通信工程导学课报告

通信工程导学课报告从远古时代到现代文明社会，人类社会的各种活动都与通信密切相关。如今已进入了信息时代，通信对于人们来说更为重要，它已经渗透到社会的各个领域和阶层。通信已成为现代文明的标志之一。一、从通信的历史说起通信的发展是一个漫长的过程。人类从飞鸽传书，烽火报信走到今天的光电通信、无线通信，中间经过了数千年的历史。真正现代意义上的通信要从17世纪说起。从17世纪人们开始研究电、磁现象，到19世纪40年代通信理论研究的理论基础准备阶段。在经历了1838年摩尔斯发明电报，1864年麦克斯韦提出电磁辐射方程，1896年马可尼发明无线电报，1938年电视广播开播，1956年铺设越洋电缆，1958年第一颗通信卫星，以及1970年到现在集成电路，光纤通信，移动通信等重大事件，人类最终走进了信息化时代。二、通信的基本知识1、通信的定义一般地说，通信由一地向另一地进行消息的有效传递。然而随着社会的发展，利用“电”来传递消息的通讯（即电信）因其迅速、准确、可靠且几乎不受限制等特点得到了飞速发展和广泛应用。因此，不妨说：利用电子等技术手段，借助电信号（光信号）实现由一地向另一地进行消息的有效传递和交换称为通信。2、通信的分类双绞线有线电有线同轴电缆光纤①按信道分类长波、短波无线卫星、红外线②按内容分类：语音、图像、多媒体③按传输信号形式分类：模拟信号、数字信号3、通信系统的组成①一般组成：4、数据通信研究内容信息源发送设备信道接收设备收信者发送端噪声接收端①数据传输数据传输，指的是依照适当的规程，经过一条或多条链路，在数据源和数据宿之间传送数据的过程。也表示借助信道上的信号将数据从一处送往另一处的操作。分为并行传输、串行传输、异步传输、同步传输、单工传输五种。②通信接口通信接口是指中央处理器和标准通信子系统之间的接口。计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。③信道信道，通俗地说是指以传输媒介为基础的信号通路；具体地说，是指由有线或无线电路提供的信号通路；抽象地说，信道是指定的一段频带，它让信号通过，同时又给信号以限制和损害。信道的作用是传输信号。④多路复用数据通信系统或计算机网络系统中，传输媒体的带宽或容量往往会大于传输单一信号的需求，为了有效地利用通信线路,希望一个信道同时传输多路信号，这就是所谓的多路复用技术。采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理信道上进行传输，在远距离传输时可大大节省电缆的安装和维护费用。⑤同步通信同步通信是一种比特同步通信技术，要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号，只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符，使发收双方建立同步，此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。⑥质量指标对于模拟系统，主要是信噪比和线性两方面指标。主要通过低噪声传输和高线性放大技术保证。对于数字系统，主要就是误码率。主要通过降低传输失真，过冲，过陷，减少传输多径时延，以及编码调制等方式提高。5、网络分层体系①OSI七层模型OSI中的层功能TCP/IP协议族应用层文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet表示层数据格式化，代码转换，数据加密没有协议会话层解除或建立与别的接点的联系没有协议传输层（运输层）提供端对端的接口TCP，UDP网络层为数据包选择路由IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP数据链路层传输有地址的帧以及错误检测功能SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU物理层以二进制数据形式在物理媒体上传输数据ISO2110，IEEE802。IEEE802.2②简化的五层模型因特网协议栈共有五层：应用层、传输层、网络层、链路层和物理层。不同于OSI七层模型，这也是实际使用中使用的分层方式。三、通信的应用（光纤，卫星）1、光纤通信光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式，被称之为“有线”光通信。当今，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。1966年英籍华人高锟发表论文提出用石英制作玻璃丝(光纤)，其损耗可达20dB/km，可实现大容量的光纤通信。1970年，Corning公司研制出损失低达20dB/km，长约30m的石英光纤。1976年Bell实验室在华盛顿亚特兰大建立了一条实验线路，传输速率仅45Mb/s，只能传输数百路电话，而1992年一根光纤传输速率达到2.5Gb/s，相当3万余路电话。1996年，各种波长的激光器研制成功，可实现多波长多通道的光纤通信，即所谓“波分复用”(WDM)技术。利用WDM技术，一根光纤传输速率达到640Gb/s。光纤的发明引发了通信技术的一场革命!光纤通信的优点：①通信容量大、传输距离远，一根光纤的潜在带宽可达20THz。光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。②信号干扰小，抗电磁干扰，传输质量佳。③光纤尺寸小、重量轻，便于铺设和运输；④材料来源丰富，环境保护好，有利于节约有色金属铜。⑤保密性能好。无辐射，难于窃听，因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。⑥光缆适应性强，寿命长。光纤通信的缺点：①质地脆，机械强度差。使光纤光缆的弯曲半径不能过小。②光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。③分路、耦合不灵活。④有供电困难问题。2、卫星通信卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而实现两个或多个地球站之间的通信。卫星通信系统包括通信和保障通信的全部设备。一般由空间分系统、通信地球站、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统等四部分组成：①跟踪遥测及指令分系统跟踪遥测及指令分系统负责对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入静止轨道上的指定位置。待卫星正常运行后，要定期对卫星进行轨道位置修正和姿态保持。②监控管理分系统监控管理分系统负责对定点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的检测和控制，以保证正常通信。③空间分系统(通信卫星)通信卫星主要包括通信系统、遥测指令装置、控制系统和电源装置等几个部分。通信系统是通信卫星上的主体，它主要包括一个或多个转发器，每个转发器能同时接收和转发多个地球站的信号，从而起到中继站的作用。④通信地球站通信地球站是微波无线电收、发信站，用户通过它接入卫星线路，进行通信。卫星通信的优点：①通信距离远：在卫星波束覆盖区域内，通信距离最远为13000公里。②不受通信两点间复杂地理条件、自然灾害和人为事件的影响。③通信质量高，系统可靠性高，常用于海缆修复期的支撑系统。④机动性大，可实现卫星移动通信和应急通信。⑤信号配置灵活，可在两点间提供几千甚至上万条话路和中高速的数据通道。卫星通信的缺点：①传输时延大：500~800毫秒的时延。②高纬度地区难以实现卫星通信。③为了避免各卫星通信系统之间的相互干扰，同步轨道的星位是有一点限度的，不能无限制地增加卫星数量。四、南大通信工程南大通信工程系以原南京大学电子科学与工程系的信号与信息处理、通信与信息系统学科及南京大学通信技术研究所为基础，并与中国电子科技集团公司第十四研究所联合共建，是南京大学发展应用性学科的重大战略举措，得到“211工程”和“985工程”重点支持。南大通信工程系涵盖信息与通信工程一级学科，设有通信工程本科、硕士，信号与信息处理硕士、博士培养体系，除通信原理等教学实验室外、建有宽带网络通信与ITS、多媒体安全通信、雷达信号处理、智能信息处理等实验室。该系结合南京大学理科优势，借鉴国际一流院校的新技术应用学科办学模式，追踪国内外先进技术，逐步形成自己学科建设的特点，以培养学生具有创新技术意识人才。南大通信工程系拥有教授5人、副教授6人，博士讲师4人，教师队伍来自通信、计算机、电子技术、信息技术等专业，教学、科研、工程第一线的综合研究队伍，优势明显。教学内容具有鲜明的时代特性，《现代数据通信教程》获国家“十一五”规划高校精品教材。培养的学生基础扎实，实践创新能力强，曾在全国大学生电子大赛、嵌入式电子大赛等竞赛中多次获得一、二等奖。主要研究方向：宽带网络通信与ITS、雷达信号处理、多媒体安全通信、智能信息处理。