数据通信的基础知识.ppt

2 数据通信基础知识,信息、数据与信号 数据通信系统分析 编码与码型 信道,信息、数据、信号,消息：从字面意思解释，消息是指人或事物情况的报道。消息的主要形式有数据、音频和视频等。 数据：一般来讲，数据是包含有一定内容由数字、字符和符号等组成的物理符号。但随着现代信息技术的发展，数据的含义也广义化了，数据不仅包括离散变化的数据即数字数据，如自然数、字符文本的取值等，也包括连续变化的数据即模拟数据，如表示声音、图像、视频等。现实生活中的数据大多是连续的模拟数据。模拟数据经过处理可以变成数字数据，数字数据比较容易存储、处理和传输，所以数据通信系统中主要为数字数据。 不管是数字还是模拟的数据它们都是信息的载体。单独的数据没有实际的含义，总是和一定的形式相联系。,信息、数据、信号,信息：是数据经过加工处理(说明或解释)后得到的，即信息是按一定要求以一定格式组织起来的、具有一定意义的数据。对接收者来说，信息是事先未知的消息，它是数据的具体内涵和解释，有具体的含义。信息的传递是通信的基本任务。 数据和信息是有区别的。数据是独立的，是尚未组织起来的事实的集合；而信息是按一定要求以一定格式组织起来的、具有一定意义的数据。数据是信息的表示形式，信息是数据形式的内涵。,信息、数据、信号,信号：是数据的具体表现形式。数据是借助信号来传输的，是通信中传输的主体由于信息与数据对通信而言都是抽象的，无法存储、加工和传输。信源和信宿之间的信息传输，是通过信号在信道上传输而得以实现的。 通信系统中所使用的信号是电信号、电磁信号、光信号、载波信号、脉冲信号、调制信号等，它们都是携带某种信息的具有不同形式或特性的传输介质。因此，信号可以看成是数据的电编码、电磁编码或其它编码。在通信过程中，各种电路、设备（包括传输介质）都是为了实现信号的有效传输，都取决于信号的特性,信息、数据、信号,信号：是数据的具体表现形式。数据是借助信号来传输的，是通信中传输的主体由于信息与数据对通信而言都是抽象的，无法存储、加工和传输。信源和信宿之间的信息传输，是通过信号在信道上传输而得以实现的。 通信系统中所使用的信号是电信号、电磁信号、光信号、载波信号、脉冲信号、调制信号等，它们都是携带某种信息的具有不同形式或特性的传输介质。因此，信号可以看成是数据的电编码、电磁编码或其它编码。在通信过程中，各种电路、设备（包括传输介质）都是为了实现信号的有效传输，都取决于信号的特性,信息及其度量,在通信中，消息的传递意味着信息的传递，但信息是事先未知的消息，它是与不确定性紧密相关的，在有效的通信中，发送者要发送的消息对接收者来讲是不确定的，接收者在接收到消息后不确定性减小或消失，接收者从不知到知之，从而获得信息。 因此，消息中的信息量与消息发生的概率紧密相关。消息出现的概率愈小，则消息中包含的信息量就愈大，且概率为0时（不可能发生事件）信息量为无穷大；概率为1时（必然事件）信息量为0。,信息及其度量,信息量的定义 假设信源是由M个离散符号S1,S2,Si，,SM所组成的集合，集合中的每个符号是独立的，其中任一符号Si对应出现的概率为P（Si），并且0P（Si）1，P（Si）=1。那么，符号Si含有的信息量记为I(Si)，则 当这M个离散符号等概率出现时，则每个符号出现的概率均为 则每个符号的信息量为 若 M = 2，则每个符号的信息量为 即传送两个等概率的二进制符号之一的信息量为1，单位为“比特”。,信息及其度量,信息量的特征：当消息出现的概率愈小，它所含的信息量愈大；反之信息量愈小，当出现概率为1时，信息量为0。 信息量的单位 如果对数以2为底，单位为比特（B） 如果对数以e为底，单位为奈特（nat) 如果对数以10为底，单位为哈特莱（Hartley） 总信息量 若干个互相独立事件构成的消息，所含信息量等于各独立事件信息量的和，即 式中S是组成消息的各种符号的集合；ni为符号Si出现的次数；M为消息中符号的种类。,信息及其度量,平均信息量（熵） 一般来说，信源里各符号出现的概率并不相等，所以各符号所含的信息量亦不相同。若先后相继发出的符号互不相关，即统计独立，其信源符号平均信息量（信源的熵）记为 熵的性质： 熵的物理概念是信源符号的平均信息量，单位是比特/符号； 熵是非负，最小为零； 当信源符号等概时，熵有最大值： 只要信源符号不等概，则H(S) Hmax(S) 称为信源冗余。只要信源各符号不等概，则信源冗余存在，由于冗余存在，信源编码就可压缩冗余。改变信源原有的概率分布，使之逼近或达到等概分布。这就是信源压缩编码的最基本的方法之一。,【例1-1】,一信息源由4个符号a、b、c、d组成，他们出现的概率为3/8、1/4、1/4、1/8，且每个符号的出现都是独立的。试求信息源输出为cabacabdacbdaabcadcbabaadcbabaacdbacaacabadbcadcbaabcacba的信息量。,【例1-1】解,信源输出的信息序列中，a：23次，b：14次，c：13次，d：7次，共有57个。 则 出现a的信息量为 23log28/3=32( bit ) 出现b的信息量为 14log24/1=28 ( bit ) 出现c的信息量为 13log24/1=26( bit ) 出现d的信息量为 7log28/1 =21 ( bit ),信号分类,连续信号、离散信号 如果在某一时间间隔内，对一切的时间值，除若干不连续的点外，该函数都给出确定的函数值，这种信号就称为连续信号。 离散信号的时间函数只在某些不连续的瞬间给出函数值。,信号分类,连续信号、离散信号,信号分类,随机信号、确定信号 随机信号是指在它出现以前，总有某种程度的不确定性的一种信号。 确定信号是一种没有不确定值的信号。,信号分类,周期信号、非周期信号 如果用时间函数表示的信号s(t)满足s(t+T)=s(t)则该信号为周期信号。T 为信号的周期。 如不满足s(t+T)=s(t)则该信号为非周期信号。,信号分类,周期信号,信号的特性,时间特性与频率特性 信号的幅值是信号各个时刻的瞬时值 信号的频率是周期的倒数，用赫兹来表示 信号的相位是描述周期信号在时间轴上的相对位置，用弧度表示。,信号的分析方法,时域分析法 时域分析的基本手段是把外加的复杂激励信号，在时域中分解成一系列单元激励信号，然后分别计算各个单元信号通过通信系统的响应，最后在输出端叠加而得到总的响应。 频域分析法 任何信号都可表示成各种频率成分的正弦波或余弦波之和,信号的相位,信号的频率,信号的频率范围概念 信号也可以看成是频率的函数。 根据傅氏分析，满足一定条件的周期函数g(t),可以用若干正弦和余弦函数的和表示。 若函数的周期为T，其倒数称为函数的基波频率，用符号f1表，则f1=1/T。 上式中的an和bn分别为第n次谐波的正弦及余弦函数的幅值。1/2C为直流分量。这一分解称为傅氏级数。,信号的频率,信号的频谱和带宽,频谱：是一个信号所含有的频率范围。 周期信号频谱：其频谱由离散的频率成分，即基波和谐波构成。 非周期信号频谱：信号的频率范围为无穷大。根据信号能量衰减的程度来确定其频谱，当频率上升或下降到某一极限频率而使信号能量降低为信号能量最大值一半时，该频率就是频谱的边界。 信号的带宽：频谱的宽度（包含信号大部分功率的那部分频谱的宽度）,传输系统的带宽对传输性能的影响,带宽是描述信号的一个重要参数，带宽同时也是描述传输系统的一个重要参数，信号的带宽是指信号含有的频带宽度， 传输系统的带宽是指该系统不失真传输信号的频率范围。如传输系统的带宽超过传输信号的频带宽度，在传输过程中就不会引起信号失真。 信号的数据率越高，信号的带宽也就越宽。 如果信号的传输率为X比特/秒（即X bps）,传输系统的带宽应大于2XHz。,衰减、增益和失真,衰耗：信号电能经过传输系统传输后，系统输出的电功率小于输入端的电功率。 增益：信号电能经过传输系统传输后，系统输出的电功率大于输入端的电功率。 通常用分贝来表示衰耗和增益。分贝是两个功率电平差别的度量，是无量纲的量。 D=10lg(p出/p入) dB,衰减、增益和失真,例:如果10mW功率的信号加到传输线上，而在某距离上测得的功率是5mW则在这段线路上的衰减为 Loss=10lg(5/10)=10(-0.3)=-3 dB 分贝有时也用来度量电压或电流的差别 因为有 P=V2/R 或 P=I2R 则有 D=10lg(P2/P1) = 20lg(V2/V1) = 20lg(I2/I1) 使用分贝可方便计算整个系统的衰耗或增益整个传输线路上的衰减或增益等于各分段线路上的衰减与增益的代数和。,衰减、增益和失真,信号通过传输系统时，其波形可能发生畸变，波形的畸变称为失真。 由衰减随频率的变化引起的失真叫衰减失真或振幅失真。 由不同频率分量的传播速度不一致所引起的失真，称为相位失真或群时延失真。,编码与码型,信源编码 用编码的方法提高通信的传输效率称为信源编码 信道编码 为了解决误码问题而采用了检错和纠错码称为信道编码,曼彻斯特与差分曼彻斯特编码,TTL电路波形 曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码,曼彻斯特与差分曼彻斯特编码,曼彻斯特编码 每个周期有一次电平跳变 1：从高跳到低， 0：从低跳到高 差分曼彻斯特编码 每个周期有一次电平跳变 1：周期开始处电平不跳变 0：周期开始处电平有跳变 应用于IEEE802.3,4B/5B码型,这种编码的特点是将欲发送的数据流每bit作为一个组，然后按照4B/5B编码规则将其转换成相应5bit码。 5bit码共有32种组合，但只采用其中的24种，16种对应4bit码的16种，8种用作控制码，以表示帧的开始和结束、光纤线路的状态（静止、空闲、暂停）等。 标准4B/5B编码用于100MbpsFDDIPMD和快速以太网。,4B/5B码型,4B/5B码型,4B/5B编码方式,通信系统模型,把各种消息转换成原始电信号,对原始信号完成某种变换，使原始电信号适合在信道中传输,信号传输的通道，提供了信源与信宿之间在电气上的联系,把接收到的信号反变换，转换成原始电信号,将复原的原始电信号转换成相应的消息,通信系统实例,通信系统的分类,按通信业务 电报、电话、传真、数据传输、可视电话、无线寻呼等。 按调制方式 基带传输和频带传输。 按信道中所传信号 通常信道中传送的信号可分为数字信号和模拟信号，因此通信可分为数字通信和模拟通信。,通信系统的分类,按传输媒质 通信可分为有线通信和无线通信。 按工作频段 根据通信设备的工作频率不同，通信通常可分为长波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。,通信系统的分类,按信号复用方式 频分复用方式（FDM）、时分复用方式（TDM）和码分复用方式（CDM）等； 按通信网络 专线通信和网通信等；,通信系统的分类,按收信者是否运动 移动通信和固定通信； 按通信方式 单工、单双工、双工通信等。,模拟通信与数字通信系统,在信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。它包含两种重要变换，一是把原始消息变为电信号，二是把不适合传输的基带信号通过调制器转换成频带信号；同时两种变换在收端都要经过反变换。 在信道中传输数字信号的系统称为数字通信系统。,数字通信系统,信源和信宿：信源的作用是把消息转换成原始的电信号，完成非电/电的转换；信宿的作用是把复原的电信号转换成相应的消息，就是完成电/非电的转换。 信源编码和信源解码：信源编码有两个作用，其一，进行模/数转换；其二，数据压缩，即设法降低数字信号的数码率。,数字通信系统,信道编码与信道解码：数字信号在信道中传输时，由于噪声影响，会引起差错。 调制和解调：数字调制的任务是把各种数字基带信号转换成适应于信道传输的数字频带信号。,数字通信系统,信道：信道是信号传输的通道（媒质）。信道分为有线信道、无线信道。 最佳接收和同步：依据最小差错准则进行接收，可以合理设计接收机达到最佳。,数字通信的特点,相对于模拟通信系统而言，数字通信系统有如下优点。 抗干扰、抗噪声能力强，无噪声积累。 便于加密处理，保密性强。 差错可控。 利用现代技术，便于对信息进行处理、存储、交换。 便于集成化，使通信设备微型化。 数字通信相对于模拟通信系统来说，主要有以下两个缺点。 数字信号占用的频带宽。 对同步要求高，系统设备比较复杂。,数字通信系统主要性能指标,有效性：指通信系统传输消息的“速率”问题，即快慢问题 可靠性：指通信系统传输消息的“质量”问题，即好坏问题 适应性：指通信系统使用时的环境条件。 经济性：指系统的成本问题 保密性：指系统对所传信号的加密措施，这点对军用系统显得更加重要 标准性：指系统的接口、各种结构及协议是否合乎国家、国际标准 维修性：指系统是否维修方便 工艺性：指通信系统各种工艺要求,有效性指标,数字通信系统的有效性可用传输速率来衡量，传输速率越高，则系统的有效性越好。通常可从以下三个不同的角度来定义传输速率。 码元传输速率：单位时间（每秒钟）内传输码元的数目，单位为波特（Baud）。 信息传输速率：单位时间（每秒钟）内传输的信息量，单位为比特/秒。 Rb与RB之间的互换：多进制中，RBN与RbN之间数值不同，单位亦不同。它们之间在数值上有如下关系式 RbN=RBNlog2N,有效性指标,频带利用率 在比较不同通信系统的效率时，只看它们的传输速率是不够的，还应看在这样传输速率下所占的信道的频带宽度。因为传输速率越高，所占用的信道频带越宽。因此，能够真正体现出信息的传输效率的指标应该是频带利用率（），即单位频带内的传输速率。 =RB/B（Baud/Hz）,可靠性指标,码元差错率Pe 单位时间内错误接受的码元数 单位时间内系统传输的总码元数,可靠性指标,信息差错率Pb 单位时间错误接受的比特数 单位时间内系统传输的总比特数,信道,传输信道：为信号传输提供了通路，是沟通通信双方的桥梁。 从两个角度理解传输信道： 广义信道：包含传输媒体和完成各种形式的信号变换功能的设备。如：调制信道、编码信道。 狭义信道：仅指传输媒体本身，能够传输信号的任何抽象的或具体的通路，如：明线、电缆、光纤、微波、短波等。,信道分类,模拟信道和数字信道：按照允许的信号的类型分类 模拟信道只允许传输波形连续变化的模拟信号，通信质量可用失真和输出信噪比来衡量 数字信道只允许传输离散的数字信号，数字信道的特性可用差错率及差错序列的统计特性来描述 单工、半双工、全双工信道：按照信道上的信号的传输方向分类 单工信道是只能沿一个方向传送信号的信道 半双工信道是可沿两个方向传送信号，但同一时间只能沿一个方向传送信号的信道 全双工信道是可同时沿两个方向传送信号的信道,信道分类,专用（租用）信道和公共交换信道：按信道的使用方法分类 专用信道是指连接两点或多点的固定线路 公共交换信道是一种通过交换机转接可为大量用户服务的信道 有线信道和无线信道：按照信道采用的传输介质分类,信道的容量,定义：在传输差错率任意趋近于零的情况下，单位时间内可以传输的信息量即信道在单位时间里所能传输信息的最大速率。单位：比特/秒,有扰模拟信道的信道容量,香农定律：在信号平均功率受限的高斯白噪声信道中，信道容量 C=Blog2(1+S/N) b/s 其中：C：信道容量，B：信道带宽，S/N：平均信号噪声功率比。,有扰模拟信道的信道容量,由以上公式可得出以下结论： 任何一个信道，都有它的信道容量。如果信息源的信息传输速率R小于等于信道容量C，则在理论上存在一种方法，使得信息源输出能以任意小的差错率通过信道进行传输；如果RC，那么无差错传输在理论上是不可能的。 信道容量C与带宽B和信噪比S/N有关。若C固定，则B与S/N可互为替换，宽带系统呈现出较好的抗干扰能力 考虑信道容量C=I/T，则I=TBlog2（1+S/N），其中，I：传输的信息量，T：传输时间。此式表明：当S/N一定时，B和T之间存在某种转换关系。,有扰数字信道的信道容量,典型数字信道：平稳、无记忆、对称、离散，可为二进制或多进制。 对称：指任何数码正确传输和错误传输的概率与其他数码一样； 无记忆：接收到的第i个码元仅与发送的第i个码元有关，与前面的其他码元无关； 平稳：对任何码元来说，正确或错误传输的概率与发生时间无关。,有扰数字信道的信道容量,以满足上述条件的二进制信道为例：发送“1”和“0”的概率均为1/2时，收到一个符号，所能得到的最大信息量为： C=1-e*log2e-(1-e)*log2(1-e) (比特/符号) 后两项是传输差错引起的信息量损失,e表示码元错误传输的概率。 若假设e0.1则由上式算出C0.53(2B)，这说明一个二进制符号只能传输0.53b的信息，使有效的信息速率降低一半 信道容量为 C=1-e*log2e-(1-e)*log2(1-e)*r（b/s） r-发送端每秒发送的符号数,有线信道,特点：传输性能稳定可靠、噪声电平低、保密性能较好。 传输媒体 对称电缆:由装载同一保护套内的许多对互相独立的二线线对构成。 不加感对称电缆带宽为100250kHz 同轴电缆:是一种对地不对称的同轴管，该同轴管由一个金属圆管及一根位于金属圆管中心的导线所构成。 基带同轴电缆分为细缆和粗缆两种。 宽带同轴电缆适用于高频传输。,双绞线,双绞线最早的使用是用于电话信号的传输，后来才被渐渐引入到数字信号的传输当中。通常使用RJ45连接器（俗称的水晶头）连接双绞线与通信网络端口。 按双绞线是否有屏蔽层，可以把双绞线分为STP屏蔽双绞线和UTP无屏蔽双绞线两种 双绞线中1类线主要用于传输语音（主要用于八十年代初之前的电话线缆），不同于数据传输，目前常见的有3类线，5类线和超5类线，以及最新的6类线，前者线径细而后者线径粗。,双绞线,双绞线主要性能参数和用途,同轴电缆,是由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是箔状）以及绝缘保护外层所组成。,同轴电缆,依带宽不同，分为50欧姆的基带同轴电缆和75欧姆的宽带同轴电缆。 基带同轴电缆一般仅用于数字信号的传输。基带同轴电缆以10Mb/s的速率最大距离限制在1km范围内. 宽带同轴电缆可以使用频分多路复用方法，将一条宽带同轴电缆的频带划分成多条通信信道，使用各种调制方式，支持多路传输。宽带同轴电缆传输模拟信号最大距离可达100km左右。 目前同轴电缆在计算机网络中的应用已经很少了，与之配套连接设备也越来越少，主要的原因是由于其制作工艺比双绞线复杂很多，且总线型拓朴结构的计算机网络中，所有的计算机器都被串连在一根介质上，任一点出现问题都有可能造成全网的瘫痪。所以同轴电缆现在基本上都是只被用在有线电视网络当中了，通常见到的有线电视线缆就是宽带同轴电缆。,10BaseX系列电缆,光纤信道,光纤即光导纤维，目前光纤是用超高纯度石英玻璃（SiO2）纤维制成的横截面很小的双层同心圆柱体，未经涂覆和套塑的光纤称为裸光纤，由纤芯和包层组成。光纤芯线由纤芯、包层、涂覆层及套塑四部分组成，包层的表面涂覆了一层很薄的涂覆层，涂覆材料为硅酮树脂或聚氨基甲酸乙酯，涂覆层的表面套塑，套塑的原材料一般是尼龙、聚乙烯或聚丙烯等塑料。,光纤信道,光纤可以分成两类：多模光纤和单模光纤。所谓模式是指光纤纤芯中光的分布形式。 多模是指光线沿着光纤以多种角度不断被包层反射而向前传播，其波长为0.85um。多模光纤的纤芯直径约为5075um，使用混合光谱的光源（发光二极管或其它发光器件）做载波。由于使用简单的混合光谱的光源，光线在传递过程中发散损耗较大，所以多模光纤一般只能传递不超过2公里的距离。这种光纤在光纤通信的初期用得较多，目前使用的场合较少。 单模是指光纤的纤芯缩小到与波长相当，约为410um，此时相当于光沿直线在光纤的轴芯上传播。单模光纤使用“纯净”的单一光谱的光源（一般用光纤激光器）做载波，由于激光光束在传递中有不易发散不易衰减的特点，所以单模光纤的信号传递的直接距离（中间不加放大器）就较长，目前可以达到上百公里；又由于单模光纤只传输主模，使得这种光纤的传输频带很宽，传输容量很大，适用于大容量、长距离的光纤通信。目前国内外各级通信网中，使用最多的就是单模光纤。,光纤信道,光通信分为无线光通信和有线光通信 无线光通信：在可视距离范围内发收两端之间所进行的光通信。 有线光通信：发、收两端分别设置半导体光源和光检测器，传输媒体是光纤或光缆，传输途径中间设置中继站。,光纤通信优点,频带宽、容量大。相对于铜线每秒1.54MHZ的速率，光纤网络的运行速率可达到100Gbps。频带宽度在1GHz以上。 抗干扰性强。光波是频率极高的电磁波，远远比电波通讯中所使用的频率高。很难被窃听，保密性好，同一光缆中各相邻光纤之间几乎没有串扰。光纤上光波沿单一方向传播，没有大地回路，不会受大地电流影响。 传输衰减小。传输介质是决定传输损耗的重要因素，决定了传输信号所需中继的距离，光纤作为光信号的传输介质具有很低的损耗。在很宽的运用频带内，光纤的衰减与频率基本上无关。 光纤线径细、体积小、重量轻、便于施工和运输。 安全性能高。光纤采用的玻璃材质，不导电，不会因断路、雷击等原因产生火花，因此安全性强，在易燃，易爆等场合特别适用。 制造光纤的材料是石英，用料省，自然资源丰富。,光纤有待改进、提高之处,光纤制造工艺较复杂，生产成本高； 光纤连接、耦合需要精密的工艺； 由于数字光信号的单极性，要求对光纤线路编码进行特别的设计； 光器件、单模光纤和无源器件的研制，及相应理论问题尚有待更深入地进行探讨； 光纤通信的发展及应用 。,光纤中继信道的组成,光纤中继信道的组成,光纤系统的五个部分 光发信机：由光源、驱动器和调制器 光收信机：由光检测器和放大电路 光纤或光缆 中继机：补偿光信号的衰减；对波形失真的脉冲进行整形 光纤连接器、耦合器等无源器件,光纤的结构,四芯光纤的结构,光纤的种类,按制作材料划分：石英光纤、多组分玻璃光纤、塑料光纤、氟化物光纤 按传输模式划分：单模光纤、多模光纤 按折射率分布划分：突变型光纤、渐变型光纤、三角形光纤、W型光纤 按工作波段不同划分：短波长光纤、长波长光纤、超长波长光纤,光纤的种类,实际应用较多的三种光纤：,突变光纤中光线的传播,轴芯光线：这种光线沿着光纤的轴心线一直向前传播 子午光线：这种光线仅在一个包含光纤轴心线的平面内不断反射向前传播 斜射光线：这种光线在向前反射传播过程中，不与轴心线相交，而是饶着它反射前进。,突变光纤中光线的传播,多模光纤,射到光纤表面的光线的入射角大于某一临界角度，就可以产生全反射，并且可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，这种光纤就称为多模光纤（Multimode Fiber）。,（a）折射角大于入射角,（b）光波在纤芯中传播,（c）62.5/125m渐变增强型多模光纤,光纤的传输特性,光纤的损耗特性:表示光能在光纤中传输所受到的衰减程度。 定义：a()=（10/L）lg(P1/P2) (dB/km) L为光纤的长度，P1为光纤输入端的功率，P2为光纤输出端的功率 光纤损耗的因素 吸收损耗：光波通过光纤材料时，有一部分光能变成热能，造成光功率损失，和光纤材料有关。 散射损耗：指光通过密度或折射率不均匀的物体时，除了光的传播方向以外，在其它方向也可以看到光这种现象称为光的散射。 辐射损耗：光纤应用时弯曲，使光纤内导波模式变为辐射模式所致,红外线和激光,红外线通信和激光通信就是把要传输的信号分别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿直线进行传播，它比微波通信具有更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行干扰，但红外线和激光对雨雾等环境干扰特别敏感。,地面微波通信,微波通信：利用微波波段的电磁波在对流层的视距离范围内进行信息传输的一种通信方式。 采用多路复用的工作方式；工作于射频的微波频段；中继通信。,地面微波通信的优缺点,与其它波长的无线电通信比较，有如下优点： 工作频带宽、通信容量大 受外界干扰小 通信效果较好 具有较大的灵活性 投资省、见效快 微波通讯中存在的主要问题： 中继站定点复杂（在山上，难施工、难维护） 保密性差,地面微波中继信道的组成,终端站结构框图,模拟微波、数字微波,微波信道分两种：模拟微波、数字微波 模拟微波传输模拟信号主要采用频分复用；模拟微波(FDM-FM) 数字微波传输数字信号主要采用时分复用；数字微波(TDM-PCM-DPSK) 一路PCM信号的速率为64kb/s 一次基群（30路PCM信号）的速率2.048Mb/s 二次基群的速率为8.448Mb/s 三次基群的速率为34.368Mb/s,卫星信道,卫星通信定义:是利用人造卫星作为中继站的一种通信方式 卫星通信属于宇宙通信 卫星信道是微波通信的一种特殊形式,卫星信道的特点,覆盖地区大、通信距离远 具有多址连接能力 频带宽、容量大 通信机动灵活 通信稳定可靠 建站费用与距离无关,卫星中继信道的组成,卫星中继信道的组成,通信卫星（静止卫星） 主要任务是实现中继转接，即接受地球站发来的无线电信号，经变频放大处理后，再转发出去。 地球站 是卫星中继通信双方的收、发信台站。,卫星通信的电波传播,卫星通信的工作频段 C频段 上行 下行 商用频段。40008000兆赫 (7.5cm-3.75cm) Ku频段 上行 下行 12.518千兆赫 (2.4cm-1.67cm) Ka频段 上行 下行。26.540千兆赫 (1.13cm-0.75) 卫星通信的电波传播特点 传输时间长 传输损耗大 大气层的影响 面式覆盖传播,VSAT卫星通信,VSAT（Very Small Aperture Terminal，甚小口径地球终端）是20世纪80年代末发展起来并于90年代得到广泛应用的新一代数字卫星通信系统。VSAT网通常由一个卫星转发器、一个大型主站和大量的VSAT小站组成，能单双向传输数据、语音、图像、视频等多媒体综合业务。VSAT具有很多优点，如：设备简单、体积小、耗电少、组网灵活、安装维护简便、通信效率高等，尤其适用于大量分散的业务量较小的用户共享主站，所以许多部门和企业多使用VSAT网来建设内部专用网。,VSAT网络组成,铱星移动通信系统,1990年美国摩托罗拉公司设计的一种全球性卫星移动通信系统，它通过卫星手持电话机，通过卫