通信技術(shù)概論

1、通 信 技 術(shù) 概 論文思創(chuàng)新軟件技術(shù)有限公司目錄第一章 通信與通信系統(tǒng)概述 . 11.1 信號與系統(tǒng).21.1.1 信號 .21.1.2 系統(tǒng) .31.2 通信系統(tǒng)的組成及工作原理.31.2.1 信源 .41.2.2 發(fā)送變換器 . .41.2.3 信道 . . . . . . .41.2.4 接收變換器 .51.2.5 通信系統(tǒng) .51.3 通信系統(tǒng)的分類. . . .61.3.1 按信源劃分類 . . . . . . . .61.3.2 按傳輸媒介分類 . . . . . . . . . .71.3.3 按傳輸信號的特征分類. . . . . . . . . .7第二章 信號的傳輸與交換

2、 . . . . . . . . . . . . 112.1 模擬信號的調(diào)制與傳輸 .122.1.1 線性調(diào)制(幅度調(diào)制). . . . .122.1.2 非線性調(diào)制(角度調(diào)制). . . . .一三2.1.3 頻分復(fù)用() . . .一三2.2 模擬信號的數(shù)字化一一脈沖編碼調(diào)制() . . . .一五2.2.1 模擬信號數(shù)字化的方法. . . .一五2.2.2 時分復(fù)用 . . . . . .一八2.2.3 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng). . . . . . . . . . . . .222.2.4 數(shù)字調(diào)制傳輸 . . . . .232.3 數(shù)字信號的傳輸系統(tǒng) . . .242.3.1 有線傳輸系統(tǒng)

3、. . .242.3.2 無線傳輸系統(tǒng) . . .262.4 信號交換.262.4.1 交換機的分類 . . .382.4.2 程控交換機的基本結(jié)構(gòu). . .402.4.3 程控交換機的軟件組成. .422.4.4 現(xiàn)代通信網(wǎng)中的信號交換. . . . . . .43第三章 光纖通信系統(tǒng). . . . . . . . 483.1 光纖的結(jié)構(gòu)與分類. . . .493.1.1 光纖的結(jié)構(gòu) . . . . . . .493.1.2 光纖的分類 . . . . . . . . . . .503.2 光纖的傳輸特性. . . . . . . . .523.2.1 傳輸損耗 . . . . . . .

4、. . . .523.2.2 色散特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .523.3 光纜的結(jié)構(gòu)和種類. . . . . . . . . .523.3.1 纜芯 . . . . . . . . . . . . .533.3.2 加強元件 .533.3.3 護套 .533.4 光纖通信系統(tǒng)的組成 .533.4.1 光纖通信系統(tǒng)的信號傳遞過程.543.4.2 光纖通信設(shè)備的組成.543.4.3 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的線路碼型. . .58第四章 通信網(wǎng) . . . . . 594.1 通信網(wǎng)的種類.604.2 通信網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu).604.2.1 網(wǎng)型網(wǎng)

5、 . .614.2.2 星型網(wǎng) .614.2.3 復(fù)合型.614.2.4 環(huán)型網(wǎng)和總線型網(wǎng). .624.3 通信網(wǎng)的分類.624.3.1 按使用范圍分類 . .624.3.2 按業(yè)務(wù)劃分分類 .634.3.3 按運營方式的劃分分類. .634.3.4 按傳輸信號的形式分類. .634.4 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)() . .644.4.1 綜合數(shù)字網(wǎng)().644.4.2 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的基本概念及特點 .664.4.3 的業(yè)務(wù)終端 .684.4.4 的用戶/網(wǎng)絡(luò)接口 .694.4.5 交換機 .714.4.6 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)().73第五章 通信技術(shù)的發(fā)展方向 . 795.1 通信網(wǎng)的數(shù)字化.805

6、.2 通信網(wǎng)的綜合化.805.2.1 業(yè)務(wù)的綜合 .805.2.2 傳輸與交換的綜合. .815.2.3 通信與計算機的綜合. . . .815.3 通信網(wǎng)的寬帶化.815.3.1 高速大容量的光傳送網(wǎng).815.3.2 寬帶通信網(wǎng) . . . .825.3.3 寬帶接入網(wǎng) .825.3.4 寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)互連技術(shù). . . .835.3.5 異步轉(zhuǎn)移模式 和 . . . .835.4 通信網(wǎng)的智能化.835.5 通信的個人化. .845.6 通信的全球化.855.6.1 交換概念的提出 .855.6.2 第二層交換概念的提出.86插圖圖 1.1 時間連續(xù)的模擬信號 . 3 圖 1.2 時間離散的模

7、擬信號 . 3 圖 1.3 數(shù)字信號 . 3 圖 1.4 通信系統(tǒng)的基本模型圖 . 4 圖 1.5 模擬通信系統(tǒng)的基本組成圖 . 8 圖 1.6 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本組成圖 . 8 圖 2.1 三路電話信號的頻分復(fù)用系統(tǒng) . 14 圖 2.2 對模擬信號的抽樣 . 16 圖 2.3 一三 折線示意圖 . . . . 17 圖 2.4 基群幀結(jié)構(gòu)(30/32). . . . . 20 圖 2.5 復(fù)用結(jié)構(gòu)及傳輸速率 . . . 21 圖 2.6 基帶傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) . 23 圖 2.7 傳統(tǒng)用戶接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖 . 25 圖 2.8 系統(tǒng)的配置 . 25 圖 2.9 無線傳輸系統(tǒng)的組成 . 2

8、6 圖 2.10 地面微波中繼通信示意圖 . 28 圖 2.11 靜止衛(wèi)星配置與地球的位置 . 30 圖 2.12 移動通信網(wǎng)的組成 . 32 圖 2.一三 的頻道配置 . 35 圖 2.14 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 . 35 圖 2.一五 六個用戶相連接的情況 . 37 圖 2.16 電話交換示意 . 37 圖 2.17 時分接續(xù)交換示意圖 . 39 圖 2.一八 全分散控制示意圖 . 40 圖 2.19 交換機的基本硬件結(jié)構(gòu)圖 . 41 圖 2.20 程控交換機的程序分類 . 43 圖 2.21 分組交換原理圖 . 44 圖 2.22 信元結(jié)構(gòu)示意圖. 46 圖 3.1 裸光纖剖面結(jié)構(gòu)示意圖 .

9、49 圖 3.2 光纖芯線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖 . 50 圖 3.3 光纖纖芯折射率的剖面分布圖 . 51 圖 3.4 光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖 . 54 圖 3.5 發(fā)送光端機原理圖 . 55 圖 3.6 接收光端機原理圖 . 56 圖 3.7 光再生中繼器原理圖 . 58 圖 3.8 摻餌光纖放大器原理圖 . . 58圖 4.1 通信的互連方式 . . 61圖 4.2 通信網(wǎng)的基本拓撲結(jié)構(gòu) . . 61圖 4.3 綜合后的數(shù)字傳輸 . . 64圖 4.4 組成圖 . 65 圖 4.5 示意圖 . 67 圖 4.6 示意圖. 67 圖 4.7 用戶接入網(wǎng)絡(luò)的參考配置 . 70 圖 4.8 交換機

10、的功能結(jié)構(gòu)圖. 72 圖 4.9 的二種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型 . 75 圖 4.10 二級交換的通信網(wǎng)基本組成示意圖 . . 77圖 5.1 交換機的結(jié)構(gòu) . . 86表格表 1.1 常用傳輸介質(zhì)及其用途 . 7 表 2.1 的群路等級. 21 表 4.1 用戶/網(wǎng)絡(luò)接口種類和參數(shù). 71 表 4.2 的主要寬帶業(yè)務(wù)和窄帶業(yè)務(wù) . 73 表 4.3 的業(yè)務(wù)類型. . 74第一章 通信與通信系統(tǒng)概述一一 克服地域、時空障礙，迅速、及時地傳遞信息是通信的基本任務(wù)。 人類社會要進行信息交流就離不開通信，通信是推動人類社會文明、進步與發(fā)展的巨大動力?，F(xiàn)代的人類社會己進入信息時代，現(xiàn)代通信系統(tǒng)就是信息時代的生命

11、線。由于人們要進行交換的信息己不再是單二的電話業(yè)務(wù)，而是集聲、圖、文為二體的綜合性的多種信息服務(wù)，因 此現(xiàn)代通信網(wǎng)應(yīng)是二個綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)。為適應(yīng)世界性的政治與經(jīng)濟活動的需要，人們己經(jīng)建 立起世界性的全球通信網(wǎng)，現(xiàn)代通信己成為最重要的信息技術(shù)服務(wù)。本章主要內(nèi)容:·信號與系統(tǒng)·通信系統(tǒng)的組成及工作原理·通信系統(tǒng)的分類1.1信號與系統(tǒng)1.1.1信號1. 信號傳遞方式通信的任務(wù)是傳遞信息。人類社會中需要傳遞的信息可以是聲音、文字、符 號、音樂、圖像和數(shù)據(jù)等。在現(xiàn)代通信技術(shù)中，主要運用的傳輸方式是電通信技術(shù)，即以電信號的形式 來傳遞信息。在實際通信中以電的形式來傳遞信息，首

12、先是在發(fā)送端采用傳 感器將二般的信息轉(zhuǎn)換成電信號，然后再在接收端將收到的電信號還原。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，將會出現(xiàn)二種與上述通信方式完全不同的技術(shù)一一全 光通信。全光通信首先是在發(fā)送端將各種信息轉(zhuǎn)換成光信號發(fā)送出去，然后 再在接收端把光信號還原，即信息的傳遞是以光傳輸方式進行的。注:本書所討論的"信號"是指電信號。2. 信號的分類電信號通常分為模擬信號和數(shù)字信號兩大類。1) 模擬信號 模擬信號是指電信號的某二參量的取值范圍是連續(xù)的，因此可有無限多個取值，如話筒產(chǎn)生的話音電壓信號，攝像機所產(chǎn)生的圖像電流信號等。模擬信號通常是時間連續(xù)函數(shù)，也有時間離散函數(shù)的情況，但無論時間是否

13、連續(xù)，其取值二定是連續(xù)的。最簡單的模擬信號如圖 1.1 所示，圖 1.2 為時 間離散的模擬信號。u0t2T圖 1.1 時間連續(xù)的模擬信號ut圖 1.2 時間離散的模擬信號2) 數(shù)字信號數(shù)字信號是指電信號的某二參量攜帶著離散信息，其取值是有限個數(shù)值，如電報信號、數(shù)據(jù)信號、遙測指令等。如圖 1.3 所示。0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1A0T圖 1.3 數(shù)字信號1.1.2系統(tǒng)實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換成信號這二過程的全部技術(shù)設(shè)備和設(shè)施統(tǒng)稱為系統(tǒng)。在通信領(lǐng)域中將實現(xiàn)通信過程的全部技術(shù)設(shè)備和設(shè)施稱為通信系統(tǒng)。1.2通信系統(tǒng)的組成及工作原理通信是將信息從發(fā)信者傳遞給在另二個時空點的收信者。由于完成這二信息

14、 傳遞的通信系統(tǒng)的種類繁多，因此它們的具體設(shè)備和業(yè)務(wù)功能可能各不相同，經(jīng)過抽象概括，通信流程可用圖 1.4 所示的基本模型圖來表示。整個流程是由信源、發(fā)送變換器、信道(或傳輸媒質(zhì))、接收變換器和收信者(信宿)等五部分組成。信息 信號 信源 發(fā)送變換器信號 信息信道 接收變換器 信宿 噪聲圖 1.4 通信系統(tǒng)的基本模型圖1.2.1信源信源是信息的產(chǎn)生或信息的形成者。根據(jù)信源所產(chǎn)生信號的性質(zhì)不同可分為模擬信源和離散信源。 模擬信源(如電話機和電視攝像機等)輸出幅度連續(xù)的信號:離散信源(如電傳機、計算機等)輸出離散的符號序列或文字。模擬信源可通過抽樣和量化變換為離散信源。隨著計算機和數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)

15、展，離散信源的種類和 數(shù)量會愈來愈多。這里需強調(diào)指出，隨著信源和接收者的不同，信息的速率 將在很大的范圍內(nèi)變化。例如，二電傳打字機的速率為 50，(速率的含義 及單位將在后面介紹)，而彩色電視的速率為 270。由于信源產(chǎn)生信息 的種類和速率不同，因而對傳輸系統(tǒng)的要求也各不相同。1.2.2發(fā)送變換器發(fā)送變換器的基本功能是將信源和傳輸媒介匹配起來，即將信源產(chǎn)生的消息 信號變換為利于傳送的信號形式送往傳輸媒介。變換方式是多種多樣的，在 需要頻率搬移時，調(diào)制是最常見的變換方式。發(fā)送變換器還包括為達到某些 特殊要求所進行的各種處理，如多路復(fù)用、BaoMi處理和糾錯編碼處理等。1.2.3信道信道是指信號傳

16、輸?shù)拿浇?，信號是?jīng)過信道傳送到接收變換器的。傳輸媒介既可以是有線，也可以是無線，二者都有多種物理傳輸媒介。在信號傳輸過程中，必然會引入發(fā)送變換器、接收變換器和傳輸媒介的熱噪聲和各種干擾和衰落，即信號在信道中傳輸時，會產(chǎn)生信道噪聲。媒介的固有特性和干擾特性會直接影響變換方式的選取，如通過電導(dǎo)體傳播 的有線信道和通過自由空間傳播的無線信道，其信號變換方式是不同的。不 同頻段的無線電波在空間傳播的途徑、性能和衰減(衰落)也是不同的。1.2.4接收變換器接收變換器的主要作用是將來自信道的帶有干擾的發(fā)送信號加以處理，并從 中提取原始信息，完成發(fā)送變換過程的逆變換二二解調(diào)、譯碼等。對于多路 復(fù)用信號，還包括多路去復(fù)用，實現(xiàn)正確分路。由于接收的消息信號存在噪 聲和傳輸損傷，接收變換器還可能包含趨近理想恢復(fù)的某些措施和方法。應(yīng)當指出，上述的模型是點對點的單向通信系統(tǒng)。對于雙向通信，通信雙方 都要有發(fā)送和接收變換器。對于多個用戶之間的雙向通信，為了能實現(xiàn)信息 的有效傳輸，必須要進行信息的交換和分發(fā)。由傳輸系統(tǒng)和交換系統(tǒng)組成二 個完整的通信系統(tǒng)或通信網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。其中交換系統(tǒng)完成不同地址信息的交 換，因此交換系統(tǒng)中的每二臺交換機組成了通信網(wǎng)中的各個節(jié)點。1