现代通信系统第一章_现代通信系统概述

第一章现代通信系统概述现代通信系统计算机学院Email:[e-mail]电话:[phone]第一章现代通信系统概述教材及参考资料•《现代通信系统》及燕丽等电子工业出版社•《现代通信系统》牛忠霞等国防工业出版社•《现代通信系统》李白萍等北京大学出版社第一章现代通信系统概述提纲1234通信系统基本概念通信系统主要性能指标通信发展史通信技术发展方向第一章现代通信系统概述•通信：将带有信息的信号通过某种方式由发送者传送给接收者，这种信息的传送过程就是通信。•通信方式1.古代：烽火台、旌旗等2.近代：灯光信号、旗语等3.现代：电话、电报、传真、电视、Email等第一章现代通信系统概述学校教育、个人与家庭、政府管理、医疗、企业、商贸、娱乐等无处不在！人类对通信的需求个人与家庭市场与营销学校与教育金融与理财政府与管理固定电话网移动电话网互联网IPTV视讯网医疗卫生第一章现代通信系统概述TheInternetIPbackboneBillingVHESignallingGatewayWAPAccountingUMTSBroadcastNetworks(DAB,DVB-T)SatelliteGSM/GPRSContext-awareinformationCentreIP-basedmicro-mobilityWirelessLANsISPSIPProxyServer通信网络四通八达第一章现代通信系统概述个人通信：5WWhenever无论何时Wherever无论何地Whoever无论是谁Whatever无论什么内容Whomever能找到对方多媒体：语音、数字、视频、音乐今天通信5W第一章现代通信系统概述信源信宿噪声源信道变换器反变换器通信系统模型产生或发出消息的人或机器接受消息的人或机器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一般通信系统的组成第一章现代通信系统概述•信源：发出信息的信息源，其作用是把各种可能消息转换成原始电信号•信宿：信息的接收者，将复原的原始电信号转换成相应的消息•变换器：将信源发出的信息变换成适合在信道中传输的信号•反变换器：将从信道上接收的信号变换为接收者可以接收的信息•噪声源：系统内各种干扰影响的等效结果通信系统设计的主要任务就是同噪声做斗争第一章现代通信系统概述•连续消息：消息的状态是连续的，例如话音、图像等•离散消息：消息的状态是离散可数的，例如符号、数据等第一章现代通信系统概述•模拟通信系统模拟信号：随时间变化而连续取值的信号•数字通信系统数字信号：时间和状态都是离散的信号数字通信的优点：1.便于存储、处理；2.便于交换、传输；3.便于组成数字多路通信系统；4.便于组成数字网；5.便于设备小型化、微型化；6.抗干扰性强、噪声不积累数字通信缺点：1.占频带较宽2.对同步要求高，系统设备比较复杂模拟通信逐渐被数字通信取代第一章现代通信系统概述模拟通信系统的组成信源发送设备接收设备信宿噪声调制解调传输媒介信道混频放大混频放大调幅调频调相频谱搬移频谱搬移检波鉴频鉴相第一章现代通信系统概述数字通信系统的组成接收设备信源发送设备信宿噪声信源编码信道编码调制信源译码信道译码解调信道把信源发出的模拟信号变为数字信号。另外为了降低数码率而进行压缩编码。信源编码的逆处理信道编码的逆处理为了提高通信抗干扰能力，进行波形编码和纠错编码。调幅、调频、调相调制的逆变换第一章现代通信系统概述典型的现代通信系统功能模型第一章现代通信系统概述固话通信系统拓扑举例由终端设备、交换设备和传输承载三大部分组成用户A交换机交换机传输链路（用户线）用户C传输链路（中继线）用户B用户D（传输网）传输链路（用户线）传输链路（用户线）物理网支撑管理网第一章现代通信系统概述通信系统的分类按传输信号的特征分类模拟通信数字通信按传输媒介分类有线通信无线通信按通信业务分类话务通信计算机通信图像通信按传输手段分类微波接力通信卫星通信网络通信按技术特点分类跳频通信扩频通信保密通信按调制方式分类非线性调制线性调制数字调制脉冲调制按复用方式分类频分复用时分复用码分复用第一章现代通信系统概述电信业务分类目录A.基础电信业务B.增值电信业务第一章现代通信系统概述基础电信业务•（一）固定网国内长途及本地电话业务1、固定网国内长途电话业务2、固定网本地电话业务（二）移动通信业务1、模拟移动通信业务（1）大区制无线电移动通信业务（2）模拟集群通信业务（3）模拟蜂窝移动通信业务2、数字集群通信业务3、第二代数字蜂窝移动通信业务（1）TDMA(GSM)数字蜂窝移动通信业务（2）CDMA数字蜂窝移动通信业务（三）卫星通信业务1、卫星移动通信业务2、卫星转发器出租、出售业务3、卫星固定通信业务4、甚小地球站(VSAT)通信业务（四）因特网及其它数据传送业务1、因特网骨干网数据传送业务2、其他数据网传送业务（1）X.25数据传送业务（2）DDN数据传送业务（3）ATM数据传送业务（4）帧中继数据传送业务3、公众电报和用户电报业务4、无线数据传送业务第一章现代通信系统概述•（五）网络元素出租、出售业务1、带宽、光通信波长的出租、出售业务2、电缆、光纤、光缆的出租、出售业务3、通信管孔的出租、出售业务（六）网络接入及网络托管业务1、网络接入业务（1）有线接入（2）无线接入2、网络托管业务（七）国际通信基础设施、国际电信业务1、国际通信基础设施服务业务（1）地面国际通信网络带宽、光通信波长、电缆、光纤、光缆及其它网络元素出租、出售业务（2）卫星国际专线业务2、国际电信业务（1）国际长途电话业务（2）国际数据通信业务（3）国际图像通信业务（八）无线寻呼业务1、单向无线寻呼业务2、双向无线寻呼业务（九）转售的基础电信业务第（二）项业务中的大区制无线电移动通信和模拟集群通信业务，第（三）项业务中的甚小地球站（VSAT）通信业务，以及第（八）项无线寻呼业务和第（九）项转售的基础电信业务比照增值电信业务管理。基础电信业务（续）第一章现代通信系统概述增值电信业务•（一）固定电话网增值电信业务1、电话信息服务业务2、呼叫中心服务业务3、语音信箱业务4、可视电话会议服务业务（二）移动网增值电信业务（三）卫星网增值电信业务（四）因特网增值电信业务1、因特网接入服务业务2、因特网数据中心业务3、因特网信息服务业务4、因特网虚拟专用网业务5、因特网会议电视、图像服务业务6、因特网呼叫中心业务7、其他因特网增值电信业务（五）其它数据传送网络增值电信业务1、计算机信息服务业务2、电子数据交换业务3、语音信箱业务4、电子邮件业务5、传真存储转发业务6、虚拟专用网业务第一章现代通信系统概述涉及的相关基础理论信源发送设备信道接收设备受信者噪声概率论与统计率失真理论信源编码密码理论信号处理调制理论信道编码电磁场与电波传播理论随机过程伪随机序列信号处理解调理论差错控制编码滤波理论密码理论信号与系统、电路分析、电子线路、交换理论、排队论、同步、通信网等第一章现代通信系统概述计算机技术对通信发展贡献•没有计算机技术发展就没有现代数字通信系统，例如•1、交换由计算机控制•2、数据库应用，HLR(归属位置寄存器)•3、VoIP、软交换•4、软件无线电第一章现代通信系统概述信息来源信息传输信源信息获取数字化信息传递与分配信息检测与存储信息利用(控制)语言、文字、图像、音乐遥测、遥感、医疗、军事生产控制社会管理存储信息产业传感设备、雷达、摄影器材广播器材、电视设备计算机设备、网络设备集成电路电话、通信系统软件系统信息理论通信理论与技术（编码理论、调制理论、检测理论）计算机科学与技术、人工智能、模式识别信息科学与技术网络理论、信息安全与控制信号处理论与技术（语音、图像、数据）信息科学与技术是科学技术现代化的支柱之一第一章现代通信系统概述提纲1234通信系统基本概念通信系统主要性能指标通信发展史通信技术发展方向第一章现代通信系统概述通信主要性能指标•可靠性，有效性，适应性，标准性，经济性，保密性，可维护性和友好性为最基本指标•但从根本来说，通信系统的目的是将信息从信源传递到信宿，因此可靠性（质量）和有效性（传输效率）是首先要考虑的。•有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”问题。•可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。第一章现代通信系统概述可靠性举例可接受的运行时间百分比每天的停机时间每月的停机时间每年的停机时间9572.00分钟36小时18.26天9914.40分钟7小时3.65天99.986.40秒钟43分钟8.77小时99.998.64秒钟4分钟52.60分钟99.9990.86秒钟26秒钟5.26分钟•一般电信设备要求系统可靠性指标A≥99.999%。第一章现代通信系统概述模拟系统指标•有效性：可用有效传输频带来度量，不同调制系统需要的频带宽度不同•可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量，信噪比,即SNR（SignaltoNoiseRatio），顾名思义，信号和噪音的比，表示有效信号与噪音的比值，通常用分贝来表示，定义为比值以10为底对数的10倍，一般CD音质可达到90dB第一章现代通信系统概述数字通信系统指标•有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。传输速率：码元速率（RB）：携带消息的信号单位称为码元，单位时间内传输的码元数称为码元速率，单位为波特（Baud）。信息速率（Rb）：单位时间内传输的平均信息量称为信息速率，也叫比特率。单位是比特/秒（bit/s或b/s)对于等概的M元码而言，有Rb=RBlog2M。频带利用率：单位频带内所能实现的信息速率，单位是比特/秒·赫兹，或者b/s·Hz第一章现代通信系统概述–可靠性：常用误码率和误信率表示。•误码率（码元差错率），定义为发生差错的码元数与传输码元总数之比。•误信率（信息差错率），定义为传输的比特数与总比特数之比。第一章现代通信系统概述互联网：接通的任意性与快速性等为基本前提1、可用性2、吞吐量（带宽）3、延迟4、抖动5、差错率/丢包率6、其它互联网质量指标举例第一章现代通信系统概述提纲1234通信系统基本概念通信系统主要性能指标通信发展史通信技术发展方向第一章现代通信系统概述五次“革命”•有人把迄今人类社会的信息活动分为五个阶段，或称之为五次“革命”。这五次革命的重要标志依次为语言的产生，文字的创造，纸张和印刷术的发明，电报和电话的问世、计算机与通信的融合第一章现代通信系统概述我国古代最早的通信方式是烽火狼烟。文字发明后，利用驿站传递文书。1837年莫尔斯电报发报收报传输线通信技术的发展历史第一章现代通信系统概述话筒耳机1876年贝尔电话1864年麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在通信技术的发展历史1887年赫兹用实验证实了电磁波的存在第一章现代通信系统概述1906年德弗雷斯特发明了电子管1895年意大利的马可尼和俄国的波波夫把电磁波应用到无线电报通信中通信技术的发展历史第一章现代通信系统概述电视电子管晶体管集成电路大规模可编程器件收音机通信技术的发展历史第一章现代通信系统概述计算机网络通信长途电话卫星通信卫星地面站第一章现代通信系统概述移动通信基站基站基站第一章现代通信系统概述通信在中国（1）•1900年，我国第一部市内电话在南京问世；1904年至1905年，俄国在烟台至牛庄架设了无线电台。中国古老的邮驿制度和民间通信机构被先进的邮政和电信逐步替代。•1949年以前，中国电信系统发展缓慢，到1949年，中国电话的普及率仅为0.05%，电话用户只有26万。第一章现代通信系统概述•1958年建起来的北京电报大楼成为新中国通讯发展史的一个重要里程碑。•1978年，全国电话普及率仅为0.38%，不及世界水平的1/10，长途传输主要靠明线和模拟微波。•1978年，全国电话容量359万门，用户214万，普及率0.43%。•改革开放后，落后的通信网络成为经济发展的瓶颈，自上世纪80年代中期以来，中国政府加快了基础电信设施的建设，至今，移动电话用户已突破11亿