1、本章學習提要l了解通信技術的基礎知識l了解通信技術的發展趨勢l掌握通信技術在教育領域中的應用http:/ 通信技術l一 通信技術概述l二 通信技術基礎知識l三 通信技術應用l四 通信技術發展趨勢一、通信技術概述 通信，簡單地說，就是把信息從一個地通信，簡單地說，就是把信息從一個地方傳送到另一個地方，完成信息的傳遞和交方傳送到另一個地方，完成信息的傳遞和交流。流。 通信的理想目標就是，任何一個人不管通信的理想目標就是，任何一個人不管在何時何地都可與另外的任何人以各種方式在何時何地都可與另外的任何人以各種方式進行任何種類的信息交流。為實現這一目標進行任何種類的信息交流。為實現這一目標所開發的技術都

2、稱之為通信技術。所開發的技術都稱之為通信技術。l簡單通信系統的模型 信源信宿信道發信方 收信方信源信源處理與編碼處理與編碼發送設備發送設備傳輸媒介傳輸媒介接收設備接收設備解碼與處理解碼與處理信宿信宿通信系統一般模型二、通信技術基礎知識二、通信技術基礎知識l（一）按傳輸技術劃分l（二）按信道介質是否有形劃分l（三）按通信方式劃分（一）按傳輸技術劃分 根據在信道上使用的傳輸技術，可以把通信分為模擬通信和數字通信兩大類。在模擬通信中，通信信號是隨時間連續變化的，數字通信中在傳輸信道上使用數字式的離散信號。 數字信號 模擬信號 數字通信與模擬通信相比具有明顯的優點：數字通信與模擬通信相比具有明顯的優點

3、：1.抗干擾能力強。2.遠距離傳輸仍能保證質量。3.能適應各種通信業務要求。模擬（模擬（Analog)信號與數字信號與數字 (Digital)信號的轉換信號的轉換 實現數字通信，必須使發送端發出的模擬信號變為數字信號，這個過程稱為“模數轉換”。模擬信號數字化最基本的方法有三個過程： 第一步是“抽樣”，就是對連續的模擬信號進行離散化處理，通常是以相等的時間間隔來抽取模擬信號的樣值。第二步是“量化”，將模擬信號樣值變換到最接近的數字值。因抽樣后的樣值在時間上雖是離散的，但在幅度上仍是連續的，量化過程就是把幅度上連續的抽樣也變為離散的。第三步是“編碼”，就是把量化后的樣值信號用一組二進制數字代碼來表

4、示，最終完成模擬信號的數字化。數字信號進入數字網進行傳輸。接收端則是一個還原過程，把收到的數字信號變為模擬信號，即“數模轉換”，從而再現聲音或圖像。如果發送端發出的信號本來就是數字信號，則用不著進行模數變換過程，數字信號可直接進入數字網進行傳輸。（二）按信道介質是否有形劃分（二）按信道介質是否有形劃分 1.有線通信有線通信 l同軸電纜（同軸電纜（coaxial cable 或或 coaxial line） 由同軸的內外兩個導體組成，內導體是一根金屬由同軸的內外兩個導體組成，內導體是一根金屬線，外導體是一根圓柱形的套管，一般是細金屬線，外導體是一根圓柱形的套管，一般是細金屬線編制成的網狀結構，內

5、外導體之間有絕緣層。線編制成的網狀結構，內外導體之間有絕緣層。 可以分為兩種：可以分為兩種：l基帶基帶(base band)同軸電纜，同軸電纜，50歐姆歐姆電纜，用于數字傳輸。電纜，用于數字傳輸。 l寬帶寬帶(board band)同軸電纜，同軸電纜，75歐姆歐姆電纜，用于模擬傳輸。電纜，用于模擬傳輸。 基帶同軸電纜使用的最大距離限在幾公里范基帶同軸電纜使用的最大距離限在幾公里范圍內，而寬帶同軸電纜最大距離可達幾十公里。圍內，而寬帶同軸電纜最大距離可達幾十公里。l雙絞線雙絞線(Twisted Pair) 每一對雙絞線由絞合在一起的相互絕緣的兩每一對雙絞線由絞合在一起的相互絕緣的兩根銅線組成，每

6、根銅線的直徑大約根銅線組成，每根銅線的直徑大約1mm。 計算機局域網中經常使用的雙絞線有屏蔽計算機局域網中經常使用的雙絞線有屏蔽和非屏蔽之分。和非屏蔽之分。屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 (STP) 非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線 (UTP)l以箔屏蔽以減少以箔屏蔽以減少 干擾和串音干擾和串音3類、類、5類類雙絞線外沒有任何雙絞線外沒有任何附加屏蔽附加屏蔽內導體芯線內導體芯線絕緣絕緣箔屏蔽箔屏蔽銅屏蔽銅屏蔽外套外套屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線(STP，Shielded Twisted Pair)：抗干擾性好，性能高，用于遠程中繼線時，最抗干擾性好，性能高，用于遠程中繼線時，最大距離可以達到十幾公里

7、。但成本也較高，大距離可以達到十幾公里。但成本也較高，所以一直沒有廣泛使用。所以一直沒有廣泛使用。非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線(UTP，Unshielded Twisted Pair)： 非屏蔽雙絞線的傳輸距離一般為非屏蔽雙絞線的傳輸距離一般為100米。米。由于它較好的性能價格比，目前被廣泛使用。由于它較好的性能價格比，目前被廣泛使用。l光纖光纖(fiber)(fiber)與光纜與光纜l光纖即光導纖維。利用光導纖維作為光的傳光纖即光導纖維。利用光導纖維作為光的傳輸介質，以光波為信號載體的光纖通信，只輸介質，以光波為信號載體的光纖通信，只20/3020/30年的歷史。年的歷史。 光纖信號衰減極小光纖

8、信號衰減極小,可以在可以在6km-8km的距離內的距離內,在不使用中繼器的情況下在不使用中繼器的情況下,實現高速率的數據傳輸。光纜主要是在實現高速率的數據傳輸。光纜主要是在要求傳輸距離較長，布線條件特殊的情要求傳輸距離較長，布線條件特殊的情況下用于主干網的連接。況下用于主干網的連接。 中心束管外包阻中心束管外包阻水帶，然后是涂塑皺水帶，然后是涂塑皺紋鍍鉻鋼帶（紋鍍鉻鋼帶（BCCS）鎧裝，鋼帶厚度為鎧裝，鋼帶厚度為0.15mm，鋼帶兩邊沿，鋼帶兩邊沿鎧裝層各有一根直徑鎧裝層各有一根直徑為為105mm的鋼絲加強的鋼絲加強單元，外護套采用高單元，外護套采用高密度聚乙烯（密度聚乙烯（HDPE）。）。光

9、纜光纜 光纜只能單向傳輸。為了實現雙向通信，光纜就必需成對出光纜只能單向傳輸。為了實現雙向通信，光纜就必需成對出現，一個用于輸入，一個用于輸出。光纜兩端接光學接口器。現，一個用于輸入，一個用于輸出。光纜兩端接光學接口器。光纜的鋪設方式光纜的鋪設方式（1）架空光纜架空光纜 架空光纜是架掛在電桿上使用的光纜。這種敷架空光纜是架掛在電桿上使用的光纜。這種敷設方式可以利用原有的架空明線桿路，節省建設設方式可以利用原有的架空明線桿路，節省建設費用、縮短建設周期。架空光纜掛設在電桿上，費用、縮短建設周期。架空光纜掛設在電桿上，要求能適應各種自然環境。架空光纜易受臺風、要求能適應各種自然環境。架空光纜易受臺

10、風、冰凌、洪水等自然災害的威脅，也容易受到外力冰凌、洪水等自然災害的威脅，也容易受到外力影響和本身機械強度減弱等影響，因此架空光纜影響和本身機械強度減弱等影響，因此架空光纜的故障率高于直埋和管道式的光纖光纜。適用于的故障率高于直埋和管道式的光纖光纜。適用于專用網光纜線路或某些局部特殊地段。專用網光纜線路或某些局部特殊地段。（2）直埋光纜）直埋光纜這種光纜外部有鋼帶或鋼絲的鎧裝，直接這種光纜外部有鋼帶或鋼絲的鎧裝，直接埋設在地下，要求有抵抗外界機械損傷的性能埋設在地下，要求有抵抗外界機械損傷的性能和防止土壤腐蝕的性能。要根據不同的使用環和防止土壤腐蝕的性能。要根據不同的使用環境和條件選用不同的護

11、層結構，例如在有蟲鼠境和條件選用不同的護層結構，例如在有蟲鼠害的地區，要選用有防蟲鼠咬嚙的護層的光纜。害的地區，要選用有防蟲鼠咬嚙的護層的光纜。根據土質和環境的不同，光纜埋入地下的根據土質和環境的不同，光纜埋入地下的深度一般在深度一般在0.8m至至1.2m之間。之間。（3）管道光纜）管道光纜管道敷設一般是在城市地區，管道敷設管道敷設一般是在城市地區，管道敷設的環境比較好，因此對光纜護層沒有特殊要的環境比較好，因此對光纜護層沒有特殊要求，無需鎧裝。求，無需鎧裝。制作管道的材料可根據地理選用混凝土、制作管道的材料可根據地理選用混凝土、石棉水泥、鋼管、塑料管等。石棉水泥、鋼管、塑料管等。（4）水底光

12、纜）水底光纜水底光纜是敷設于水底穿越河流、湖泊和灘岸等處的光纜。水底光纜是敷設于水底穿越河流、湖泊和灘岸等處的光纜。這種光纜的敷設環境比管道敷設、直埋敷設的條件差得多。水底這種光纜的敷設環境比管道敷設、直埋敷設的條件差得多。水底光纜必須采用鋼絲或鋼帶鎧裝的結構，護層的結構要根據河流的光纜必須采用鋼絲或鋼帶鎧裝的結構，護層的結構要根據河流的水文地質情況綜合考慮。例如在石質土壤、沖刷性強的季節性河水文地質情況綜合考慮。例如在石質土壤、沖刷性強的季節性河床，光纜遭受磨損、拉力大的情況，不僅需要粗鋼絲做鎧裝，甚床，光纜遭受磨損、拉力大的情況，不僅需要粗鋼絲做鎧裝，甚至要用雙層的鎧裝。施工的方法也要根據

13、河寬、水深、流速、河至要用雙層的鎧裝。施工的方法也要根據河寬、水深、流速、河床、流速、河床土質等情況進行選定。床、流速、河床土質等情況進行選定。水底光纜的敷設環境條件比直埋光纜嚴竣得多，修復故障的水底光纜的敷設環境條件比直埋光纜嚴竣得多，修復故障的技術和措施也困難得多，所以對水度光纜的可靠性要求也比直埋技術和措施也困難得多，所以對水度光纜的可靠性要求也比直埋光纜高。光纜高。海底光纜也是水底電纜，但是敷設環境條件比一般水底光纜海底光纜也是水底電纜，但是敷設環境條件比一般水底光纜更加嚴竣，要求更高，對海底光纜系統及其元器件的使用壽命要更加嚴竣，要求更高，對海底光纜系統及其元器件的使用壽命要求在求在

14、25年以上。年以上。l無線通信無線通信l無線電波無線電波l微波微波 l紅外線紅外線 l激光激光 無線電波（Radio）無線電波作為傳輸介質，可用于無線電廣播和電視無線電波作為傳輸介質，可用于無線電廣播和電視的傳輸。它可以隨地球表面彎曲傳輸，也可以通的傳輸。它可以隨地球表面彎曲傳輸，也可以通過對流層和電離層傳輸。過對流層和電離層傳輸。例如，電視頻道中的例如，電視頻道中的V H F V H F （甚高頻）的播送頻率為（甚高頻）的播送頻率為30MHz30MHz3 0 0 MHz 3 0 0 MHz ，UHF UHF （超高頻）的播送頻（超高頻）的播送頻率為率為300 MHz 300 MHz 3GHz

15、 3GHz 。無線電波也用于。無線電波也用于AM AM 和和PM PM 廣播、業余無線電、蜂窩電話和短波廣播。廣播、業余無線電、蜂窩電話和短波廣播。微波（Microwave）l微波使用高于廣播與電視所用的電磁波微波使用高于廣播與電視所用的電磁波頻率，它也可以用作傳輸介質。微波通頻率，它也可以用作傳輸介質。微波通信可用于長途電話，也可以用于數據通信可用于長途電話，也可以用于數據通信傳輸。信傳輸。l與無線電波向所有方向發射不同，微波與無線電波向所有方向發射不同，微波只向某個固定方向傳輸，并可以攜帶更只向某個固定方向傳輸，并可以攜帶更多的信息。由于微波不能進入實體結構，多的信息。由于微波不能進入實體

16、結構，因此在微波發射器與接收器之間不應有因此在微波發射器與接收器之間不應有障礙物。障礙物。 地面微波接力地面微波接力衛星通信l是一種特殊的微波通信系是一種特殊的微波通信系統，與地面微波干線的主統，與地面微波干線的主要區別是由地面站將信號要區別是由地面站將信號發向衛星之后，衛星向地發向衛星之后，衛星向地面轉發的信號能覆蓋較大面轉發的信號能覆蓋較大的地域。通信用的同步衛的地域。通信用的同步衛星定位在地球固定的經線星定位在地球固定的經線上空，距地面高約為上空，距地面高約為36000 km36000 km，則信號直線可，則信號直線可達的地域大約為達的地域大約為1/31/3個地球，個地球，故三個分布于合

17、適位置的故三個分布于合適位置的衛星就能覆蓋全球。衛星就能覆蓋全球。 衛星通信系統是由衛星通信系統是由空間部分空間部分通信衛星通信衛星和地面部分和地面部分通信地通信地面站兩大部分構成的。面站兩大部分構成的。在這一系統中，通信衛在這一系統中，通信衛星實際上就是一個懸掛星實際上就是一個懸掛在空中的通信中繼站。在空中的通信中繼站。它居高臨下，視野開闊，它居高臨下，視野開闊，只要在它的覆蓋照射區只要在它的覆蓋照射區以內，不論距離遠近都以內，不論距離遠近都可以通信可以通信。通信衛星的工作過程通信衛星的工作過程 通信衛星工作的基通信衛星工作的基本原理如圖所示。從地面本原理如圖所示。從地面站站1發出無線電信號

18、，這發出無線電信號，這個微弱的信號被衛星通信個微弱的信號被衛星通信天線接收后，首先在通信天線接收后，首先在通信轉發器中進行放大，變頻轉發器中進行放大，變頻和功率放大，最后再由衛和功率放大，最后再由衛星的通信天線把放大后的星的通信天線把放大后的無線電波重新發向地面站無線電波重新發向地面站2，從而實現兩個地面站，從而實現兩個地面站或多個地面站的遠距離通或多個地面站的遠距離通信。信。通信衛星的工作過程通信衛星的工作過程 舉一個簡單的例子：如北舉一個簡單的例子：如北京市某用戶要通過衛星與大洋京市某用戶要通過衛星與大洋彼岸的另一用戶打電話，先要彼岸的另一用戶打電話，先要通過長途電話局，由它把用戶通過長途電話局，由它把用戶電話線路與衛星通信系統中的電話線路與衛星通信系統中的北京地面站連通，地面站把電北京地面站連通，地面站把電話信號發射到衛星，衛星接到話信號發射到衛星，衛星接到這個信號后通過功率放大器，這個信號后通過功率放大器，將信號放大再轉發到大西洋彼將信號放大再轉發到大西洋彼岸的地面站，地面站把