(21)--6.1通信概述多媒体技术.ppt

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1、通信与网络目目目目 录录录录通信概述计算机网络基础物联网移动网络互联网应用The time has come,”the Walrus said,“to talk of many The time has come,”the Walrus said,“to talk of many thingsthings6.16.16.16.1通信通信通信通信概述概述概述概述1 1.现代通信的发展过程现代通信的发展过程2.2.现代现代通信的基本通信的基本概念概念3.3.现代现代通信的基本通信的基本技术技术4.4.移动通信系统移动通信系统6.1.16.1.16.1.16.1.1现代现代现代现代通信的发展过程通信

2、的发展过程通信的发展过程通信的发展过程信息技术通信网技术典型通信系统电信技术电信技术计算机计算机技术技术遥感、遥测、遥控技术遥感、遥测、遥控技术人工转接人工转接电路转接电路转接信息转接信息转接光纤通信系统光纤通信系统微波通信微波通信系统系统卫星通信系统卫星通信系统6.1.16.1.16.1.16.1.1现代现代现代现代通信的发展过程通信的发展过程通信的发展过程通信的发展过程典型通信系统光纤通信系统光纤通信系统微波通信微波通信系统系统卫星通信系统卫星通信系统微波是指波长在 100 mm 1 m 之间的电磁波，这类电磁波的频率很高，可用来传送大量信息，但不能从电离层反射，可传输距离较近1966 年

3、，英籍华人高锟（C.Kao）提出用玻璃光纤传送信号，损耗可低于 20 dB/km，为此获得了 2009 年度诺贝尔物理学奖。光纤通信方式具有大容量的前景，可解决铜资源不足的问题，进一步促进了通信的数字化。当前，采用同步数字体系SDH的光缆网已成为世界性远程通信骨干网的主要构成部分。微波不宜用于跨大洋作业，所以通过人造卫星的微波通信应运而生。卫星通信的远程性是显著的，而且静止卫星所中转的信号是稳定的，通信质量良好，其技术发展目标主要是增大通信容量和降低成本。一个完整的通信系统由信源、信道、信宿、发送设备和接收设备五部分组成。通信系统的基本模型如图:接收设备接收设备发送设备发送设备信道信道噪声源噪

4、声源信源信源信宿信宿6.1.2 6.1.2 6.1.2 6.1.2 现代通信的基本概念现代通信的基本概念现代通信的基本概念现代通信的基本概念信息不能信息不能直接直接传输需要传输需要借助发送设备来把信息送入信道借助发送设备来把信息送入信道内部电场、电磁干扰、内部电场、电磁干扰、材料本身的热效应等材料本身的热效应等接收方必须采用接收设备从信道中提取信息接收方必须采用接收设备从信道中提取信息信号可以分为模拟信号和数字信号。1.1.模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号模拟信号是在一定的数值范围内可以连续取值的信号，是一种连续变化的电信号，如声音信号是一个连续变化的物理量，这种电信号可以按照不同频率在各

5、种不同的介质上传输。信号可以分为模拟信号和数字信号。1.1.模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号数字信号是一种离散的脉冲序列，它取几个不连续的物理状态来代表数字，最简单的离散数字是二进制数字 0 和 1，分别由信号的两个物理状态（如低电平和高电平）来表示。2.2.信道信道信号是在信道上传输的，信道是信号传输的通道。一条通信线路包含一条发送信道和一条接收信道。信道模拟模拟信道信道数字信道数字信道使用模拟信号传输数据的信道称为模拟信道使用数字信号传输数据的信道称为数字信道。特点：1.传输由二进制码1和0组成的数字信号；2.一般编码为高/低电平、脉冲在模拟 信道上上升/下降沿、有/无光脉冲等 两种状

6、态；3.具有相当大的容错范围，在传输过程 中即使有一定信号畸变，也不影响接 收方的正确判断。2.2.信道信道信号是在信道上传输的，信道是信号传输的通道。一条通信线路包含一条发送信道和一条接收信道。多路复用技术频分多路复用时分多路复用波分多路复用在模拟信道上将信道划分为多个频段以传输多路信号在数字信道上将传输时间分割为多个时隙以传输多路信号，这是数据通信主流技术。对于光信号的传输，采用波分多路复用，充分挖掘光纤巨大带宽潜力。3.3.传输方式传输方式基带传输宽带传输频带传输分类把数字脉冲信号固有的频带称为基带，把数字脉冲信号称为基带信号；在信道上直接传送数据的基带信号的传输称为基带传输；基带传输是

7、最简单、最基本的传输方式，常用于局域网中。宽带信号是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。各路基带信号经过调制后，在一条电缆中可以同时传送多路数字信号，从而提高线路的利用率。指将数字信号调制成模拟信号后再发送和传输，到达接收端时再把模拟信号解调成原来的数字信号的一种传输方式。可以解决数字信号在模拟信道中传输所产生的信号失真问题。4.4.通信方式通信方式广播方式点到点方式信道同时连接着多个接收方，信源发出的信息同时送到所有这些接收方。典型例子:无线电台与电视广播通信。信道只连接着一个接收方，信源发出的信息只送到这一个接收方。典型例子:常规的电话通信。单工方式双工方式半双工方式只能沿一个固定

8、方向传输信息。比如，在电视广播中，图像信息只能从电视台传输至千家万户的电视屏幕上。能够同时沿两个方向传输信息。比如，在电话通信中，通话双方可以同时向对方讲话。任何时候都只能沿一个方向传输信息，但可以切换传输方向。比如，在对讲机通信中，通话双方中的任何一方都可以向对方讲话，但只能轮流讲，而不能同时讲。5.5.通信网络的拓扑结构通信网络的拓扑结构在通信网络中，拓扑结构是指构成通信网络的节点之间的互连方式。通信网络的拓扑结构可分为网形、星形、环形、总线型和复合型，如图6-3 所示。图 6-3 通信网络的拓扑结构6.1.3 6.1.3 6.1.3 6.1.3 现代通信的基本技术现代通信的基本技术现代通

9、信的基本技术现代通信的基本技术1.数据交换技术 可分为电路交换、报文交换和分组交换 3 种，如图 6-4 所示。电路交换特点：建立连接需要等待较长时间。不会有别的用户的干扰，不再有等待延迟。适合传输大量的数据，传输少量信息时效率不高。线路利用率低，无纠错机制。不适用于计算机通信。图 6-4 数据交换技术6.1.3 6.1.3 6.1.3 6.1.3 现代通信的基本技术现代通信的基本技术现代通信的基本技术现代通信的基本技术1.数据交换技术 可分为电路交换、报文交换和分组交换 3 种，如图 6-4 所示。图 6-4 数据交换技术报文交换优点是不建立专用链路，线路是共享的，因而利用率较高，这是由通信

10、中的排队时延换来的。另一方面，报文大小不一，造成存储管理复杂。大报文造成存储转发的时延过长，出错后整个报文需要全部重发。6.1.3 6.1.3 6.1.3 6.1.3 现代通信的基本技术现代通信的基本技术现代通信的基本技术现代通信的基本技术1.数据交换技术 可分为电路交换、报文交换和分组交换 3 种，如图 6-4 所示。图 6-4 数据交换技术分组交换优点是：对转发节点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组，速度快；转发时延小，适用于交互式通信；某个分组出错可以仅重发出错的分组，效率高；各分组可通过不同路径传输，容错性好。2.2.差错控制差错控制（1）差错种类随机错误随机错误突发错误突发错误由热

11、噪声引起由冲击噪声引起（2）差错控制方法检错反馈检错反馈重发重发自动自动纠错纠错混合方式混合方式接收方的译码器只检测有无误码，如发现有误码则利用反向信道要求发送方重发出错的消息，直到接收方检测认为无误码为止。接收方检测到接收的数据帧有错后，通过一定的运算，确定差错位的具体位置，并对其自动加以纠正。自动纠错方法不求助于反向信道，故又称为前向纠错。混合方式要求接收方对少量的接收差错自动执行前向纠错，而对超出纠正能力的差错则通过反馈重发的方法加以纠正。这是一种纠错、检错相结合的混合方式。2.2.差错控制差错控制（3）常见的检错码奇偶校验码奇偶校验码循环冗余校验码循环冗余校验码奇偶校验码是最常见的一种

12、检错码，主要用于以字符为传输单位的通信系统中。其工作原理非常简单，在原始数据字节的最高位或最低位增加一位，即奇偶校验位，以保证所传输的每个字符中 1 的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）。是局域网和广域网的数据链路层通信中用得最多也是最有效的检错码，原理是将一个数据块看成一个位数很长的二进制数，用一个特定的数去除它，将余数作校验码/冗余码附在数据块后一起发送。接收方收到该数据块及校验码后，进行同样的运算来校验传送是否出错。6.1.46.1.46.1.46.1.4移动通信移动通信移动通信移动通信系统系统系统系统移动通信具有如下明显特点：移动性 电波传播条件复杂 噪声和干扰严重 系统和网络结构复杂 频带利用率高，设备性能好蜂窝系统 是覆盖范围最广的陆地公用移动通信系统，由移动台、基站移动交换中心组成。覆盖区域一般被划分为类似蜂窝的多个小区，每个小区内设置固定的基站，为用户提供接入和信息转发服务。蜂窝网络能在有限的频带、很大的地理范围内容纳大量用户。图 6-5 蜂窝系统示意图