通信導(dǎo)論 第一次-通信系統(tǒng)概論

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)導(dǎo)論

通信系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)學(xué)院2012年春季學(xué)期魏更宇目錄一、通信定義二、通信系統(tǒng)三、通信網(wǎng)絡(luò)四、典型通信網(wǎng)五、通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)一、通信定義（一）典型的通信應(yīng)用1、電話—話音通信固定電話，移動(dòng)電話雙向通信2、上網(wǎng)—數(shù)據(jù)通信寬帶上網(wǎng)，以太網(wǎng)、ADSL、無線網(wǎng)卡雙向通信3、電視—視頻廣播有線電視、無線電視；無線廣播單向通信一、通信定義（二）通信的定義通信的定義：通信是傳遞信息的手段，即將信息從發(fā)送端傳送到接收端的過程。通信的重要基本概念①信息：在通信過程中給予接收者的知識(shí)稱為信息；信息指可以被理解、有意義的內(nèi)容。②消息：消息是信息的表現(xiàn)形式；消息具有多種形式，包括：符號(hào)、文字、話音、音樂、數(shù)據(jù)、圖片、活動(dòng)圖像等。③信號(hào)：信號(hào)是消息的載體，消息是靠信號(hào)來傳遞的。信號(hào)一般為某種形式的電磁能（電信號(hào)、無線電信號(hào)、和光信號(hào)）。通信的目的是為了完成信息的傳輸和交換。通信和電信電信：TelecommunicationTele：一段距離、遠(yuǎn)距離；Communication：共享能力“經(jīng)過一段距離共享信息”電信就是網(wǎng)絡(luò)，“全程全網(wǎng)”兩個(gè)概念互相關(guān)聯(lián)，通信更一般BUPT:北京郵電大學(xué)BejingUniversityofPosts&Telecommunications一、通信定義（三）信號(hào)的基本特征1、連續(xù)的—模擬的人的器官感知的信號(hào)聲音信號(hào)視頻信號(hào)：電視2、不連續(xù)的—離散的、數(shù)字的有無信號(hào)—烽火數(shù)字話音、數(shù)字廣播、數(shù)字電視文本的數(shù)字編碼二、通信系統(tǒng)1．通信系統(tǒng)的模型基本的點(diǎn)到點(diǎn)通信系統(tǒng)的一般模型

常用且意義相同的詞：信息源、信息宿；發(fā)送端、接收端；源點(diǎn)/源端、目的點(diǎn)/目的端信息源信息宿接收設(shè)備信道發(fā)送設(shè)備噪聲源消息電信號(hào)消息發(fā)送端原始電信號(hào)原始信號(hào)傳輸信號(hào)傳輸接收端m'(t)g'(t)r(t)n(t)S(t)g(t)m(t)二、通信系統(tǒng)功能①信息源：把于發(fā)送的消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)；②發(fā)送設(shè)備：為了使原始電信號(hào)適合在信道中傳輸，把原始電信號(hào)變換成與傳輸信道相匹配的傳輸信號(hào)；③信道：信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ溃虎芙邮赵O(shè)備：從接收信號(hào)中恢復(fù)出原始電信號(hào)；⑤信息宿：將接收到的原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息；二、通信系統(tǒng)m（t），要傳送的信息（消息）；其表達(dá)形式可以是語言、文字、圖像、數(shù)據(jù)……，經(jīng)輸入設(shè)備處理，信息源將其變換成輸入數(shù)據(jù)g（t），并傳輸?shù)桨l(fā)送設(shè)備。g（t），通常并不是適合傳輸?shù)男问剑úㄐ魏?或帶寬），在發(fā)送設(shè)備中被變換成與傳輸媒質(zhì)特性，相匹配的傳輸信號(hào)S（t）。S（t），經(jīng)傳輸媒質(zhì)為信號(hào)傳輸提供通路—信道上傳輸；因?yàn)樾盘?hào)衰減和噪聲n（t），使得在接收端收到信號(hào)是r（t）。r（t）是受到噪聲干擾的S（t），是接收設(shè)備恢復(fù)出原始信號(hào)的依據(jù)，r（t）的質(zhì)量決定了通信系統(tǒng)的性能，接收設(shè)備將r（t）轉(zhuǎn)換成適合于輸出的信號(hào)形式g’（t）。g’（t）是輸入數(shù)據(jù)g（t）的近似或估值。信息宿將由g’（t）承載的信息m’（t）提交給接收者，完成一次通信。二、通信系統(tǒng)2．通信系統(tǒng)中的消息和信號(hào)通信系統(tǒng)中的消息可以分為：①連續(xù)消息（模擬消息）——消息狀態(tài)連續(xù)變化。語音、圖像；②離散消息（數(shù)字消息）——消息狀態(tài)可數(shù)或離散。符號(hào)、文字、數(shù)據(jù)。信號(hào)是消息的表現(xiàn)形式，消息被承載在電信號(hào)的特定參量上。因此信號(hào)分為：①模擬信號(hào)——電信號(hào)的該參量連續(xù)取值。普通電話機(jī)收發(fā)的語音信號(hào)；②數(shù)字信號(hào)——電信號(hào)的該參量離散取值。計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)、PCI/ISA總線的信號(hào)。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)可以互相轉(zhuǎn)換。任何一個(gè)消息既可以用模擬信號(hào)表示，也可以用數(shù)字信號(hào)表示。二、通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)①模擬通信系統(tǒng)：在信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)

基帶信號(hào)——由消息轉(zhuǎn)化而來的原始模擬信號(hào)，一般含有直流和低頻成分，不宜直接傳輸；已調(diào)信號(hào)——由基帶信號(hào)轉(zhuǎn)化來的、頻域特性適合信道傳輸?shù)男盘?hào)。又稱頻帶信號(hào)。信息源受信者解調(diào)器信道調(diào)制器噪聲源消息信號(hào)消息發(fā)送端基帶信號(hào)基帶信號(hào)已調(diào)信號(hào)已調(diào)接收端二、通信系統(tǒng)②數(shù)字通信系統(tǒng)：在信道中傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)信息源信息宿加密器解密器調(diào)制器解調(diào)器信源編碼器信源解碼器信道編碼器信道解碼器信道噪聲同步系統(tǒng)模擬信號(hào)基帶數(shù)字信號(hào)基帶數(shù)字信號(hào)基帶數(shù)字信號(hào)已調(diào)信號(hào)二、通信系統(tǒng)信源編/譯碼器——實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換；加/解密器——實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的保密傳輸；信道編/譯碼器——實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制功能，用以對(duì)抗由于信道條件造成的誤碼；調(diào)制/解調(diào)器——實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的傳輸與復(fù)用。二、通信系統(tǒng)數(shù)字通信特點(diǎn)：數(shù)字電路易于集成化，因此數(shù)字通信設(shè)備功耗低、易于小型化；再生中繼無噪聲累積，抗干擾能力強(qiáng)；信號(hào)易于進(jìn)行加密處理，保密性強(qiáng)；可以通過信道編碼和信源編碼進(jìn)行差錯(cuò)控制，改善傳輸質(zhì)量；支持各種消息的傳遞；數(shù)字信號(hào)占用信道頻帶較寬，因此頻帶利用率較低。二、通信系統(tǒng)3．通信系統(tǒng)的分類按消息分：電報(bào)系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)、圖像系統(tǒng)按調(diào)制方式分：基帶傳輸、頻帶傳輸（調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、脈幅、脈寬、脈位）媒質(zhì)上的信號(hào)分：模擬系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)傳輸媒質(zhì)（信道）分：有線系統(tǒng)（架空明線、對(duì)稱電纜、同軸電纜、光纖、波導(dǎo)）、無線系統(tǒng)（長(zhǎng)波、中波、短波、微波、衛(wèi)星）按復(fù)用方式分：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用按消息傳送的方向和時(shí)間分：?jiǎn)喂ぁ腚p工、全雙工按數(shù)字信號(hào)的排列順序分：串序、并序按連接形式分：專線直通（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）、交換網(wǎng)絡(luò)（多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)）三、通信網(wǎng)絡(luò)三、通信網(wǎng)絡(luò)1、電信網(wǎng)絡(luò)的組成通信網(wǎng)絡(luò)從功能組成上可分為：終端/接入設(shè)備、交換設(shè)備、傳輸設(shè)備。終端/接入設(shè)備：電話機(jī)、傳真機(jī)等作為電話網(wǎng)的各類用戶終端；集團(tuán)電話、集群設(shè)備、接入網(wǎng)等電話網(wǎng)接入設(shè)備；計(jì)算機(jī)作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的終端交換設(shè)備：各類交換機(jī)和交叉（交換）連接設(shè)備；傳輸設(shè)備：用戶線路、中繼線路和信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備；電話線、有線電視電纜、通信光纜、移動(dòng)通信的基站收發(fā)設(shè)備、衛(wèi)星/微波通信的收發(fā)設(shè)備等等。

三、通信網(wǎng)絡(luò)2、通信網(wǎng)絡(luò)的分類：按照信息源的內(nèi)容可以分為：電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、電視網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)。其中，數(shù)據(jù)網(wǎng)又包括電報(bào)網(wǎng)、電傳網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)等；按通信網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地域范圍可以分為：本地網(wǎng)、國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途網(wǎng)、國(guó)際長(zhǎng)途網(wǎng)局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等；按通信網(wǎng)絡(luò)所使用的傳輸信道可以分為：有線網(wǎng)（電纜、光纖）無線網(wǎng)（短波網(wǎng)、微波網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等）。四、典型通信網(wǎng)絡(luò)圖示1、電話網(wǎng)2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—局域網(wǎng)3、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—因特網(wǎng)3、有線電視網(wǎng)4、移動(dòng)電話網(wǎng)5、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—無線局域網(wǎng)6、衛(wèi)星通信網(wǎng)7、家庭區(qū)域網(wǎng)絡(luò)—智能家居電話網(wǎng)長(zhǎng)途局長(zhǎng)途電話網(wǎng)本地電話網(wǎng)端局端局端局計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)—因特網(wǎng)有線電視網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無線局域網(wǎng)衛(wèi)星通信網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)通信行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)信息產(chǎn)業(yè)部中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)CCSA國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際電信聯(lián)盟ITU