第一章通信技术概论_通信技术基础

第一章通信技术概论_通信技术基础
第一章通信技术概论_通信技术基础

第一章通信技术概论

现代社会已进入信息时代,信息的交流成为人们生活的重要内容。通信技术是各种信息交流手段的综合,它集硬件和软件于一身,包括了信息传递技术、信号处理技术和网络技术等多个方面。本章将介绍通信技术的基本知识和有关通信协议的基本概念,以帮助读者为学习后面各章建立基础。

1.1 信号

在日常生活中,人们通过对话、书信、表演等多种形式进行思想的交流和现象的描述,这些过程都可以称为消息(message)的传递。消息中所包含的对接受者有意义的内容称为信息(information)。信息的多少用信息量表示。

信号(signal)是信息的表现形式,它可以是声音、图像、电压、电流或光等。例如,当两个人进行面对面的谈话时,谈话的内容就是消息,其中有一部分对听者来说是有意义的,这部分称为信息,而声音的表现形式是声波,这个声波就是信号;如果这两个人是通过电话交谈,声音以电流的形式被传送到对方,这时信号的形式就是电流。

在各种形式的信号中,电信号由于具有传递速度快(接近于光速),传输距离远,能承载的信息量大,并且处理方便,因此成为通信信号的主要形式。近年来,随着光纤的大量应用,光信号也越来越多地用于通信中。这里主要讨论的是电信号,或者是由其它形式转换以后的电信号,如话音信号和图像信号。

电信号以其波形特征可分为两大类,一类是模拟信号,另一类是数字信号。

1.1.1模拟信号

自然界存在的信号大多是模拟信号,其主要的特征有两个,即时间上的连续与状态上的连续。所谓时间上连续,指的是在任何时刻信号的电量(电压或电流)对信号都是有意义的,而状态上连续则是说明信号的电量可能是某一个有限范围内的任意值,具体反映在模拟信号经过传输后如果与传输前的信号不一致,信号所携带的信息就会部分丢失。图1-1 (a)是一个模拟的话音信号的波形。如果该波形在t1时刻受到干扰,如图 1-1(b),则会在喇叭上发出异常的“咔嚓”声。常见的模拟信号有话音信号、电视图像信号以及来自于各种传感器的检测信号等。

1.1.2数字信号

数字信号是用特定时刻的有限个状态来表示信息的。图1-2(a)是一个二进制信号的波形,它的状态只有两个,分别用“1”和“0”表示,如果传输过程中信号的电平发生了一些变化,接收端可

归为两个状态(如大于0V的

所有电平判别为高电平,将

所有小于0V的电平判别为低

电平),因此,数字信号在

传输过程中如果电平发生了

变化,只要变化量不是足够

大,不影响接收端的正确判

断,信息就不会丢失,例如

当接收端收到图(b)的波形可

以恢复成与发端一样的矩形

波;如果接收端只在t1,

t2,…,t n时刻(即“特定时刻”)进行判别,则在其它时刻信号发生一些变化,如变成图(c)的波形,仍然可以恢复成与发端一样的波形。

由于数字信号处理技术的发展,数字信号处理相对于模拟信号的处理具有电路体积小,功能强等许多模拟处理所不能比拟的优点,因此数字信号越来越多地被用于通信中。

模拟信号与数字信号是可以相互转换的。模拟信号可以通过A/D转换变为数字信号,而数字信号通过D/A转换又可以变为模拟信号,在通信中常见的A/D转换方式有脉冲编码调制、增量调制以及在此基础上改进的各种方式。

1.1.3信道

信道(channel)是信号传递的媒介,信号要通过信道才能被传递到目的地。信道

可以分为有线信道和无线信道两大类,常用的有线信道有双绞线、同轴电缆和光导纤

维等信道,无线信道则是由无形的空间构成,信号以电磁波的形式在无线信道中传播。

信号在信道中传输时会受到信道传输特性的影响。有些信道的传输特性基本上是不随时间变化的,称为恒参信道。恒参信道对信号传输的影响相当于一个低通或带通滤波器,它会造成信号的衰减、延迟和线性失真。也有一些信道其传输特性随时间作较快的变化,称为随参信道。随参信道对信号传输的影响比较复杂,通常传输的质量也比较差。

另外,信号在信道传输过程中无一例外地会受到各种干扰的影响,导致混杂在信号中的噪声增加。不同的信道对干扰的抵御能力是不同的,一般来说有线信道的干扰会小一些,而无线信道的干扰会大一些。

1 双绞线电话信道

所谓双绞线(twisted Wire )就是一对绞合在一起的相互绝缘的导线,如图1-

3。双绞线可以作为计算机主机之间的联

接线路,或是用户电话机与端局交换机之

间的通信线路,也称作为传输线。双绞线的带宽与线径及长度有关,一般几km 距离内可达到几百kHz 。在低频传输时,双绞线的抗干扰性相当于或高于同轴电缆,但是超过1MHz 时,同轴电缆比双绞线明显优越。

为了线路的敷设方便,生产厂家将6~3600对双绞线封装在一个护套内形成电话线缆。相邻对线拧成的螺距不同,用以限制相互之间的串音(Crosstalk )。

2 同轴电缆信道

同轴电缆(Coaxial Cable )的频带宽度要比双

绞线宽得多,其上限频率一般可达到几百MHz 以

上,视线径和传输距离而定。它的衰减与频率的平

方根成正比,因此在远距离传输和宽带工作时仍需

要用到均衡器。同轴电缆目前主要用于本地网

(LAN )、有线电视(CATV )和海底电缆通信

中。

同轴电缆由芯线、内衬层、屏蔽层和外护套构成,由于同轴电缆的特殊结构(图1-4),电缆内部的信号不会泄漏到外部,同样外部的干扰也不会进入到线缆内部,因此同轴电缆信道有很好的保密性和抗干扰性。

3 光导纤维信道

光导纤维(Optical Fiber)是由高纯度的石英玻璃制成的,其直径约为125μm。图1-5是一种阶跃折射率型光导纤维的结构示意图。它有两层,芯层是由较高折射率的材料制成,直径约50μm(多模光纤)或10μm(单模光纤),外包层材料的折射率较低,只要光的入射角足够小,光信号就能沿着芯层传播,并且在两层之间产生全反射。

电信号通过一个激光二极管或发光二极管转换成光信号后沿光纤传输,在接收端

4 无线信道

线空间,以天线作为信道的接口设备,如图1-6。

无线信道的频率范围很宽,从极低频一直到微波

波段,其中根据频率的不同和传播方式的不同又

可以分为很多种信道。表1.1列出了各种无线信

道的工作频率和它们的传播方式。

1.2 通信系统与通信网络

通信是将信号从一个地方向另一个地方传输的过程。用于完成信号的传递与处理的系统称为通信系统(communication system)。现代通信要实现多个用户之间的相互连接,这种由多用户通信系统互连的通信体系称之为通信网络(communication network)。通信网络以转接交换设备为核心,由通信链路将多个用户终端连接起来,在管理机构(包含各种通信与网络协议)的控制下实现网上各个用户之间的相互通信。

1.2.1通信系统的基本组成

图1-7是一个通信系统的基本构成框图。从总体上看,通信系统包括五个组成部分:1、信源;2、发送设备;3、接收设备;4、信宿;5、信道。其中,信源与信宿统称为终端设备(Terminal Equipments),发送设备与接收设备统称为通信设备(Communication Equipments)。信源将原始信号转换成电信号,也即基带信号,常见的信源有话筒、摄像机、计算机等;发送设备将该信号进行适当的处理,比如说进行放大、调制等,使其适合于在信道中传输。信道是信号传递的通道,在这个通道中信号以电流、电磁波或光波的形式传播到接收端。接收设备的作用是将收到的高频信号(或光信号)经过放大、滤波选择和解调后恢复原来的基带信号。信宿将来自于接收设备的基带信号恢复成原始信号,如果信源是话筒,要传输的信号是话音信号,则信宿就应是扬声器(或耳机),它将话音电信号转换成能为人耳所感觉的声音。

目前广泛使用的信道主要有双绞线(电话线)、同轴电缆、光导纤维和无线信道。这些信道有各自的传输特性,因此发送设备必须对来自信源的基带信号进行处理,使之适合在信道中传输。例如,话音信号在本地电话网的双绞线中传输时,可以不经过调制,因为本地电话网的双绞线的传输频率范围在300Hz~3400Hz,电话信号可以直接通过,但在传输计算机数据时,则需要对计算机数据进行调制,使已调信号的频率范围限制在300Hz~3400Hz;在进行无线电通信时,话音信号难以直接变成电磁波向空间辐射,因此发送设备要将话音信号进行高频载波调制,其输出端接高频天线,它能将高频电信号转换成电磁波而有效地向空间辐射。如果传输信道是光导纤维,则发送设备就必须将基带信号转换成光信号。

一般来说,信源的输出与信宿的输入是相同的,两个终端的设备也是对应的,例如,发端如果是话筒,则收端就是喇叭或耳机;发端是摄像机,则收端是显示器;发端是计算机,则收端也是计算机。

发送设备与信源、接收设备与信宿往往是合二为一。在双向通信时,终端设备中既有信源又有信宿,如计算机既可以产生信号,又可以接收信号。通信设备中既有发送设备又有接收设备,如调制解调器,它对要发送的信号进行调制,又对接收的信号进行解调。更为典型的一个例子是无线电话机(手机),在一个机壳内集成了收发设

从通信网络的角度看,通信设备A 、信道和通信设备B 构成了连接终端设备A 与终端设备B 的通道,这条通道也被称为链路(Link )。

对于数字通信系统来说,它的信源往往包含有信源编码、差错控制编码和信道编码三个主要部分,发送设备一般会有调制、放大、变频等电路①,其中的调制采用的是FSK 、PSK 或QAM 等数字调制,相应地在接信宿中有信源解码、差错控制解码和信道解码,而接收设备中包含了数字信号检测和数字解调电路(图1-9 )。

图1-9 数字通信系统基本构成

1.2.2 数据通信系统 数据通信是在计算机或其它数据终端之间发生的存储、处理、传输和交换数字化编码信息的通信技术。数据通信系统有两种类型,一种是模拟数据通信系统,另一种是数字数据通信系统。“数据”一词表明信息的类型,“数字”一词表明信息传递与处理的方式。数据信号可以以模拟的方式进行通信,也可以以数字的方式进行通信。

计算机数据用一个调制解调器在电话网中传输是数据信号的模拟传输,而在校园网中,计算机数据都是以数字方式传输,相应的传输系统称为数字数据通信系统。

一个简单的从A地到B地的数据通信系统的构成如图1-10。从A点到B点的通信系统可以分为以下七个部分:

?A点的数据终端设备DTE;

?A点的DTE与数据通信设备DCE之间的接口;

?A点的DCE;

?A点与B点的数据传输通道;

?B点的DCE;

?B点的DTE与数据通信设备DCE之间的接口;

?B点的数据终端设备DTE。

数据终端设备(DTE)是数据通信系统中的终端设备或终端系统,是一个数据源、数据宿或两者兼而有之,常见的有微型计算机、打印机、传真机等。DTE通常只能进行短距离的通信,通信能力很有限,但它有较强的数据功能,包括:与DCE的连接以实现数据的收和发、串行与并行的转换、数据线路的控制、与新连接的数据网相对应的网络功能以及为在两端的DTE之间进行数据连接所必须的其它各功能。DTE 可以是一台单独的设备,也可以是由两台以上的设备组成。

数据通信设备(DCE)具有将数据以模拟或数字方式在通信网络中传输的功能。在发送端,DCE接收来自于DTE的串行或并行数据,并将它转换成适合于信道传输特性的信号送入信道;在接收端,DCE接收来自信道的信号并将其转换成串行或并行的数据流送给DTE。DCE的主要作用是实现信号的变换与编解码。它将来自DTE的信号进行变换使之变成适合信道传输的线路码,并通过编码使之具有抗干扰能力,在有些系统中DCE还要对信号进行调制,使信号能在具有带通特性的信道中传输;信号到达接收端后,接收端的DCE要对收到的信号进行相反的变换与解码。DCE还有向DTE传送时钟信号的功能及其它功能。Modem是一种DCE,常用的调制方式是FSK、PSK或QAM。

①数字基带传输系统例外。

如果连接DTE 和DCE 的电缆与信号电平与标准要求略有不同,会使连接困难。EIA 制定了RS232C 作为DTE 和Modem 之间的标准接口。

对分组交换数据网来说,DCE 在功能上还包括与用户相连的分组交换结点。

在物理结构上,DCE 可以是一台单独的设备,也可以与DTE 合二为一,如传真机等。

在计算机网络中,计算机就是一种DTE ,而DCE 则可能是以网卡的形式安装在计算机的扩展槽中。

现有的DTE /DCE 接口标准有多个,虽然它们的方案有所不同,每个标准都提供了连接的机械、电气及功能参数。EIA 的有关标准是EIA-232、EIA-442和EIA-449,ITU-T 的相关标准有V 系列和X 系列。

1.2.3 通信网络拓朴结构

基本的通信系统用来解决两点之间的通信。实际上,许多通信业务发生在多点之间,例如,一个电话用户可以通过拨号与多个用户通话,银行内部的数据通信要求将一个城市内各支行的计算机连接到主计算机上。可用于多点之间通信的系统称为通信网络。通信网络以用户终端、网络转接点(称为节点)和基本的通信系统(在网络中称为链路)为基本元素,以一定的拓朴结构和转接方式进行有机连接,实现一个用户可以与网上任一其它用户通信的目的。目前较为常见的通信网络结构主要有网型网、星型网、总线网和环型网以及它们的复合型网。

1 网型网

网型网(mesh )也称为完全互连网,各个用户终端之间直接以通信链路连接,如图

1-11,通信建立过程中不需要任何形式的转

接。这种结构的最大优点是接续质量高,网

路的稳定性好。但由于需要有很多的通信链

路,当用户数量大、通信线路长时网络投资

费用很高,如果通信业务量不是很大的话经

济性很差。

2 星型网 星型网(star)中,各用户终端都通过转接中心进行连接,如图1-12 。N 个用户需要有N 个通信链路,与网型网相比节省许多通信链路,但它需要有转接设备,一般是当链路的总费用高于转接设备的费用时才采用这种网路结构。由于各用户之间的通信

都要通过转接点,通信的质量和可靠性会受到一定的影响,尤其当转接设备发生故障时,可能会造成整个网内的通信瘫痪。

实用的星型网可以是多层次的,这种结构有时也称为树型结构。

3 环型网

环型(ring)网的拓扑结构为一封闭环形,各结点通过DCE(在这里起到中继器的作用)连入网内,如图1-13,各DCE间由点到点链路首尾连接,信息单向沿环路逐点传送,每个终端提取或插入自己的信息。环型网的特点是传输线路短,初始安装比较容易,故障的诊断比较准确,适于用光纤进行各终端的连接。但其可靠性较差,当一个单元出现故障时,整个系统就会瘫痪。环型网的可扩展性和灵活性也较其它网络差。

4 总线型网

总线型(bus)网采用公共总线作为传输介质,各结点都通过相应的硬件接口直接连向总线,信号沿介质进行广播式传送,如图1-14。由于总线结构共享无源总线,通信处理为分布式控制,每一个用户的入网结点都具有通信处理智能,能执行介质访问控制协议。总线型网的主要优点是安装容易,可靠性高,新增终端只要就近接入总线即可,但由于采用分布式控制,不易管理,故障诊断和隔离比较困难。

5 复合网

常见的复合网的一种是由星型网和网型网复合而成,它是

以星型网为基础并在

通信量较大的区间构

成网型网结构,如图

1-15。这种网路结构

兼取了前述两种网路

的优点,比较经济合

理且有一定的可靠性,因此在一些大型的通信网络中应用较广。

环型网和总线型网在计算机通信网中应用较多,在这种网中一般传输的信息速率较高,它要求各节点或总线终端节点有较强的信息识别和处理能力。

1.2.4 通信网络的转接方式

通信网以转接方式划分可以被分为广播网络、交换网络或混合终端网络。在广播网络中,由一个终端设备发送的信号自动地被所有其它终端设备接收,典型的例子是有线电视网,由电视台发送的节目可以被所有连在网上的用户接收。在交换网中,信号要通过中间网点(称为交换站)才能到达目的地,公共交换电话网(PSTN )就是一种交换网,网上的一个用户要与另一个用户进行通话时必须通过交换机进行转接。混

合终端网络由上述两种类型的网络混合构成,在混合终端网络中有时(但不总是这样)信号需要通过交换才能到达它们的目的地。

1.2.5信号交换

通信网络上的各个用户之间进行通信时,由网上的交换设备根据用户的要求选择通信对象,这就是信号的交换。信号交换在通信网中可以分为三种主要类型:线路交换、报文交换和分组交换。在电话网络上的通话目前采用的是线路交换,网上的交换设备根据用户的拨号建立一条确定的路径,并且在通信期间保持这条路径,从被呼用户摘机建立通话开始到一方挂机为止,这条线路一直为该用户所占用。线路交换的很大一个优点是实时性好,虽然从源点(主呼)到目的地(被呼)的呼叫建立需要一定的时间,但一旦线路建立,信号在传递过程中几乎没有延时,因而很适合于实时通信,但这种交换方式线路的利用率比较低,因为通话期间不论有无信号线路不能另作它用。

报文交换和分组交换是一种存储与转发的交换方式,很适合于数据通信。在报文交换中,报文沿一条路径从一个节点发送到下一个节点,整条报文在每一个节点被接收、存储,然后发向下一个节点。如果其中的某一段链路没有空闲,则它可以在这段链路的上一个节点中等待。报文交换不需要呼叫建立过程,它是靠报文中的信息头来进行识别和传送,报文的全部内容被送到一个节点后,该节点根据报头指示的目的地与下一个节点之间建立通道,然后再发送至下一个节点。

分组交换与报文交换的区别是它将报文信息分成一系列有限长的数据包,并且每个数据包都有地址,而且序号相连。这些组成报文的数据包各自独立地经过可能不同的路径到达它们的目的地,然后按照序号重新排列,恢复报文。

分组交换可以被分成两类基本技术:虚拟线路和数据报。虚拟线路类似于传统的线路交换。首先由源发出一个呼叫请求包到第一个节点A,节点A继续把它传送到第二个节点B,最后传到目的地。目的地将呼叫应答包发送回源。因此,通过这一阶段,在数据传送之前建立起一条虚拟的线路,但这条线路仅仅是一种逻辑上的连接,路径并非只确定给这个连接,其它用户的分组数据也可以通过这个路径传输,而且每一个分组仍要被存储于各个节点。

在数据报交换中,没有呼叫请求包和应答包,也不需要预先在源和目的地之间建立一条路线。每个分组数据包的报头包含了分组的最终目的地及其在报文中的位置。与虚拟电路的数据分组包报头不同的是,它不包含路径的信息。当分组数据包通过网络移动时,每一个节点将做出路由选择。每一个节点读取数据分组报头的目的地信息,并在那一刻选择可获得的最佳路径,然后将分组发向下一个节点。在最后一个节点,分组被存储,直到所有构成报文的其它的分组都到达并重新按报头指示的顺序排列起来。

异步转移模式(ATM)是近年来出现的一种新的交换方式,它是电路交换技术与分组交换技术的结合,能最大限度地发挥电路交换与分组交换的优点,使ATM技术能具备从实时的语音信号到高清晰度电视图象等各种业务的高速综合传输。ATM的基本概念是由信元进行统一的信息转移,即ATM是把数字化的语音、数据、图象等信息分解成固定长度的数据块,通常称为信元,在各信元中添上写有地址的信元字头即可送网路传输。为提高传输效率,在传输过程中还需引入统计复用的链路分配传输方式。

1.3 标准与标准化组织

通信网络是为大量不同用户的服务设计的。这些用户拥有从很多售主处买来的设备。为了有效地设计这标准化的网络,有必要建立一个标准(Standard),以便获得(软件方面的)相互操作性、兼容性以及在成本效果合算的方式下所要求的性能。

在通信网络中,各终端设备之间进行通信时必须进行协调,比如,通信的双方不能同时向对方发送信息、发送信号的码元速度应与接收的速度相同等。因此在网络内部或网络之间要有一个协议(Protocol)。

当一个通信网络与其它的通信网络互连的时候,由于清楚地定义了网络的接口,保持网络的功能,以及获得用户所希望的服务等方面的需要,因此标准就更具有决定性。为了获得全世界范围的实时连接,必须实行接口的标准化。缺少标准的状况和现有接口的快速增长的现象,常常给网络的提供者、设备制造商以及终端用户造成了很大的压力。因此,标准化的目的就是要达到这种必要性或在设计和操作时所希望达成的一致性,这种一致性使得网络无论对提供者还是对用户都能实现适当的功能。标准化范围可以是非常大的,它们可以是一个公司内部的,或可以适用于整个国家,一个地区或全世界。而标准与协议的制定则是由各种标准化组织进行。

1.3.1协议与标准

1 协议

协议是管理数据通信所有各方面的一系列规则。协议的核心内容是语法、语义及定时。

(1)语法

语法(syntax)是指数据的结构或格式,反映数据的顺序。例如,一个简单的协议可以表述第一个8bit数据作为发终端的地址,第二个8bit作为接收终端的地址,其余部分数据流则是信息本身。

(2)语义

语义(semantics)是指比特流每一部分的含义。表述如何去解释一组数据,并且根据这个解释执行功能,例如指示根据地址选择路由或消息的最终目的地。

(3)定时

定时(timing)表达两个特征,数据发送的时间和速度。例如,一个发终端产生100Mbps的数据但接收终端只能接收1Mbps,传输就会过载且大量的数据会丢失。

2 标准

一个生产厂家可以使其所有产品很好地一起工作,但如果一个系统中包含有多家厂家的产品,没有一个标准,这些产品就很难在一起很好地工作。

标准是产生与维护开放与竞争的设备生产市场的基础,标准的制定有利于国际国内数据与电信技术的发展与进步。它为生产厂家、供应商、政府机构以及其它业务提供商提供了指导。

数据通信标准有两类,一是基于事实,二是基于规则。

基于规则标准是指已被官方认可的各种标准。虽未被官方承认,但已被普遍采用的称为基于事实标准。基于事实标准通常有是由为新产品或新技术定义功能的企业制定的。

基于事实的标准又可分为两类,一类是有所有权的,称为授权标准,另一类是没有所有权的,称为无权标准。授权标准是由原发明的商业组织作为一个自己产品的操作基础而制定的,“有权”意味着发明这个标准的公司完全拥有。这些标准也被称为封闭标准,因为他们关闭了不同供应商提供的系统之间的联系。无权标准是由专业组或委员会制定的。

1.3.2标准化组织

开放标准由一些与企业或利益无关的组织制定。这些组织可以有几种形式,但共同的特点或是由感兴趣的生产厂家合作产生,或是一个政府机构。用于全球通信的标准通常由全球性的机构制定,有时也可能是借用了已有的有归属权的标准,但这些标准先前没有使用记录。

1国际电信联盟

国际电信联盟(ITU)是联合国负责电信业务的专门机构。ITU的起源可以追溯到1865年.它的成员是各国政府,目前菜有181个成员国(从1993年起)。有组织的私人机构如AT&T,科学和工业组织如IBM,以及国际组织如ISO,都可以参加技术委员会。ITU的总部设在日内瓦,它包括几个常设机构:秘书长、国际电报电话咨询委员会(CCITT)和国际无线电咨询委员会(CCIR)。

CCIR的活动主要集中于无线电通信(频谱利用、卫星、微波、移动业务)和电视业务(包括HDTV)。ITU-T的管辖范围还包括有关电信的其它方面,它进行研究,发表技术、业务方面的建议,提出与公共电信业务有关的业务问题,而不是那些直接与无线电通信相联系的业务问题。研究的结果以建议的形式出版。采用一项新的建议通常要用四年的时间,如果加快速度的话也需要两年的时间。

2国际标准组织

国际标准组织(ISO)成立于1946年,是自发组织起来的一个非官方的机构。来自生产商、消费者、政府部门和民间团体的专家,由各成员国向ISO推荐,作为本国的代表。尽管ISO是一个非官方的组织,但有70%以上的ISO成员都是根据法律程序组成的政府的标准化机构或组织。其中美国的代表是美国国家标准学会(ANSI)。从1988年起,ISO有73个来自各国的国家标准化组织的全职成员。全职成员有资格参加并在任一技术委员会上投票表决,他们还能参加ISO的管理。ISO还有14个来自新闻团体的成员,他们不参加技术工作,也没有表决权。

3美国国家标准学会

美国国家标准学会(ANSI)成立于1918年,是一个非盈利性组织。其主要目标是协调美国国内各自发形成的标准。它的成员包括工业公司、专业团体、商业协会、消费者团体和政府的管理机构。目前所涉及的领域主要有互联网计划与工程、ISDN 业务、信令与结构、光序列(SONET)等。

4电子工业协会(EIA)

电子工业协会(EIA)也是一个非盈利性组织,致力于促进电子制造业,它的活动不仅有标准开发,而且还包括公共普及教育。EIA在信息技术领域作出了重要的贡献,它为数据通信的物理连接接口和电信号指标作了定义。特殊地,EIA-232-D,EIA-530定义了两个数字设备之间的串行传输。

本章小结

通信网络用于实现多个用户之间的信息传递与交换,它由多个终端设备、通信链路、转接交换设备以及管理机构组成。通信网络可以采用网型网、星型网、总线型网和环形网等多种拓朴结构,可以是广播网络或交换网络。通信链路包括发送设备、接收设备和信道,用于进行终端与终端、终端与转接设备的信号连接。

常见的信道有双绞线、同轴电缆、光纤和无线信道。主要的交换方式有线路交换和分组交换两种。

在通信网络中,各种信息以电(或光)信号为载体进行传递与处理。信号可以分为模拟信号和数字信号两大类,两者之间可以相互转换。信号在通信网络中可以以基带形式传输,也可以通过正弦调制以频带方式传输,主要取决于信道的特性。

通信产品的设计、制造以及通信网络的建设必须遵循相关的通信协议与标准。这此协议与标准由标准化组织制定。主要的国际性标准化组织有国际电信联盟、国际标准组织、美国国家标准学会和电子工业协会等。

习题与思考题

1.试举出若干个模拟信号与数字信号的例子。

2.请说明有线电视、市内电话、调频广播、移动电话、校园网等通信系统各使用哪

些信道。

3.试举出光纤通信系统的应用例子。

4.常见的DTE、DCE设备有哪些?

5.一个有10个终端的通信网络,如果采用网型网需要用到多少条通信链路?如果采

用星型网需要有多少条通信链路?

6.线路交换与分组交换的区别在哪里?各有哪些优点?

7.为什么要对通信系统制定标准或协议?

第一章 通信系统概论

第一章通信系统概论 1.1 绪论 1.2 通信系统的组成 1.3 通信系统的分类与通信方式1.4 通信系统的质量指标 1.5 通信技术的发展

1.1 绪论 通信 广义上说用任何方法通过任何媒介跨时/空传递信息,均称为通信。

1.1 绪论 ◆通信的定义: 是指由一地向另一地进行消息的有效传递。 ◆通信的目的: 就是传递消息。 ◆本课程对通信的定义: 利用电子等技术手段,借助电信号(含光信号) 实现从一地向另一地进行消息的有效传递称为通信。

1.2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统模型 信 源信宿噪声源 信道发送设备 接收设备产生或发出将信源产生的消息信号 变换成便于传送的形式从带有干扰的接收信号中正 确恢复出原始 信号 接受消息 的人或机 信号传输的通道各处噪声的集中表现

1.2 通信系统的组成 ◆信源:把待传输的消息转换成原始电信号,如电话 系统中电话机可看成是信源。 ◆发送设备:将信源和信道匹配起来,即将信源产生的 原始电信号变换成适合在信道中传输的信号。 ◆信道:信号传输的通道,可以是有线的,也可以是无 线的。 ◆接收设备:任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相 应的原始电信号来。 ◆信宿:将复原的原始电信号转换成相应的消息。

1.2 通信系统的组成 1.2.2 模拟通信系统和数字通信系统1.信源消息分为两大类 连续消息离散消息 消息的载体是电信号,电信号的变化体现在某一参量的变化上(如连续波的幅度、频率或相位;脉冲波的幅度、宽度或位置)。 消息的状态连续变化或是不可数的。如语音、活动图片等消息的状态是离散的或是可数的。 如符号、数据等

现代通信技术概论名词

现代通信技术概论名词解释整理: 1.域名系统(Domain Name System,DNS)是因特网的一项核心服务,它作为可以将域名 和IP地址相互映射的一个分布式数据库,能够使人更方便的访问互联网,而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。 2.地址解析协议(ARP,Address Resolution Protocol),是根据IP地址获取物理地址的一个 TCP/IP协议。 3.文件传输协议(File Transfer Protocol,FTP)是用于在网络上进行文件传输的一套标准协 议,保证客户与服务器之间的连接是可靠的,而且是面向连接,为数据传输提供可靠保证。 4.掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Application Amplifier ,EDFA)即在信号通过的纤芯中 掺入了铒离子Er3 + 的光信号放大器。 5.波分复用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)是将两种或多种不同波长的光载波信 号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术。 6.超文本传输协议(HTTP,HyperText Transfer Protocol),是一个简单的请求-响应协议,它 通常运行在TCP之上。它指定了客户端可能发送给服务器什么样的消息以及得到什么样的响应。 7.光纤网络单元(ONU ,Optical Network Unit),属于接入网的用户侧设备,为用户提供电 话、数据通信、图像等各种UNI 接口。 8.LTE(Long Term Evolution,长期演进)LTE是无线数据通信技术标准,是3G 的演进,是 3G与4G技术之间的一个过渡,是3.9G的全球标准。(LTE根据双工方式不同,分为LTE-TDD 和LTE-FDD两种制式,其中LTE-TDD又称为TD- LTE) 9.EPON(Ethernet Passive Optical Network,以太网无源光网络),是基于以太网的PON技 术。它采用点到多点结构、无源光纤传输,在以太网之上提供多种业务。 10.光线路终端(OLT,Optical Line Terminal),用于连接光纤干线的终端设备。 11.频分多址(FDMA ,Frequency Division Multiple Access),是把总带宽被分隔成多个正交 的信道,每个用户占用一个信道。 码分多址(CDMA,Code Division Multiple Access)码分多址是指利用码序列相关性实现的多址通信。 时分多址(TDMA,Time Division Multiple Access)是一种为实现共享传输介质(一般是无线电领域)或者网络的通信技术。 FDMA,CDMA,TDMA区别?现在主要用的是哪一个? 目前的数字移动通信网的主要多址方式是FDMA。TDMA系统(GSM,DAMPS),在频谱效率上约是模拟系统的3倍,容量有限;在话音质量上13kbit/s编码也很难达到有线电话水平、FTDMA系统的业务综合能力较高,能进行数据和话音的综合,但终端接入速率有限(最高9.6kbit/s TDMA系统无软切换功能,因而容易掉话,影响服务质量z; TDMA系统的国际漫游协议还有待进一步的完善和开发。因而TDMA并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入,而CDMA码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等。 1.简单网络管理协议(SNMP,Simple Network Management Protocol)是专门设计用于在 IP 网络管理网络节点的一种标准协议,它是一种应用层协议。 2.密集型光波复用(DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing)是能组合一组光波 长用一根光纤进行传送。 3.自动交换光网络(ASON,Automatically Switched Optical Network)是指一种具有灵活性、

通信技术概论考试总复习

第1章 绪 论 一、主要内容 1.消息与信息的关系 消息是信息的表现形式,而信息是消息中所包含的有意义的内容。 2.信号的时域和频域特性 信号的时域特性和频域特性分别从时间和频率两个角度对同一个信号的描述。通过“傅里叶分析理论”实现时域与频域的相互转换。 3.信号的带宽 一个信号所包含的最高频率f h 与最低频率f l 之差,称为信号的带宽,它反映了信号所拥有的频率范围。 4.电平 通信中常用电平表示某点信号的强弱,它是一个相对的概念。某点的功率电平定义为该点信号的功率与一个基准参考点的功率的比值。 5.信号的衰减与增益 衰减与增益通常用分贝(dB )的形式来表示,定义为:??? ? ??=out in P P d lg 10 其中,in P 为输入端信号功率;out P 为输出端信号功率。 【例】把10mW 功率信号加到输入端并在输出端测得功率5mW ,衰耗约为)(3510lg 10dB d ≈?? ? ??=。 6.信息及其度量 信息是消息中包含的有意义的内容。它可以度量,用“信息量”来表示。 (1)信息量的定义 信息量I 与消息出现的概率()x P 有关,)() (x P x P I a a log 1log -==。消息出现的概率越大,信息量越小。 (2)信息量的单位 信息量的单位是由信息量计算公式中对数底数决定的。当底数为2时信息量的单位为比特(bit )。 (3)信息量的计算 单一符号的信息量:)() (x P x P I 22log 1log -== 等概离散消息的信息量:M 进制的符号等概独立发送,则传送每一符号的信息量为:()bit M M P I 222 log /11log 1log ===。 7.通信系统可分为信源、发送设备、传输媒介(信道)、噪声源、接收设备和信宿。 信源的作用是把各种消息转换成原始电信号。 发送设备的任务是把信源发出的原始电信号变换成适合在传输媒介上传输的传输信号,即完成信源与传输媒介之间的匹配。 传输媒介用以传送信息。 噪声源不是人为加入的设备,而是通信系统中各种设备以及信道中所固有的。 接收设备的作用是完成发送设备的反变换处理,以便恢复原始电信号。

2020年智慧树知道网课《万物互联之通信技术基础》课后章节测试满分答案

第一章测试 1 【单选题】(10分) 物联网技术的定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,将任何物品与()相连接,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。 A. 大脑 B. 电网 C. 互联网 D. 平台 2 【多选题】(10分) 物联网技术主要包括:() A. 信号的传输 B. 数据处理 C. 数据采集 D. 数据安全

3 【判断题】(10分) 蓝牙技术是物联网数据处理技术中的一种。 A. 错 B. 对 4 【多选题】(10分) 物联网数据传输技术中包括:() A. 光纤 B. 4G C. WIFI D. GPRS 5 【单选题】(10分) RFID属于:()

A. 数据传输 B. 数据安全 C. 数据处理 D. 数据采集 6 【单选题】(10分) 智能家居中,下面哪个环节属于数据采集: A. 采用移动传感器,检测人是否进入区域 B. 当人进入传感器感应区域后渐升光,当人走出感应区域后灯光渐渐减低或熄灭 C. 使一些走廊、楼道的"长明灯"得到控制,达到节能的目的 D. 自动调节灯光强弱,达到节能效果 7 【单选题】(10分) 工业生产中,下面哪个环节属于数据处理与决策:() A.

实现生产工人、生产过程、生产设备、生产数量之间的完整融合,计算每台设备的单位时间生产能力,根据这些数据来为每台生产设备设置生产参数,合理配置生产任务 B. 设置生产参数,如个数、长度、重量等自动抄录各种生产数据 C. 以上均不对 D. 按时段自动统计生产量; 8 【单选题】(10分) 道路监控系统中,下面哪个环节属于数据传输() A. 使交通指挥管理人员对交通违章、交通堵塞、交通事故及其它突发事件做出及时、准确的判断,并相应调整各项系统控制参数与指挥调度策略。 B. 重点场所和监测点的前端设备采集视频图像 C. 以各种方式(光纤、专线等)传送至交通指挥中心。 D. 进行信息的存储、处理和发布 9 【单选题】(10分) 在防伪溯源系统中,属于数据采集技术的是:() A.

现代通信技术概论大作业

现代通信技术概论大作业 课题名称:对光纤通信的认识 学院:信息与机电工程学院 专业:电子信息工程 姓名: 班级:电子1班

对光纤通信的认识 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前,光纤通信技术已有了长足的发展,新技术也不断涌现,进而大幅度提高了通信能力,并不断扩大了光纤通信的应用范围。 1光纤通信技术历史与发展现状 1960年,第一台相干振荡光源——红宝石激光器问世,世界性的光纤通信研究热潮开始。而真正为光纤通信奠定基础的是1970年研究出的在室温下连续工作的双异质结半导体激光器。标志着光纤通信进入商业应用阶段的是1976年在美国亚特兰大进行的世界上第一个实用光纤通信系统的现场实验。此后,光纤通信技术不断发展:光纤从多模发展到单模,工作波长从0.85um发展到1.31和1.55um,传输速率从几十发展到几十。另一方面,随着技术的进步和大规模产业的形成,光纤价格不断下降,应用范围不断扩大:从初期的市话局间中继到长途干线进一步延伸到用户接入网,从数字电话到有线电视(CATV),从单一类型信息的传输到多种业务的传输。 1995年以来,为了解决超大容量、超高速率和超长中继距离传输问题,密集波分复用DWDM(Dens Wavelength Division Multi-plexing)技术成为国际上的主要研究对象。DWDM光纤通信系统极大地增加了每对光纤的传输容量,经济有效地解决了通信网的瓶颈问题。据统计,截止到2002年,商用的DWDM系统传输容量已达400Gbit/s。以10Gbit/s为基础的DWDM 系统已逐渐成为核心网的主流。DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外,光传输距离也从600km左右大幅度扩展到2000km以上。 与此同时,随着波分复用技术从长途网向城域网扩展,粗波分复用CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)技术应运而生。CWDM的信道间隔一般为20nm,通过降低对波长的窗口要求而实现全波长范围内(1260nm~1620nm)的波分复用,并大大降低光器件的成本,可实现在0km~80km内较高的性能价格比,因而受到运营商的欢迎。目前光纤已成为信息宽带的主要媒质,光纤通信系统将成为未来国家基础设施的支柱。 2光纤接入技术 光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化,满足大众的需求,不仅要有宽带的主干传输网络,用户接入部分更是关键,光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中,由于光纤到达位置的不同,有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH 等不同的应用,统称FTTx。 FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纤的宽带特性,为用户提供所需要的不受限制的带宽,充分满足宽带接入的需求。我国从2003年起,在“863”项目的推动下,开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网,包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型,也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式,发展势头良好。不少城市制订了FTTH的技术标准和建设标准,有的城市还制订了相应的优惠政策,这些都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。 在FTTH应用中,主要采用两种技术,即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术,亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采用通常所说的MC(媒介转换器)实现用户和局端的直接连接,它可以为用户提供高带宽的接入。目前,国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽,对大中型企业用户来说,是比较理想的接入方式[1]。 3光纤通信的优点和应用

最新整理通信技术基础习题答案资料

第一章习题 1、试举出若干个模拟信号与数字信号的例子。 答:模拟信号:语音信号等 数字信号:计算机处理数据等。 2、请说明有线电视、市内电话、调频广播、移动电话、校园网等通信系统各使用哪些信道。答:有线电视:同轴电缆 市内电话:双绞线 调频广播:无线信道 移动电话:无线信道 校园网:双绞线、同轴电缆或光纤 3、试述通信系统的组成。 答:通信系统包括五个组成部分:1)信源;2)发送设备;3)接收设备;4)信宿;5)信道。 4、一个有10个终端的通信网络,如果采用网型网需要用到多少条通信链路?如果采用星型网需要有多少条通信链路? 答:网状网:45条;星状网:10条 5、试述传码率,传信率,误码率,误信率的定义,单位。并说明二进制和多进制时码元速率和信息速率的相互关系。 答:1)传码率是指单位时间内通信系统传送的码元数目,单位为“波特”或“B”。 2)传信率也称为比特率(bit rate),是指单位时间内通信系统所传送的信息量,单位为“bit/s”或“bps”。 3)误码率就是码元在传输系统中被传错的概率,Pe=传输中的误码/所传输的总码数。 4)误信率是指发生差错的信息量在信息传输总量中所占的比例,Peb=系统传输中出错的比特数/系统传输的总比特数。 r=Rmlog2m(bit/s) 式中,r为传信率,Rm为m进制的传码率。 6、描述点对点通信的几种方式。 答:对于点对点之间的通信,按消息传送的方向与时间,通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。 7、线路交换与分组交换的区别在哪里?各有哪些优点?

答:线路交换:网上的交换设备根据用户的拨号建立一条确定的路径,并且在通信期间保持这条路径,从被呼用户摘机建立通话开始到一方挂机为止,这条线路一直为该用户所占用。线路交换的很大一个优点是实时性好。 分组交换:分组交换是一种存储与转发的交换方式,很适合于数据通信。它将信息分成一系列有限长的数据包,并且每个数据包都有地址,而且序号相连。这些数据包各自独立地经过可能不同的路径到达它们的目的地,然后按照序号重新排列,恢复信息。它的优点是线路利用率高。 8、已知二进制数字信号每个码元占用的时间为1ms,1、0等概率出现,求(1)码元速率,(2)每秒钟的信息量,(3)信息速率。 答:1)码元速率=1/0.001=1000(B) 2)每秒钟信息量=Rmlog2m=1000*1=1000(bit) 3)r=Rmlog2m=1000*1=1000(bit/s) 9、同上题,如果码元速率不变,改用8进制传输,且各码元等概率出现,求码元速率,信息速率。 答:1)码元速率=1/0.001=1000(B) 2)r=Rmlog2m=1000*3=3000(bit/s)

现代通信技术概论复习题完整版

现代通信技术概论复习 题 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

一、填空题 1.在数字信号的传输过程中,信号也会受到噪声干扰,当信噪比恶化到一定程度时,应在适当的距离采用再生中继器的方法除去噪声,从而实现长距离高质量传输。 2. TCP/IP 协议是Internet的基础与核心。 3.智能网的基本思想交换与控制相分离。 4.视线传播的极限距离取决于地球表面的曲率。 传递方式以信元为单位,采用异步时分复用方式。 6.微波是频率在 300MHZ-300GHZ 范围内的电磁波。 7.在30/32路的PCM中,一复帧有 16 帧,一帧有 32 路时隙,其中话路时隙有 30 路。 8、 PCM通信系统D/A变换包括解码、平滑滤波二个部分。 9、抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的 过程。量化是将模拟信号的幅度值离散化的过程。 10.基带数据传输系统中发送滤波器的作用是限制信号频带并起波形形成 作用。 11.通信系统模型由信源、变换器、信道、噪声源、反变换器和 信宿等6个部分构成。 12.数字信号的特点:信号幅度取值理想化。 13.衡量通信系统的主要指标是有效性和可靠性两种。数字通信系统的质量指标具体用传输速率和误码率表述。 14.光纤的传输特性主要包括损耗、色散和非线形效应。 15.在无线通信系统中,接收点的信号一般是直射波、折射波、放射波、散射波和地表面波的合成波。 16.通信方式按照传输媒质分类可以分为有线、无线通信两大类。 17.幅度调制技术是用调制信号去控制高频载波的振幅;频率调制技术是用调制信号去控制高频载波的频率;相位调制技术是用调制信号去控制高频载波的相位。 18.模拟调制技术分为线性和非线性调制,数字调制信号的键控方法分为 ASK 、 FSK 、 PSK 。 19.数字基带信号经过载波调制,这种传输成为数字频带传输。 20.模拟信号的数字化技术包括3个过程:抽样、量化、编码。 21、 PCM通信系统D/A变换包括解码、平滑滤波二个部分。 22、抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的 过程。量化是将模拟信号的幅度值离散化的过程。 23.基带数据传输系统中发送滤波器的作用是限制并起波形形成 作用。 24.一般通信系统包括五部分:信源、__发送设备、信道、接受设备和信宿 _。 25.国际电信联盟推荐了两类数字速率系列和数字复接等级,即北美和日本采用的s和中国、欧洲采用的_ _Mbit/s作一次群的数字速率系列。 26.在电话通信的A/D转化中,经过一次抽样、量化、编码得到的是一组__ 8___位的二进制码,此信号称为__ 脉冲编码信号或PCM 信号。 主流技术标准包括___WCDMA _、_ CDMA2000__和___TD-SCDMA _ 32系统中,每帧的时间为_ *10^-4 s,每一路的数码率为_64_ kbit/s。

现代通信技术概论-作者-崔健双-习题参考答案

第1章习题参考答案 1 什么是通信信号? 通信系统传送的是消息,而消息只有附着在某种形式的物理量上才能够得以传送,这类物理量通常表现为具有一定电压或电流值的电信号或者一定光强的光信号,它们作为消息的载体统称为通信信号 2 什么是数字信号?什么是模拟信号?为什么说PAM 信号不是数字信号? 信号幅度在某一范围内可以连续取值的信号,称为模拟信号;而信号幅度仅能够取有限个离散值的信号称为数字信号。 PAM 信号是将模拟信号取样后产生的信号,它虽然在时间上是离散的,但幅值上仍然是连续的,因此仍然是模拟信号。 3 什么是信号的时域特性?什么是信号的频域特性? 信号的时域特性表达的是信号幅度随时间变化的规律,简称为幅时特性。 信号的频域特性表达的是信号幅度随频率变化的规律,它以傅立叶级数展开分解为理论基础。 4 什么是信号带宽?信号带宽与什么因素有关? 通过信号的频谱图可以观察到一个信号所包含的频率分量。我们把一个信号所包含的最高频率与最低频率之差,称为该信号的带宽。 5 周期矩形脉冲信号的频谱有什么特点?矩形脉冲信号的脉宽τ与有效带宽有何关系? (1) 该信号频谱是离散的,频谱中有直流分量Aτ/T 、基频Ω和n 次谐波分量,谱线间隔为Ω=2π/T ;(2) 直流分量、基波及各次谐波分量的大小正比于A 和τ,反比于周期T ,其变化受包络线 sin x /x 的限制,有较长的拖尾(参见式1-1);(3) 当ω=2m π/τ(m =±1,±2…)时,谱线的包络线过零点,因此ω=2m π/τ称为零分量频率点;(4) 随着谐波次数的增高,幅度越来越小。 可以近似认为信号的绝大部分能量都集中在第一个过零点ω=2π/τ左侧的频率范围内。该点恰好是基频Ω的4次谐波点。通常把0~4Ω这段频率范围称为有效频谱宽度或信号的有效带宽。可见,τ越小,有效带宽越大,二者成反比。 6 通信系统中的信噪比是如何定义的? 信噪比定义为: (dB),其中P s 是该点的信号功率,是P N 该点的噪声功率。 7 画出并解释通信系统的一般模型 在通信系统中,发送消息的一端称为信源,接收消息的一端称为信宿。连通信源和信宿之间的路径称为信道。信源发出的消息首先要经发送设备进行变换,成为适合于信道传输的 通信系统一般模型 信道 接收设备 发送设备 接收设备 发送设备 信源 信宿 信源 信宿 噪声

现代通信技术概论论文

通过这段时间对此门课程的学习,我对通信知识有了一定的了解,对于非专业的门外汉的我来说还是达到了预期的学习目的。譬如最近的联通电信涉嫌垄断事件,我也能比开课前更好的理解分析。老师虽然没有选取专门的教材为我们讲解,但是却精心准备了PPT。老师授课的方式也是有所选的讲,比较有针对性,不然如果老师讲得过于专业的话,我们读像听天书一样,这样就没有任何上课的效果了。由于内容比较多,所以选取一些我记忆深刻的讲讲。 通信定义:按照达成的协议,信息在人、地点、进程和机器之间进行的传送。从广义上指需要信息的双方或多方在不违背各自意愿的情况下无论采用何种方法,使用何种媒质,将信息从某方准确安全传送到另方。 通信方式:按消息传递的方向和时间分,有双工、半双工、单工通信;按数字信号码元排列分,有串行、并行传输。 下面介绍三种常见也是比较实用,比较大众化,在我们身边经常遇到的通信: 【数据通信】:数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在两地间传输信息必须有传输信道,根据传输媒体的不同,有有线数据通信与无线数据通信之分。它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来,而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。 数据通信也往往被定义为“数字信息的接收、存储、处理和传输”。

数字信息是一种列举式的定义。这里提到的数字信息,它的传输方式分为以下几种:1.模拟信号数字化技术;2.差错控制编码技术;3.数字调节/解调技术(ASK直接传输、PSK相位高低传输、2PSK反向相位);4.数字加密技术;5.同步技术。 【互联网通信】:互联网的信息系统,它可以包括以下几个方面:1.通过全球唯一的网络逻辑地址在网络媒介基础之上逻辑的链接再一起。这个地址是建立在互联网协议(IP)或今后其它协议基础之上的。2. 可以通过‘传输控制协议’和‘互联网协议’(TCP/IP),或者今后其它接替的协议或与‘互联网协议’(IP)兼容的协议来进行通信。3.以让公共用户或者私人用户享受现代计算机信息技术带来的高水平、全方位的服务。这种服务是建立在上述通信及相关的基础设施之上的。”这当然是从技术的角度来定义互联网。这个定义至少揭示了三个方面的内容:首先,互联网是全球性的;其次,互联网上的每一台主机都需要有“地址”;最后,这些主机必须按照共同的规则(协议)连接在一起。 【移动通信】:移动通信系统由移动台、基台、移动交换局组成。若要同某移动台通信,移动交换局通过各基台向全网发出呼叫,被叫台收到后发出应答信号,移动交换局收到应答后分配一个信道给该移动台并从此话路信道中传送一信令使其振铃。 移动通信有几个特点:(1)移动性。(2)电波传播条件复杂。(3)噪声和干扰严重。(4)系统和网络结构复杂。(5)要求频带利用率高、设备性能好。正因为这些特点,使得移动通信的技术要求非常高。移

最新无线通信技术基础知识(1)

无线通信技术 1.传输介质 传输介质是连接通信设备,为通信设备之间提供信息传输的物理通道;是信息传输的实际载体。有线通信与无线通信中的信号传输,都是电磁波在不同介质中的传播过程,在这一过程中对电磁波频谱的使用从根本上决定了通信过程的信息传输能力。 传输介质可以分为三大类:①有线通信,②无线通信,③光纤通信。 对于不同的传输介质,适宜使用不同的频率。具体情况可见下表。 不同传输媒介可提供不同的通信的带宽。带宽即是可供使用的频谱宽度,高带宽传输介质可以承载较高的比特率。 2无线信道简介 信道又指“通路”,两点之间用于收发的单向或双向通路。可分为有线、无线两大类。

无线信道相对于有线信道通信质量差很多。有限信道典型的信噪比约为46dB,(信号电平比噪声电平高4万倍)。无限信道信噪比波动通常不超过2dB,同时有多重因素会导致信号衰落(骤然降低)。引起衰落的因素有环境有关。 2.1无线信道的传播机制 无线信道基本传播机制如下: ①直射:即无线信号在自由空间中的传播; ②反射:当电磁波遇到比波长大得多的物体时,发生反射,反射一般在地球表面,建筑物、墙壁表面发生; ③绕射:当接收机和发射机之间的无线路径被尖锐的物体边缘阻挡时发生绕射; ④散射:当无线路径中存在小于波长的物体并且单位体积内这种障碍物体的数量较多的时候发生散射。散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体上,一般树叶、灯柱等会引起散射。 2.2无线信道的指标 (1)传播损耗:包括以下三类。 ①路径损耗:电波弥散特性造成,反映在公里量级空间距离内,接收信号电平的衰减(也称为大尺度衰落); ②阴影衰落:即慢衰落,是接收信号的场强在长时间内的缓慢变化,一般由于电波在传播路径上遇到由于障碍物的电磁场阴影区所引起的; ③多径衰落:即快衰落,是接收信号场强在整个波长内迅速的随机变化,一般主要由于多径效应引起的。 (2)传播时延:包括传播时延的平均值、传播时延的最大值和传播时延的统计特性等; (3)时延扩展:信号通过不同的路径沿不同的方向到达接收端会引起时延扩展,时延扩展是对信道色散效应的描述; (4)多普勒扩展:是一种由于多普勒频移现象引起的衰落过程的频率扩散,又称时间选择性衰落,是对信道时变效应的描述; (5)干扰:包括干扰的性质以及干扰的强度。 2.3无线信道模型 无线信道模型一般可分为室内传播模型和室外传播模型,后者又可以分为宏蜂窝模型和微蜂窝模型。 (1)室内传播模型:室内传播模型的主要特点是覆盖范围小、环境变动较大、不受气候影响,但受建筑材料影响大。典型模型包括:对数距离路径损耗模型、Ericsson多重断点模型等; (2)室外宏蜂窝模型:当基站天线架设较高、覆盖范围较大时所使用的一类模型。实际使用中一般是几种宏蜂窝模型结合使用来完成网络规划; (3)室外微蜂窝模型:当基站天线的架设高度在3~6m时,多使用室外微蜂窝模型;其描述的损耗可分为视距损耗与非视距损耗。

现代通信技术概论考点及答案

1-1 通信的工作方式有哪几种 1、按通信对象的数量分类:点与点通信、点到多点通信和多点到多点通信 2、按消息传送方向与时间分类:单工通信,半双工通信和全双工通信 3、按数字信号传输顺序分类:串行传输和并行传输 1-2 试举例说明模拟通信系统、数字通信系统中哪些是基带传输系统哪些是频带传输系统通常把有调制器/解调器的通信系统成为频带传输系统。反之为基带传输系统。(基带传输:将基带信号直接在信道中传输。频带传输(载波传榆):借助正弦波,先将基带信号的频谱搬移(即调制),变为线路允许的某一频带范围内的数字信号,然后再传输。) 1-3 试指出数字通信系统中码元速率与信息速率之间的关系,并讨论之。 Rb=Rs*log2N(bit/s)码元速率Rs信息速率Rb 在码元速率(传码率)相同条件下,可以提高信息速率(传信率),使系统频带利用率增大。在信息速率相同条件下,可以降低码元速率,以提高传输的可靠性 1-4 现代通信有哪几方面的主要技术 现代通信技术的基础——微电子技术;现代通信技术的核心——计算机技术;光通信的基础——光子技术;卫星通信技术的基础——空间技术 1-5 什么是多媒体什么是多媒体通信 多媒体就是计算机综合处理声、文、图信息的载体,多媒体是计算机和视频技术的结合 多媒体通信是在系统或网络中,声音、图形、图像、数据等多种形式信息同步进行的交互式通信。 1-6 现代通信技术的目标是什么现代通信新技术的分层结构是如何描述的 目标是为人类提供方便快捷的服务。发展趋势六化,即数字化、综合化、融合化、宽带化、智能化和个人化。 1-7 试分析推导在n 个用户点时,要保证每个用户点都能两两专线连接(无交换时)和有交换时线路数各为多少 无交换时n(n-1)/2 有交换时为n-1 1-8 信息交换是如何进行细分的 基本交换方式:电路交换方式和存储-转发方式。存储-转发方式又分为:报文交换方式和分组交换方式;电路交换方式分为空分交换方式和时分交换方式。 1-9 什么是虚电路(VC)试简述VC传送信息的工作过程。 在两个终端设备的逻辑或物理端口之间,通过分组交换网建立的双向、透明传输信道。是分组交换的两种传输方式中的一种。 在两个节点或应用进程之间建立起一个逻辑上的连接或虚电路后,就可以在两个节点之间依次发送每一个分组,接受端收到分组的顺序必然与发送端的发送顺序一致,因此接受端无须负责在收集分组后重新进行排序。 1-10 路由选择算法和流量控制有哪几种具体形式 静态路由算法、距离向量算法、链路状态算法。流量控制:1,在半双工方式下,流量控制是通过反向压力(backpressure)即我们通常说的背压计数实现的,这种计数是通过向发送源发送jamming信号使得信息源降低发送速度。 2,在全双工方式下,流量控制一般遵循IEEE 标准,是由交换机向信息源发送“pause”帧令其暂停发送。 1-11 帧中继技术的优点是什么 其优点是:高效、经济、可靠、灵活 2-1 常用的光缆结构有哪几种 光缆主要由缆芯、护套和加强元件组成。(1) 层绞式光缆。(2) 单位式光缆。(3) 骨架式光缆。

学习《现代通信技术概论》的认识与体会

学 院: 电 气 信 息 工 程 学 院 专 业: 电 子 信 息 工 程 班 级: xxxxxxxxxxxxxxxxx 姓 名: xxxxxxxxx 学 号: xxxxxxxxxxxxx 指导老师: 张 维 玺 设计时间: ______2013年6月21 日 _______ JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 学习《现代通信技术概论》的认识与体会

学习《现代通信技术概论》的认识与体会 摘要:21世纪是一个信息社会,信息交流已成为人们生活的基本需要。现代通信系统是 信息时代的生命线,通信是推动人类社会文明、进步与发展的巨大动力。人类社会是建立在信息交流的基础上的,所以人们总是离开信息的传递,古代的人力、马力以及烽火台,到现代社会的文字、书信、电报、电话、传真、电视以及电子邮件等,尽管通信的方式各种各样,传递的内容千差万别,但都有一个共性,那就是进行信息的传递。因此,通信的任务就是要克服信息源与接收者之间在地里上的障碍,迅速而准确的传递信息。但是,随着社会的发展和技术的进步,人们对传递信息的要求越来越高,人类通信交流的方式越来越复杂。由于用电的方式能使消息几乎在任意距离上实现迅速、有效、准确、 可靠地传递。 In the 21st century is an information society, information exchange has become the basic needs of people's life. Modern communication system is the lifeline of the information age, communication is to promote the development of human social civilization and progress and great power. Is based on the information exchange on the basis of human society, so people always leave the information transmission, the ancient human, horsepower, and beacon tower, to the modern society of words, letters, telegraph, telephone, fax, television and email, despite all kinds of communication way, pass the content of the differ in thousands ways, but there is a common, that is to transfer information. Communication task, therefore, is to overcome the obstacle of the information source and the receiver in the field between, rapid and accurate information. However, with the development of the society and the progress of technology, people more and more high requirement for transfer of information, human communication means of communication is more and more complex. Because of the way electricity can make the news almost at any distance to realize rapid, effective, accurate and reliable transmission. 关键词:通信技术;光纤通信;卫星通信;计算机通信

通信技术基础知识

通信技术基础知识(中) 通信技术基础知识(中) 什么是移动电话网? 移动电话网就是可以使移动用户之间进行通信的网络。我国自1987年开始开通移动电话业务以来,移动电话迅猛发展,用户增长迅速,到现在我国已经出现了五种移动电话网共存的局面,这五种网各有不同的通话范围和不同的业务功能。用户选择配备移动电话手机时,需要对现有的五种网有所了解。 我国的五种移动电话网又被称为A、B、C、D、G网,其中A网和B网是模拟网,C、D、G网是数字网。 1)A网和B网:模拟移动电话网 模拟网是我国早期建设的移动电话网。由于各地分别建设、时间先后不同,又有爱立信和摩托罗拉两大移动电话系统等原因,模拟移动电话网形成了A网和B网系统,A网地区使用A网的手机,B网地区使用B网的手机。A网的地区是北京、天津、上海以及除河北、山东以外的全国各地。可见在大部分地区是共存的,但原来是不能互通的。B网的地区主要是在北京、天津、上海、河北、辽宁、江苏、浙江、四川、黑龙江、山东等地。1996年1月起,我国各省模拟移动电话系统实现了联网,模拟移动电话已有可能在全国30个省(市、自治区)实现自动漫游。但是,如果要从A网区到B网区,需要用户在自己的手机上进行操作,将手机转换为B网,否则不能使用;如果从B网区回到A网区,也必须先在手机上操作,将手机变回才能使用。变换的方法可见说明书。 2)C网:CDMA制式移动电话网 C网是指CDMA(码分多址)制式的移动电话网,CDMA制式是接通率高、噪声小、发射功率小的新型数字网,能实现移动电话的各种智能业务。我国目前在上海、北京、广州、西安等市建设了C 网,沿海的10省也在建设,已经建成的城市间已联网,使用CDMA手机可以在上述地区漫游。 3)G网:全球通(GSM)数字移动电话网 20世纪90年代中期,我国开始建设“全球通”(GSM)数字移动电话网,这就是G网。数字网具有许多新的业务功能,特别是具有漫游范围最为广泛的特点,因而被称为“全球通”。G网工作于900兆赫频段,频带比较窄,随着近年来移动电话用户迅猛增长,许多地区的G网已出现因容量不足而达到饱和的状态。为了满足广大用户的需求,近来又建设了“D”网。 4)D网:工作在DCS1800系统的移动电话网 它的基本体制和现有的GSM900系统完全一致,但工作于1800兆赫频段,需要用全球通1800的手机。如果使用双频手机,那么在G网中也能漫游、自动切换。现在有许多城市是DCS1800系统和GSM900系统同时覆盖一个地区,就称为全球通双频系统,使全球通移动通信系统的容量成倍增长。

现代通信技术概论

第一章 1、(小)信息量 任何信源产生的输出都是随机的,采用统计方法定性。 对接收者来说,只有消息中不确定的内容才构成信息。 信息量:可能性小,概率小,信息量大 信息量的计算 信息量与消息的种类、特定内容及重要程度无关,它仅与消息中包含的不确定度有关。消息中所含信息量与消息发生的概率密切相关。消息发生概率愈小,愈使人感到意外和惊奇,则此消息所含的信息量愈大。 在信息论中,消息所含的信息量I 与消息x 出现的概率P(x)的关系式为 I 代表两种含义:当事件x 发生以前,表示事件x 发生的不确定性;当事件x 发生以后,表示事件x 所含有(或所提供)的信息量。 信息量的单位由对数底的取值决定。若对数以2为底时单位是“比特”(bit — binary unit 的缩写);若以e 为底时单位是“奈特”(nat —nature unit 的缩写);若以10为底时单位是“哈特”(Hart — Hartley 的缩写)。通常采用“比特”作为信息量的实用单位。 以上我们讨论了离散消息的度量。类似,关于连续消息的信息量可用概率密度来描述。可以证明,连续消息的平均信息量(相对熵)为 2、(小)网络协议的概念 网络协议的定义:为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合 第二章 3、(小)抽样频率必须在2fm 以上,抽样频率2fm 称为奈奎斯特频率 1 log () a I p x =()()log () c a H x f x f x +∞ -∞ =-?

例如:一路电话的频带为300~3400Hz,fm=3400Hz,则抽样频率fs≥2×3400=6800Hz 4、(小)二进制码组有3种:自然二进制、格雷码、折叠二进制码 各种优缺点: ①自然二进制码和二进制数一一对应,简单易行,它是权重码,每一位都有确定的大小,可以直接进行大小比较和算术运算。自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号,但在某些情况,例如从十进制的3转换成4时二进制的每一位都要变,使数字电路很大的尖峰电流脉冲。 ②格雷码则没有自然二进制码这一缺点,它在相邻电平间转换时,只有一位发生变化,格雷码不是权重码,每一位码没有确定的大小,不能直接进行比较大小和算数运算,也不能直接转换成模拟信号,要经过一次码变换,变成自然二进制码。 ③折叠二进制码沿中心量化电平上下对称,适于表示正负对称的双极性信号。它的最高位用来区分信号幅值的正负。折叠码的抗误码能力强。 5、(小)13折线A律电平范围及其段落码列表 量化 段落码电平范围() 段落码段落起始 电平 () 量化间隔 () 段内码权值() Δ Δ ΔiΔ Δ a2a3a4a5a6a7a8 10~16000018421 216~320011618421 332~6401032216842 464~128011644321684 5128~25610012886432168 6256~51210125616128643216 7512~1024110512322561286432 81024~204811110246451225612864 PCMA率被称为13折线的原因是:A率中的常数A不同,则压缩曲线的形状不同,这将特别影响小电压时的信号信噪比的大小,在实用中选择A=87.6,因为13折线的特性近似于A 率的特性,因为A律是一条平滑的曲线,分为13段,用电子路很难准确的实现,所以一般用13折线来逼近A律。 例如:PCMA率的编码,已知电压范围-5,+5之间,现有一采样电压值为 2.1V,求对其PCMA率编码为多少?(参考课本P39 图及P40 例2-1) 因为2.1>0,所以a1=1,且2.1/5*2048=860.16≈860△∈(512,1024),所以段落码a2a3a4=110 因为860△>(512+1024)/2=768△所以a5=1, 因为860△<(768+1024)/2=896△所以a6=0, 因为860△>(768+896)/2=832△所以a7=1,

通信技术基础习题答案

通信技术基础习题答案. 第一章习题 1、试举出若干个模拟信号与数字信号的例子。 答:模拟信号:语音信号等

数字信号:计算机处理数据等。 2、请说明有线电视、市内电话、调频广播、移动电话、校园网等通信系统各使用哪些信道。 答:有线电视:同轴电缆 市内电话:双绞线 调频广播:无线信道 移动电话:无线信道 校园网:双绞线、同轴电缆或光纤

3、试述通信系统的组成。 答:通信系统包括五个组成部分:1)信源;2)发送设备;3)接收设备;4)信宿;5)信道。 4、一个有10个终端的通信网络,如果采用网型网需要用到多少条通信链路?如果采用星型网需要有多少条通信链路? 答:网状网:45条;星状网:10条 5、试述传码率,传信率,误码率,误信率的定义,单位。并说明二进制和多进制时码元速率和信息速率的相互关系。 )传码率是指单位时间内通信系统传送的1答: 码元数目,单位为“波特”或“B”。 2)传信率也称为比特率(bit rate),是指单位时间内通信系统所传送的信息量,单位为

“bit/s”或“bps”。 3)误码率就是码元在传输系统中被传错的概率,Pe=传输中的误码/所传输的总码数。4)误信率是指发生差错的信息量在信息传输总量中所占的比例,Peb=系统传输中出错的比特数/系统传输的总比特数。 r=Rmlog2m(bit/s) 式中,r为传信率,Rm为m进制的传码率。 6、描述点对点通信的几种方式。 答:对于点对点之间的通信,按消息传送的

方向与时间,通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。 7、线路交换与分组交换的区别在哪里?各有哪些优点? 答:线路交换:网上的交换设备根据用户的拨号建立一条确定的路径,并且在通信期间保持这条路径,从被呼用户摘机建立通话开始到一方挂机为止,这条线路一直为该用户所占用。线路交换的很大一个优点是实时性好。. 分组交换:分组交换是一种存储与转发的交换方式,很适合于数据通信。它将信息分成一系列有限长的数据包,并且每个数据包都有地址,而且

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