现代通信技术应用

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1、 下一页返回上一页退出章目录 第24章 现代通信技术 24.1 概述 24.2 移动通信 24.3 程控交换系统 24.4 IP电话 24.5 现代通信发展趋势 下一页返回上一页退出章目录 第24章 现代通信技术 通信实际上是由一地向另一地传送含有信息的 消息。通信中所传递的消息，有各种不同的形式， 如符号、文字、语言、数据等，因而根据所传递消 息的类别，在通信业务上中分为电报、电话、数据 传输及可视电话等。 图24.1.1 通信系统的一般框图 信息信号信号信息 信源发信器传输线路 受信器信宿 干扰/噪声 24.1 24.1 概述概述 下一页返回上一页退出章目录 24.1.1 通信系统的分类

2、1.按照传输媒质分类 (1)有线通信 消息的传输是用“导线”作为传输媒质来进行通 信的。 图24.1.2 有线通信系统的示意图 将话筒的微弱电 信号进行放大， 使之符合一定的 标准要求。 将该信号继续进 行必要的转换， 使之符合网络或 信道的传输。 接收端进行 相反的转换 工作，恢复 原始信号。 有线通道 信号 变换 网络接口网络接口 信号 变换 下一页返回上一页退出章目录 (2)无线通信 无线通信不需要架设线路而用无线电波在空间 传播来传递消息。 射频放大解调 接收端 调制射频功放 载波发送端 图24.1.3 无线通信系统的示意图 扬声器话筒 话筒的声电转换器把语音变成电信号，需经电 台用高

3、频(射频)振荡信号“运载”低频语音信号，然 后再辐射出去。这一过程称为调制。高频振荡波称 为载波。 下一页返回上一页退出章目录 调制方式分类 ： (a)调幅方式 调幅方式是将低频信号“加”到高频载波信号的幅 度上。 在接收端收到已调制的高频信号时，要将有用的 低频语音信号分离出来(解调)，再经扬声器的声电转 换恢复为原始语音信号。由于信号较弱，在两端均有 放大环节。 调制 幅度调制：也称调幅 (AM) 角度调制 调频(FM) 调相(PM) 下一页返回上一页退出章目录 (b)调频方式 低频信号将导致高 频载波瞬时频率的变化。 AMuAuM uC 高频载 波信号 低频调 制信号 调幅后 信号 两种

4、调制方式 相比, 调频方式载 波幅度恒定，在传 输中抗干扰特性优 于调幅方式。 下一页返回上一页退出章目录 无线通信中频段的划分: 表24.1.1无线频段划分 波段名称 超长波 长波 短波 中波 超长波(米波) 分米波 厘米波 毫米波 波长范围频率范围频段名称 甚低频(VLF) 低频(LF) 中频(MF) 高频(HF) 甚高频(VHF) 特高频(UHF) 超高频(SHF) 极高频 (EFH) 10,000m100 000m 100010 000m 1001000m 10100m 110m 10100cm 110cm 110mm 330khz 30300khz 3003 000khz 330Mh

5、z 30300Mhz 3003 000Mhz 330Ghz 30300Ghz 不同频段的电波传播方式也不同。 下一页返回上一页退出章目录 2.按照传输信号分类 (1)数字通信系统 图24.1.6 数字通信系统 数字通信系统 模拟通信系统 变换器 信源 信源 编码 信道 编码 调制信道 噪声源 信源 解码 反变换器 信道 解码 解调信宿 下一页返回上一页退出章目录 信源编码:尽可能压缩冗余信息，使要发送的信 息量减少。 信道编码:针对信道的干扰和噪声，对要传输的 信息进行编码，提高信息传输的可靠性。 信道解码:负责按照编码规则进行检查和纠正错 误。 信源解码:负责恢复原始信息。 (2)模拟通信系

6、统 图24.1.7 数字通信系统 噪声源 信源调制信道解调信宿 下一页返回上一页退出章目录 与数字系统相比，模拟系统的主要优点是频带利 用率高，缺点是抗干扰能力差，不易保密，设备不易 大规模集成，不适应飞速发展的计算机通信要求等。 24.1.2 电缆通信与微波中继通信 电缆通信是较早发展起来的通信手段，用于长途 通信已有60年历史，在有线通信中占有突出地位。 微波中继通信是 20 世纪 60 年代发展的,它弥补了 电缆通信的缺点。 微波通信系统示意图 微波站微波站中继站 通信网络通信网络 下一页返回上一页退出章目录 微波中继通信分为模拟微波中继通信和数字微 波中继通信两类，模拟微波中继通信虽然

7、出现早、技 术成熟，但正逐渐被数字微波中继通信所取代。目前 数字微波中继通信已成为通信领域中一种重要的传输 手段，并与卫星通信、光纤通信一起成为当今三大通 信传输技术。 24.1.3 光纤通信 光纤通信与电缆通信相比具有容量大、传输距离 长、抗电磁干扰性能好，并可以大量节省有色金属。 光纤的全称是光导纤维，是用石英玻璃制成的纤 维丝(直径约0.1mm) 在实际应用上是几条或几百条光 线绞合成光缆其结构如图所示。 下一页返回上一页退出章目录 24.1.3 光纤通信 图24.1.9 光缆的一般结构图 (a)层绞式(b)单位式 (c)骨架式 (d)带状式 光纤 光纤光纤 光纤带 加强 构件 单位 塑

8、料 骨架 加强 构件 综合 护套 防热层 光纤的结构示意图 下一页返回上一页退出章目录 再生站：为了弥补光波在传输过程中的损耗，系 统设有再生站，即光中继站。 光纤通信的优点： (1)传输频带宽、通信容量大 载波频率越高，通信容量越大。目前使用的光波 频率比微波频率高出百倍，通信容量可增加103104 倍。光纤通信适合于高速、宽带信息的传输。 图24.1.11 光纤通信系统示意图 光端机或 关口站 光端机或 关口站 再生站通信网络通信网络 光缆光缆 下一页返回上一页退出章目录 (2)损耗低、中继距离远 目前制造的石英玻璃纤维丝纯净度极高, 故其损 耗极低。从而在通信线路中可以减少中继站数量,

9、可 以达到100km以上的无中继传输距离。同样速率的同 轴电缆通信，无中继站距离仅为1.6km左右。 (3)抗干扰能力强、无串话 光纤是非导体、无电感，不受电磁干扰。因而在 光纤通信中就不存在串话现象。 (4)保密性强 光纤内传播的光波基本不辐射，难以窃听, 所以 光纤通信和其它通信方式相比有更好的保密性。 (5)线径细、重量轻 光纤直径很小,制成光缆比电缆细而轻,便于敷设。 下一页返回上一页退出章目录 24.1.4 卫星通信 卫星通信系统示意图 卫星通信的特点是通信距离远，覆盖面大，不受 地形条件限制，传输容量大，可靠性高。 卫星通信系统是一个以卫星为中继站, 实现各个 地面站间通信的系统。

10、 地面通信 网络 地面通信 网络 地面站地面站 地面站地面站 卫星卫星 下一页返回上一页退出章目录 24.1.4 卫星通信 图24.1.12 卫星通信系统结构示意图 卫星通信系统根据轨道的不同可分为同步轨道 和中、低轨道系统，但系统基本结构相同。 卫星 (空间系统) 跟踪遥测 指令系统 监控 管理系统 地面站 系统 地面站 系统 通信业务 控制中心 同步轨道是卫星处于地球赤道上空 35860 km处 的圆形轨道,卫星在这个轨道上绕地球一周的时间恰 好为24h，卫星与地球处于相对静止状态，两者同步 运行，这种卫星也称为地球同步卫星。 下一页返回上一页退出章目录 图24.1.14 同步卫星建立全球

11、通信示意图 三颗同步卫星可把地球表面除极地以外的地区覆 盖，实现全球通信。覆盖区域如图： 每两颗相邻卫星都有一定的重叠覆盖区，但南、 北两极地区则为盲区。目前正在使用的国际通信卫星 系统就是按这个原理建立的, 其卫星分别位于大西洋、 覆盖 重叠区 覆盖盲区 下一页返回上一页退出章目录 印度洋和太平洋上空。其中，印度洋卫星能覆盖我 国的全部领土，太平洋卫星覆盖我国的东部地区， 即我国东部地区处在印度洋卫星和太平洋卫星的重 叠覆盖区中。 24.2 移动通信 移动通信是的现代通信中发展最为迅速的一种通 信手段，它是固定通信的延伸，也是实现人类理想通 信必不可少的手段。 24.2.1 无线电寻呼系统

12、无线寻呼系统(Radio Paging System)是一种单向 传输指令的选择呼叫系统，属于一种费用低廉，使用 方便，易于普及的个人移动通信业务系统。 下一页返回上一页退出章目录 无线电寻呼系统结构示意图 24.2.1 无线电寻呼系统 发射台 发射台 无线寻呼中心 以及发射台 389574 公用 电话网 389574 寻呼中心与市公用电话网相连,市话用户要寻找外 出用户时,通过寻呼中心发出被呼用户的号码,用户的 接收机就显示呼叫用户的电话号码,以及简单的内容。 下一页返回上一页退出章目录 24.2 移动通信 公用移动电话系统结构示意图 24.2.2 公用移动电话系统 移动电 话局 车载台 手

13、持机 基站 至公用电话网 1. 公用移动电话系统的组成 下一页返回上一页退出章目录 2.移动通信网的区域覆盖 移动通信网的覆盖方式一般分为小容量的大区制 和大容量的小区制两类。 大区制:是指一个基站覆盖整个服务区。 小区制:将整个服务区划分为若干个小区,每一小 区设一基站,负责与小区内所有移动用户台无线通信。 3.GSM移动通信系统 TDMA的基本想法是系统中各移动台占用同一频 道，但占用不同的时隙。各移动台只在规定的时隙内 发送信号，这些信号通过基站的控制在时间上依次排 当前GSM通信系统应用广泛，它主要采用了时分 多址(TDMA)技术。 下一页返回上一页退出章目录 列，互不重叠；同样，各移

14、动站只要在指定的时隙内 接收信号，就能从各路信号中把发给它的信号分出来 。 图24.2.3 GSM频段分配与频道划分 移动台移动台 基站基站基站基站 移动台移动台 200kHz200kHz200kHz 25MHz 1123124 (b) (a) MS BS间隔20MHzBS MS 890915MHz900910935960MHz940950 下一页返回上一页退出章目录 4.第三代（3G）移动通信系统 随着用户对移动通信的不断需求, 它不断发展, 第 三代移动通信系统已被提出,它将取代目前的GSMh或窄 带CDMA系统。 3G系统网络划分为核心网和接入网。接入网负责 将用户通过无线通信手段接入核

15、心网，核心网负责 提供业务、鉴权等服务。 3G网络有以下特点 ： (1)第二代移动通信系统一般为区域或国家标准， 而第三代移动通信系统将是一个在全球范围覆盖和使 用的系统。 (2)具有支持多媒体业务能力，特别是支持inter_ net业务。 下一页返回上一页退出章目录 (3)快速移动环境，最高速率达144kbit/s；步行环 境，最高速率可达384kbit/s-2Mbit/s。 (4)便于过渡、演进。 (5)高频谱效率。 (6)高服务质量，低成本，高保密性。 下一页返回上一页退出章目录 3. 集群系统 4. 无绳电话系统 集群系统是集群移动通信系统的简称，属于调度 性专用网。集群包含两个方面：一是将各单位或各部 门所需的基站及控制设备，集中建站、统一管理、统 一使用，各单位只需建立各自的调度台、调度终端； 二是多信道共用，采取动态分配空闲信道的方式，充 分利用频率资源和信道设备。 图24.2.4 无绳电话系统结构示意图 公用电话网 接续器 手持机 普通电话机 不能随便移动 ， 利用无绳电话 可以使打电话 的人在一定范 围内自由的移 动进行通话。 下一页返回上一页退出章目录 24.3 程控交换机 所谓程控，就是“存储程序控制”,设计者