现代通信系统第一章_现代通信系统概述.ppt

现代通信系统 计算机学院Email pucunlai 电话教材及参考资料 现代通信系统 及燕丽等电子工业出版社 现代通信系统 牛忠霞等国防工业出版社 现代通信系统 李白萍等北京大学出版社 提纲 1 2 3 4 通信系统基本概念 通信系统主要性能指标 通信发展史 通信技术发展方向 通信 将带有信息的信号通过某种方式由发送者传送给接收者 这种信息的传送过程就是通信 通信方式1 古代 烽火台 旌旗等2 近代 灯光信号 旗语等3 现代 电话 电报 传真 电视 Email等 学校教育 个人与家庭 政府管理 医疗 企业 商贸 娱乐等无处不在 人类对通信的需求 通信网络四通八达 个人通信 5WWhenever无论何时Wherever无论何地Whoever无论是谁Whatever无论什么内容Whomever能找到对方多媒体 语音 数字 视频 音乐 今天通信5W 通信系统模型 产生或发出消息的人或机器 接受消息的人或机器 将信源产生的消息信号变换成便于传送的形式 从带有干扰的接收信号中正确恢复出原始信号 一般通信系统的组成 信源 发出信息的信息源 其作用是把各种可能消息转换成原始电信号信宿 信息的接收者 将复原的原始电信号转换成相应的消息变换器 将信源发出的信息变换成适合在信道中传输的信号反变换器 将从信道上接收的信号变换为接收者可以接收的信息噪声源 系统内各种干扰影响的等效结果 通信系统设计的主要任务就是同噪声做斗争 连续消息 消息的状态是连续的 例如话音 图像等离散消息 消息的状态是离散可数的 例如符号 数据等 模拟通信系统模拟信号 随时间变化而连续取值的信号数字通信系统数字信号 时间和状态都是离散的信号数字通信的优点 1 便于存储 处理 2 便于交换 传输 3 便于组成数字多路通信系统 4 便于组成数字网 5 便于设备小型化 微型化 6 抗干扰性强 噪声不积累数字通信缺点 1 占频带较宽2 对同步要求高 系统设备比较复杂 模拟通信逐渐被数字通信取代 模拟通信系统的组成 调幅调频调相 频谱搬移 频谱搬移 检波鉴频鉴相 数字通信系统的组成 把信源发出的模拟信号变为数字信号 另外为了降低数码率而进行压缩编码 信源编码的逆处理 信道编码的逆处理 为了提高通信抗干扰能力 进行波形编码和纠错编码 调幅 调频 调相 调制的逆变换 典型的现代通信系统功能模型 固话通信系统拓扑举例 由终端设备 交换设备和传输承载三大部分组成 通信系统的分类 电信业务分类目录 A 基础电信业务B 增值电信业务 基础电信业务 一 固定网国内长途及本地电话业务1 固定网国内长途电话业务2 固定网本地电话业务 二 移动通信业务1 模拟移动通信业务 1 大区制无线电移动通信业务 2 模拟集群通信业务 3 模拟蜂窝移动通信业务2 数字集群通信业务3 第二代数字蜂窝移动通信业务 1 TDMA GSM 数字蜂窝移动通信业务 2 CDMA数字蜂窝移动通信业务 三 卫星通信业务1 卫星移动通信业务2 卫星转发器出租 出售业务3 卫星固定通信业务4 甚小地球站 VSAT 通信业务 四 因特网及其它数据传送业务1 因特网骨干网数据传送业务2 其他数据网传送业务 1 X 25数据传送业务 2 DDN数据传送业务 3 ATM数据传送业务 4 帧中继数据传送业务3 公众电报和用户电报业务4 无线数据传送业务 五 网络元素出租 出售业务1 带宽 光通信波长的出租 出售业务2 电缆 光纤 光缆的出租 出售业务3 通信管孔的出租 出售业务 六 网络接入及网络托管业务1 网络接入业务 1 有线接入 2 无线接入2 网络托管业务 七 国际通信基础设施 国际电信业务1 国际通信基础设施服务业务 1 地面国际通信网络带宽 光通信波长 电缆 光纤 光缆及其它网络元素出租 出售业务 2 卫星国际专线业务2 国际电信业务 1 国际长途电话业务 2 国际数据通信业务 3 国际图像通信业务 八 无线寻呼业务1 单向无线寻呼业务2 双向无线寻呼业务 九 转售的基础电信业务第 二 项业务中的大区制无线电移动通信和模拟集群通信业务 第 三 项业务中的甚小地球站 VSAT 通信业务 以及第 八 项无线寻呼业务和第 九 项转售的基础电信业务比照增值电信业务管理 基础电信业务 续 增值电信业务 一 固定电话网增值电信业务1 电话信息服务业务2 呼叫中心服务业务3 语音信箱业务4 可视电话会议服务业务 二 移动网增值电信业务 三 卫星网增值电信业务 四 因特网增值电信业务1 因特网接入服务业务2 因特网数据中心业务3 因特网信息服务业务4 因特网虚拟专用网业务5 因特网会议电视 图像服务业务6 因特网呼叫中心业务7 其他因特网增值电信业务 五 其它数据传送网络增值电信业务1 计算机信息服务业务2 电子数据交换业务3 语音信箱业务4 电子邮件业务5 传真存储转发业务6 虚拟专用网业务 涉及的相关基础理论 信源 发送设备 信道 接收设备 受信者 噪声 概率论与统计 率失真理论 信源编码 密码理论 信号处理 调制理论 信道编码 电磁场与电波传播理论 随机过程 伪随机序列 信号处理 解调理论 差错控制编码 滤波理论 密码理论 信号与系统 电路分析 电子线路 交换理论 排队论 同步 通信网等 计算机技术对通信发展贡献 没有计算机技术发展就没有现代数字通信系统 例如1 交换由计算机控制2 数据库应用 HLR 归属位置寄存器 3 VoIP 软交换4 软件无线电 信息来源 信息传输 信源 信息获取 数字化 信息传递与分配 信息检测与存储 信息利用 控制 语言 文字 图像 音乐 遥测 遥感 医疗 军事 生产控制 社会管理 存储 信息产业 传感设备 雷达 摄影器材 广播器材 电视设备 计算机设备 网络设备 集成电路 电话 通信系统 软件系统 信息理论通信理论与技术 编码理论 调制理论 检测理论 计算机科学与技术 人工智能 模式识别 信息科学与技术 网络理论 信息安全与控制 信号处理论与技术 语音 图像 数据 信息科学与技术是科学技术现代化的支柱之一 提纲 1 2 3 4 通信系统基本概念 通信系统主要性能指标 通信发展史 通信技术发展方向 通信主要性能指标 可靠性 有效性 适应性 标准性 经济性 保密性 可维护性和友好性为最基本指标但从根本来说 通信系统的目的是将信息从信源传递到信宿 因此可靠性 质量 和有效性 传输效率 是首先要考虑的 有效性 指传输一定信息量时所占用的信道资源 频带宽度和时间间隔 或者说是传输的 速度 问题 可靠性 指接收信息的准确程度 也就是传输的 质量 问题 可靠性举例 一般电信设备要求系统可靠性指标A 99 999 模拟系统指标 有效性 可用有效传输频带来度量 不同调制系统需要的频带宽度不同可靠性 可用接收端最终输出信噪比来度量 信噪比 即SNR SignaltoNoiseRatio 顾名思义 信号和噪音的比 表示有效信号与噪音的比值 通常用分贝来表示 定义为比值以10为底对数的10倍 一般CD音质可达到90dB 数字通信系统指标 有效性 用传输速率和频带利用率来衡量 传输速率 码元速率 RB 携带消息的信号单位称为码元 单位时间内传输的码元数称为码元速率 单位为波特 Baud 信息速率 Rb 单位时间内传输的平均信息量称为信息速率 也叫比特率 单位是比特 秒 bit s或b s 对于等概的M元码而言 有Rb RBlog2M 频带利用率 单位频带内所能实现的信息速率 单位是比特 秒 赫兹 或者b s Hz 可靠性 常用误码率和误信率表示 误码率 码元差错率 定义为发生差错的码元数与传输码元总数之比 误信率 信息差错率 定义为传输的比特数与总比特数之比 互联网 接通的任意性与快速性等为基本前提1 可用性2 吞吐量 带宽 3 延迟4 抖动5 差错率 丢包率6 其它 互联网质量指标举例 提纲 1 2 3 4 通信系统基本概念 通信系统主要性能指标 通信发展史 通信技术发展方向 五次 革命 有人把迄今人类社会的信息活动分为五个阶段 或称之为五次 革命 这五次革命的重要标志依次为语言的产生 文字的创造 纸张和印刷术的发明 电报和电话的问世 计算机与通信的融合 我国古代最早的通信方式是烽火狼烟 文字发明后 利用驿站传递文书 通信技术的发展历史 通信技术的发展历史 1887年赫兹用实验证实了电磁波的存在 1906年德弗雷斯特发明了电子管 通信技术的发展历史 电子管 晶体管 集成电路 大规模可编程器件 通信技术的发展历史 移动通信 基站 基站 基站 通信在中国 1 1900年 我国第一部市内电话在南京问世 1904年至1905年 俄国在烟台至牛庄架设了无线电台 中国古老的邮驿制度和民间通信机构被先进的邮政和电信逐步替代 1949年以前 中国电信系统发展缓慢 到1949年 中国电话的普及率仅为0 05 电话用户只有26万 1958年建起来的北京电报大楼成为新中国通讯发展史的一个重要里程碑 1978年 全国电话普及率仅为0 38 不及世界水平的1 10 长途传输主要靠明线和模拟微波 1978年 全国电话容量359万门 用户214万 普及率0 43 改革开放后 落后的通信网络成为经济发展的瓶颈 自上世纪80年代中期以来 中国政府加快了基础电信设施的建设 至今 移动电话用户已突破11亿户 通信在中国 2 中国电信业重组大事记 1994年1月12日 经国家经贸委批准 吉通公司成立 被授权建设 运营和管理国家公用经济信息通信网 简称金桥工程 即CHINAGBN 三金工程金桥 金关 金卡 与中国电信的CHINANET进行竞争 1994年7月19日 经国务院批准 中国联通成立 是中国第二家经营电信基本业务和增值业务的全国性国有大型电信企业 被赋予打破 老中国电信 垄断地位的色彩 1995年4月 中国邮电电信总局正式进行企业法人注册登记 1998年4月 信息产业部做出决定 在全国实现邮电分营工作 并制定 下发了 邮电分营指导意见 1998年9月 基本完成原中国电信寻呼业务的剥离工作 成立国信通信有限责任公司 整体划归联通 1999年7月 基本完成原中国电信固定电话业务与移动业务的分离工作 筹建中国移动集团 中国电信业重组大事记 1999年10月28日 中国网通成立 并在全国17个城市开通高速互联网和数据服务 网通 CNC 是由中国科学院 广播电影电视总局 铁道部 上海市政府四方股东共同投资组建的新一代电信运营企业 1999年12月 中国电信集团 中国移动通信集团 中国联通集团 中国卫星通信集团 中国网通 吉通通信组成的中国电信业新格局大体形成 2001年1月 中国铁通公司挂牌成立 这家由铁道部控股 铁路全路14个铁路局等共18家股东共同出资组建的电信运营企业 专门从事固定电话 互联网 数据通信 IP电话等业务 2002年 中国电信被拆分 成立南电信 北网通 并鼓励双方互相到对方地盘发展业务 但07年 中国电信和中国网通签署了 互不干涉 协议 2008年5月20日电信重组改革 重组结构图 用户数据流量将大于语音流量 用户总流量增长要大于收入增长即出现增量不增收 移动用户的总数和增长要大于固定用户的总数和在增长 传统电信业务在发展中国家的增长将大于在发达国家的增长也就是说将来电信市场的主要阵地将在发展中国家 快速灵活的无线宽带接入 例如3G 将成为趋势电信运营商及设备制造商重组浪潮 全球电信业发展趋势 2008年业务总量和业务收入 2008年1 12月 电信业务收入累计完成8139 9亿元 比上年同期增长7 0 2008年固定电话用户 2008年1 12月 全国固定电话用户减少2483 2万户 达到34080 4万户 其中 城市电话用户减少1660 2万户 达到23199 5万户 农村电话用户减少823 0万户 达到10881 0万户 无线市话用户减少1563 1万户 达到6893 1万户 在固定电话用户中所占的比重为20 2 比2007年底下降2 9个百分点 2005 2008年固定电话用户各月净增比较 2008年移动电话用户 2008年1 12月 全国移动电话用户净增9392 4万户 达到64123 0万户 3 2005 2008年移动电话用户各月净增比较 2008年互联网用户 基础电信企业的互联网用户进一步趋向宽带化 2008年1 12月 互联网拨号用户减少503 3万户 达到1437 7万户 而互联网宽带接入用户净增1701 0万户 达到8342 5万户 2005 2008年互联网用户各月净增比较 2008年第4季度通信行业主要通信能力 收入排名前十名的省份 业务收入比例 2007年度 2008年度 固定本地与移动本地通话量比较 提纲 1 2 3 4 通信系统基本概念 通信系统主要性能指标 通信发展史 通信技术发展方向 杨叔子院士对20世纪科技成就的总结 20世纪的科技成就一个技术 计算机技术 信息技术 两个理论 量子论 相对论三个工程 原子弹 阿波罗登月 基因组测序四个模型 夸克 宇宙大爆炸 DNA双螺旋 地球板块 20世纪的科技成就 21世纪电信技术如何发展 杨叔子院士对20世纪科技成就的总结21世纪 当前 的科技工作一个兴起 纳米两个焦点 环境 能源三个关注 地球科学技术 海洋科学技术 空间科学技术四个支撑点 信息技术 材料科学 生命科学 制造技术 21世纪电信技术发展走向猜想三个趋势 一融合 二演进 三新技术 三网融合 电话网 IP网 电视网 核心网是IP 终端融合 语音 电视 数据 集成在一个终端中 三网逐步演进 从现有网 走向 NGN网络演进争论 学院派 IP是下一代网的主体运营派 IP网有管理 经济与法律诸多问题 新技术发