《通信技术与通信网》PPT课件.ppt

第四章 通信技术与通信网,电子信息技术导论,编制：茹国宝,通信技术与通信网,提纲,一、概述,（一）通信系统的众多类别,通 信 系 统,通信最终目标：是实现任何人(Whoever)可以在任何地点(wherever），在任何时间(whenever)与其他任何对象(whichever)进行任何方式(Whatever)的通信。,一、概述,（二）移动性是通信发展的主要方向,移动通信是实现上述最终通信目标的最佳通信方式！,一、概述,移动通信的发展变化之快总是超出人们的预期！预言在2010年全球用户数量有望达到40亿以上。,互联网改变了我们生活和相互沟通的方式。互联网的下一波浪潮将使它自身真正移动化，即移动通信与互联网逐渐融合。音乐、手机电视和导航服务都是推动这一发展进程的关键因素。,（二）移动性是通信发展主要方向（续）,光缆的一般结构图,(a)层绞式,(b)单位式,(c)骨架式,(d)带状式,光纤,光纤,光纤,光纤带,加强构件,单位,塑料骨架,加强构件,综合护套,防热层,（三）光纤通信己取代原有线载波系统,一、概述,一、概述,（四）地面微波中继通信干线己被光纤取代,微波中继通信：多工作在3000MHz以上频段，通过中继站接力传输。 60,70年代曾是通信干线的主要方式之一。,一、概述,地面微波通信当前的主要应用：,2. 一点对多点（PMP）局域网中微波数据传输 组成：中心站，端站 应用：不便敷设光纤或电缆的通信网络干线系统。,1. 电视微波移动转播车,注：移动通信、卫星通信、无线接入虽工作在微波频段，但一般不划归于微波通信这一类。“微波通信”一般是指微波接力通信。,一、概述,（五）微波散射通信与流星余迹通信,军用微波对流层散射通信车,微波散射通信：利用对流层不均匀对电波产生散射而进行甲、乙两站的通信。 优点：保密性好，通信距离远（150km以上），不怕核辐射。常用为军用。 缺点：要求大功率。,流星余迹通信：利用流星使大气产生电离反射电波而进行通信。多工作于短波、超短波波段。常用于军事。,数据通信系统,一、概述,（六） 数据通信（注：参阅“互联网”一章：6.1.1节）,1.基本模型,2.调制解调器,一、概述,（六） 数据通信（续1）,3.调制解调器的作用,作用：将话音、数据、视频等信号复用后通过同一条电话线（或电缆、光纤）传输。,复用原理：将电话线的频带划分出话音通道和数据通道。,注：媒质不同，复用方式可能不同。电话线是最常用的传输媒质。,一、概述,（六） 数据通信（续2）,4.调制解调器的多种产品类型,调制解调/路由器,计算内置调制解调器,调制解调器,无线调制解调器,USB无线调制解调器,一、概述,5.数据网的多种传输媒质组成示意图,注：地面数据长途骨干网的主要通信媒质是光纤网。话音数据和计算机数据同在地面光纤网中传输。有多种传输数据的通信体制。,（六） 数据通信（续3）,数据网通过路由器交换数据,卫星通信的定义：利用人造地球卫星作为中继站来转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行通信的技术。,一、概述,（七）卫星通信概述,卫星通信系统示意图,优点: 通信距离远，覆盖面大，不受地形条件限制，可达海洋、沙漠、高山。,主要应用：卫星电视、数据传输、卫星移动通信等。,一、概述,（七）卫星通信概述,缺点：可靠性不及光纤、微波中继通信。,卫星,公用移动电话系统结构示意图,移动通信：指通信双方至少有一方在移动中进行的信息交换的通信。己成为目前世界最普及的通信工具。当前主要推广第三代（3G），正在研究发展第四代。,一、概述,（八）移动通信概述,一、概述,通信方式、通信系统的类型多种多样，每一类通信都是为了满足某一类用户需求而发展成熟起来的。 随着电子信息技术的发展，一些原有主流通信方式可能会逐渐被新的通信方式所取代。当前，移动通信、光通信（包括光纤和空间光通信）已成为了通信发展的主流。互联网的发展潮流也将是实现移动化，该发展趋势正在改变原有通信格局。,概述小结,二、 固定电话与固定电话网,1,2,3,4,电话的发明和应用回顾,电话交换机简介,现代电话交换局机房概况,数字程控交换机简介,5,固定电话网,6,信令网概念,（一）电话的发明与应用回顾,1834年，莫尔斯发明了莫尔斯电码。 用电流的“通”、“断”时长来表示“点”（通电时长0.1秒）、“划”（接通时长0.3秒），用“点”、“划”组合来表示字母和数字的电码。,二、 固定电话与固定电话网,1837制作成了莫尔斯电报机。 电报的发明，拉开了电信时代的序幕，开创了人类利用电来传递信息的历史。,注：莫尔斯原本是个画家，并不懂技术。可查阅其生平。,电话发明家 贝尔,贝尔发明的液体话筒,电话发明家:贝尔(18471922),15岁，大胆改革老式水推磨，使生产效率大大提高。 16岁，以优异成绩考入爱丁堡大学，语言学专业 。 20岁，进伦敦大学深造。 22岁，担任美国波士顿大学语言学教授。 在父亲开办了一所聋哑学校任教。,发现: 在电流导通和截止时，螺旋线圈发出的声音。 大胆设想： 通过电流传送声音。,二、 固定电话与固定电话网,（一）电话的发明与应用回顾,电话发明家 贝尔,贝尔发明的液体话筒,请教: 1875年3月,贝尔（28岁）时带着他的想法请教当时美国著名物理学家约瑟夫亨利“What would you advise me to do, sir, publish my discovery and let others work it out, or attempt to solve the problem myself ? ” 鼓励 : “You have the idea for a great invention, Bell, Work at it.” 电话传送的第一句完整语音 : 1876年3月10日“Mr. Watson, come here, I want you!” 纪念: 电学和声学中计量单位或功率密度比值的单位被命名为“贝尔”。,二、 固定电话与固定电话网,注：发明电话日的两种说法：a，美国波士顿法院路109号铜牌上面镌有:“1875年6月2日电话诞生在此”；b，1876年3月10日。前者只是制作出了一个可产生声音的装置，无法传连续语音。可用电话的诞生时间是后者。,（二）电话技术进步与应用,1882年出现了共电式电话机 （没有手摇发电机和干电池，通话所用电源由交换机供给）,1877年爱迪生发明碳精式送话器+ 手柄+呼叫设备（电铃）+手摇发电机+干电池 （磁石式电话机）,1896年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘,二、 固定电话与固定电话网,1920年美国人坎贝尔发明了消侧音电路 （自动电话机-拨号盘电话机）,60年代电子学飞速发展、70年代大规模集成电路出现 (电子电话机-按键式电话机),80年代随着N-ISDN的应用出现了数字电话机,(a)1878年手持电话 (b)1880年贝尔电话 (c)1885年木支架电话 (d)1892年磁力电话,（e）1901年磁力电话 (f)1914磁力发电机电话 (g)1920号码盘电话 (h)1930年号码盘电话,“磁石共电自动”的发展过程,二、 固定电话与固定电话网,1889年 纽约曼哈顿街上的电话线,二、 固定电话与固定电话网,我国电话的发展史,1882年6月，皮晓浦以“上海电话互助协会”名义开办了第二个电话局，用户30余家。,1882年2月，丹麦大北电报公司在上海外滩扬于天路开办第一个电话局，用户25家。,1881年，英籍电气技师皮晓浦在上海十六铺沿街架起一对露天电话，付36文制钱可通话一次。(中国土地上的第一部电话),1882年6月， 英商“东洋德律风”公司兼并上述两电话局经营，用户仅300多家。,1889 ，安徽省安庆州候补知州彭名保，自行设计、制造了五六十种大小零件，造出了中国的第一部电话机。,当代：“华为”、“中兴”为代表的具有国际竞争力的大型综合性通信企业。,二、 固定电话与固定电话网,为什么要交换机?,用户数 电缆数 5 10 10 45 100 4950 1000 50万,（三）电话交换机简介,二、 固定电话与固定电话网,答：为少用电话线。（电话铜线占投资比重远超过50%）,（三）电话交换机简介（续1）,二、 固定电话与固定电话网,每个用户只需一根双绞线。,人工交换阶段： 磁石式电话机 共电式电话机,早期的人工交换,二、 固定电话与固定电话网,（三）电话交换机简介（续2）,电子式自动交换阶段：,二、 固定电话与固定电话网,（三）电话交换机简介（续3）,机电式自动交换阶段：,程控交换机阶段：,模拟程控交换机：1965年5月美国开通了第一个程控交换机。 数字程控交换机：1970年法国开通了第一个数字程控交换机。,二、 固定电话与固定电话网,（三）电话交换机简介（续3）,1、电话电缆线,（四）现代电话交换局机房概况,二、 固定电话与固定电话网,不同规格市话电缆照片,2、机房电缆布线,电话电缆进入交换机房,二、 固定电话与固定电话网,（四）现代电话交换局机房概况,电缆在交换机房走线,3、交换机布置和监控,交换机房内的交换机架组图,二、 固定电话与固定电话网,（四）现代电话交换局机房概况,交换机背面的走线,交换机房监控室,1.数字程控交换机的硬件组成,计算机系统,硬件系统,（五）数字程控交换机简介,二、 固定电话与固定电话网,（五）数字程控交换机简介（续1）,二、 固定电话与固定电话网,1. 数字程控交换机的硬件组成（续）,交换网络：等效于完成两用户线的连接。但在数字程控交换机中只是控制数 据间的交换，即在某条入线与某条出线端口之间建立数据连接， 从而实现不同线路端口上的话音交换。 交换网络有不同类型，它们只是一块数字集成电路。,用户电路: 和电话机相对应，它完成模拟语音信号的编码与解码。各用户的编 码、解码独立进行。 用户交换机的机架中安装的绝大部分是用户电路板，通常1000 2000用户电路装一个机架。 对于局用交换机则没有用户电路或者只配置少量用户电路。,主叫用户摘机：送出摘机信号，扫描器收到用户摘机信号之后，立即将信息送到中央处理器，由中央处理器驱动信号音送用户端口，同时驱动收发码器准备收号； 拨号：用户听到信号音，拨号；拨号（脉冲或双音频）数码送入收号器，中央处理器同时分析号码，送被叫交换机； 振铃：若被叫空闲，则主叫预占一条话路资源，同时给被叫振铃； 被叫用户摘机：处理机将预占的话路与被叫接通，主、被叫进入通话。 拆线：主叫或者被叫任何一方挂机，处理机将话路释放，通信终断。,二、 固定电话与固定电话网,2. 交换机基本工作过程,（五）数字程控交换机简介（续2）,3. 程控交换机的软件组成,交换控制程序调度关系图,二、 固定电话与固定电话网,（五）数字程控交换机简介（续3）,基于软交换的网络结构图,二、 固定电话与固定电话网,（五）数字程控交换机简介（续4）,4. 程控交换机正朝软交换发展,软交换技术的优点:将业务/控制与传送/接入分离。,（六）固定电话网的构成,二、 固定电话与固定电话网,我国本地电话网的结构图,二、 固定电话与固定电话网,国际电话局,各国固定电话的体制、信号结构不同，打国际长途电话要根据各国固定电话的体制、信号结构进行转换。只有国际电话局才有信号转换功能。 目前中国有三个国际交换中心，分设在北京、上海、广州。,二、 固定电话与固定电话网,（七）信令概念,信令: 用户利用电话网完成通话，交换机必须执行各种动作 （硬件的、软件的）才能完成对系统的操作。 “信令”就是操作交换机的指令。,二、 固定电话与固定电话网,用户线信令： 用户和交换机间的联络信号,在用户线上传送。 包括： 摘机信号、挂机信号，直流脉冲或双音多频信号， 供电信号，拨号音、忙音、回铃音、振铃信号等。,局间信令： 电话局之间传送的信号,在局间中继线上传送。,1. 电信NGN的特点,特点,高效,开放性,多媒体,资源共享,低成本,多用户,（八）固定电话网向下一代网的演进,二、 固定电话与固定电话网,2、电信NGN的网络构架与业务,电信NGN新增业务,（八）固定电话网向下一代网的演进,电信网向NGN演进大趋势：与互联网、移动通信网逐渐融合!,二、 固定电话与固定电话网,三、 移动通信与移动通信网,1,2,3,4,移动通信的发展历程和趋势,蜂窝移动通信系统,移动通信的其它类型,移动通信的主要技术,（一）世界移动通信技术发展的五个阶段,模拟蜂窝 移动通信阶段,改进完善 阶段,初级 发展阶段,早期 发展阶段,数字蜂窝 移动通信阶段,三、 移动通信与移动通信网,早期发展阶段 时期：20世纪20年代至40年代。 代表：美国底特律市警察使用的车载无线电台。 频率:开始:2MHz; 40年代:3040MHz。 特点：专用系统，工作频率较低，数量少。,三、 移动通信与移动通信网,（一）世界移动通信技术发展的五个阶段,初级发展阶段 时期：40年代中期至60年代初期。 代表：“城市系统”-世界上第一个公用汽车电话网。 频率:使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工。 特点：开始向公用移动通信网过渡，人工接续，网络容量较小。,改进完善阶段 时期：60年代中期至70年代中期 。 代表: 改进型移动电话系统(IMTS) 。 频率:150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道的自动选择，并能够自动接续到公用电话网。 特点：大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。,三、 移动通信与移动通信网,（一）世界移动通信技术发展的五个阶段,模拟蜂窝阶段 时期：70年代中期至80年代中期 。 代表: 1978年底，美国贝尔试验室成功研制模拟移动电话系统(AMPS)，建 成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。 1979年，日本于推出800MHz汽车电话系统(HAMTS) 。 1980年，加拿大推出450MHz移动电话系统MTS。瑞典等北欧四国开 发出NMT-450移动通信网，并投入使用，频段为450MHz。 1985年，英国在开发出全地址通信系统(TACS)，首先在伦敦投入使 用，以后覆盖了全国，频段为900MHz。 特点：蜂窝网、小区制的蜂窝概念的新体制，实现了频率再利用，有效地解决了公用移动通信系统要求大容量与频率资源有限的矛盾，大大提高了系统容量。,三、 移动通信与移动通信网,（一）世界移动通信技术发展的五个阶段,数字蜂窝阶段 GSM: 时期：GSM系统1991年7月开始投入商用。 代表: 欧洲推出的泛欧数字移动通信网(GSM) 体制 特点：频谱利用率高，可大大提高系统容量 。,三、 移动通信与移动通信网,（一）世界移动通信技术发展的五个阶段,CDMA: 时期： IS-95 CDMA系统1995年投入运营。 代表: 美国高通公司设计 特点：频谱利用率更高，系统容量更大。,（二）未来移动通信技术的发展,手机成为 综合信息平台,更加普及,技术融合与 网络融合,三、 移动通信与移动通信网,预计2010年全球用户达40亿。,智能移动电话将是发展方向，移动电话不只是语音通信工具，将成为移动信息收集和处理平台。,移动互联网将成为重要应用，固定电话网和移动网络将融合。,2008年 6月国务院决定：中国电信运营商由六家（中国电信、中国移动、中国联通、中国网通、中国铁通和中国卫通）合并为三家 。 中国电信集团公司(China United Telecommunications Corp.，简称：中国电信集团)，业务范围：CDMA移动通信网+固定电话网+CDMA2000 3G网。 中国联合网络通信集团公司（联通与原中国网通合并）(China United Network Communications Corp., 简称：中国新联通集团)，业务范围：GSM移动通信网+固定电话网+WCDMA 3G网。 中国移动通信有限公司(China Mobile Communications Corp., 简称：中国移动通信)（与原中国铁通合并），业务范围：GSM移动通信网+固定电话网+TD-SCDMA 3G网。（注：中国卫星通信集团公司并入航天产业集团，退出电信运营行业。）,三、 移动通信与移动通信网,（三）中国新三大移动通信网络运营商,三、 移动通信与移动通信网,（四）我国移动通信的技术进步,2000年月，我国提出的TD-SCDMA移动通信体制被国际电联确认为第三代移动通信三大国际标准之一。,2002年启动后3G（B3G）技术开发（或称4G），重点攻关无线宽带、高速率、省电的移动通信新体制，争取在下一代移动通信技术方面能走在世界前列。,3）1800MHz频段,2）800MHz、900MHz频段,1）450MHz频段,4）2000MHz频段,1. 移动通信系统的工作频段,5）卫星移动通信业务段,（五）蜂窝移动通信系统,三、 移动通信与移动通信网,450MHz频段：电视频道之间的一段空隙，原为模拟移动使用。模拟移动停止运营后，此频段暂时闲置。 800MHz、900MHz频段：已分别分配给GSM和CDMA移动通信系统。 GSM系统：下行:（基站发、移动台收） 935960MHz 上行:（移动台发、基站收） 890915MHz CDMA系统： 下行：（基站发、移动台收）869894MHz 上行：（移动台发、基站收）824849MHz 1800MHz频段： 17101785MHz/18051880MHz和18651800MHz/19451960MHz 2000MHz频段：第三代移动通信使用频段。 下行：21102170MHz，23002400MHz 上行：19001980MHz 卫星移动通信业务段: 15251530MHz，16101626.5MHz，19802010MHz，21702200MHz，2483.52500MHz，25002520MHz，26702690MHz,1、移动通信系统的工作频段,三、 移动通信与移动通信网,（五）蜂窝移动通信系统,2.移动通信蜂窝结构,移动通信系统,三、 移动通信与移动通信网,（五）蜂窝移动通信系统,基地台,移动台,移动交接中心,2. 为什么要划分成“蜂窝”呢？,一个蜂窝内放置一个基站，即放置一台收、发信机，工作在某一频道。以当前的技术条件，一个频道内最多可容纳约30个用户。如果采用图（a）所示的大蜂窝，则在这一地区可以有30个用户接入。如果这一地区的人口密度特大，处在车站、机场等人流中心，那么就只有把蜂窝面积划小。每一个小蜂窝内都可以有30个人打电话，10个小蜂窝就可以增加至300人接入容量了，因而就将网络设计成图（b）所示的无线覆盖网络结构了。人口越密，蜂窝越小，微微蜂窝的直径只有几十米。,三、 移动通信与移动通信网,（五）蜂窝移动通信系统,小区分裂:把一个小区分裂成若干个小区，可以提高系统用户容量。,三、 移动通信与移动通信网,3. 移动通信系统网络结构与功能,GSM数字蜂窝移动通信系统网络结构,三、 移动通信与移动通信网,（五）蜂窝移动通信系统,三、 移动通信与移动通信网,移动通信系统组成,手机,基站子系统BSS： 负责与手机进行通信。 基站（BSS）：在一定的无线覆盖区中由MSC控制， 与手机MS进行通信。 基站系统含基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）两个功能模块。,三、 移动通信与移动通信网,3. 移动通信系统网络结构与功能 （续1）,交换网络子系统（NSS）： 主要完成交换功能、移动性管理、 安全性管理等。 交换网络子系统NSS能在任意选定的两条用户线（或信道）之间建立或释放一条通信链路， 并实现整个通信系统的运行、 管理。NSS包括：移动交换中心MSC、访问位置寄存器VLR 、归属位置寄存器HLR、鉴权中心AUC、设备号识别寄存器EIR、操作维护子系统OMS等模块。,（五）蜂窝移动通信系统,三、 移动通信与移动通信网,移动通信要完成用户间的通信比固定通信要复杂得多。主要不同是它必须有两个数据库：访问位置寄存器（VLR）和归属位置寄存器（HLR）。所有处在交换机连接的各小区之内的手机用户，只要接通了电源，都将定时发信号和网络联系，并会将用户参数记录在所在区域的VLR中；网络也会不断发信号告之手机：现在处在何小区、何服务区，及有关参数等。用户识别和鉴权是负责审查用户合法性的功能模块。HLR是属于某一地区的数据库，记录本地区所有开户的手机用户数据，例如在武汉开户的手机用户数据都记录在武汉地区的HLR中。HLR与各地交换机之间通过七号信令网不间断联系、交换数据，各移动台的即时位置均须报告HLR并记录在案。,3. 移动通信系统网络结构与功能 （续2）,网络功能：,移动通信是电子信息先进技术的集成！,三、 移动通信与移动通信网,大功率（几十瓦）基站设备与天线,基站收、发信设备,基站定向天线,基站全向天线,通信过程实例： 假设武汉某用户A漫游在北京奥运村，北京一移动用户B在飞机场呼叫A，其呼叫过程是如何建立呢? B拨出A的手机号码，号码由飞机场移动通信网络基站接收经基站控制器送机场交换机MSC1; MSC1经号码分析确认该号码为武汉用户之后，经七号信令网查询武汉的HLR; HLR告之A在北京的位置（假设属北京MSC2服务区中的Q蜂窝小区），之后，MSC1经信令网通知MSC2，由MSC2经BSC向正在Q小区中的A发起呼叫; A摘机，B、A便建立了一条数据链路，实现通话。,三、 移动通信与移动通信网,微蜂窝一般采用固态基站，无人置守，太阳能供电，挂在电线杆上。,1. 集群移动通信,集群移动通信为大区制移动通信。由调度台、基站、移动台、控制中心组成。 特点: 只有一个基站，天线高度为几十米至百余米，覆盖半径为30千米，发射机功率可高达200瓦。 用户数约为几十至几百，最多可达数万。可以是车载台，也可是以手持台。 它们可以与基站通信，也可通过基站与其它移动台及市话用户通信，基站与市站有线网连接。,三、 移动通信与移动通信网,（六）移动通信的其他类型,2. 卫星移动通信,卫星移动通信有多种体制，可采用赤道固定卫星，也可以采用中低轨道的多颗星座卫星转接。卫星移动通信的代表是铱星系统。,铱星系统：是美国摩托罗拉公司提出的完全依靠卫星提供联络的全球个人通信方式，它能突破现有基于地面的蜂窝无线通信的局限，通过太空向任何地区、任何人提供语音、数据、传真及寻呼信息。铱星系统是由66颗由无线链路相连的卫星（外加6颗备用卫星）组成的一个空间网络。设计时原定发射77颗卫星，因铱原子外围有77个电子，故取名为铱卫星通信系统。,（六）移动通信的其它类型,三、 移动通信与移动通信网,三、 移动通信与移动通信网,铱星系统在技术上获得了非凡的成功，但在市场上它竞争不过地面GSM、CDMA系统。铱星系统投入商业运行不到一年，1999 年 8 月 13 日铱星公司向纽约联邦法院提出了破产保护。半年后的 2000 年 3 月 18 日，铱星公司正式破产。,铱星手机,铱星成了世界科技史上最了不起的、也是最可惜的科技项目之一!,铱星后话：66 颗卫星在天上自己飞了几年，于 2001 年被一家私募基金公司（Private Equity）以两千五百万美元的低价买下，不到铱星整个投资六十亿美元的 1% 。作为一个与摩托罗拉无关的私营公司，铱星居然起死回生，据报导2007年已实现近三亿美元的营业额和五千万的利润。,提示：技术成熟不等于市场成熟！,3. 无绳电话,无绳电话是对于室内外慢速移动的手持终端的通信，特点是小功率、通信距离近、轻便。它们可以点到点通信，或者与市话用户进行单向或双方向的通信。,（六）移动通信的其它类型,三、 移动通信与移动通信网,三、 移动通信与移动通信网,（七）移 动 通 信 的主要技术,三、 移动通信与移动通信网,结语 移动通信是成熟最晚，发展最快，最具潜力的一种通信方式。它己成为世界各国人民最重要通信手段。移动通信在通信领域中的突出地位，预计随着电子信息技术的进步还将进一步加强。,四、 卫星通信,1,2,3,4,卫星通信概述,我国卫星通信技术的发展,5,卫星通信系统,VSAT卫星通信,优点,便于实现多址联接,通信距离远，覆盖范围大,频带宽、容量大，业务类型多,机动灵活，不受地理条件限制,可自发自收，利于监测,线路较稳定、通信质量好,1. 卫星通信的优点,（一）卫星通信概述,四、 卫星通信,2. 卫星通信的缺点,完全依赖于卫星的高可靠、长寿命,静止卫星的发射与控制技术比较复杂,地球高伟度地区通信效果不好， 且两极为通信盲区,卫星通信的缺点,存在日凌中断和星蚀现象,电波的传播时延较大并存在回波干扰,（一）卫星通信概述,四、 卫星通信,3. 卫星通信的发展历史,1946 年,人们就想利用某种天体的电话交换来转播无线电信号, 美国科学家提出用月球来充当电话交换器。 1957年10月4日,苏联把第一颗人造地球卫星“斯普特尼克-1号”送入了轨道 1960年8月12日,美国发射了第一颗通信卫星“回声-1号”。无源通信卫星。 1962年7月10日，美国又发射了具有转发和放大信号功能的民用通信卫星“电星-1号”。低轨道运行卫星 1965 年，美国发射了第一颗第二代通信卫星-“晨鸟号”，开创了同步卫星的新时代。 之后若干年，这些国际通信卫星担负着大陆与大陆之间的一半电话和许多电视节目的转播工作。,（一）卫星通信概述,四、 卫星通信,4. 国际卫星通信系统,INTELSAT 系统： INTELSAT (简称IS)是一全球性的商业卫星通信组织，正式成立于1965年11月，总部设在美国的华盛顿。该组织负责全球的商用卫星通信系统空间部分的设计、研究、建造和维护使用。 自1965年4月发射第一代国际通信卫星“IS-I”以来已历经8代更新(IS-IIS-VIII)，共发射了40多颗卫星，构成了庞大的国际商业卫星通信系统，承担了大部分国际通信业务和全球性电视广播业务。,四、 卫星通信,（一）卫星通信概述,国际海事卫星电话（INMARSAT）： 海事卫星电话通过国际公用电话网和海事卫星网连通实现。海事卫星网络由海事卫星、海事卫星地球站、船站以及终端设备组成。,5. 中国卫星通信发展概况,发展历程： 1970年4月24日我国成功地发射了第一颗自行研制的东方红一号人造地球实验卫星。 1972年初，在上海虹桥建立了第一个卫星通信地球站，天线直径为10米。 之后,发射了东方红二号、东方红二号甲和东方红三号，它们均为地球静止轨道通信卫星。 1973年后，在北京、上海等地建立了3个30米天线的标准地球站，并开展了国际卫星通信业务。 1975年建成我国自行设计制造的卫星通信地球站。 2008年10月30日，我国在西昌卫星发射中心发射了委内瑞拉一号通信卫星，这是我国首次向拉丁美洲用户提供整星出口和在轨交付服务。,四、 卫星通信,（一）卫星通信概述,中国卫星通信的应用： 在80年代中期，4颗东二甲同步通信卫星的发射成功与交付使用，以及引进国外卫星通信先进技术建立的单路单载波、国际海事卫星A型站、VSAT（Very Small Aperture Terminal）数据站的生产线，为我国建立了公用卫星通信网和专用网。 在公用通信网方面，到1998年为止，已建立了37座大中型卫星通信地球站，开通7万条双向电话线路。 在专用卫星通信网方面，近年来人民银行、煤炭、电力、石油、人民日报、海关、民航、新华社、证券交易公司及许多部门和专用公司，建立了约80个低成本VSAT专用卫星通信网，终端约1万多个。 在卫星通信技术体制上，我国已研制生产了多种卫星通信体制的设备，并用于各种不同的卫星通信系统中。目前，公用卫星通信网大都应用中速数据率(IDR)和TDMA通信体制，专用通信网和移动通信网正由原有的单一体制向多种混合体制发展。,四、 卫星通信,1.卫星通信系统组成,卫星通信系统: 由空间卫星、地球站、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统等四大部分组成。,（二）卫星通信系统,四、 卫星通信,2.通信卫星,卫星在空中起中继站的作用，即把地球站发上来的电磁波放大后再反送回另一地球站。,（二）卫星通信系统,四、 卫星通信,3.跟踪遥测分系统,（二）卫星通信系统,四、 卫星通信,4.监控管理分系统,对在轨道上的卫星的通信性能及其参数进行业务开通前的监测和业务开通后的例行监测和控制， 保证通信卫星正常运行和工作。,对卫星进行跟踪测量； 控制卫星准确地进入静止轨道上的指定位置； 对卫星的轨道、位置、姿态进行监视和校正。,5.地球站分系统,（二）卫星通信系统,四、 卫星通信,天线和馈电设备,地球站分系统： 天线和馈电设备；通信业务控制中心; 通信终端；跟踪与伺服系统等组成。,地面监控管理和跟踪遥测机房,四、 卫星通信,（三）VSAT卫星通信,VSAT（Very Small Aperture Terminal）是卫星通信的一种，意思是甚小口径卫星通信终端，通常系指终端天线口径在1.2米 、2.8米左右的卫星通信地球站。,工作频段: Ku频段：14GHz（上行）/11GHz（下行） C频段：6GHz（上行）/4GHz（下行）。,四、 卫星通信,地球站设备结构简单 系统集成与安装方便,组网方式灵活方便,三种多址方式： 频分多址 时分多址 码分多址,公用干线通信网向高速、数字、宽带发展，发展60Mbit/s,120Mbit/s的时分多址(TDMA)和1000Mbit/s的卫星通信系统 。 专用卫星通信网进一步发展小型化、智能化的VSAT站和VSAT网。 开发新频段，提高现有频段的频谱利用率。从现有的C频段发展到Ku频段(14/11GHz)，Ka频段(30/20GHz)、UHF、L、S、X频段卫星通信系统。 移动卫星通信网积极发展与同步轨道移动卫星通信系统相关的技术。 开展卫星通信网与其它异构网的互通、互联、网络同步与交换技术。 网络管理和控制及网络动态分配处理的自动化技术。,四、 卫星通信,（四）卫星通信技术发展,五、 GPS全球定位系统,（一）GPS系统组成 （由美国军方经营）,GPS系统由三大部分组成: GPS卫星星座、地面控制部分、用户部分GPS信号接收机。,GPS系统组成,地面控制部分,1. GPS卫星星座,在用GPS信号导航定位解算时，地面站为了计算三维坐标，必须观测4颗以上的GPS卫星，以获得定位星座。,GPS卫星星座,由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座,24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内(每个轨道面4 颗)，此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。,卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何座标图形，这就提供了在时间上连续的全球导航能力,（一）GPS系统组成,五、 GPS全球定位系统,2. 地面控制部分,地面控制部分由一个主控站，5 个全球监测站和3 个地面控制站组成。 监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测