現(xiàn)代通信技術(shù)與應(yīng)用

通信是信息從一個(gè)地方經(jīng)過(guò)信道傳輸?shù)搅硪坏胤降倪^(guò)程，是信息或其表示方式、表示媒體的時(shí)間/空間轉(zhuǎn)移。信息指消息中包含的有意義的內(nèi)容，通信的主要目的就是傳輸含有信息的消息。描述信息的原則：必需抓住“事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”和“狀態(tài)變化的方式”兩個(gè)根本環(huán)節(jié)。消息是關(guān)于人或事物的狀態(tài)，是信息的載體。信號(hào)是隨時(shí)間變化的物理量。信息與消息的區(qū)分：信息是包含在消息中的抽象；消息是具體的，其中蘊(yùn)含著信息。信息與信號(hào)的區(qū)分：信息攜帶著消息，是消息的運(yùn)載工具；信號(hào)是數(shù)據(jù)的電或光脈沖編碼，分模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。通信系統(tǒng)包括終端設(shè)備、交換設(shè)備、傳輸設(shè)備。通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)包括：有效性，指信道肯定時(shí)，系統(tǒng)能傳輸信息內(nèi)容的多少；牢靠性，指系統(tǒng)承受端恢復(fù)信息的準(zhǔn)確程度。用傳輸單路信號(hào)的有效帶寬衡量；牢靠性指通信系統(tǒng)接收端的輸出信噪比。主要表達(dá)在信道通過(guò)的信息速率；牢靠性表現(xiàn)為傳輸產(chǎn)生的錯(cuò)誤概率。通信系統(tǒng)按通信方式分類(lèi)：?jiǎn)喂ねㄐ欧绞健腚p工通信方式、全雙工通信方式。通信網(wǎng)是由肯定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)和連接節(jié)點(diǎn)的傳輸鏈路組成，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)間信息傳輸?shù)耐ㄐ朋w系。通信網(wǎng)絡(luò)通常由業(yè)務(wù)網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、支撐網(wǎng)和一些業(yè)務(wù)平臺(tái)組成。3個(gè)方面：接通任意性與快速性、信號(hào)傳輸?shù)耐噶列耘c傳輸質(zhì)量的全都性、網(wǎng)絡(luò)的牢靠性與經(jīng)濟(jì)合理性。支撐網(wǎng)分為信令網(wǎng)、治理網(wǎng)、同步網(wǎng)。調(diào)制的目的：頻譜變換、提高抗干擾力量、實(shí)現(xiàn)信道多路復(fù)用。信源編碼與信道編碼的區(qū)分：信源編碼依據(jù)香農(nóng)理論去除冗余信息來(lái)提高傳輸有效性；信道編碼用增加冗余來(lái)提高牢靠性。多路復(fù)用指在同一傳輸介質(zhì)上“同時(shí)”傳輸多路信號(hào)的技術(shù)。多路復(fù)用的原理：當(dāng)物理信道的可用帶寬超過(guò)單個(gè)原始信號(hào)所需的帶寬時(shí)，可將該物理信道的總帶寬分割成假設(shè)干個(gè)固定帶寬的子信道，并利用每個(gè)子信道傳輸一路信號(hào)，從而到達(dá)多路信號(hào)共用一個(gè)信道，或者將多路信號(hào)組合在一條物理信道上傳輸?shù)哪康?，充分利用信道容量。多路?fù)用的本質(zhì)是爭(zhēng)論如何將有限的通信資源在多個(gè)用戶(hù)間進(jìn)展有效切割、安排，在保證多用戶(hù)通信質(zhì)量的同時(shí)盡可能地降低系統(tǒng)的簡(jiǎn)單度并獲得較高系統(tǒng)容量的技術(shù)。常用的多路復(fù)用技術(shù)有頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用、波分復(fù)用等。FDMA獨(dú)占頻率而共享時(shí)間，以不同頻率信道實(shí)現(xiàn)通信；TDMA獨(dú)占時(shí)隙而共享頻率，以不同時(shí)隙實(shí)現(xiàn)通信；CDMA頻率和時(shí)間資源均共享，以不同代碼序列實(shí)現(xiàn)通信。波分復(fù)用的實(shí)質(zhì)是光頻分復(fù)用。通信技術(shù)的進(jìn)展趨勢(shì)是在數(shù)字化、綜合化的根底上，向智能化、移動(dòng)化、寬帶化和個(gè)人化方向進(jìn)展。個(gè)人化：個(gè)人通信就是要求在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、與任何人進(jìn)展語(yǔ)音、數(shù)字、視頻等業(yè)務(wù)的通信。通信進(jìn)展趨勢(shì)：電信網(wǎng)向分組化網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移；IP組網(wǎng)體系構(gòu)造簡(jiǎn)化、速率提高；網(wǎng)絡(luò)安全及信息安全受到重視；交換與選路技術(shù)結(jié)合，MPLS被看好；高速傳輸技術(shù)從點(diǎn)-IP接入問(wèn)題；無(wú)線(xiàn)接入在普遍效勞中發(fā)揮作用的同時(shí)走向?qū)拵?；衛(wèi)星通信向移動(dòng)和寬帶方向進(jìn)展；光交換是將來(lái)全光網(wǎng)的關(guān)鍵。 通信是利用明線(xiàn)、電纜、光纜、微波、衛(wèi)星等傳輸介質(zhì)實(shí)時(shí)傳輸語(yǔ)音的雙向通信方式。程控交換機(jī)的功能3局部。通信雙方64kbps固定帶寬通道。數(shù)字程控交換系統(tǒng)的硬件構(gòu)造分話(huà)路系統(tǒng)和掌握系統(tǒng)兩局部。交換網(wǎng)絡(luò)T接線(xiàn)器和S接線(xiàn)器。用戶(hù)電路BORSCHT7種功能：饋電〔B〕、過(guò)壓保護(hù)〔O〕、振鈴〔R〕、監(jiān)視〔S〕、單路編解碼器〔C〕、混合電路〔H〕、測(cè)試〔T〕。中繼器有出局中繼和入局中繼之分。中繼線(xiàn)是該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)或遠(yuǎn)距離傳輸設(shè)備的連接線(xiàn)。層控中繼線(xiàn)E1接口，2M能量。PCM30/32E1接口，2M30個(gè)語(yǔ)音時(shí)隙，2個(gè)非語(yǔ)音時(shí)隙〔TSoTS16〕。信令：為完成接續(xù)或轉(zhuǎn)接，須在各級(jí)交換局間傳輸掌握接續(xù)的指令及表示執(zhí)行結(jié)果和各種運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)，使網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)整體正常運(yùn)行，這些指令和信號(hào)就是信令。信令系統(tǒng)：各種特定的信令方式和與其相應(yīng)的信令設(shè)備構(gòu)成了網(wǎng)的信令系統(tǒng)。信令按工作區(qū)域不同分用戶(hù)線(xiàn)信令和局間信令。按傳輸方式不同分為隨路信令〔CAS〕——1號(hào)信令和公共信道信令〔CCS〕——7號(hào)信令。NO.7信令包括各業(yè)務(wù)公用的消息傳輸局部〔MTP〕和適合不同業(yè)務(wù)的用戶(hù)局部〔UP〕通信系統(tǒng)3個(gè)局部。PSTN是以電路交換為信息交換方式，以雙向語(yǔ)音通信為主要業(yè)務(wù)的通信網(wǎng)。PSTN系統(tǒng)主要由傳輸系統(tǒng)、交換系統(tǒng)、用戶(hù)系統(tǒng)、信令系統(tǒng)組成。本地網(wǎng)簡(jiǎn)稱(chēng)本地網(wǎng)，指在同一個(gè)長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)范圍內(nèi)的通信網(wǎng)。長(zhǎng)途網(wǎng)簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)話(huà)網(wǎng)，指實(shí)現(xiàn)不是一個(gè)長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)用戶(hù)進(jìn)展通話(huà)的網(wǎng)。目2級(jí)構(gòu)造。PSTN網(wǎng)絡(luò)為用戶(hù)供給接入業(yè)務(wù)、專(zhuān)用傳輸業(yè)務(wù)、交換傳輸業(yè)務(wù)、虛擬網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、增值業(yè)務(wù)。PSTN的編號(hào)：本地用戶(hù)編號(hào)：端局號(hào)+用戶(hù)號(hào)國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途：國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途字冠+長(zhǎng)途區(qū)號(hào)+本地號(hào)碼國(guó)際長(zhǎng)途：國(guó)際長(zhǎng)途字冠+國(guó)家號(hào)+國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途字冠+長(zhǎng)途區(qū)號(hào)+本地號(hào)碼。通信的進(jìn)展趨勢(shì)：窄帶向?qū)拵нM(jìn)展；由單純語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像向綜合進(jìn)展；MPLS的進(jìn)展，ATMIP的融合；軟交換技術(shù)的進(jìn)展。目前光纖通信使用的波長(zhǎng)近紅外區(qū)。光纖通信使用的波長(zhǎng)有3個(gè):0.85μm、1.31μm、1.55μm，可稱(chēng)為低損耗窗口。光纖的核心局部是纖芯和包層。包層的折射率略小于纖芯。通信所使用的光纖為石英光纖?！补饫w〕”?！笆侵敢钥隙ń嵌冗M(jìn)入光纖的一束光。由于每個(gè)”?！肮膺M(jìn)入光纖的角度不同，到達(dá)另一端的時(shí)間也各異，稱(chēng)這一特征為模分散。照成光纖損耗的主要因素：本征、彎曲、擠壓、雜質(zhì)、不均勻、對(duì)接。光放射機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)，由光源、驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器組成。半導(dǎo)體發(fā)光器由LED和ILD構(gòu)成。 前者用于短距離、低容量模擬系統(tǒng)，本錢(qián)低，牢靠性高；后者用于遠(yuǎn)距離、高速率系統(tǒng)。光接收機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)，由光檢測(cè)器和光放大器組成。是光電二極管〔PIN〕和雪崩光電二極管〔APD〕。中繼器分為全光傳輸型中繼器和光/電/光中繼器。光纖傳輸最大中繼距離指光放射機(jī)和光接收機(jī)之間不設(shè)中繼器時(shí)能傳輸?shù)淖钸h(yuǎn)距離。計(jì)算最大中繼距離的因素：放射機(jī)輸出耦合進(jìn)光纖的平均光功率；光纖的色散；光纖的損耗；接收靈巧敏度。AON又稱(chēng)寬帶高速光聯(lián)網(wǎng)，是指信息從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間全部承受光信號(hào)完成信息交換、傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。AON分兩個(gè)階段完成：第一個(gè)階段為全光傳輸網(wǎng)；其次階段為完整的全光網(wǎng)。摻餌光纖放大器又叫全光中繼器。AON治理功能包括：運(yùn)行治理、性能治理、安全治理、配置治理、故障治理。微波通信是利用微波作為載波并承受中繼方式進(jìn)展的遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)通信，又叫微波中繼通信或微波接力通信。微波傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：直線(xiàn)傳輸、多徑傳輸。微波傳輸過(guò)程所受的影響：反射波對(duì)微波傳輸?shù)挠绊?；大氣層?duì)微波傳輸?shù)挠绊?；多徑衰落?duì)微波傳輸?shù)挠绊?。常用抗衰落措施：承受分集、自適應(yīng)均衡技術(shù)、組成環(huán)路自愈網(wǎng)。微波通信系統(tǒng)的構(gòu)成：用戶(hù)終端、交換機(jī)、終端復(fù)用設(shè)備、微波站等。數(shù)字微波發(fā)信設(shè)備主要有微波調(diào)制放射機(jī)、中頻調(diào)制放射機(jī)兩種組成方案。區(qū)分：微波調(diào)制放射機(jī)：來(lái)自終端機(jī)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)碼型交換后，直接對(duì)微波載波進(jìn)展調(diào)制，經(jīng)功放和微波濾波器送到天線(xiàn)振子放射。該方案構(gòu)造簡(jiǎn)潔，但放射頻率較高時(shí)微波功率放大器實(shí)現(xiàn)困難，且放射機(jī)通用性差。中頻調(diào)制放射機(jī)：來(lái)自終端的數(shù)字信號(hào)經(jīng)碼型變換后，對(duì)中頻載波進(jìn)展數(shù)字相位調(diào)制，獲得中頻調(diào)制信號(hào)，并放大到規(guī)定的功率電平，經(jīng)上變頻器交換為微波調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)微波功放、微波濾波器饋送到天線(xiàn)，由放射天線(xiàn)放射出去。該方案易實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的兼容，有較好的通用性。數(shù)字微波收信設(shè)備一般都承受超外差接收方式，它由射頻系統(tǒng)、中頻系統(tǒng)和解調(diào)系統(tǒng)三局部組成。中繼設(shè)備包括再生轉(zhuǎn)接方式、中頻轉(zhuǎn)接方式和微波轉(zhuǎn)接方式3種。 區(qū)分：再生轉(zhuǎn)接方式：中繼站把載頻為f1的接收信號(hào)經(jīng)對(duì)應(yīng)中繼機(jī)天線(xiàn)饋電系統(tǒng)、微波低噪聲放大器后，與該中繼站的接收機(jī)本振信號(hào)混頻，混頻輸出信號(hào)經(jīng)中放后送到解調(diào)器解調(diào)輸出基帶信號(hào)，再轉(zhuǎn)接到該中繼站的另一中繼機(jī)調(diào)制其發(fā)信機(jī)的中頻或直接對(duì)微波振蕩器進(jìn)展調(diào)制。已調(diào)信號(hào)經(jīng)過(guò)變頻輸出載頻為f2的微波信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)響應(yīng)處理后向另一通信方向發(fā)送出去。由于解調(diào)信號(hào)轉(zhuǎn)接前進(jìn)展了再生，消退了噪聲積存，故傳輸質(zhì)量良好。這是目前數(shù)字微波通信最常用的方式，其中繼站設(shè)備與終端站可通用。中頻轉(zhuǎn)接方式f1的接收信號(hào)經(jīng)對(duì)應(yīng)中繼機(jī)的天線(xiàn)饋電系統(tǒng)、微波低噪聲放大器后，與該中繼機(jī)的接收機(jī)本振信號(hào)混頻，混頻輸出信號(hào)經(jīng)中放后轉(zhuǎn)接到該中繼站的另一中繼機(jī)的發(fā)信機(jī)功率中放，將信號(hào)放大到上變頻器所需的功率電平，然后與發(fā)信機(jī)本振信號(hào)進(jìn)展上變頻，輸出載頻為f2的微波信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)微波成效、天線(xiàn)饋電系統(tǒng)后，向中繼站另一通信方向發(fā)送出去。該方式簡(jiǎn)化了設(shè)備，降低了對(duì)本振穩(wěn)定度的要求，對(duì)不需要上、下話(huà)路的模擬微波通信常用這種方式。微波轉(zhuǎn)接方式：微波轉(zhuǎn)接與中頻轉(zhuǎn)接類(lèi)似，但轉(zhuǎn)接接口是微波接口，且為了使同中f2f1需要移頻。另外，為抑制傳播衰落引起的電平波動(dòng)，需在微波放大時(shí)實(shí)行自動(dòng)增益掌握措施。此方式實(shí)現(xiàn)較為困難，但方案簡(jiǎn)潔，設(shè)備體積小，功耗低，對(duì)應(yīng)不需要上、下話(huà)路的中繼站可承受該方式。數(shù)字微波通信系統(tǒng)的主要應(yīng)用場(chǎng)合如下：干線(xiàn)光纖傳輸?shù)膫浞菁把a(bǔ)充；農(nóng)村、海島等遙遠(yuǎn)地區(qū)和專(zhuān)用通信網(wǎng)中為用戶(hù)供給根本業(yè)務(wù)的場(chǎng)合；城市內(nèi)的短距離支線(xiàn)連接。衛(wèi)星通信指利用人造地球衛(wèi)星作中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無(wú)線(xiàn)電波，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站間的通信。衛(wèi)星通信的特點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)，通信本錢(qián)與距離無(wú)關(guān)；通信掩蓋面積大，便于多址連接；傳輸容量大；通信線(xiàn)路穩(wěn)定牢靠，通信質(zhì)量高；通信敏捷。衛(wèi)星通信按運(yùn)行方式可分為同步衛(wèi)星和非同步衛(wèi)星。3顆同步衛(wèi)星，即可建立除南北兩級(jí)盲區(qū)以外的全球衛(wèi)星通信。衛(wèi)星系統(tǒng)的組成：⑴通信衛(wèi)星：主要由天線(xiàn)分系統(tǒng)、通信分系統(tǒng)、遙測(cè)指令分系統(tǒng)、掌握分系統(tǒng)和電源分系統(tǒng)組成。通信的天線(xiàn)分為兩類(lèi)：一類(lèi)是遙測(cè)、指令和信標(biāo)天線(xiàn)，多為全向天線(xiàn)；另一類(lèi)是通信天線(xiàn)，多承受定向天線(xiàn)。常用的電源有太陽(yáng)能電池和化學(xué)能電池。⑵地球站：由天線(xiàn)分系統(tǒng)、放射分系統(tǒng)、接收分系統(tǒng)、終端分系統(tǒng)及關(guān)心系統(tǒng)等組成。3種。⑶衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)；⑷監(jiān)控治理系統(tǒng)。衛(wèi)星通信的進(jìn)展趨勢(shì)：通信衛(wèi)星向一大一小兩級(jí)進(jìn)展；衛(wèi)星通信向衛(wèi)星移動(dòng)通信方向演進(jìn)；衛(wèi)星通信與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合；衛(wèi)星通信寬帶化；衛(wèi)星光通信。GPS系統(tǒng)包括GPSGPS3局部。地面任一點(diǎn)均能在地平線(xiàn)10°區(qū)域同時(shí)觀看到定位所需的4顆以上衛(wèi)星〔一顆定時(shí)，三顆定位〕。GPSPC/A碼兩種定位效勞。P碼主要為軍方及特定用戶(hù)效勞，C/A碼面對(duì)一般用戶(hù)。GPS定位原理：假設(shè)某衛(wèi)星A位置，并能準(zhǔn)確測(cè)得定位點(diǎn)P至衛(wèi)星A間的距離L1P點(diǎn)肯定位于以衛(wèi)星AL1為半徑的圓球上；同理，可測(cè)得P與第三顆衛(wèi)星CL3P3個(gè)圓球相交的兩個(gè)點(diǎn)中的某一個(gè)；依據(jù)相關(guān)地理學(xué)問(wèn)，很簡(jiǎn)潔排解不合理的點(diǎn)，確定P點(diǎn)位置。藍(lán)牙系統(tǒng)由天線(xiàn)單元、鏈路掌握單元、鏈路治理單元、藍(lán)牙軟件單元等功能。藍(lán)牙的核心技術(shù)是調(diào)頻技術(shù)。2.402~2.480/Mbps：1；信道數(shù)：79；放射功率及掩蓋：1~10米掩蓋。一個(gè)“微網(wǎng)“8個(gè)數(shù)據(jù)設(shè)備〔7個(gè)”從設(shè)備“共存〕。一個(gè)散型網(wǎng)10個(gè)微網(wǎng)構(gòu)成。NGN的定義：以軟交換為核心的，能夠供給包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻和多媒體等綜合業(yè)