的信號(hào)。l已調(diào)信號(hào)的參數(shù)A.F.P狀態(tài)數(shù)有限。 3. 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)PM:FM:AM:正弦:二進(jìn)制代碼二進(jìn)制基帶信號(hào)10tttt2ASK2FSK2PSK圖1-6 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)4 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信 （1 1）模擬通信）模擬通信n點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)單路通信系統(tǒng)點(diǎn)單路通信系統(tǒng)圖1-7 點(diǎn)-點(diǎn)單路通信系統(tǒng)調(diào)制器： 使信號(hào)與信道相匹配,

7、便于頻分復(fù)用等發(fā)濾波器：濾除調(diào)制器輸出的無用信號(hào)收濾波器：濾除信號(hào)頻帶以外的噪聲 一般設(shè)n(t)為高斯白噪聲，ni(t)為窄帶白噪聲 *注: 模擬通信也可進(jìn)行加密此系統(tǒng)為單向通信系統(tǒng)即單工通信系統(tǒng),當(dāng)A、B都有調(diào)制解調(diào)器時(shí)可實(shí)現(xiàn)雙工通信。n 點(diǎn)點(diǎn)-點(diǎn)多路通信系統(tǒng)點(diǎn)多路通信系統(tǒng) 點(diǎn)對點(diǎn)多路通信系統(tǒng)除解決信息傳輸技術(shù)外，還必須解決信息復(fù)用技術(shù)，即在發(fā)端將多路信號(hào)復(fù)接在一起、在收端將已復(fù)接在一起的多路信號(hào)進(jìn)行分接處理。在模擬通信中只能用頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)。 lFDM：即由將不同的信號(hào)由不同的頻段傳輸，使得數(shù)個(gè)信號(hào)能在同一時(shí)間由同一媒介傳輸。調(diào)制設(shè)備可將每一信號(hào)移動(dòng)到他被允許使用的頻段。多通設(shè)備可

8、將調(diào)制后的信號(hào)合并，再經(jīng)由同一媒介傳送。n 通信網(wǎng)通信網(wǎng) 通信網(wǎng)中涉及到傳輸、復(fù)用、交換、網(wǎng)絡(luò)四大技術(shù)。信源信源編碼加密信道編碼調(diào)制發(fā)濾波器信道發(fā)同步器n(t)收濾波器解調(diào)信道譯碼解密信源解碼信宿PePe收同步器.圖1-8 點(diǎn)-點(diǎn)單路數(shù)字通信系統(tǒng)模型 （2）數(shù)字通信數(shù)字通信 l信源: 可以是模擬信源，也可以是數(shù)字信源(離散信源)。l信源編碼: 對模擬信號(hào)進(jìn)行A/D變換和壓縮，對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行壓縮。l信道編碼: 提高通信可靠性，Pe CC，則不可能實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)傳輸。則不可能實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)傳輸。 通常，把實(shí)現(xiàn)了極限傳輸速率且無差錯(cuò)通常，把實(shí)現(xiàn)了極限傳輸速率且無差錯(cuò)( (或差錯(cuò)為任意小或差錯(cuò)為任意小) )的

9、通的通信系統(tǒng)，稱為理想通信系統(tǒng)。信系統(tǒng)，稱為理想通信系統(tǒng)。例1：一個(gè)四進(jìn)制無噪聲數(shù)字信道，帶寬為3000Hz，求該信道的信道容量。解：C=2Blog2L=23000log24=12000bit/s例2 黑白電視圖像每幀含有3105個(gè)像素，每個(gè)像素有16個(gè)等概出現(xiàn)的亮度等級(jí)。要求每秒鐘傳輸30幀圖像。若信道輸出S/N=30 dB，計(jì)算傳輸該黑白電視圖像所要求的信道的最小帶寬。 解：解： 每個(gè)像素?cái)y帶的平均信息量為H(x)=(log216) bit/符號(hào)=4 bit/符號(hào)一幀圖像的平均信息量為I=(43105) bit=12105 bit每秒鐘傳輸30幀圖像時(shí)的信息速率為Rb=(1210530)

10、bit/s=36 Mbit/s令Rb=C=Blog2（1+ S/N）得即傳輸該黑白電視圖像所要求的最小帶寬為3.61 MHz。 22363.61log 1001log1bRBMHzSN1.1 現(xiàn)代通信網(wǎng)的構(gòu)成要素現(xiàn)代通信網(wǎng)的構(gòu)成要素1.1.3 現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1.1 現(xiàn)代通信網(wǎng)的構(gòu)成要素現(xiàn)代通信網(wǎng)的構(gòu)成要素1.1.4 通信網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)l網(wǎng)狀型網(wǎng)l星型網(wǎng)l復(fù)合型網(wǎng)l環(huán)型網(wǎng)l總線型網(wǎng)l樹型網(wǎng)1 網(wǎng)狀型網(wǎng) 如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只連接幾臺(tái)設(shè)備,最簡單的方法是將它們都直接相連在一起，這種連接稱為點(diǎn)對點(diǎn)連接。用這種方式形成的網(wǎng)絡(luò)稱為全互連網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)狀型網(wǎng))，如圖1所示。圖中有6個(gè)設(shè)備，在全互連 情況下，需要15條

11、傳輸線路。如果要連的設(shè)備有n個(gè)，所需線路將達(dá)到n(n-1)/2條！顯而易見，這 種方式只有在涉及地理范圍不大，設(shè)備數(shù)很少的條件下才有使用的可能。即使屬于這種環(huán)境,，在LAN技術(shù)中也不使用。這里所以給出這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是因?yàn)楫?dāng)需要通過互連設(shè)備(如路由器) 互連多個(gè)LAN時(shí),將有可能遇到這種廣域網(wǎng)(WAN)的互連技術(shù)。 2 星型網(wǎng) 星型結(jié)構(gòu)是最古老的一種連接方式，大家每天都使用的電話都屬于這種結(jié)構(gòu)，如下圖所示。其中,圖(a)為電話網(wǎng)的星型結(jié)構(gòu),圖(b)為目前使用最普遍的以太網(wǎng)(Ethernet)星型結(jié)構(gòu),處于中心位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備稱為集線器,英文名為Hub。 (a)電話網(wǎng)的星型結(jié)構(gòu)圖(a)電話網(wǎng)的星型結(jié)

12、構(gòu) 圖(b) 以Hub為中心的結(jié)構(gòu) (b)以Hub為中心的結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)便于集中控制,因?yàn)槎擞脩糁g的通信必須經(jīng)過中心站。由于這一特點(diǎn),也帶來了易于維護(hù)和安全等優(yōu)點(diǎn)。端用戶設(shè)備因?yàn)楣收隙C(jī)時(shí)也不會(huì)影響其它端用戶間的通信但這種結(jié)構(gòu)非常不利的一點(diǎn)是,中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性,因?yàn)橹行南到y(tǒng)一旦損壞，整個(gè)系統(tǒng)便趨于癱瘓。對此中心系統(tǒng)通常采用雙機(jī)熱備份,以提高系統(tǒng)的可靠性。 這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一種擴(kuò)充便是星型樹,如下圖所示。每個(gè)Hub與端用戶的連接仍為星型，Hub的級(jí)連而形成樹。然而，Hub級(jí)連的個(gè)數(shù)是有限制的,并隨廠商的不同而有變化。另外，以Hub構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，雖然呈星型布局，但它使用的訪問媒

13、體的機(jī)制卻仍是共享媒體的總線方式。3 環(huán)型網(wǎng) 環(huán)型結(jié)構(gòu)在LAN中使用較多。這種結(jié)構(gòu)中的傳輸媒體從一個(gè)端用戶到另一個(gè)端用戶,直到將所有端用戶連成環(huán)型,如圖所示。這種結(jié)構(gòu)消除了端用戶通信時(shí)對中心系統(tǒng)的依賴性。 l環(huán)行結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是,每個(gè)端用戶都與兩個(gè)相臨的端用戶相連,因而存在著點(diǎn)到點(diǎn)鏈路,但總是以單向方式操作。于是,便有上游端用戶和下游端用戶之稱。例如上圖中,用戶N是用戶N+1的上游端用戶,N+1是N的下游端用戶。如果N+1端需將數(shù)據(jù)發(fā)送到N端，則幾乎要繞環(huán)一周才能到達(dá)N端。 環(huán)上傳輸?shù)娜魏螆?bào)文都必須穿過所有端點(diǎn),因此,如果環(huán)的某一點(diǎn)斷開,環(huán)上所有端間的通信便會(huì)終止。為克服這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的脆弱,每

14、個(gè)端點(diǎn)除與一個(gè)環(huán)相連外，還連接到備用環(huán)上,當(dāng)主環(huán)故障時(shí),自動(dòng)轉(zhuǎn)到備用環(huán)上。 4 總線型網(wǎng) 總線結(jié)構(gòu)是使用同一媒體或電纜連接所有端用戶的一種方式,也就是說，連接端用戶的物理媒體由所有設(shè)備共享，如下圖所示。l使用這種結(jié)構(gòu)必須解決的一個(gè)問題是確保端用戶使用媒體發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不能出現(xiàn)沖突。在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路配置時(shí),這是相當(dāng)簡單的。如果這條鏈路是半雙工操作，只需使用很簡單的機(jī)制便可保證兩個(gè)端用戶輪流工作。在一點(diǎn)到多點(diǎn)方式中，對線路的訪問依靠控制端的探詢來確定。然而，在LAN環(huán)境下,由于所有數(shù)據(jù)站都是平等的，不能采取上述機(jī)制。對此，研究了一種在總線共享型網(wǎng)絡(luò)使用的媒體訪問方法：帶有碰撞檢測的載波偵聽多址訪問,英文縮

15、寫成CSMA/CD。 lCSMA/CD這種結(jié)構(gòu)具有費(fèi)用低、數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈活、站點(diǎn)或某個(gè)端用戶失效不影響其它站點(diǎn)或端用戶通信的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是一次僅能一個(gè)端用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，其它端用戶必須等待到獲得發(fā)送權(quán)。媒體訪問獲取機(jī)制較復(fù)雜。盡管有上述一些缺點(diǎn)，但由于布線要求簡單，擴(kuò)充容易，端用戶失效、增刪不影響全網(wǎng)工作，所以是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中使用最普遍的一種。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)舉例：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)舉例：l某市社會(huì)保險(xiǎn)基金管理局通信網(wǎng)作為醫(yī)療保險(xiǎn)業(yè)務(wù)通信網(wǎng)的主干網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)以星型結(jié)構(gòu)為主的基于IP技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)。l該市社會(huì)保險(xiǎn)基金管理局是網(wǎng)絡(luò)的中心匯聚節(jié)點(diǎn)，全市36個(gè)節(jié)點(diǎn)各通過2M MSTP/SDH數(shù)字電路與中心節(jié)點(diǎn)連接。來自

16、各網(wǎng)點(diǎn)的電路，經(jīng)電信MSTP/SDH網(wǎng)絡(luò)匯聚成100M以太網(wǎng)口，接入該市社會(huì)保險(xiǎn)基金管理局。組網(wǎng)方式如下圖所示： lMSTP（Multi-Service Transfer Platform）（基于SDH 的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)）是指，基于SDH 平臺(tái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送，提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。 l如上圖所示，該市社會(huì)保險(xiǎn)基金管理局采用單星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組建市醫(yī)療保險(xiǎn)骨干通信網(wǎng)，在市社會(huì)保險(xiǎn)基金管理局（中心點(diǎn)）設(shè)置核心層節(jié)點(diǎn)，36個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)作為邊緣層節(jié)點(diǎn)分別通過中國電信2M MSTP/SDH數(shù)字電路與數(shù)據(jù)中心相連。lMSTP/SDH作為OSI 七層模型中的第二層通信協(xié)

17、議，為上層數(shù)據(jù)信息提供了透明的傳輸通道。IP層協(xié)議包括BGP、OSPF等路由協(xié)議等三、四層協(xié)議是構(gòu)建在二層的MSTP/SDH數(shù)字電路連接的基礎(chǔ)上，與二層的MSTP/SDH數(shù)字電路是相對獨(dú)立的。因此選擇MSTP/SDH數(shù)字電路組建骨干通信網(wǎng)，完全能夠支持上層路由協(xié)議的靈活選擇。 1.1 現(xiàn)代通信網(wǎng)的構(gòu)成要素現(xiàn)代通信網(wǎng)的構(gòu)成要素1.1.5 通信網(wǎng)的質(zhì)量要求1. 一般通信網(wǎng)的質(zhì)量要求 為了使通信網(wǎng)能快速、有效、可靠地傳遞信息，充分發(fā)揮其作用，對通信網(wǎng)一般提出3項(xiàng)要求：接通的接通的任意性與快速性；信號(hào)傳輸?shù)耐该餍耘c傳輸質(zhì)量的任意性與快速性；信號(hào)傳輸?shù)耐该餍耘c傳輸質(zhì)量的一致性；網(wǎng)絡(luò)的可靠性與經(jīng)濟(jì)合理性。

18、一致性；網(wǎng)絡(luò)的可靠性與經(jīng)濟(jì)合理性。2. 電話通信網(wǎng)的質(zhì)量要求 電話通信是目前用戶最基本的業(yè)務(wù)需求，對電話通信網(wǎng)的三項(xiàng)要求是：接續(xù)質(zhì)量、傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定質(zhì)量接續(xù)質(zhì)量、傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定質(zhì)量3 通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) l 一個(gè)通信系統(tǒng)往往有很多指標(biāo)，這些指標(biāo)從各個(gè)方一個(gè)通信系統(tǒng)往往有很多指標(biāo)，這些指標(biāo)從各個(gè)方面評價(jià)了系統(tǒng)各方面的優(yōu)劣。面評價(jià)了系統(tǒng)各方面的優(yōu)劣。l 通信的目的是快速、準(zhǔn)確地傳輸信息?？焖倏梢杂猛ㄐ诺哪康氖强焖?、準(zhǔn)確地傳輸信息?？焖倏梢杂糜行詠砻枋觯瑴?zhǔn)確可以用可靠性來描述。常用有效性來描述，準(zhǔn)確可以用可靠性來描述。常用有效有效性性和和可靠性可靠性兩方面進(jìn)行考慮。兩方面

19、進(jìn)行考慮。l有效性：有效性：信道的頻率資源是有限的(即信道帶寬是有限的)，顯然為傳輸某一信息而占用的信道帶寬越小，信道所能傳輸?shù)男畔⒙窋?shù)越多，越能有效地利用信道的頻率資源，通信系統(tǒng)的有效性越好。l可靠性：可靠性：信道傳輸信息時(shí)迭加了噪聲，可靠性用來描述通信系統(tǒng)抗噪聲能力，可靠性越高越能準(zhǔn)確地傳輸信息。 （1） 模擬通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)模擬通信系統(tǒng)的性能指標(biāo) l帶寬帶寬(有效性) 模擬信號(hào)占用的信道帶寬必須等于或大于信號(hào)帶寬，因此信號(hào)帶寬越小，有效性越好。l信噪比信噪比(可靠性) 模擬信號(hào)的質(zhì)量可用信噪比表示，因此解調(diào)器輸出信號(hào)的信噪比越大可靠性越好。 （2）數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的性

20、能指標(biāo) l碼速率和信息速率碼速率和信息速率( (有效性) 系統(tǒng)的有效性主要從傳輸效率、功率利用率、和頻帶利用率三個(gè)方面衡量。l誤碼率與誤比特率誤碼率與誤比特率( (可靠性可靠性) ) 在數(shù)字通信系統(tǒng)中衡量系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)是差錯(cuò)率。另外，為了說明系統(tǒng)正確工作的能力，可靠性指標(biāo)還包括可靠度和中斷率 。2. 數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo) (1) (1) 碼速率碼速率(R(RB B) )、信息速率、信息速率(R(Rb b) )lRB表示每秒鐘傳輸?shù)拇a元數(shù)目，單位為波特(Bd)，又稱RB為符號(hào)速率。lRb表示每秒鐘傳輸?shù)男畔⒘?，單位為每秒比?bit/s或bps)，又稱Rb為傳信率。

21、 碼元寬度(或碼元周期)為T秒時(shí) RB= （Baud）信息速率與碼速率之間的關(guān)系為 Rb=RBH(x) (bit/s)當(dāng)信源各個(gè)符號(hào)等概獨(dú)立時(shí)，當(dāng)信源各個(gè)符號(hào)等概獨(dú)立時(shí)，R Rb b=R=RB Bloglog2 2M (bit/s)M (bit/s) (1-1)2. 數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo) (2) 誤碼率誤碼率(Pe)與誤比特率與誤比特率(Pb) lPe= Pb= 誤比特率也被稱為誤信率。在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)母鞣?hào)一般是獨(dú)立等概的，因此常用式(1-1)來表示Rb與RB之間的關(guān)系，在二進(jìn)制系統(tǒng)中Rb=RB 、Pe=Pb ，在多進(jìn)制(M2)系統(tǒng)中一般PbPe 。(3) 有效性與

22、可靠性有效性與可靠性 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信號(hào)占用的信道帶寬Bc可以小于信號(hào)帶寬，而且信號(hào)帶寬還與信號(hào)的進(jìn)制數(shù)有關(guān)，故不用信號(hào)帶寬來描述有效性，而用頻帶利用率(B或b)來描述有效性。lB B= (Bd/Hz)= (Bd/Hz) (1-2)lb b= (bit/(s= (bit/(sHz)Hz)或或bps/Hzbps/Hz) (1-3) 當(dāng)式（1-1）成立時(shí) b b=B Bloglog2 2M M (1-4)(3) 有效性與可靠性有效性與可靠性 (3) 有效性與可靠性有效性與可靠性l顯然，B越大，b越大，有效性越好；采用多進(jìn)制可以提高b。l在數(shù)字通信系統(tǒng)中，接收機(jī)最終輸出的信號(hào)可能是數(shù)字信號(hào)也可能

23、是模擬信號(hào)。接收機(jī)輸出信噪比只適于用來描述傳輸模擬信號(hào)的可靠性，傳輸數(shù)字信號(hào)的可靠性可用誤碼率來表示。另外，接收機(jī)輸出的模擬信號(hào)是由數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換得到的，數(shù)字信號(hào)的誤碼率越小，所對應(yīng)的模擬信號(hào)的信噪比越大。l總之，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，誤碼率越小，可靠性越高。 1.2 現(xiàn)代通信網(wǎng)的支撐技術(shù)現(xiàn)代通信網(wǎng)的支撐技術(shù)1.2.1 信息應(yīng)用技術(shù)l1. 通信業(yè)務(wù)： 通信業(yè)務(wù)主要包括模擬與數(shù)字視頻業(yè)務(wù)（如普通電話業(yè)務(wù)、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)、IP電話業(yè)務(wù)、廣播電視業(yè)務(wù)等）、數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)（如網(wǎng)絡(luò)商務(wù)、電子郵件）和多媒體通信業(yè)務(wù)（如分配型業(yè)務(wù)和交互型業(yè)務(wù)）等。1.2.1 信息應(yīng)用技術(shù)2. 通信終端：l音頻通信終端技術(shù)l圖形圖

24、像通信終端技術(shù)l視頻通信終端技術(shù)l數(shù)據(jù)通信終端1.2 現(xiàn)代通信網(wǎng)的支撐技術(shù)現(xiàn)代通信網(wǎng)的支撐技術(shù)1.2.2 業(yè)務(wù)網(wǎng)技術(shù)l業(yè)務(wù)網(wǎng)是向用戶提供諸如電話、電報(bào)、傳真、數(shù)據(jù)、圖像等各種電信業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。l業(yè)務(wù)網(wǎng)包括電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、智能網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、IP網(wǎng)等，可分別提供不同的業(yè)務(wù)。1.2 現(xiàn)代通信網(wǎng)的支撐技術(shù)現(xiàn)代通信網(wǎng)的支撐技術(shù)1.2.3 接入與傳送網(wǎng)技術(shù)1. 傳輸媒質(zhì)： 有線傳輸媒質(zhì)電纜、光纖 無線傳輸媒質(zhì)自由空間2. 傳輸系統(tǒng)： 頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用3. 傳輸節(jié)點(diǎn)設(shè)備： ADM (Add/Drop Multiplexer,分插復(fù)用器 )、DXC (Digital Cross Connects,數(shù)字

25、交叉連接設(shè)備)、OADM、OXC等4. 接入設(shè)備： ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line ,非對稱數(shù)字用戶線路） 、PON (passive optical network，無源光網(wǎng)絡(luò) )、無線接入設(shè)備等有線電信道有線電信道 明線明線( (即平行絕緣線即平行絕緣線) ) 優(yōu)點(diǎn)：傳輸損耗低優(yōu)點(diǎn)：傳輸損耗低 缺點(diǎn)：噪聲干擾敏感缺點(diǎn)：噪聲干擾敏感 對稱電纜對稱電纜( (擰成扭絞狀的電纜擰成扭絞狀的電纜) ) 優(yōu)點(diǎn)：較穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)：較穩(wěn)定 缺點(diǎn)：損耗較大缺點(diǎn)：損耗較大 同軸電纜同軸電纜 優(yōu)點(diǎn)：外導(dǎo)體接地、屏蔽干擾優(yōu)點(diǎn)：外導(dǎo)體接地、屏蔽干擾 LANLAN用基帶：用

26、基帶：5050、9393 CATV CATV：7575圖圖 1 8 對稱電纜結(jié)構(gòu)圖對稱電纜結(jié)構(gòu)圖圖圖 1- 9同軸電纜結(jié)構(gòu)圖同軸電纜結(jié)構(gòu)圖 表表 3 1 幾種有線電纜的特性幾種有線電纜的特性 線路類型 頻率范圍/MHz 信號(hào)衰減 電磁干擾 UTP電纜 1100高一般STP電纜 1150 高 小 同軸電纜 11000 低 小 光纖信道光纖信道 組成組成：解調(diào)電信號(hào)解調(diào)電信號(hào)基帶電信號(hào)（原始電信基帶電信號(hào)（原始電信號(hào)）號(hào)）基帶電信號(hào)（原基帶電信號(hào)（原始電信號(hào)）始電信號(hào)）調(diào)制處理調(diào)制處理光源光源光調(diào)制器光調(diào)制器光纖線路光纖線路光檢測器光檢測器解調(diào)處理解調(diào)處理產(chǎn)生載波光產(chǎn)生載波光調(diào)制電信號(hào)調(diào)制電信號(hào)無

27、線視距中繼信道超短波、微波 例例 地面微波接力地面微波接力l兩個(gè)地面站之間傳送兩個(gè)地面站之間傳送l距離：距離：50 -100 km圖圖 1 -10微波中繼信道的構(gòu)成微波中繼信道的構(gòu)成圖圖 1 11 二頻制或四頻制頻率配置方式二頻制或四頻制頻率配置方式1站2站3站4站f1f3f2f4f1f3(a)1站2站3站4站f1f2f2f1f1f2(b) 微波中繼信道具有傳輸容量大、長途傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)約有色金屬、 投資少、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，被廣泛用來傳輸多路電話及電視等。 使用微波頻段使用微波頻段使用轉(zhuǎn)發(fā)器接收使用轉(zhuǎn)發(fā)器接收和轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星中繼通信衛(wèi)星中繼通信 若以靜止衛(wèi)星作為中繼站，采用三個(gè)相差12

28、0的靜止通信衛(wèi)星就可以覆蓋地球的絕大部分地域(兩極盲區(qū)除外)，如圖 3-12所示。若采用中、低軌道移動(dòng)衛(wèi)星，則需要多顆衛(wèi)星覆蓋地球。所需衛(wèi)星的個(gè)數(shù)與衛(wèi)星軌道高度有關(guān)， 軌道越低所需衛(wèi)星數(shù)越多。 目前衛(wèi)星中繼信道主要工作頻段有：L頻段(1.5/1.6GHz)、 C頻段(4/6GHz)、Ku頻段(12/14GHz)、Ka頻段(20/30GHz)。 衛(wèi)星中繼信道的主要特點(diǎn)是通信容量大、傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋區(qū)域廣等。另外，由于衛(wèi)星軌道離地面較遠(yuǎn)信號(hào)衰減大，電波往返所需要的時(shí)間較長。對于靜止衛(wèi)星，由地球站至通信衛(wèi)星，再回到地球站的一次往返需要0.26s左右，傳輸話音信號(hào)時(shí)會(huì)感覺明顯的延遲效應(yīng)。

29、目前衛(wèi)星中繼信道主要用來傳輸多路電話、電視和數(shù)據(jù)。 圖圖 1 12 衛(wèi)星中繼信道示意圖衛(wèi)星中繼信道示意圖 地球AB 陸地移動(dòng)信道陸地移動(dòng)信道 陸地移動(dòng)通信工作頻段主要在VHF(甚高頻)和UHF(特高頻)頻段，電波傳播特點(diǎn)是以直射波為主。但是，由于城市建筑群和其他地形地物的影響，電波在傳播過程中會(huì)產(chǎn)生反射波、散射波以及它們的合成波，電波傳輸環(huán)境較為復(fù)雜，因此移動(dòng)信道是典型的隨參信道。 圖圖 1 -13 移動(dòng)信道的傳播路徑移動(dòng)信道的傳播路徑hbd2dd1hm1.3 現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展趨勢現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展趨勢l通信技術(shù)數(shù)字化l通信業(yè)務(wù)綜合化l網(wǎng)絡(luò)互通融合化l通信網(wǎng)絡(luò)寬帶化l網(wǎng)絡(luò)管理智能化l通信服務(wù)

30、個(gè)人化1通信發(fā)展簡史 1844年，莫爾斯發(fā)明有線電報(bào)；1864年，麥克斯韋爾提出電磁輻射方程；1876年，貝爾發(fā)明電話；1896年，馬可尼發(fā)明無線電報(bào)；1906年，發(fā)明了真空管；1918年，調(diào)幅無線電廣播開播；1925年，開始采用三路明線載波電話、多路通信；1936年，調(diào)頻無線電廣播開播；1通信發(fā)展簡史通信發(fā)展簡史 1937年，發(fā)明脈沖編碼調(diào)制原理；1938年，電視廣播開播；1940-1945年，二次打戰(zhàn)刺激了雷達(dá)和微波通信系統(tǒng)的發(fā)展；1948年，發(fā)明晶體管，Shannon提出了信息論，通信統(tǒng)計(jì)理論開始建立；1950年，時(shí)分多路通信應(yīng)用于電話；1956年，敷設(shè)了越洋電纜；1957年，發(fā)射第一顆

31、人造衛(wèi)星；1958年，發(fā)射第一顆通信衛(wèi)星； 1960年，發(fā)明激光；1961年，發(fā)明集成電路； 1962年，發(fā)射第一顆同步通信衛(wèi)星，脈沖編碼調(diào)制進(jìn)入實(shí)用階段；1960-1970年，彩色電視問世；阿波羅宇宙飛船登月；數(shù)字傳輸?shù)睦碚摵图夹g(shù)得到了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)高速數(shù)字電子計(jì)算機(jī)；1970-1980年，大規(guī)模集成電路、商用衛(wèi)星通信、程控?cái)?shù)字交換機(jī)、光纖通信系統(tǒng)、微處理器等迅速發(fā)展；1980年以后，超大規(guī)模集成電路、長波長光纖通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用；綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)崛起。 雖然在各國通信網(wǎng)中，模擬通信依然存在，但無疑數(shù)字通信是目前和今后通信技術(shù)的發(fā)展方向。1通信發(fā)展簡史通信發(fā)展簡史 2. 數(shù)字通信的現(xiàn)狀數(shù)字通信

32、的現(xiàn)狀l數(shù)字短波通信l數(shù)字移動(dòng)通信l數(shù)字微波通信l數(shù)字衛(wèi)星通信 l數(shù)字光纖通信 目前數(shù)字通信的主要傳輸手段有：電纜通信、微波中繼通信、光纖通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等。 2. 數(shù)字通信的現(xiàn)狀數(shù)字通信的現(xiàn)狀3發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 寬帶化、綜合化、個(gè)人化、網(wǎng)絡(luò)化，最終實(shí)現(xiàn)全球個(gè)人通信。 作業(yè)一作業(yè)一l每46人自愿結(jié)合組成一組，自擬題目，就未來通信技術(shù)的發(fā)展趨勢談?wù)勏敕?。l要求：每組交報(bào)告一份，字?jǐn)?shù)不少于2000字。l提交截止日期：第三周的第一次課l郵箱：第第2章章 接入與傳送網(wǎng)技術(shù)接入與傳送網(wǎng)技術(shù)2.1 傳送網(wǎng)概述2.1.1 傳送與傳輸l所謂傳送網(wǎng)，是指在不同地點(diǎn)的個(gè)點(diǎn)之間完成轉(zhuǎn)移信息傳遞功能的一種網(wǎng)絡(luò)

33、，當(dāng)然傳送網(wǎng)也能傳遞各種網(wǎng)絡(luò)控制信息。傳送與傳輸（Transmission）不一樣，傳送是從信息傳遞的功能過程來描述；而傳輸是從信息信號(hào)通過具體物理媒質(zhì)傳遞的物理過程來描述。2.1.2 傳送網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)2.2 同步數(shù)字傳送網(wǎng)技術(shù)同步數(shù)字傳送網(wǎng)技術(shù)2.2.1 SDH傳送網(wǎng)產(chǎn)生背景1.PDH的特點(diǎn)與存在的主要問題lPDH主要面向話音技術(shù)，有兩種基礎(chǔ)速率（2.048Mbit/s和1.544Mbit/s），采用時(shí)分復(fù)用（TDM）技術(shù)實(shí)現(xiàn)多路話音信號(hào)的傳送（表8.1）。PDH采用的是準(zhǔn)同步復(fù)接，即每個(gè)復(fù)接點(diǎn)的時(shí)鐘與復(fù)接進(jìn)入的時(shí)鐘有較小的差別。其目的是復(fù)接時(shí)需要增加一些控制信息比特，從而使復(fù)接后的速率略高于

34、復(fù)接前的各碼流速率之和。l其存在的主要問題是：1.面向話音業(yè)務(wù)2.點(diǎn)對點(diǎn)傳輸連接3.傳輸標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一4.準(zhǔn)同步復(fù)用方式5.接口標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范6.系統(tǒng)管理能力弱2.SDH的產(chǎn)生lSDH傳輸網(wǎng)是由不同類型的網(wǎng)元通過光纜線路連接組成的，通過不同的網(wǎng)元完成SDH網(wǎng)的傳送功能，這些功能包括：上下業(yè)務(wù)、交叉連接業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)故障自愈等。SDH網(wǎng)中常見網(wǎng)元有終端復(fù)用器TM，分插復(fù)用器ADM，再生中繼器REG，數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC。 l分插復(fù)用器(ADM) 分插復(fù)用器用于SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接點(diǎn)處，例如鏈的中間結(jié)點(diǎn)或環(huán)上結(jié)點(diǎn)，是SDH網(wǎng)上使用最多、最重要的一種網(wǎng)元。ADM有兩個(gè)線路端口和一個(gè)支路端口。兩個(gè)線路端口各接一

35、側(cè)的光纜(每側(cè)收/發(fā)共兩根光纖)，為了描述方便我們將其分為西向(W)、東向(E)兩個(gè)線路端口。ADM的作用是將低速支路信號(hào)交叉復(fù)用到線路上去，或從線路端口收到的線路信號(hào)中拆分出低速支路信號(hào)。另外，還可將東/西向線路側(cè)的STM-N信號(hào)進(jìn)行交叉連接。ADM是SDH最重要的一種網(wǎng)元，通過它可等效成其它網(wǎng)元，即能完成其它網(wǎng)元的功能，例如：ADM可等效成兩個(gè)TM。l終端復(fù)用器(TM) 終端復(fù)用器是把多路低速信號(hào)復(fù)用成一路高速信號(hào)，或者反過來把一路高速信號(hào)分接成多路低速信號(hào)的設(shè)備。l再生中繼器(REG) REG的作用是將接收的光信號(hào)經(jīng)O/E、抽樣、判決、再生整形、E/O后在對側(cè)發(fā)出。 真正的REG只處理S

36、TM-N幀中的RSOH，并且不具備交叉連接功能。而ADM和TM因?yàn)橐瓿蓪⒌退僦沸盘?hào)復(fù)用到STM-N幀中，所以不僅要處理RSOH，而且還要處理MSOH，另外ADM和TM都具有交叉連接功能。l數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXC) 數(shù)字交叉連接設(shè)備主要完成STM-N信號(hào)的交叉連接，它實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)交叉矩陣，完成各個(gè)信號(hào)間的交叉連接。 DXC可將輸入的M路STM-N信號(hào)交叉連接到輸出的N路STM-N信號(hào)上，DXC的核心是交叉矩陣，功能強(qiáng)大的DXC能夠?qū)崿F(xiàn)高速信號(hào)在交叉矩陣內(nèi)的低級(jí)別交叉。3.SDH概念和特點(diǎn)l所謂SDH，是指一套可進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字信號(hào)的結(jié)構(gòu)等級(jí)。而SDH網(wǎng)

37、絡(luò)則是由一些基本網(wǎng)絡(luò)單元（NE）組成，在傳輸媒質(zhì)上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的傳送網(wǎng)絡(luò)，它具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）lSDH是完全不同于PDH的新一代傳輸網(wǎng)體制，主要有以下特點(diǎn)：（1）新型的復(fù)用映射方式，（2）兼容性好，（3）接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，（4）網(wǎng)絡(luò)管理能力強(qiáng)，（5）先進(jìn)的指針調(diào)整技術(shù)，（6）獨(dú)立的虛容器設(shè)計(jì)，（7）組網(wǎng)與自愈能力強(qiáng)，（8）系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范4.SDH應(yīng)用的若干問題1.頻帶利用率2.抖動(dòng)性能3.軟件權(quán)限4.定時(shí)信息的傳送5.IP業(yè)務(wù)對SDH傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響2.3 無線通信技術(shù)無線通信技術(shù)2.3.1 無線通信概述2.3.2 無線傳播環(huán)境及其特性1 電波的自由空間傳播2 電波傳播的幾何模型大氣折射與等效地球半徑電波的反射（如圖10.2）刃型遮擋的影響3 電波的多徑傳播和衰落電波傳播的長期慢衰落電波傳播的短期快衰落2.3.3 無線傳輸技術(shù)無線傳輸技術(shù)1 天線基本知識(shí)天線方向性波瓣寬度天線增益天線的極化2 調(diào)制技術(shù)3 抗衰落及抗干擾技術(shù)分集技術(shù)信道編碼和交織技術(shù)跳頻技術(shù)直接序列擴(kuò)頻技術(shù)智能天線技術(shù)均衡技術(shù)多載波和OFDM技術(shù)4 多址技術(shù)多址的基本原理FDMA技術(shù)TDMA技術(shù)CDMA技術(shù)SDMA技術(shù)隨機(jī)接入多址技術(shù)雙工技術(shù)2.3