9-lx-通信概論-信息傳輸技術(shù)與系統(tǒng)解析

本章內(nèi)容簡(jiǎn)介

9.1光纖通信技術(shù)

9.2數(shù)字微波中繼通信技術(shù)

9.3衛(wèi)星通信技術(shù)

9.4移動(dòng)通信技術(shù)

9.5IP技術(shù)

利用光纖來(lái)傳輸攜帶信息的光波以到達(dá)通信的目的FiberOptics——以激光為光源折射角入射角包層（低折射率的媒體）包層（低折射率的媒體）纖芯（高折射率的媒體）包層纖芯9.1光纖通信技術(shù)光纖的工作原理高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饫w通信的特點(diǎn)容量大衰減小體積小，重量輕抗干擾性能好節(jié)省有色金屬本錢(qián)低光纖通信系統(tǒng)組成多模光纖與單模光纖輸入脈沖輸出脈沖單模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光纖光波分復(fù)用技術(shù)波分復(fù)用波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm8

2.5Gb/s1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km9.2微波通信技術(shù)微波的頻率范圍：300MHz~300GHz微波的特點(diǎn)：微波波段的頻帶寬適于傳輸寬頻帶信號(hào)天線增益高、方向性強(qiáng)外界干擾小投資少、建設(shè)快、通信敏捷性大承受中繼傳輸方式雨衰數(shù)字微波中繼通信數(shù)字中繼承受中繼的緣由：1.微波傳播具有視距傳播特性；2.微波在傳播過(guò)程中有損耗。數(shù)字微波中繼通信的特點(diǎn)數(shù)字信號(hào)可“再生”便于組建綜合數(shù)字通信網(wǎng)性價(jià)比高保密性強(qiáng)占用頻帶寬數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)的組成數(shù)字微波中間站的轉(zhuǎn)接方式基帶轉(zhuǎn)接方式中頻轉(zhuǎn)接方式微波轉(zhuǎn)接方式直放轉(zhuǎn)接和無(wú)源轉(zhuǎn)接方式數(shù)字微波中間站的轉(zhuǎn)接方式9.3衛(wèi)星通信技術(shù)衛(wèi)星通信指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào)，在兩個(gè)或多個(gè)地面站之間進(jìn)展的通信過(guò)程或方式。衛(wèi)星通信屬于宇宙無(wú)線電通信的一種形式，工作在微波頻段。宇宙通信以宇宙飛行體或通信轉(zhuǎn)發(fā)體作為對(duì)象的無(wú)線電通信。宇宙通信有三種形式：地球站與宇宙站間的通信；宇宙站之間的通信；通過(guò)宇宙站的轉(zhuǎn)發(fā)或反射進(jìn)展的地球站之間的通信。衛(wèi)星通信示意圖通信衛(wèi)星分類(lèi)衛(wèi)星構(gòu)造無(wú)源衛(wèi)星、有源衛(wèi)星運(yùn)行軌道赤道軌道衛(wèi)星、極道軌道衛(wèi)星、傾斜道軌道衛(wèi)星離地面最大高度低高度衛(wèi)星、中高度衛(wèi)星、高高度衛(wèi)星相對(duì)位置同步衛(wèi)星、非同步衛(wèi)星通信衛(wèi)星軌道示意圖全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類(lèi)衛(wèi)星制式靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)、隨機(jī)軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)、低軌道衛(wèi)星(移動(dòng))通信系統(tǒng)通信掩蓋區(qū)域范圍國(guó)際衛(wèi)星通信系統(tǒng)、國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng)用戶性質(zhì)公用(商用)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、專(zhuān)用衛(wèi)星通信系統(tǒng)、軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)范圍固定業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、移動(dòng)業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、播送業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)基帶信號(hào)體制模擬制衛(wèi)星通信系統(tǒng)、數(shù)字制衛(wèi)星通信系統(tǒng)多址方式頻分多址、時(shí)分多址、空分多址、碼分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)運(yùn)行方式同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)、非同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信的特點(diǎn)掩蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)具有多址連接力量頻帶寬，通信容量大通信質(zhì)量好，牢靠性高通信機(jī)動(dòng)敏捷電路使用費(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān)對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)也有一些特殊要求設(shè)備牢靠性和使用壽命；地面站浩大；時(shí)延較大衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成及工作原理衛(wèi)星通信線路組成框圖通信衛(wèi)星組成示意圖地面站設(shè)備組成空分多址——SDMA所謂空分多址就是利用天線波束將空間分割出互不重疊的多個(gè)規(guī)律信道，以滿足同頻、同時(shí)向多點(diǎn)通信的目的。在實(shí)際應(yīng)用中，一般不單獨(dú)使用SDMA方式，而是與其它多址方式相結(jié)合。衛(wèi)星通信新技術(shù)VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)低軌道〔LEO〕移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中軌道〔MEO〕移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)靜止軌道〔GEO〕移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)9.4移動(dòng)通信技術(shù)移動(dòng)通信是指通信雙方或至少有一方在運(yùn)動(dòng)之中進(jìn)展信息交換的通信方式，是用戶隨時(shí)隨地快速牢靠交換多種信息的抱負(fù)形式。特點(diǎn)多普勒效應(yīng)多徑傳播陰影效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)干擾嚴(yán)峻對(duì)設(shè)備要求苛刻移動(dòng)通信進(jìn)展簡(jiǎn)史1897年，馬可尼在陸地與一只拖船之間，用無(wú)線電進(jìn)展了消息的傳遞，這是移動(dòng)通信的開(kāi)端。隨著無(wú)線播送和無(wú)線電報(bào)的消失，早期的移動(dòng)通信的雛形已開(kāi)發(fā)了出來(lái)，如步話機(jī)、對(duì)講機(jī)等等。60年月晶體管的消失，專(zhuān)用無(wú)線系統(tǒng)大量消失，在公安、消防、出租汽車(chē)等行業(yè)中應(yīng)用。70年月初，貝爾試驗(yàn)室提出蜂窩系統(tǒng)的掩蓋小區(qū)的概念和相關(guān)的理論后，馬上得到快速的進(jìn)展，很快進(jìn)入了有用階段。在1979年，AMPS制造模擬蜂窩式移動(dòng)系統(tǒng)在美國(guó)芝加哥試驗(yàn)后，最終在1983年12月在美國(guó)投入商用。移動(dòng)通信具有的主要功能網(wǎng)絡(luò)掌握和交換功能無(wú)線信道選取、位置登記更新、監(jiān)視和過(guò)界切換、計(jì)費(fèi)編號(hào)方式地區(qū)號(hào)碼+移動(dòng)通信交換局號(hào)碼+移動(dòng)用戶號(hào)碼信令方式掌握信令、功能信令、網(wǎng)間信令、網(wǎng)內(nèi)信令網(wǎng)絡(luò)性能信噪比、接口電平、話務(wù)量標(biāo)準(zhǔn)、掩蓋區(qū)、呼損率第一代移動(dòng)通信(1G)模擬移動(dòng)系統(tǒng)——主要承受模擬和頻分多址技術(shù)特點(diǎn)：通信質(zhì)量高傳輸速率：1.2kb/s~10kb/s缺點(diǎn)頻分多址技術(shù)造成頻率資源缺乏；保密性較差，極易被并機(jī)盜打；只能實(shí)現(xiàn)話音業(yè)務(wù)，無(wú)法供給豐富多彩的增值業(yè)務(wù)；網(wǎng)絡(luò)掩蓋范圍小且漫游功能差；模擬手機(jī)體積大、重量沉、樣式陳舊?，F(xiàn)狀目前手機(jī)供給商已停頓生產(chǎn)模擬手機(jī)，中國(guó)移動(dòng)已于2023年12月31日后關(guān)閉模擬移動(dòng)網(wǎng)，停頓經(jīng)營(yíng)模擬移動(dòng)業(yè)務(wù)。其次代移動(dòng)通信(2G)數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)是其次代移動(dòng)通信的代表。它承受時(shí)分多址技術(shù)(TDMA)，對(duì)頻譜利用率高、容量大，同時(shí)可以自動(dòng)漫游和自動(dòng)切換，通信質(zhì)量好，其業(yè)務(wù)種類(lèi)多、易于加密、抗干擾力量強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。傳輸速率:8kb/s.GSM通信系統(tǒng)構(gòu)造框圖我國(guó)GSM通信網(wǎng)構(gòu)造承受獨(dú)立網(wǎng)號(hào)方式組網(wǎng)移動(dòng)、電信、聯(lián)通各有不同的號(hào)段全國(guó)GSM移動(dòng)網(wǎng)按大區(qū)設(shè)立一級(jí)匯接中心、省內(nèi)設(shè)立二級(jí)匯接中心、移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)設(shè)立端局構(gòu)成三級(jí)網(wǎng)路構(gòu)造。移動(dòng)通信進(jìn)展趨勢(shì)開(kāi)發(fā)更高頻段有效利用頻譜頻道窄帶化，50kHz25kHz12.5kHz；承受頻率復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和多信道共用技術(shù)；窄帶數(shù)字調(diào)制技術(shù)；擴(kuò)展頻譜傳輸技術(shù)。數(shù)字化2.5GGSM以它相對(duì)于第一代移動(dòng)通信的優(yōu)勢(shì)，目前廣泛地占有市場(chǎng)。同時(shí)，在GSM根底上，增加了一些新技術(shù)，如通用分組無(wú)限技術(shù)〔GPRS)、無(wú)線應(yīng)用協(xié)議(WAP)和無(wú)線接口技術(shù)(籃牙技術(shù))，增加了多媒體功能。稱(chēng)之為其次代向第三代過(guò)渡的“2.5G”。第三代移動(dòng)通信(3G)特點(diǎn)供給更高的容量、更快的數(shù)據(jù)傳輸速率及多媒體業(yè)務(wù)。主要通過(guò)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)展2.5G技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。核心技術(shù)CDMA〔擴(kuò)頻〕以及更先進(jìn)的空中接口技術(shù)。傳輸速率：9.6kb/s~32kb/s.第四代移動(dòng)通信(4G)特點(diǎn)：高容量、更強(qiáng)的多媒體的傳輸。核心技術(shù)：OFDM(正交多任務(wù))。其它技術(shù)：CDMA、無(wú)線區(qū)域環(huán)路(WLL)和數(shù)字音訊播送(DAB)等傳輸速率：最高可到達(dá)10Mb/s至20Mb/s常見(jiàn)的移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)線電尋呼系統(tǒng)有線電話公用電話網(wǎng)用戶回路無(wú)線電尋呼控制中心及主發(fā)射臺(tái)發(fā)射臺(tái)發(fā)射臺(tái)BB機(jī)車(chē)載臺(tái)常見(jiàn)的移動(dòng)通信系統(tǒng)典型的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)公眾通信網(wǎng)

MSBSBSMSBSBSMSCMSC移動(dòng)交換中心或移動(dòng)電話交換局MTSO基站移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)通信網(wǎng)MSMS常見(jiàn)的移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)繩系統(tǒng)普通電話電信點(diǎn)市話局手機(jī)1手機(jī)K用戶線常見(jiàn)的移動(dòng)通信系統(tǒng)集群移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)分組無(wú)線網(wǎng)…CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)上世紀(jì)50年月開(kāi)頭用于軍用技術(shù)1989年，美國(guó)QualComm應(yīng)用于蜂窩移動(dòng)通信承受擴(kuò)頻通信技術(shù)Code—擴(kuò)頻碼，稱(chēng)為PN(偽噪聲)序列CDMA工作原理S站的碼片序列S110ttttttm個(gè)碼片tS站發(fā)送的信號(hào)SxT站發(fā)送的信號(hào)Tx總的發(fā)送信號(hào)Sx+Tx規(guī)格化內(nèi)積S

Sx規(guī)格化內(nèi)積S

Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)CDMA是擴(kuò)頻通信的一種，具有以下特點(diǎn)：抗干擾力量強(qiáng)；寬帶傳輸，抗衰落力量強(qiáng)；功率話密度比較低，有利于信號(hào)隱蔽；利用擴(kuò)頻碼的相關(guān)性來(lái)獵取用戶信息，抗截獲力量強(qiáng)；多個(gè)用戶同時(shí)接收,同時(shí)發(fā)送。CDMA的優(yōu)勢(shì)系統(tǒng)容量大比GSM大4-5倍。系統(tǒng)容量的配置敏捷在CDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)增加相當(dāng)于背景噪聲增加。通話質(zhì)量更佳支持13kb的語(yǔ)音編碼器，承受軟切換技術(shù)。頻率規(guī)劃簡(jiǎn)潔不一樣CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用。CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)建網(wǎng)本錢(qián)低CDMA的站間距一般較GSM稀疏。網(wǎng)絡(luò)綠色環(huán)保

技術(shù)體制平均放射功率最大放射功率GSM125毫瓦2瓦CDMA2毫瓦200毫瓦低功率譜密度

CDMA承受擴(kuò)頻技術(shù),功率很低，好處有二：

(a)防止其它信道的干擾;(b)防止干擾其它信道。9.5IP技術(shù)IP即網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)(網(wǎng)絡(luò)組織方式)網(wǎng)絡(luò)——利用因特網(wǎng)進(jìn)展的語(yǔ)音通信經(jīng)濟(jì)(廉價(jià))——利用IP技術(shù)，電信運(yùn)營(yíng)商間通過(guò)專(zhuān)線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接進(jìn)展的語(yǔ)音通信與傳統(tǒng)的區(qū)分傳輸媒介不同信道占用方式不同費(fèi)用差異IP的進(jìn)展歷程IP萌芽期一般加裝IP呼叫盒IP網(wǎng)關(guān)——加速進(jìn)展期PSTN和Internet互通IP系統(tǒng)組成我國(guó)IP系統(tǒng)組網(wǎng)構(gòu)造IP的實(shí)現(xiàn)方式PC到PCPC到到通過(guò)Web網(wǎng)頁(yè)連接呼叫中心機(jī)到機(jī)IP的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織IP的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織主要有：ITU―T〔國(guó)際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)〕、ETSI〔歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)〕、IETF〔Internet工程任務(wù)組〕