通信原理01-概述

1、數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)崔建明cuijm399163.co山東科技大學(xué)參考書(shū)目通信原理作者： 樊昌信編著, 出版社： 電子工業(yè)出版社 數(shù)字通信作者：John G.Prokis 張立軍等譯, 出版社： 電子工業(yè)出版社 1 概 述n 通信的概念n 計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展n 數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵問(wèn)題n 數(shù)據(jù)通信的體系結(jié)構(gòu)通信的概念通信（Communication）是把消息從一地有效地傳遞到另一地，即消息傳遞的全過(guò)程。通信歷史：烽火臺(tái)-驛站-飛鴿傳書(shū)（也算無(wú)線通信）-電報(bào)（幾乎不用了 ） -電話-傳真-手機(jī)-網(wǎng)絡(luò)-3G電話的產(chǎn)生與發(fā)展三大電信運(yùn)營(yíng)商1854年Western Union公司成立，1877年成立美國(guó)之音電話公司1

2、876年貝爾電話公司成立，1925年貝爾實(shí)驗(yàn)室成立1900年美國(guó)AT&T公司成立電話的產(chǎn)生與發(fā)展1910年，AT&T、貝爾實(shí)驗(yàn)室、Western Electric從運(yùn)營(yíng)公司分離。1996年AT&T重組：通信業(yè)務(wù)集團(tuán)（Communication Services Group）朗訊科技（Lucent Technologies）咨詢公司（Global Information Solutions）電話交換方式的發(fā)展1880-1910：人工交換（Manual Switch）喬治貝爾發(fā)明世界上第一部電話機(jī)已經(jīng)100多年；最早的電話交換使用人工轉(zhuǎn)接方式，接線話務(wù)員使用塞繩（link）把要通話的兩端物理上連接

3、起來(lái)；容量小、交換效率低，但它是一次遠(yuǎn)程電信號(hào)通信的跨躍。1910-1970：機(jī)電交換（Electromechanical Switching）1910-1960：步進(jìn)制系統(tǒng)（Step-by-Step）1940-1975：縱橫制交換機(jī)（空分制），即Crossbar-System1960-現(xiàn)在：電子交換（Electronic Switching）模擬交換(Analog Switching)數(shù)字交換(Digital Switching)貝爾系統(tǒng)解體前的交換體系貝爾系統(tǒng)解體后的交換體系我國(guó)長(zhǎng)話網(wǎng)絡(luò)的交換體系結(jié)構(gòu)我國(guó)通信運(yùn)營(yíng)商華為中興大唐UT-斯達(dá)康移動(dòng)聯(lián)通電信國(guó)際電話網(wǎng)交換體系計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展1

4、864年美國(guó)Rand公司提出存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的概念，電路交換向分組交換過(guò)渡?？焖俜纸M交換技術(shù)幀中繼、ATM(基于信息元的交換和復(fù)用技術(shù))B-ISDN綜合化、高速化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1969年 美國(guó)國(guó)防部 ARPANET1976年 X.25標(biāo)準(zhǔn)1989年 ATM交換1993年 國(guó)家信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（NII）行動(dòng)計(jì)劃：信息高速公路1994年 全球信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（GII）1996年 下一代因特網(wǎng)計(jì)劃（NGI）物聯(lián)網(wǎng)（呵呵）2009年年1月28日，奧巴馬就任美國(guó)總統(tǒng)后，與美國(guó)工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會(huì)議”，作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)

5、施。當(dāng)年，美國(guó)將新能源和物聯(lián)網(wǎng)列為振興經(jīng)濟(jì)的兩大重點(diǎn)。 2009年8月溫家寶總理在視察中科院無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究所時(shí)，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用也提出了一些看法和要求。自溫總理提出“感知中國(guó)”以來(lái),物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國(guó)家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，寫(xiě)入“政府工作報(bào)告”，物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)受到了全社會(huì)極大的關(guān)注，其受關(guān)注程度是在美國(guó)、歐盟、以及其他各國(guó)不可比擬的。 傳統(tǒng)的電話網(wǎng)絡(luò)的交換系統(tǒng)不適合計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸具有間歇性 計(jì)算機(jī)通信具有突發(fā)性 電路交換在建立通路之前的呼叫時(shí)間太長(zhǎng) 分組交換技術(shù)與虛電路面向21世紀(jì)的計(jì)算機(jī)通信 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN) 計(jì)算機(jī)無(wú)線通信 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通信技術(shù)的發(fā)展是引

6、領(lǐng)當(dāng)今技術(shù)發(fā)展的火車頭，帶動(dòng)電子信息、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展微電子領(lǐng)域Iphon 喬布斯模擬計(jì)算機(jī)物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信涉及的主要技術(shù)(1)信道與噪聲涉及的基本問(wèn)題有信道的概念、常用信道的特性及對(duì)所傳信道的影響，克服不良信道特性的辦法等。數(shù)字通信涉及的主要技術(shù)(2)數(shù)字終端技術(shù)包括發(fā)端、收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理過(guò)程中所涉及到的技術(shù)。模擬信號(hào)數(shù)字化問(wèn)題中的信源編碼/譯碼；數(shù)據(jù)壓縮處理，語(yǔ)音壓縮編碼技術(shù)；多路復(fù)用、數(shù)字復(fù)接技術(shù)等。 數(shù)字通信涉及的主要技術(shù)(3)數(shù)字基帶傳輸技術(shù)信號(hào)傳輸碼型碼間串?dāng)_問(wèn)題實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間串?dāng)_傳輸?shù)睦硐霔l件及減少碼間串?dāng)_的部分響應(yīng)系統(tǒng)和均衡技術(shù)。數(shù)字通信涉及的主要技術(shù)(4)數(shù)字頻帶傳輸技

7、術(shù)數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)主要是指數(shù)字通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一數(shù)字調(diào)制/解調(diào)技術(shù)，是將輸入的數(shù)字信號(hào)（基帶數(shù)字信號(hào)）變換為適合于信道傳輸?shù)念l帶信號(hào)。數(shù)字通信涉及的主要技術(shù)(5)數(shù)字同步技術(shù)同步就是使系統(tǒng)的收發(fā)兩端在時(shí)間上保持步調(diào)一致。同步的主要內(nèi)容有載波同步、位同步、幀同步以及網(wǎng)同步。 數(shù)字通信涉及的主要技術(shù)(6)差錯(cuò)控制編碼技術(shù)差錯(cuò)控制編碼/譯碼，屬信道編碼之范疇。信道編碼技術(shù)主要研究檢錯(cuò)、糾錯(cuò)碼概念及基本實(shí)現(xiàn)方法。 數(shù)字通信涉及的主要技術(shù)(7)信道共享技術(shù)公共信道應(yīng)同時(shí)為多對(duì)用戶提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，不能被某一對(duì)用戶獨(dú)占，這是提高線路利用率的有效方法。數(shù)字通信涉及的主要技術(shù)(8)數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換又叫

8、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接。這與電話系統(tǒng)的交換局一樣，因?yàn)槿我庖粚?duì)用戶都是用公共的網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)接是必然的，轉(zhuǎn)接技術(shù)直接影響了通信質(zhì)量和線路利用率。它與信道共享問(wèn)題密切相關(guān)。數(shù)字通信涉及的主要技術(shù)(9)流量控制流量是計(jì)算機(jī)通信過(guò)程在網(wǎng)絡(luò)中的通信量。在網(wǎng)絡(luò)中通信鏈路的容量、交換結(jié)點(diǎn)的緩沖區(qū)和處理機(jī)等都是網(wǎng)絡(luò)資源。在某一段時(shí)間里，如果對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求超過(guò)了網(wǎng)絡(luò)所能提供的，則產(chǎn)生了擁塞，解決網(wǎng)絡(luò)擁塞的辦法是流量控制。數(shù)字通信涉及的主要技術(shù)(10)尋址與路由選擇在互聯(lián)網(wǎng)中，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)可能位于不同的子網(wǎng)上，此時(shí)的尋址問(wèn)題最為復(fù)雜。要確定哪兩個(gè)子網(wǎng)上的哪兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通信，還要確定這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上的哪兩個(gè)進(jìn)程通信。在單個(gè)子網(wǎng)上就不必尋

9、網(wǎng)址了。尋址是計(jì)算機(jī)通信中最基本的問(wèn)題。在網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通信時(shí)，它們之間可能經(jīng)過(guò)許多轉(zhuǎn)接點(diǎn)和鏈路，也可能經(jīng)過(guò)許多通信子網(wǎng)，有許多路由，如何選擇其中一條，這就是路由選擇要解決的問(wèn)題。數(shù)據(jù)通信的層次結(jié)構(gòu)交換系統(tǒng)高層接口進(jìn)程與尋址交換層路徑選擇流量控制信道共享與交換網(wǎng)絡(luò)尋址傳輸系統(tǒng)幀控與鏈路管理鏈路管理幀序檢測(cè)與控制幀流量控制接入與傳輸誤碼檢測(cè)與控制數(shù)據(jù)透明傳輸同步信號(hào)變換與編碼數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo) 信息傳輸速率 信息傳輸速率(或稱信息速率、比特率)指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的信息量，單位是比特/秒(b/s，或bps)。 碼元速率碼元速率又稱為調(diào)制速率，或波特率，是指單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的碼元數(shù)目，單位是波特(Baud)。 誤碼率誤碼率是指碼元在傳輸系統(tǒng)出差錯(cuò)的概率。常用的誤碼率可表示為：接收到出差錯(cuò)的比特?cái)?shù)誤碼率=總的傳輸比特?cái)?shù)頻帶利用率頻帶利用率是描述數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬之間關(guān)系的一個(gè)指標(biāo)，也是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)有效性的指標(biāo)。它是單位時(shí)間內(nèi)所能傳輸?shù)男畔⑺俾?，可表示?1log( /)bBRNb sHzBBT制訂數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)ISOInternational Standard OrganizationITUInte