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Part II：现代通信技术 教材：现代通信技术基础（第2版） 严晓华 清华大学出版社,Introduction to Modern Communication Technology,第二版,第1章 概 论,本章学习目标,理解通信的基本概念。 理解通信网的概念、分类、构成与组网结构。 了解通信信道分类及特性。 了解通信法规与体系标准的作用。 了解通信职业资格与职业规范知识。 了解现代通信技术的应用与发展趋势。,内容简介,1.1 通信概述 1.2 通信网的组成 1.3 通信信道 1.4 现代通信技术的应用与发展 1.5 国家通信职业资格制度简介,放映结束,内容简介,1.1 通信概述 1.1.1 通信基本概念 1.1.2 通信系统模型 1.1.3 通信系统的分类 1.1.4 通信系统的质量评价 1.1.5 通信法规与通信标准,返回主目录,内容简介,1.2 通信网的组成 1.2.1 通信网的概念 1.2.2 通信网的分类 1.2.3 电信网的组成 1.2.4 通信网的组网结构,返回主目录,内容简介,1.3 通信信道 1.3.1 无线信道 1.3.2 有线传输信道 1.3.3 通信信道特性,返回主目录,内容简介,1.4 现代通信技术的应用与发展 1.4.1 现代通信技术的应用 1.4.2 现代通信技术的特征 1.4.3 我国通信行业的发展趋势 1.4.4 我国通信业发展的主要任务,返回主目录,内容简介,1.5 国家通信职业资格制度简介 1.5.1 通信工程师职业资格 1.5.2 通信行业职业（工种）资格 1.5.3 通信专业技术人员职业水平评价,返回主目录,1.1 通信概述,通信（communication）是指按照达成的协议，信息在人、地点、进程和机器之间进行的传送。电信（telecommunication）则指在线缆上或经由大气，利用电信信号或光学信号发送和接收任何类型信息（数据、图形、图像和声音）的通信方式。,返回,1.1.1 通信基本概念,通信的基本形式-信道 信道：信源与信宿之间建立的一个传输信息的通道。 信息（information）：以适合于通信、存储或处理的形式来表示的知识或消息。 消息是指通信系统要传送的对象，如语音、图像、文字或某些物理参数等。 信号（signal）：可以使它的一个或多个特征量发生变化，用以代表信息的物理量。,返回,1.1.2 通信系统模型,通信系统模型如图1-1所示。 信息源（信源） 作用：把待传输的消息转换成原始电信号。 发送设备（发送机） 作用：将信源发出的信息变换成适合在信道中传输的信号，使原始信号（基带信号）适应信道传输特性的要求。,通信系统模型,信道（通路） 作用：在两点之间用于收发的单向或双向通路；在通信中主要是传递信息的通道，又是传递信号的设施。 分类：有线信道（如明线双绞线、同轴电缆、光纤等） 无线信道（微波通信、卫星通信、无线接入等） 接收设备（接收机） 作用：工作于通信链路的目的地端，接收信号并加以处理或转换供本地使用的设备。,通信系统模型,受信者（收终端或信宿） 作用：信息的接收者，将复原的原始信号转换成相应的消息 噪声源 定义：指系统内各种干扰影响的等效结果。 作用：为便于分析，一般将系统内所存在的干扰（环境噪声、电子器件噪声、外部电磁场干扰等）折合于信道中。,通信系统模型,现代通信系统模型的功能模块如图1-2所示。 接入功能模块 作用：将语音、图像或数据进行数字化并变换为适于网络传输的信号。 传输功能模块 作用：将接入的信号进行信道编码和调制，变为适于传输的信号形式。,通信系统模型,控制功能模块 作用：完成用户的鉴权、计费与保密，由信令网、交换设备和路由器等组成。 应用功能模块 作用：为运营商提供业务经营。,返回,1.1.3 通信系统的分类,1. 按通信业务分类 按传输内容：单媒体通信、多媒体通信 按传输方向：单向传输、交互传输 按传输带宽：窄带通信、宽带通信 按传输时间：实时通信、非实时通信,通信系统的分类,2. 按传输媒介分类 有线通信：传输媒介为电缆和光缆。 无线通信：借助于电磁波在自由空间的传播来传输信号，根据波长不同可分为中长波通信、短波通信和微波通信等。 3. 按调制方式分类 基带传输：将未经调制的信号直接在线路上传输。 频带传输（调制传输）：先对信号进行调制后再进行传输。,通信系统的分类,4. 按信道中传输的信号分类 模拟通信 数字通信 5. 按收发者是否运动分类 固定通信 移动通信,通信系统的分类,6. 按多地址接入方式分类 频分多址 时分多址 码分多址通信等 7. 按用户类型分类 公用通信 专用通信,返回,1.1.4 通信系统的质量评价,评价通信系统的信息传输性能的主要质量指标是有效性和可靠性，两者通常为一对矛盾。 1. 有效性指标 有效性是指信道资源的利用效率（即系统中单位频带传输信息的速率问题）。 模拟通信系统有效性指标：系统有效带宽。 数字通信系统有效性指标：传输容量。,通信系统的质量评价,传输容量：即信道的传输速率（单位时间内通过信道的平均信息量），信息量的单位为比特（bit）。 传输容量的表示方法 ： 信息传输速率（比特速率） 系统每秒钟传送的比特数，单位为比特秒（bit/s）。 符号传输速率（信号速率或码元速率） 单位时间内所传送的码元数，单位为波特（baud，简记为Bd），每秒钟传送一个符号的传输速率为1波特。,通信系统的质量评价,注意：在给出码元速率时需说明是何进制的码元。 符号传输速率和信息传输速率可换算；若是二进制码，符号传输速率则与信息传输速率相等。 若两个系统的传输速率相同，其信道效率有可能不同。信道效率用单位频带的信息传输速率或符号传输速率来表示，其单位分别为 bit/s/Hz 及 Bd/Hz。,通信系统的质量评价,2. 可靠性指标 可靠性是指通信系统传输消息的质量（即传输的准确程度问题）。 模拟通信系统的可靠性：用输出信噪比来衡量。 数字通信系统的可靠性：用传输差错率来衡量。,通信系统的质量评价,传输差错率的表示方法: 误码率（码元差错率） 在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比，也指平均误码率。 误比特率（比特差错率） 在传输过程中产生差错的比特数与传输的总比特数之比，也指平均误比特率。,通信系统的质量评价,注意：当采用二进制码时，误码率与误比特率相等。 误码率的大小与传输通路的系统特性和信道质量有关，提高信道信噪比（信号功率噪声功率）和缩短中继距离，可使误码率减小。 从通信的有效性和可靠性出发，单位频带的传输速率越高越好，而误码率则越低越好。,返回,1.1.5 通信法规与通信标准,通信的业务运营、技术研发、企业运作都将受到政策法规与技术标准的指导及制约。 涉及通信的政策法规主要由各国政府部门制订，其对于通信运营最主要的影响是“准入”。在任何国家，电信业务基本上都受到制约，需经过政府部门的批准 。 通信涉及到双方或多方，且超越国界，包括点与点、点与端、端与端、以及网络间的信息交互。,通信法规与通信标准,不仅在国内通信中需要规定统一的各种标准，而且需要制定各国应共同遵循的国际标准。 通信行业中的技术标准主要由各种技术标准化团体及相关的行业协会负责制订。 主要的标准化组织：国际电信联盟（ITU）、电气和电子工程师协会（IEEE）等。,返回,1.2 通信网的组成,通信网 概念：由一定数量的节点（包括终端设备和交换设备）以及连接节点的传输链路的组合，以实现规定点间信息传输的通信体系。 功能：适应用户呼叫的需要，以用户满意的程度，传输网内任意两个或多个用户之间的信息 。,返回,1.2.1 通信网的概念,1. 现代通信网的特点 使用方便 安全可靠 灵活多样 覆盖范围广,通信网的概念,2. 通信网的基本要素 现代通信网一般是由交换设备、用户终端设备、传输系统并按某一结构组成。 用户终端之间通过一个或多个节点链接，在节点处提供交换、处理网络管理等功能。 传输系统包括用户终端之间、用户终端与节点以及节点之间的各种传输媒介（有线或无线）和设备。如图1-3所示。,通信网的概念,通信网络的基本要素为传输、交换和终端，其中传输与交换部分组成核心网。 （1）传输 传输系统 传输系统是完成信号传输的媒介和设备的总称。其在终端设备与交换设备之间、以及交换系统相互之间链接起来而形成网络。 按传输媒介不同可分为有线和无线传输系统。通过提供并行的不同带宽的多路复用，可获得各种不同数目的复用信道。,通信网的概念,常用传输系统：光纤传输系统、卫星通信系统、无线传输系统、数字微波传输系统等。 传输设备主要由用户线（用户终端与交换机之间的连接线路）、中继线（交换机与交换机之间的连接线路）及相关传输系统设备构成。 传输线路中除线缆以外，还安装各种设备实现信号放大、波形变换、调制解调、多路复用、发信与收信等功能，以延长用户信息的传输距离 。,通信网的概念,（2）交换 通信网中交换功能由交换节点（即交换设备）完成。不同网络因支持的业务特性不同，交换方式也不同。 交换设备由信息传送子系统（包括交换网络和接口）与控制子系统组成。 交换设备以节点形式与邻接传输链路一起，构成各种结构的通信网；根据寻址信息和网络控制指令，进行链路连接或信号导向，使通信网中的多对用户建立信号通路。,通信网的概念,（3）终端 主要功能：将输入信息变换为易于在信道中传送的信号；其用于发送和接收用户信息，与网络交换控制信息，通过网络实现呼叫和接入服务。 发送端将所发送信息转变成适合信道传送的信号，接收端从信道上接收信号，将其恢复成能被利用的信息；终端还能产生和识别网内所需的信令信号或规则，以便相互联系和应答 不同通信业务的终端类型：如电话终端、数字终端、数据通信终端、图像通信终端和多媒体终端等。,通信网的概念,3. 通信网的质量要求 网内任意用户间相互通信 满意的通信质量 较高的可靠性 投资和维护费用合理 能适应通信新业务和通信新技术的发展,返回,1.2.2 通信网的分类,1. 现代通信网的分类 按通信的业务类型分类： 电话网、广电网、数据网、计算机网、多媒体网和综合业务数字网等。 按通信网采用传输媒介分类： 有线传输网、无线传输网。,通信网的分类,按通信的传输手段分类： 光传输网、无线通信网、卫星通信网、微波中继网、载波通信网等。 按通信网采用的传送模式分类： 电路交换网（公共电话交换网PSTN、综合业务数字网 ISDN）、分组交换网（分组数据网PDN、帧中继网FRN）、异步传送网（ATM）等。,通信网的分类,按通信服务的区域分类： 市话通信网、长话通信网和国际通信网以及局域网、城域网和广域网等。 按通信服务的对象分类： 公用通信网、专用通信网。,通信网的分类,按通信传输处理信号形式分类： 模拟通信网、数字通信网。 按通信的活动方式分类： 固定通信网、移动通信。,通信网的分类,2. 国内现有通信网络 我国现有的通信网络大致可分为3类： （1）电信网 主要是指利用有线通信或无线通信系统，来传递、发射或者接收各种形式信息的通信网。由国家电信部门（原邮电部）建设，由基础网、相应支撑网及其业务网组成。 例如：以话音业务为主的公用电话交换网和移动通信网、基础数据网、基础传输网等。,通信网的分类,（2）计算机通信网 计算机通信网的发展过程是计算机技术与通信技术的融合过程。现代网络技术已把计算机网和电信网相互整合和渗透在一起。国内的计算机通信网络即中国目前的互联网，由多部门组建及运作。 例如：中国公用互联网（由原邮电部组建）、中网（由中国网通组建），中国教育科研网（由清华大学负责运作的CERNET）等。,通信网的分类,（3）有线电视网 优势：已建成相当规模的光缆长途干线和覆盖面很广的宽带分配网络，并拥有垄断性的影视节目信息。 问题：虽已具备传输与接入手段，但还完全不具备宽带信息业务节点及相应的交换设施。 组成：传送网络（传输干线）和节目分配网络（多用户共享的宽带网络）。,返回,1.2.3 电信网的组成,现代电信网可归纳为业务网和支撑网。 1. 业务网（用户信息网） 用于向公众提供诸如话音、视频、数据、多媒体等业务的通信网络，包括电话通信网、移动通信网、数据通信网、综合业务数字网、智能网、IP网络等。 按其功能可分为传送网和交换网。,电信网的组成,传送网由基础传输网和用户接入网组成，用于数字信号的传送，表示支持业务网的各种接入和传送手段的基础设施。 用户之间的通信要经过交换设备。采用不同交换技术的交换点可构成不同类型的业务网，用于支持不同的业务。根据交换方式的不同，交换网可分为电路交换网和分组交换网。,电信网的组成,2. 支撑网 支撑网包括信令网、数字同步网和电信管理网，支持电信网的应用层、业务层和传送层的工作，提供保证网络正常运行的控制和管理功能。 （1）信令网 实现网络节点间信令的传输和链接。,电信网的组成,（2）数字同步网 用于保证数字交换局之间、数字交换局与数字传输设备之间的信号时钟同步，并使通信网中所有数字交换系统和数字传输系统工作在同一个时钟频率下。 （3）电信管理网 电信管理网是一个完整的、独立的管理网络。在该网络中，各种不同应用的管理系统按照标准接口互连，并在有限点上与电信网接口及电信网络互通，从而达到控制和管理整个电信网的目的。,返回,1.2.4 通信网的组网结构,通信网的网络拓扑结构是指终端、节点或两者之间的连接与分布形式。 网络拓扑结构的基本形式主要有网状网、网孔型网、星型网、复合型网、环型网、总线型网、树型网等，如图1-4所示 通信网的实际拓扑结构通常由基本结构形式复合组成。,返回,1.3 通信信道,信道：信号发送设备与接收设备之间传送信号的通道。信道作为链路，可连接网络节点的交换设备，构成多个用户连接的网络。 传输媒介：可传输电信号（或光信号）的物质，分为有线媒介和无线媒介。 狭义信道：各种物理传输媒介。 广义信道：传输媒介（狭义信道）和信号必须经过的各种通信设备。,返回,1.3.1 无线信道,在无线信道中，信号的传输是利用电磁波在空间的传播来实现的。 无线媒介指可以传播电磁波（包括光波）的空间或大气，主要由无线电波和光波作为传输载体。 无线传输信道分为长波信道、中波信道、短波信道、超短波信道和微波信道。,返回,1.3.2 有线传输信道,在有线传输信道中，电磁波沿有线媒介传播并构成直接信息流通的通路。 有线媒介包括平衡电缆（双绞线）、同轴电缆、多芯电缆、和光缆等。 在构成有线信道完成长距离的信息传输时，除需具有各种导引线外，还包括再增音和均衡处理。,返回,1.3.3 通信信道特性,从信道统计的特征，可分为两种信道： 恒参信道：有线信道和部分无线信道因其特性变化小，可视为参量 恒定的恒参信道。主要传输特性用振幅-频率特性、相位-频率特性描述。 变参信道：许多无线信道为变参信道。 共同特性为：信号的传输衰减随时间而变；信号的传输时延随时间而变；存在对信号传输质量影响很 大的多径传播现象，且每条路径的长 度（时延）和衰减均随时间而变化。,通信信道特性,信道中的传输信号分类： 模拟信号、数字信号。 确知信号、随机信号。 信道中的噪声分类： 加性噪声：包括人为噪声（如电火花干扰）、自然噪声（如电磁波辐射和热噪声）。 乘性噪声：各种线性畸变、非线性畸变、衰落畸变等。,返回,1.4 现代通信技术的应用与发展,现代通信技术的应用： 移动通信 光纤通信 卫星通信 多媒体通信,返回,1.4.2 现代通信技术的特征,现代通信技术的特征： 通信技术数字化 通信业务综合化 网络互通融合化 通信网络宽带化 网络管理智能化 通信服务个人化,返回,1.4.3 我国通信行业的发展趋势,我国通信行业的技术与业务发展趋势： 下一代网络技术日趋成熟 移动通信技术面临更新 网络接入宽带化趋势明显 通信终端的综合化、智能化、多样化 通信业务应用将体现“以人为本” 网络融合成为通信网未来的发展方向 通信运营管理的科学化 与其他学科技术的交叉融合为通信的持续发展提供保证,返回,1.4.4 我国通信行业发展的主要任务,以应用带发展，在新一代通信系统、信息服务、信息技术改造传统产业等三个领域形成新的增长点是三大任务之一。实现电子信息产业的稳定增长必须依靠应用带动，培育新的增长点。第三代移动通信网络、数字电视网络、下一代互联网建设，信息化与工业化的进一步融合给电子产品和技术带来潜在市场需求。要进一步加快技术创新和业务创新，在通信设备、应用电子、信息服务业等领域以新应用带动产业新增长。,返回,1.5 国家通信职业资格制度简介,为适应我国社会主义市场经济建设和通信业发展的需要，将人才培养与合理使用有效地结合起来，推进通信专业技术人员认证管理工作与国际接轨，根据国家推行职业资格证书制度的有关规定，我国工业和信息化部（原信息产业部）、人力资源和社会保障部（原人事部、劳动和社会保障部）实行了国家通信职业资格认证，包括通信工程师职业资格、通信行业职业（工种）资格和通信专业技术人员职业水平评价的统一认证制度。,返回,1.5.1 通信工程师职业资格,通信工程师、助理通信工程师的分类与范围： 有线传输工程 无线通信工程 电信交换工程 数据通信工程 移动通信工程 电信网络工程 通信电源工程 计算机网络工程 电信营销工程,1.5.1 通信工程师职业资格,高级通信工程师的分类与范围： 交换技术 传输与接入 终端与业务 互联网技术 设备环境,通信工程师职业资格,通信工程师职业资格考试： 通信工程专业英语 通信工程公共基础知识 专业基础知识（按专业） 专业技术知识（按专业及其职业功能）,返回,1.5.2 通信行业