《通信與物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)概論》課件第3章 信息終端

3.1固定電話(huà)終端3.2移動(dòng)終端3.3計(jì)算機(jī)終端3.4電視終端3.5物聯(lián)網(wǎng)終端3.1固定電話(huà)終端3.1.1電話(huà)機(jī)的分類(lèi)電話(huà)機(jī)的分類(lèi)方式比較多，有按制式不同來(lái)劃分的，有按選呼信號(hào)方式不同來(lái)劃分的等。為了便于理解，這里把現(xiàn)代常用話(huà)機(jī)分為普通話(huà)機(jī)和特種話(huà)機(jī)兩類(lèi)。1．普通話(huà)機(jī)1)脈沖話(huà)機(jī)(脈沖號(hào)盤(pán)話(huà)機(jī))脈沖話(huà)機(jī)全稱(chēng)為撥號(hào)盤(pán)脈沖式自動(dòng)電話(huà)機(jī)，如圖3.1所示。用戶(hù)每撥動(dòng)一次號(hào)盤(pán)就產(chǎn)生一串與被叫號(hào)碼相對(duì)應(yīng)的脈沖。脈沖按鍵話(huà)機(jī)：話(huà)機(jī)內(nèi)裝設(shè)有被稱(chēng)為脈沖芯片的集成電路，它先將用戶(hù)所按下的號(hào)碼一一存儲(chǔ)起來(lái)，然后再發(fā)送相應(yīng)的脈沖串，可以配合不具備音頻收號(hào)器的交換機(jī)使用。2)雙音頻按鍵話(huà)機(jī)(DualToneMultiFrequency，DTMF)雙音頻按鍵話(huà)機(jī)主要是配合程控交換機(jī)而產(chǎn)生的。它的發(fā)號(hào)方式與直流脈沖發(fā)號(hào)方式截然不同，是在按鍵號(hào)盤(pán)編碼信號(hào)控制觸發(fā)下，由雙音多頻發(fā)號(hào)集成電路產(chǎn)生雙音頻組合信號(hào)。用戶(hù)每按下一個(gè)鍵，可以同時(shí)發(fā)出相應(yīng)編號(hào)的兩個(gè)單頻組合波。雙音頻按鍵話(huà)機(jī)如圖3.2所示，具有發(fā)號(hào)速度快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用較為廣泛。2.特種話(huà)機(jī)特種話(huà)機(jī)可分為以下7類(lèi)。1)投幣話(huà)機(jī)投幣話(huà)機(jī)多用于公用電話(huà)亭，如圖3.3所示。在使用投幣話(huà)機(jī)時(shí)，必須先投入一定量值的硬幣才可以接通電話(huà)。這種電話(huà)機(jī)不需要專(zhuān)人看守，安裝在公共場(chǎng)所或馬路旁的電話(huà)亭內(nèi)，是為用戶(hù)提供的一種極其方便的電話(huà)終端設(shè)備。投幣話(huà)機(jī)與普通話(huà)機(jī)之間的區(qū)別主要有兩點(diǎn)：一是投幣話(huà)機(jī)增加了收幣、鑒幣和退幣等控制功能；二是結(jié)構(gòu)上采用單掛式，不但比普通話(huà)機(jī)的體積要大，而且堅(jiān)固耐用。2)磁卡話(huà)機(jī)磁卡話(huà)機(jī)是20世紀(jì)70年代后期開(kāi)始出現(xiàn)的一種公用電話(huà)終端設(shè)備，如圖3.4所示。這種話(huà)機(jī)使用卡片記錄信息的方式，即將信息記錄在卡片的磁介質(zhì)上，記錄的信息可以改寫(xiě)，信息容量大，成本低。在使用電話(huà)前，用戶(hù)需先購(gòu)買(mǎi)面額值確定的卡片。3)?IC卡話(huà)機(jī)隨著超大規(guī)模集成電路和大容量存儲(chǔ)芯片技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了集成電路卡，即IC(IntegrateCircuit)卡。使用IC卡付費(fèi)的電話(huà)機(jī)稱(chēng)為IC卡話(huà)機(jī)，如圖3.5所示。IC卡根據(jù)其是否具有CPU，可分為存儲(chǔ)卡(記憶卡)、邏輯加密卡和智能卡(具有CPU和存儲(chǔ)器)。存儲(chǔ)卡又分為可讀寫(xiě)卡[RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)]和只讀卡[ROM(只讀存儲(chǔ)器)]。智能卡由一個(gè)或多個(gè)芯片組成，并封裝成人們便于攜帶的卡片。智能卡具有暫時(shí)或永久的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，有的還具有自己的鍵盤(pán)、液晶顯示器和電源，實(shí)際上是一種卡式微型計(jì)算機(jī)。IC卡電話(huà)具有以下優(yōu)勢(shì)。(1)打電話(huà)方便，話(huà)費(fèi)自由掌握。(2)與一卡通兼容，管理方便。(3)?IC卡電話(huà)是人民群眾的公共福利。4)無(wú)繩電話(huà)機(jī)無(wú)繩電話(huà)機(jī)俗稱(chēng)“子母機(jī)”，如圖3.6所示。無(wú)繩電話(huà)機(jī)是將電話(huà)機(jī)的機(jī)身與手柄分離成為主機(jī)(母機(jī))與副機(jī)(子機(jī))兩部分，主機(jī)與市話(huà)網(wǎng)用戶(hù)電話(huà)線連接，副機(jī)通過(guò)無(wú)線電信道與主機(jī)保持通信，不受傳統(tǒng)電話(huà)機(jī)手柄話(huà)繩的限制。一般來(lái)說(shuō)，在距主機(jī)100～300米方圓范圍內(nèi)可隨時(shí)收聽(tīng)或撥打電話(huà)。由于主副機(jī)之間利用無(wú)線信道保持聯(lián)系，不受傳統(tǒng)電話(huà)機(jī)手柄彈簧繩的限制，因此賦予使用者極大的自由度，方便靈活。由于這種話(huà)機(jī)帶來(lái)的方便性，因此它在市場(chǎng)上應(yīng)用很廣。5)可視話(huà)機(jī)可視電話(huà)是利用電話(huà)線路實(shí)時(shí)傳送人的語(yǔ)音和圖像(用戶(hù)的半身像、照片、物品等)的一種通信方式。如果說(shuō)普通電話(huà)是“順風(fēng)耳”，那么可視電話(huà)就既是“順風(fēng)耳”，又是“千里眼”。使用這種話(huà)機(jī)進(jìn)行通信，不但能聽(tīng)到對(duì)方的聲音，而且能通過(guò)熒光屏看清對(duì)方的面容及打電話(huà)的場(chǎng)景。可視電話(huà)機(jī)實(shí)際上由普通電話(huà)機(jī)、電視攝像機(jī)和電視接收機(jī)3部分組成，如圖3.7所示。6)錄音話(huà)機(jī)錄音話(huà)機(jī)俗稱(chēng)“秘書(shū)電話(huà)機(jī)”或“留言話(huà)機(jī)”。當(dāng)來(lái)電話(huà)時(shí)，若主人不在，錄音話(huà)機(jī)會(huì)先回答主人預(yù)先錄制好的留言，并可錄下對(duì)方講話(huà)的內(nèi)容，待主人回來(lái)后看到來(lái)話(huà)標(biāo)記，操作相應(yīng)的功能鍵即可聽(tīng)到對(duì)方的講話(huà)內(nèi)容。7)數(shù)字話(huà)機(jī)數(shù)字話(huà)機(jī)是把語(yǔ)音模擬信號(hào)通過(guò)A/D變換成雙工數(shù)字編碼信號(hào)傳輸?shù)囊环N先進(jìn)的電話(huà)機(jī)。數(shù)字話(huà)機(jī)可以同時(shí)傳送控制信號(hào)和語(yǔ)音信號(hào)，聲音和控制信息經(jīng)過(guò)數(shù)字化編碼后，可以通過(guò)兩條導(dǎo)線傳送到交換機(jī)，但一路數(shù)字電話(huà)的導(dǎo)線可以是2條，也可以是4條、8條等。數(shù)字話(huà)機(jī)必須能調(diào)制解調(diào)這些數(shù)字語(yǔ)音和識(shí)別這些控制信號(hào)，這就是數(shù)字話(huà)機(jī)和模擬話(huà)機(jī)的主要區(qū)別。它不但具有很強(qiáng)的抗干擾能力，還具備低噪聲、高音質(zhì)等性能。目前許多國(guó)家正積極研制各種型號(hào)的數(shù)字話(huà)機(jī)，以配合專(zhuān)用的數(shù)字話(huà)機(jī)、高速數(shù)據(jù)網(wǎng)和ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))通信網(wǎng)，進(jìn)行語(yǔ)音和非語(yǔ)音信號(hào)的高質(zhì)量傳輸。3.1.2電話(huà)終端的基本組成電話(huà)機(jī)由通話(huà)設(shè)備、信令設(shè)備和轉(zhuǎn)換設(shè)備3部分組成，如圖3.9所示。3.1.3電話(huà)終端的接入方式接入方式是指通信終端連接到通信網(wǎng)絡(luò)的方式和手段。電話(huà)機(jī)的接入方式從發(fā)明電話(huà)開(kāi)始直到現(xiàn)在都沒(méi)有改變，一直使用兩根銅線進(jìn)行接入，如圖3.10所示。3.2移動(dòng)終端移動(dòng)終端(也稱(chēng)移動(dòng)通信終端)是指可以在移動(dòng)中使用的計(jì)算機(jī)設(shè)備，廣義地講包括手機(jī)、筆記本、POS機(jī)甚至包括車(chē)載電腦，但是大部分情況下是指手機(jī)或者具有多種應(yīng)用功能的智能手機(jī)。隨著網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)朝著越來(lái)越寬帶化的方向發(fā)展，移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)已走向真正的移動(dòng)信息時(shí)代。另外，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，移動(dòng)終端已經(jīng)擁有了強(qiáng)大的處理能力，移動(dòng)終端已經(jīng)從簡(jiǎn)單的通話(huà)工具變?yōu)橐粋€(gè)綜合信息處理平臺(tái)，這也給移動(dòng)終端增加了更加寬廣的發(fā)展空間。移動(dòng)通信終端主要由無(wú)線射頻電路、無(wú)線基帶處理電路、處理器、存儲(chǔ)器、顯示器、鍵盤(pán)等電路組成。無(wú)線射頻電路主要完成無(wú)線信號(hào)的收發(fā)功能，通過(guò)它既要將手機(jī)中的信號(hào)發(fā)射出去，也要接收從空中發(fā)來(lái)的無(wú)線信號(hào)。無(wú)線基帶處理電路是移動(dòng)終端的核心部件，它完成信號(hào)的分析、處理等功能。處理器完成整個(gè)終端設(shè)備的控制功能，存儲(chǔ)器具有存儲(chǔ)基本信息的作用，如存儲(chǔ)電話(huà)號(hào)碼等。顯示器和鍵盤(pán)是提供給用戶(hù)做信息顯示和操作的部件。3.2.1手機(jī)1.手機(jī)的發(fā)展1)?1G手機(jī)第一代手機(jī)(1G)是指模擬的移動(dòng)電話(huà)，即在20世紀(jì)八九十年代中國(guó)香港、美國(guó)等影視作品中出現(xiàn)的大哥大。最先研制出大哥大的是美國(guó)摩托羅拉公司的Cooper博士。?由于當(dāng)時(shí)的電池容量限制和模擬調(diào)制技術(shù)需要碩大的天線和集成電路的發(fā)展?fàn)顩r等制約，這種手機(jī)外表四四方方，只可移動(dòng)但并不便攜，如圖3.11所示。這種手機(jī)基本上使用頻分復(fù)用方式，只能進(jìn)行語(yǔ)音通信，收信效果不穩(wěn)定，且保密性不足，無(wú)線帶寬利用不充分。此種手機(jī)類(lèi)似于簡(jiǎn)單的無(wú)線電雙工電臺(tái)，通話(huà)時(shí)鎖定在一定頻率，所以使用可調(diào)頻電臺(tái)就可以竊聽(tīng)通話(huà)。2)?2G手機(jī)第二代手機(jī)(2G)使用PHS(個(gè)人手機(jī)系統(tǒng))、GSM(全球移動(dòng)通信)或者CDMA(碼分多址)這些十分成熟的標(biāo)準(zhǔn)，具有穩(wěn)定的通話(huà)質(zhì)量和合適的待機(jī)時(shí)間。在第二代手機(jī)中為了適應(yīng)數(shù)據(jù)通信的需求，一些中間標(biāo)準(zhǔn)也在手機(jī)上得到支持，如支持彩信業(yè)務(wù)的GPRS(通用分組無(wú)線業(yè)務(wù))和上網(wǎng)業(yè)務(wù)的WAP(無(wú)線應(yīng)用協(xié)議)服務(wù)，以及各式各樣的Java程序等。3)?3G手機(jī)3G(3rdGeneration)指第三代移動(dòng)通信技術(shù)。第三代手機(jī)是指將無(wú)線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。它能夠處理圖像、音樂(lè)、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話(huà)會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。為了提供這種服務(wù)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，即在室內(nèi)、室外和行車(chē)環(huán)境中能夠分別支持至少2Mb/s、384kb/s以及144kb/s的傳輸速度。4)?4G手機(jī)4G手機(jī)就是支持4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)氖謾C(jī)，移動(dòng)4G手機(jī)最高下載速度超過(guò)80Mb/s，達(dá)到主流3G網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)速的10多倍。以下載一部2?GB大小的電影為例，只需要幾分鐘即可下載完成。此外，使用時(shí)用戶(hù)延時(shí)小于0.05秒，僅為3?G的1/4。即便在每小時(shí)數(shù)百千米的高速行駛狀態(tài)下，移動(dòng)4G仍然能提供服務(wù)。5)?5G手機(jī)5G手機(jī)就是支持5G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)氖謾C(jī)。5G網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢(shì)在于其數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最高可達(dá)10Gb/s，比當(dāng)前的有線互聯(lián)網(wǎng)要快，比先前的4GLTE(長(zhǎng)期演進(jìn))蜂窩網(wǎng)絡(luò)快100倍。其另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是較低的網(wǎng)絡(luò)延遲，低于1毫秒。5G手機(jī)有更快的傳輸速度，低時(shí)延，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，擁有更精準(zhǔn)的定位。5G手機(jī)的主要特點(diǎn)在于屏幕大、分辨率高、內(nèi)存大、處理器運(yùn)轉(zhuǎn)快等(見(jiàn)圖3.13)。2．手機(jī)終端的接入方式手機(jī)終端通過(guò)空中無(wú)線信道接入本小區(qū)的基站，然后通過(guò)基站將信號(hào)傳送到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，如圖3.14所示。3.2.2筆記本電腦1983年，《國(guó)家電子》雜志首度提出了“手提電腦”的概念，后來(lái)這個(gè)概念又演變?yōu)椤跋ド闲碗娔X”，當(dāng)時(shí)包括蘋(píng)果、IBM和康柏等公司都推出了這種產(chǎn)品。在美國(guó)人看來(lái)，正是“膝上型電腦”的發(fā)展促進(jìn)了筆記本電腦的誕生。而在同時(shí)期的日本，東芝、松下和索尼等廠商則熱衷于開(kāi)發(fā)一種被稱(chēng)為“移動(dòng)PC”的產(chǎn)品，“移動(dòng)PC”基于IBMPS/2系統(tǒng)，使用外接電源。嚴(yán)格來(lái)講，當(dāng)時(shí)日本人所開(kāi)發(fā)的“移動(dòng)PC”更接近于今天的筆記本電腦。尤其是日本廠商在開(kāi)發(fā)“移動(dòng)PC”的過(guò)程中強(qiáng)調(diào)便攜性，這與美國(guó)人設(shè)計(jì)那種笨重的需要扛起來(lái)才能移動(dòng)的“膝上型電腦”形成鮮明對(duì)比。更為關(guān)鍵的是，正是在東芝T1000推出之后，筆記本電腦相關(guān)的各種新技術(shù)、新產(chǎn)品才紛紛出現(xiàn)，市場(chǎng)開(kāi)始全面快速發(fā)展。在Internet無(wú)處不在的今天，使用筆記本電腦在任何可能的場(chǎng)所訪問(wèn)Internet成為必然。3.2.3平板電腦平板電腦的概念由微軟公司在2002年提出。iPad由首席執(zhí)行官史蒂夫·喬布斯于2010年1月27日在美國(guó)舊金山歐巴布也那藝術(shù)中心發(fā)布，讓各IT廠商將目光重新聚焦在了平板電腦上。iPad重新定義了平板電腦的概念和設(shè)計(jì)思想，取得了巨大的成功，從而使平板電腦真正成為一種帶動(dòng)巨大市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。2011年，Google推出Android3.0蜂巢(HoneyComb)操作系統(tǒng)。Android是Google公司一個(gè)基于Linux核心的軟件平臺(tái)和操作系統(tǒng)，目前Android成為iOS強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之一。2011年9月，隨著微軟Windows8操作系統(tǒng)的發(fā)布，平板電腦陣營(yíng)再次擴(kuò)充。3.3計(jì)?算?機(jī)?終?端計(jì)算機(jī)終端如圖3.16所示，它是一種用于高速計(jì)算的電子計(jì)算器，既可以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，又可以進(jìn)行邏輯計(jì)算，還具有存儲(chǔ)記憶功能，是能夠按照程序運(yùn)行，自動(dòng)、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。計(jì)算機(jī)中的各個(gè)物理實(shí)體稱(chēng)為計(jì)算機(jī)硬件，程序和數(shù)據(jù)則稱(chēng)為計(jì)算機(jī)軟件。一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中由電子、機(jī)械和光電元件組成的各種計(jì)算機(jī)部件和設(shè)備的總稱(chēng)，是計(jì)算機(jī)完成各項(xiàng)工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。1.計(jì)算機(jī)終端的組成微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由主機(jī)和常用外圍設(shè)備兩大部分組成。主機(jī)由中央處理器和內(nèi)存儲(chǔ)器組成，用來(lái)執(zhí)行程序、處理數(shù)據(jù)。主機(jī)芯片安裝在一塊電路板上，這塊電路板稱(chēng)為主機(jī)板(主板)。為了與外圍設(shè)備連接，在主機(jī)板上還安裝有若干個(gè)接口插槽，可以在這些插槽上插入不同外圍設(shè)備連接的接口卡，用來(lái)連接不同的外部設(shè)備。微型計(jì)算機(jī)常用外圍設(shè)備有顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)及外存儲(chǔ)器。外存儲(chǔ)器中常用的有硬盤(pán)、軟盤(pán)和光盤(pán)。為了聯(lián)網(wǎng)，可以配置調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)卡等通信設(shè)備。計(jì)算機(jī)的基本組成如圖3.18所示。2.接入方式計(jì)算機(jī)作為一種通信終端，它接入網(wǎng)絡(luò)的方式主要有以下兩種。(1)通過(guò)公眾電話(huà)網(wǎng)的模擬用戶(hù)線接入網(wǎng)絡(luò)。由于計(jì)算機(jī)處理和輸出的是數(shù)字信號(hào)，模擬用戶(hù)線傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，因此需通過(guò)ADSL(非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)環(huán)路)Modem來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如圖3.19所示。(2)通過(guò)網(wǎng)卡和路由器直接連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。3.4電視終端3.4.1電視終端的組成電視即電視接收機(jī)，其利用電子技術(shù)以及設(shè)備傳送活動(dòng)的圖像畫(huà)面和音頻信號(hào)，也是重要的廣播和視頻通信工具。電視用電的方法即時(shí)傳送活動(dòng)的視覺(jué)圖像。同電影相似，電視利用人眼的視覺(jué)殘留效應(yīng)顯現(xiàn)一幀幀漸變的靜止圖像，形成視覺(jué)上的活動(dòng)圖像。電視系統(tǒng)發(fā)送端把景物的各個(gè)微細(xì)部分按亮度和色度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，順序傳送。在接收端通過(guò)按相應(yīng)幾何位置顯現(xiàn)各微細(xì)部分的亮度和色度來(lái)重現(xiàn)整幅原始圖像。各國(guó)電視信號(hào)掃描制式與頻道寬帶不完全相同。彩色電視機(jī)主要由電源電路、高頻調(diào)諧器、節(jié)目預(yù)選器、選臺(tái)控制電路、遙控接收電路、中放通道、解碼電路、伴音通道、同步分離電路、場(chǎng)掃描電路、行掃描電路、顯像管電路、末級(jí)視放電路組成。3.4.2電視的分類(lèi)從最早的黑白電視到彩色電視，再到現(xiàn)在的數(shù)字電視等，已經(jīng)出現(xiàn)了各種各樣的電視終端。早期的黑白電視和彩色電視都是模擬電視，傳輸和接收的都是模擬信號(hào)。隨著模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，將逐步實(shí)現(xiàn)全部模擬電視到數(shù)字電視的轉(zhuǎn)變。數(shù)字電視從信號(hào)發(fā)送、傳輸?shù)浇邮照麄€(gè)過(guò)程中都是數(shù)字信號(hào)，因此其清晰度更好，功能更多。模擬電視實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視信號(hào)接收需采用實(shí)現(xiàn)D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換的電視機(jī)頂盒，通過(guò)機(jī)頂盒將數(shù)字信號(hào)電視節(jié)目接收后，再轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)送到模擬電視機(jī)中。隨著通信與電子技術(shù)的發(fā)展，電視終端的種類(lèi)不再單一，從電視的使用效果和外形來(lái)看，其可以粗分為平板電視、CRT(CathodeRayTube，陰極射線管)顯像管電視(純平CRT、超平CRT、超薄CRT等)、背投電視、投影電視、3D電視、手機(jī)電視。3.4.3電視終端的接入1.無(wú)線接入方式早期的電視大多采用無(wú)線接入方式，電視用接收天線通過(guò)無(wú)線電波接收電視節(jié)目。衛(wèi)星電視也是通過(guò)無(wú)線接入方式接收電視節(jié)目。移動(dòng)電視和手機(jī)電視也屬于無(wú)線接入方式。2.有線接入方式有線接入方式是目前應(yīng)用最廣的一種接入方式，通過(guò)同軸電纜進(jìn)行電視節(jié)目的接收，這就是閉路電視或者有線電視(CableTelevisi