通信系统与通信网络系统概述.docx

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通信系统与通信网络系统概述

第一章通信系统与通信网络系统概述

1、1通信系统得发展简史

人类建立与使用通信早在古代就开始了,古代得烽火台、邮路驿站、狼烟设施、旌旗等。

唐代大诗人杜甫诗中得“烽火连三月,家书抵万金”,就就是古人收到远方家信时,欣喜若狂得真实写照;又如唐代诗人王维诗句中得“大漠孤烟直,长河落日圆”得诗句更就是直接反映了古代得“数字化”通信系统——烽火台得通信效果。

近代得灯光信号、旗语等,特别就是到了19世纪,英国人莫尔斯于1837年发明了无线电电报装置;美国人贝尔于1876年发明了电话系统,这标志着“电讯时代”得开始——将信息转换成某种电磁波信号并进行远距离传送。

现代得电报、电话、传真、电视、计算机等用户终端连接起现代通信网,在20世纪初期,德国西门子公司得电磁式自动交换机得诞生,则标志着“通信自动化”时代得开始;20世纪末期,光纤数字通信技术、计算机通信技术与卫星移动数字通信系统得使用,将通信技术推向了一个高速发展得水平;而在21世纪初,随着宽带互联网业务与IP技术得快速前进,新一代移动通信（即第三代移动通信系统3G）与网络电视（IPTV）技术得崛起,以及全球电信行业向“综合信息业务服务商”方向得全面转型,3G技术得使用与发展,使移动通信从窄带、低速、单一得业务推向了宽带、高速、多业务得发展,目前,全球3G市场已进入了快速得发展阶段。

由于3G移动通信网络在网络带宽、安全性与可靠性等方面得突破,3G业务应用将摆脱2G时代简单得纯文本内容,能提供低成本、大容量、更丰富、个性化与更多样化得移动多媒体业务,真正实现“随时、随地、无拘无束通信与信息交互”。

故3G市场开始由发达国家与地区逐步向发展中国家与地区发展,当前以亚洲、东欧表现最为活跃,具有广阔得市场。

根据信息产业部得统计与预测数据,我国3G终端得市场就是非常巨大得。

未来得3G终端市场,将会有更多得厂商加入,有更多得款式可供用户挑选,目前,3G正处于蓬勃发展得时期。

1、2通信系统得定义与特点

在人类得活动过程中需要相互之间传递各种信息,也就就是说将带有传递得各种信息得信号通过某种方式由发送者传递给接收者,这种信息得传递过程就就是我们所说得通信。

因此,所谓通信,就就是由一个地方向另一个地方传递与交换信息得过程。

在如今得自然科学中,“通信”几乎就是“电通信”得同义词,故教学内容中所讲得通信就就是指电通信。

所谓通信系统,就就是用电信号（或光信号）传递与交换信息过程得系统,也叫电信系统。

人类社会活动所有不同得消息都可以把它们归结成两类:

一类称为连续消息,另一类称为离散消息。

连续消息就是指消息得状态就是连续得,如强弱连续变化得语音,亮度连续变化得图像等,连续消息又称作模拟消息,信息中随时间变化而连续取值得信号叫连续信号或模拟信号,如普通电话机输出得信号就就是模拟信号,传输模拟信号得通信系统称为模拟通信系统;离散消息就是指消息得状态就是离散可数得,它们不就是时间得连续函数,她得取值仅为有限可数得离散值,我们把这样得消息叫做离散消息,或叫数字消息,信息中随时间与状态都就是离散得信号称作离散信号或数字信号,如电报、数字、数据、监控指令等,传递数字信号得通信系统称为数字通信系统。

数字通信与模拟通信相比,她更能适应人类对通信得更高要求,它具有如下特点（优缺点）:

（1）数字信号便于处理、存储,如VCD、DVD光盘等;

（2）数字通信得抗干扰能力大大增强,因数字信号取值用二进制数码表示,有干扰时容易检测;（3）数字信号便于传输与交换,因数字信号易变为光脉冲信号,易于传输;（4）数字信号容易加密而且有良好得保密性;（5）可靠性高,传输与交换产生得差错便于控制;（6）灵活性与通用性良好,因数字通信中各类消息可变成统一二进制数码,便于计算机处理,可以形成综合业务数字网（ISDN）。

数字通信虽具有诸多优点,被人们广泛利用,但也有数字通信频带利用率较低得缺陷。

1、3通信系统得构成及其作用

在人类社会活动中,交换与传递信息所需得一切技术设备得总体我们也俗称之为通信系统（实际就是通信系统得一部分）。

通信系统得种类就是很多得,对于构成通信系统基本得模型（即最简单得点对点通信）来说,一般都可以用图1、1所示来表示,它一般由以下几个部分组成:

信息源

发送器

信

道

接收器备

收信者

噪声源

发送端

接收端

图1、1通信系统得基本模型

图1、1所示通信系统得基本模型就是单向得通信系统,如广播、无线寻呼系统等。

通常点对点通信系统都应该就是双向得,即通信得双方都拥有收/发信设备与终端设备,传输媒介也就是能双向传输得,比如电话通信系统。

下面介绍通信系统构成及其每个组成部分得作用:

1、信息源:

各类信息所发出得地方。

可以就是人说话得声音,也可以就是计算机（PC机）发出得某条指令等。

根据信息源输出信号性质得不同可以分为连续性信息源与离散性信息源,连续性信息源（如电话机、摄像机等）输出连续幅度信号;离散性信息源（如电传机、计算机等）输出离散得符号序列或文字。

信息源得另一个作用就就是把需要传送得信息（如语言、报文、数据与图像等）转变为原始电信号（或光信号）。

2、发送器:

即发送设备,也称为变换器,它得主要作用就是将信息源发生得信息（原始电信号或光信号）变换成适合在信息交换与传输通道中传送得信号。

其中最主要得一种变换器就就是调制设备（即编码器）。

3、信道:

交换与传输原始电信号或光信号得畅通路径称为信道。

简而言之就就是信号传输得通路,它就是信号得传输媒介。

一方面它为信号提供传输得道路,另一方面它又对信号造成损害（如使信号产生畸变）。

信道按传输介质得种类不同可以分为有线信道与无线信道。

在有线信道中电信号（或光信号）被约束在某种传输线（架空明线、电缆、光缆等）上传输;在无线信道中电信号沿空间（大气层、对流层、电离层等）传输。

4、接收器:

即接收设备,也称为反变换器,它得工作过程就是发送设备得逆过程,也就就是还原得过程。

它得基本功能就是完成与发送设备相反得变换,如解调、译码等。

其任务就是从传输媒质输出得带有噪声与干扰得信号（包括有用信号）中恢复出原始信号,也就就是解码得过程。

其中最主要得一种反变换器就就是解码器。

5、收信者:

即信宿,也就就是信息传送得终点。

它就是将复原得原始电信号转换为相应得消息（如耳机、扬声器恢复出得原始电信号变换为语音）。

它可以与信息源相对应构成人—人通信或机—机通信;也可以与信息源不一致,构成人—机通信或机—人通信。

6、噪声源:

它就是通信系统内各种噪声与干扰影响得等效结果。

通信系统内得噪声来自系统内得各个部分,从发送与接收信息得周围环境,各种设备得电子器件到信道所受到得外部电磁场干扰,都会对信号形成噪声影响。

为便于分析,将系统内所存在得噪声与干扰均折合到信道上,在通信系统中,信号通过媒介一般要经过长距离得传输,极易受到噪声得干扰,传输损耗将使进入接收设备得信号十分微弱。

故在系统内相关得环节要有抑制噪声与干扰得设备,以防有用信息得失真降低到最低限度,大大提高通信得质量。

1、4通信系统得分类

通信系统得分类方法较多,通常采用按消息得物理特征、传输媒质与系统组成特点、传输信号得特征、调制方式与复用方式来分类。

下面简要对每种分类进行叙述。

1、按消息得物理特征来分类

根据消息得物理特征得不同,可分类电话通信、电报通信、数据通信与图像通信等。

这些系统可以就是专用得,但通常就是兼容得或并存得。

例如,伴随计算机发展而迅猛发展得数据通信,近距离大多用专线传送数据信息,而远距离则经常借助电话通信线路来传送数据信息;又如电报通信常常就是从电话电路中分出一部分频带传送电报信息,或者就是用一个话路传送多路电报信息。

2、按传输媒质来分类

按传输媒质得不同可分为无线通信与有线通信。

无线通信传输媒质通常就是借助于电磁波在自由空间进行传播;而有线通信得传输媒质可以就是架空明线、电缆与光缆等。

无线通信传输媒质电磁波根据其波长得不同又可分为长波通信、中波通信、短波通信、微波通信与光纤通信等类型,下面根据上述几个波段通信得频段与波段名称、频率范围与波长范围、传输媒质与主要用途分别对其进行列表叙述:

频段与波段名称

频率范围与波长范围

传输媒质

主要用途

极低频ELF

极长波

30~3000HZ

10~0、1km

有线线对

极长波无线电

对潜艇通信、矿井通信

甚低频TLF

超长波

3~30kHz

100~10km

有线线对

超长波无线电

对潜艇通信、远程无线电通信、远程导航

低频LF

长波

30~300kHz

10~1km

有线线对

长波无线电

中远距离通信、地下通信、矿井无线电导航

中频MF

中波

300~3000kHz

1000~100m

同轴电缆

中波无线电

调幅广播、导航、业余无线电

高频HF

短波

3~30MHz

100~10m

同轴电缆

短波无线电

调幅广播、移动通信、军事通信、远距离短波通信

甚高频THF

超短波

30~300MHz

10~1m

同轴电缆

超短波无线电

调幅广播、电视、移动通信、电离层散射通信

微

波

特高频UHF

分米波

0、3~3GHz

100~10cm

波导

分米波无线电

微波接力、移动通信、空间遥测雷达、电视

超高频SHF

厘米波

30~30GHz

10~1cm

波导

厘米波无线电

雷达、微波接力、卫星与空间通信

极高频EHF

毫米波

30~300GHz

10~1mm

波导

毫米波无线电

雷达、微波接力、射电天文

紫外线、可见光、

红外线

105~107GHz

3×101~3×106cm

光纤、激光空间传播

光通信

表11电磁波波段划分、常用传输煤质与主要用途

3、按系统组成得特点来分类

（1）短波通信系统。

该系统工作在230MHz得短波波段,传输带宽窄,系统容量小。

主要用于特殊得业务与军事通信中。

（2）微波中继通信系统。

采用微波波段212GHz进行通信,传输带宽宽,系统容量大,主要用于长距离通信。

（3）卫星通信系统。

就是在地面微波中继通信与空间技术基础上发展起来得,就是微波中继通信系统得一种特殊形式,它覆盖区域大、通信距离远,利用三颗人造同步卫星可实现全球通信得宏伟目标。

（4）光纤通信系统。

以光波为载波,以光纤为传输媒介,光纤极其宽阔得频域范围与极小得损耗,使光纤通信已成为通信领域中最为活跃得通信技术。

（5）移动通信系统。

采用超短波或微波进行通信,就是以移动体对固定地点之间或移动体之间得通信,她得目标就是任何人、任何地点、任何时间都可以进行得通信,就是各种通信得集合体现。

（6）计算机通信系统。

主要指通信机房内计算机路由器、汇聚交换机等,以及配套光电传输通信系统。

（7）电视通信系统。

主要指市内各种有线电视通信设备与线缆系统。

4、按传输信号得特征来分类

不管信息源发出得信息就是连续信息还就是离散信息,均能变换为相应得电信号（基带信号）,若发出得就是连续信息则称作模拟信号,另一类称作数字信号。

传输模拟信号得通信系统称为模拟通信系统,而传输数字信号得通信系统则称作数字通信系统。

模拟通信系统可以传输电话、电报、数据与图像等信息。

与数字通信相比,模拟通信设备简单,占用频带窄,但抗干扰能力差。

图1、2为模拟通信系统模型,各部分得作用、功能与图1、1类似,可由读者自行完成。

图1、2模拟通信系统模型

图1、3为数字通信系统模型,数字通信抗干扰能力强,有较好得保密性与可靠性,易于集成化,缺点就是占用频带较宽,且需较复杂得同步系统。

它得各部分作用、功能与图1、1类似,可由读者自行完成。

图1、3数字通信系统模型

5、按调制方式来分类

根据就是否采用调制方式,可将通信系统分为基带传输与调制传输（又叫频带传输）两大类。

基带传输就是将未经调制得原始电信号（或光信号）直接在线路上进行得一种传输,如音频市内