现代通信技术课程教学大纲

《现代通信技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：070327课程名称：现代通信技术英文名称：ModernCommunicationTechnology课程类别：专业课学时：45学分：2.5适用对象:通信工程专业高年级本科生考核方式：考试（平时成绩占30%）先修课程：通信原理、计算机网络、信号与系统二、课程简介随着现代通信技术的飞速发展，已有通信技术的各门课程相对独立，缺乏关联性，学生很难由此建立起对通信技术和通信网络的整体概念，而且通信技术更新速度加快，各种新技术不断涌现，所以本课程根据新的通信网络构架和各类先进的通信技术来编写新的通信技术教材。Asthemoderncommunicationtechnologiesdevelopatveryfastspeed,thecoursesforthecommunicationtechnologiesiscomparativelyindependentandisshortofconnections.Thestudentscanhardlybuildtheconceptofthewholecommunicationnetworkswiththat.Andthecommunicationtechnologiesrenovatefasterandfaster.Allkindsofnewtechnologiescomeforth.Sothiscourseisdesignedtointroducethestructureofwholecommunicationnetworksandallkindsofnewtechnologies.三、课程性质与教学目的本课程的目的和教学任务是：通过对本课程教学内容的讲解，从全程全网和网络融合的角度讲述各类先进的通信技术，力争构建具有科学性、系统性、新颖性和先进性的知识结构和内容体系，强调工程方法论基本思想的学习和培养，不仅使学生能够在网络分层概念的基础上学习到各类先进的通信技术知识，更重要的是培养学生掌握科学的研究方法和迅速学习新技术的能力，为成为高素质的创新人才奠定基础。四、教学内容及要求第一章现在通信网与支撑技术概述（一）目的与要求1．掌握现代通信网的构成要素2．了解现代通信网的支撑技术3．了解现代通信网的发展趋势（二）教学内容第一节1．主要内容现代通信网的构成要素包括：通信的概念、通信系统得组成、现代通信网的分层结构、通信网的质量要求2．基本概念和知识点通信的基本含义通信系统的分类：按照通信业务分类：单（多）媒体通信系统、实时（非实时）通信系统、单向（交互）传输系统、窄带（宽带）通信系统等；按照传输媒质分类：有线通信系统和无线通信系统；按照调制方式分类：基带传输和调制传输；按照信道中传输的信号分类：模拟通信系统和数字通信系统。通信系统的基本组成包括：信源、变换器、信道、噪声源、反变换器及信宿6个部分。通信网组网结构–网状型网–星型网–复合型网–环型网–总线型网–树型网通信网的质量要求一般通信网的质量要求接通的任意性与快速性；（最基本要求）网络的拓扑结构、网络资源、可靠性信号传输的透明性与传输质量的一致性；网络的可靠性与经济合理性电话通信网的质量要求接续质量——用户通话被接续的速度和难易程度传输质量——用户接收到的话音信号的清楚逼真程度稳定质量——通信网的可靠性3．问题与应用（能力要求）（1）现代通信网络的分层结构及各层的作用（2）通信网络各种拓扑结构的特点第二节1．主要内容现代通信网采用分层的结构形式，每层都有不同的支撑技术，是网络中的核心技术，并构成了现代通信的技术基础。2．基本概念和知识点信息应用技术通信业务：为用户提供的通信服务模拟与数字视频业务（如普通电话业务、智能网业务、IP电话业务、广播电视业务等）数据通信业务（如网络商务、电子邮件）多媒体通信业务（如分配型业务和交互型业务）通信终端：用户与通信网的接口设备功能信源的功能：信息信号变换器的功能：信号与传输链路匹配信令的产生与接收终端技术音频通信终端技术图形图像通信终端技术视频通信终端技术数据通信终端业务网技术业务网包括电话网、数据网、智能网、移动网、IP网等，可分别提供不同的业务。由不同的节点设备组成实现功能。接入与传送网技术3．问题与应用（1）通信网络与通信技术之间的关系。第三节1.主要内容通信技术的发展趋势可概括为“六化”，即数字化、综合化、融合化、宽带化、智能化和个人化。2.基本概念和知识点通信技术数字化、通信业务综合化、网络互通融合化、通信网络宽带化、网络管理智能化、通信服务个人化3.问题与应用（能力要求）未来通信技术的发展趋势（三）课后练习教材课后习题1,3,4,5（四）教学方法与手段分组讨论、课堂讨论、建立专业网站等。第二章通信业务（一）目的与要求1.掌握通信系统中的各种通信业务及其原理（二）教学内容第一节1.主要内容视音频业务的概念、数字化、压缩编码和常见业务。2.基本概念和知识点2.1.1视音频信息基本概念音频信息：定义，信号特点：随时间变化的连续信号，要求：强的时序性，即较小的时延和时延抖动视频信息–定义听觉特性与音频信号–人的听觉特性•人对声音强弱的感觉：与声音声强的对数成正比•人对声音频率的感觉：声调的高低与声音信号频率的对数成正比•听觉的频响特性：次声——20Hz——可闻声——20KHz——超声，人对3－5kHz频率的声音最敏感•人类听觉的掩蔽效应–音频信号特性•声音频带主要在100Hz～5kHz之间，电话通信取300Hz～3.4kHz歌唱声频域乐器频域视频技术基础视频信号与图像扫描2.1.2视音频信息数字化音频信息时间上的离散化和图像信息空间位置的离散化；音频信息电平值和图像灰度电平值的离散化2.1.3视音频压缩编码数据压缩的理论依据Shannon所创立的信息论：信源冗余来自信源本身的相关性和信源概率分布的不均匀性音频压缩编码技术波形编码原理：采样、量化——人的听觉特性特点：高码率条件下获得高质量的音频信号，适合高保真度的语音和音乐信号的压缩参数编码原理：建立数学模型特点：编码压缩比很高，但计算量大，而且不适合高保真度要求的场合混合编码前两种编码的综合视频信息的冗余空间冗余：图像内部存在冗余信息时间冗余：视频序列中的图像高度相关其他冗余信息熵冗余：像素的信息熵与平均码长结构冗余：图像区域间存在某种关系知识冗余：图像信息与先验的知识有关视觉冗余：可去除人的视觉无法感知的信息2.1.4视音频业务种类普通电话与智能网业务IP电话IP电话的关键技术–语音压缩技术–静噪抑制技术：通话过程中的安静时段停止发送语音包–回声抵消技术：抵销掉因为电能没有充分转换形成的回声–语音抖动处理技术：处理网络时延和网络抖动问题–语音优先技术：满足语音通话对实时性的要求–IP包分割技术：防止过长数据包影响话音质量–VoIP前向纠错技术：防止网络传送中的数据损坏，减少错码积累广播电视数字视频广播视频点播业务3.问题与应用对模拟和数字视音频业务的了解第二节1.主要内容数据通信业务的概念和常用业务。2.基本概念和知识点2.2.1数据通信的基本概念–数据通信的特点：•更复杂、严格的通信规程与协议•比视音频业务实时性要求低，可采用存储转发交换方式工作•比视音频业务差错率要求高，必须采取更严格的差错控制措施•进程间通信，自动完成通信过程不需人参与2.2.2数据通信业务•DDN业务：提供永久、半永久性连接•帧中继：快速分组交换技术•ISDN业务：综合业务数据•ATM业务：面向连接的快速分组交换技术•传真存储转发业务•虚拟专用网业务•电子数据交换业务3.问题与应用了解常见数据通信业务第三节1.主要内容常见多媒体通信业务及其特点2.基本概念和知识点多媒体技术的概念多媒体的关键特性:信息载体的多样性、交互性和集成性2.3.1多媒体通信业务及其特点•多媒体通信业务及其类型–分配型业务：•广播业务，从一个中央源向网络各点–交互型业务•会话型业务：可视电话等•消息型业务：存储转发（电子邮件、语音信箱、视频邮件等）.•检索型业务：可视图文检索多媒体通信业务对网络的要求•具有足够的传输带宽，对信息采取必要的压缩措施•多媒体通信的实时性要求•支持点到点、点到多点和广播式通信•支持对称和不对称连接方式（上行与下行通道）•在一次呼叫过程中可修改连接的特性•呼叫过程中可建立和释放一个或多个连接，多个连接间应保持一定的同步关系2.3.2多媒体通信技术规范与标准•MPEG_1标准：视频、音频、系统•MPEG_2标准：扩充系统层语法•MPEG_4标准：注重交互性和灵活性3.问题与应用注意多媒体与传统业务的区别（三）实践环节与课后练习见本章课后习题2,3,4,6（四）教学方法与手段板书教学、课堂讨论等第三章通信终端（一）目的与要求1.了解各种业务所需终端类型（二）教学内容1.主要内容通信终端2.基本概念和知识点音频通信终端图形、图像通信终端视频通信终端数据通信终端多媒体通信终端3.问题与应用（能力要求）音频终端类型（三）实践环节课后思考身边的什么设备属于通信终端，并联系实际情况写出其工作原理。（四）教学方法与手段调查研究和社会实践第四章业务网技术基础（一）目的与要求1.掌握业务网的基本技术要素、业务网的分类2.掌握交换在业务网中的地位和作用3.掌握各种节点交换技术4.掌握节点交换系统的四个基本功能（二）教学内容第一节1.主要内容业务网的基本技术要素、业务网的分类；交换在业务网中的地位和作用2.基本概念和知识点业务网的基本技术要素及分类业务网的基本技术要素–网络结构•概念：网络中终端与节点、节点与节点之间的连接方式•分类：网状网、分级网–编号计划•概念：对业务网中的终端与节点进行编号进行识别–计费方式–其他技术要素：路由选择、流量控制等。•业务网分类4.1.2交换在业务网中的地位与作用•交换的引入–全互联方式：所有终端两两相连（网状网）–市话（本地）交换机–汇接交换机（长途交换机）–用户网络接口（UNI）–网络接口（NNI）–用户交换机（PBX）•交换的节点功能–正确接收和分析来自UNI和NNI的呼叫信令–正确接收和分析来自UNI和NNI的地址信令–路由选择–控制连接的建立–拆除连接3.问题与应用（能力要求）为什么说交换是业务网的核心？第二节1.主要内容各种节点交换技术2.基本概念和知识点4.2.1交换节点中传送的信号–同步时分复用信号概念定义•位置化信道•对同步时分复用信号的交换实际是话路所在位置的交换，即时隙的内容在时间轴上的移动。–统计时分复用信号•将信息分组，加上标志码，利用不同位置的时隙传送•标志话信道•信道中信息与其在时间轴上位置（即时隙）没有必然联系4.2.2窄带交换技术•电路交换–电路交换过程–电路交换的特点–通信对象•数据通信——计算机与人或计算机之间（协议复杂）•话音通信——人与人之间（协议简单）–传输可靠性要求•数据通信——比特差错率10-8以下•话音通信——比特差错率低于10-3–通信平均持续时间和通信建立请求响应•数据通信持续时间短于电话平均通话时间•数据通信信道建立时间也远低于电话通信–信息业务量特性•话音信号：32kbps，信道一般不会空闲•数据通信：工作状态不同，传输数据速率非常不同•结论：–采用合适的交换方式（技术）构造数据通信网，满足高速传输数据的要求–电路交换（速率低）报文交换（时延变化大）分组交换分组交换与报文交换•分组交换与报文交换的比较，如图4.7•分组交换技术特点–分组传送，加入控制信息，采用存储转发机制，有差错控制措施–基于统计时分复用，可不建立连接–资源利用率高，共享信道–有时延，实时性差，不能保证通信质量–一般用于数据通信，但可用于分组话音业务–分组交换网的支撑技术4.2.3宽带交换技术•快速电路交换–核心思想：在有信息传送时快速建立通道，如果用户没有数据传输则释放传输通道–过程：用户申请网络计算（寻找通路）相关信息填入路由交换机用户传送数据则连接用户空闲则释放连接•快速分组交换–基本思想：尽量简化协议，只具有核心的网络功能–目的：减少交换节点的处理时