第24章现代通信技术.ppt
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1、 第第24章章 现代通信技术现代通信技术24.1 概述概述24.2 移动通信移动通信24.3 程控交换系统程控交换系统24.4 IP电话电话24.5 现代通信发展趋势现代通信发展趋势 第第24章章 现代通信技术现代通信技术通信实际上是由一地向另一地传送含有信息的通信实际上是由一地向另一地传送含有信息的消息。通信中所传递的消息,有各种不同的形式,消息。通信中所传递的消息,有各种不同的形式,如符号、文字、语言、数据等,因而根据所传递消如符号、文字、语言、数据等,因而根据所传递消息的类别,在通信业务上中分为电报、电话、数据息的类别,在通信业务上中分为电报、电话、数据传输及可视电话等。传输及可视电话等
2、。图图24.1.1 通信系统的一般框图通信系统的一般框图信息信息信号信号信号信号信息信息 信源信源发信器发信器传输线路传输线路受信器受信器信宿信宿干扰干扰/噪声噪声24.1 概述概述24.1.1 通信系统的分类通信系统的分类1.按照传输媒质分类按照传输媒质分类(1)有线通信有线通信 消消息息的的传传输输是是用用“导导线线”作作为为传传输输媒媒质质来来进进行行通信的。通信的。图图24.1.2 有线通信系统的示意图有线通信系统的示意图将话筒的微弱电将话筒的微弱电信号进行放大,信号进行放大,使之符合一定的使之符合一定的标准要求。标准要求。将该信号继续进将该信号继续进行必要的转换,行必要的转换,使之符
3、合网络或使之符合网络或信道的传输。信道的传输。接收端进行接收端进行相反的转换相反的转换工作,恢复工作,恢复原始信号。原始信号。有线通道有线通道信号信号变换变换网络接口网络接口网络接口网络接口信号信号变换变换(2)无线通信无线通信 无无线线通通信信不不需需要要架架设设线线路路而而用用无无线线电电波波在在空空间间传播来传递消息。传播来传递消息。射频放大射频放大解调解调接收端接收端调制调制射频功放射频功放载波载波发送端发送端图图24.1.3 无线通信系统的示意图无线通信系统的示意图扬声器扬声器话筒话筒话话筒筒的的声声电电转转换换器器把把语语音音变变成成电电信信号号,需需经经电电台台用用高高频频(射射
4、频频)振振荡荡信信号号“运运载载”低低频频语语音音信信号号,然然后后再再辐辐射射出出去去。这这一一过过程程称称为为调调制制。高高频频振振荡荡波波称为载波称为载波。调制方式分类:调制方式分类:(a)调幅方式调幅方式 调调幅幅方方式式是是将将低低频频信信号号“加加”到到高高频频载载波波信信号号的的幅度上。幅度上。在接收端收到已调制的高频信号时,要将有用的在接收端收到已调制的高频信号时,要将有用的低频语音信号分离低频语音信号分离出来出来(解调解调),再经扬声器的声电转,再经扬声器的声电转换恢复为原始语音信号。由于信号较弱,在两端均有换恢复为原始语音信号。由于信号较弱,在两端均有放大环节。放大环节。调
5、制调制幅度调制:也称调幅幅度调制:也称调幅(AM)角度调制角度调制调频调频(FM)调调相相(PM)(b)调频方式调频方式 低频信号将导致高低频信号将导致高频载波瞬时频率的变化。频载波瞬时频率的变化。AMuAuMuC高频载高频载波信号波信号低频调低频调制信号制信号调幅后调幅后信号信号 两种调制方式两种调制方式相比相比,调频方式载调频方式载波幅度恒定,在传波幅度恒定,在传输中抗干扰特性优输中抗干扰特性优于调幅方式。于调幅方式。无线通信中频段的划分无线通信中频段的划分:表表24.1.1无线频段划分无线频段划分波段名称波段名称超长波超长波长波长波短波短波中波中波超长波超长波(米波米波)分米波分米波厘米
6、波厘米波毫米波毫米波波长范围波长范围频率范围频率范围频段名称频段名称甚低频甚低频(VLF)低频低频(LF)中频中频(MF)高频高频(HF)甚甚高频高频(VHF)特高频特高频(UHF)超高频超高频(SHF)极极高频高频(EFH)10,000m100 000m100010 000m1001000m10100m110m10100cm110cm110mm330khz30300khz3003 000khz330Mhz30300Mhz3003 000Mhz330Ghz30300Ghz不同频段的电波传播方式也不同。不同频段的电波传播方式也不同。2.按照传输信号分类按照传输信号分类(1)数字通信系统数字通信系
7、统图图24.1.6 数字通信系统数字通信系统数字通信系统数字通信系统模拟通信系统模拟通信系统变换器变换器信源信源信源信源编码编码信道信道编码编码调制调制信道信道噪声源噪声源信信源源解码解码反变换器反变换器信道信道解码解码解调解调信宿信宿 信信源源编编码码:尽尽可可能能压压缩缩冗冗余余信信息息,使使要要发发送送的的信信息量减少。息量减少。信信道道编编码码:针针对对信信道道的的干干扰扰和和噪噪声声,对对要要传传输输的的信息进行编码,提高信息传输的可靠性。信息进行编码,提高信息传输的可靠性。信信道道解解码码:负负责责按按照照编编码码规规则则进进行行检检查查和和纠纠正正错错误。误。信信源源解码解码:负
8、责恢复原始信息。负责恢复原始信息。(2)模拟通信系统模拟通信系统图图24.1.7 数字通信系统数字通信系统噪声源噪声源信源信源调制调制信道信道解调解调信宿信宿 与与数数字字系系统统相相比比,模模拟拟系系统统的的主主要要优优点点是是频频带带利利用用率率高高,缺缺点点是是抗抗干干扰扰能能力力差差,不不易易保保密密,设设备备不不易易大规模集成,不适应飞速发展的计算机通信要求等。大规模集成,不适应飞速发展的计算机通信要求等。24.1.2 电缆通信与微波中继通信电缆通信与微波中继通信 电电缆缆通通信信是是较较早早发发展展起起来来的的通通信信手手段段,用用于于长长途途通信已有通信已有60年历史,年历史,在
9、有线通信中占有突出地位。在有线通信中占有突出地位。微波中继通信微波中继通信是是 20 世纪世纪 60 年代发展的年代发展的,它弥补了它弥补了电缆通信的缺点。电缆通信的缺点。微波通信系统示意图微波通信系统示意图微波站微波站微波站微波站中继站中继站通信网络通信网络通信网络通信网络 微微波波中中继继通通信信分分为为模模拟拟微微波波中中继继通通信信和和数数字字微微波波中中继继通通信信两两类类,模模拟拟微微波波中中继继通通信信虽虽然然出出现现早早、技技术术成成熟熟,但但正正逐逐渐渐被被数数字字微微波波中中继继通通信信所所取取代代。目目前前数数字字微微波波中中继继通通信信已已成成为为通通信信领领域域中中一
10、一种种重重要要的的传传输输手手段段,并并与与卫卫星星通通信信、光光纤纤通通信信一一起起成成为为当当今今三三大大通通信传输技术。信传输技术。24.1.3 光纤通信光纤通信 光纤通信与电缆通信相比具有容量大、传输距离光纤通信与电缆通信相比具有容量大、传输距离长、抗电磁干扰性能好,并可以大量节省有色金属。长、抗电磁干扰性能好,并可以大量节省有色金属。光纤的全称是光导纤维,是用石英玻璃制成的纤光纤的全称是光导纤维,是用石英玻璃制成的纤维丝维丝(直径约直径约0.1mm)在实际应用上是几条或几百条光在实际应用上是几条或几百条光线绞合成光缆其结构如图所示。线绞合成光缆其结构如图所示。24.1.3 光纤通信光
11、纤通信 图图24.1.9 光缆的一般结构图光缆的一般结构图(a)层绞式层绞式(b)单位式单位式(c)骨架式骨架式(d)带状式带状式光纤光纤光纤光纤光纤光纤光纤带光纤带加强加强构件构件单位单位塑料塑料骨架骨架加强加强构件构件综合综合护套护套防热层防热层光纤的结构示意图光纤的结构示意图 再生站:再生站:为了弥补光波在传输过程中的损耗,系为了弥补光波在传输过程中的损耗,系统设有再生站,即光中继站。统设有再生站,即光中继站。光纤通信的优点:光纤通信的优点:(1)传输频带宽、通信容量大传输频带宽、通信容量大 载载波波频频率率越越高高,通通信信容容量量越越大大。目目前前使使用用的的光光波波频频率率比比微微
12、波波频频率率高高出出百百倍倍,通通信信容容量量可可增增加加10103 310104 4倍。光纤通信适合于高速、宽带信息的传输。倍。光纤通信适合于高速、宽带信息的传输。图图24.1.11 光纤通信系统示意图光纤通信系统示意图光端机或光端机或关口站关口站光端机或光端机或关口站关口站再生站再生站通信网络通信网络通信网络通信网络光缆光缆光缆光缆 (2)损耗低、中继距离远损耗低、中继距离远 目前制造的石英玻璃纤维丝纯净度极高目前制造的石英玻璃纤维丝纯净度极高,故其损故其损耗极低。从而在通信线路中可以减少中继站数量耗极低。从而在通信线路中可以减少中继站数量,可可以达到以达到100km以上的无中继传输距离。
13、同样速率的同以上的无中继传输距离。同样速率的同轴电缆通信,无中继站距离仅为轴电缆通信,无中继站距离仅为1.6km左右。左右。(3)抗干扰能力强、无串话抗干扰能力强、无串话 光光纤纤是是非非导导体体、无无电电感感,不不受受电电磁磁干干扰扰。因因而而在在光纤通信中就不存在串话现象。光纤通信中就不存在串话现象。(4)保密性强保密性强 光纤内传播的光波基本不辐射光纤内传播的光波基本不辐射,难以窃听难以窃听,所以所以光纤通信和其它通信方式相比有更好的保密性。光纤通信和其它通信方式相比有更好的保密性。(5)线径细、重量轻线径细、重量轻 光纤直径很小光纤直径很小,制成光缆比电缆细而轻制成光缆比电缆细而轻,便
14、于敷设。便于敷设。24.1.4 卫星通信卫星通信卫星通信系统示意图卫星通信系统示意图 卫星通信的特点是通信距离远,覆盖面大,不受卫星通信的特点是通信距离远,覆盖面大,不受地形条件限制,传输容量大,可靠性高。地形条件限制,传输容量大,可靠性高。卫星通信系统是一个以卫星为中继站卫星通信系统是一个以卫星为中继站,实现各实现各个地面站间通信的系统。个地面站间通信的系统。地面通信地面通信 网络网络地面通信地面通信 网络网络地面站地面站地面站地面站地面站地面站地面站地面站卫星卫星卫星卫星24.1.4 卫星通信卫星通信 图图24.1.12 卫星通信系统结构示意图卫星通信系统结构示意图卫星通信系统根据轨道的不
15、同可分为同步轨道卫星通信系统根据轨道的不同可分为同步轨道和中、低轨道系统,但系统基本结构相同。和中、低轨道系统,但系统基本结构相同。卫星卫星(空间系统空间系统)跟踪遥测跟踪遥测指令系统指令系统监控监控管理系统管理系统地面站地面站系统系统地面站地面站系统系统通信业务通信业务控制中心控制中心 同步轨道同步轨道是卫星处于地球赤道上空是卫星处于地球赤道上空 35860 km处处的圆形轨道的圆形轨道,卫星在这个轨道上绕地球一周的时间恰卫星在这个轨道上绕地球一周的时间恰好为好为24h,卫星与地球处于相对静止状态,两者同步卫星与地球处于相对静止状态,两者同步运行,这种卫星也称为地球同步卫星。运行,这种卫星也
16、称为地球同步卫星。图图24.1.14 同步卫星建立全球通信示意图同步卫星建立全球通信示意图三颗同步卫星可把地球表面除极地以外的地区覆三颗同步卫星可把地球表面除极地以外的地区覆盖,实现全球通信。盖,实现全球通信。覆盖区域如图:覆盖区域如图:每两颗相邻卫星都有一定的重叠覆盖区,但南、每两颗相邻卫星都有一定的重叠覆盖区,但南、北两极地区则为盲区。目前正在使用的国际通信卫星北两极地区则为盲区。目前正在使用的国际通信卫星系统就是按这个原理建立的系统就是按这个原理建立的,其卫星分别位于大西洋、其卫星分别位于大西洋、覆盖覆盖重叠区重叠区覆盖盲区覆盖盲区印印度度洋洋和和太太平平洋洋上上空空。其其中中,印印度度
17、洋洋卫卫星星能能覆覆盖盖我我国国的的全全部部领领土土,太太平平洋洋卫卫星星覆覆盖盖我我国国的的东东部部地地区区,即即我我国国东东部部地地区区处处在在印印度度洋洋卫卫星星和和太太平平洋洋卫卫星星的的重重叠覆盖区中。叠覆盖区中。24.2 移动通信移动通信 移动通信是的现代通信中发展最为迅速的一种通移动通信是的现代通信中发展最为迅速的一种通信手段,它是固定通信的延伸,也是实现人类理想通信手段,它是固定通信的延伸,也是实现人类理想通信必不可少的手段。信必不可少的手段。24.2.1 无线电寻呼系统无线电寻呼系统 无线寻呼系统无线寻呼系统(Radio Paging System)是一种单向是一种单向传输指
18、令的选择呼叫系统,传输指令的选择呼叫系统,属于一种费用低廉,使用属于一种费用低廉,使用方便,易于普及的个人移动通信业务系统。方便,易于普及的个人移动通信业务系统。无线电寻呼系统结构示意图无线电寻呼系统结构示意图24.2.1 无线电寻呼系统无线电寻呼系统发射台发射台发射台发射台无线寻呼中心无线寻呼中心以及发射台以及发射台389574 公用公用 电话网电话网389574 寻寻呼呼中中心心与与市市公公用用电电话话网网相相连连,市市话话用用户户要要寻寻找找外外出出用用户户时时,通通过过寻寻呼呼中中心心发发出出被被呼呼用用户户的的号号码码,用用户户的的接收机就显示呼叫用户的电话号码接收机就显示呼叫用户的
19、电话号码,以及简单的内容。以及简单的内容。24.2 移动通信移动通信公用移动电话系统结构示意图公用移动电话系统结构示意图24.2.2 公用移动电话系统公用移动电话系统移动电移动电话局话局车载台车载台手持机手持机基站基站至公用电话网至公用电话网1.公用移动电话系统的组成公用移动电话系统的组成 2.移动通信网的区域覆盖移动通信网的区域覆盖 移动通信网的覆盖方式一般分为小容量的大区制移动通信网的覆盖方式一般分为小容量的大区制和大容量的小区制两类。和大容量的小区制两类。大区制大区制:是指一个基站覆盖整个服务区。是指一个基站覆盖整个服务区。小区制小区制:将整个服务区划分为若干个小区将整个服务区划分为若干
20、个小区,每一小每一小区设一基站区设一基站,负责与小区内所有移动用户台无线通信负责与小区内所有移动用户台无线通信。3.GSM移动通信系统移动通信系统 TDMA的的基本想法是系统中各移动台占用同一频基本想法是系统中各移动台占用同一频道,但占用不同的时隙道,但占用不同的时隙。各移动台只在规定的时隙内各移动台只在规定的时隙内发送信号,这些信号通过基站的控制在时间上依次排发送信号,这些信号通过基站的控制在时间上依次排 当前当前GSM通信系统应用广泛,它主要采用了时分通信系统应用广泛,它主要采用了时分多址多址(TDMA)技术。技术。列,互不重叠;同样,各移动站只要在指定的时隙内列,互不重叠;同样,各移动站
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