9-lx-通信概論-信息傳輸技術(shù)與系統(tǒng)解析

本章內(nèi)容簡介

9.1光纖通信技術(shù)

9.2數(shù)字微波中繼通信技術(shù)

9.3衛(wèi)星通信技術(shù)

9.4移動通信技術(shù)

9.5IP技術(shù)

利用光纖來傳輸攜帶信息的光波以到達(dá)通信的目的FiberOptics——以激光為光源折射角入射角包層（低折射率的媒體）包層（低折射率的媒體）纖芯（高折射率的媒體）包層纖芯9.1光纖通信技術(shù)光纖的工作原理高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饫w通信的特點容量大衰減小體積小，重量輕抗干擾性能好節(jié)省有色金屬本錢低光纖通信系統(tǒng)組成多模光纖與單模光纖輸入脈沖輸出脈沖單模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光纖光波分復(fù)用技術(shù)波分復(fù)用波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm8

2.5Gb/s1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km9.2微波通信技術(shù)微波的頻率范圍：300MHz~300GHz微波的特點：微波波段的頻帶寬適于傳輸寬頻帶信號天線增益高、方向性強(qiáng)外界干擾小投資少、建設(shè)快、通信敏捷性大承受中繼傳輸方式雨衰數(shù)字微波中繼通信數(shù)字中繼承受中繼的緣由：1.微波傳播具有視距傳播特性；2.微波在傳播過程中有損耗。數(shù)字微波中繼通信的特點數(shù)字信號可“再生”便于組建綜合數(shù)字通信網(wǎng)性價比高保密性強(qiáng)占用頻帶寬數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)的組成數(shù)字微波中間站的轉(zhuǎn)接方式基帶轉(zhuǎn)接方式中頻轉(zhuǎn)接方式微波轉(zhuǎn)接方式直放轉(zhuǎn)接和無源轉(zhuǎn)接方式數(shù)字微波中間站的轉(zhuǎn)接方式9.3衛(wèi)星通信技術(shù)衛(wèi)星通信指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，在兩個或多個地面站之間進(jìn)展的通信過程或方式。衛(wèi)星通信屬于宇宙無線電通信的一種形式，工作在微波頻段。宇宙通信以宇宙飛行體或通信轉(zhuǎn)發(fā)體作為對象的無線電通信。宇宙通信有三種形式：地球站與宇宙站間的通信；宇宙站之間的通信；通過宇宙站的轉(zhuǎn)發(fā)或反射進(jìn)展的地球站之間的通信。衛(wèi)星通信示意圖通信衛(wèi)星分類衛(wèi)星構(gòu)造無源衛(wèi)星、有源衛(wèi)星運行軌道赤道軌道衛(wèi)星、極道軌道衛(wèi)星、傾斜道軌道衛(wèi)星離地面最大高度低高度衛(wèi)星、中高度衛(wèi)星、高高度衛(wèi)星相對位置同步衛(wèi)星、非同步衛(wèi)星通信衛(wèi)星軌道示意圖全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類衛(wèi)星制式靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)、隨機(jī)軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)、低軌道衛(wèi)星(移動)通信系統(tǒng)通信掩蓋區(qū)域范圍國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)、國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng)用戶性質(zhì)公用(商用)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、專用衛(wèi)星通信系統(tǒng)、軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)范圍固定業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、移動業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、播送業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、科學(xué)試驗衛(wèi)星通信系統(tǒng)基帶信號體制模擬制衛(wèi)星通信系統(tǒng)、數(shù)字制衛(wèi)星通信系統(tǒng)多址方式頻分多址、時分多址、空分多址、碼分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)運行方式同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)、非同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信的特點掩蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)具有多址連接力量頻帶寬，通信容量大通信質(zhì)量好，牢靠性高通信機(jī)動敏捷電路使用費用與通信距離無關(guān)對衛(wèi)星通信系統(tǒng)也有一些特殊要求設(shè)備牢靠性和使用壽命；地面站浩大；時延較大衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成及工作原理衛(wèi)星通信線路組成框圖通信衛(wèi)星組成示意圖地面站設(shè)備組成空分多址——SDMA所謂空分多址就是利用天線波束將空間分割出互不重疊的多個規(guī)律信道，以滿足同頻、同時向多點通信的目的。在實際應(yīng)用中，一般不單獨使用SDMA方式，而是與其它多址方式相結(jié)合。衛(wèi)星通信新技術(shù)VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)低軌道〔LEO〕移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)中軌道〔MEO〕移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)靜止軌道〔GEO〕移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)9.4移動通信技術(shù)移動通信是指通信雙方或至少有一方在運動之中進(jìn)展信息交換的通信方式，是用戶隨時隨地快速牢靠交換多種信息的抱負(fù)形式。特點多普勒效應(yīng)多徑傳播陰影效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)干擾嚴(yán)峻對設(shè)備要求苛刻移動通信進(jìn)展簡史1897年，馬可尼在陸地與一只拖船之間，用無線電進(jìn)展了消息的傳遞，這是移動通信的開端。隨著無線播送和無線電報的消失，早期的移動通信的雛形已開發(fā)了出來，如步話機(jī)、對講機(jī)等等。60年月晶體管的消失，專用無線系統(tǒng)大量消失，在公安、消防、出租汽車等行業(yè)中應(yīng)用。70年月初，貝爾試驗室提出蜂窩系統(tǒng)的掩蓋小區(qū)的概念和相關(guān)的理論后，馬上得到快速的進(jìn)展，很快進(jìn)入了有用階段。在1979年，AMPS制造模擬蜂窩式移動系統(tǒng)在美國芝加哥試驗后，最終在1983年12月在美國投入商用。移動通信具有的主要功能網(wǎng)絡(luò)掌握和交換功能無線信道選取、位置登記更新、監(jiān)視和過界切換、計費編號方式地區(qū)號碼+移動通信交換局號碼+移動用戶號碼信令方式掌握信令、功能信令、網(wǎng)間信令、網(wǎng)內(nèi)信令網(wǎng)絡(luò)性能信噪比、接口電平、話務(wù)量標(biāo)準(zhǔn)、掩蓋區(qū)、呼損率第一代移動通信(1G)模擬移動系統(tǒng)——主要承受模擬和頻分多址技術(shù)特點：通信質(zhì)量高傳輸速率：1.2kb/s~10kb/s缺點頻分多址技術(shù)造成頻率資源缺乏；保密性較差，極易被并機(jī)盜打；只能實現(xiàn)話音業(yè)務(wù)，無法供給豐富多彩的增值業(yè)務(wù)；網(wǎng)絡(luò)掩蓋范圍小且漫游功能差；模擬手機(jī)體積大、重量沉、樣式陳舊。現(xiàn)狀目前手機(jī)供給商已停頓生產(chǎn)模擬手機(jī)，中國移動已于2023年12月31日后關(guān)閉模擬移動網(wǎng)，停頓經(jīng)營模擬移動業(yè)務(wù)。其次代移動通信(2G)數(shù)字移動通信系統(tǒng)(GSM)是其次代移動通信的代表。它承受時分多址技術(shù)(TDMA)，對頻譜利用率高、容量大，同時可以自動漫游和自動切換，通信質(zhì)量好，其業(yè)務(wù)種類多、易于加密、抗干擾力量強(qiáng)等優(yōu)點。傳輸速率:8kb/s.GSM通信系統(tǒng)構(gòu)造框圖我國GSM通信網(wǎng)構(gòu)造承受獨立網(wǎng)號方式組網(wǎng)移動、電信、聯(lián)通各有不同的號段全國GSM移動網(wǎng)按大區(qū)設(shè)立一級匯接中心、省內(nèi)設(shè)立二級匯接中心、移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)設(shè)立端局構(gòu)成三級網(wǎng)路構(gòu)造。移動通信進(jìn)展趨勢開發(fā)更高頻段有效利用頻譜頻道窄帶化，50kHz25kHz12.5kHz；承受頻率復(fù)用、時分復(fù)用和多信道共用技術(shù)；窄帶數(shù)字調(diào)制技術(shù)；擴(kuò)展頻譜傳輸技術(shù)。數(shù)字化2.5GGSM以它相對于第一代移動通信的優(yōu)勢，目前廣泛地占有市場。同時，在GSM根底上，增加了一些新技術(shù)，如通用分組無限技術(shù)〔GPRS)、無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)和無線接口技術(shù)(籃牙技術(shù))，增加了多媒體功能。稱之為其次代向第三代過渡的“2.5G”。第三代移動通信(3G)特點供給更高的容量、更快的數(shù)據(jù)傳輸速率及多媒體業(yè)務(wù)。主要通過在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)展2.5G技術(shù)來實現(xiàn)。核心技術(shù)CDMA〔擴(kuò)頻〕以及更先進(jìn)的空中接口技術(shù)。傳輸速率：9.6kb/s~32kb/s.第四代移動通信(4G)特點：高容量、更強(qiáng)的多媒體的傳輸。核心技術(shù)：OFDM(正交多任務(wù))。其它技術(shù)：CDMA、無線區(qū)域環(huán)路(WLL)和數(shù)字音訊播送(DAB)等傳輸速率：最高可到達(dá)10Mb/s至20Mb/s常見的移動通信系統(tǒng)無線電尋呼系統(tǒng)有線電話公用電話網(wǎng)用戶回路無線電尋呼控制中心及主發(fā)射臺發(fā)射臺發(fā)射臺BB機(jī)車載臺常見的移動通信系統(tǒng)典型的蜂窩移動通信系統(tǒng)公眾通信網(wǎng)

MSBSBSMSBSBSMSCMSC移動交換中心或移動電話交換局MTSO基站移動臺移動通信網(wǎng)MSMS常見的移動通信系統(tǒng)無繩系統(tǒng)普通電話電信點市話局手機(jī)1手機(jī)K用戶線常見的移動通信系統(tǒng)集群移動通信系統(tǒng)移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)分組無線網(wǎng)…CDMA移動通信系統(tǒng)CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)上世紀(jì)50年月開頭用于軍用技術(shù)1989年，美國QualComm應(yīng)用于蜂窩移動通信承受擴(kuò)頻通信技術(shù)Code—擴(kuò)頻碼，稱為PN(偽噪聲)序列CDMA工作原理S站的碼片序列S110ttttttm個碼片tS站發(fā)送的信號SxT站發(fā)送的信號Tx總的發(fā)送信號Sx+Tx規(guī)格化內(nèi)積S

Sx規(guī)格化內(nèi)積S

Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端CDMA移動通信系統(tǒng)CDMA是擴(kuò)頻通信的一種，具有以下特點：抗干擾力量強(qiáng)；寬帶傳輸，抗衰落力量強(qiáng)；功率話密度比較低，有利于信號隱蔽；利用擴(kuò)頻碼的相關(guān)性來獵取用戶信息，抗截獲力量強(qiáng)；多個用戶同時接收,同時發(fā)送。CDMA的優(yōu)勢系統(tǒng)容量大比GSM大4-5倍。系統(tǒng)容量的配置敏捷在CDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)增加相當(dāng)于背景噪聲增加。通話質(zhì)量更佳支持13kb的語音編碼器，承受軟切換技術(shù)。頻率規(guī)劃簡潔不一樣CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用。CDMA移動通信系統(tǒng)建網(wǎng)本錢低CDMA的站間距一般較GSM稀疏。網(wǎng)絡(luò)綠色環(huán)保

技術(shù)體制平均放射功率最大放射功率GSM125毫瓦2瓦CDMA2毫瓦200毫瓦低功率譜密度

CDMA承受擴(kuò)頻技術(shù),功率很低，好處有二：

(a)防止其它信道的干擾;(b)防止干擾其它信道。9.5IP技術(shù)IP即網(wǎng)絡(luò)分類(網(wǎng)絡(luò)組織方式)網(wǎng)絡(luò)——利用因特網(wǎng)進(jìn)展的語音通信經(jīng)濟(jì)(廉價)——利用IP技術(shù)，電信運營商間通過專線點對點連接進(jìn)展的語音通信與傳統(tǒng)的區(qū)分傳輸媒介不同信道占用方式不同費用差異IP的進(jìn)展歷程IP萌芽期一般加裝IP呼叫盒IP網(wǎng)關(guān)——加速進(jìn)展期PSTN和Internet互通IP系統(tǒng)組成我國IP系統(tǒng)組網(wǎng)構(gòu)造IP的實現(xiàn)方式PC到PCPC到到通過Web網(wǎng)頁連接呼叫中心機(jī)到機(jī)IP的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織IP的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織主要有：ITU―T〔國際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化部門〕、ETSI〔歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會〕、IETF〔Internet工程任務(wù)組〕