第七章通信網(wǎng)基礎(chǔ)

1、第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社通信技術(shù)基礎(chǔ)主編：于寶明 王鈞銘主審：宮錦文新世紀(jì)高職高專通信類課程規(guī)劃教材新世紀(jì)高職高專通信類課程規(guī)劃教材國家級(jí)精品課件配套教材國家級(jí)精品課件配套教材大連理工大學(xué)出版社第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社7.1通信網(wǎng)分類及通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信網(wǎng)分類及通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信網(wǎng)是指由一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)通信網(wǎng)是指由一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)(包括終端設(shè)備和交換設(shè)備包括終端設(shè)備和交換設(shè)備)和連接節(jié)點(diǎn)的傳輸鏈路相互有機(jī)地組合在一起，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)和連接節(jié)點(diǎn)的傳輸鏈路相互有機(jī)地組合在一起，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)規(guī)定點(diǎn)之間信息傳輸?shù)耐ㄐ朋w系?；蚨鄠€(gè)規(guī)定點(diǎn)之間信息傳輸?shù)耐ㄐ朋w系。通信網(wǎng)由傳輸、交換、

2、終端三大部分組成。通信網(wǎng)由傳輸、交換、終端三大部分組成。 傳輸部分傳輸部分: : 為網(wǎng)絡(luò)的鏈路（為網(wǎng)絡(luò)的鏈路（LinkLink），）， 交換部分交換部分: : 為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)（為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)（NodeNode），）， 終端（終端（TerminalTerminal）: : 是信息的發(fā)送者和接收者是信息的發(fā)送者和接收者第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社通信網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：通信網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)： 所謂拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指通信網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)設(shè)備（包括計(jì)算機(jī)所謂拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指通信網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)設(shè)備（包括計(jì)算機(jī)及有關(guān)通信設(shè)備等）與通信鏈路相互連接而構(gòu)成的不同物及有關(guān)通信設(shè)備等）與通信鏈路相互連接而構(gòu)成的不同物理幾何結(jié)構(gòu)。理幾何

3、結(jié)構(gòu)。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是決定通信網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。 根據(jù)各節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的連接形式，通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常分為總線型、環(huán)型、星型、樹型、網(wǎng)狀型(或網(wǎng)孔型)和復(fù)合型6種結(jié)構(gòu)。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社（1）網(wǎng)型（）網(wǎng)型（Mesh）網(wǎng)）網(wǎng)網(wǎng)型網(wǎng)有如下特點(diǎn)： 各個(gè)用戶終端之間直接以通信鏈路連接； 通信建立過程中不需要任何形式的轉(zhuǎn)接； 接續(xù)質(zhì)量高，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性好； 需要有很多的通信鏈路。線路數(shù):N=n(n-1)DTE/DCE 網(wǎng)型網(wǎng)第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社（2）星型）星型(Star)網(wǎng)網(wǎng) 星型網(wǎng)有如下特點(diǎn)： 各用戶終端都通過轉(zhuǎn)接中心進(jìn)行連接； 與網(wǎng)型網(wǎng)相比節(jié)省許多通信鏈路； 需要有

4、轉(zhuǎn)接設(shè)備，轉(zhuǎn)接設(shè)備故障可能會(huì)造成全網(wǎng)通信癱瘓； 星型網(wǎng)可以是多層次的，有時(shí)也稱為樹型結(jié)構(gòu)。 交換機(jī)交換機(jī)星型網(wǎng)第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社（3）環(huán)型）環(huán)型(Ring)網(wǎng)網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)有如下特點(diǎn)： 環(huán)型網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為一封閉環(huán)形，傳輸線路短； 初始安裝比較容易； 故障的診斷比較準(zhǔn)確，適于用光纖系統(tǒng)； 可靠性、可擴(kuò)展性和靈活性較其它網(wǎng)絡(luò)差。DCE DCE DCE DCEDCE DTE DTE DTE DTE DTE 環(huán)型網(wǎng)第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社（4）總線型）總線型(Bus)網(wǎng)網(wǎng)總線型網(wǎng)有如下特性： 總線型網(wǎng)采用公共總線作為傳輸介質(zhì)，信號(hào)沿介質(zhì)進(jìn)行廣播式傳送； 有智能入網(wǎng)結(jié)點(diǎn)； 安裝容

5、易，可靠性高，新增終端方便； 由于采用分布式控制，不易管理，故障診斷和隔離比較困難。總線型網(wǎng)第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社（5）復(fù)合（）復(fù)合（Compound）網(wǎng)）網(wǎng)復(fù)合網(wǎng)的特點(diǎn)如下： 由兩種以上網(wǎng)絡(luò)復(fù)合; 適用于大型網(wǎng)絡(luò)。 交換機(jī)交換機(jī) 網(wǎng)型網(wǎng) 星型網(wǎng) 星型網(wǎng) 星型網(wǎng) 交換機(jī) 復(fù)合網(wǎng)第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社（6）樹型（）樹型（Street）網(wǎng)）網(wǎng) 樹型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)設(shè)備采用分級(jí)結(jié)構(gòu)彼此連接而形成的一個(gè)倒樹狀結(jié)構(gòu)（又被稱為分級(jí)的集中式網(wǎng)絡(luò)），網(wǎng)絡(luò)中每一節(jié)點(diǎn)都是通過它的根節(jié)點(diǎn)（或父節(jié)點(diǎn)）與它的本級(jí)的其它節(jié)點(diǎn)或上級(jí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳輸?shù)模c它下級(jí)節(jié)點(diǎn)的信息交換則是通過它

6、的子節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)完成的，如圖所示。因此，除了“葉子”節(jié)點(diǎn)（末端）外，樹型網(wǎng)絡(luò)中的所有根節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)都是轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)。(a) 總 線 型(b) 環(huán) 型(c) 星 型(g) 復(fù) 合 型(f) 網(wǎng) 孔 型(e) 網(wǎng) 狀 型(d) 樹 型樹型網(wǎng)第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社7.3通信網(wǎng)中的各種技術(shù)通信網(wǎng)中的各種技術(shù)7.3.1信號(hào)交換信號(hào)交換 定義：定義：通信網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)用戶之間進(jìn)行通信，由網(wǎng)上的設(shè)備根據(jù)用戶要求選擇通信對(duì)象，這就是信號(hào)的交換。 分類：分類：線路交換、報(bào)文交換和分組交換。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社信號(hào)交換線路交換報(bào)文交換分

7、組交換虛擬線路數(shù)據(jù)報(bào)程控交換人工交換信號(hào)交換分類第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社線路交換（電路交換，線路交換（電路交換，Circuit Switching ）在信息（數(shù)據(jù)）的發(fā)送端和接收端之間，直接建立一條臨時(shí)通路，供通信雙方專用，其在信息（數(shù)據(jù)）的發(fā)送端和接收端之間，直接建立一條臨時(shí)通路，供通信雙方專用，其它用戶不能再占用，直到雙方通信完畢才能拆除。它用戶不能再占用，直到雙方通信完畢才能拆除。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 直接由物理鏈路連通； 沒有其它用戶干擾、沒有非傳輸時(shí)延；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 通路建立時(shí)間較長； 線路利用率不高。 注意：注意：面向連接面向連接；獨(dú)占物理鏈路獨(dú)占物理鏈路面向連接的服務(wù)包含面向

8、連接的服務(wù)包含三個(gè)過程三個(gè)過程： 連接建立連接建立 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 連接拆除連接拆除 提供提供“可靠的服務(wù)可靠的服務(wù)”。該方式適合大數(shù)據(jù)量的信息傳輸?shù)?章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社(A交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)(交換機(jī)交換機(jī)BCD面向連接面向連接CO (Connection-Oriented)CO (Connection-Oriented)電話接序示意圖電話接序示意圖第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社報(bào)文交換（報(bào)文交換（Message Switching） 原理：原理：信源將欲傳輸?shù)男畔⒔M成一個(gè)數(shù)據(jù)包，我們稱作報(bào)文。該報(bào)文上寫有信宿的地址。這樣的數(shù)據(jù)包送上網(wǎng)絡(luò)后，每個(gè)接收到的節(jié)點(diǎn)都先將它

9、存在該節(jié)點(diǎn)處，然后按信宿的地址，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的具體傳輸情況，尋找合適的通路將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。經(jīng)過這樣的多次存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，直至信宿，完成一次數(shù)據(jù)傳輸，這種節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的方式稱為報(bào)文交換。在報(bào)文交換中，報(bào)文沿一條路徑從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，整條報(bào)文在每在報(bào)文交換中，報(bào)文沿一條路徑從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，整條報(bào)文在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)被接收、存儲(chǔ)，然后發(fā)向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果其中的某一段鏈路沒有一個(gè)節(jié)點(diǎn)被接收、存儲(chǔ)，然后發(fā)向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果其中的某一段鏈路沒有空閑，則它可以在這段鏈路的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)中空閑，則它可以在這段鏈路的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)中等待等待。 注意：注意：無連接無連接；基于；基于“存儲(chǔ)存儲(chǔ)- -轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)

10、發(fā)”機(jī)制機(jī)制 報(bào)文交換不像線路交換那樣需要建立專用通道。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社報(bào)文交換報(bào)文交換1.1.優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：中繼電路利用率高中繼電路利用率高； 不同速率和規(guī)程的終端之間可以通信。不同速率和規(guī)程的終端之間可以通信。2.2.缺點(diǎn)：時(shí)延大；缺點(diǎn)：時(shí)延大； 占用大量的內(nèi)存和外存。占用大量的內(nèi)存和外存。3.3.應(yīng)用：短報(bào)文；實(shí)時(shí)性要求低的用戶。應(yīng)用：短報(bào)文；實(shí)時(shí)性要求低的用戶。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社分組交換（分組交換（Packet Switching） 分組交換是數(shù)據(jù)量有限的報(bào)文交換，即把一個(gè)大數(shù)據(jù)包分分組交換是數(shù)據(jù)量有限的報(bào)文交換，即把一個(gè)大數(shù)據(jù)包分成若干個(gè)小數(shù)據(jù)包（

11、俗稱打包），每個(gè)小數(shù)據(jù)包的長度是成若干個(gè)小數(shù)據(jù)包（俗稱打包），每個(gè)小數(shù)據(jù)包的長度是固定的然后再按報(bào)文交換的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。固定的然后再按報(bào)文交換的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 在報(bào)文交換中，我們對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)包的大小沒有限制，比如你要傳輸一篇文章，不管這篇文章有多長，它就是一個(gè)數(shù)據(jù)包，報(bào)文交換把它一次性傳送出去（可見報(bào)文交換要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須具有足夠大的存儲(chǔ)空間）。而在分組交換中，要限制一個(gè)數(shù)據(jù)包的大小。為區(qū)分這兩種交換方式，把小數(shù)據(jù)包（即分組交換中的數(shù)據(jù)傳輸單位）稱為分組（Packet）。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社分組交換（包交換）分組交換（包交換）分組的組成分組的組成第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工

12、大學(xué)出版社數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)F 在發(fā)送端把要發(fā)送的報(bào)文分隔為較短的數(shù)據(jù)塊在發(fā)送端把要發(fā)送的報(bào)文分隔為較短的數(shù)據(jù)塊F 每個(gè)塊增加帶有控制信息的首部構(gòu)成分組（包）每個(gè)塊增加帶有控制信息的首部構(gòu)成分組（包）F 依次把各分組發(fā)送到接收端依次把各分組發(fā)送到接收端F 接收端剝?nèi)ナ撞?，抽出?shù)據(jù)部分，還原成報(bào)文接收端剝?nèi)ナ撞?，抽出?shù)據(jù)部分，還原成報(bào)文數(shù) 據(jù)分組報(bào)文發(fā)送端首部分組數(shù) 據(jù)首部分組首部數(shù) 據(jù)發(fā)送發(fā)送發(fā)送在前發(fā)送接收端數(shù) 據(jù)首部數(shù) 據(jù)首部數(shù) 據(jù)首部第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社數(shù)據(jù)分組在網(wǎng)絡(luò)中有兩種傳輸方式：數(shù)據(jù)報(bào)（數(shù)據(jù)分組在網(wǎng)絡(luò)中有兩種傳輸方式：數(shù)據(jù)報(bào)（Datagram）和虛電路（）和虛電路（

13、Virtual Circuit）。）。數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)：該方式非常像報(bào)文交換，是一種無連接型無連接型的服務(wù)。每個(gè)分組數(shù)據(jù)包的每個(gè)分組數(shù)據(jù)包的報(bào)頭包含了分組的最終目的地及其在報(bào)文中的位置。與虛擬電路的數(shù)據(jù)分組包報(bào)報(bào)頭包含了分組的最終目的地及其在報(bào)文中的位置。與虛擬電路的數(shù)據(jù)分組包報(bào)頭不同的是，它頭不同的是，它不包含路徑的信息不包含路徑的信息。當(dāng)分組數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)時(shí)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)分組數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)時(shí)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)將做出路由選擇。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)分組報(bào)頭的目的地信息，并在那一刻選擇將做出路由選擇。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)分組報(bào)頭的目的地信息，并在那一刻選擇可獲得的最佳路徑，然后將分組發(fā)向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

14、在最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，分組被存儲(chǔ)，可獲得的最佳路徑，然后將分組發(fā)向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。在最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，分組被存儲(chǔ)，直到所有構(gòu)成報(bào)文的其它的分組都到達(dá)并重新直到所有構(gòu)成報(bào)文的其它的分組都到達(dá)并重新按報(bào)頭指示的順序排列按報(bào)頭指示的順序排列起來。起來。每個(gè)分組每個(gè)分組在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸路徑與時(shí)間完全由網(wǎng)絡(luò)的具體情況而隨機(jī)確定。因此，會(huì)出現(xiàn)信宿收到的分組順序與信源發(fā)送時(shí)的不一樣，先發(fā)的可能后到，而后發(fā)的卻有可能先到。這就要求信宿有對(duì)分組重新排序的能力，具有這種功能的設(shè)備叫分組拆裝設(shè)備(PAD，Packet Assemblyand Disassembly Device），通信雙方各有一個(gè)。數(shù)據(jù)報(bào)要求每個(gè)數(shù)據(jù)分組都包含終點(diǎn)

15、地址信息以便于分組交換機(jī)為各個(gè)數(shù)據(jù)分組獨(dú)立尋找路徑。注意：注意： 無連接無連接；基于；基于“存儲(chǔ)存儲(chǔ)- -轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)”第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社虛電路虛電路（Virtual CircuitVirtual Circuit）：）：1.1.概念：概念： 虛擬線路類似于傳統(tǒng)的線路交換。首先由源發(fā)出一個(gè)虛擬線路類似于傳統(tǒng)的線路交換。首先由源發(fā)出一個(gè)呼叫請(qǐng)求包呼叫請(qǐng)求包到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)A A，節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)A A繼續(xù)把它傳送到第二個(gè)節(jié)點(diǎn)繼續(xù)把它傳送到第二個(gè)節(jié)點(diǎn)B B，最后傳到目的，最后傳到目的地。目的地將地。目的地將呼叫應(yīng)答包呼叫應(yīng)答包發(fā)送回源。發(fā)送回源。 中間仍然需要存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)中間仍然需要存儲(chǔ)

16、轉(zhuǎn)發(fā). .2.2.注意：注意： 面向連接面向連接，但是與電路交換的區(qū)別在于它占用的是一條，但是與電路交換的區(qū)別在于它占用的是一條“邏輯鏈邏輯鏈路路”；并非獨(dú)自占用；并非獨(dú)自占用 注意注意: 面向連接面向連接,存儲(chǔ)存儲(chǔ) - 轉(zhuǎn)發(fā)方式轉(zhuǎn)發(fā)方式第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路的對(duì)比： （1）數(shù)據(jù)報(bào)省掉了呼叫的建立和清除過程，如果只傳送少量的分組，那么采用數(shù)據(jù)報(bào)方式的傳輸效率會(huì)比較高。 （2）對(duì)于數(shù)據(jù)報(bào)方式，由于每個(gè)分組是各自獨(dú)立在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)?，所以分組不一定按照發(fā)送時(shí)的順序到達(dá)網(wǎng)絡(luò)終點(diǎn)，因此在網(wǎng)絡(luò)終點(diǎn)必須對(duì)分組重新排序。而對(duì)于虛電路的方式，分組按已建立的路徑順序通過網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)終點(diǎn)

17、不需要對(duì)分組重新排序。 （3）在數(shù)據(jù)報(bào)方式下，由于每個(gè)數(shù)據(jù)分組都要獨(dú)立的尋找路徑，所以單個(gè)數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)臅r(shí)延較大。而虛電路一旦建立，單個(gè)數(shù)據(jù)分組的傳輸時(shí)延則會(huì)小得多。 （4）數(shù)據(jù)報(bào)方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)能力較強(qiáng)。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社我班接到通知，我班接到通知，“明天早上到古平崗老校區(qū)集合！明天早上到古平崗老校區(qū)集合！”電路交換：公安封鎖道路，為我班提供電路交換：公安封鎖道路，為我班提供“專線專線”，等我班通過之后才撤，等我班通過之后才撤去。去。報(bào)文交換：全班同學(xué)集體行動(dòng)，轉(zhuǎn)公交車到古平崗。報(bào)文交換：全班同學(xué)集體行動(dòng)，轉(zhuǎn)公交車到古平崗。 仙林校區(qū)仙林校區(qū)-165-165路路-45-45

18、路路-古平崗校區(qū)古平崗校區(qū)分組交換之分組交換之“虛電路虛電路”：班長去：班長去“探路探路”，到目的地立即短信告知路線，到目的地立即短信告知路線，全班同學(xué)全班同學(xué) 依計(jì)行事。依計(jì)行事。分組交換之分組交換之“數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)”：全班同學(xué)各走各的，：全班同學(xué)各走各的，“殊途同歸殊途同歸”。（學(xué)號(hào)。（學(xué)號(hào)分組序號(hào)）分組序號(hào)）第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社異步轉(zhuǎn)移模式（異步轉(zhuǎn)移模式（ATM，Asynchronous Transfer Mode ） ATM交換方式屬于快速分組交換，但它不僅僅是簡化了控制，提高了速率的分組交換，同時(shí)為了滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的要求，還使用了一些電路交換中的方法。ATM改進(jìn)了電路交換

19、的功能，使其能靈活地適配不同速率的業(yè)務(wù)；ATM改進(jìn)了分組交換功能，滿足實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的要求。所以ATM交換方式又可以看作是電路交換方式和分組交換方式的結(jié)合。 電路交換方式適用于電話業(yè)務(wù)；電路交換方式適用于電話業(yè)務(wù)； 分組交換適用于數(shù)據(jù)業(yè)分組交換適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；而務(wù)；而ATM既適用于電話業(yè)務(wù)，又適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并既適用于電話業(yè)務(wù)，又適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并且還能適用于其他業(yè)務(wù)且還能適用于其他業(yè)務(wù) 。 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社7.3.2頻分多路復(fù)用（頻分多路復(fù)用（FDM，F(xiàn)requency Division Multiplex ） 基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制后其頻譜被搬到了載波的兩邊，載頻不同，調(diào)制

20、后頻譜的位置也不同。利用調(diào)制的這一特點(diǎn)，我們可以將多個(gè)基帶信號(hào)（例如話音信號(hào)或數(shù)字我們可以將多個(gè)基帶信號(hào)（例如話音信號(hào)或數(shù)字基帶信號(hào)）對(duì)不同頻率的載波進(jìn)行調(diào)制，使它們?cè)陬l率軸基帶信號(hào)）對(duì)不同頻率的載波進(jìn)行調(diào)制，使它們?cè)陬l率軸上處于不同的位置，然后將它們疊加在一起進(jìn)行處理（如上處于不同的位置，然后將它們疊加在一起進(jìn)行處理（如調(diào)制、放大等）并在一個(gè)信道中傳輸。調(diào)制、放大等）并在一個(gè)信道中傳輸。在接收端，用不同中心頻率的帶通濾波器進(jìn)行分離，再用各自的解調(diào)器解調(diào)后恢復(fù)原來的基帶信號(hào)。以這種方式實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)在一個(gè)信道中傳輸?shù)募夹g(shù)稱為頻分多路復(fù)用（FDM）。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社有的信道有很

21、寬的頻率范圍，但用戶的信息帶寬卻很窄，用這樣的信道去傳輸一個(gè)用戶的信號(hào)顯然會(huì)造成頻率資源的浪費(fèi)。這時(shí)可以將一個(gè)信道按頻率劃分成多個(gè)子信道，每個(gè)信道分配一個(gè)載波，傳送一個(gè)用戶的信號(hào)，這種方式稱為頻分多路復(fù)用（FDM）。采用頻分多路復(fù)用方式時(shí)數(shù)字基帶信號(hào)必須通過調(diào)制將采用頻分多路復(fù)用方式時(shí)數(shù)字基帶信號(hào)必須通過調(diào)制將頻譜搬到對(duì)應(yīng)的子信道上。頻譜搬到對(duì)應(yīng)的子信道上。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 fC 低通濾波器 調(diào)制器 帶通濾波器 合路器 載波發(fā)生器 低通濾波器 調(diào)制器 帶通濾波器 基帶信號(hào) 基帶信號(hào) 低通濾波器 調(diào)制器 帶通濾波器 基帶信號(hào) N (a) f1 f2 fN 調(diào)制器 第7章 通信

22、網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 圖中N路基帶信號(hào)分別通過低通濾波器限制帶寬，然后送入相應(yīng)的調(diào)制器對(duì)頻率為f1、f2、fN的載波進(jìn)行調(diào)制。各載波之間有一定的頻率間隔，以保證已調(diào)波的頻譜不發(fā)生重疊。合路器將多個(gè)已調(diào)波混合成一路，并將這個(gè)多路復(fù)用信號(hào)當(dāng)作一路基帶信號(hào)對(duì)高頻載波fC進(jìn)行調(diào)制，最終送入信道。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社fC 低通濾波器 解調(diào)器 帶通濾波器 分路器 低通濾波器 解調(diào)器 帶通濾波器 基帶信號(hào) 基帶信號(hào) 低通濾波器 解調(diào)器 帶通濾波器 基帶信號(hào) N (b) f1 f2 fN 解調(diào)器 信道 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 上述組成框圖與發(fā)送部分是對(duì)應(yīng)的。解調(diào)器對(duì)接收到的信

23、號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到頻分復(fù)用信號(hào)，由分路器將復(fù)用信號(hào)送入中心頻率分別為f1、f2、fN的帶通濾波器。帶通濾波器的中心頻率與發(fā)送端各載波的頻率是一致的，它將其它各路信號(hào)以及傳輸過程中引入的干擾濾除，輸出一個(gè)較為純凈的單路已調(diào)信號(hào)。最終各個(gè)解調(diào)器對(duì)每一路信號(hào)進(jìn)行解調(diào)恢復(fù)原基帶信號(hào)。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 頻分多路復(fù)用更多地用于模擬通信系統(tǒng)中，并且可以頻分多路復(fù)用更多地用于模擬通信系統(tǒng)中，并且可以進(jìn)行多層的頻分復(fù)用。進(jìn)行多層的頻分復(fù)用。下圖表示用于衛(wèi)星通信的CCITT900路主群各級(jí)頻分復(fù)用的情況。一個(gè)CCITT900路主群由15個(gè)超群構(gòu)成，每個(gè)超群又由5個(gè)基群構(gòu)成，每個(gè)基群由12個(gè)語音基

24、帶信號(hào)復(fù)合而成，總的信號(hào)數(shù)為15512=900路。每一路信號(hào)的頻率范圍為3003400Hz，900路主群的頻率范圍從308kHz到4028kHz，帶寬約4MHz。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 300 3400 Hz 308 4028kHz 312 552kHz 60 108kHz 基群 超群 CCITT主群基群形成 超群形成 主群形成 基帶信號(hào) 60 108kHz 312 552kHz 308 4028kHz 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社2 2 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用(TDM)(TDM) 為什么要進(jìn)行時(shí)分多路復(fù)用為什么要進(jìn)行時(shí)分多路復(fù)用 一個(gè)大型的數(shù)字通信系統(tǒng)具有較高的信息傳

25、遞速率，而單個(gè)用戶一個(gè)大型的數(shù)字通信系統(tǒng)具有較高的信息傳遞速率，而單個(gè)用戶所需要的碼率卻往往并不很高，因此在數(shù)字通信中有時(shí)要將多路所需要的碼率卻往往并不很高，因此在數(shù)字通信中有時(shí)要將多路信號(hào)復(fù)合，在同一個(gè)通信系統(tǒng)（或傳輸信道）中進(jìn)行傳輸。由于信號(hào)復(fù)合，在同一個(gè)通信系統(tǒng)（或傳輸信道）中進(jìn)行傳輸。由于數(shù)字信號(hào)具有時(shí)間上離散的特點(diǎn)，因此可以將多路信號(hào)進(jìn)行分時(shí)數(shù)字信號(hào)具有時(shí)間上離散的特點(diǎn)，因此可以將多路信號(hào)進(jìn)行分時(shí)傳送。傳送。 什么是時(shí)分多路復(fù)用什么是時(shí)分多路復(fù)用 將信道的工作時(shí)間按一定的長度分段，每一段稱為一幀，一幀又將信道的工作時(shí)間按一定的長度分段，每一段稱為一幀，一幀又分為若干個(gè)時(shí)隙。用戶的信號(hào)

26、在每一幀中各自占用一個(gè)預(yù)先分配分為若干個(gè)時(shí)隙。用戶的信號(hào)在每一幀中各自占用一個(gè)預(yù)先分配的時(shí)隙。這樣就可以實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)在同一個(gè)信道中的不同時(shí)間里的時(shí)隙。這樣就可以實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)在同一個(gè)信道中的不同時(shí)間里進(jìn)行傳輸。進(jìn)行傳輸。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 圖中，圓弧表示導(dǎo)電片，箭頭表示簧片，左邊機(jī)構(gòu)為復(fù)用器，右邊機(jī)構(gòu)為解復(fù)用器，兩者以相同的速度旋轉(zhuǎn)。設(shè)a、b、c為三個(gè)發(fā)送信號(hào)的用戶，a、b、c為對(duì)應(yīng)的接收用戶，與用戶相連的線路稱為用戶線路，復(fù)用器與解復(fù)用器之間的線路稱為中繼線路。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 MUX DEMUX 1 幀 125s 32

27、 個(gè)時(shí)隙 125s8bit 壓縮到 3.9s 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社寄存器寄存器寄存器寄存器1011001000110101101100101011001000110101001101010 11 0第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 復(fù)用后信號(hào)波形 復(fù)用前信號(hào)波形 解復(fù)用后信號(hào)波形 中繼線 發(fā)端用戶線 收端用戶線 a a b c a b c 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社取樣門取樣門取樣門取樣門取樣門取樣門保持電路保持電路編碼器編碼器時(shí)鐘時(shí)鐘選通電路選通電路第一路第一路取樣取樣第一路第一路保持保持第一路第一路編碼編碼第二路第二路取樣取樣第二路第二路保持保持第二路第二路編

28、碼編碼第三路第三路取樣取樣第三路第三路保持保持第三路第三路編碼編碼第二幀第二幀開始開始第一幀第一幀開始開始第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 在在30/32路路PCM系統(tǒng)中，每系統(tǒng)中，每32個(gè)時(shí)隙內(nèi)只有個(gè)時(shí)隙內(nèi)只有30個(gè)時(shí)隙用個(gè)時(shí)隙用于消息的傳送；于消息的傳送； 第第1個(gè)時(shí)隙（個(gè)時(shí)隙（TS0）在偶幀時(shí)傳送同步碼，碼組固定為）在偶幀時(shí)傳送同步碼，碼組固定為*0011011，其中，其中*作為備用碼元，奇幀時(shí)傳送監(jiān)測告警信作為備用碼元，奇幀時(shí)傳送監(jiān)測告警信號(hào)；號(hào)； 第十七個(gè)時(shí)隙（第十七個(gè)時(shí)隙（TS16）傳送信令，每個(gè)信令用）傳送信令，每個(gè)信令用4位碼組表位碼組表示，每幀的示，每幀的TS16可以傳送

29、兩個(gè)信令?？梢詡魉蛢蓚€(gè)信令。每16幀構(gòu)成一個(gè)復(fù)幀，每個(gè)復(fù)幀的第16幀中的TS16的前4位碼組用來傳送復(fù)幀同步碼，碼組固定為0000。 30/32路數(shù)字通信系統(tǒng)的總碼率為路數(shù)字通信系統(tǒng)的總碼率為 fA=8000328=2048 kbit/s第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社TS0TS1TS2TS15TS16TS17TS29TS30TS31同 步時(shí)隙話 路時(shí)隙標(biāo)志信號(hào)時(shí)隙1幀，32個(gè)時(shí)隙，256比特，125微秒第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社30/32路路PCM終端終端低 通濾波器放大器取樣器PCM編碼器匯總器碼 型變 換信令數(shù)據(jù)同步碼組定時(shí)信號(hào)各取樣器的開關(guān)頻率相同（各取樣器的開關(guān)頻率相同

30、（8kHz），但取樣時(shí)刻不同，它們分別在），但取樣時(shí)刻不同，它們分別在各自規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行取樣和編碼，另外也可以在有些時(shí)隙內(nèi)傳送數(shù)據(jù)各自規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行取樣和編碼，另外也可以在有些時(shí)隙內(nèi)傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)或傳真；信號(hào)，如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)或傳真；在在TS0時(shí)刻和時(shí)刻和TS16時(shí)刻插入同步信號(hào)和信令信號(hào)；時(shí)刻插入同步信號(hào)和信令信號(hào)；匯總器將各種信號(hào)匯合后，其輸出已是一個(gè)完整的匯總器將各種信號(hào)匯合后，其輸出已是一個(gè)完整的30/32路路PCM復(fù)用復(fù)用信號(hào)，經(jīng)碼型變換（如信號(hào)，經(jīng)碼型變換（如HDB3）后即可送入調(diào)制信道。）后即可送入調(diào)制信道。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社30/3230/32路路

31、PCMPCM終端終端放大器低 通濾波器分路器 PCM解碼器分離器碼型反變換再生器信令接收數(shù)據(jù)接收同步檢測收端定時(shí)信道輸出的信號(hào)經(jīng)再生整形后進(jìn)行碼型反變換，然后信道輸出的信號(hào)經(jīng)再生整形后進(jìn)行碼型反變換，然后由分離器將話音信碼與其他碼元分離。由分離器將話音信碼與其他碼元分離。話音信碼經(jīng)話音信碼經(jīng)PCM PCM 解調(diào)后由分路器分別送至各用戶。解調(diào)后由分路器分別送至各用戶。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社7.3.3擴(kuò)頻技術(shù)（擴(kuò)頻技術(shù)（Spread Spectrum ） 信道中不可避免地存在著干擾與噪聲，并且信道的頻帶寬度也總是有限的，因此信道傳送信碼的能力會(huì)受噪聲和帶寬的限制。 信道極限的傳輸能力

32、（也就是信道最大的信息傳輸速率）信道極限的傳輸能力（也就是信道最大的信息傳輸速率）稱為信道容量，當(dāng)系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⑺俾食^信道容量時(shí)，稱為信道容量，當(dāng)系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⑺俾食^信道容量時(shí)，系統(tǒng)誤碼率將會(huì)大大增加。系統(tǒng)誤碼率將會(huì)大大增加。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社香農(nóng)公式指出了信道容量C與信道帶寬B和信噪比S/N的關(guān)系： 上式表明，增加信道的傳輸帶寬或提高信號(hào)傳輸?shù)脑黾有诺赖膫鬏攷捇蛱岣咝盘?hào)傳輸?shù)男旁氡榷伎梢栽黾有诺廊萘?，或者說信道傳輸帶寬與傳信噪比都可以增加信道容量，或者說信道傳輸帶寬與傳輸信噪比之間可以互換。輸信噪比之間可以互換。從信號(hào)的角度看，如果將信號(hào)的頻帶展寬（當(dāng)然傳輸系統(tǒng)要提供

33、相應(yīng)的帶寬），就可以在信號(hào)功率較小而干擾或噪聲較大的情況下獲得較低的誤碼率。擴(kuò)頻技術(shù)正是基于香農(nóng)公式而發(fā)展的一種通信技術(shù)。bps1log2NSBC第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 擴(kuò)頻通信是將待傳送的信息數(shù)據(jù)被偽隨機(jī)編擴(kuò)頻通信是將待傳送的信息數(shù)據(jù)被偽隨機(jī)編碼碼(擴(kuò)頻序列：擴(kuò)頻序列：Spread Sequence)調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再傳輸；接收端則采用相同的編碼進(jìn)行解擴(kuò)展后再傳輸；接收端則采用相同的編碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)：擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)：（1 ） 易于重復(fù)使用頻率，提高了無線

34、頻譜利用率 （2） 抗干擾性強(qiáng)，誤碼率低 （3 ） 隱蔽性好，對(duì)各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小 （4） 可以實(shí)現(xiàn)碼分多址 （） 抗多徑干擾 （） 能精確地定時(shí)和測距 （7） 適合數(shù)字話音和數(shù)據(jù)傳輸，以及開展多種通信業(yè)務(wù) （8 ） 安裝簡便，易于維護(hù) 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社1 PN（Pseudorandom Noise）碼）碼 擴(kuò)頻技術(shù)是擴(kuò)展頻譜技術(shù)的簡稱，它是一種偽噪聲編碼通信技術(shù)。擴(kuò)頻可以直接對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行，稱為直接擴(kuò)頻；也可以對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行，稱為跳頻。無論是直接擴(kuò)頻還是跳頻，都要用到一種特別的碼，即偽隨機(jī)（PN）碼。 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 PN碼序列是一種與白噪聲

35、類似的信號(hào)，它是一種具有特碼序列是一種與白噪聲類似的信號(hào)，它是一種具有特殊規(guī)律的周期信號(hào)。殊規(guī)律的周期信號(hào)。 這類碼序列最重要的特性是具有近似于隨機(jī)信號(hào)的性能。因?yàn)樵肼暰哂型耆碾S機(jī)性，也可以說具有近似于噪聲的性能。但是，真正的隨機(jī)信號(hào)和噪聲是不能重復(fù)再現(xiàn)和產(chǎn)生的。我們只能產(chǎn)生一種周期性的脈沖信號(hào)來近似隨機(jī)噪聲的性能，故稱為偽隨機(jī)碼或PN碼。 PN碼的相關(guān)函數(shù)具有尖銳特性，因此易于從其它信號(hào)或碼的相關(guān)函數(shù)具有尖銳特性，因此易于從其它信號(hào)或干擾中分離出來，且有良好的抗干擾特性。干擾中分離出來，且有良好的抗干擾特性。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 PN碼的類型有多種，其中最大長度線性移位寄存

36、器序列（簡稱m序列）性能最好，在通信中普遍使用。m序列序列的最大長度決定于移位寄存器的級(jí)數(shù)的最大長度決定于移位寄存器的級(jí)數(shù)，若n為級(jí)數(shù)，則所能產(chǎn)生的最大長度的碼序列為2n-1位。m序列的碼結(jié)構(gòu)決序列的碼結(jié)構(gòu)決定于反饋抽頭的位置和數(shù)量。定于反饋抽頭的位置和數(shù)量。不同的抽頭組合可以產(chǎn)生不同長度和不同結(jié)構(gòu)的碼序列，但也有的抽頭組合并不能產(chǎn)生最長周期的序列?，F(xiàn)在已經(jīng)得到3100級(jí)m序列發(fā)生器的連接圖和所產(chǎn)生的m序列的結(jié)構(gòu)。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 下圖是一個(gè)周期為31的PN碼序列，在一個(gè)周期內(nèi)“1”或“0”碼的出現(xiàn)似乎是隨機(jī)的。PN碼序列的這種特性稱為偽隨機(jī)性，因?yàn)樗染哂须S機(jī)序列的特性，

37、又具有一定的規(guī)律，可以人為地產(chǎn)生與復(fù)制。 1111100110100100001010111011000111110011010010 一個(gè)周期 周期為 31 的 PN 碼序列 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 PN碼可以通過寄存器產(chǎn)生。下圖是由5級(jí)移位寄存器通過線性反饋組成的PN碼序列產(chǎn)生電路。圖中，每一級(jí)移位寄存器的輸入碼（1或0）在CP脈沖到來時(shí)被轉(zhuǎn)移到輸出端，而D1的輸入是D2輸出與D5輸出的模2加的結(jié)果。CP D1 D5 D4 D3 D2 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社上圖中各個(gè)CP脈沖周期內(nèi)每一個(gè)移位寄存器的輸出狀態(tài)如下表所示PN序列產(chǎn)生器工

38、作狀態(tài)表CP周期移位寄存器輸出CP周期移位寄存器輸出CP周期移位寄存器輸出Q1Q2Q3Q4Q5Q1Q2Q3Q4Q5Q1Q2Q3Q4Q511111112001002310111201111130001024110113001111400001250110141001115100002600110511001160100027000116011001710100281000171011018010102911000801011191010130111009001012011010311111010100102111101111111110100122011102第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社

39、2直接序列擴(kuò)頻直接序列擴(kuò)頻 直接序列（DS）擴(kuò)頻是一種應(yīng)用較多的擴(kuò)頻技術(shù)，簡稱直擴(kuò)，它直接用具有高碼元速率的直接用具有高碼元速率的PN碼序列在發(fā)送端擴(kuò)碼序列在發(fā)送端擴(kuò)展基帶信號(hào)的頻譜，在接收端用相同的展基帶信號(hào)的頻譜，在接收端用相同的PN碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息。把展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 圖中，數(shù)字基帶信號(hào)首先與PN碼序列相乘，得到被擴(kuò)頻的信號(hào)（仍為數(shù)字基帶信號(hào)），隨后與正弦載波相乘并通過帶通濾波器，得到射頻寬帶信號(hào)。在接收端，信號(hào)經(jīng)帶通濾波器濾波后先與本地載波相乘進(jìn)行相干檢波，得到基帶擴(kuò)頻信號(hào)，然后再與PN

40、碼相乘解擴(kuò)，恢復(fù)原始數(shù)字基帶信號(hào)。 帶通 濾波 帶通 PN碼 PN碼 載波 載波 信碼 信碼 干擾 （a） （b） （c） （e） （f） （d） 積分判決 載波同步 PN碼同步 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 信碼 PN 碼 擴(kuò)頻碼 （a） Tb Tc （b） t t t （c） 1 -1 1 -1 1 -1 a c d f 信碼頻譜 PN碼頻譜 直擴(kuò)后信號(hào)頻譜 fC f f f 調(diào)制后信號(hào)頻譜 b 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 從波形的角度看從波形的角度看，經(jīng)過擴(kuò)頻的信碼每一個(gè)碼元由多個(gè)碼片構(gòu)成（圖中是12個(gè)，實(shí)際上更多），從波形上看脈沖的寬度小了，因而信號(hào)的頻譜展寬，這也是

41、將這種技術(shù)稱為擴(kuò)頻技術(shù)的原因。 從頻譜的角度看從頻譜的角度看，圖（a）是基帶信號(hào)的頻譜，這是一個(gè)窄帶信號(hào)；圖（b）是PN碼序列的頻譜，其帶寬要比信號(hào)寬得多；兩者相乘后信碼的頻譜被展寬，但頻譜密度大大降低，如圖（c）；正弦調(diào)制后基帶信號(hào)的頻譜被搬移到載波的兩邊，如圖（d）。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾原理擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾原理 （a） fC f 其它用戶干擾 調(diào)制后信號(hào)頻譜 背景噪聲 窄帶干擾 （b） f 其它用戶干擾 解調(diào)后信號(hào)頻譜 背景噪聲 窄帶干擾 （c） 窄帶干擾 背景噪聲 其它用戶干擾 信號(hào) 積分器特性 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 用不同相位的 PN 碼

42、解擴(kuò)的結(jié)果分析 積分器輸出 PN 碼 （與發(fā)端不同相位） 擴(kuò)頻碼 （a） Tc （b） t t t A -A 1 -1 1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 1-1-1 1 1 1 -1 1 -1-1-1 1-1 1-1 相位相同時(shí) 相位不同時(shí) 一個(gè)碼元，24 個(gè)碼片 （c） 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社3 跳頻跳頻 在擴(kuò)頻通信中，另一種最常用的擴(kuò)頻方式是跳變頻率在擴(kuò)頻通信中，另一種最常用的擴(kuò)頻方式是跳變頻率(Frequency Hopping)工作方式，簡稱跳頻工作方式，簡稱跳頻(FH)方式。方式。 通常我們所接觸到的無線通信系統(tǒng)都是載波頻率固定的通信系統(tǒng)，如無線對(duì)講機(jī)，

43、汽車移動(dòng)電話等，都是在指定的頻率上進(jìn)行通信，所以也稱作定頻通信定頻通信。這種定頻通信系統(tǒng)，一旦受到干擾就將使通信質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)甚至使通信中斷。 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 定頻通信系統(tǒng)容易暴露目標(biāo)且易于被截獲，這時(shí)，采用定頻通信系統(tǒng)容易暴露目標(biāo)且易于被截獲，這時(shí)，采用跳頻通信就比較隱蔽也難以被截獲。跳頻通信就比較隱蔽也難以被截獲。因?yàn)樘l通信是“打一槍換一個(gè)地方”的游擊通信策略、使敵方不易發(fā)現(xiàn)通信使用的頻率，一旦被敵方發(fā)現(xiàn)，通信的頻率也已經(jīng)“轉(zhuǎn)移”到另外一個(gè)頻率上了。當(dāng)敵方摸不清“轉(zhuǎn)移規(guī)律”時(shí)，就很難截獲我方的通信內(nèi)容。 因此，跳頻通信具有抗干擾、抗截獲的能力，并能作到因此，跳頻通

44、信具有抗干擾、抗截獲的能力，并能作到頻譜資源共享。頻譜資源共享。所以在當(dāng)前現(xiàn)代化的電子戰(zhàn)中跳頻通信已顯示出巨大的優(yōu)越性。另外，跳頻通信也應(yīng)用到民用通信中以抗衰落、抗多徑、抗網(wǎng)間干擾和提高頻譜利用率。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 在二進(jìn)制FSK系統(tǒng)中，1碼與0碼表現(xiàn)為兩個(gè)不同頻率的載波，分別計(jì)為f1和f2，跳頻系統(tǒng)在FSK的基礎(chǔ)上使f1和f2以相同的規(guī)律作隨機(jī)跳變，也就是說，實(shí)際的發(fā)送頻率是 ft= ft= f fN N + f1 + f1 當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送1 1碼時(shí)碼時(shí) ft= ft= f fN N + f2 + f2 當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送0 0碼時(shí)碼時(shí) 這里fN是按偽隨機(jī)變化的頻率，通?？捎蒔N

45、碼控制頻率合成器產(chǎn)生。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 功放 濾波 PN 碼 PN 碼 信碼 信碼 頻率 合成器 FSK 調(diào)制器 放大 濾波器 頻率 合成器 FSK 解調(diào)器 同步 干擾 混頻器 混頻器 PN碼 頻率 合成器 移位 寄存器 fN 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 圖中所用的頻率合成器是一種能產(chǎn)生多個(gè)頻率點(diǎn)的高穩(wěn)定度的正弦信號(hào)源，在通信系統(tǒng)中被廣泛地應(yīng)用。頻率合成器的輸出頻率可以受并行輸入的二進(jìn)制代碼控制。串行輸入的PN碼經(jīng)過移位寄存器后并行輸出，每輸入一位PN碼就有一組碼輸出，相應(yīng)地控制頻率合成器輸出一個(gè)頻率。設(shè)頻率合成器的輸入碼組長度為4，其輸出頻率有16種，若用周期為

46、31的PN碼，則各個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)PN碼與頻率合成器的輸出頻率fN對(duì)照如下表。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社PN碼與頻率合成器輸出對(duì)照表碼與頻率合成器輸出對(duì)照表時(shí)鐘周時(shí)鐘周期期移位寄存器輸出移位寄存器輸出fN時(shí)鐘周時(shí)鐘周期期移位寄存器輸出移位寄存器輸出fN時(shí)鐘時(shí)鐘周期周期移位寄存器輸出移位寄存器輸出fN11111f15120010f2231110f1421111f15130100f4241101f1331110f14141000f8251011f1141100f12150000f0260110f651001f9160001f1271100f1260011f3170010f2281000f87

47、0110f6180101f5290001f181101f13191010f10300011f391010f10200101f5310111f7100100f4211011f11321111f15111001f9220111f7331111f15周期為31的PN碼序列：1111100110100100001010111011000第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社f2 0 T1 T2 T3 T4 T5 1 0 1 1 1 f1ffNf0 +fN或f1 +fNf0f5f10f15f15t第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 圖中，在0T1時(shí)刻，信碼為1，BPSK信號(hào)的頻率為f1。在這段時(shí)間內(nèi)，f

48、 N變化了8次（如圖中虛線段所示），所以實(shí)際發(fā)送的信號(hào)的頻率是分8段變化的頻率（圖中粗線段所示），每一小段的發(fā)送頻率都比f N高了f 1；在T1T2時(shí)刻，信碼為0，BPSK信號(hào)的頻率為f 2，f N又隨機(jī)變化了8次，這段時(shí)間內(nèi)發(fā)送的信號(hào)頻率也是分8小段變化，每一小段的發(fā)送頻率比f N高了f 2。 圖中粗線段表示了跳頻系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)的頻圖中粗線段表示了跳頻系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)的頻率，這個(gè)圖稱為率，這個(gè)圖稱為跳頻圖案。跳頻圖案。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 從跳頻圖案中可以看到，發(fā)送的信號(hào)頻率變化似乎是隨機(jī)的，但實(shí)際上它有一定的規(guī)律，主要決定于控制f N產(chǎn)生的PN碼。經(jīng)過一個(gè)PN碼周期后，f N重復(fù)

49、變化，跳頻圖案也會(huì)重復(fù)出現(xiàn)（實(shí)際上，因?yàn)樾糯a的變化，一個(gè)PN碼周期后跳頻圖案還是與前一周期不同的）。 跳頻速率通常采用等于或大于信息碼速率。跳頻速率通常采用等于或大于信息碼速率。 如果每個(gè)碼有多次跳頻，稱為快跳頻，如果跳頻速率與如果每個(gè)碼有多次跳頻，稱為快跳頻，如果跳頻速率與碼率相同則稱為慢跳頻。碼率相同則稱為慢跳頻。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社跳頻技術(shù)指標(biāo)跳頻技術(shù)指標(biāo)考察一個(gè)系統(tǒng)的跳頻技術(shù)性能，應(yīng)注意下列各項(xiàng)指標(biāo)： 跳頻帶寬、跳頻頻率的數(shù)目、跳頻的速率、跳頻碼的長度跳頻帶寬、跳頻頻率的數(shù)目、跳頻的速率、跳頻碼的長度( (周期周期) )、跳頻系統(tǒng)的同步時(shí)間、跳頻系統(tǒng)的同步時(shí)間 一般說來

50、，希望跳頻帶寬要寬，跳頻的頻率數(shù)目要多，跳一般說來，希望跳頻帶寬要寬，跳頻的頻率數(shù)目要多，跳頻的速率要快，跳頻碼的周期要長，跳頻系統(tǒng)的同步時(shí)間頻的速率要快，跳頻碼的周期要長，跳頻系統(tǒng)的同步時(shí)間要短要短。 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社跳頻系統(tǒng)的主要特點(diǎn)跳頻系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 由于它是瞬時(shí)窄帶系統(tǒng)，它易于與目前的窄帶通信系統(tǒng)兼由于它是瞬時(shí)窄帶系統(tǒng)，它易于與目前的窄帶通信系統(tǒng)兼容。容。 由于它是宏觀的寬帶系統(tǒng)，它具有擴(kuò)展頻譜的抗干擾能力。由于它是宏觀的寬帶系統(tǒng)，它具有擴(kuò)展頻譜的抗干擾能力。 由于它是按照跳頻圖案進(jìn)行頻率跳變的，它具有碼分多址由于它是按照跳頻圖案進(jìn)行頻率跳變的，它具有碼分多址和頻帶

51、共享的組網(wǎng)通信能力。和頻帶共享的組網(wǎng)通信能力。 由于它是載波頻率快速跳變的，它具有頻率分集的功能。由于它是載波頻率快速跳變的，它具有頻率分集的功能。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社跳時(shí)跳時(shí)(TH)(TH)方式方式 跳變時(shí)間(Time Hopping)工作方式，與跳頻相似，跳時(shí)跳時(shí)(TH(THTime Hopping)Time Hopping)是使發(fā)射信號(hào)在時(shí)間軸上跳變。是使發(fā)射信號(hào)在時(shí)間軸上跳變。首先把時(shí)間軸分成許多時(shí)片。在一幀內(nèi)哪個(gè)時(shí)片發(fā)射信號(hào)由擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行控制?？梢园烟鴷r(shí)理解為：用一定碼序列進(jìn)行選擇的多時(shí)片的時(shí)移鍵控。由于采用了窄得很多的時(shí)片去發(fā)送信號(hào)，相對(duì)說來，信號(hào)的頻譜也就展寬

52、了。 跳時(shí)也可以看成是一種時(shí)分系統(tǒng)，所不的地方在于它不是在一幀跳時(shí)也可以看成是一種時(shí)分系統(tǒng)，所不的地方在于它不是在一幀中固定分配一定位置的時(shí)片，而是由擴(kuò)頻碼序列控制的按一定規(guī)律跳中固定分配一定位置的時(shí)片，而是由擴(kuò)頻碼序列控制的按一定規(guī)律跳變位置的時(shí)片。變位置的時(shí)片。跳時(shí)系統(tǒng)的處理增益等于一幀中所分的時(shí)片數(shù)。 由于簡單的跳時(shí)抗于攏性不強(qiáng)，很少單獨(dú)使用。跳時(shí)通常都與其他方式結(jié)合使用，組成各種混合方式。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社寬帶線性調(diào)頻寬帶線性調(diào)頻寬帶線性調(diào)頻(Chirp Modulation)工作方式，簡稱Chirp方式。 如果發(fā)射的射頻脈沖信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)，其載頻的頻率作如果發(fā)射的

53、射頻脈沖信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)，其載頻的頻率作線性變化，則稱為線性調(diào)頻。線性變化，則稱為線性調(diào)頻。 因?yàn)槠漕l率在較寬的領(lǐng)帶內(nèi)變化，信號(hào)的頻帶也被展寬了。因?yàn)槠漕l率在較寬的領(lǐng)帶內(nèi)變化，信號(hào)的頻帶也被展寬了。這種擴(kuò)頻調(diào)制方式主要用在雷達(dá)中，但在通信中也有應(yīng)用。這種擴(kuò)頻調(diào)制方式主要用在雷達(dá)中，但在通信中也有應(yīng)用。 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社各種混合方式各種混合方式 在上述幾種基本的擴(kuò)頻方式的基礎(chǔ)上，可以組合起來，構(gòu)成各種混合方式。例如DSFH、DSTH、DSFHTH等等。 一般說來，采用混合方式看起來在技術(shù)上要復(fù)雜一些，實(shí)現(xiàn)起來也要困難一些。但是，不同方式結(jié)合起來的優(yōu)點(diǎn)是有時(shí)能得到只用其中一種方

54、式得不到的特性。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社7.3.57.3.5基于雙絞線的接入技術(shù)基于雙絞線的接入技術(shù) 目前世界上最長的通信線路（不只是一簡單的加）數(shù)字化終端（如計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、數(shù)字電話機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等）利用現(xiàn)有的雙絞線進(jìn)行數(shù)字終端的接入。目前基于雙絞線的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)大致有三類：目前基于雙絞線的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)大致有三類：不改變電話網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，在用戶終端之間引入不改變電話網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，在用戶終端之間引入modemmodem將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)化為與將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)化為與話音信號(hào)類似的模擬信號(hào)（頻率范圍限制在話音信號(hào)類似的模擬信號(hào)（頻率范圍限制在300Hz300Hz3400Hz3400Hz）；）；利用現(xiàn)有的雙絞

55、線，對(duì)端局交換機(jī)的用戶電路部分作一些改造，數(shù)據(jù)利用現(xiàn)有的雙絞線，對(duì)端局交換機(jī)的用戶電路部分作一些改造，數(shù)據(jù)信號(hào)以數(shù)字方式在線路中傳輸，典型的例子是信號(hào)以數(shù)字方式在線路中傳輸，典型的例子是xDSLxDSL、ISDNISDN；用于局域網(wǎng)（用于局域網(wǎng)（LAN）內(nèi)各終端之間的數(shù)據(jù)傳輸。）內(nèi)各終端之間的數(shù)據(jù)傳輸。 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社1 1雙絞線雙絞線 雙絞線(TP: Twisted Pair wire)是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)。雙絞線由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起,可降低信號(hào)干擾的程度,每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會(huì)被另一根線上發(fā)

56、出的電波抵消。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 雙絞線的性能取決于雙絞線的各種參數(shù)，EIA/TIA-568-A（商用樓布線標(biāo)準(zhǔn)）將雙絞線分為兩種類型：屏蔽雙絞線（STP, Shielded Twisted Pair）與非屏蔽雙絞線（UTP, Unshielded Twisted Pair）。屏 蔽 箔屏 蔽 雙 絞 線非 屏 蔽 雙 絞 線第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 雙絞線雖不是最好的傳輸介質(zhì)，但它價(jià)格低廉價(jià)格低廉且已被廣泛應(yīng)用。 用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p絞線一般是四對(duì)封裝成一條電纜（一條電話電纜會(huì)包容更多對(duì)的雙絞線），每對(duì)雙絞線的特征阻抗都是100。

57、雙絞線的頻帶寬度與線規(guī)、線類及長度有關(guān)，3類線100m的傳輸帶寬為16MHz，而5類線的100m傳輸帶寬為100MHz。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社2 2利用模擬電話用戶線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸利用模擬電話用戶線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸電話網(wǎng)與模擬電話用戶線電話網(wǎng)與模擬電話用戶線 電話網(wǎng)通過交換機(jī)（exchange）和通信鏈路實(shí)現(xiàn)多個(gè)電話用戶的相互通信。 中繼線 用戶 用戶線 端局 交換機(jī) 匯接 交換機(jī) 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 與用戶直接相連的交換機(jī)稱為市話交換機(jī)或端局交換機(jī)與用戶直接相連的交換機(jī)稱為市話交換機(jī)或端局交換機(jī) 。 電話網(wǎng)可以通過增加端局交換機(jī)來擴(kuò)大服務(wù)區(qū)域電話網(wǎng)可以通過增加端局交

58、換機(jī)來擴(kuò)大服務(wù)區(qū)域，各交換機(jī)之間可以互連形成網(wǎng)型網(wǎng)或用匯接交換機(jī)連接形成星型網(wǎng)。 匯接交換機(jī)是交換機(jī)的交換機(jī)，當(dāng)距離很遠(yuǎn)時(shí)匯接交換匯接交換機(jī)是交換機(jī)的交換機(jī)，當(dāng)距離很遠(yuǎn)時(shí)匯接交換機(jī)也稱為長途交換機(jī)。機(jī)也稱為長途交換機(jī)。 交換機(jī)之間的線路稱為中繼線交換機(jī)之間的線路稱為中繼線，一般采用同軸電纜或光纖作為傳輸介質(zhì)。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社 電話用戶線是從普通電話用戶到電信網(wǎng)端局交換機(jī)之間傳送模擬信號(hào)的通信線路，它以雙絞線為傳輸介質(zhì)，受交換機(jī)中用戶電路的限制，模擬電話用戶線所能傳輸?shù)男盘?hào)頻率范圍為3003400Hz。 用戶電話機(jī)用一對(duì)雙絞線（雙線）接入電話網(wǎng)，另外用戶電話機(jī)用一對(duì)雙絞線（雙

59、線）接入電話網(wǎng)，另外用兩對(duì)線（四線）分別與話筒和耳機(jī)相連，因此在同一用兩對(duì)線（四線）分別與話筒和耳機(jī)相連，因此在同一對(duì)雙絞線上必須傳送雙向同頻的話音信號(hào)。對(duì)雙絞線上必須傳送雙向同頻的話音信號(hào)。在電話機(jī)中有一個(gè)混合回路（也稱為“二四”線轉(zhuǎn)換器）用于實(shí)現(xiàn)出入信號(hào)的合路與分路。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社模擬電話用戶線中的數(shù)據(jù)傳輸模擬電話用戶線中的數(shù)據(jù)傳輸 利用模擬電話用戶線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，首先必須將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率范圍為3003400Hz的模擬信號(hào)，這個(gè)過程由調(diào)制解調(diào)器（Modem）完成。 （PSTN） IDN I Internet Modem模擬用戶線 端局交換機(jī) 第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大

60、連理工大學(xué)出版社 PSTN各交換機(jī)之間已完全實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的數(shù)字化傳輸與處理，這部分稱為綜合數(shù)字網(wǎng)絡(luò)（IDN），它包含了各種數(shù)字交換設(shè)備、數(shù)字通信鏈路（局間中繼線路）； IDN與模擬用戶線相連的部分是這個(gè)通信網(wǎng)中端局交換機(jī)與模擬用戶線的接口電路，具有濾波、PCM編解碼等各種功能； 數(shù)據(jù)終端是指用戶的數(shù)字化終端，如計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)等。第7章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)出版社3 3 xDSLxDSL技術(shù)技術(shù) 用戶線的數(shù)字化已成為近年來的熱門技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)用戶端到端的全用戶線的數(shù)字化已成為近年來的熱門技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)用戶端到端的全數(shù)字式多媒體通信的關(guān)鍵。數(shù)字式多媒體通信的關(guān)鍵。與干線通信網(wǎng)不同的是，由于每個(gè)用戶