现代通信理论第一章zjs

1、现代通信理论现代通信理论第一篇第一篇 现代通信理论与技术基础现代通信理论与技术基础一一 通信的基本概念通信的基本概念 二二 现代通信网的基本概念现代通信网的基本概念 三三 现代通信的支撑技术现代通信的支撑技术 四四 现代通信技术的发展趋势现代通信技术的发展趋势 五五 现代通信理论与技术涉及的内容现代通信理论与技术涉及的内容 六六 通信工程专业研究生应掌握的技能通信工程专业研究生应掌握的技能第第1 1章章 概概 述述第第1 1章章 概概 述述一一 通信的基本概念通信的基本概念 1.1.通信通信 传统的理解传统的理解信息的传输信息的传输 现代通信现代通信是指是指“电通信电通信”，通常以语音、图象、

2、数据，通常以语音、图象、数据为媒体，通过电信号（光信号）将信息由一个地方传到另为媒体，通过电信号（光信号）将信息由一个地方传到另一个地方。它包括传输、复用、交换和网络等四大技术一个地方。它包括传输、复用、交换和网络等四大技术2.2.通信系统通信系统 用光、电等信号来传递信息的所有设备的集合称通信用光、电等信号来传递信息的所有设备的集合称通信系统系统信道信道信信宿宿噪声源噪声源信信源源信信源源译译码码解解密密译译码码信信道道译译码码解解调调器器信信源源编编码码加加密密编编码码调调制制器器信信道道编编码码通信系统的分类：通信系统的分类：单媒体通信系统：电话、传真多媒体通信系统：电视、可视电话实时通

3、信系统：电话、电视非实时通信系统：短信、电报、数据通信单向通信系统：广播、电视交互通信系统：电话、视频点播窄带通信系统：电话、电报、宽带通信系统：会议电视、视频点播3.3.通信网通信网 众多通信系统通过交换系统按一定的连接方式组合在一起就构成了通信网二二 现代通信网的基本概念现代通信网的基本概念 1.1.定义定义 由一定数量的节点和连接节点的传输链路相互有机地组合在一起，以实现两个或多个规定点间信息传输的通信体系功能：功能：就是要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。组成：组成：传统通信网由传输、交换、终端三大部分组成。其中传输与交换部分组成通信网络，传输部

4、分为网络的链路（Link）、交换部分为网络的节点(Node)业务网业务网传送网传送网支支撑撑网网应用层应用层2. 2. 现代通信网的分层结构现代通信网的分层结构纵向分层结构纵向分层结构 将网络分解成多个功能层，上下层之间的关系为客户与服务者关系。普遍认可的是开放系统互联（OSI）七层模型。但技术的发展，现代网络从功能上、逻辑上、物理实体和对用户服务的界面结构特征采用垂直和水平的描述方法垂直结构分层：垂直结构分层：表示各类信息的应用表示各类信息的应用表示传送各类表示传送各类信息的业务网信息的业务网支持三个层面的支持三个层面的工作，保证网络工作，保证网络有效正常运行和有效正常运行和各种控制、管理各

5、种控制、管理能力。包括：信能力。包括：信令网、同步网和令网、同步网和电信管理网电信管理网表示支撑业务网的传表示支撑业务网的传送手段和基础设施送手段和基础设施应用层业务网传送网支撑网信令网同步网管理网音视频终端数据终端多媒体终端传输媒质终端技术数据网移动网电话网智能网节点技术传输系统传输节点设备传输技术横向分层结构横向分层结构 基于用户接入网络实际的物理连接来划分：用户住地网、接入网和核心网（局域网、城域网和广域网）3.3.通信网的组网结构通信网的组网结构网型网（网孔网）网型网（网孔网）N个节点1/2(N-1)N条传输线路星型网辐射网星型网辐射网复合型网复合型网网型网与星型网的复合，以星型网为基

6、础环形网环形网总线型网总线型网树型网树型网星型网的拓扑4.通信网的质量要求通信网的质量要求一般网络的质量要求：一般网络的质量要求：（1）接通的任意性与快速性（2）信号传输的透明性与传输质量的一致性（3）网络的可靠性和经济的合理性电话网的质量要求：电话网的质量要求：（1）接续质量（2）传输质量（3）稳定性 稳定与可靠的兼顾三三 现代通信网的支撑技术现代通信网的支撑技术（一）应用层技术（一）应用层技术1.应用层业务应用层业务模拟与数字音视频业务：模拟与数字音视频业务：普通电话、智能网业务、IP电话、 广播电视数据通信业务：数据通信业务：电子商务、电子邮件多媒体通信业务：多媒体通信业务： 分配型业务

7、：分配型业务：广播电视、图文电视、网页 交互型业务：交互型业务：视频点播、远程医疗、远程教学、会议电视2.终端技术终端技术（1 1）终端组成）终端组成 终端设备是用户与通信网之间的接口设备。包括：信源、信缩与变换器和反变换器的一部分（2 2）终端功能）终端功能 信息与信号进行相互转换 信号与传输链路匹配 信令的产生与识别，实现控制作用（3 3）终端涉及技术）终端涉及技术 音频通信终端技术普通电话、IC卡电话、数字电话、无线电话 视频通信终端技术摄像机、摄像头、监视器、计算机显示器 图形图像通信终端技术传真机、扫描仪、打印机 数据通信终端技术MODEN、ISDN、ADSL、机顶盒应用层技术应用层

8、技术通信业务通信业务通信终端通信终端音视频业务数据业务多媒体业务音频终端视频终端图形图象终端数据终端多媒体终端普通电话数字电话IP电话移动电话可视电话会议电视广播电视点播电视DDN数字数据网业务FR帧中继业务ISDN综合业务数字网业务ATM异步转移模式业务FAX(S&F)传真存储转发业务VPN虚拟专网业务EDI电子数据交换业务声音、文字、图形、图象、视频、数据媒体：表示、传输、存储、显现普通电话机录音电话机投币电话机磁卡电话机IC卡电话机数字电话机无线手机声卡计算机小灵通手机电视摄像机摄像头电视接收机视频监视器计算机显示器传真机扫描仪数字相机计算机终端机顶盒可视电话电视会议系统（二）（二） 业

9、务网技术业务网技术1.1.业务网业务网业务网是向用户提供各种电信业务的网络，在传送网的节点上安装不同类型的节点设备则形成不同类型的业务网：电话网、数据网、智能网、移动网节点设备节点设备交换机（电路交换、x.25、以太网、ATM）、路由器、数字交叉连接设备DXC交换机交换机实现接入节点链路的汇集、转接、接续和分配，实现一个呼叫终端和它缩要求的另一个或多个用户终端之间的路由选择和连接。主要有电路交换、分组交换和软交换方式2.2.业务网技术业务网技术（1 1）电话网与电路交换技术）电话网与电路交换技术 电话通过用户线连到交换机上，交换机根据用户信号自动进行话路的接通和拆除 单局单局小城市只装有一台交

10、换机构成单局制 分局分局大城市建立多个分局，分局间使用中继线互联 汇接局汇接局特大城市多个分局建立汇接局，汇接局与所属分局以星型连接，汇接局间全互连，分局间通话需经汇接局转接 长途局长途局不同城市间建立长话局，长话局与市话局以长市中继线相连，长话局间用长话中继线相连（2）数据网与分组交换技术）数据网与分组交换技术 公共数据网采用存储转发分组交换技术，主要包括：x.25分组交换网、帧中继网FR 、数字数据网DDN、智能网IN、综合业务数据网ISDN、异步转移模式ATM、国际互联网Internet或IP网（3）智能网技术）智能网技术 依靠先进的信令技术和大型集中数据库技术，将网络的交换功能与控制功

11、能相分离，将交换机中的网络智能集中到业务控制点的大型计算机上，交换机仅完成基本的接续功能。具有完善的业务生产环境，客户可以根据自己的特殊要求定义自己的个人业务（4 4）移动通信网技术）移动通信网技术 通信双方或一方在运动中进行信息交换的通信方式，利用无线信道采用无线电波传送信息蜂窝公用陆地移动通信蜂窝公用陆地移动通信 无绳电话系统无绳电话系统 无线寻呼系统无线寻呼系统集群调度移动通信集群调度移动通信 卫星通信系统卫星通信系统 激光通信系统激光通信系统（5 5）软交换技术）软交换技术 软交换是下一代网络的重要组成部分, 是NGN的控制单元，其主要设计思想是将传统交换机中的呼叫控制单元从交换机中分

12、离出来, 形成NGN中的控制层面。通过标准协议与NGN网中的其他单元进行通信, 软交换能够整合语音、数据与图像,并能在不同的网络之间如无线与有线系统之间进行协议转换业务网技术业务网技术电话网电路交换技术数据网分组交换技术智能网技术移动通信网技术程控数字交换技术增量调制交换技术分组交换技术帧中继技术数字数据网技术窄带ISDN网以太网技术IP网技术ATM技术蜂窝公用陆地移动通信技术集群调度移动通信技术无绳电话技术无线电寻呼技术卫星移动通信技术个人通信技术调制解调技术分集技术均衡技术信道编解码技术交织编码技术跳频技术扩频技术智能天线技术多址接入技术频分多址时分多址码分多址空分多址同频干扰技术软件无线

13、电技术多用户检测技术嵌入网技术叠加网技术（三）（三） 传送网技术传送网技术1.1.传送网传送网 完成信息从一个点到另一个点或另几个点的功能的复杂网络。从物理实现角度看它包括传输媒质、传输系统和传输节点设备2.2.传送网技术传送网技术（1 1）传输媒质）传输媒质 传输信息的物理媒质、传输信号的通道有线：电缆（双绞线、同轴线）、光纤光缆、电力线无线：大气、微波300MHz1000GHz、激光（1310nm、1550nm和一些特殊的大气窗口）（2）传输系统）传输系统 包括传输设备和传输复用设备传输设备传输设备-将基带信号转换为适合在传输媒质上传输的光、电信号:微波收发信机、卫星地面站收发信机、光端机

14、电端机传输复用设备传输复用设备-将需要传输的多路信号进行复用和解复用:频分复用、时分复用、码分复用、空分复用（3）传输节点设备）传输节点设备 配线架、电分插复用器ADM、电交叉连接器DXC 、光分插复用器OADM、光交叉连接器OXC传送网技术传送网技术有线通信技术无线通信技术微波通信技术卫星通信技术光纤通信技术半导体光放大器光纤放大器光波分复用技术光时分复用技术光孤子通信技术平流层通信技术激光通信技术移动通信技术接入网技术接入网技术有线接入技术无线接入技术固定接入技术以太网接入技术铜线接入技术光纤接入技术混合光纤/同轴电缆接入移动接入技术（四）（四） 支撑网技术支撑网技术1.1.支撑网支撑网

15、支撑网是业务网正常运行、增强网络功能、提供全网服务质量、以满足用户要求的网络，在各个支撑网中传送相应的控制、检测信号。包括信令网、同步网和电信管理网2.2.支撑网技术支撑网技术（1 1）信令网技术）信令网技术 实现网络节点间（包括交换局、网管中心）信令的传输和转接（2 2）同步网技术）同步网技术 实现交换局、传输设备之间信号时钟的同步（3 3）电信管理网技术）电信管理网技术 提高全网质量和充分利用网络设备而设置：用户管理、流量控制、故障检测等支撑网技术支撑网技术同步网管理网7号信令网号信令网四四 现代通信技术的发展趋势现代通信技术的发展趋势1.通信技术数字化通信技术数字化 数字化优势很多，成为

16、通信的基本特征也是发展趋势2.通信业务综合化通信业务综合化 多种业务统一并综合到一个网络中进行传输交换和处理，“三网合一”、一网多用3.网络互通融合化网络互通融合化 电话网为代表的电信网和以Internet为代表的数据网的互联互通，无线移动网与互联网的融合、网络和业务的分离、网络结构的简捷化4.通信网络宽带化通信网络宽带化 需求的驱动成为发展目标，超高速选路与交换、超高速传输、宽带接入、超高速无线数据信道成为关键技术5.网络管理智能化网络管理智能化 将传统电话网中的交换机功能给予分解，除了交换功能外的其它功能交给具有业务控制功能的计算机来完成，采用开放式结构和标准接口以及结构的灵活性、智能的分

17、布性、对象的个体性、入口的综合性和网络资源利用的有效性解决通信网在性能、安全、可管理性、可扩充性方面的问题6.通信服务个人化通信服务个人化 可以实现任何人在任何地点、任何时间与任何其它地点的任何个人进行任何业务的通信7.微型化微型化8.标准化标准化9.全球化全球化五五 现代通信理论与技术涉及的内容现代通信理论与技术涉及的内容 通信技术是电子技术、计算机技术、控制技术、信号处理技术、微电子技术相融合的结晶，现代通信理论与技术涉及的主要是信息处理、信息传输、信息交换和网络1. 1. 信息处理信息处理 它在信号处理的基础上结合数字通信特征构建的通信信号处理理论： 通信信号与信道理论通信信号与信道理论

18、信号表示、信道特征、 均衡技术均衡技术信道均衡、自适应均衡 阵列信号处理阵列信号处理自适应天线、智能天线 多用户检测多用户检测最佳检测、自适应检测、盲检测 空时二维处理空时二维处理空时盲均衡、空时盲波束形成、空时编码2. 2. 信息传输技术信息传输技术编码解码技术信源编码、信道编码调制解调技术调频、调幅、调相以及复合调制接收技术分集接收、最佳接收扩频技术扩频、跳频、跳时多址技术时分多址、频分多址、码分多址、空分多址同步技术加密技术复用技术3. 交换技术交换技术电路交换电路交换分组交换分组交换节点交换节点交换异步转移模式（异步转移模式（ATMATM交换）交换）软交换软交换4. 通信网技术通信网技术电话网电话网数据网数据网移动通信网移动通信网智能网智能网IPIP网网专网专网天基网天基网全光网全光网六六 通信工程专业研究生必须具备的技能通信工程专业研究生必须具备的技能1.1.理论基础理论基础2.2.实践基础实践基础硬件技能：硬件技能： 通信电子线路设计：模拟与数字电路、高频电路、射频电路、微波电路 集成电路设计：MCU、FPGA、DSP、嵌入式系统、SoC 软件技能：软件技能： 系统软件：实时操作系统、程序设计语言 应用软件：通