第6章常見的通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡

6.1基本概念６.１.1通信網(wǎng)的分類按提供業(yè)務分為：電信網(wǎng)、電報網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、計算機網(wǎng)等;按傳輸媒介分為：雙絞線網(wǎng)、光纖網(wǎng)、無線通信網(wǎng)等;按交換方式分為：電路交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、報文交換網(wǎng)、ATM網(wǎng)等;按網(wǎng)絡覆蓋范圍分為:：互聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)等;按拓撲結(jié)構(gòu)分為：網(wǎng)型網(wǎng)、星型網(wǎng)、總線型網(wǎng)、復合型網(wǎng)等;按網(wǎng)絡傳遞信號形式分為：數(shù)字通信網(wǎng)和模擬通信網(wǎng)。6.1基本概念６.１.２多址技術(shù)1.頻分多址(FDMA)6.1基本概念６.１.２多址技術(shù)采用FDMA方式主要有如下特點:(1)單路單載波(SCPC)傳輸,即每個頻道只傳一路業(yè)務信息,載頻間隔必須滿足業(yè)務信息傳輸?shù)男枨蟆?2)信號連續(xù)傳輸,各多址信道信號在時間和空間重疊,頻率分割。(3)頻率分配工作復雜,重復設置收發(fā)信道設備。例如基站有50個頻道,則需要50套結(jié)構(gòu)幾乎相同的發(fā)信道設備。(4)多頻道信號互調(diào)干擾嚴重。(5)頻率利用率低,容量小。(6)若FDMA方式用于每小時頻道傳輸一路業(yè)務數(shù)字信號,數(shù)字信號速率低,一般在25kbit/s以下,由于數(shù)字信號經(jīng)傳輸時延擴展幾十微秒,碼間干擾引起的誤碼很小,無須設置自適應均衡,構(gòu)成簡單。6.1基本概念2．時分多址(TDMA)６.１.２多址技術(shù)6.1基本概念６.１.２多址技術(shù)TDMA通信系統(tǒng)和FDMA通信系統(tǒng)相比,具有以下主要特點:(1)TDMA系統(tǒng)的基站可只用一部發(fā)射機,可以避免像FDMA系統(tǒng)那樣因多部不同頻率的發(fā)射機同時工作而產(chǎn)生互調(diào)干擾。(2)TDMA系統(tǒng)對時隙的管理和分配通常要比對頻率的管理與分配簡單。因此,TDMA系統(tǒng)更容易進行時隙的動態(tài)分配。(3)因為終端只在指定的時隙接收發(fā)送端發(fā)給它的信息,因而在一幀的其他時隙中,可以傳送網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)送的廣播信息和控制信息。這對于加強通信網(wǎng)絡的控制功能是有利的。(4)TDMA系統(tǒng)必須有精確的定時和同步,它是TDMA系統(tǒng)正常工作的重要保證。6.1基本概念６.１.２多址技術(shù)3．碼分多址(CDMA)CDMA方式是用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機編碼信號或其他擴頻碼調(diào)制所需傳送的信號,使原信號的帶寬被拓寬,再經(jīng)載波調(diào)制后發(fā)送出去。接收端使用完全相同的擴頻碼序列,同步后與接收的寬帶信號做相關(guān)處理,把寬帶信號解擴為原始數(shù)據(jù)信息。不同用戶使用不同的碼序列,它們占用相同頻帶,接收機雖然能收到,但不能解出,這樣可實現(xiàn)互不干擾的多址通信。它以不同的互相正交的碼序列區(qū)分用戶,故稱為“碼分多址暠。由于它是以擴頻為基礎的多址方式,所以也稱為“擴頻多址(SSMA)”。6.1基本概念６.１.２多址技術(shù)CDMA與FDMA和TDMA比較,其優(yōu)點是:①系統(tǒng)容量大于FDMA和TDMA。CDMA的關(guān)鍵在于所用擴頻碼有多少個不同的互相正交的碼序列,就有多少個不同的地址,就有多少個碼分信道,也就是說在擴頻碼足夠時,可臨時增添用戶,不會發(fā)生通信阻塞,不會使用戶搶不上“線”。②CDMA的頻帶寬,允許采用冗長度很高的糾錯編碼技術(shù),因此抗干擾能力和糾錯能力很強,話音質(zhì)量相當好。③CDMA系統(tǒng)無需防護間隔。FDMA和TDMA對于頻率、時隙的準確性要求非常嚴格,為防止頻率和時間擴散而引起的頻率、時間的重疊,必須在頻率和時間上設置防護間隔,CDMA則無須如此。6.1基本概念６.１.２多址技術(shù)4．空分多址(SDMA)6.２計算機網(wǎng)絡第1階段：面向終端的計算機通信網(wǎng)第2階段：分組交換網(wǎng)第3階段：計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的形成第4階段：網(wǎng)絡互聯(lián)與高速計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡從產(chǎn)生到發(fā)展,總體來說可以分成4個階段:6.２計算機網(wǎng)絡６.２.１計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成1．硬件系統(tǒng)(1)網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)(2)網(wǎng)絡適配器———網(wǎng)卡(3)網(wǎng)絡交換設備(4)網(wǎng)絡互聯(lián)設備(5)網(wǎng)絡終端與網(wǎng)絡服務器(6)其他硬件設備6.２計算機網(wǎng)絡6.２計算機網(wǎng)絡６.２.１計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成２．軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信軟件網(wǎng)絡操作系統(tǒng)網(wǎng)絡應用軟件6.２計算機網(wǎng)絡６.２.２計算機網(wǎng)絡協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)6.２計算機網(wǎng)絡６.２.２計算機網(wǎng)絡協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)1．協(xié)議6.２計算機網(wǎng)絡６.２.２計算機網(wǎng)絡協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2．OSI模型6.２計算機網(wǎng)絡6.２計算機網(wǎng)絡６.２.２計算機網(wǎng)絡協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)3．TCP/IP協(xié)議6.２計算機網(wǎng)絡６.２.３網(wǎng)絡尋址1．IP地址6.２計算機網(wǎng)絡6.２計算機網(wǎng)絡6.２計算機網(wǎng)絡6.２計算機網(wǎng)絡6.２計算機網(wǎng)絡6.２計算機網(wǎng)絡６.２.３網(wǎng)絡尋址2．子網(wǎng)劃分6.２計算機網(wǎng)絡6.２計算機網(wǎng)絡6.２計算機網(wǎng)絡６.２.３網(wǎng)絡尋址3．ARP協(xié)議說明這種通過IP地址獲得MAC地址方法的協(xié)議被稱為ARP協(xié)議。ARP程序在局域網(wǎng)中是一個非常重要的程序。沒有ARP程序,我們就無法得到目標主機的MAC地址,也就無法封裝幀報頭。6.２計算機網(wǎng)絡６.２.４計算機局域網(wǎng)1．局域網(wǎng)(LAN)概述計算機局域網(wǎng)是一種可以提供高速交換連接的通信網(wǎng)絡,適用于一座大樓、校園等,一般在幾千米的范圍內(nèi)。LAN具有以下特點:(1)多個系統(tǒng)共享同一傳輸介質(zhì);(2)具有較高的傳輸速率,一般在100Mbit/s以上,不同類型的傳輸介質(zhì)傳輸速率相差較大,無線局域網(wǎng)一般是幾十Mbit/s；(3)具有較高的可靠性,誤碼率低,傳輸時延小;(4)具有單播、組播和廣播的能力;(5)由于歸一個單位或組織所有,容易維護和管理。6.２計算機網(wǎng)絡6.２計算機網(wǎng)絡６.２.４計算機局域網(wǎng)2．LAN的控制方式LAN有“中心控制暠和“分布式控制暠兩種控制方式。中心控制需要單個的設備來控制整個網(wǎng)絡,這種方式的缺點是一旦控制器出現(xiàn)故障將會使整個網(wǎng)絡癱瘓;現(xiàn)行大多數(shù)LAN都采用分布式控制,接入網(wǎng)絡的所有設備實際上都管理著網(wǎng)絡,無須中心設備。接收與發(fā)送信息的指令必須在所有接入網(wǎng)絡的設備中建立,通常利用硬件與軟件的組合。例如,在一個使用分布式控制的LAN中,10個PC都要承擔運營網(wǎng)絡的責任。每個PC機通常包含了一個特殊的網(wǎng)絡接口卡,并且使用專用的網(wǎng)絡軟件程序。6.２計算機網(wǎng)絡６.２.４計算機局域網(wǎng)3．LAN的媒質(zhì)接入控制方式(1)CSMA/CD在總線型局域網(wǎng)中常用的隨機接入方式是CSMA/CD協(xié)議。CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)叫做載波偵聽多點接入/沖突檢測。(2)令牌令牌(token)是受控接入方式,多用于以光纖為媒質(zhì)的令牌環(huán)網(wǎng)。令牌是由1和0組成的特殊碼組,共有兩個,分別稱為通行令牌與忙令牌。網(wǎng)絡中的所有設備都一直在監(jiān)聽網(wǎng)絡的工作狀況,只有當設備接收到空令牌時才可以發(fā)送信息。6.２計算機網(wǎng)絡6.２計算機網(wǎng)絡６.２.４計算機局域網(wǎng)4.LAN標準大多數(shù)LAN標準由IEEE下的IEEE802(又稱為LMSC,LAN/MANStandardsCommittee,局域網(wǎng)/城域網(wǎng)標準委員會)負責制定。IEEE將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層功能分為兩個主要部分:第一部分稱為媒體接入控制(MAC),描述一個網(wǎng)絡中的接入方法,如CSMA/CD或令牌;第二部分稱為邏輯鏈路控制(LLC),描述各種接入方式通用的其他功能,如誤碼檢驗。6.3移動通信系統(tǒng)６.3.1

GSM蜂窩移動通信系統(tǒng)6.3移動通信系統(tǒng)６.3.1

GSM蜂窩移動通信系統(tǒng)1.GSM系統(tǒng)主要參數(shù)6.3移動通信系統(tǒng)6.3移動通信系統(tǒng)６.3.1

GSM蜂窩移動通信系統(tǒng)2.GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6.3移動通信系統(tǒng)６.3.1

GSM蜂窩移動通信系統(tǒng)3.GSM的編號MSISDNIMSIIMEIMSRNTMSI6.3移動通信系統(tǒng)６.3.1

GSM蜂窩移動通信系統(tǒng)4.GSM的特殊技術(shù)切換位置更新呼叫路由選擇鑒定與安全6.3移動通信系統(tǒng)６.3.1

GSM蜂窩移動通信系統(tǒng)5.GPRS簡介GPRS(通用無線分組業(yè)務)是對原有的GSM網(wǎng)絡進行擴充,提供高速無線分組業(yè)務的系統(tǒng),常被稱為“2.5G”。前面我們提到,GSM的數(shù)據(jù)發(fā)送速率僅為9.6kbit/s，只能提供短消息等低速率數(shù)據(jù)服務，很難開展更多的業(yè)務，因此人們在市場對“高速率”的呼喚聲中引入了GPRS。GSM本質(zhì)上是一種基于電路交換的系統(tǒng)，只適合于處理質(zhì)量不高的話音業(yè)務和低速率數(shù)據(jù)業(yè)務。6.3移動通信系統(tǒng)6.3移動通信系統(tǒng)６.3.2

CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)1.CDMA移動通信網(wǎng)的特點(1)系統(tǒng)容量大(2)系統(tǒng)容量的靈活配置(3)系統(tǒng)性能質(zhì)量更佳(4)頻率規(guī)劃簡單(5)延長手機電池壽命(6)建網(wǎng)成本下降6.3移動通信系統(tǒng)６.3.2

CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)2.CDMA移動通信網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)功率控制技術(shù)PN碼技術(shù)RAKE接收技術(shù)軟切換技術(shù)話音編碼技術(shù)6.3移動通信系統(tǒng)６.3.3

3G移動通信系統(tǒng)6.3移動通信系統(tǒng)６.3.3

3G移動通信系統(tǒng)1.3G的技術(shù)標準6.3移動通信系統(tǒng)6.3移動通信系統(tǒng)６.3.3

3G移動通信系統(tǒng)2.3G的頻譜分配6.3移動通信系統(tǒng)6.3移動通信系統(tǒng)6.3移動通信系統(tǒng)６.3.3

3G移動通信系統(tǒng)3.3G的目標全球統(tǒng)一頻譜、統(tǒng)一標準,全球無縫覆蓋；更高的頻譜效率,更低的建設成本；能提供更高的服務質(zhì)量和保密性能；能提供足夠的系統(tǒng)容量,便于2G系統(tǒng)的過渡和演進；能提供多種業(yè)務,能使用多種環(huán)境,速率最高2Mb/s，其中車速環(huán)境144kb/s，步行環(huán)境384kb/s，室內(nèi)環(huán)境2Mb/s。6.3移動通信系統(tǒng)６.3.4

LTE與4G技術(shù)6.3移動通信系統(tǒng)６.3.4

LTE與4G技術(shù)1.4G通信的優(yōu)點(1)通信速度更快(2)網(wǎng)絡頻譜更寬(3)通信更加靈活(4)智能性能更高(5)兼容性能更平滑(6)提供各種增值服務(7)實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信(8)頻率使用效率更高(9)通信費用更加便宜6.3移動通信系統(tǒng)６.3.4

LTE與4G技術(shù)2.4G通信的關(guān)鍵技術(shù)正交頻分復用(OFDM)智能天線技術(shù)軟件無線電(SDR)技術(shù)多用戶檢測技術(shù)IPv6技術(shù)6.3移動通信系統(tǒng)６.3.4

LTE與4G技術(shù)3.4G通信在我國的應用6.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)６.4.1基本概念6.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)６.4.2人造衛(wèi)星的分類6.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)6.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)６.4.3靜止衛(wèi)星6.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)6.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)６.4.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成1.衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器6.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)６.4.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成2.衛(wèi)星地面發(fā)射站6.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)6.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)６.4.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成3.衛(wèi)星地面接收機6.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)６.4.5衛(wèi)星通信的工作頻段6.5光纖通信系統(tǒng)６.5.1光纖通信系統(tǒng)的基本組成6.5光纖通信系統(tǒng)６.5.2光傳輸原理6.5光纖通信系統(tǒng)6.5光纖通信系統(tǒng)６.5.3無源光器件光衰減器光隔離器光開關(guān)光分路耦合器光調(diào)制器6.5光纖通信系統(tǒng)６.5.4光發(fā)射機6.5光纖通信系統(tǒng)６.5.4光發(fā)射機1.光源6.5光纖通信系統(tǒng)６.5.4光發(fā)射機2.光發(fā)射機電路6.5光纖通信系統(tǒng)6.5光纖通信系統(tǒng)６.5.4光發(fā)射機3.信道編碼電路6.5光纖通信系統(tǒng)６.5.5光接收機6.5光纖通信系統(tǒng)６.5.5光接收機1.光電檢測器6.5