现代通信技术
现代通信技术
第1章概论1.1 本章重点（1）通信系统的基本概念（2）通信系统的质量评价（3）通信网的组成（4）通信信道（5）现代通信技术的应用和发展1.2 内容要点1.2.1 通信概述1. 通信基本概念通信是指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信息传递和交换的过程。
·信源：消息的来源，是消息的产生者或接收者，提供消息的可以是人或机器。
·消息：通信系统要传送的对象，由信源传输，如语音、图像、文字或者某些物理参数等，语音及图像的编码常称为信源编码。
·信号：在通信系统中为传送消息而对其变换后传输的某种物理量，如电信号、声信号、光信号等。
信号是消息的载体。
·信令：通信系统进行控制操作或为用户服务的一类控制信号。
·信息：消息中的有效内容，消息内容的含量用信息量衡量。
2. 通信系统模型通信的任务是完成信息的传递和交换。
可用点对点通信的基本模型描述，如图1-1所示。
从该模型可以看出，要实现信息从一端向另一端的传递，必须包括5个部分：信息源、发送设备、信道、接收设备、受信者。
图1-1 通信系统的基本模型从通信网络的系统组成角度，可将其分为4个功能模块：接入模块、传输功能模块、控制功能模块与应用功能模块。
3. 通信系统的分类按通信业务分类·按传输内容：可分为单媒体通信与多媒体通信。
·按传输方向：可分为单向传输与交互传输。
·按传输带宽：可分为窄带通信与宽带通信。
·按传输时间：可分为实时通信与非实时通信。
按传输介质分类·有线通信：传输介质为电缆和光缆。
·无线通信：借助于电磁波在自由空间的传播来传输信号。
按调制方式分类·基带传输：将未经调制的信号直接在线路上传输。
·频带传输：先对信号进行调制后再进行传输。
按信道中传输的信号分类可分为模拟通信和数字通信。
按收发者是否运动分类可分为固定通信和移动通信。
现代通信技术简介
核心，光纤通信和卫星通 信是现代通信的主要手段。 近年来，地下的光纤通信 加天上的卫星通信，形成 了以计算机为中心的三维 通信网络。
二、现代通信手段
现代通信手段主要包括卫星通信、光纤通信、移动通 信和计算机通信这四种。 1. 卫星通信 自1957年前苏联发射第一颗人造地球卫 星以来，人造卫星即被广泛应用于通信、广播、电视等领 域。卫星通信是微波通信的一种。它是利用人造地球卫星 作为中继站，来转发无线电波而进行的两个或多个地球站 之间的通信。具有通信容量大、覆盖面积广、传输损伤小、 抗干扰能力强等优点。
专题三 现代通信技术简介
现代通信技术
现代通信手段
GPS全球定位系统
历史： 1492年哥伦布发现了新大陆，但派他去探险的西班牙
皇后半年后才得此消息。然而，在 1969 年 7 月 20 日美国
“阿波罗” l1号把人类第一次送上月球时，仅在1.3 s内， 这一振奋人心的消息就传遍了全世界。自20世纪50年代以
通信卫星按运行轨道分为同步轨道通信卫星和低轨道 通信卫星。同步轨道通信卫星是在地球同步轨道上运行的。 因为与地球的运转同步，所以在地球上任何一点看到的通 信卫星都是相对静止的。
2. 光纤通信 激光在光导纤维中传输有两大特点： 一是能量损失极少；二是带频极宽。用很小的功率 ( 大约
几个毫瓦)的激光源，以一根很细(直径为二万分之一米以
界各个角落。入网的各终端设备都可以通过该网络及时地
进行信息交换，可以使任何人在任何时间与任选目的地进 行通信。人们将这种网络化信息比喻为“信息高速公路”。
三、GPS全球定位系统
GPS是 “全球定位系统”。它由人造卫星、地面监 控系统以及用户手中具有接收和发送功能的仪器三部分组 成。使用全球定位系统时，人造卫星、地面监控系统和用 户手中的接收器确定用户在地球上所处的相对位置，并将 结果返回给用户，这样用户就可以知道自己所处的位置了。
现代通信技术的发展现状及发展方向
现代通信技术的发展现状及发展方向一、引言通信技术是现代社会的重要基础设施，随着科技的不断进步和社会的快速发展，通信技术也在不断地发展和创新。
本文将对现代通信技术的发展现状进行详细介绍，并探讨其未来的发展方向。
二、现代通信技术的发展现状1. 移动通信技术移动通信技术是现代通信技术中最重要的一部分，随着智能手机的普及和移动互联网的发展，移动通信技术取得了巨大的突破。
目前，4G网络已经广泛应用，5G网络也已开始商用，提供了更快的数据传输速度和更低的延迟，为人们的生活和工作带来了极大的便利。
2. 光纤通信技术光纤通信技术是一种基于光信号传输的通信技术，具有大带宽、低损耗、抗干扰等优点。
近年来，随着光纤材料和光纤设备的不断改进，光纤通信技术得到了广泛应用。
光纤通信已经成为现代通信技术的重要组成部分，广泛应用于电话、宽带接入、数据中心等领域。
3. 无线传感器网络技术无线传感器网络技术是一种由大量分布在空间中的传感器节点组成的网络系统。
这些传感器节点可以感知环境信息，并将其传输到中心节点进行处理和分析。
无线传感器网络技术在环境监测、农业、智能交通等领域具有广泛的应用前景。
4. 云计算技术云计算技术是一种基于互联网的计算模式，通过将计算资源、存储资源和应用程序等集中管理和分配，为用户提供按需使用的服务。
云计算技术已经在企业、个人等各个领域得到广泛应用，为用户提供了更加灵活和便捷的计算和存储服务。
5. 物联网技术物联网技术是一种将各种物理设备通过互联网连接起来的技术，实现设备之间的信息交互和数据共享。
物联网技术在智能家居、智能交通、智慧城市等领域具有广阔的应用前景，将为人们的生活和工作带来更多的便利。
三、现代通信技术的发展方向1. 5G网络的发展目前，5G网络已经开始商用，但仍然处于初级阶段。
未来，5G网络将进一步完善，提供更高的传输速度和更低的延迟，为人们的生活和工作带来更多的便利。
同时，5G网络还将与其他新兴技术结合，如人工智能、物联网等，共同推动数字化社会的发展。
现代通信新技术
超高速率
6G网络的数据传输速率有望达 到Tbps级别，比5G更快。
智能化
6G网络将引入AI技术，实现网 络自优化、自适应和自学习。
挑战
6G技术面临频谱资源紧张、网 络安全保障、设备兼容性等问 题。
5G/6G在各行各业应用
智慧城市
5G/6G技术助力智慧城市建设， 实现交通拥堵监测、智能安防、 远程医疗等应用。
远程医疗
5G/6G技术使得远程医疗成为现 实，支持远程手术指导、在线诊 断等应用。
03
物联网（IoT）通信技术
IoT基本概念及架构
IoT定义
物联网（Internet of Things，IoT）是指通过信息传感设备， 按约定的协议，对任何物体进行信息交换和通信，以实现智能 化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
典型应用场景分析
智能家居
通过物联网技术实现家庭设备 的互联互通，提供智能化、便
捷化的家居生活体验。
工业自动化
物联网技术可实现工业设备的 远程监控和故障预警，提高生 产效率和降低成本。
智慧城市
利用物联网技术实现城市基础设 施的智能化管理和服务，提高城 市运行效率和居民生活质量。
农业现代化
物联网技术可应用于农业领域，实 现精准农业、智慧农业等新型农业 模式，提高农业生产效率和质量。
目前，量子隐形传态技术还处于 研究和实验阶段，但未来有望成
为一种革命性的通信方式。
07
总结与展望
当前存在问题和挑战
1 2 3
技术更新换代速度快
现代通信技术发展迅速，新技术不断涌现，导致 技术更新换代速度加快，给企业和用户带来了一 定的压力和挑战。
网络安全问题日益突出
随着通信技术的广泛应用，网络安全问题也日益 突出，如黑客攻击、数据泄露等，对通信安全构 成了严重威胁。
现代通信技术的发展现状及发展方向
现代通信技术的发展现状及发展方向一、现代通信技术的发展现状现代通信技术是信息社会的基石，随着科技的不断进步，通信技术也在不断发展。
目前，现代通信技术已经取得了许多重要的成果，主要体现在以下几个方面：1. 挪移通信技术的发展：挪移通信技术是现代通信技术的重要组成部份，随着挪移设备的普及和无线网络的建设，挪移通信技术得到了迅猛发展。
目前，5G技术已经开始商用，为人们提供了更快速、更稳定的通信服务。
2. 光纤通信技术的进步：光纤通信技术是现代通信技术的重要支撑，它具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点。
近年来，光纤通信技术不断改进和创新，使得光纤通信在长距离传输和高速通信领域得到广泛应用。
3. 云计算与大数据技术的融合：云计算和大数据技术的发展为通信技术带来了新的机遇和挑战。
通过云计算和大数据技术，人们可以更高效地存储、处理和分析海量数据，为通信技术的发展提供了强大的支持。
4. 物联网技术的兴起：物联网技术是指通过互联网将各种物理设备连接起来，实现设备之间的信息交流和数据共享。
物联网技术的兴起为通信技术的发展带来了新的机遇，它可以应用于智能家居、智慧城市、智能交通等领域。
二、现代通信技术的发展方向在现代通信技术的发展中，有几个重要的方向值得关注和研究：1. 5G技术的深入研究与应用：目前，5G技术已经开始商用，但仍然有不少问题需要解决。
未来的发展方向是进一步提高5G网络的传输速度和容量，降低延迟，并且更好地适应物联网、虚拟现实等应用场景。
2. 高速光纤通信技术的突破：随着数据量的不断增加，对通信带宽的需求也越来越大。
因此，未来的发展方向是提高光纤通信的传输速度和带宽，进一步降低成本，以满足人们对高速通信的需求。
3. 安全通信技术的加强：随着网络的普及和信息的数字化，网络安全问题也日益突出。
未来的发展方向是加强通信网络的安全性，研究并应用新的加密算法和安全协议，保护用户的隐私和数据安全。
4. 边缘计算与物联网技术的融合：边缘计算是一种将计算和存储资源放置在离用户或者数据源更近的位置的技术，可以提供更低的延迟和更好的用户体验。
现代通信技术的定义
现代通信技术的定义现代通信技术是指利用现代电子技术、计算机技术以及相关的基础理论，实现信息传输、交换、处理等功能的技术体系。
1. 信息传输方面- 涵盖了多种传输介质和方式。
例如，通过光纤进行高速、大容量的数据传输。
光纤通信利用光在光纤中的全反射原理，将携带信息的光信号在光纤中进行远距离传输。
由于光的频率高，所以光纤通信能够提供极大的带宽，满足现代社会对海量数据传输的需求，如互联网数据中心之间的数据交互、高清视频的长距离传输等。
- 无线通信也是现代通信技术传输的重要组成部分。
像我们日常使用的移动通信技术（如4G、5G），通过无线电波在空气中传播信息。
4G技术实现了移动宽带化，让用户能够流畅地观看视频、进行视频通话等；而5G技术更是将传输速度提升到了一个新的高度，其峰值速率可达10 - 20Gbps，能够支持物联网、自动驾驶等对低时延和高带宽要求极高的应用场景。
2. 信息交换方面- 现代通信网络中的交换机起到了关键的信息交换作用。
在传统的电路交换网络中，交换机根据呼叫请求建立连接，在通信期间为通信双方独占物理线路，就像打电话时，电话交换机为通话双方建立起一条专用的电路通道，直到通话结束。
而现代的分组交换网络则不同，它将数据分成一个个小的分组（Packet）进行传输，每个分组独立地在网络中寻找路径到达目的地，然后再重新组合成原始数据。
这种方式提高了网络资源的利用率，例如在互联网中，数据以分组的形式在路由器等网络设备间进行交换，使得多个用户可以共享网络资源。
3. 信息处理方面- 现代通信技术包含了对信息的编码、加密、压缩等处理操作。
编码技术用于将原始信息转换为适合在通信信道中传输的信号形式。
例如，在数字电视广播中，视频和音频信号经过编码后才能通过无线或有线网络进行传输。
加密技术则是为了保证信息的安全性，防止信息在传输过程中被窃取或篡改。
如在网上银行交易中，用户的账户信息和交易数据会经过加密处理后再在网络中传输。
《现代通信技术》课件
频率和波长
在无线通信中，频率和波长是密不可分的概念。频率越高， 波长越短，波长和频率之间存在倒数关系。频率高意味着 信号传输距离短，但具有更高的信息传输速率。
● 04
第四章 互联网技术
互联网的基本原 理
互联网的基本原理包括IP地址的分配、域名解析以及数据 包交换。IP地址是互联网中设备的标识符，域名解析则将 易记的域名映射到IP地址，数据包交换是信息在网络间传 输的方式。
互联网协议
TCP/IP协议
传输控制协议/互 联网协议
DNS协议
域名系统
HTTP协议
超文本传输协议
01 电子邮件
快捷的信息传递方式
02 文件传输
将文件传输到远程主机
03 远程登录
远程控制其他计算机
互联网安全
防火墙
监控网络通信 防止未经授权的访问
加密通信
保护数据传输的安全性 防止数据被窃取
权限控制
蜂窝通信系统
GSM
全球系统移动通信
LTE
长期演进
5G
第五代移动通信技 术
CDMA
码分多址
01 WiFi
无线局域网
02 蓝牙
短距离通信技术
03 ZigBee
低功耗短距禖通信技术
移动通信网络
移动通信标准
3G 4G 5G
移动通信协议
TCP/IP HTTP SMTP
移动通信安全
加密技术 认证协议 防火墙
区块链技术
区块链技术是一种基于分布式账本、智能合约和加密货币的 新型通信技术，具有去中心化、安全性高等特点。
虚拟现实与通信
虚拟现实技术可以实现3D图像传输，提供交互式体验， 并实现视听融合，为通信领域带来全新体验和可能性。
现代通信技术专业的介绍
现代通信技术专业的介绍现代通信技术专业介绍随着信息时代的到来，通信技术的发展越来越快，成为了现代社会中不可或缺的一部分。
现代通信技术专业就是为了培养这方面的专业人才而设立的。
本文将从专业的定义、培养目标、课程设置、就业前景等方面进行介绍。
一、专业的定义现代通信技术专业是指培养具有通信技术理论和实践能力，能够从事通信系统设计、开发、维护和管理等工作的高级专门人才的专业。
通信技术是信息技术的重要组成部分，它涉及到电子、计算机、通信、网络等多个领域，是现代社会中信息传输的重要手段。
二、培养目标现代通信技术专业的培养目标是培养具有以下能力和素质的高级专门人才：1. 具有扎实的数学、物理、电子、计算机等基础知识，能够熟练掌握通信技术的理论和实践。
2. 具有较强的创新能力和实践能力，能够独立进行通信系统的设计、开发、维护和管理等工作。
3. 具有良好的团队合作精神和沟通能力，能够与不同领域的专业人员进行有效的合作和交流。
4. 具有较强的综合素质和人文素养，能够适应现代社会的发展和变化。
三、课程设置现代通信技术专业的课程设置主要包括以下几个方面：1. 基础课程：包括数学、物理、电子、计算机等基础课程，为后续的专业课程打下坚实的基础。
2. 通信技术课程：包括通信原理、数字通信、模拟通信、通信网络、无线通信等课程，涵盖了通信技术的理论和实践。
3. 专业课程：包括通信系统设计、通信软件开发、通信维护与管理、通信安全等课程，培养学生的实践能力和创新能力。
4. 选修课程：包括人工智能、大数据、云计算等课程，为学生提供更广阔的知识视野和发展空间。
四、就业前景现代通信技术专业的就业前景非常广阔，主要包括以下几个方面：1. 通信设备制造企业：如华为、中兴、爱立信等企业，需要大量的通信技术人才进行产品的研发和生产。
2. 通信运营商：如中国移动、中国联通、中国电信等企业，需要大量的通信技术人才进行网络的建设和维护。
3. 互联网企业：如腾讯、阿里巴巴、百度等企业，需要大量的通信技术人才进行互联网产品的研发和运营。
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2、小区构成 （1）小区图案
由正多边形彼此邻接构成平面时只能是正三角形、正方形 和正六边形．
图 小区构成的几何图形
1）小区间隔 正三角形为R 2R
正方边形 2R
3R
图 小区构成几何图形
正六边形 3R
2）小区面积与重叠面积
正三角形为 R
正方形为 (2 2)R
正六边形为 (2 3)R
图 重叠小区宽度的定义
3、小区制
小区制就是把整个服务区域划分为若干个小区，每 个小区设置一个基站，负责本小区内移动通信的联络和 控制，同时还要在几个小区间设置移动业务交换中心。
图 小区制移动通信示意图
4、服务区形状
服务区形状有： 线状服务区 带状服务区 面状服务区。
常见的线状服务区域有高速公路、铁路和水运航道等，可采 用定向天线。
3）需要的最少无线频率数
邻接小区会产生于扰。因此下能使用同一频率。当邻接小 区使用不同频率时，需要的最少频率数目随构成小区方法 不同而异，正三角形需要6种频卒，正方形需要4种，而正 六边形需要3种。
（2）正六边形小区结构 图 正六边形3小区重复图案
O0与O1～O6间的距离为D，小区半径为R。 图 重复小区之间关系
（3）扇形小区结构 图 扇形小区结构实例（3扇区7区群）
我国蜂窝移动通信系统的频率分配
GSM900MHz
► 上行：905MHz-915MHz
下行：950MHz-960MHz
► 中国移动公司：905～909MHz（上行），950～954MHz（下行），共 4MHz带宽，20个频道，频道号为76～95。
► 中国联通公司： 909～915MHz（上行），954～960MHz（下行），共 6MHz带宽，29个频道，频道号为96～124。
DCS1800：
► 上行： 1710MHz-1785MHz
► 下行： 1805MHz-1880MHz
CDMA
► 上行：825MHz-835MHz
► 下行：870MHz-880MHz
GSM 的发展现状
第二阶段标准到1993年底也基本完成了主要部分， 并于1994年底冻结。 1994年6月又开始考虑第2＋阶段的有关标准的定义， 后并入第二阶段标准。
全世界已有欧洲、亚洲、非洲、美洲、大洋州的 130多个国家和地区建立了GSM网络，实现全球漫游； 移动通信用户的40％采用GSM，仅中国的用户数就超 过了2亿。
现代通信技术
移动通信
1.什么是移动通信? 2.无线通信系统的组成 3.移动通信的特点
移动通信的特点
1．衰落现象 2．远近效应 3．干扰大 4．多普勒效应 5.环境条件差
多普勒频移
当移动台在运动中通信时，接收信号频率会发生变 化，称为多普勒效应。由此引起的附加频移称为 多普勒频移（Doppler Shift），可用下式表示
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（频道间隔是1.25 MHz）
GSM系统概述
GSM以前是Group Special Mobile (1982年设立) 的缩写，现在 是(Global System for Mobile communications) 的缩写。 由欧洲ETSI (European Telecommunications Standardization Institute) 提出的第二代数字蜂窝移动通信系统标准。 采用TDMA/FDMA 复用方式。 采用数字化语音编码和数字调制技术。 以语音业务为主，也支持无线的数据业务。 是世界上使用最广、用户数最多的移动通信系统。
CDMA方式
1．CDMA系统原理 CDMA系统为每个用户分配了各自特定的地址码，
利用公共信道来传输信息。 CDMA系统的地址码相互具有准正交性，以区别
地址，而在频率、时间和空间上都可能重叠。
1．CDMA系统原理
图 CDMA系统的工作示意图
区域覆盖和小区设计
服务区的体制
1、大区制
大区制是指在城市内只设一个基站（BS），由它控制联 络接通各个移动台（MS）、大区制适用于用户少的地区， 如图所示。
TDMA方式
1．TDMA系统原理 TDMA是在一个宽带的无线载波上，把时间分成周
期性的帧，每一帧再分割成若干时隙（无论帧 或时隙都是互不重叠的），每个时隙就是一个 通信信道，分配给一个用户。
TDMA系统的工作示意图
TDMA系统的工作示意图
2．TDMA的帧结构
TDMA帧是TDMA系统的基本单元，它由时隙组成， 在时隙内传送的信号叫做突发 （Burst），各 个用户的发射相互连成1个TDMA帧，帧结构示 意图如图示。
fD
v cos
fmcos
（2-20）
移动通信系统的多址方式
1．FDMA系统原理 FDMA为每一个用户指定了特定信道，这些信道按要求分配给请求服 务的用户。在呼叫的整个过程中，其他用户不能共享这一频段。
FDMA系统的工作示意图
FDMA系统频谱分割示意图
前向与反向信道的频带分割，是实现频 分双工通信的要求。 频道间隔（如为25kHz）是保证频道之间 不重叠的条件。
图 大区制移动通信示意图
在大区中，所有频道的频率都不重复，覆盖半径约为30～50km。大区制的优点 是建网简单、投资少、见效快，在用户较少的地域非常适 宜。
2、中区制
服务区由一个或多个基站组成，每个基站能覆盖半径 约为15～25km。与大区制相比，提高了频道利用率， 因为在这种体制中．允许相隔一定距离的两个基站使用 相同的工作频率
线状区域构成
常见的带状服务区有狭长城市、沿海水域等带状区域的通信。
带状区域构成
小区设计
1、蜂窝结构
对于频率资源有限的无线通信重要的是有效利用频率。为 此，组建移动通信网时，特别需要研究地理位置不同的 区域如何重复利用相同频率的问题，即频率复用向题。
小区结构特征
1、频率利用率高、无线小区越少，频率利用率越高。 2、可以保证有良好的通信质量 3、发射功率较小，设备构成比较复杂
GSM 系统构成图示1
GSM 系统构成图示2
GSM 系统构成
GSM 是一种公共陆地移动网(PLMN)。 ◆一个国家内可以由数个运营商根据GSM标准建设蜂窝移动通信网络。 ◆组成： ► MS (移动站) ► BS (基站) ► MSC (移动交换中心) ► LR (位置寄存器) ◆子系统： ► RSS (无线子系统)：涵盖所有无线方面。 ► NSS (网络和交换子系统)：呼叫下传、越区切换、交换。 ► OSS (操作子系统)：网络管理。