1、現代通信理論現代通信理論第一篇第一篇 現代通信理論與技術基礎現代通信理論與技術基礎一一 通信的基本概念通信的基本概念 二二 現代通信網的基本概念現代通信網的基本概念 三三 現代通信的支撐技術現代通信的支撐技術 四四 現代通信技術的發展趨勢現代通信技術的發展趨勢 五五 現代通信理論與技術涉及的內容現代通信理論與技術涉及的內容 六六 通信工程專業研究生應掌握的技能通信工程專業研究生應掌握的技能第第1 1章章 概概 述述第第1 1章章 概概 述述一一 通信的基本概念通信的基本概念 1.1.通信通信 傳統的理解傳統的理解信息的傳輸信息的傳輸 現代通信現代通信是指是指“電通信電通信”，通常以語音、圖象、

2、數據，通常以語音、圖象、數據為媒體，通過電信號（光信號）將信息由一個地方傳到另為媒體，通過電信號（光信號）將信息由一個地方傳到另一個地方。它包括傳輸、復用、交換和網絡等四大技術一個地方。它包括傳輸、復用、交換和網絡等四大技術2.2.通信系統通信系統 用光、電等信號來傳遞信息的所有設備的集合稱通信用光、電等信號來傳遞信息的所有設備的集合稱通信系統系統信道信道信信宿宿噪聲源噪聲源信信源源信信源源譯譯碼碼解解密密譯譯碼碼信信道道譯譯碼碼解解調調器器信信源源編編碼碼加加密密編編碼碼調調制制器器信信道道編編碼碼通信系統的分類：通信系統的分類：單媒體通信系統：電話、傳真多媒體通信系統：電視、可視電話實時通

3、信系統：電話、電視非實時通信系統：短信、電報、數據通信單向通信系統：廣播、電視交互通信系統：電話、視頻點播窄帶通信系統：電話、電報、寬帶通信系統：會議電視、視頻點播3.3.通信網通信網 眾多通信系統通過交換系統按一定的連接方式組合在一起就構成了通信網二二 現代通信網的基本概念現代通信網的基本概念 1.1.定義定義 由一定數量的節點和連接節點的傳輸鏈路相互有機地組合在一起，以實現兩個或多個規定點間信息傳輸的通信體系功能：功能：就是要適應用戶呼叫的需要，以用戶滿意的程度傳輸網內任意兩個或多個用戶之間的信息。組成：組成：傳統通信網由傳輸、交換、終端三大部分組成。其中傳輸與交換部分組成通信網絡，傳輸部

4、分為網絡的鏈路（Link）、交換部分為網絡的節點(Node)業務網業務網傳送網傳送網支支撐撐網網應用層應用層2. 2. 現代通信網的分層結構現代通信網的分層結構縱向分層結構縱向分層結構 將網絡分解成多個功能層，上下層之間的關系為客戶與服務者關系。普遍認可的是開放系統互聯（OSI）七層模型。但技術的發展，現代網絡從功能上、邏輯上、物理實體和對用戶服務的界面結構特征采用垂直和水平的描述方法垂直結構分層：垂直結構分層：表示各類信息的應用表示各類信息的應用表示傳送各類表示傳送各類信息的業務網信息的業務網支持三個層面的支持三個層面的工作，保證網絡工作，保證網絡有效正常運行和有效正常運行和各種控制、管理各

5、種控制、管理能力。包括：信能力。包括：信令網、同步網和令網、同步網和電信管理網電信管理網表示支撐業務網的傳表示支撐業務網的傳送手段和基礎設施送手段和基礎設施應用層業務網傳送網支撐網信令網同步網管理網音視頻終端數據終端多媒體終端傳輸媒質終端技術數據網移動網電話網智能網節點技術傳輸系統傳輸節點設備傳輸技術橫向分層結構橫向分層結構 基于用戶接入網絡實際的物理連接來劃分：用戶住地網、接入網和核心網（局域網、城域網和廣域網）3.3.通信網的組網結構通信網的組網結構網型網（網孔網）網型網（網孔網）N個節點1/2(N-1)N條傳輸線路星型網輻射網星型網輻射網復合型網復合型網網型網與星型網的復合，以星型網為基

6、礎環形網環形網總線型網總線型網樹型網樹型網星型網的拓撲4.通信網的質量要求通信網的質量要求一般網絡的質量要求：一般網絡的質量要求：（1）接通的任意性與快速性（2）信號傳輸的透明性與傳輸質量的一致性（3）網絡的可靠性和經濟的合理性電話網的質量要求：電話網的質量要求：（1）接續質量（2）傳輸質量（3）穩定性 穩定與可靠的兼顧三三 現代通信網的支撐技術現代通信網的支撐技術（一）應用層技術（一）應用層技術1.應用層業務應用層業務模擬與數字音視頻業務：模擬與數字音視頻業務：普通電話、智能網業務、IP電話、 廣播電視數據通信業務：數據通信業務：電子商務、電子郵件多媒體通信業務：多媒體通信業務： 分配型業務

7、：分配型業務：廣播電視、圖文電視、網頁 交互型業務：交互型業務：視頻點播、遠程醫療、遠程教學、會議電視2.終端技術終端技術（1 1）終端組成）終端組成 終端設備是用戶與通信網之間的接口設備。包括：信源、信縮與變換器和反變換器的一部分（2 2）終端功能）終端功能 信息與信號進行相互轉換 信號與傳輸鏈路匹配 信令的產生與識別，實現控制作用（3 3）終端涉及技術）終端涉及技術 音頻通信終端技術普通電話、IC卡電話、數字電話、無線電話 視頻通信終端技術攝像機、攝像頭、監視器、計算機顯示器 圖形圖像通信終端技術傳真機、掃描儀、打印機 數據通信終端技術MODEN、ISDN、ADSL、機頂盒應用層技術應用層

8、技術通信業務通信業務通信終端通信終端音視頻業務數據業務多媒體業務音頻終端視頻終端圖形圖象終端數據終端多媒體終端普通電話數字電話IP電話移動電話可視電話會議電視廣播電視點播電視DDN數字數據網業務FR幀中繼業務ISDN綜合業務數字網業務ATM異步轉移模式業務FAX(S&F)傳真存儲轉發業務VPN虛擬專網業務EDI電子數據交換業務聲音、文字、圖形、圖象、視頻、數據媒體：表示、傳輸、存儲、顯現普通電話機錄音電話機投幣電話機磁卡電話機IC卡電話機數字電話機無線手機聲卡計算機小靈通手機電視攝像機攝像頭電視接收機視頻監視器計算機顯示器傳真機掃描儀數字相機計算機終端機頂盒可視電話電視會議系統（二）（二） 業

9、務網技術業務網技術1.1.業務網業務網業務網是向用戶提供各種電信業務的網絡，在傳送網的節點上安裝不同類型的節點設備則形成不同類型的業務網：電話網、數據網、智能網、移動網節點設備節點設備交換機（電路交換、x.25、以太網、ATM）、路由器、數字交叉連接設備DXC交換機交換機實現接入節點鏈路的匯集、轉接、接續和分配，實現一個呼叫終端和它縮要求的另一個或多個用戶終端之間的路由選擇和連接。主要有電路交換、分組交換和軟交換方式2.2.業務網技術業務網技術（1 1）電話網與電路交換技術）電話網與電路交換技術 電話通過用戶線連到交換機上，交換機根據用戶信號自動進行話路的接通和拆除 單局單局小城市只裝有一臺交

10、換機構成單局制 分局分局大城市建立多個分局，分局間使用中繼線互聯 匯接局匯接局特大城市多個分局建立匯接局，匯接局與所屬分局以星型連接，匯接局間全互連，分局間通話需經匯接局轉接 長途局長途局不同城市間建立長話局，長話局與市話局以長市中繼線相連，長話局間用長話中繼線相連（2）數據網與分組交換技術）數據網與分組交換技術 公共數據網采用存儲轉發分組交換技術，主要包括：x.25分組交換網、幀中繼網FR 、數字數據網DDN、智能網IN、綜合業務數據網ISDN、異步轉移模式ATM、國際互聯網Internet或IP網（3）智能網技術）智能網技術 依靠先進的信令技術和大型集中數據庫技術，將網絡的交換功能與控制功

11、能相分離，將交換機中的網絡智能集中到業務控制點的大型計算機上，交換機僅完成基本的接續功能。具有完善的業務生產環境，客戶可以根據自己的特殊要求定義自己的個人業務（4 4）移動通信網技術）移動通信網技術 通信雙方或一方在運動中進行信息交換的通信方式，利用無線信道采用無線電波傳送信息蜂窩公用陸地移動通信蜂窩公用陸地移動通信 無繩電話系統無繩電話系統 無線尋呼系統無線尋呼系統集群調度移動通信集群調度移動通信 衛星通信系統衛星通信系統 激光通信系統激光通信系統（5 5）軟交換技術）軟交換技術 軟交換是下一代網絡的重要組成部分, 是NGN的控制單元，其主要設計思想是將傳統交換機中的呼叫控制單元從交換機中分

12、離出來, 形成NGN中的控制層面。通過標準協議與NGN網中的其他單元進行通信, 軟交換能夠整合語音、數據與圖像,并能在不同的網絡之間如無線與有線系統之間進行協議轉換業務網技術業務網技術電話網電路交換技術數據網分組交換技術智能網技術移動通信網技術程控數字交換技術增量調制交換技術分組交換技術幀中繼技術數字數據網技術窄帶ISDN網以太網技術IP網技術ATM技術蜂窩公用陸地移動通信技術集群調度移動通信技術無繩電話技術無線電尋呼技術衛星移動通信技術個人通信技術調制解調技術分集技術均衡技術信道編解碼技術交織編碼技術跳頻技術擴頻技術智能天線技術多址接入技術頻分多址時分多址碼分多址空分多址同頻干擾技術軟件無線

13、電技術多用戶檢測技術嵌入網技術疊加網技術（三）（三） 傳送網技術傳送網技術1.1.傳送網傳送網 完成信息從一個點到另一個點或另幾個點的功能的復雜網絡。從物理實現角度看它包括傳輸媒質、傳輸系統和傳輸節點設備2.2.傳送網技術傳送網技術（1 1）傳輸媒質）傳輸媒質 傳輸信息的物理媒質、傳輸信號的通道有線：電纜（雙絞線、同軸線）、光纖光纜、電力線無線：大氣、微波300MHz1000GHz、激光（1310nm、1550nm和一些特殊的大氣窗口）（2）傳輸系統）傳輸系統 包括傳輸設備和傳輸復用設備傳輸設備傳輸設備-將基帶信號轉換為適合在傳輸媒質上傳輸的光、電信號:微波收發信機、衛星地面站收發信機、光端機

14、電端機傳輸復用設備傳輸復用設備-將需要傳輸的多路信號進行復用和解復用:頻分復用、時分復用、碼分復用、空分復用（3）傳輸節點設備）傳輸節點設備 配線架、電分插復用器ADM、電交叉連接器DXC 、光分插復用器OADM、光交叉連接器OXC傳送網技術傳送網技術有線通信技術無線通信技術微波通信技術衛星通信技術光纖通信技術半導體光放大器光纖放大器光波分復用技術光時分復用技術光孤子通信技術平流層通信技術激光通信技術移動通信技術接入網技術接入網技術有線接入技術無線接入技術固定接入技術以太網接入技術銅線接入技術光纖接入技術混合光纖/同軸電纜接入移動接入技術（四）（四） 支撐網技術支撐網技術1.1.支撐網支撐網

15、支撐網是業務網正常運行、增強網絡功能、提供全網服務質量、以滿足用戶要求的網絡，在各個支撐網中傳送相應的控制、檢測信號。包括信令網、同步網和電信管理網2.2.支撐網技術支撐網技術（1 1）信令網技術）信令網技術 實現網絡節點間（包括交換局、網管中心）信令的傳輸和轉接（2 2）同步網技術）同步網技術 實現交換局、傳輸設備之間信號時鐘的同步（3 3）電信管理網技術）電信管理網技術 提高全網質量和充分利用網絡設備而設置：用戶管理、流量控制、故障檢測等支撐網技術支撐網技術同步網管理網7號信令網號信令網四四 現代通信技術的發展趨勢現代通信技術的發展趨勢1.通信技術數字化通信技術數字化 數字化優勢很多，成為

16、通信的基本特征也是發展趨勢2.通信業務綜合化通信業務綜合化 多種業務統一并綜合到一個網絡中進行傳輸交換和處理，“三網合一”、一網多用3.網絡互通融合化網絡互通融合化 電話網為代表的電信網和以Internet為代表的數據網的互聯互通，無線移動網與互聯網的融合、網絡和業務的分離、網絡結構的簡捷化4.通信網絡寬帶化通信網絡寬帶化 需求的驅動成為發展目標，超高速選路與交換、超高速傳輸、寬帶接入、超高速無線數據信道成為關鍵技術5.網絡管理智能化網絡管理智能化 將傳統電話網中的交換機功能給予分解，除了交換功能外的其它功能交給具有業務控制功能的計算機來完成，采用開放式結構和標準接口以及結構的靈活性、智能的分

17、布性、對象的個體性、入口的綜合性和網絡資源利用的有效性解決通信網在性能、安全、可管理性、可擴充性方面的問題6.通信服務個人化通信服務個人化 可以實現任何人在任何地點、任何時間與任何其它地點的任何個人進行任何業務的通信7.微型化微型化8.標準化標準化9.全球化全球化五五 現代通信理論與技術涉及的內容現代通信理論與技術涉及的內容 通信技術是電子技術、計算機技術、控制技術、信號處理技術、微電子技術相融合的結晶，現代通信理論與技術涉及的主要是信息處理、信息傳輸、信息交換和網絡1. 1. 信息處理信息處理 它在信號處理的基礎上結合數字通信特征構建的通信信號處理理論： 通信信號與信道理論通信信號與信道理論

18、信號表示、信道特征、 均衡技術均衡技術信道均衡、自適應均衡 陣列信號處理陣列信號處理自適應天線、智能天線 多用戶檢測多用戶檢測最佳檢測、自適應檢測、盲檢測 空時二維處理空時二維處理空時盲均衡、空時盲波束形成、空時編碼2. 2. 信息傳輸技術信息傳輸技術編碼解碼技術信源編碼、信道編碼調制解調技術調頻、調幅、調相以及復合調制接收技術分集接收、最佳接收擴頻技術擴頻、跳頻、跳時多址技術時分多址、頻分多址、碼分多址、空分多址同步技術加密技術復用技術3. 交換技術交換技術電路交換電路交換分組交換分組交換節點交換節點交換異步轉移模式（異步轉移模式（ATMATM交換）交換）軟交換軟交換4. 通信網技術通信網技術電話網電話網數據網數據網移動通信網移動通信網智能網智能網IPIP網網專網專網天基網天基網全光網全光網六六 通信工程專業研究生必須具備的技能通信工程專業研究生必須具備的技能1.1.理論基礎理論基礎2.2.實踐基礎實踐基礎硬件技能：硬件技能： 通信電子線路設計：模擬與數字電路、高頻電路、射頻電路、微波電路 集成電路設計：MCU、FPGA、DSP、嵌入式系統、SoC 軟件技能：軟件技能： 系統軟件：實時操作系統、程序設計語言 應用軟件：通