通信基礎知識

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通信基礎知識

中國電信維護崗位技能認證教材編寫小組編制

目錄

第1章通信概述3

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1.1通信基礎概念31.2通信系統(tǒng)模型51.3通信系統(tǒng)的分類71.4通信法規(guī)和通信標準8

第2章通信網(wǎng)的組成9

2.1通信網(wǎng)的概念92.2通信網(wǎng)的分類92.3電信網(wǎng)的組成92.4通信網(wǎng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)10

第3章通信信道12

3.1無線信道123.2有線傳輸信道183.3通信信道特性20

第4章通信網(wǎng)基礎技術(shù)23

4.1信源編碼234.2信道復用264.3數(shù)字信號的基帶傳輸304.4調(diào)制技術(shù)374.5過錯控制技術(shù)52

第5章網(wǎng)管基礎知識55

5.1網(wǎng)管基本功能555.2性能管理575.3故障管理585.4配置管理595.5安全管理60

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第1章通信概述

1.1通信基礎概念

1．通信的定義

通信按傳統(tǒng)理解就是信息的傳輸與交換，信息可以是語音、文字、符號、音樂、圖像等等。任何一個通信系統(tǒng)，都是從一個稱為信息源的時空點向另一個稱為信宿的目的點傳送信息。以各種通信技術(shù)，如以長途和本地的有線電話網(wǎng)（包括光纜、同軸電纜網(wǎng)）、無線電話網(wǎng)（包括衛(wèi)星通信、微波中繼通信網(wǎng)）、有線電視網(wǎng)和計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)為基礎組成的現(xiàn)代通信網(wǎng)，通過多媒體技術(shù)，可為家庭、辦公室、醫(yī)院、學校等提供文化、消遣、教育、衛(wèi)生、金融等廣泛的信息服務?？梢姡ㄐ啪W(wǎng)絡已成為支撐現(xiàn)代社會的最重要的基礎結(jié)構(gòu)之一。

2．信息、數(shù)據(jù)和信號

信息是客戶事物的屬性和相互聯(lián)系特性的表現(xiàn)，它反映了客觀事物的存在形式或運動狀態(tài)。

數(shù)據(jù)是信息的載體，是信息的表現(xiàn)形式。

信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程的具體物理表示形式，具有確定的物理描述。傳輸介質(zhì)是通信中傳送信息的載體，又稱為信道3．模擬通信和數(shù)字通信

通信系統(tǒng)主要由5個基本系統(tǒng)元件構(gòu)成，信源、轉(zhuǎn)換器、信道、反轉(zhuǎn)換器、信宿。源系統(tǒng)將信源發(fā)出的信息轉(zhuǎn)換成適合在傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘栃问剑ㄟ^信道傳輸?shù)侥康南到y(tǒng)，目的系統(tǒng)再將信號反變換為具體的信息。

通過系統(tǒng)的傳輸?shù)男盘栆话阌心M信號和數(shù)字信號兩種表達方式。模擬信號是一個連續(xù)變化的物理量，即在時間特性上幅度（信號強度）的取值是連續(xù)的，一般用連續(xù)變化的電壓表示。數(shù)字信號是離散的，即在時間特性上幅度的取值是有限的離散值，一般用脈沖序列來表示。

數(shù)字信號比模擬信號可靠性高，數(shù)字信號比較簡單存儲、處理和傳輸。4．數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標1)信道帶寬：是描述信道傳輸能力的技術(shù)指標，它的大小是由信道的物理特性決定的。信道能夠傳送電磁波的有效頻率范圍就是該信道的帶度。2)數(shù)據(jù)傳輸速率：稱為比特率，是指信道每秒鐘所能傳輸?shù)亩M制比特數(shù)，記為bps，常見的單位有Kbps、Mpbs、Gbps等，數(shù)據(jù)傳輸速率的高低，由每位數(shù)據(jù)所占的時間決定，一位數(shù)據(jù)所占用的時間寬度越小，則傳輸速率越高。

3)信道容量：信道的傳輸能力是有一定限制的，信道傳輸數(shù)據(jù)的速率的上限，稱為信道容量，一般表示單位時間內(nèi)最多可傳輸?shù)亩M制數(shù)據(jù)的位數(shù)。C=Wlog2(1+S/N)

C為信道容量；W為信道帶寬；N為噪聲功率；S為信號功率。

S/N稱為信噪比，用來描述信道的質(zhì)量，噪聲小的系統(tǒng)信噪比高，信噪比S/N尋常用10lg(S/N)來表示，其單位為分貝。

無噪聲離散信道容量公式為C=2Wlog2L(L為傳輸二進制信號)。

4)波特率：是傳輸?shù)男盘栔得棵腌娮兓拇螖?shù)，假使被傳輸?shù)男盘栔芷跒門，則波特

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率Rb=1/T。Rb稱為波形速率或調(diào)制速率。R=Rblog2V

V表示所傳輸信號所包含的離散電平數(shù)。

5)信道延遲：信號沿信道傳輸需要一定的時間,就是信道延遲,信道延遲時間的長短,主要受發(fā)送設備和接收設備的響應時間、通信設備的轉(zhuǎn)發(fā)和等待時間、計算機的發(fā)送和接收處理時間、傳輸介質(zhì)的延遲時間等的影響。

信道延遲=計算機的發(fā)送和接收處理時間+傳輸介質(zhì)的延遲時間+發(fā)送設備和接收設備的響應時間+通信設備的轉(zhuǎn)發(fā)和等待時間

6)誤碼率：是指接收的錯誤碼元數(shù)占傳送總碼元數(shù)的比例，即碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率。Pc=Ne/N

Ne表示單位時間內(nèi)接收的錯誤碼元數(shù)；N表示單位時間內(nèi)系統(tǒng)接收的總碼元數(shù)誤碼率越低，通信系統(tǒng)的可靠性越高，通信質(zhì)量越好。5．數(shù)據(jù)的傳輸

數(shù)據(jù)的傳輸方式有串行通信和并行通信兩種，并行通信用于較低距離的數(shù)據(jù)傳輸，串行通信用于較遠距離的數(shù)據(jù)傳輸1)串行通信：

串行通信在傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)是一位一位地在通信上傳輸?shù)?。USB指串行總線。網(wǎng)卡負責串行數(shù)據(jù)和并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作。2)并行通信：

并行通信是指要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中多個數(shù)據(jù)位同時在兩個設備中傳輸，發(fā)送設備將這些數(shù)據(jù)位通過對應的數(shù)據(jù)線傳送給接收設備，還可附加一位校驗位。接收設備可同時接收到這些數(shù)據(jù)，而且無需變換就可以直接使用。并行通信特點是傳輸速度快，處理簡單。6．通信線路的連接方式

1)點對點連接方式：指在發(fā)送端和接收端之間采用一條線路連接，使用的線路可以是專用線路、租用線路或交換線路。

2)多點連接方式：指各個站點通過一條公共的通信線路或集線器連接起來。7．信道的通信方式

1)單工通信：在單工通信方式中，信號只能向一個方向傳輸，任何時候都不能改變信號的傳輸方向。

2)半雙工通信：信號可以雙向傳送，但必需交替進行，在任一時刻只能向一個方向傳送。

3)全雙工通信：信號可以雙向傳送數(shù)據(jù)，通信效率高，適合于計算機與計算機之間的通信。

8．信號的傳輸方式

1)基帶傳輸：在數(shù)據(jù)通信信道上直接傳輸數(shù)據(jù)基帶信號的通信方式稱為基帶傳輸。把矩形脈沖信號的固有頻帶稱為基帶，把矩形脈沖信號叫做基帶信號。發(fā)送端通過編碼器將信源的數(shù)據(jù)變換為直接傳輸?shù)臄?shù)字基帶信號，在接收端通過譯碼進行解碼，恢復發(fā)送端的原始數(shù)據(jù)?；鶐鬏?shù)膬?yōu)點是無需調(diào)制就可以傳送數(shù)字信號，從而簡化了通信處理過程，提高了傳輸速度。但是基帶傳輸不適合遠距離傳輸。

2)頻帶傳輸：頻帶傳輸是利用它們調(diào)制載荷的高頻載波信號進行傳輸。根據(jù)載波信號的不同又可分為模擬傳輸和數(shù)字傳輸。頻帶傳輸是在通信中把數(shù)字信息調(diào)制成模擬音頻信號后再發(fā)送和傳輸，到達接收端時再把音頻信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號的傳輸技術(shù)。是一種利用調(diào)制器對傳輸信號進行頻率交換的傳輸方式，信號調(diào)制的目的是為了更好的適應信號傳輸

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通道的頻率特性，傳輸信號經(jīng)過調(diào)制處理也能戰(zhàn)勝基帶傳輸同頻帶過寬的缺點，提高線路的利用率，一舉兩得。但是調(diào)制后的信號在接收端要解調(diào)還原，所以傳輸?shù)氖瞻l(fā)端需要專門的信號頻率變換設備，傳輸設備費用相應增加。遠距離通信信道多為模擬信道，例如，傳統(tǒng)的電話（電話信道）只適用于傳輸音頻范圍（300-3400Hz）的模擬信號，不適用于直接傳輸頻帶很寬、但能量集中在低頻段的數(shù)字基帶信號。利用頻帶傳輸不僅解決了數(shù)字信號可利用電話系統(tǒng)傳輸?shù)膯栴}，而且可以實現(xiàn)多路復用，以提高傳輸信道的利用率。

3)寬帶傳輸：寬帶是指比音頻更寬的頻帶，包括大部分電磁波頻譜，利用寬帶進行的數(shù)據(jù)傳輸稱為寬帶傳輸。寬帶傳輸可容納全部的廣播信號，可以把聲音、圖像及數(shù)據(jù)等信息綜合到一個物理信道進行高速數(shù)據(jù)傳輸，采用頻分多路復用的形式進行數(shù)據(jù)傳輸。寬帶傳輸優(yōu)點是傳輸距離遠，可達幾十千米，技術(shù)繁雜，傳輸系統(tǒng)的成本相對較高。

9．數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù)

常用的同步技術(shù)有兩種:異步傳輸方式和同步傳輸方式

1)異步傳輸：每傳送一個字符，都要在字符前加1個起始位，表示字符的開始，在字符代碼和檢驗碼后面加1或2個中止位，表示字符的終止。接收方根據(jù)起始位或中止位判斷一個字符開始或終止，從而起到通信雙方的同步作用。異步傳輸特點：

（1）每個字符作為一個獨立的整體進行傳送。（2）字符之間的時間間隔是任意的。

（3）每傳輸一個字符都需要多使用2-3個二進制位，增加了通信的開銷，適合于低速通信。

2)同步傳輸：是數(shù)據(jù)塊為單位進行傳輸，在數(shù)據(jù)塊之前先發(fā)送一個或多個同步字符SYN，用于接收方進行同步檢測，從而使通信雙方進行同步狀態(tài)。在同步字符之后，可以連續(xù)發(fā)送任意多個字符或數(shù)據(jù)塊，發(fā)送完畢，再使用同步字符來標識整個發(fā)送過程終止。3)同步傳輸特點：

傳輸效率高，對傳輸設備要求高。