通信系統(tǒng)教學(xué)課件

通信系統(tǒng)匯報(bào)人：AA2024-01-20CATALOGUE目錄通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)基本原理通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)無(wú)線通信系統(tǒng)有線通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域及案例01通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的所有設(shè)備、信道和協(xié)議的總稱，用于在信源和信宿之間建立信息傳輸?shù)耐ǖ?。根?jù)傳輸媒介的不同，通信系統(tǒng)可分為有線通信系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)；根據(jù)信號(hào)性質(zhì)的不同，可分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。定義與分類分類定義發(fā)展歷程從早期的烽火臺(tái)、驛站等簡(jiǎn)單通信方式，到電報(bào)、電話的發(fā)明，再到現(xiàn)代的光纖通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等，通信系統(tǒng)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程?，F(xiàn)狀目前，通信系統(tǒng)已經(jīng)滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，包括電話、電視、廣播、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，成為現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。發(fā)展歷程及現(xiàn)狀未來(lái)通信系統(tǒng)將繼續(xù)向數(shù)字化、智能化、寬帶化、綜合化等方向發(fā)展，同時(shí)，隨著5G/6G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，通信系統(tǒng)將迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。未來(lái)趨勢(shì)在實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)快速發(fā)展的同時(shí)，也面臨著一些挑戰(zhàn)，如網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題、信息泄露問(wèn)題、設(shè)備兼容性問(wèn)題等，需要不斷加以解決和完善。挑戰(zhàn)未來(lái)趨勢(shì)與挑戰(zhàn)02通信系統(tǒng)基本原理是通信系統(tǒng)中傳輸信息的載體，可以是模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。信號(hào)信道信道容量是信號(hào)傳輸?shù)拿浇椋ㄓ芯€信道和無(wú)線信道兩種類型。表示信道傳輸信息的最大速率，受信道帶寬和信噪比等因素影響。030201信號(hào)與信道將待傳輸?shù)男畔⒓虞d到高頻載波上，使其適合在信道中傳輸?shù)倪^(guò)程。調(diào)制從已調(diào)信號(hào)中提取出原始信息的過(guò)程，是調(diào)制的逆過(guò)程。解調(diào)包括幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制等，不同的調(diào)制方式有不同的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。調(diào)制方式調(diào)制與解調(diào)解碼將接收到的信號(hào)還原成原始信息的過(guò)程，是編碼的逆過(guò)程。編碼方式包括模擬信號(hào)的脈沖編碼調(diào)制（PCM）和數(shù)字信號(hào)的差錯(cuò)控制編碼等，不同的編碼方式有不同的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件。編碼將原始信息轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)形式的過(guò)程，包括信源編碼和信道編碼兩種類型。編碼與解碼03通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)狀拓?fù)涔?jié)點(diǎn)之間通過(guò)多條鏈路互聯(lián)，形成復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。具有冗余度高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，但網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。星型拓?fù)湟灾醒牍?jié)點(diǎn)為中心，其他節(jié)點(diǎn)與中央節(jié)點(diǎn)直接相連，形成星型結(jié)構(gòu)。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于管理等優(yōu)點(diǎn)，但中央節(jié)點(diǎn)故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。環(huán)型拓?fù)涔?jié)點(diǎn)首尾相連形成一個(gè)閉環(huán)，數(shù)據(jù)在環(huán)中單向或雙向傳輸。具有數(shù)據(jù)傳輸方向一致、傳輸延遲確定等優(yōu)點(diǎn)，但節(jié)點(diǎn)故障可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中斷?？偩€型拓?fù)渌泄?jié)點(diǎn)連接在一條公共傳輸線上，數(shù)據(jù)在總線上雙向傳輸。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但總線故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有線傳輸媒介包括雙絞線、同軸電纜和光纖等。雙絞線成本低、易于安裝，適用于短距離通信；同軸電纜傳輸帶寬較寬、抗干擾能力強(qiáng)，適用于較長(zhǎng)距離和高速率通信；光纖傳輸帶寬極寬、抗干擾能力極強(qiáng)，適用于長(zhǎng)距離和高速率通信。無(wú)線傳輸媒介包括微波、衛(wèi)星和移動(dòng)通信等。微波通信適用于中等距離的通信，具有頻帶寬、容量大等優(yōu)點(diǎn)；衛(wèi)星通信覆蓋范圍廣、不受地面條件限制，適用于遠(yuǎn)距離和特殊環(huán)境下的通信；移動(dòng)通信具有便攜性、靈活性等優(yōu)點(diǎn)，適用于移動(dòng)用戶和臨時(shí)性通信需求。接入技術(shù)包括xDSL、光纖接入、以太網(wǎng)接入和無(wú)線接入等。xDSL利用現(xiàn)有電話線提供寬帶接入服務(wù)；光纖接入提供極高的傳輸速率和穩(wěn)定性；以太網(wǎng)接入適用于企業(yè)和園區(qū)等局域網(wǎng)環(huán)境；無(wú)線接入包括Wi-Fi、4G/5G等，適用于移動(dòng)設(shè)備和無(wú)線終端的接入需求。傳輸媒介與接入技術(shù)電路交換在通信雙方之間建立一條專用的物理通路，直到通信結(jié)束才釋放。具有實(shí)時(shí)性好、傳輸質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，但資源利用率低。分組交換將數(shù)據(jù)分成多個(gè)分組進(jìn)行傳輸和交換，每個(gè)分組攜帶源地址和目標(biāo)地址等信息。具有資源利用率高、靈活性好等優(yōu)點(diǎn)，但可能導(dǎo)致傳輸延遲和亂序等問(wèn)題。路由選擇根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由算法，選擇從源節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最佳路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。常見的路由算法包括最短路徑算法、洪泛算法和距離矢量算法等。路由選擇對(duì)于確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的高效傳輸至關(guān)重要。交換技術(shù)與路由選擇04無(wú)線通信系統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：由移動(dòng)臺(tái)（MS）、基臺(tái)（BS）和移動(dòng)交換中心（MSC）組成，形成類似蜂窩的結(jié)構(gòu)。頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）技術(shù)：通過(guò)不同的復(fù)用方式，實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶共享同一頻譜資源。2G、3G、4G和5G移動(dòng)通信技術(shù)：從模擬通信到數(shù)字通信，從語(yǔ)音業(yè)務(wù)到多媒體業(yè)務(wù)，不斷演進(jìn)和升級(jí)。蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)123定義了WLAN的物理層和媒體訪問(wèn)控制層（MAC層）規(guī)范。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)AP提供無(wú)線接入服務(wù)，客戶端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡接入網(wǎng)絡(luò)。接入點(diǎn)（AP）和客戶端模式如WPA、WPA2等，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。無(wú)線安全協(xié)議無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）03衛(wèi)星電話、電視直播和數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用衛(wèi)星通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程通信、廣播電視、導(dǎo)航定位等領(lǐng)域。01衛(wèi)星通信原理利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間的通信。02靜止衛(wèi)星通信和移動(dòng)衛(wèi)星通信根據(jù)衛(wèi)星相對(duì)于地球的位置是否固定，可分為靜止衛(wèi)星通信和移動(dòng)衛(wèi)星通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)05有線通信系統(tǒng)連接用戶終端設(shè)備和本地交換機(jī)，提供基本語(yǔ)音通信服務(wù)。本地電話網(wǎng)通過(guò)長(zhǎng)途交換機(jī)和傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)間的語(yǔ)音通信。長(zhǎng)途電話網(wǎng)連接不同國(guó)家的電話網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)國(guó)際間的語(yǔ)音通信。國(guó)際電話網(wǎng)電話通信系統(tǒng)利用光的全反射原理，在光纖中傳輸信息。光纖傳輸原理單模光纖和多模光纖，具有不同的傳輸特性和適用場(chǎng)景。光纖類型光端機(jī)、光中繼器、光纖放大器等，用于信號(hào)的發(fā)送、接收和放大。光纖傳輸設(shè)備光纖傳輸系統(tǒng)xDSL技術(shù)：利用普通電話線提供寬帶接入服務(wù)，如ADSL、VDSL等。以太網(wǎng)接入：通過(guò)以太網(wǎng)技術(shù)，將用戶設(shè)備連接到局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)寬帶接入。光纖到戶（FTTH）：將光纖直接接入用戶家中，提供高速、大容量的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。電纜調(diào)制解調(diào)器（CableModem）：利用有線電視網(wǎng)絡(luò)提供寬帶接入服務(wù)。寬帶接入網(wǎng)技術(shù)06現(xiàn)代通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域及案例工業(yè)自動(dòng)化通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集與分析，提高生產(chǎn)效率與安全性。智慧城市利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建城市感知網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)交通、環(huán)保、能源等領(lǐng)域的智能化管理。農(nóng)業(yè)智能化運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測(cè)土壤、氣象等環(huán)境參數(shù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與智能化決策。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用超高清視頻傳輸5G/6G通信技術(shù)為自動(dòng)駕駛提供高精度地圖、實(shí)時(shí)路況等關(guān)鍵信息，保障行車安全。自動(dòng)駕駛工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)5G/6G通信技術(shù)滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)低延遲、高可靠性的要求，推動(dòng)工業(yè)4.0發(fā)展。5G/6G通信技術(shù)可實(shí)現(xiàn)超高清視頻的低延遲、高速率傳輸，提升用戶體驗(yàn)。5G/6G通信技術(shù)及應(yīng)用在線教育利用通信技術(shù)打破地域限制，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的共享與傳播。遠(yuǎn)程醫(yī)療咨詢患者可通過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療平臺(tái)咨詢專業(yè)醫(yī)生，獲得及時(shí)有效的診療建議。遠(yuǎn)程手術(shù)指導(dǎo)通過(guò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手術(shù)指導(dǎo)與操作，提高手術(shù)成功率與患者生存率。遠(yuǎn)