華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)通信

電力系統(tǒng)通信華北電力大學(xué)電氣與電子學(xué)院盧文冰主要內(nèi)容：

1.1通信技術(shù)的發(fā)展

1.2計算機通信與網(wǎng)絡(luò)

1.3我國電力系統(tǒng)通信的現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略一.概述1.1.1通信的概念從古至今通信的方式多種多樣，傳遞的內(nèi)容千差萬別，但有一個共性——信息傳遞因此，所謂通信就是信息的傳遞，這里的“傳遞”可以認(rèn)為是一種信息傳輸?shù)倪^程或方式。通信的發(fā)展史：簡單的說經(jīng)歷了三個階段語音和文字階段電通信階段電子信息時代值得人們紀(jì)念的10項重大通信技術(shù)：1、摩爾斯發(fā)明有線電報。2、馬克尼發(fā)明無線電報。3、載波通信。（它的出現(xiàn)改變了一條線路只能傳送一路電話的局面，使一個物理介質(zhì)上傳送多路音頻電話信號成為可能）4、電視。（使傳輸和交流信息從單一的聲音發(fā)展到實時圖象）5、電子計算機。6、集成電路。7、光纖通信。8、衛(wèi)星通信。9、蜂窩移動通信。10、因特網(wǎng)。1.1.2通信系統(tǒng)的分類與構(gòu)成通信系統(tǒng)的定義與組成用于進(jìn)行通信的設(shè)備硬件、軟件和傳輸介質(zhì)的集合叫做通信系統(tǒng)。

圖1-1干擾信源發(fā)送設(shè)備傳輸介質(zhì)接收設(shè)備信宿源系統(tǒng)目的系統(tǒng)從硬件上看，通信系統(tǒng)主要由信源、信宿、傳輸介質(zhì)和收信、發(fā)信設(shè)備五部分組成。（如圖1-1）

信源:把各種可能消息轉(zhuǎn)換成原始的電信號.發(fā)送設(shè)備:將信源產(chǎn)生的信號變換為適于信道傳輸?shù)男盘?傳輸介質(zhì):也叫信道,是信號的傳輸媒介.接受設(shè)備:作用是將從信道上接收的信號變換成信息接收者可以接收的信息.信宿:信息的接收者.噪聲:系統(tǒng)內(nèi)各種干擾影響的等效結(jié)果.通信系統(tǒng)的分類

(1)按信號特征分類

根據(jù)信道中傳輸信號種類的不同,通信系統(tǒng)可分為兩大類:

模擬通信系統(tǒng)—信道中傳輸模擬信號

數(shù)字通信系統(tǒng)—信道中傳輸數(shù)字信號模擬與數(shù)字的概念:A、模擬信號-參量(因變量)取值隨時間(自變量)的連續(xù)變化而連續(xù)變化的信號.

離散信號-在時間上取離散值的信號。

B、數(shù)字信號-自變量取離散值，參量取有限個經(jīng)過量化的離散信號。圖1-2即為數(shù)字通信系統(tǒng)模型；圖1-1為模擬通信系統(tǒng)模型；信源編碼：對模擬信號進(jìn)行編碼，去掉冗余信息，得到數(shù)字信號信道編碼：對數(shù)字信號進(jìn)行再次編碼，使得信號具有自動檢糾錯能力噪聲信源調(diào)制器信道解調(diào)器信宿信源編碼信道編碼信道譯碼信源解碼圖1-2

數(shù)字通信的優(yōu)點-抗噪聲（干擾）能力強-可以控制差錯，提高了傳輸質(zhì)量-便于用計算機進(jìn)行處理-易于加密、保密性強-可以傳輸語音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活

需要說明的是，自從有了數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)之后，這種以信道傳輸信號的種類為標(biāo)準(zhǔn)對通信系統(tǒng)進(jìn)行的分類就顯得不夠嚴(yán)謹(jǐn)，因為數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的信道可以是傳輸數(shù)字信號的信道，也可以是傳輸模擬信號的信道，或者說數(shù)據(jù)通信中的數(shù)據(jù)信號既可以以數(shù)字信號的形式在數(shù)字信道中傳輸，也可以轉(zhuǎn)換成模擬信號在模擬信道中傳輸。

這樣我們可以把通信系統(tǒng)分為三種：模擬通信系統(tǒng)-模擬通信數(shù)字通信系統(tǒng)-數(shù)字通信數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)-數(shù)據(jù)通信

（2）按傳輸介質(zhì)分類：按傳輸介質(zhì)的不同，通信系統(tǒng)又有無線通信系統(tǒng)和有線通信系統(tǒng)之分。無線通信系統(tǒng)-利用無線電波、紅外線、超聲波、激光進(jìn)行通信的系統(tǒng)有線通信系統(tǒng)-用導(dǎo)線作為介質(zhì)的系統(tǒng)隨著通信技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，單純的有線或無線通信系統(tǒng)越來越少

（3）按調(diào)制方式分類按調(diào)制與否可，分為基帶通信系統(tǒng)和調(diào)制通信系統(tǒng)（4）按通信的業(yè)務(wù)分類按傳送信息的物理特征分為電話通信系統(tǒng)、電報通系統(tǒng)信、廣播通信系統(tǒng)、電視通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等。（5）按工作波段分類按使用波長可分為長波通信系統(tǒng)、中波通信系統(tǒng)、短波通信系統(tǒng)、微波通信系統(tǒng)和光通信系統(tǒng)。

綜上所述,通信系統(tǒng)的分類可表示為:

模擬基帶傳輸系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)模擬調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字調(diào)制傳輸系統(tǒng)1.1.3通信信道和噪聲信道的定義和分類定義：信道是指以傳輸媒質(zhì)為基礎(chǔ)的信號通道。分類：廣義信道、狹義信道。有線信道、無線信道。調(diào)制信道、編碼信道。圖1–3調(diào)制信道和編碼信道(2)通信噪聲的定義與分類廣義上說，通信系統(tǒng)中不攜帶有用信息的信號就是噪聲。

根據(jù)來源不同，噪聲可分為人為噪聲、自然噪聲、內(nèi)部噪聲。

根據(jù)噪聲性質(zhì)，噪聲可分為：

單頻噪聲：以某一固定頻率出現(xiàn)的連續(xù)波噪聲

脈沖噪聲：一種隨機出現(xiàn)的無規(guī)律噪聲

起伏噪聲：主要是內(nèi)部噪聲，而且是一種連續(xù)波隨機噪聲（3）信道的容量

信道容量：單位時間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲笮畔⒘?，可以用信道的最大信息傳輸速率來表示。香農(nóng)公式：C=Blog2(1+S/N)(bit/s)C—

信道容量(b/s)B—信道帶寬（Hz）

S—

信號功率N—噪聲功率1.4通信體統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是有效性和可靠性。有效性是指在給定信道內(nèi)所傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少，或者說是傳輸?shù)摹八俣取??？煽啃允侵附邮招畔⒌臏?zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量”。模擬通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有效性可用有效傳輸頻帶來度量?？煽啃杂媒邮斩俗罱K輸出信噪比來度量。不同調(diào)制方式在同樣信道信噪比下所得到的最終解調(diào)后的信噪比是不同的。如調(diào)頻信號抗干擾能力比調(diào)幅好，但調(diào)頻信號所需傳輸頻帶卻寬于調(diào)幅。數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有效性可用傳輸速率來衡量。碼元傳輸速率信息碼元傳輸速率可靠性可用差錯率來衡量。誤碼率（碼元差錯率）誤信率（信息差錯率）碼元傳輸速率RB簡稱傳碼率，又稱符號速率等。它表示單位時間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，單位是波特（Baud），記為B。例如，若1秒內(nèi)傳2400個碼元，則傳碼率為2400B。數(shù)字信號有多進(jìn)制和二進(jìn)制之分，但碼元速率與進(jìn)制數(shù)無關(guān)，只與傳輸?shù)拇a元長度T有關(guān):通常在給出碼元速率時，有必要說明碼元的進(jìn)制。由于M進(jìn)制的一個碼元可以用log2M個二進(jìn)制碼元去表示，因而在保證信息速率不變的情況下，M進(jìn)制的碼元速率RBM與二進(jìn)制的碼元速率RB2之間有以下轉(zhuǎn)換關(guān)系：

RB2=RBMlog2M(B)信息傳輸速率Rb簡稱傳信率，又稱比特率等。它表示單位時間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特數(shù)，單位是比特/秒，可記為bit/s，或b/s

，或bps。每個碼元或符號通常都含有一定bit數(shù)的信息量，因此碼元速率和信息速率有確定的關(guān)系，即

Rb=RB·H(b/s)H為信源中每個符號所含的平均信息量（熵）。等概傳輸時，有最大熵log2M，于是Rb=RBlog2M(b/s)衡量數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)是差錯率，常用誤碼率和誤信率表示。誤碼率（碼元差錯率）Pe是指碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率，即誤信率（信息差錯率）Pb是指發(fā)生差錯的比特數(shù)在傳輸總比特數(shù)中所占的比例，即1.2計算機通信與網(wǎng)絡(luò)1.2.1計算機通信與網(wǎng)絡(luò)的基本模型定義計算機通信是面向計算機和數(shù)據(jù)終端的一種通信方式，可以實現(xiàn)計算機與計算機之間數(shù)據(jù)信息的生成、存儲、傳遞和交換。用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)將地理位置不同，功能獨立的多個計算機互聯(lián)在一起，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享的計算機系統(tǒng)成為計算機通信網(wǎng)。計算機通信網(wǎng)組成計算機通信網(wǎng)由資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)組成。資源子網(wǎng)：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息處理以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的計算機與終端。通信子網(wǎng)：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的設(shè)備與通信線路。通信子網(wǎng)分為兩種類型：點對點通信子網(wǎng)：從信源端發(fā)出的信息經(jīng)過多個交換點轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)指定的信宿端，一般用于廣域網(wǎng)。廣播式通信子網(wǎng)：所有計算機共享同一信道，必須有相應(yīng)的信道訪問控制技術(shù)分配信道使用權(quán)，一般用于局域網(wǎng)。計算機網(wǎng)絡(luò)的分類按覆蓋區(qū)域分：局域網(wǎng)、域域網(wǎng)、廣域網(wǎng)。按網(wǎng)絡(luò)所有權(quán)分：公共網(wǎng)、專用網(wǎng)、私用網(wǎng)。按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分：總線形網(wǎng)、星形網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、樹形網(wǎng)、網(wǎng)狀形網(wǎng)及混合形網(wǎng)。按信息交換方式分：電路交換網(wǎng)、報文交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)。按組網(wǎng)技術(shù)分：陸地網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、分組無線網(wǎng)、局域網(wǎng)。按網(wǎng)絡(luò)環(huán)境分：工作組網(wǎng)、部門級網(wǎng)、企業(yè)級網(wǎng)、超企業(yè)級網(wǎng)、全球網(wǎng)。按網(wǎng)絡(luò)控制方式分：集中式控制網(wǎng)絡(luò)和分布式控制網(wǎng)絡(luò)。計算機通信的特點計算機通信主要以數(shù)據(jù)通信為主，因此傳輸?shù)目煽啃砸蟾?。計算機設(shè)備出自不同的廠商，又用于不同的目的，故需要具備靈活的通信接口，以適應(yīng)各類用戶需要。數(shù)據(jù)信息傳輸效率高。呼叫平均持續(xù)時間短、效率高。業(yè)務(wù)參數(shù)隨應(yīng)用環(huán)境有較大差別。1.2.2標(biāo)準(zhǔn)化組織計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)：法定標(biāo)準(zhǔn)、事實標(biāo)準(zhǔn)目前國際上制定通信與計算機網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的幾個權(quán)威組織

ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織、CCITT國際電話與電報咨詢委員會、ANSI美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會、EIA美國電子工業(yè)協(xié)會、IEEE電氣與電子工程師學(xué)會。常用的體系結(jié)構(gòu)模型

ISO/OSI七層模型TCP/IP協(xié)議簇局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)集IEEE802.X1.3我國電力系統(tǒng)通信的現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略電力系統(tǒng)通信的主要內(nèi)容按業(yè)務(wù)劃分：關(guān)鍵運行業(yè)務(wù)、事務(wù)管理業(yè)務(wù)關(guān)鍵運行業(yè)務(wù)是指遠(yuǎn)動信號、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、繼電保護(hù)信號和調(diào)度電話。事務(wù)管理業(yè)務(wù)包括行政電話、會議電話和會議電視、管理信息數(shù)據(jù)。電力通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點：要求通信有較高的可靠性和靈活性實時性要求高通信范圍點多面廣無人值守機房多網(wǎng)局省局地區(qū)局發(fā)電廠發(fā)電廠變電站變電站電力系統(tǒng)的通信方式電力系統(tǒng)通信幾乎包括了所有的通信方式，不僅采用普通的音頻電話、明線載波、電纜載波、特高頻、數(shù)字微波等通信方式，而且還采用了擴(kuò)頻通信、光纖通信、衛(wèi)星通信等先進(jìn)的通信方式和手段，同時采用程控交換技術(shù)，把各種通信線路連接起來，進(jìn)行語音、數(shù)據(jù)信息交換，形成一個完整的通信網(wǎng)，因此電力系統(tǒng)通信網(wǎng)是一個先進(jìn)的、綜合型的專業(yè)通信網(wǎng)。我國電力系統(tǒng)通信發(fā)展戰(zhàn)略存在的問題：一、通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較薄弱；二、干線傳輸容量偏??；三、現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尚不能滿足未來業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，網(wǎng)絡(luò)管理水平有待提高。信息應(yīng)用信息處理信息傳輸信息采集光纖接入網(wǎng)中壓PLC寬帶無線接入電力光纖傳輸網(wǎng)電力綜合信息交換平臺導(dǎo)線狀態(tài)分析桿塔狀態(tài)分析氣象條件分析一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測智能輸電線路智能變電站線路狀態(tài)視頻安全氣象條件一次設(shè)備二次設(shè)備FTUTTU電能質(zhì)量計量考核居民用電配電網(wǎng)自動化電能質(zhì)量控制智能配電網(wǎng)精細(xì)用能管理信息雙向互動智能用電系統(tǒng)智能電網(wǎng)通信信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)體系信息交換信息接入鏈?zhǔn)絺鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)惡劣電磁環(huán)境傳感網(wǎng)大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)智能電網(wǎng)通信信息解決方案電力通信塔終端信道McWiLL基站電力通信塔McWiLL基站電力通信塔McWiLL基站居民電表遠(yuǎn)程集中抄表終端居民電表居民電表MEM160配電自動化終端FTUTTUDTUMEM160負(fù)控開關(guān)負(fù)控開關(guān)臺區(qū)電表負(fù)荷管理終端MEM160SAC及網(wǎng)管服務(wù)器其它工作站負(fù)控工作站配變監(jiān)控工作站LAN主站系統(tǒng)寬帶無線接入技術(shù)在智能配用電網(wǎng)中的應(yīng)用示范第二章通信的技術(shù)基礎(chǔ)2.1信號的種類與傳輸方式2.2模擬信號的數(shù)字化編碼2.3數(shù)據(jù)的檢錯與糾錯2.4調(diào)制解調(diào)器2.5多路復(fù)用技術(shù)2.6信息交換技術(shù)2.7通信網(wǎng)2.1通信的基本概念2.1.1信號的種類2.1.2數(shù)據(jù)傳輸模式2.1.1信號的種類一、模擬信號與數(shù)字信號

（一）模擬信號

模擬信號是指代表消息的電信號及其參數(shù)（幅度、頻率或相位）取值隨時間的變化而連續(xù)變化的信號，如圖2.1。f(t)f(nT)

PAM信號

(a)

(b)

圖2.1模擬信號波形(a)連續(xù)模擬信號；(b)離散模擬信號2.1.1信號的種類（二）數(shù)字信號

數(shù)字信號是由一系列的電脈沖所組成，時間上是離散的，幅度上也是離散的。如圖2.2.f(t)At

0τTT+τnTnT+τ

圖2.2周期矩形脈沖信號2.1.1信號的種類二、周期信號與非周期信號

周期信號是指信號在相同的時間間隔后，會重復(fù)前一次的波形。即滿足f(t)=f(t+kT),式中，T為信號周期；k為正整數(shù)；則稱該信號為周期信號（如圖2.2）；否則為非周期信號。三、信號的表示方式

常用的表示方法有數(shù)學(xué)表達(dá)式法、時域波形圖法和頻譜表示法。BAB2.1.2數(shù)據(jù)傳輸模式一、串行與并行傳輸

根據(jù)在傳輸介質(zhì)中的存在狀態(tài)和先后順序，數(shù)據(jù)傳輸方式分為并行傳輸和串行傳輸。

(a)并行傳輸(b)串行傳輸

圖2.3傳輸方式A2.1.2數(shù)據(jù)傳輸模式二、同步與異步傳輸

（一）同步傳輸

收發(fā)雙方統(tǒng)一時鐘節(jié)拍完成數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)發(fā)送一般以幀（群）為單位。

圖2.4同步傳輸單元幀起始控制信息數(shù)據(jù)幀結(jié)束校驗和0–nbit8bit8bit8-32m2.1.2數(shù)據(jù)傳輸模式

（二）異步傳輸

收發(fā)雙方位定時時鐘獨立，數(shù)據(jù)率雙方約定，收端利用數(shù)據(jù)本身進(jìn)行同步。

圖2.5

異步傳輸單元起始位數(shù)據(jù)位停止位間隔,不固定2.1.2數(shù)據(jù)傳輸模式三、單工、半雙工與全雙工

圖2.6單工、半雙工與全雙工通信方式2.2信號的調(diào)制與編碼2.2.1

數(shù)字—數(shù)字的轉(zhuǎn)換2.2.2模擬—數(shù)字的轉(zhuǎn)換2.2.3數(shù)字—模擬的轉(zhuǎn)換2.2.4模擬—模擬的轉(zhuǎn)換調(diào)制與解調(diào)2.2.1數(shù)字—數(shù)字的轉(zhuǎn)換

數(shù)字－數(shù)字編碼或轉(zhuǎn)換是用數(shù)字信號來表示數(shù)字信息。如果由計算機產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，直接或經(jīng)過波形形成電路后在其原始電信號所固有的頻帶上傳輸，稱為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的基帶傳輸。相應(yīng)的系統(tǒng)稱為基帶傳輸系統(tǒng)。這里的波形形成電路就是為了使信號的碼型與信道傳輸特性相匹配，一般有如下要求：如果傳輸線路中有電容耦合電路的設(shè)備，就要求信號不含直流和低頻分量；所選碼型所占頻帶要窄；信號本身包含位同步信息；具有差錯檢測能力；編譯碼的電路應(yīng)盡量簡單便于實現(xiàn)。2.2.1數(shù)字—數(shù)字的轉(zhuǎn)換數(shù)字基帶信號常用的碼型有很多，下面是幾種常用的1.單極性不歸零碼（NRZ）

碼型基帶波形如圖2.7(a)所示。(a)t2.單極性歸零碼（RZ）碼型基帶波形如圖2.7(b)所示。(b)t3.雙極性不歸零碼（NRZ）碼型基帶波形如圖2.7(c)所示。(c)t4.雙極性歸零碼（RZ）碼型基帶波形如圖2.7(d)所示。(d)t0

1001110

2.2.1數(shù)字—數(shù)字的轉(zhuǎn)換5.極性交替轉(zhuǎn)換碼（AMI）碼型基帶波形如圖2.7(e)所示。(e)t6.曼切斯特碼碼型基帶波形如圖2.7(f)所示。(f)t7.差分曼切斯特碼

碼型基帶波形如圖2.7(g)所示。(g)t

圖2.7

各種碼型基帶波形對于傳輸碼型，有如下一些要求：無直流分量和只有很小的低頻分量；含有碼元的定時信息；傳輸效率高；最好有一定的檢錯能力；適用于各種信源，即要求以上性能和信源的統(tǒng)計特性無關(guān)基帶數(shù)字信號的傳輸碼型AMI碼－傳號交替反轉(zhuǎn)碼

編碼規(guī)則：“1”

交替變成“＋1”和“－1”， “0”仍保持為“0”，例：消息碼：010110001 AMI碼：0+10-1+1000-1優(yōu)點：沒有直流分量、譯碼電路簡單、能發(fā)現(xiàn)錯碼缺點：出現(xiàn)長串連“0”時，將使接收端無法取得定時信息。又稱：“1B/1T”碼－1位二進(jìn)制碼變成1位三進(jìn)制碼。HDB3碼－3階高密度雙極性碼

編碼規(guī)則：首先，將消息碼變換成AMI碼，然后，檢查AMI碼中連“0”的情況：當(dāng)沒有發(fā)現(xiàn)4個以上（包括4個）連“0”時，則不作改變，AMI碼就是HDB3碼。當(dāng)發(fā)現(xiàn)4個或4個以上連“0”的碼元串時，就將第4個“0”變成與其前一個非“0”碼元（“＋1”或“－1”）同極性的碼元。將這個碼元稱為“破壞碼元”，并用符號“V”表示，即用“+V”表示“＋1”，用“－V”表示“－1”。為了保證相鄰“V”的符號也是極性交替：*當(dāng)相鄰“V”之間有奇數(shù)個非“0”碼元時，這是能夠保證的。*當(dāng)相鄰“V”之間有偶數(shù)個非“0”碼元時，不符合此“極性交替”要求。這時，需將這個連“0”碼元串的第1個“0”變成“＋B”或“－B”。B的符號與前一個非“0”碼元的符號相反；并且讓后面的非“0”碼元符號從V碼元開始再交替變化。例：消息碼:100001000011000011AMI碼:-10000+10000-1+10000-1+1HDB3碼:-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-1

-1000-1+1000

+1

-1+1

-1

00

-1

+1-1

譯

碼：

-10000+1

0000

-1+1

0000

+1-1

100001000011000011譯碼：發(fā)現(xiàn)相連的兩個同符號的“1”時，后面的“1”及其前面的3個符號都譯為“0”。然后，將“+1”和“-1”都譯為“1”，其它為“0”。優(yōu)點：除了具有AMI碼的優(yōu)點外，還可以使連“0”碼元串中“0”的數(shù)目不多于3個，而且與信源的統(tǒng)計特性無關(guān)。去掉V滿足交替，單獨V仍然滿足交替雙相碼－曼徹斯特碼編碼規(guī)則：消息碼“0”傳輸碼“01”

消息碼“1”傳輸碼“10”

例：

消息碼：

11

0

0

10

1 雙相碼：1010

01

01

10

01

10 譯碼規(guī)則：消息碼“0”和“1”交替處有連“0”和連“1”，可以作為碼組的邊界。

優(yōu)缺點：只有2電平，可以提供定時信息，無直流分量；

但是占用帶寬較寬。+E-E1001密勒碼

編碼規(guī)則：消息碼“1”用中點處電壓的突跳表示，或者說用“01”或“10”表示；消息碼“0”單個消息碼“0”不產(chǎn)生電位變化，連“0”消息碼則在邊界使電平突變，或者說用“11”或“00”表示特點：當(dāng)“1”之間有一個“0”時，碼元寬度最長（等于兩倍消息碼的長度）。這一性質(zhì)也可以用來檢測誤碼。產(chǎn)生：雙相碼的下降沿正好對應(yīng)密勒碼的突變沿。因此，用雙相碼的下降沿觸發(fā)雙穩(wěn)觸發(fā)器就可以得到密勒碼。00消息碼：10110001雙相碼：10011010 01010110雙相碼波形：雙相碼相位：0 00

0密勒碼：CMI碼－傳號反轉(zhuǎn)碼

編碼規(guī)則：消息碼“1”交替用“11”和“00”表示； 消息碼“0”用“01”表示，00消息碼：10110001雙相碼：10011010 01010110雙相碼波形：雙相碼相位：0 00

0密勒碼：0CMI碼：nBmB碼

這是一類分組碼，它把消息碼流的n位二進(jìn)制碼元編為一組，并變換成為m位二進(jìn)制的碼組，其中m>n。后者有2m種不同組合。由于m>n，所以后者多出(2m–2n)種組合。在2m種組合中，可以選擇特定部分為可用碼組，其余部分為禁用碼組，以獲得好的編碼特性。雙相碼、密勒碼和CMI碼等都可以看作是1B2B碼。在光纖通信系統(tǒng)中，常選用m=n+1，例如5B6B碼等。除了nBmB碼外，還可以有nBmT碼等等。nBmT碼表示將n個二進(jìn)制碼元變成m個三進(jìn)制碼元。返回2.2.2模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換模擬－數(shù)字的轉(zhuǎn)換是將模擬信號數(shù)字化。典型的轉(zhuǎn)換方法為脈沖編碼調(diào)制（PCM）。將模擬信號經(jīng)過抽樣、量化、編碼三個處理步驟變成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換方式稱為脈沖編碼調(diào)治（PCM，PulseCodeModulation）。2.2.2模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換1.抽樣低通信號抽樣定理：如果模擬信號的最高頻率為fm，若采樣頻率fs大于或等于2fm的采樣頻率，則采樣得到的離散信號序列就能完整地恢復(fù)出原始信號。2.2.2模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換2.量化利用預(yù)先規(guī)定的有限個電平來表示模擬信號抽樣值的過程稱為量化。量化電平：需要把取值無限的抽樣值劃分成有限的M個離散電平，此電平被稱為量化電平。均勻量化非均勻量化信號幅度越小，量化噪聲/信號幅度就越大，解決辦法——非均勻量化，幅度小的信號量化電平增加。

2.2.2模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換3.編碼把量化后的信號電平值變換成二進(jìn)制碼組的過程稱為編碼，其逆過程稱為解碼或譯碼。在PCM通信編碼中，折疊二進(jìn)碼比自然二進(jìn)碼和格雷二進(jìn)碼優(yōu)越，它是A律13折線PCM30/32路基群設(shè)備中所采用的碼型。A律13折PCM——原CCITT所建議。2.2.2模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換整個信號范圍內(nèi)共16段，13個斜率的折線每一段再等分為16份，每份均勻量化

圖2.9A律特性在正域的近似2.2.3數(shù)字—模擬的轉(zhuǎn)換數(shù)字－模擬的轉(zhuǎn)換是基于以數(shù)字信號（0、1）表示的信息來改變模擬（載波）特征的過程。有三種調(diào)制方法：振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）。2.2.4模擬—模擬的轉(zhuǎn)換模擬－模擬的轉(zhuǎn)換，使用模擬信號來表示模擬信息的技術(shù)。模擬－模擬之間的調(diào)制（調(diào)制是載波通信技術(shù)的基礎(chǔ)）可以通過三種方法實現(xiàn)：調(diào)幅(AM)、調(diào)頻(FM)和調(diào)相(PM)。2.3數(shù)據(jù)的檢錯與糾錯2.3.1誤碼的原因2.3.2差錯控制的基本方式2.3.3糾錯檢錯碼基本原理2.3.4常用差錯控制編碼方法2.3.1誤碼的原因1.干擾的影響：加性干擾和乘性干擾2.信道的特性：

隨機信道：誤碼隨機出現(xiàn)，如白噪聲影響；突發(fā)信道：錯碼在一段時間成串出現(xiàn)，脈沖干擾和信道衰落現(xiàn)象；混合信道：即存在隨機錯碼又有突發(fā)錯碼.2.3.2差錯控制的基本方式在數(shù)據(jù)通信中，利用差錯控制編碼進(jìn)行差錯控制的基本工作方式一般分為三種：檢錯重發(fā)、前向糾錯和混合糾錯。一、前向糾錯（FEC-ForwardErrorCorrection）發(fā)送端發(fā)送能夠糾錯的碼，接收端收到后能檢錯和糾錯；特點是無需反饋信道，譯碼實時性好，設(shè)備復(fù)雜。二、檢錯重發(fā)（ARQ-AutomaticRepeatRequest）發(fā)端發(fā)送具有檢錯能力的碼，接收端判斷是否有錯，如果認(rèn)為有錯則發(fā)端重發(fā)，直到接收正確為止。特點是設(shè)備簡單，需反饋信道，實時性差。2.3.2差錯控制的基本方式三、混合糾錯（HEC-HybirdErrorCorrection）

混合糾錯是將前向糾錯和檢錯重發(fā)方式的結(jié)合。當(dāng)在該碼的糾錯能力范圍內(nèi)時，自動糾錯；當(dāng)錯誤過多，超出糾錯能力時，反饋重發(fā)。2.3.3糾錯檢錯碼基本原理一、糾錯編碼的原理

糾錯編碼原理：在信碼元后面增加監(jiān)督位，并選擇其中的組合作為禁用碼(不用的碼型)，利用碼的冗余性實現(xiàn)糾錯或者檢錯。二、分組碼的概念

將信息碼分組，為每組信息碼附加若干監(jiān)督碼的編碼，稱為分組碼。碼組重量：碼組中“1”的數(shù)目稱為碼組的重量；碼組距離d：對應(yīng)位上數(shù)字不同的位數(shù)成為碼組的距離；最小碼距d0：在(n,k)線性分組碼中，任兩個碼字之間的距離中最小的碼距稱為最小碼距；2.3.3糾錯檢錯碼基本原理檢錯：設(shè)要檢測的錯碼個數(shù)為e，則要求最小碼距d0≥e+1。糾錯：設(shè)要糾正的錯碼個數(shù)為t，則要求最小碼距d0≥2t+1。同時糾錯檢錯：d0≥e+t+1（e>t）。滿足條件3，可以同時糾正t個錯，檢出e個錯。2.3.4常用差錯控制編碼方法1.

奇偶校驗碼

現(xiàn)將數(shù)字序列分組，若干碼元為一組在各組的數(shù)字信息后面附加1位監(jiān)督位，使得該碼組連監(jiān)督位在內(nèi)的“1”的個數(shù)位偶數(shù)(偶校驗)或奇數(shù)(奇校驗).偶校驗

an-1+an-2+…+a0＝0奇校驗an-1+an-2+…+a0＝12.3.4常用差錯控制編碼方法2.恒比碼每碼組均含有相同數(shù)目的1由于1和0的數(shù)目之比相同，因此得名這種碼在檢測時只要計算接收碼組中的1的數(shù)目是否正確如7中取3碼能檢測出全部單個錯誤，因為單個錯誤使得碼組中1的個數(shù)變?yōu)?或者4；同理奇數(shù)個錯誤也能檢測出來，如：0011100變?yōu)?111100，1111110，1101111偶數(shù)個：0101100，1100100變?yōu)樵视么a組。2.3.4常用差錯控制編碼方法3.漢明碼建立在代數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的編碼稱為代數(shù)碼，常見的是線性碼；線性碼中信息位和監(jiān)督位是由線性代數(shù)方程聯(lián)系著的，或者說，線性碼是按一組線性方程構(gòu)成的；漢明碼是一種能夠糾正1位錯碼的編碼方式；r個監(jiān)督位構(gòu)造出r個監(jiān)督關(guān)系式來指示一位錯碼的n個可能的位置，則要求：2r-1≥n或2r≥k+r+1。編碼效率：k/n=(2r-1-r)/(2r-1)=1-r/n。2.3.4常用差錯控制編碼方法4.循環(huán)碼線性分組碼中的一種；除具有線性碼的一般特性外，還具有循環(huán)性，即：循環(huán)碼中的任一碼組循環(huán)一位后仍為該碼中的一個碼；若（an-1an-2an-3

…a2a1

a0）是一循環(huán)碼組，則（an-2an-3

…a2a1

a0an-1

）（an-3

…a2a1

a0an-1an-2

）（a1

a0an-1an-2an-3

…a2

）也是該碼中的碼組。2.4調(diào)制解調(diào)器2.4.1調(diào)制解調(diào)器的作用2.4.2調(diào)制解調(diào)器的分類2.4.3調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)準(zhǔn)2.4.4寬帶調(diào)制解調(diào)器Modem2.4.1調(diào)制解調(diào)器的作用調(diào)制解調(diào)器的作用：在數(shù)據(jù)終端與信道之間插入數(shù)字調(diào)

制解調(diào)器（Modem-ModulatorandDemodulator）利用Modem在數(shù)據(jù)

發(fā)送端將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成便于通道

傳送的模擬信號，而在接收端再將

模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。2.4.2調(diào)制解調(diào)器分類按工作速率分：低速Modem（<1200bit/s）,中速Modem（1200~9600bit/s）,高速Modem（>9600bit/s）按調(diào)制方式分：頻移鍵控FSK，相移鍵控PSK，振幅鍵控ASK按結(jié)構(gòu)分：機箱式，獨立式，插卡式按應(yīng)用場合分：四線電路Modem,二線電路Modem按信號傳輸方式分：同步傳輸方式，異步傳輸方式2.4.3調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)準(zhǔn)一、標(biāo)準(zhǔn)與建議

1.三種調(diào)制協(xié)議V.32協(xié)議是9600bit/s高速Modem的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制協(xié)議。V.32bis協(xié)議是14400bit/s高速Modem的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制協(xié)議。V.34協(xié)議采用四維TCM編碼調(diào)制方式等和V8協(xié)議握手等先進(jìn)手段先進(jìn)技術(shù)，使其傳輸速率達(dá)到28.8kbit/s。2.差錯控制協(xié)議兩個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：MNP和V.423.數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議兩個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：V.42bis和MNP54.通信軟件

2.4.3調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)準(zhǔn)二、AT命令A(yù)T命令集的產(chǎn)生是為了調(diào)制解調(diào)器的兼容性。AT命令集是衡量調(diào)制解調(diào)器和主機上的調(diào)制解調(diào)器軟件是否能流行，和是否被用戶所接受的重要指標(biāo)。2.4.4寬帶調(diào)制解調(diào)器ModemISDNModem

ADSLModem2.5多路復(fù)用技術(shù)2.5.1多路復(fù)用的基本概念2.5.2頻分多路復(fù)用（FDM）2.5.3時分多路復(fù)用（TDM）2.5.4波分多路復(fù)用（WDM）2.5.1多路復(fù)用的基本概念多路復(fù)用技術(shù)：使多個信號沿同一信道傳輸而互相不干

擾的技術(shù)

頻分多路復(fù)用（FDM）多路復(fù)用技術(shù)時分多路復(fù)用（TDM）

波分多路復(fù)用（WDM）2.5.2頻分多路復(fù)用（FDM）原理：整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道，每路信號占用一個頻率通道進(jìn)行傳輸。頻率通道之間留有防護(hù)頻帶以防相互干擾。圖2.10頻分復(fù)用原理圖CH2CH1CH3原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬MUXCH1CH2CH3帶寬復(fù)用信號f復(fù)用器2.5.3時分多路復(fù)用（TDM）原理：把時間分割成小的時間片，每個時間片分為若干個時隙，每路數(shù)據(jù)占用一個時隙進(jìn)行傳輸。A2A1A3原始信號D2D1D3數(shù)字化信號MUX復(fù)用后的數(shù)據(jù)流時隙號1231D3D2D1時間片12時間片2D1時隙D2圖2.11時分復(fù)用原理圖2.5.3時分多路復(fù)用（TDM）一、T1載波T標(biāo)準(zhǔn)在北美和日本采用，T1載波是T標(biāo)準(zhǔn)的基群，由24路8kHz抽樣的信號復(fù)用而成。

幀125μs（193bits）

7位數(shù)據(jù)1位控制信號幀同步編碼圖2.12T1載波幀結(jié)構(gòu)C23C1C2C242.5.3時分多路復(fù)用（TDM）二、E1載波E標(biāo)準(zhǔn)在歐洲和我國采用，E1載波是E標(biāo)準(zhǔn)的基群。又稱PCM30/32系統(tǒng)。E1載波由32路組成，其中30路用來傳輸用戶語音信號，2路用作信令。每路話音信號抽樣速率為fs=8000Hz,一幀共有32個時間間隔，稱為時隙。2.5.3時分多路復(fù)用（TDM）3.91us備用比特復(fù)幀同步信號CH16~CH29信令時隙幀同步時隙abcdabcdCH15CH30CH2CH17CH1CH16保留給國內(nèi)通信用CH3032路時隙256bit125usF0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15TS0TS1TS2

…TS15TS16TS17

…TS31x001101100001A211abcdabcd11111A1x1abcdabcd

16幀2.0ms復(fù)幀結(jié)構(gòu)基本幀幀結(jié)構(gòu)偶幀TS0話路時隙話路時隙奇幀TS0F1F2F15

A1：幀失步對告碼

A2：復(fù)幀失步對告碼同步時為0，失步時為1，收信號中得不到幀同步信號、復(fù)幀同步信號時向?qū)Ψ桨l(fā)告警信號CH0~CH15圖2.13E1載波的幀結(jié)構(gòu)2.5.3時分多路復(fù)用（TDM）三、多級復(fù)用

在TDM系統(tǒng)中，將多個基群信號再按時分的方法多次匯接起來，以便形成更高速率的數(shù)據(jù)流的復(fù)接方法，稱為多級復(fù)用。通常有三種復(fù)接方法：按位復(fù)接，按路復(fù)接，按幀復(fù)接。2.5.4波分多路復(fù)用（WDM）波分多路復(fù)用是將頻分復(fù)用技術(shù)用于光纖信道。其基本原理與頻分復(fù)用FDM大致相同。2.6信息交換技術(shù)2.6.1交換的概念2.6.2電路交換2.6.3報文交換2.6.4分組交換2.6.5異步轉(zhuǎn)移模式ATM2.6.6交換技術(shù)的比較2.6.1交換的概念什么是交換？交換就是按某種方式動態(tài)地分配傳輸線路資源,完成主叫和被叫之間的信息轉(zhuǎn)接。交換就是指各通信終端之間（比如計算機之間，電話機之間，計算機與電話機之間等），為交換信息所采用的一種利用交換設(shè)備（交換機或節(jié)點機）進(jìn)行連接的工作方式。例如，電話交換機在用戶呼叫時為用戶選擇一條可用的線路進(jìn)行接續(xù)。用戶掛機后則斷開該線路，該線路又可分配給其它用戶。為什么要采用交換技術(shù)？節(jié)省線路投資，提高線路利用率交換設(shè)備通信網(wǎng)中的重要設(shè)備，給任意的入線和出線之間建立連接交換設(shè)備終端設(shè)備傳輸設(shè)備由多臺交換機組成的通信網(wǎng)交換分類

電路交換CircuitSwitching

報文交換MessageSwitching

數(shù)據(jù)報Ditagram(面向非連接)信息交換分組交換虛電路VirtualCircuit(面向連接)PacketSwitching

快速分組交換幀中繼FrameRelayFastSwitching信元中繼CellRelayATM

空間交換單元的控制方式012012012TS12TS8TS12TS808121272TS8TS8輸入控制方式1TS12TS1220對應(yīng)出端號對應(yīng)TDM上時隙總數(shù)空間交換單元的控制方式012012012TS12TS8TS12TS808122TS8TS8輸出控制方式0TS12TS1220127對應(yīng)入端號對應(yīng)TDM上時隙總數(shù)時間接線器的控制方式SMCM011270111127SMCM011112701127T接線器的控制方式：（CM是控制寫入，順序讀出）輸出控制方式：順序?qū)懭?，控制讀出輸入控制方式：控制寫入，順序讀出輸出控制方式輸入控制方式TS22TS1112TS2TS11121112.6.2電路交換目前公用電話網(wǎng)上廣泛采用的就是電路交換方式。電路交換的優(yōu)點是傳輸可靠、實時、有序。缺點是建立拆除時間的存在，對傳輸量不大的間歇性通信而言，效率不高。電路交換的主要特點為：傳輸延遲小；實時交換，通信質(zhì)量有保障；網(wǎng)絡(luò)忙時建立線路所需時間較長，需10~20s或更長時間；數(shù)據(jù)傳輸中真正使用線路的時間不過1%~10%，系統(tǒng)消耗高，利用率低電路交換不具備差錯控制的能力，也不具有數(shù)據(jù)存儲能力，因此，很難滿足計算機通信系統(tǒng)要求的指標(biāo)。當(dāng)節(jié)點使用電路交換技術(shù)時，可構(gòu)成公用電話網(wǎng)（PSTN）、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）、移動通信網(wǎng)等。呼叫請求呼叫應(yīng)答數(shù)據(jù)ABCD尋路延遲tAECBDA節(jié)點發(fā)信端收信段（a）（b）圖2-43電路交換過程示意圖（a）電路交換節(jié)點示意圖（b）電路交換時序示意圖2.6.3報文交換報文交換是指以報文為單位進(jìn)行存儲與轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式。每個節(jié)點都先將報文存儲在該節(jié)點處，然后按目標(biāo)地點、按網(wǎng)絡(luò)的具體傳輸情況（忙、閑），尋找合適的通路將報文轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點。經(jīng)過這樣的多次存儲/轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達(dá)信宿，完成一次數(shù)據(jù)傳輸。報文交換的特點：與電路交換相比，報文交換沒有電路接續(xù)所需的延時；在報文交換過程中不需要獨占信道，多個用戶的報文可以在一條線路上以報文為單位進(jìn)行多路復(fù)用，線路的利用率極高；用戶不需要叫通對方就可以發(fā)送報文，無呼損；要求節(jié)點具有足夠的報文數(shù)據(jù)存儲能力；數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿?，每個節(jié)點在存儲/轉(zhuǎn)發(fā)中，都進(jìn)行差錯控制。報文交換的缺點是：由于采用了對完整的報文的存儲/轉(zhuǎn)發(fā)，且對報文長度沒有限制，當(dāng)報文很長時就會長時間占用某兩個節(jié)點之間的鏈路，節(jié)點存儲/轉(zhuǎn)發(fā)的時延較大，不利于實時交互式通信。報文ABCD排隊延遲AECBDA節(jié)點發(fā)信端收信段（a）mmmm圖2-44報文交換過程示意圖（a）報文交換節(jié)點示意圖（b）報文交換時序示意圖t2.6.4分組交換分組交換即所謂的包交換，是針對報文交換的缺點而提出的一種改進(jìn)的交換方式。在分組交換中，要限制一個數(shù)據(jù)報的大小，即要把一個大數(shù)據(jù)報分成若干個小數(shù)據(jù)包（俗稱打包），每個小數(shù)據(jù)包的長度是固定的。數(shù)據(jù)分組在網(wǎng)絡(luò)中有兩種傳輸方式，數(shù)據(jù)報DG（Datagram）和虛電路VC（VirtualCircuit）（一）數(shù)據(jù)報

在數(shù)據(jù)報方法中，每個節(jié)點采用一個路徑選擇算法，為每個數(shù)據(jù)包選擇一次路徑。一個節(jié)點在發(fā)送多個發(fā)往同一地址的數(shù)據(jù)包時，可以根據(jù)線路的擁擠情況為各個包選擇不同的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點所以一個大數(shù)據(jù)段的各個數(shù)據(jù)包可能是從不同的路徑到達(dá)接收端的，并且到達(dá)的先后順序也不一定是分組時的順序，這要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時的擁擠情況而定。每個數(shù)據(jù)包都有相應(yīng)的分組信息，接收端可以根據(jù)這些信息把它們重新組合起來，恢復(fù)原來的數(shù)據(jù)塊。

數(shù)據(jù)報特點：不需要呼叫，對于數(shù)據(jù)量小的通信，傳輸效率較高。分組傳輸延時大，且各組延時不定。各分組到達(dá)終端可能需要重新排序。對網(wǎng)絡(luò)擁塞或故障適應(yīng)能力強。一個節(jié)點故障，可選擇另外的傳輸路徑。（二）虛電路

在虛電路方法中，發(fā)送方先發(fā)出一個請求數(shù)據(jù)包給接收方，在收到對方的應(yīng)答后，雙方在網(wǎng)絡(luò)中的一條路徑上建立起一種邏輯上的連接（虛電路）分組需包含虛電路標(biāo)識符該路徑上各個節(jié)點都服從于這種邏輯上的安排，即按照邏輯連接的方向和接收的次序進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，就好像收發(fā)雙方有一條專用信道一樣。發(fā)送方依次發(fā)出的每個數(shù)據(jù)包經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)發(fā)，按順序到達(dá)接收方。雙方完成數(shù)據(jù)交換后，再以請求包的形式拆除虛電路。與數(shù)據(jù)報的區(qū)別是節(jié)點不必為每個分組做路由選擇虛電路交換虛電路、永久虛電路交換虛電路SVC是指：用戶通過呼叫建立連接，數(shù)據(jù)傳送完畢拆線。永久虛電路PVC：終端用戶之間建立固定的虛電路連接，無需呼叫。雙方的邏輯連接由網(wǎng)絡(luò)管理預(yù)先定義。特點：有呼叫，對于數(shù)據(jù)量大的通信，傳輸效率較高。不必對每個分組做路由選擇，時延小。不需對到達(dá)終端的各個分組進(jìn)行重新排序。節(jié)點或線路故障后，網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行重連接（不需要呼叫了，由網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重連接）。比較

數(shù)據(jù)報面向非連接，虛電路面向連接，更為可靠，實時性又好，所以分組交換主要采用虛電路方式

分組交換主要特點：傳輸質(zhì)量高，誤碼率低；能自動選擇最佳路徑，節(jié)點利用率高；共享信道，資源利用率高；可在不同速率的通信終端之間傳輸數(shù)據(jù)；一般用于數(shù)據(jù)交換，也可用于分組話音業(yè)務(wù)；傳輸信息有一定的時延；技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜；對于長報文通信的傳輸效率較低。分組1分組2分組3ABCD分組4分組交換時序圖異步傳輸模式(AsynchronousTransferMode,簡稱ATM)ATM是一種高速分組交換技術(shù)，采用了以固定長度短信元(Cell)為單位的存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，故又稱為信元交換。ATM將話音、數(shù)據(jù)和圖像等數(shù)據(jù)分解成長度固定的數(shù)據(jù)塊，并在各數(shù)據(jù)塊前加上地址、優(yōu)先級等控制信息構(gòu)成信元。信元由5字節(jié)的信元頭部和48字節(jié)的有效載荷構(gòu)成：信元頭部有效載荷5Byte

48Byte信元2.6.5異步轉(zhuǎn)移模式ATM在ATM網(wǎng)絡(luò)中，空信元以一定的速率出現(xiàn)，發(fā)送站只要獲得空信元即可把信息插入到信元中發(fā)送。因信息插入位置無周期性，故稱這種傳送方式為異步傳輸模式。實際上就是統(tǒng)計時分復(fù)用。ATM特點：面向連接(虛連接)，按序遞交；固定大小的信元，便于高速處理(可用硬件實現(xiàn))；可以實時地傳送語音和活動圖像。123456數(shù)據(jù)塊信元流2.7.6交換技術(shù)的比較技術(shù)特性電路交換分組交換ATM統(tǒng)計復(fù)用無是是吞吐量低低高時延小較大小時延可變不變是支持可變與不變服務(wù)類型面向連接面向連接面向連接/無連接用戶接入速率固定2400bit/s~64kbit/sN*64Kbit/s~622Mbit/s信息單元定長不固定不固定固定信息單元長度缺省128字節(jié)53字節(jié)開銷高較低較高提供的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)語音、數(shù)據(jù)動態(tài)圖像、多媒體視頻應(yīng)用信息量大的場合計算機、終端聯(lián)網(wǎng)、電子信箱、EDI等綜合的語音、高速數(shù)據(jù)多媒體視頻傳輸介質(zhì)模擬/數(shù)字電路模擬/數(shù)字電路光纜2.7通信網(wǎng)通信網(wǎng)是指多用戶通信系統(tǒng)在一定的范圍相互連接構(gòu)成的通信系統(tǒng)。通信網(wǎng)以通信設(shè)備和交換設(shè)備為點，以傳輸設(shè)備為線，并按一定的順序點線相連構(gòu)成有機組合的系統(tǒng)。完成多個用戶對多個用戶的通信。2.7.1通信網(wǎng)組成構(gòu)成通信網(wǎng)的基本要素是：終端設(shè)備、傳輸鏈路和轉(zhuǎn)接交換設(shè)備。其中終端設(shè)備是通信網(wǎng)中的源點和終點。終端設(shè)備的主要功能，是把輸入信息變換為適宜于在信道中傳輸?shù)男盘?，并參與控制通信作用。對應(yīng)不同的業(yè)務(wù)有不同的終端。傳輸鏈路是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的連接媒質(zhì)，是信息和信號的傳輸通路。它由傳輸介質(zhì)和各種通信裝置組成。轉(zhuǎn)接交換設(shè)備是通信網(wǎng)的核心。其主要功能有交換、控制、管理和執(zhí)行等。2.7.2通信網(wǎng)分類通信網(wǎng)有不同的分類方法，常見的有以下幾種：按照運營方式分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)。按照網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍分為市內(nèi)網(wǎng)、長途網(wǎng)和國際網(wǎng)等。按照業(yè)務(wù)范圍分為電話通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)。2.7.3通信網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（1）星型網(wǎng)（2）總線型網(wǎng)（3）環(huán)型網(wǎng)（4）樹型網(wǎng)（5）網(wǎng)型網(wǎng)（6）復(fù)合型網(wǎng)星型網(wǎng)總線型網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)樹型網(wǎng)網(wǎng)型網(wǎng)復(fù)合型網(wǎng)2.7.4電力系統(tǒng)通信中常用通信網(wǎng)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)中常見的通信網(wǎng)絡(luò)有電話交換網(wǎng)絡(luò)、電力數(shù)據(jù)網(wǎng)、電視電話會議網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等。1.電力電話交換網(wǎng)我國電力電話網(wǎng)有三級長途交換中心和一級本地網(wǎng)端局組成四級結(jié)構(gòu)。其中一、二、三級的長途交換中心構(gòu)成長途電話網(wǎng)，由本地網(wǎng)端局和按需要設(shè)置的匯接局組成本地電話網(wǎng)。一級交換中心是國家電力（國網(wǎng)）通信中心，二級交換中心是網(wǎng)（區(qū)域網(wǎng)公司）局交換中心，三級交換中心是?。ㄊ」荆┘壗粨Q中心。電力系統(tǒng)交換網(wǎng)是專用交換通信網(wǎng)，其作用是傳輸和交換電力調(diào)度人員的操作命令、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、處理事故、行政管理等信息，是確保電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行的重要指揮調(diào)度工具。2.電視電話會議網(wǎng)會議電視系統(tǒng)是依托計算機網(wǎng)絡(luò)在異地的多個會場召開電視會議系統(tǒng)。其國際標(biāo)準(zhǔn)是H.32x。在我國，會議電視系統(tǒng)的應(yīng)用有兩種形式：一是中國電信經(jīng)營的以預(yù)約租用方式使用的公用會議電視系統(tǒng)，系統(tǒng)覆蓋所有省會及主要地級城市；二是組建專用網(wǎng)絡(luò)。建設(shè)會議電視系統(tǒng)需要考慮這樣一些關(guān)鍵因素：需求分析采用何種制式（協(xié)議）系統(tǒng)，是H.320還是H.323；使用何種網(wǎng)絡(luò)類型，是電路交換網(wǎng)絡(luò)還是分組交換網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)運行費用是否可以承受。（一）會議電視系統(tǒng)的制式1.H.320系統(tǒng)H.320協(xié)議的系統(tǒng)類似于傳統(tǒng)廣播電視系統(tǒng)。2.H.323系統(tǒng)H.323是支持在分組交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多媒體通信的協(xié)議?；贖.323協(xié)議的系統(tǒng)技術(shù)特征是，允許在網(wǎng)絡(luò)時延不確定的平臺上運行。（二）會議電視系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)1.支持H.320系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)原則上只要是提供電路交換形式的網(wǎng)絡(luò)均可支持H.320。2.支持H.323系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基于H.323的視頻終端通常通過局域網(wǎng)絡(luò)經(jīng)IP（路由器）網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。三、電力數(shù)據(jù)網(wǎng)主要用于傳輸不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如遠(yuǎn)動、保護(hù)、IP數(shù)據(jù)流等。一般要求電力數(shù)據(jù)網(wǎng)具有較高的可靠性、開放性和實用性。第三章電力系統(tǒng)常用通信方式音頻電纜電力線載波通信光纖通信移動通信數(shù)字微波中繼通信衛(wèi)星通信擴(kuò)頻通信3.1音頻電纜音頻電纜（又稱電力專線）由多根相互絕緣的導(dǎo)體，按一定的方式絞合而成的線束，其外面包有密閉的外護(hù)套，必要時還有外護(hù)層進(jìn)行保護(hù)。音頻電纜是聯(lián)系調(diào)度所與載波終端站的中間環(huán)節(jié)，也是調(diào)度所與近距離發(fā)電廠、變電所之間的主要通信方式。通信線路允許的最大衰耗bmax=10lgP1/P2兩個用戶話機之間的線路衰耗，對于頻率為800Hz的最大值不應(yīng)超過30db，實際中除了線路衰耗，還有因交換設(shè)備、中繼線路、用戶環(huán)節(jié)等的衰耗。實際中允許通信線路上的衰耗僅為12db。電話機A電話機B通信線路P1P2音頻電話通信為了延長通信距離，采用二線制音頻通信，設(shè)置放大器，在放大器和通信線路連接處，插入插接系統(tǒng)，防止振鳴現(xiàn)象產(chǎn)生。為了避免產(chǎn)生振鳴從而延長通信距離，可采用四線制音頻通信。音頻電纜通信方式的優(yōu)缺點優(yōu)點：音頻電纜作為通信信道，在抗干擾和未定性方面比較理想，投資小、維護(hù)簡單。缺點：1）傳輸速度受限制，難實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸2）傳輸距離受限制，不宜長距離傳輸3）傳輸差錯率較高4）若與電力線網(wǎng)桿架設(shè)，發(fā)生倒桿事故時，通信也可能中斷3.2電力線載波通信電力線載波通信電力線載波通信是利用高壓電力線（在電力載波領(lǐng)域通常指35kV及以上電壓等級）、中壓電力線（指10kV電壓等級）或低壓配電線（380/220V用戶線）作為信息傳輸媒介進(jìn)行語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信方式。

載波通信原理線路傳輸頻帶音頻信號的頻帶一般為300~3400Hz，頻帶很窄，一般通信線路能傳送信號的頻帶遠(yuǎn)比此寬。通信線路頻帶架空明線0~150kHz對稱電纜12kHz以上同軸電纜300kHz以上載波通信原理頻分多路復(fù)用電力載波通信原理電力載波通信系統(tǒng)由高頻通道和電力載波設(shè)備組成。其中高頻通道包括：電力線、阻波器、耦合電容、結(jié)合濾波器。電力載波設(shè)備由發(fā)信支路、收信支路和音頻匯接電路組成。阻波器：阻止高頻電流向其他分支泄漏，起減少高頻能量損耗的作用。（通工頻、阻高頻）耦合電容：通高頻電流阻工頻電流，與結(jié)合濾波器共同組成帶通濾波器，只允許特定頻率內(nèi)的高頻電流通過。（通高頻、阻工頻）結(jié)合濾波器：電氣架空線路的阻抗約400Ω，電力電纜的阻抗約100Ω或75Ω，因此利用結(jié)合濾波器與它們起阻抗匹配作用，以減少高頻信號的衰減，使載波機收到的高頻功率最大電力載波通信的特點數(shù)據(jù)和話音各占一個頻段，同時傳送互不影響利用電力線作為載波通信通道，不需要單獨架設(shè)和維護(hù)線路，且電力線路結(jié)構(gòu)堅固，可靠性高，傳輸衰耗小電力線和電氣設(shè)備運行時，存在電暈、電弧等現(xiàn)象，影響電力線高頻通道信號傳輸質(zhì)量，誤碼率很不理想電力載波通信的站址完全取決于電力線路結(jié)構(gòu)，給通信組織帶來困難，當(dāng)線路故障時，通道中斷為避免工頻諧波干擾，頻率不能太低，為防止衰耗過大，頻率不能太高。目前我國電力線載波頻率范圍規(guī)定為40~500kHz。電力載波通信的通信方式定頻通信方式電力線載波機的發(fā)信頻率和收信頻率（每秒周波數(shù)）是固定不變的。這種一對一的定周通信方式，便于遠(yuǎn)動信號的傳輸和各站之間的相互通信，被廣泛采用。110kV以上的電網(wǎng)中，由于話務(wù)量較大、傳輸信息較頻繁，均采用該方式。電力載波通信的通信方式中央通信方式為了實現(xiàn)調(diào)度所所在地A站和B、C站之間的調(diào)度通信，亦可采用一對N的定周通信方式，這時稱為中央通信方式。只在通話次數(shù)不多的較小的通信網(wǎng)中采用。優(yōu)點是不論站數(shù)多少，僅使用兩個頻率，且每站只用一臺載波機，經(jīng)濟(jì)。用于在話務(wù)量較少的縣級電網(wǎng)中。電力載波通信的通信方式變頻通信方式為了克服中央通信方式的缺點，實現(xiàn)三站之間的通信，采用變頻式通信方式。靜止?fàn)顟B(tài)是三站都是發(fā)信頻率f2，收信頻率f1，當(dāng)A站主叫摘機時，發(fā)信頻率自動變換為f1,收信頻率自動變?yōu)閒2,此時形成A機與B、C機的一對二通信狀態(tài)，主叫A可通過撥號自動選擇一站進(jìn)行通信。同理可實現(xiàn)B站C站的用戶作為主叫的通信。電力載波通信的通信方式流動通信方式為巡線或線路檢修時與調(diào)度所、變電所之間的通信所用，由攜帶型副機和固定型主機組成，主機采用常規(guī)的線路設(shè)備，而副機用天線耦合，這種結(jié)合設(shè)備攜帶和安裝都不困難。電力線載波通信的其他通信方式絕緣地線載波通信為了防止相導(dǎo)線直接遭受雷擊，在電力線上方，通常架設(shè)有一根（G）或兩根（G1、G2）架空地線，為了減少架空地線對電能輸送帶來的損耗，這些架空地線實際并不直接接地，而是在各桿塔上通過放電間隙P接地。這樣不僅可以使架空地線的防雷性能不受影響，而且由于對地絕緣，可以減少電力線路的電能損耗；同時又為利用架空地線開設(shè)載波通信提供了條件。

絕緣地線載波通信優(yōu)點（1）絕緣地線載波的線路設(shè)備簡單，不需要高頻阻波器和高壓耦合電容器，因此對工程施工和設(shè)備制造均帶來方便，并具有經(jīng)濟(jì)意義。（2）架空地線上感應(yīng)的工頻電流和電壓大大低于相導(dǎo)線上的值，因此地線載波通道中的雜音干擾電平比電力線通道中的雜音干擾電平低許多（約低5～10dB）。因此如果采用良導(dǎo)體絕緣架空地線，在同一發(fā)信電平下，地線載波通道的傳輸距離較遠(yuǎn)。（3）線路設(shè)備簡單和線路雜音電平的降低，使得地線載波的工作頻率范圍可從低頻8kHz開始，這樣不僅使線路衰減有所降低，而且可以充分利用電力線載波無法使用的40kHz以下的頻段。（4）在電力線停電作業(yè)、相導(dǎo)線加掛地線的情況下，電力線載波通道不能通話，但地線載波通道仍可維持通信。這對于那些途經(jīng)山區(qū)，交通不便的線路，開設(shè)流動性檢修通信特別適用。電力線載波通信的其他通信方式分裂導(dǎo)線載波通信目前，220kV以上的高壓電力線路幾乎都采用相導(dǎo)線為分裂導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)。這種分裂相導(dǎo)線一般采用兩根以上的導(dǎo)線組成一條相導(dǎo)線。各分裂導(dǎo)線間距為0．4～0．6m，為加強機械性能，防止相互碰撞，每隔40～70m安裝一個金屬支架。如果將這些金屬支架改用絕緣支架，即將各分裂導(dǎo)線絕緣；那么分裂相導(dǎo)線就可作為一對或幾對通信線。因此，可利用它們來實現(xiàn)載波通信，并稱為分裂相導(dǎo)線載波通信。

分裂導(dǎo)線載波通信優(yōu)點（l）分裂相導(dǎo)線對地處于平衡狀態(tài)，相似于架空明線。因此向外輻射和感應(yīng)的干擾電平都很小，故線路頻譜寬，上限頻率可高達(dá)2MHz，為開通大容量通道提供了條件。（2）線路衰減小，各相之間的跨越衰減大。因此，在同一條電力線路的非同名相，以及同名相的相鄰線段上，都可以重復(fù)使用頻率，從而有效地增加信道容量。另外，用于分裂相導(dǎo)線載波通道上的地線載波設(shè)備，可以采用外部加接功率放大器的明線多路載波機，以實現(xiàn)多路通信。分裂導(dǎo)線通信的缺點是：導(dǎo)線覆冰積雪時衰減增加較快，這是在使用中應(yīng)注意的主要問題。3.3光纖通信光纖即為光導(dǎo)纖維的簡稱；光纖通信是以光波作為載頻，以光導(dǎo)纖維作為傳輸媒質(zhì)的通信方式。光纖通信的特點傳輸頻帶寬通信容量大損耗低、中繼距離遠(yuǎn)不受電磁干擾保密性強、無串話干擾直徑小、重量輕節(jié)約有色金屬和原材料抗化學(xué)腐蝕連接困難、強度不如金屬線、分路耦合不方便光纖通信的基本組成光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)射機、光纜、光中繼器及光接收機組成。驅(qū)動電路光源電端機光檢測器判決再生光源光檢測器放大電端機電信號光纖光纖電信號光發(fā)射機光中繼器光接收機光纖和光纜光纖：外層玻璃的折射率比內(nèi)層稍低，折射率高的中心部分叫做纖芯，其折射率為n1，直徑為2a；折射率低的外圍部分稱為包層，其折射率為n2，直徑為

2b;依靠全反射原理，光線束縛在纖芯中向前傳輸；2a2b按折射率分階躍折射率光纖漸變折射率光纖按傳輸模式分單模光纖多模光纖光纖的傳光原理射線理論：把光看成射線，根據(jù)反射和折射原理來解釋。模式理論：把光波看成電磁波，把光纖當(dāng)做波導(dǎo)，用電磁場分布的模式來解釋光纖中的傳播現(xiàn)象。光纖的傳輸特性（一）損耗特性

吸收損耗：包括雜質(zhì)吸收、本征吸收、原子缺陷吸收

散射損耗：由于光纖的材料、形狀、折射率分布等的缺陷或不均勻，使光纖中傳的光發(fā)生散射。

（二）色散特性

光纖的色散是由于光纖所傳信號的不同頻率成分或不同模式成分的速度不同而引起信號畸變的現(xiàn)象。即光脈沖在通過光纖傳播期間，其波形在時間上發(fā)生了展寬，這種現(xiàn)象就稱為色散。

光纖色散包括模間色散和模內(nèi)色散。模內(nèi)色散包括材料色散和波導(dǎo)色散。三種色散的大小順序：模式色散>材料色散>波導(dǎo)色散對于單模光纖不會產(chǎn)生模式色散，只有材料色散和波導(dǎo)色散。光纜光源和光發(fā)射機光源功能是把電信號轉(zhuǎn)換為光信號。光纖通信中廣泛使用的光源主要有半導(dǎo)體激光二極管或稱激光器（LD）和發(fā)光二極管或稱發(fā)光管（LED）。光纖系統(tǒng)中對光源的要求：發(fā)光波長應(yīng)在光纖的損耗和色散最低的波長處；足夠的輸出功率；耦合效率高；電光轉(zhuǎn)換效率高；可直接調(diào)制，光源和調(diào)制器便于耦合；工作壽命長、穩(wěn)定性好；體積小、重量輕；可批量生產(chǎn)。光發(fā)射機（1）組成（2）指標(biāo)合適的輸出電功率；消光比Ext；調(diào)制特性好均衡碼型變換擾碼編碼驅(qū)動APC光源ATC光檢測告警輸出時鐘來自電端機光纖光電檢測器和光接收機光電檢測器作用是檢測光信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號。光檢測器有兩種：PIN型光電二極管；APD雪崩光電二極管。光纖通信系統(tǒng)對光檢測器的要求：轉(zhuǎn)變光