信息學(xué)科導(dǎo)論CN課件

第3章:通信科學(xué)與技術(shù)3.1有線通信系統(tǒng)3.2光纖通信技術(shù)3.3交換技術(shù)3.4多媒體通信3.5無線通信系統(tǒng)3.6通信電源技術(shù)本講義含書上第3章與第6章的內(nèi)容7/24/20231信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.1有線通信系統(tǒng)—基本概念通信系統(tǒng)的基本概念及通信網(wǎng)的構(gòu)成形式什么是通信系統(tǒng)？由信源、變換器、信道、反變換器及信宿所構(gòu)成的信息傳輸系統(tǒng)叫通信系統(tǒng)。它由哪幾部分構(gòu)成？如下圖3.1信道(通信線路)圖3.1通信系統(tǒng)模型

7/24/20232信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.1有線通信系統(tǒng)—各部分作用各部分的作用：信源信息源，產(chǎn)生要傳遞的信息，如語音、圖像、數(shù)據(jù)、文字等。變換器原始的消息不能以電磁波來傳送，所以需要通過變換器將原始的非電消息變換成電信號，并再對這種電信號進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，使其變換成適合某種具體信道傳輸?shù)碾娦盘枴Ｐ诺劳瓿捎尚旁吹侥康牡貍鬏斎蝿?wù)的傳輸通路。在有線通信中，其物理信道主要是指通信線路，而通信線路又包括通信電纜，通信光纜等。反變換器將沿信道傳輸過來的信號還原成信源原來的信息，與變換器所起的作用相反。7/24/20233信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.1有線通信系統(tǒng)—各部分作用(續(xù))各部分的作用(續(xù))：中繼設(shè)備或交換設(shè)備前者是指對經(jīng)過一定長度線路傳輸后的信號進(jìn)行放大、恢復(fù)的線路中間設(shè)備，如中繼器、EDFA、FRA等；后者是指通信系統(tǒng)中選擇接續(xù)用的中間設(shè)備(如交換機)，它的主要作用是根據(jù)用戶要求，完成不同用戶之間的邏輯連接。噪聲在信息的傳遞過程中，由于存在各種外界的或內(nèi)部的因素，產(chǎn)生各種各樣的干擾，我們統(tǒng)稱為噪聲。噪聲是必須引起工程人員重視的一個問題，它可存在于通信系統(tǒng)的任何部分并將直接影響通信質(zhì)量。7/24/20234信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.1有線通信系統(tǒng)—通信網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)形式通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)形式什么是通信網(wǎng)？構(gòu)成要素有哪些？由通信端點、節(jié)（結(jié)）點和傳輸鏈路相應(yīng)的有機地連接起來，以實現(xiàn)在兩個或更多的規(guī)定通信端點之間提供連接或非連接傳輸?shù)耐ㄐ朋w系。通信網(wǎng)的構(gòu)成要素包括交換系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、終端設(shè)備以及實現(xiàn)互連互通的信令協(xié)議，即一個完整的通信網(wǎng)包括硬件和軟件兩部分。長途網(wǎng)的構(gòu)成形式目前我國長途通信網(wǎng)是由以前的四級網(wǎng)結(jié)構(gòu)逐步發(fā)展演變成現(xiàn)在的兩級網(wǎng)的。7/24/20235信息學(xué)科導(dǎo)論CN圖3.2四級長途網(wǎng)結(jié)構(gòu)

7/24/20236信息學(xué)科導(dǎo)論CN圖3.3兩級長途網(wǎng)結(jié)構(gòu)

7/24/20237信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.1有線通信系統(tǒng)—通信線路通信線路的發(fā)展過程(1)架空明線（2）對稱電纜（3）同軸電纜（4）全塑電纜1（6）光纜（5）全塑電纜2圖3.6通信線路的發(fā)展過程7/24/20238信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—基本概念光纖通信的概念光纖通信是指利用相干性和方向性極好的激光束作載波(稱為光載波)來攜帶信息,并利用光纖來進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?光纖通信是利用半導(dǎo)體激光器(LD)或發(fā)光二極管(LED)作為光源器件,把電信號轉(zhuǎn)換成光信號,耦合到石英光纖中進(jìn)行傳播,在接收端使用半導(dǎo)體檢測器件(檢波器),如雪崩光電二極管(APD)或光電二極管(PIN)等,將光信號再還原為電信號的一種通信方式7/24/20239信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—光纖通信系統(tǒng)的組成光發(fā)送機PCM復(fù)用設(shè)備光中繼器光接收機PCM解復(fù)用設(shè)備（光）（光）(電）(電）信息信息光纖通信系統(tǒng)的組成簡圖7/24/202310信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—器件光有源器件光源、光檢測器和光放大器；是光發(fā)射機、光接收機和光中繼器的關(guān)鍵器件，和光纖一起決定著基本光纖傳輸系統(tǒng)的水平。光無源器件主要有連接器、耦合器、波分復(fù)用器、調(diào)制器、光開關(guān)和隔離器等這些器件對光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成、功能的擴展和性能的提高都是不可缺少的。WDM/DWDM器件波分復(fù)用/解復(fù)用器件波長分配器波長變換器光交叉聯(lián)接器OXC7/24/202311信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—光纖結(jié)構(gòu)及分類光纖分為纖芯、包層、涂覆層（材料為硅酮樹脂等）、套塑等層光纖按折射率分布來分均勻光纖,非均勻光纖；階躍型,漸變型光纖按照傳輸模數(shù)的多少來分單模光纖（SM）：多摸光纖（MM）：光纖按組成份分石英系列,多組份玻璃,氟化物,塑料,液芯光纖按傳輸波長分短波長0.85,長波長1.3,1.55,1.85,超長波長>2.0光纖按涂覆方式分緊套,松套光纖按標(biāo)準(zhǔn)分G.652.G.653.G.654.G.655.G.6567/24/202312信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—光纖結(jié)構(gòu)及分類SMSingle-ModeFibertypesMM-SIMulti-ModeStepIndexMM-GIMulti-ModeGradedIndex7/24/202313信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—傳輸技術(shù)的演進(jìn)模擬信號數(shù)字傳輸：高質(zhì)、安全、集成……光纖傳輸：寬帶、低損、無電磁干擾、價低……光纖數(shù)字傳輸綜合好處→PDH飛速發(fā)展PDH(準(zhǔn)同步數(shù)字系列)的組網(wǎng)缺點→SDH(同步數(shù)字系列)：靈活的組網(wǎng)能力、強大的網(wǎng)管、帶寬管理及自愈保護(hù)……SDH與PDH均為TDM（時分復(fù)用）電子電路限制高速SDH的發(fā)展電子瓶頸波分復(fù)用（WDM，DWDM）+EDFA擴展傳輸容量的新手段全光通信網(wǎng)信息高速公路的骨干網(wǎng)7/24/202314信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—光纖傳輸系統(tǒng)的發(fā)展EMUX電端機再生中繼再生中繼EDMUX電復(fù)用電端機同軸電纜、微波……電解復(fù)用圖3.10傳統(tǒng)的電傳輸系統(tǒng)O/E/O光纜EMUX光發(fā)送再生中繼再生中繼EDMUX電復(fù)用光接收圖3.11光電混合型光纖傳輸系統(tǒng)電解復(fù)用光纜光纜O/E/O圖3.12DWDM光纖傳輸系統(tǒng)OMUXODMUXOAOAOA光發(fā)送光發(fā)送光發(fā)送λ１λ２λΝλ１，λ２……λΝ光接收光接收光接收λ１λ２λΝ7/24/202315信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—光纖通信技術(shù)的進(jìn)展20多年來光纖通信技術(shù)在發(fā)掘、利用光纖帶寬資源，擴展光纖傳輸能力方面進(jìn)展神速。（傳輸能力主要指：通信容量和傳輸距離）。在光波長和光纖類型方面多模光纖單模光纖短波長800nm長波長1300nm(1310nm)、1550nm一纖一波一纖多波WDM使光纖通信系統(tǒng)的容量大大增加,是光纖通信技術(shù)的重大突破。90年代中期，美國AT&T和MCI公司首先建立了光波分復(fù)用WDM試驗線路MCI的試驗線路，從SanLuis到支加哥，365英里，容量為4x10Gbps，用于市民通信，有商業(yè)價值。AT&T的實驗線路全長2000公里，用于公司內(nèi)部通信。由于密集波分復(fù)用和微電子技術(shù)的進(jìn)步，使光纖通信傳輸系統(tǒng)的容量爆炸性的增長7/24/202316信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—WDM+EDFATXEDFAEDFATXTXTXTXTXTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX40km40km40km40km40km40km40km40km40km1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTX1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTR1310RPTRTXTXTXTXTXTXTXTXTXTXMUX120km120km120kmWDM+EDFA革新了光纖傳輸DEM7/24/202317信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—光纖通信的優(yōu)勢經(jīng)濟優(yōu)勢頻率資源豐富,通信容量極大粗略地講，一根光纖傳輸數(shù)字信號的碼速容量在理論上可達(dá)40Tbit/s（T=1012）最好的金屬導(dǎo)線，可傳輸?shù)臄?shù)字信號的碼速為400Mbit/s。差5個數(shù)量級。容量較微波通信可提高103～104倍。傳輸損耗低、無中繼通信距離長當(dāng)光波長λ=1.55um時，衰減有最低點?？傻瓦_(dá)0.2dB/km，接近理論值。這樣中繼數(shù)量減少，成本低，通信質(zhì)量高。

節(jié)約銅(鋁)和鉛抗干擾能力強,保密性能好（不受電磁、強電干擾）光纜耐腐蝕,重量輕,體積小（占用空間小，敷設(shè)方便）7/24/202318信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—光纖通信的優(yōu)勢與缺點技術(shù)優(yōu)勢與電信接續(xù)容量安全性,可靠性提高;在線監(jiān)控容易實現(xiàn)擴容方便方便解決區(qū)間通信光纖通信的缺點質(zhì)地脆，機械強度低要有較好的切斷、連接技術(shù)要有較好的檢測技術(shù)分路、耦合比較麻煩。7/24/202319信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—光纖通信的歷史與現(xiàn)狀在60年代中期，最好的光學(xué)玻璃的傳輸損耗仍高達(dá)

1000dB/km。即，如果信號傳輸1公里后檢測到一個波長為1μm的光子(其能量hυ≒2×10-19焦耳)，則在其輸入端要輸入的光的能量為2×1081焦耳。這將遠(yuǎn)超過太陽系自形成以來的，全部輻射能量的總和

1966年英籍華人高錕博士（原香港中文大學(xué)校長，北京大學(xué)名譽教授）和Hockham

指出：如果利用帶有包層材料的石英玻璃光學(xué)纖維(光纖)，玻璃中雜質(zhì)的濃度精確地控制在0.1ppm以下)，就可以制造出損耗低于20dB/km的光導(dǎo)纖維。鍍銀銅線單芯高頻低損耗電纜衰減：1GHz---0.47dB/m；2GHz---0.53dB/m；6GHz---0.96dB/m；18GHz---1.74dB/m；26.5GHz---2.16dB/m；40GHz---2.74dB/m光193.1THz=1.931×105Ghz7/24/202320信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—光纖通信的歷史與現(xiàn)狀1970年美國康寧*

（Corling）玻璃公司的卡普隆(Kapron)利用外部氣相沈積法(OutsideVapor-phaseQxidationDepositionMethod：OVD)作出損耗為20dB/km光纖，使光導(dǎo)纖維的發(fā)展得到突破。1972年康寧玻璃公司研發(fā)出損耗為7dB/km的光纖1974年美國貝爾實驗室*（BellLaboratory

）利用改良式化學(xué)氣相沈積法(ModifiedChemicalPhaseDepositionMethod：MCVD)成功地制造出損耗僅2.5dB/km的光纖

1976年日本電報電話公司*（NTT）制造出0.47dB/km

的低損耗光纖1978年日本電報電話公司（NTT）將光纖損耗降為0.2dB/km1986年日本住友電工*(Sumitomo)將光纖損耗降為0.154dB/km2002年日本住友電工*(Sumitomo)將光纖損耗降為0.1484dB/km直至1982年之後，單模光纖通信系統(tǒng)才開始使用。所用之光源為激光二極管，而所使用之光探測器是雪崩二極管

目前商用光纖損耗在1.55m波段約為0.17dB/km7/24/202321信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.2光纖通信技術(shù)—光纖通信的歷史與現(xiàn)狀截至2004年底，我國骨干通信網(wǎng)總長度已達(dá)370萬公里，這些光纜線路總投資超過千億元，但利用率卻不足20%，而城域網(wǎng)的利用率還不足30%，F(xiàn)LAG－FiberOpticLink aroundtheGlobe架空光纜直埋光纜北京上海至歐洲至日本FLAG至韓國至朝鮮至俄羅斯我國光纜骨干網(wǎng)分布圖至東南亞7/24/202322信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.3交換技術(shù)--交換的基本概念交換的概念S交換機7/24/202323信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.3交換技術(shù)--交換的基本概念交換(Switching)：將一條線路(或信道)上的信息轉(zhuǎn)發(fā)到另一條或多條線路(或信道)上去，這是由通信網(wǎng)中的結(jié)點(node)來完成的。SSSSSSST匯接交換機中繼線7/24/202324信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.3交換技術(shù)--交換的基本概念網(wǎng)絡(luò)交換結(jié)點(交換機)的基本功能：能正確接收和分析從線路（用戶線或中繼線）上發(fā)來的呼叫信號和地址信號；能按目的地址正確地選路，并能在中繼線上轉(zhuǎn)發(fā)信號；能控制連接的建立和拆除（即能分配和回收/釋放通信資源）。能正確地轉(zhuǎn)發(fā)用戶信息。7/24/202325信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.3交換技術(shù)--電話交換機發(fā)展過程電話交換技術(shù)發(fā)展時間最長、形式多樣人工交換機電交換電子交換機電交換：步進(jìn)制縱橫制電子交換：布控制程控制信號形式：模擬交換數(shù)字交換業(yè)務(wù)功能：電話業(yè)務(wù)綜合業(yè)務(wù)程控數(shù)字交換機:現(xiàn)代電信網(wǎng)的核心設(shè)備可用于：固定電話網(wǎng)(PSTN)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）、移動通信網(wǎng)（PLMN）、智能網(wǎng)（IN）、等等。主要特點?7/24/202326信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.3交換技術(shù)--交換技術(shù)的種類傳統(tǒng)窄帶交換技術(shù)電路交換(CircuitSwitching)原理：“開關(guān)切換”、同步時分復(fù)用

特點：延遲小、線路(資源)利用率低應(yīng)用：語音通信、PSTN等電信網(wǎng)報文交換(MessageSwitching)原理：存儲-轉(zhuǎn)發(fā)、統(tǒng)計復(fù)用特點：延遲長、效率低應(yīng)用：(被淘汰)分組交換(PacketSwitching)原理：存儲-轉(zhuǎn)發(fā)、統(tǒng)計復(fù)用、數(shù)據(jù)分組(packet)特點：延遲較長、線路（資源）利用率高、簡單靈活應(yīng)用：數(shù)據(jù)通信、計算機網(wǎng)絡(luò)7/24/202327信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.3交換技術(shù)--交換技術(shù)的種類現(xiàn)代寬帶交換技術(shù)幀中繼（FrameRelay）高速分組交換技術(shù)兩層結(jié)構(gòu)、面向連接型主要用于遠(yuǎn)程LAN互連ATM交換(AsynchronousTransferMode)兼具CS和PS的優(yōu)點信元(cell)交換、異步復(fù)用、面向連接型可用于LAN、WAN和B-ISDN(支持多業(yè)務(wù))。7/24/202328信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.3交換技術(shù)--交換技術(shù)的發(fā)展IP與ATM結(jié)合:重疊模式：CIPOA(ClassicalIPoverATM)LANE(LANEmulation)MPOA(MultipleProtocoloverATM)集成模式：IPSwitching、TagSwitching或其它MPLS(MultipleProtocolLabelSwitching)7/24/202329信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.3交換技術(shù)--交換技術(shù)的發(fā)展光交換(OpticalSwitching)商用單波光纖10–2000Gbps

電子交換光交換全光網(wǎng)絡(luò)波分、時分、自由空間、混合光交換軟交換(SoftSwitching)下一代網(wǎng)絡(luò)NGN的核心技術(shù)以IP網(wǎng)作為核心承載網(wǎng)絡(luò)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間提供無縫的互操作功能業(yè)務(wù)與呼叫控制、呼叫控制與承載分離軟交換系統(tǒng)/NGN采用四層結(jié)構(gòu)(業(yè)務(wù)應(yīng)用層、控制層、傳送層、邊緣接入層)。7/24/202330信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.4多媒體通信—概述在技術(shù)發(fā)展史上，計算機、通信和廣播電視一直是三個互相獨立的技術(shù)領(lǐng)域，各自有著互不相同的技術(shù)特征和服務(wù)范圍。但是，近幾十年來，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，這三個原本各自獨立的領(lǐng)域相互滲透、相互融合，形成了一門嶄新的技術(shù)—多媒體。多媒體技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，又反過來進(jìn)一步加速了這三個領(lǐng)域的融合，使多媒體通信成為通信技術(shù)今后發(fā)展的主要方向之一。7/24/202331信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.4多媒體通信—多媒體概念媒體（Medium）：承載和傳播信息的載體。Medium(Media)有“中間物、中介”之意。人與人之間所賴以交流和溝通思想、觀念或意見的中介物，便可稱之為媒體。多媒體(Multimedia)：多種媒體的綜合應(yīng)用，這里的“媒體”一般指的是感覺媒體（如視覺和聽覺媒體）和表示媒體（如文本、圖形、圖像、聲音、視頻、動畫等）。多種信息載體的表現(xiàn)形式、存儲與傳遞方式的有機集合；而且一般應(yīng)包含兩種以上相關(guān)聯(lián)的媒體，其中至少有一種為時間相關(guān)的連續(xù)媒體，如聲音或視頻等。7/24/202332信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.4多媒體通信—多媒體通信多媒體通信：多媒體技術(shù)+通信技術(shù)多媒體通信技術(shù)是計算機技術(shù)、音視頻技術(shù)和通信技術(shù)相互滲透、相互影響的結(jié)果，因此，它具有計算機的交互性、聲音和視頻的真實性(實時同步展現(xiàn))以及通信系統(tǒng)的分布性。多媒體通信中的“媒體”特指表示媒體.也就是多媒體通信系統(tǒng)中要有存儲、傳輸、處理、顯示多種表示媒體信息（即多種編碼信息，如聲音、圖像、文本等媒體數(shù)據(jù)）的功能。7/24/202333信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.4多媒體通信—多媒體通信多媒體通信的基本特點：數(shù)據(jù)量大、實時性高；傳輸具有不同特征的多種業(yè)務(wù)流（集成性）;存在時空約束（同步性）；具有交互性（對稱/不對稱，同步/異步）；支持分布式處理和協(xié)同工作(分布性)。7/24/202334信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.4多媒體通信—流媒體流媒體（ＳtreamingMedia）：在網(wǎng)絡(luò)上流式傳輸?shù)倪B續(xù)時基媒體（包括音頻、視頻和動畫等）。狹義的流媒體是指：不同于傳統(tǒng)的下載播放方式，而是從Internet上邊下載、邊播放的連續(xù)多媒體數(shù)據(jù)流。廣義的流媒體是指：流媒體系統(tǒng)，即使音頻、視頻數(shù)據(jù)形成連續(xù)而穩(wěn)定的傳輸流和回放流的一系列技術(shù)、方法和協(xié)議的總稱。7/24/202335信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.4多媒體通信—超媒體超媒體（Hypermedia）＝超文本＋多媒體超文本（Hypertext）：采用非線性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組織塊狀信息的電子文檔；它也是一種信息管理技術(shù)，由信息結(jié)點和表示結(jié)點間相關(guān)性的鏈構(gòu)成一個具有一定邏輯結(jié)構(gòu)和語義的信息網(wǎng)絡(luò)．如果超文本結(jié)點具有不同媒體形式或包含多媒體信息，它就是超媒體．7/24/202336信息學(xué)科導(dǎo)論CN

寬帶通信網(wǎng)絡(luò)（傳輸、交換設(shè)備）3.4多媒體通信—多媒體通信系統(tǒng)的構(gòu)成寬帶接入設(shè)備接入網(wǎng)寬帶接入設(shè)備接入網(wǎng)多媒體終端多媒體終端多媒體終端多媒體終端7/24/202337信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.4多媒體通信—應(yīng)用分類多媒體通信業(yè)務(wù)分類：多媒體信息服務(wù)多媒體遠(yuǎn)程通信多媒體協(xié)同工作還可細(xì)分為：會議業(yè)務(wù)（ConferenceServices）交談業(yè)務(wù)（ConversationServices）分配業(yè)務(wù)（DistributionServices）檢索業(yè)務(wù)（RetrievalServices）采集業(yè)務(wù)（CollectionServices）消息業(yè)務(wù)（MessageServices）7/24/202338信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.5無線通信系統(tǒng)--現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)移動蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)第二代（GSM,IS-95)第三代（CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA）局域網(wǎng)系統(tǒng)無線局域網(wǎng)（WLAN）無線廣域網(wǎng)（WMAX）廣播電視系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)近距無線通信網(wǎng)絡(luò)無線個域網(wǎng)（WPAN）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）無線射頻識別（RFID）7/24/202339信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.5無線通信系統(tǒng)--通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點到點）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線7/24/202340信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.5無線通信系統(tǒng)—基本概念（2）幾種通信系統(tǒng)帶寬GSM：若干200KHz頻帶構(gòu)成CDMA：若干1.25MHz頻帶構(gòu)成廣播數(shù)字電視（DVB-T）：若干6/7/8MHz頻帶帶寬構(gòu)成。（3）無線電波的傳輸無線電發(fā)送是以自由空間為傳輸信道，把需要傳送的信息(聲音、文字或圖象)變換成無線電波傳送到遠(yuǎn)方的接收點。希望傳送距離遠(yuǎn)，要能實現(xiàn)多路傳輸，且各路信號傳輸時，應(yīng)互不干擾（4）接收機的主要工作天線接收無線電波并轉(zhuǎn)化為電信號；對電信號進(jìn)行濾波及解調(diào)；對接收信號進(jìn)行糾錯解碼；對信源信號進(jìn)行解壓縮得到原始信號；數(shù)字通信的接收機復(fù)雜度大于發(fā)射機；一般來講接收機需要對付信道對發(fā)射信號的畸變；發(fā)射信號的設(shè)計要以接收機能否正常接收到發(fā)射信號為原則。7/24/202341信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.5無線通信系統(tǒng)—無線通信系統(tǒng)的研究內(nèi)容①信道編碼/解碼的研究（糾錯編碼）BCH碼，卷積碼，turbo碼，LDPC碼②調(diào)制/解調(diào)技術(shù)的研究BPSK，QAM，OFDM…③天線與傳輸技術(shù)的研究天線發(fā)射/接收，方向性天線，智能天線，多天線技術(shù)。④無線通信系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)給出解決方案，進(jìn)行硬件實現(xiàn)7/24/202342信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.5無線通信系統(tǒng)—展望（6）一體化通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)想①核心：高速光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)②地面：接入、蜂窩、局域、城域③上層：天基網(wǎng)絡(luò)④垂直：衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)⑤下層：自組織、傳感器網(wǎng)絡(luò)（7）無線通信面臨的挑戰(zhàn)隨時隨地連接網(wǎng)絡(luò)；多種業(yè)務(wù)多種設(shè)備的集合：語音，數(shù)字，音頻，視頻；電話，電視，照相機，計算機；產(chǎn)品的小型化、低功耗、低成本。7/24/202343信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.5無線通信系統(tǒng)—GSM介紹GlobalSystemforMobilecommunication，全球移動通信系統(tǒng)，個人無線通信優(yōu)點：移動性良好。缺點：頻帶利用率低。提高空間利用率的策略：減小無線電波覆蓋面積，提高信號接收效率。主要技術(shù)方案：減小蜂窩尺寸，扇區(qū)分割技術(shù)，智能天線技術(shù)，多天線技術(shù)（MIMO）7/24/202344信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.5無線通信系統(tǒng)—衛(wèi)星通信介紹衛(wèi)星通信簡單地說就是地球上(包括地面和低層大氣中)的無線電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。衛(wèi)星通信的特點是:通信范圍大;廣播;易開通.通信衛(wèi)星（communicationssatellite）是各類衛(wèi)星通信系統(tǒng)或衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的空間部分。一顆靜止軌道通信衛(wèi)星大約能夠覆蓋地球表面的40％，使覆蓋區(qū)內(nèi)的任何地面、海上、空中的通信站能同時相互通信。在赤道上空等間隔分布的3顆靜止通信衛(wèi)星可以實現(xiàn)除兩極部分地區(qū)外的全球通信。

圖3.21衛(wèi)星通信7/24/202345信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.5無線通信系統(tǒng)—無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless

Sensor

Network,

WSN）就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個要素。WSN一般有sensor

node（傳感器節(jié)點）與基站(稱作sink,用來集中從小型傳感器收集的數(shù)據(jù))傳感器節(jié)點是一種非常小型的計算機，一般由以下幾部分組成：①處理器和內(nèi)存（一般能力都比較有限）。②各類傳感器（溫度、濕度、聲音、加速度、全球定位等）。③通訊設(shè)備（一般是無線電收發(fā)器或光學(xué)通信設(shè)備）。④電池（一般是干電池，也有使用太陽能電池的）。⑤其他設(shè)備，包括各種特定用途的芯片，串行并行接口等（USB，RS232）。7/24/202346信息學(xué)科導(dǎo)論CN3.5無線通信系統(tǒng)—無線射頻識別RFID是射頻識別技術(shù)的英文(RadioFrequencyIdentification)的縮寫，射頻識別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合