通信系統(tǒng)現(xiàn)狀概述

1、通信系統(tǒng)現(xiàn)狀概述學(xué)號(hào)：姓名:（一）通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)是指用電信號(hào)（或光信號(hào)）傳輸信息的系統(tǒng)，也稱電信系統(tǒng)。 系統(tǒng)通常是由具有特定功能、相互作用和相互依賴的若干單元組成的、完 成統(tǒng)一目標(biāo)的有機(jī)整體.最簡便的通信系統(tǒng)供兩點(diǎn)的用戶彼此發(fā)送和接收 信息.在一般通信系統(tǒng)內(nèi)，用戶可通過交換設(shè)備與系統(tǒng)內(nèi)的其他用戶進(jìn)行通 信。通信系統(tǒng)的分類一般有以下幾種 .1、按照通信的業(yè)務(wù)和用途分類根據(jù)通信的業(yè)務(wù)和用途分類，有常規(guī)通信、控制通信等。其中常規(guī)通 信又分為話務(wù)通信和非話務(wù)通信.話務(wù)通信業(yè)務(wù)主要是電話服務(wù)為主，程控 數(shù)字電話交換網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)就是為普通用戶提供電話通信服務(wù)。非話務(wù) 通信主要是分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、計(jì)算

2、機(jī)通信、傳真、視頻通信等等。在過去很 長一段時(shí)期內(nèi),由于電話通信網(wǎng)最為發(fā)達(dá)，因而其它通信方式往往需要借助 于公共電話網(wǎng)進(jìn)行傳輸，但是隨著Internet網(wǎng)的迅速發(fā)展，這一狀況已經(jīng)發(fā)生了顯著的變化?？刂仆ㄐ胖饕ㄟb測、遙控等等，如衛(wèi)星測控、導(dǎo) 彈測控、遙控指令通信等等都是屬于控制通信的范圍.話務(wù)通信和非話務(wù)通信有著各自的特點(diǎn)。話音業(yè)務(wù)傳輸具有三個(gè)特點(diǎn)， 首先人耳對(duì)傳輸時(shí)延十分敏感，如果傳輸時(shí)延超過100ms,通信雙方會(huì)明顯感覺到對(duì)方反應(yīng)“遲鈍”，使人感到很不自然；第二要求通信傳輸時(shí)延抖動(dòng)盡可能小，因?yàn)闀r(shí)延的抖動(dòng)可能會(huì)造成話音音調(diào)的變化，使得接聽者感覺對(duì) 方聲音“變調(diào):甚至不能通過聲音分辨出對(duì)方

3、；話音傳輸?shù)牡谌齻€(gè)特點(diǎn)是 對(duì)傳輸過程中出現(xiàn)的偶然差錯(cuò)并不敏感，傳輸?shù)呐既徊铄e(cuò)只會(huì)造成瞬間話 音的失真和出錯(cuò)，但不會(huì)使接聽者對(duì)講話人語義的理解造成大的影響。對(duì)于數(shù)據(jù)信息，通常情況下更關(guān)注傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，有時(shí)要求實(shí)時(shí)傳輸， 有時(shí)又可能對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高。對(duì)于視頻信息，對(duì)傳輸時(shí)延的要求與話務(wù) 通信相當(dāng)，但是視頻信息的數(shù)據(jù)量要比話音要大得多，如語音信號(hào)PCM（Pulse Code Modulation） 編碼的信息速率為 64kbps,而 MPEG-II （Motion Picture Experts Group ）壓縮視頻的信息速率則在 28Mbps之間。目前（截止2006年底），話務(wù)通信在電信網(wǎng)中仍然

4、占據(jù)著重要的地位 , 如現(xiàn)有的程控電話交換網(wǎng)絡(luò)、第二代數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò) GSMGlobal System of Mobile Communications） 和IS-95 CDMA所提供的業(yè)務(wù)都是以話音業(yè)務(wù)為主，隨著Internet的迅猛發(fā)展，非話業(yè)務(wù)也有了長足的發(fā)展，在信息流量 方面已經(jīng)超過了話音信息流量。2、按調(diào)制方式分類根據(jù)是否采用調(diào)制，可以將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和調(diào)制傳輸?；鶐?輸是將未經(jīng)調(diào)制的信號(hào)直接傳送，如音頻市內(nèi)電話(用戶線上傳輸?shù)男盘?hào))、Ethernet網(wǎng)中傳輸?shù)男盘?hào)等。調(diào)制的目的是使載波攜帶要發(fā)送的信息,對(duì)于 正弦載波調(diào)制，可以用要發(fā)送的信息去控制或改變載波的幅度、頻率或相

5、 位。接收端通過解調(diào)就可以恢復(fù)出信息。在通信系統(tǒng)中 ，調(diào)制的目的主要有 以下幾個(gè)方面：(1)便于信息的傳輸.調(diào)制過程可以將信號(hào)頻譜搬移到任何需要的頻 率范圍，便于與信道傳輸特性相匹配。如無線傳輸時(shí)，必須要將信號(hào)調(diào)制 到相應(yīng)的射頻上才能夠進(jìn)行無線電通信。(2)改變信號(hào)占據(jù)的帶寬。調(diào)制后的信號(hào)頻譜通常被搬移到某個(gè)載頻 附近的頻帶內(nèi)，其有效帶寬相對(duì)于載頻而言是一個(gè)窄帶信號(hào)，在此頻帶內(nèi)引入的噪聲就減小了，從而可以提高系統(tǒng)的抗干擾性。(3)改善系統(tǒng)的性能。由信息論可知，有可能通過增加帶寬的方式來換取接收信噪比的提高，從而可以提高通信系統(tǒng)的可靠性，各種調(diào)制方式正是為了達(dá)到這些目的而發(fā)展起來的。3、按傳輸信

6、號(hào)的特征分類按照信道中所傳輸?shù)男盘?hào)是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào),可以相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分成兩類，即模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)在最近 幾十年獲得了快速發(fā)展，數(shù)字通信系統(tǒng)也是目前商用通信系統(tǒng)的主流。4、按傳送信號(hào)的復(fù)用和多址方式分類復(fù)用是指多路信號(hào)利用同一個(gè)信道進(jìn)行獨(dú)立傳輸.傳送多路信號(hào)目前有四種復(fù)用方式，即頻分復(fù)用 FDM(Frequency Division Multiplexing )、 時(shí)分復(fù)用 TDM(TimeDivision Multiplexing) 、碼分復(fù)用 CDMCode Division Multiplexing )和波分復(fù)用 WDMWave Division Mult

7、iplexing)。FDM是采用頻譜搬移的辦法使不同信號(hào)分別占據(jù)不同的頻帶進(jìn)行傳輸,時(shí)分復(fù)用是使不同信號(hào)分別占據(jù)不同的時(shí)間片斷進(jìn)行傳輸,碼分復(fù)用則是采用一組正交的脈沖序列分別攜帶不同的信號(hào).波分復(fù)用使用在光纖通信中，可以在一條光纖內(nèi)同時(shí)傳輸多個(gè)波長的光信號(hào)，成倍提高光纖的傳輸容 量.多址是指在多用戶通信系統(tǒng)中區(qū)分多個(gè)用戶的方式.如在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，同時(shí)為多個(gè)移動(dòng)用戶提供通信服務(wù)，需要采取某種方式區(qū)分各個(gè)通 信用戶，多址方式主要有頻分多址FDMA(Frequency Division MultipleAccess)、時(shí)分多址 TDMA(Time Division Multiple Access)

8、和碼分多址CDMA Code Division Multiple Access )三種方式.移動(dòng)通信系統(tǒng)是各種 多址技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)十分典型的例子。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，如TACSTotalAccess Communications System) 、AMPS (Advanced Mobile Phone System ) 都是FDMA勺模擬通信系統(tǒng)，即同一基站下的無線通話用戶分別占據(jù)不同的 頻帶傳輸信息。第二代(2G: 2nd Generation )移動(dòng)通信系統(tǒng)則多是TDMA的數(shù)字通信系統(tǒng)，GSM目前全球市場占有率最高的 2G移動(dòng)通信系統(tǒng)，是 典型的TDMA的通信系統(tǒng)。2G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)中唯一的

9、采用CDMAK術(shù)的是IS-95 CDMA通信系統(tǒng)。而第三代(3G: 3rd Generation )移動(dòng)通信系統(tǒng)的 三種主流通信標(biāo)準(zhǔn) WCDMA CDMA2008口 TD-SCDMAU全部是基于CDMA勺 通信系統(tǒng).5、按傳輸媒介分類通信系統(tǒng)可以分為有線(包括光纖)和無線通信兩大類，有線信道包 括架空明線、雙絞線、同軸電纜、光纜等。使用架空明線傳輸媒介的通信 系統(tǒng)主要有早期的載波電話系統(tǒng)，使用雙絞線傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)有電話系統(tǒng)、 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)等等，同軸電纜在微波通信、程控交換等系統(tǒng)中以及設(shè)備內(nèi) 部和天線饋線中使用。無線通信依靠電磁波在空間傳播達(dá)到傳遞消息的目 的，如短波電離層傳播、微波視距傳輸?shù)取?/p>

10、6、按工作波段分類按照通信設(shè)備的工作頻率或波長的不同，分為長波通信、中波通信、 短波通信、微波通信等等。(二)通信技術(shù)隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的逐漸提高，通信技術(shù)在人們生活中的應(yīng)用越來越 普遍，通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅便捷了人們生活中的溝通，而且也促進(jìn)了 通信技術(shù)的逐步更新?，F(xiàn)在常用的通信技術(shù)有光纖通信技術(shù)，量子通信技 術(shù)；近距離的通信技術(shù)有：藍(lán)牙，Wi-Fi, ZigBee,4G網(wǎng)絡(luò)，WIMAX?。 1、光纖通信光纖通信技術(shù)是以光信號(hào)作為信息載體、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信 技術(shù)。在光纖通信系統(tǒng)中,因光波頻率極高以及光纖介質(zhì)損耗極低，故而光 纖通信的容量極大,要比微波等通信方式帶寬大上幾十倍。光纖主要

11、由纖 芯、包層和涂敷層構(gòu)成.纖芯由高度透明的材料制成，一般為幾十微米或幾 微米，比一根頭發(fā)絲還細(xì)；外面層稱為包層，它的折射率略小于纖芯，包 層的作用就是確保光纖它是電氣絕緣體,因而不需要擔(dān)心接地回路問題；涂敷層的作用是保護(hù)光線不受水氣侵蝕及機(jī)械擦傷,同時(shí)增加光線的柔韌性；在涂敷層外，往往加有塑料外套。光纖的內(nèi)芯非常細(xì)小，由多根纖芯組成光纜的直徑也非常小，用光纜作為傳輸通道，可以使傳輸系統(tǒng)占極小空間,解決目前地下管道空間不夠的問題。我國從1974年開始研究光纖通信技術(shù)，因光纖體積小、重量輕、傳輸 頻帶極寬、傳輸距離遠(yuǎn)、電磁干擾抗性強(qiáng)以及不易串音等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展十分迅速。目前，光纖通信在郵電通信系統(tǒng)等

12、諸多領(lǐng)域發(fā)展迅猛，光纖通信優(yōu)越 的性能及強(qiáng)大的競爭力，很快代替了電纜通信，成為電信網(wǎng)中重要的傳輸 手段。從總體趨勢看，光纖通信必將成為未來通信發(fā)展的主要方式。2、量子通信在量子通彳t網(wǎng)絡(luò)中，主要有量子空分交換技術(shù)、量子時(shí)分交換技術(shù)、量 子波分交換技術(shù)等。量子空分交換是通過改變光量子信號(hào)的物理傳輸通道 來實(shí)現(xiàn)光量子信號(hào)的交換；量子時(shí)分交換是在時(shí)間同步的基礎(chǔ)上對(duì)光量子 信號(hào)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用而進(jìn)行的交換；量子波分交換是將光量子信號(hào)經(jīng)過波分 解復(fù)用器、波長變換器、波長濾波器、波分復(fù)用器而進(jìn)行的交換。量子通 信網(wǎng)絡(luò)有三個(gè)功能層面：量子通信網(wǎng)絡(luò)管理層、量子通信控制層和傳輸信 道層.由量子通信控制層進(jìn)行呼叫連接

13、處理、信道資源管理和建立路由,進(jìn)而控制光纖通道建立端到端量子信道，管理層負(fù)責(zé)資源和鏈路等的管理， 控制層和管理層的功能由經(jīng)典通信鏈路完2016年底，北京和上海之間將建成一條全長 2000余公里的量子保密通 信骨干線路“京滬干線”，它是連接北京、上海的高可信、可擴(kuò)展、軍民 融合的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，主要開展遠(yuǎn)距離、大尺度量子保密通信關(guān) 鍵驗(yàn)證、應(yīng)用和示范。此干線可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程高清量子保密視頻會(huì)議系統(tǒng)和 其他多媒體跨越互聯(lián)應(yīng)用,也可以實(shí)現(xiàn)金融、政務(wù)領(lǐng)域的遠(yuǎn)程或同城數(shù)據(jù)災(zāi) 備系統(tǒng),金融機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等應(yīng)用。2016年7月份中國將發(fā)射全球首顆 量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)通訊衛(wèi)星，這標(biāo)志著我國通信技術(shù)的突破性發(fā)展，

14、標(biāo)志著中 國同時(shí)在軍用通信領(lǐng)域站在了世界的最前列，之后會(huì)陸續(xù)發(fā)射的更多量子 通訊衛(wèi)星，就可以建成全球性的量子通信網(wǎng)絡(luò)。正如潘建偉院士所說量子 科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的發(fā)射，將表明中國正從經(jīng)典信息技術(shù)的跟隨者，轉(zhuǎn)變成未來 信息技術(shù)的并跑者、領(lǐng)跑者，量子通信將會(huì)盡快走進(jìn)每個(gè)人的生活，就像 計(jì)算機(jī)曾經(jīng)做到的一樣，改變世界。量子通訊衛(wèi)星和“京滬干線”的成功 將意味著一個(gè)天地一體化的量子通信網(wǎng)絡(luò)的形成。量子通信與傳統(tǒng)的經(jīng)典通信相比，具有極高的安全性和保密性，且時(shí) 效性高傳輸速度快，沒有電磁輻射，它的這些優(yōu)點(diǎn)決定了其無法估量的應(yīng)用 前景。通過光纖可以實(shí)現(xiàn)城域量子通信網(wǎng)絡(luò)，通過中繼器連接實(shí)現(xiàn)城際量 子網(wǎng)絡(luò)，通過衛(wèi)星中

15、轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子通信,最終構(gòu)成廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。 未來數(shù)年內(nèi)，量子通信將會(huì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，經(jīng)典通信的硬件設(shè)施并不會(huì)被完全取代，而是在現(xiàn)有設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行融合。在通信發(fā)送端和接收端 安裝單光子探測器、量子網(wǎng)關(guān)等量子加密設(shè)備,即可在電話、傳真、光纖網(wǎng)絡(luò)等原有的通信網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)量子通信 ,這將大大地提升通信的安全性。量子 通信有望在10到15年之后成為繼電子和光電子之后的新一代通信技術(shù),這種“無條件安全”的通信方式，將從根本上解決國防、金融、政務(wù)、商業(yè)等 領(lǐng)域的信息安全問題。3、藍(lán)牙技術(shù)以近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別 連接的短程無線電技術(shù)，要建立通用的無線電空中接口及其控

16、制軟件的公 開標(biāo)準(zhǔn),使通信和計(jì)算機(jī)進(jìn)一步結(jié)合，在沒有電纜或者是電纜通過1Mb/s的速率進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互傳遞的同時(shí)，還能夠比較便捷地接入到互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，這是一種能夠?qū)崿F(xiàn)語音以及數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)囊?guī)范，是一種成本低廉、功耗較 低、具備一定的安全性的無線連接的新技術(shù)。4、Wi-Fi無線局域網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn) MOPS勺無線接入，這種技術(shù)的主要優(yōu)勢在于能夠 較完美的解決無線局域網(wǎng)以及校園網(wǎng)當(dāng)中的用戶以及用戶終端的無線接入 其覆蓋的范圍大約能夠達(dá)到100m,而且傳輸?shù)乃俣缺容^快，相對(duì)而言，成本 也比較低下，大大的節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)布線的費(fèi)用，而且更加方面廠商的參與，盡 管其數(shù)據(jù)的安全性會(huì)稍微遜色于藍(lán)牙技術(shù)，但是其帶寬以及電波的

17、覆蓋面 積與藍(lán)牙相比具有非常明顯的優(yōu)勢，但是其較好的帶寬也是以非常高的功 耗作為主要代價(jià)的，所以說，絕大部分的無線網(wǎng)絡(luò)都需要具備較高的電能作 為儲(chǔ)備，這也在一定程度上限制了無線網(wǎng)路在工業(yè)場所的廣泛使用5、ZigBeeZigBee是一種低速率、短距離的新興無線組網(wǎng)通信技術(shù)。它主要用于 近距離無線連接，是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)與藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。ZigBee技術(shù)具備自身的無線標(biāo)準(zhǔn)，其主要借助于數(shù)以千計(jì)的微小的傳感器相互之 間的協(xié)調(diào)來達(dá)到通信的目的，借助于無線電波，這些傳感器用類似接力的 方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)由同一個(gè)傳感器向另外一個(gè)傳感器的傳送，在此過程當(dāng)中， 所需要使用的能量極其微小，因此，這種通信的效率

18、相對(duì)而言是比較高的. 6、4G4G網(wǎng)絡(luò)也就是3G網(wǎng)絡(luò)和WLAN勺結(jié)合體，其主要的優(yōu)勢為，能夠更加清 晰的進(jìn)行視頻圖像的傳輸，其圖片的質(zhì)量與電視的清晰質(zhì)量幾乎一致，4G系統(tǒng)的下載速度也很理想，通常情況下，能夠達(dá)到10MB的速度，與目前的撥號(hào) 上網(wǎng)相比，網(wǎng)速快了大概200倍，上傳的速度也非?？欤旧夏軌蜻_(dá)到5Mbps4,止匕外，其還能夠充分的滿足用戶對(duì)其所提出的要求,4G網(wǎng)絡(luò)還能夠再DSL以及有線電視解調(diào)器還沒有進(jìn)行覆蓋的地方部署，進(jìn)而逐漸擴(kuò)展到全部的地區(qū)，顯而易見，4G網(wǎng)絡(luò)所具有的優(yōu)勢目前的網(wǎng)絡(luò)無法取代的。7、WIMAX和3G與WiMAX WLA陣寬帶無線技術(shù)而言，它們之間雖然存在著局部 競爭，但融合已是大勢所趨。當(dāng)前已經(jīng)得到規(guī)模化商用的3G網(wǎng)絡(luò)，不僅在產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化方面擁有其他無線技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢,而且它還具有廣域覆蓋、全球漫游、電信級(jí)安全性等優(yōu)勢，這使得3G當(dāng)仁不讓地成為多元融合的公共無線通信平臺(tái)。 WiMA油于具有超高的數(shù)