数字传输技术 第一章

第一章绪论1.1电信的基本概念1.2电信传输系统模型1.3电信传输技术的分类1.4电信传输网概述1.5电信业发展史1.1电信的基本概念电信(telecommunication)一词由两部分组成：希腊词“tele”(意思是“远距离的”)和词communications(意思是“信息的交换”)。对于“tele”一词的意思，现实生活中有很多例子：如电话（telephone），意思是“远距离的话音”；电视(television)，意思是“远距离的图像”。被交换的信息有三种基本类型：语音、视频和数据。通信的过程就是信息传输的过程。所谓电信传输，就是含有信息的电信号通过具体物理媒介从一点到另一点的物理过程。由于我们需要交换的信息有语音、视频和数据。1.2电信传输系统模型电信传输由电信传输系统实现。我们把实现信息传输所需要的一切设备和传输媒介所构成的总体称为电信传输系统。以点对点信息传输为例，电信传输系统的一般模型如图1-1所示：图1-1电信传输系统的一般模型1.发送器和接收器信息以其最初的形式（语音、视频和数据）进入发送器。发送器将信息转换成适合发送的形式（例如电信号），然后对这些待传送的信号进行处理（换句话说，对这些信号进行调制和多路复用），处理之后发送这些信号。接收器识别这些信号，先对这些信号进行处理（解调和多路分解），然后将信号转换成它所需要的信息格式，换句话说，把信号从电信号的形式转换回最初的形式（语音、图像或字符集）。2.传输介质（信道）信息以其最初的形式（语音、视频和数据）进入发送器。发送器将信息转换成适合发送的形式（例如电信号），然后对这些待传送的信号进行处理（换句话说，对这些信号进行调制和多路复用），处理之后发送这些信号。1.3电信传输技术的分类1.3.1光纤传输技术光纤传输技术是以光波为载波、以光纤为传输媒介的一种传输方式。（1）光纤传输技术的特点①传输频带宽②损耗低③不受外界电磁波干扰④线径细、重量轻，光纤的材料资源非常丰富裸光纤、裸光纤盘、尾纤、光缆裸光纤裸光纤盘光缆尾纤光纤熔接机、OTDR光时域反射仪OTDR光纤熔接机自主开发的八路视频光端机（2）光纤传输技术的发展从20世纪70年代中期到目前的数十年发展过程中，光纤传输系统经历了三代：①工作波长为0.85um的多模光纤光传输系统；②工作波长为1.3um的多模光纤光传输系统和单模光纤光传输系统；③工作波长为1.55um的单模光纤光传输系统。1.3.2微波中继传输技术微波中继传输是一种重要的传输手段，它具有通信频带宽、抗干扰性强、通信灵活性较大、设备体积小、经济可靠等优点。其传输距离可达几千公里。主要用于长途通信、移动通信系统基站与移动业务交换中心之间的信号传输等。微波通信系统的构成一个简单微波通信系统构成电视台微波传送机房微波电路板数字微波频谱分析仪微波天线微波中继站设备微波接力通信1.3.3卫星传输技术卫星传输技术是在微波中继传输技术的基础上发展起来的。它是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而进行两个或多个地面站之间的通信。卫星通信具有传输距离远、覆盖面积大、通信容量大、用途广、通信质量好、抗破坏能力强等优点。卫星通信定义及特点卫星通信简单地说就是地球上（包括地面和低层大气中）的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响（可靠性高）；只要设置地球站电路即可开通（开通电路迅速）；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信（多址特点）；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量；同一信道可用于不同方向或不同区间（多址联接）。移动卫星通信车卫星地面站卫星通信系统三颗地球同步卫星静止地球轨道（GEO）卫星全球覆盖的固定卫星通信业务静止地球轨道(GEO）卫星，轨道高度大约为36000km，成圆形轨道，只要三颗相隔120°的均匀分布卫星，就可以覆盖全球。国际卫星通信组织的IntelsatI-IX代卫星。是全球覆盖的最好例子。卫星在空中起中继站的作用，即把地球站发上来的电磁波放大后再反送回另一地球站。地球站则是卫星系统形成的链路。由于静止卫星在赤道上空36000千米，它绕地球一周时间恰好与地球自转一周（23小时56分4秒）一致，从地面看上去如同静止不动一样。三颗相距120度的卫星就能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是1一10GHz频段，即微波频段。为了满足越来越多的需求，已开始研究应用新的频段，如12GHz,14GHz,20GHz及30GHz。移动卫星通信全球覆盖的移动卫星通信海事卫星通信系统Inmarsat是全球覆盖的移动卫星通信，目前工作的为第三代海事通信卫星，它们分布在大西洋东区和西区、印度洋区和太平洋区，第四代Inmarsat一4卫星，已于2005年3月发射了第一颗卫星，另一颗卫星亦准备发射，它们分别定点在64。E和53。W，具有一个全球波束，19个宽点波束，228个窄点波束，采用数字信号处理器。有信道选择和波束成形功能。全球覆盖的低轨道移动通信卫星有“铱星”(Iridium）和全球星(G10balstar），“铱星”系统有66颗星，分成6个轨道，每个轨道有11颗卫星，轨道高度为765km，卫星之间、卫星与网关和系统控制中心之间的链路采用ka波段，卫星与用户间链路采用L波段。2005年6月底铱星用户达12．7万户，在卡特里娜飓风灾害时”铱星”业务流量增加30倍，卫星电话通信量增加5倍。中国卫星通信集团公司及国内外著名公司中国卫星通信集团公司于2001年12月19日正式挂牌成立，是由国资委管理的中央企业，也是中国六大基础电信运营商之一，公司从事卫星运营服务，重点发展卫星空间段运营及卫星地面运营业务。2009年，中国卫通并入航天科技集团。著名企业：美国卫讯公司（ViaSat，Inc，NASDAQ：VSAT）、美国劳拉空间系统及通信公司（NASDAQ：LORL）、其子公司：劳拉空间系统公司、国内公司：广州南方卫星通信服务有限公司、南京中网卫星通信股份公司、北京中交通信（海事卫星）科技有限公司、鑫诺卫星通信有限公司、北京亚洲卫星通信技术有限公司1.4电信传输网概述1.4.1电信传输网的概念所谓电信传输网（简称传输网）是指由一定数量的节点（包括终端设备和交换设备）和连接节点的传输链路相互有机地组合在一起，以实现两个或多个规定点间信息传输的通信体系。1.4.2传输网的组网结构电信传输网的基本组网结构主要有网状型网、星型网、环型网和总线型网等。a)网状型网b)星型网c)环型网d)总线型网组网方案实例骨干网节点(黄褐色)之间采用网状网结构WiMAX星状网部署分案复杂组网结构及减少环形网该光网络结构中有网状网、总线网、环形网和星形网由于环形网在插入新节点和整网升级方面的不足，因此尽量减少环形网1.网状型网网内任何两个节点之间均有直达线路相连当节点数增加时，如果有N个节点，则需要有1/2×N×(N-1)条传输链路。显然传输链路将迅速增大。这种网络结构的冗余度较大，稳定性较好，但线路利用率不高，经济性较差，适用于局间业务量较大或分局量较少的情况。2.星型网星型网也称为辐射网，它将一个节点作为辐射点，该点与其他节点均有线路相连。具有N个节点的星型网至少需要N-1条传输链路。星型网的辐射点就是转接交换中心，其余N-1个节点间的相互通信都要经过转接交换中心的交换设备，因而该交换设备的交换能力和可靠性会影响网内的所有用户。3.环型网它的特点是结构简单，实现容易。而且由于可以采用自愈环对网络进行自动保护，所以其稳定性比较高。另外，还有一种叫线型网的网络结构，它与环型网不同的是首尾不相连。4.总线型网总线型网是所有节点都连接在一个公共传输通道——总线上。这种网络结构需要的传输链路少，增减节点比较方便，但稳定性较差，网络范围也受到限制。1.4.3传输网的质量要求为了网络能快速、有效、可靠地传递信息，通常对传输网提出接通的任意性与快速性、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这3项要求:1.接通的任意性与快速性；2.信号传输的透明性与传输质量的一致性；3.网络的可靠性与经济合理性。1.5电信业发展史1.电报的发明和应用1835年美国人S.F.B.莫尔斯创造了电报通信用的莫尔斯电码，1837年他得到机械师A.L.维尔的帮助，研制出了电磁式电报机（后来被称为莫尔斯人工电报机），并在纽约试验成功。2.电话的发明和应用3.大容量自动化通信网的发展和应用生于苏格兰的美国科学家A.G.贝尔1876年发明了电话美国、日本、英国等都在50～70年代建成了全国长途电话自动化网路。国际电话的自动化，由于卫星通信的发展和海底同轴电话电缆的建成，在60～70年代也得到普遍的推广。4.数字通信的诞生和发展5.中国电信的发展概况1939年英国人A.H.里夫斯发明脉码调制，可以将长期以来电话通信使用的模拟信号变成数字信号。1962年才制成了24路脉码调制设备并在市内通信网中应用。1975年脉码调制设备已复用到4032路。（1）自办电报（2）自办电话（3）自办无线电通信6.新中国的电信建设和发展•1949年中华人民共和国成立后，迅速地建设和恢复了北京至全国各主要城市的长途电信线路。•1952年开始在全国主要干线上开通12路载波电话，60年代开始建设60路对称电缆载波系统。•1976年初开通了由北京到上海和杭州之间的中同轴电缆1800路载波系统。目的传送任务。•1984年4月8日中国发射的试验通信卫星于4月16日18时27分57秒定点于东经125度赤道上空，卫星上的仪器设备工作良好。随后，进行通话、广播和彩色电视的传输试验，图像清晰、声音良好。标志着中国通信技术有了新的发展.小结•本章主要电信的基本概念、电信传输系统模型、电信传输技术分类以及传输网等基础知识。•电信是借助某种设备在相隔一定距离的条件下进行信息交换。所谓电信传输，就是含有信息的电信号通过具体物理媒介从一点到另一点的物理过程。•电信传输由电信传输系统实现。我们把实现信息传输所需要的一切设备和传输媒介所构成的总体称为电信传输系统。