第八章常见的通信系统与网络.docx

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第八章常见的通信系统与网络

重庆工程学院

教　案

课程名称：

　数字通信技术

课程代码：

201303011

任课教师：

　张洪梅

授课班级：

1301001、1303201

授课时间：

2014－2015学年第1学期

重庆工程学院教案

周课次

第16周第32次课

学时

2学时

教学地点

第六教学楼113

教学任务

名称

计算机网络

教学目标

【含知识、技能、素养目标】

熟悉计算机网络相关知识，掌握网络寻址技术；

教学条件

多媒体教学

教学重点

ISO/OSI模型、TCP/IP协议模型

教学难点

ISO/OSI模型、TCP/IP协议模型

主要教学环节、方法及内容设计

时间（分）

1、引入

通信网络（CommunicationNetwork）：

就是将通信终端、转接点和通信链路相互连接、实现两个以上通信终端之间信号传输的通信体系，这是包括终端设备、传输设备、交换设备和网络技术的综合系统，旨在向用户提供各种通信服务。

2、计算机网络的系统组成

硬件系统：

网络硬件对网络的性能起着决定性的作用，是网络运行的载体。

软件系统：

网络软件是支持网络运行、提高效益和开发网络资源的工具。

3、ISO/OSI模型

图8-1OSI七层参考模型

（1）物理层

在网络中相邻节点之间“透明”的传输比特流。

即控制节点与信道的连接，提供物理通道和物理连接以及同步。

实现比特信息的传输。

物理层协议规定“0”和“1”的电平是几伏，一个比特持续多长时间，数据终端设备（DTE）与数据传输设备（DCE）接口采用的接插件的形式等等。

一个物理层协议的典型例子是RS232C。

（2数据链路层

在不可靠的物理层上实现可靠的数据传输，即采用一定的差错控制技术在网络的相邻节点之间可靠地传送数据帧。

包括数据传输设备和数据终端设备

（3）网络层

将上一层传下来的数据帧封装成“分组”或“数据报”，为其选择合适的路由传送到目的地。

（4）传输层

负责主机中两个进程之间的通信，这里的进程是指主机中正在运行的程序。

传输层的主要功能是建立、拆除和管理传送连接，传输差错的校验和恢复，流量控制等。

（5）会话层

是用户进网的接口，着重解决面向用户的功能。

例如会话建立时，双方必须核实对方是否有权参加会话，由哪一方支付通信费用，在各种选择功能方面取得一致。

（6）表示层

主要解决用户信息的语法表示问题。

表示层将数据从适合于某一用户的语法，变换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。

（7）应用层

假定网络上有很多不同形式的终端，各种终端的屏幕格式都不同，应用层就要设法转换。

4、TCP/IP协议模型

TCP/IP协议模型是一种简单实用的网络标准，它现在广泛的应用于Internet中以及局域网中，一般的操作系统到支持这种协议。

TCP/IP协议可以把整个网络分成四层。

图8-2TCP/IP协议模型

应用层对应于OSI的上三层，包含面向网络用户的大量协议实现。

教学小结：

ISO/OSI模型、TCP/IP协议模型

作业布置：

P1961,2

教学后记

重庆工程学院教案

周课次

第17周第33次课

学时

2学时

教学地点

第六教学楼113

教学任务

名称

移动通信系统

教学目标

【含知识、技能、素养目标】

掌握GSM的网络结构

教学条件

多媒体教学

教学重点

GSM的网络结构

教学难点

GSM的网络结构

主要教学环节、方法及内容设计

时间（分）

1、GSM的网络结构

GSM的网络结构如图8-3所示。

图8-3GSM的网络结构图

二、移动台MS

MS包括物理设备，如无线电发收、显示与数字信号处理及SIM智能卡。

SIM卡提供了私人灵活性，这样用户可以接入预订的业务而不必考虑终端位置和专用终端的的使用。

只要将SIM卡插入另一个蜂窝电话机中，用户就可以接收或拨打电话及其它预订的业务。

移动设备由国际移动设备识别号（IMEI）唯一地识别。

SIM卡包含了国际移动用户识别号（IMSI）、识别用户、用以鉴定的密匙，以及其它用户信息。

IMEI和IMSI是独立的，从而有个人的灵活性。

SIM卡可以通过口令或个人识别码保护侵权。

移动设备由国际移动设备识别号（IMEI）唯一地识别。

SIM卡包含了国际移动用户识别号（IMSI）、识别用户、用以鉴定的密匙，以及其它用户信息。

IMEI和IMSI是独立的，从而有个人的灵活性。

SIM卡可以通过口令或个人识别码保护侵权。

3、基站子系统

基站子系统包括基站发送与接收设备（BTS）和基站控制器（BSC）两部分，通过A接口进行通信且允许由不同供应商提供的组件之间进行。

基站发送与接收设备覆盖小区，执行与MS的无线连接协议。

在大的市区，可能有大量的BTS使用。

对BTS的要求是简单、可靠、轻便和低成本。

BSC管理一个或多个的无线电资源，它处理无线电信道的配置、频率管理与切换。

BSC是MS与MSC的连接点。

BSC也进行无线连接的13kbps的语音信道与PSTN或ISDN的64kbps信道的转换。

四、网络子系统

MSC的作用类似于PSTN或ISDN的交换节点，附加提供移动用户所需的各种功能如存储、鉴定、位置更新、漫游用户的路由选择等。

这些业务由几个功能块执行，它们的组合形成网络子系统。

MSC提供与PSTN或ISDN的连接，在功能块间进行广泛用于ISDN和其它现行公众网的ITU-T7号信令系统的信令传递。

本地用户寄存器和外来用户寄存器一起为MSC提供GSM的呼叫路由与漫游。

HLR包含每个用户在相关GSM网络中存储的所有管理信息。

MS的当前位置以MSRN形式存入，MSRN称为移动用户漫游号，它是一个规则的ISDN数据，用于指向移动台的当前的MSC位置。

从逻辑上讲一个GSM网络中只有一个HLR，虽然可能是一个分布式的数据库。

VLR包含从HLR中选出的管理信息，必要的呼叫控制与分机业务的提供，因为每个位于当前地理区域的移动台受VLR控制。

虽然每个功能实体能够独立工作，大多数交换设备制造商采用一个MSC带一个VLR，这样地理区域的控制等于是由MSC进行，简化了所需的信令过程。

注意MSC没有包含关于详细的MS的信息--这个信息存于位置寄存器中。

另两个寄存器用于鉴定和安全目的。

设备识别寄存器（EIR）是一个包含了一个网络所有移动设备的表的数据库，在这个数据库中每个MS由IMEI识别。

如果MS被窃或型号未被核准，它就不能获得IMEI号。

鉴权中心是一个保护数据库，它贮存了存于每个用户的SIM卡中的密匙的副本，用于鉴定和计算无线信道。

教学小结：

GSM的网络结构

作业布置：

教学后记

重庆工程学院教案

周课次

第17周第34次课

学时

2学时

教学地点

第六教学楼113

教学任务

名称

卫星通信系统

教学目标

【含知识、技能、素养目标】

熟悉卫星通信系统

教学条件

多媒体教学

教学重点

卫星通信系统的组成

教学难点

卫星通信系统的组成

主要教学环节、方法及内容设计

时间（分）

一、基本概念

卫星通信（satellitecommunication）是指利用通信卫星作为中继站的中继通信方式。

静止卫星或同步卫星的位置相对于地面站来说是静止的。

地球同步轨道位于赤道上空（0纬度）距地球表面35860km。

在这个轨道上的物体绕地球一周的时间为24小时，每颗同步卫星的最大可通信覆盖区域为直径16970km（地球表面），三颗同步卫星按120度间隔配置可以使整个地球除两极外的所有地区都处于同步卫星的覆盖区。

移动卫星或非同步卫星的位置相对于地面站来说是在运动的。

二、卫星通信系统的组成

卫星通信系统包括空间和地面两大部分。

空间部分主要是转发器和天线，并且一颗通信卫星可以有多个转发器，但通常这些转发器会共用一部或少量几部天线；

地面部分也就是地球站的主体部分，主要是大功率的无线电发射机、高灵敏度接收机和高增益天线等，一颗卫星可以与多个地球站进行通信。

3、卫星转发器

转发器（Transponder）是通信卫星中直接起中继作用的部分，是通信卫星的主体。

它接收和放大来自各地面站的信号，经频率变换后再发回地面，所以它实际上是一部高灵敏度、宽频带、大功率的接收与发射机。

转发器的工作方式是异频全双工，接收与发射的信号频率不同，通常收发共用天线，由双工器进行收发信号的分离。

对卫星转发器的基本要求是：

以最小的附加噪声和失真，并以足够的工作频带和输出功率来为各地面站有效而可靠地转发无线电信号。

四、卫星地面发射站

卫星地面发射站的主要设备如图所示。

来自地面数字通信网的数据基带信号，经过基带处理后都加到调制器。

对基带信号的处理主要有加密、差错控制编码、扩频编码等。

图8-4地面站大功率发射系统组成框图

五、卫星地面接收机

图8-5地面站接收系统组成方框图

教学小结：

卫星通信系统的组成

作业布置：

教学后记

重庆工程学院教案

周课次

第18周第35次课

学时

2学时

教学地点

第六教学楼113

教学任务

名称

光纤通信系统

教学目标

【含知识、技能、素养目标】

熟悉光纤通信系统

教学条件

多媒体教学

教学重点

光纤通信系统的基本构成

教学难点

光纤通信系统的基本构成

主要教学环节、方法及内容设计

时间（分）

1、光纤通信的概念

光纤通信就是利用光导纤维（OpticalFiber）传送光信号的通信方式。

二、光纤通信的优点

（1）光纤是电绝缘的，它可将发送端和接收端隔离；

（2）光纤不受电磁辐射的影响，它可以在充满噪声的环境中进行通信而不受电磁波干扰；

（3）一条光缆中的多根光纤之间的相互串音几乎没有；

（4）光的频率极高，因此有很大的传输带宽，如果能充分开发1.3~1.8μm波段，则一根光纤将可能传送几亿路数字电话。

三、光纤通信的主要缺点

（1）由于不导电，一些电设备不能直接接在光纤上;

（2）光纤的连接要比电线的连接复杂，而且费用也高。

四、光纤通信系统的基本构成

光纤通信系统的基本构成如图8-6所示。

图8-6光纤通信系统的基本构成

教学小结：

光纤通信系统

作业布置：

教学后记