第2章___通信业务.ppt

1 第二章通信业务 本章主要内容第一节模拟与数字视音频业务第二节数据通信业务第三节多媒体通信业务 不断发展的业务需求驱动了现代通信技术和通信网络的发展 2 在现代通信系统中尽管数据业务与多媒体通信业务发展非常迅速 但模拟与数字视 音频业务在所有通信业务中仍然占有主要地位 在此类业务中包括普通电话 IP电话 移动电话 数字电话 可视电话 会议电视 广播电视 数字视频广播 点播电视等各种视音频业务 一 模拟与数字视音频业务 3 1 视音频信息基本概念 1 音频信息定义 自然界中各种音源发出的可闻声和由计算机通过专门设备合成的语音或音乐 分类 语音 音乐声和效果声等 音频信号是随时间变化的连续媒体 实时性要求 对音频信号的处理要求有比较强的时序性 较小的延时和时延抖动 对音频信号的处理涉及音频信号的获取 编解码 传输 语音的识别与理解 语音与音乐的合成等内容 4 人对声音的主观感觉有响度 音高 音色三种 它们分别与声波的客观物理属性 声压 频率以及频谱成分相对应 但又有一定的区别 因为 人类的听觉不仅是一种复杂的生理过程 同时也是一种复杂的心理运动过程 人耳的听觉特性 响度 人耳对声音强弱的主观感觉称为响度 人们通常用声强值或声压有效值的对数来表示声音的强弱 5 声压级与声强级实验证明 若要使人耳的听感呈均匀的线性变化 那么声音强度必须按照指数变化 即按照指数规律增加或者减少 所以 人耳的听感强弱具有对数的性质 可闻声的频率范围声波的频率范围比较宽 可从几Hz到几十MHz 人耳可听到的频率范围相对要小的多 大约为20Hz 20000Hz 低于20Hz的称为次声 高于20000Hz的称为超声 声压级不同 可闻声 的频率范围也不同 人耳对于2 5kHz的频率最为敏感 6 人耳对声音调子高低的主观感觉称为音调或者音高 决定音调的主要因素是声音的频率 但音调也不是与频率完全对应的 也就是说 音调与频率之间并不是呈线性比例对应的 在闻阈的高频与低频段尤其如此 音调主要与声音的基音频率有关 但不成正比 而与响度一样 也成对数关系 频率低的音调给人以低沉 厚实 粗犷 笨拙 稳重等感觉 而频率高的音调则给人以轻快 明亮 活泼 缥缈等感觉 因此 在音乐中 音调是表达音乐的感情与内涵的重要元素 音调 7 人耳在主观感觉上区别相同响度和相同音高的两类不同声音的主观听觉特性称为音色 或者音质 音品 音色形成的原因多而复杂 比如声源的振动方式 发音方法 发音体的质地 共鸣体的结构等等 都与音色直接相关 但音色不同的根本原因在于谐波或泛音的频谱构成与分布 或是谐波与泛音的多少 强弱 次序 组合方式等 在人类听觉系统中的另一个现象是一个声音的存在会影响人们对其他声音的听觉能力 使一个声音在听觉上掩蔽了另一个声音 即所谓的 掩蔽效应 通信 电声系统常利用该特性 音色 人类听觉的掩蔽效应 8 音频信号特性 电话通信 300Hz 3 4KHz 国标 歌唱 发声 男低音基频82 407Hz女高音十次谐波10 456KHz乐器 上限20 40KHz下限16 20Hz声音信号强度的动态范围 语音信号 20 40dB交响乐 戏剧等 60 80dB 9 定义活动或运动的图像信息 它由一系列周期呈现的画面所组成 每幅画面称为一帧 帧是构成视频信息的最基本单元 作用视频信息在现代通信系统所传输的信息中占有重要的地位 因为人类接受的信息约有70 来自视觉 所以视频信息具有准确 直观 具体生动 高效 应用广泛 信息容量大等特点 2 视频信息 10 视频技术是利用光电和电光转换原理 将光学图像转换为电信号进行记录或远距离传输 然后还原为光图像的一门技术 3 视频技术基础 视频图像的获取 视频技术中实现光学图像到视频图像信号转换的过程通常是在摄像机中完成的 立体摄像机 11 视觉惰性 人的视觉对外界光刺激的响应有一定的延时 当一定强度的光突然作用于人眼时 需要经过一定的时间才能形成一个稳定的主观亮度感觉 当光消失以后 亮度感觉也不是瞬间消失 而是要经过一段时间之后才能消失 也就是说 视觉的建立和消失都有一定的惰性 我们称之为视觉惰性 视觉惰性 图片里面没有一个黑点 但我们的眼睛却能 看到 到不少黑点 12 视觉惰性 是现代电影和电视的基础 电影和电视都是将一幅幅静止的画面以一定的频率在银幕或屏幕上轮流显现出来 只要静止画面在显现时每两幅之间的时间间隔小于视觉暂留时间 约0 1s 这时人眼观看的虽然是一连串的静止画面 但前一幅画面的印象尚未消失 后一幅画面的印象又开始建立 前后画面在视觉上融合衔接在一起 因此人眼感觉到画面不是断续出现而是连续出现的 13 彩色电视系统是按照三基色的原理设计和工作的 三基色原理 自然界中 绝大多数的彩色都可以由三种基色按不同的比例相加混合得到 三种基色彼此独立 其中一种基色不能用其它两种基色混合得到 相加混色 混色规律 红 绿 黄红 兰 紫绿 兰 青红 绿 兰 白 彩色电视系统 14 在彩色电视中 选用了红 绿 蓝作为三基色 分别用R G B来表示 三基色原理是彩色电视技术的基础 摄像机把图像分解成三基色信号 电视机又用三基色信号还原出原图像的色彩 彩色电视系统正是基于人眼机能和三基色原理 设计出了彩色摄像机和显示器 彩色电视系统 15 电视信号在发射时 转换成YUV形式 接受时再还原成RGB三基色信号 由显像管显示 对于这三个信号的不同传输方案 形成国际上的三种模拟彩电制式 PAL制中国 西欧NTSC制美 日SECAN制俄 东欧 彩色电视系统 为兼容黑白电视机 实际采用YUV电视信号表色系 亮度信号 Y 0 299R 0 587G 0 114B蓝色差信号 U k1 B Y 红色差信号 V k2 R Y 16 3 视音频信息数字化在现代通信技术中 信息处理的硬件大部分都是数字逻辑电路或者数字计算机 因此视音频信息进入系统必须进行数字化处理 包括两方面的内容 音频信息时间上的离散化和图像信息空间位置的离散化 音频信息电平值和图像灰度电平值的离散化 模拟信号数字化包括三个过程 采样 量化 编码 17 采样 也称抽样或取样 将随时间连续变化的模拟信号变成在时间上离散的一系列脉冲信号的过程 通过每隔一定的时间间隔 抽取模拟信号的一个瞬时幅度值来实现 采样 18 量化 把在时间上离散化的信号在幅度上也离散化 量化分为均匀量化和非均匀量化两种 量化 19 编码 将量化后的信号转换成数字符号这一过程叫编码 编码 20 4 视音频压缩编码视音频信号数字化后产生的数据速率相当大 例如一分钟的双声道立体声 采样频率为11 025KHZ 8bit量化 其数据速率达176 4kbit s 存储容量需1 323MB 为了提高信道利用率和在有限的信道容量下传输更多的信息 必须对视音频信息进行压缩 21 2 1 4视音频业务种类 1 普通电话业务业务描述普通电话业务是基于电路交换原理的电话交换网络支持下 提供人们最基本的点到点语音通信功能 业务分类根据通信距离和覆盖范围电话业务可分为本地电话业务 国内长途业务和国际长途业务 业务特征普通电话是电信运营企业经营的向社会提供普遍服务的基本话音业务 具有覆盖面广 用户量大 使用方便 通话质量高 价格低的特点 22 2 1 4视音频业务种类 2 智能网业务业务描述智能网是为了更灵活 方便 经济 有效地提供增值业务 在传统的移动交换网中引入的一种叠加网络 整个移动网络形成由原来的交换层和叠加的智能层构成的网络结构 交换层负责基本业务呼叫连接功能 而更复杂的一些增值业务则由智能层进行控制实现 业务分类主要包括自动电话卡记账业务 被叫集中付费业务 虚拟集中付费业务 通用个人号码业务 电子投票等 23 2 1 4视音频业务种类 2 智能网业务 自动电话计帐卡业务 记帐卡呼叫业务 300 允许用户在任何一部电话机上呼叫而不必立刻支付电话费 而是将话费记在规定的账号上 300业务非常适合经常外出的用户使用 24 2 1 4视音频业务种类 2 智能网业务 被叫集中付费业务 被叫集中付费电话业务又称为800业务 是指主叫用户不需付费而由被叫用户集中支付电话费的通信方式 其号码特征是以800开头 后接被叫方号码 800业务具有唯一号码 遇忙 无应答呼叫转移 按时间 发话位置选择目的地等业务特征 800业务特别适用于大中型企业 银行 商店 民航 宾馆 采购 保险公司 快餐店等有商业目的的服务性企业或个人 在客户服务 预定服务 邮购服务 企业管理等方面发挥重要作用 25 2 1 4视音频业务种类 2 智能网业务 虚拟专用网业务 虚拟专用网业务 600业务 VPN业务 是指利用公用电话网来提供专用网的特性和功能 VPN的主要用户是机关 企业 团体 使用VPN可以为用户节省购买用户交换机的费用 免去自建 管理和维护专用线路的问题 VPN非常灵活 其内部用户群不受地理位置限制 还可按用户要求随时改变内部用户群 具有专用编号 呼叫转移 呼叫保持等专用网功能 26 2 1 4视音频业务种类 2 智能网业务 通用个人号码业务 通用个人号码业务 700业务 给用户提供一个个人通信号码 任何人都可以通过这个号码与该用户取得联系 700业务用户可以拥有电话机 手机 BP机等多种通信工具 用户事先在智能网业务数据库中进行登记 以激活或暂停使用某个通信工具 700业务能够实现移动性 跨网络 按人编号的个人通信要求 是全球个人通信的一种过渡性实现方案 27 2 1 4视音频业务种类 2 智能网业务 电子投票 181 是向社会提供一种征询意见或民意测验的服务 即用户拨打一个号码表示意见 系统将登记和记数此电话 同时 用户收到一个确认的录音通知 大众呼叫 是一种类似热线的业务 它最主要的特征是具有有效的防止在瞬时大话务量时出现的网络阻塞现象 28 第二章通信业务 第一节模拟与数字视音频业务视音频基本信息 响度 音调 音色 惰性 三基色原理 视音频信息数字化 采样 量化 编码 普通电话业务 智能网业务 第二节数据通信业务第三节多媒体通信业务 29 2 1 4视音频业务种类 3 IP电话业务描述IP电话就是利用计算机互联网 IP网 进行的一种语音传输业务 是互联网与公共电话网 PSTN 相结合的产物 也可称为网络电话 其最大的特点是比普通电话收费便宜 通话方式IP电话通话方式概括为 计算机到计算机 计算机到电话 电话到电话 30 IP电话有四个基本组件 终端设备 Terminal 网关 Gateway 网守 Gatekeeper 和多点接入控制单元MCU MultipointControlUnit 多点接入控制单元 MCU 的功能是在两个用户进行通信时完成用户数据流的连接和语音信息流的混合 同时它能利用IP网络实现多点通信 使IP电话能够支持网络会议等多点应用 IP电话的组成 31 2 1 4视音频业务种类 3 IP电话 通话方式计算机到计算机计算机到电话电话到电话 32 3 模拟广播电视 1 无线广播发射48 958MHz的频率范围内 频段 广播电视1 5频道 频段 调频广播和通信专用 频段 广播电视6 12频道 频段 广播电视13 24频道 频段 广播电视25 68频道1 12频道 甚高频段 VHF 13 68频道 特高频段 UHF 2 有线电视独立 封闭系统 可以占用 频段 增补频道 33 4 数字广播电视 从演播室到发射 传输 接收的所有环节都是使用数字信号传播的电视类型 采用压缩和信道调制技术 现一路模拟电视信号占用的带宽 可传输4 6路数字压缩电视节目 图像质量高 可提高信道利用率 降低每路节目的传输费用 对各种传输媒体 卫星 有线电缆与光缆等 的通用性强 34 5 视频点播业务VOD VideoOnDemand 即视频点播 从技术上来讲是一种受用户控制的视频分配和检索业务 观众可自由决定在何时观看何种节目 35 2 2数据通信业务2 2 1数据通信的基本概念数据 能够由计算机或数字设备进行处理的 以某种方式编码的数字 字母和符号 数据传输 利用电信号或光信号的形式把数据从一端传送到另外一端的过程数据通信 按照一定的规程或协议完成数据的传输 交换 储存和处理的整个通信过程 36 2 2数据通信业务2 2 1数据通信的基本特点数据业务比其他通信业务拥有更为复杂 严格的通信规程或协议 数据业务相对于视音频业务实时性要求较低 可采用存储转发交换方式工作 数据业务相对于视音频业务差错率要求较高 必须采取严格的差错控制措施 数据通信是进程间的通信 可在没有人的参与下自动完成通信过程 37 2 2 2数据通信业务1 DDN业务业务定义DDN是利用光纤 数字微波或卫星等数字信道传输数据信号的数字传输网 可以为用户提供各种速率的高质量数字专用电路和其它新业务 业务特点服务质量好 应用广泛 DDN专线可作为网络接入手段 主要向用户提供速率为2M以下的中低速数据传输通道 适用范围信息量较大 实时性强 保密性能要求高的数据业务 如商业 金融业等行业组网或企业组建内部网络 可以替代在模拟专线网或电话网上开放的数据业务 广泛应用于银行 证券 气象 文化教育等需要专线业务的行业 38 2 2 2数据通信业务2 帧中继业务定义业务特点高效 灵活 经济 可靠适用范围当用户需要数据通信 其带宽要求为64kb s 2Mb s 而且是一点对多点通信时 使用帧中继是一种较好的解决方案 当数据业务量为突发性时 由于帧中继具有动态分配带宽的功能 选用帧中继可以有效地处理突发性数据 帧中继业务是在用户 网络接口之间提供用户信息流的双向传送 并保持信息顺序不变的一种承载业务 以帧为单位在网络上传输数据 并将流量控制 纠错等功能 全部交由智能终端设备处理 39 2 2 2数据通信业务3 ISDN业务业务描述综合数字业务网 俗称一线通 是以数字电话网为基础发展而成的通信网 它能够提供端到端的数字连接 用来承载包括话音 图像 数据在内的多种业务 业务特征业务定位综合化的通信业务 利用一条用户线就可以提供电话 传真 可视图文及数据通信等多种业务 客户能够通过一组标准多用途用户 网络接口接入ISDN采用两种标准的用户 网络接口 即基本速率接口 BRI 和基群速率接口 PRI 40 2 2 2数据通信业务4 ATM业务业务描述ATM采用统计时分复用技术 综合了分组交换高效率和电路交换高速度的优点 通过高性能的硬件设备来提高处理速度 实现高速化传输 ATM以独有的ATM信元进行数据传输 每个ATM信元53个字节 可传输话音 数据 图像和视频业务 可以提供256K到155M之间的高速数据传输通道 业务特点灵活 高速率 多业务 可靠性 安全性适用范围ATM可以用于金融 航空 经贸 气象 政府机构 海关 广播 商业 教育 建设 医疗等领域 41 2 2 2数据通信业务5 宽带IP业务业务描述宽带IP业务是为用户提供的一种高速 稳定接入互联网的业务 它提供各种多媒体服务 包括视频点播 远程教育 远程医疗 电子商务 举行电视会议 拨打视频电话等 业务特点高传输带宽 结构简单 维护方便 可靠性和安全性高 扩展性强 宽带接入技术光纤接入 FTTx 光纤同轴混合接入 HFC 各种数字用户线接入 xDSL 以及无线接入方式 42 2 2 2数据通信业务6 电子数据交换电子数据互换业务是通过计算机通信网络将贸易 运输 保险 银行和海关等行业信息 用一种国际公认的标准格式 实现各有关部门或公司与企业之间的数据交换与处理 并完成以贸易为中心的全部过程 由于使用EDI可以减少甚至消除贸易过程中的纸面文件 因此又被人们通俗地称为 无纸贸易 或 电子贸易 43 2 3多媒体通信业务多媒体技术是一种能同时综合处理多种信息 在这些信息之间建立逻辑联系 使其集成为一个交互式系统的技术 多媒体技术主要用于实时地综合处理声音 文字 图形 图像和视频等信息 是将这些多种媒体信息用计算机集成在一起同时进行综合处理 并把它们融合在一起的技术 多媒体通信业务融合了人们对现有的视频 音频和数据通信等方面的需求 改变了人们工作 生活和相互交往的方式 44