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现代通信系统第1章绪论•通信网的基本知识•现代通信系统与通信网的主要研究内容•现代通信网的发展现代通信系统第1章绪论1.1通信系统与通信网通信系统，是指完成用户端到端信息传递和交流的全过程的一个系统。也可解释为从信息源结点（信源）到信息终结点（信宿）之间完成数字信号处理、传输和交换全过程的机、线设备的总称，包括通信终端、交换等设备及连接各设备之间的传输线所构成的有机体系。2现代通信系统第1章绪论现代通信系统是在数字通信系统中融合了计算机硬件、软件技术。现在的通信网已实现了数字化，并引入了大量的计算机硬、软件技术，使通信网越来越综合化、智能化，把通信网推向一个新时代，即现代通信网。3现代通信系统第1章绪论•通信系统是构成各种通信网的基础。通信网是通信系统发展的必然结果。通信系统可以独立地存在。•然而一个通信网是通信系统的扩充,通信网不能离开系统而单独存在。现代通信系统第1章绪论•常用的几种通信系统（光纤、微波、卫星及移动通信系统）就可构成各种各样的信息网络。现代通信网络是由现代通信网元组成的集合体，用以支持实现组织内外部的话音、数据、多媒体形式的通信要求。现代通信系统第1章绪论通信网构成示意图现代通信系统第1章绪论1.1.2通信网组成的基本要素•通信网是一种具有网状结构的通信系统。通常是指由通信枢纽与通信线路组成的具有网状结构的通信系统。•现代通信网络三大组成部分是传输、交换和终端设备。7现代通信系统第1章绪论•终端设备是通信网中的源点和终点，它除对应于信源和信宿之外还包括了一部分变换和反变换装置。终端设备主要功能是：一是发送端将发送的信息转变成适合信道上传送的信号，接收端则从信道上接收信号，并将之恢复成能被利用的信息。二是能产生和识别网内所需的信令信号或规则，以便相互联系和应答。8现代通信系统第1章绪论•传输系统是指完成信号传输的媒介和设备总称。传输信道传输信道简称信道，是通信者两点间单向或双向传输信号的通道，包括传输媒介和中间装置。现代通信系统第1章绪论终端、传输现代通信系统第1章绪论•交换设备根据寻址信息和网控指令进行链路连接或信号导向，以使通信网中的多对用户建立信号通路，交换设备以节点的形式与邻接的传输链路一起构成各种拓扑结构的通信网，是现代通信网的核心。现代通信系统第1章绪论电路交换（TST）现代通信系统第1章绪论分组交换现代通信系统第1章绪论链路DEFCB145763用户线节点电路用户终端干线用户线A通信网一般组成现代通信系统第1章绪论电路电路是通信者两点间实现信号双向传输的两条传输信道的组合，以提供一个完整的通信过程。15现代通信系统第1章绪论用户环路用户环路也称为本地线或用户线，是一个节点和用户设备或用户分系统之间简单的固定连接。如：电话网中的用户环路是指从电话端局的交换机到用户终端设备之间的连接线路。现代通信系统第1章绪论链路传输全链路简称链路，是指两个相邻节点间或终端设备和节点之间的信道（或电路）段，通常是指两个配线架之间的一段。17现代通信系统第1章绪论干线一条干线可以由一条或多条串联的链路组成。两个交换中心或节点之间通过干线连接。干线连接通常是以交换为基础，由许多用户复用或用户分系统复接的大容量电缆、光纤或无线电传输通路，在干线的两端提供适合节点工作的设备，例如复接器。现代通信系统第1章绪论节点节点是用户环路和链路或链路之间的分配点。节点配备设备的范围可以从二线/四线混合线圈，到包括电路或信息交换、接线、信号处理、业务管理和技术控制等非常复杂的设备。现代通信系统第1章绪论1.2通信网的基本知识通信网络的本质特征可解释为由不同信息功能的现代通信系统所组成的网，它要完成多结点间的信号（数字信号或光信号）的处理、传递和交流。在现代通信中，信息为数字化的电磁信息或光信息。网中信息由数字信号来承载的，就称为数字通信网。信息流由光信号来承载的就称为光网。现代通信系统第1章绪论1.2.1通信网的构成与基本结构现代通信网既包括硬件要素还包括网络结构、编号计划、信令方式、网络管理、体制标准等软件部分。现代通信系统第1章绪论1.通信网的物理拓扑结构•网状网多个节点或用户之间互连而成的通信网称为网状网，也叫直接互连网（完全或部分互连网）。•星型网星型网拓扑结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点（或终端）连接起来的辐射式互连结构。现代通信系统第1章绪论•环型网如果通信网各节点被连接成闭合的环路，则称为环型网。•总线型网总线型网把所有的节点连接在同一总线上，是一种通路共享的结构。•复合型网复合型网是由网状网和星型网复合而成的网络。现代通信系统第1章绪论(a)网状网(b)星型网(c)复合型网(d)环型网(e)总线型网现代通信系统第1章绪论2.现代通信网的构成一个完整的现代通信网除了有传递各种用户信息的业务网之外,还需要有若干支撑网,以使网络更好地运行。25现代通信网的构成同步网业务网信令网管理网业务网信令网同步网管理网现代通信系统第1章绪论(1)业务网业务网也就是用户信息网,它是现代通信网的主体,是向用户提供诸如电话、电报、传真、数据、图像等各种电信业务的网络。业务网按其功能又可分为用户接入网、交换网和传输网三个部分。用户端接入网交换网传输网接入网用户端接入网交换网传输网接入网用户端用户端现代通信系统第1章绪论(2)支撑网这是为公用网服务的，使公用网能稳定、正常运转的支撑系统，也可以说它是公用网的保障系统、服务系统。有：①信令网②同步网③管理网现代通信系统第1章绪论1.2.2现代通信网常用传输信道无线传输信道无线传输信道中信息主要是通过自由空间进行传输的，但必须通过发射机系统、发射天线系统、接收天线系统和接收机系统，才能使携带信息的信号正常传输，从而组成一条无线传输信道。现代通信系统第1章绪论长波信道所使用的频率是在300kHz以下，波长在1000m以上。中波信道的频率在0.3～3MHz或波长在100～1000m范围内。短波信道的频段从3～30MHz，波长从10～100m，也称为高频（HighFrequency，HF）信道。超短波信道的频率范围通常认为是30～300MHz，称为甚高频（VeryHighFrequency，VHF）。现代通信系统第1章绪论300MHz以上的波段，通常就泛称为微波，它在现代通信网中占有重要地位。300～3000MHz称为特高频（UHF），3～30GHz称为超高频（SHF），30～300GHz称为极高频（EHF）。卫星信道是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在多个地球站之间进行通信的信息传输信道。现代通信系统第1章绪论有线传输信道在有线传输信道中，电磁波是沿有形媒介传播的，而且通常是构成直接信息流通的通路，适宜于基带传输或频带传输。架空明线，由在一系列竖立的电杆上，把导线架在线杆的绝缘子上而构成。平衡电缆（也称双绞线）中每对信号传输线间的距离比明线小，而且包扎在绝缘体内。同轴电缆是容量较大的有线信道。常用的同轴电缆有两种：一种管外径为4.4mm的小同轴；另一种外径为9.5mm的中同轴。光纤信道是以光为载波，以光导纤维（简称光纤）为传输介质的一种通信信道。现代通信系统第1章绪论现代通信系统第1章绪论1.2.3通信网中开放的业务电话、电报、数据、传真、图像、电视电话会议、移动通信、电子邮箱、遥控、遥测、告警等。现代通信系统第1章绪论1.2.4通信网的分类•按通信的业务类型进行分类：PSTN（公用交换电话网）、电报通信网、电视网、数据通信网、传真网、移动通信网、计算机通信网（局域网、城域网和广域网）、多媒体通信网和综合业务数字网等。现代通信系统第1章绪论•按通信的传输手段进行分类：长波通信网、载波通信网、光纤通信网、无线电通信网、卫星通信网、微波接力网和散射通信网等。•按通信服务的区域进行分类：农话通信网、市话通信网、长话通信网和国际通信网或局域网、城域网和广域网等。现代通信系统第1章绪论•按通信的活动方式分：固定通信网和移动通信网等。•按通信服务的对象进行分类：公用通信网、专用通信网等。•按通信传输处理信号的形式分：模拟通信网、数字通信网和数据通信网（信源、信宿处理的都是数字信号，而传输信道既可以是数字信道也可以是模拟信道的通信方式）等。现代通信系统第1章绪论现代通信系统第1章绪论专用网的分类就更多了,如各个部门行业,按其自身信息技术的需求而建设的网,如气象网、邮政综合计算机网,各银行组建的金融网,大型工矿企业控制网、监控网等等。不管以上网络如何组成,都是基于光纤通信系统，微波通信系统、卫星通信系统及移动通信系统等几种通信系统的实际应用。38现代通信系统第1章绪论如：气象网主要由卫星通信系统、光纤通信系统等组成的。金融网虽然终端为计算机,实质为计算机网络,其组成还是以上的通信系统。在交通方面,正在发展智能交通,其实质就是组成交通信息管理网,信息传输也是以上几大系统组合而成的。现代通信系统第1章绪论(a)(b)音频收费道口视频交通信号音频音频交通信号交通信号视频公路信号光纤网络管理系统SONETLYSONETLYSONETLY视频监视器收费道路管理中央控制器红岭洪湖爱国高架桥罗芳文锦路火车站SONETLYNX节点2(S)＋4(大环)＋2(高)－4C雅园2(S)＋(备)－4C2(S)＋2(备)－4C2(S)＋(备)－4C通信系统与交通信息网现代通信系统第1章绪论1.3现代通信系统与通信网的主要研究内容对现代通信系统与通信网的要求：高质量、大容量、多业务、长距离、抗干扰。根据要求，现代通信系统与通信网必须研究解决的技术问题：有效性传输技术——有效地利用信道。使得有更多的信息通过信道传送并分别接收。提高通信有效性主要包含两个方面的内容：信源处理技术、信道的利用。41现代通信系统第1章绪论可靠性传输技术——保证通信质量可靠。包括检错与纠错编码技术、信道改善技术、保密技术以及高可靠性的调制解调技术等。现代通信系统第1章绪论对一个通信系统，从研究消息的传输来说，有效性和可靠性将是主要的两个指标。通信系统的有效性和可靠性，是一对矛盾，这一点，通过以后的进一步学习，将会有更深的体会。一般情况下，要增加系统的有效性，就得降低可靠性，反之亦然。在实际中，常常依据实际系统要求采取相对统一的办法，即在满足一定可靠性指标下，尽量提高消息的传输速率，即有效性；或者，在维持一定有效性条件下，尽可能提高系统的可靠性。现代通信系统第1章绪论通信网的技术体制及技术标准——是为了从技术上保证通信网络的完整性、统一性、有效性和先进性，对通信网在组网、入网、互通、互联中必须共同遵守的技术要求的作出统一规定。大体分为两个层次：•通信网络技术体制•通信装备技术体制现代通信系统第1章绪论通信网络技术体制针对一切通信网络，对其网络结构、编号方式、路由计划、功能特性、服务质量、信令协议、接口要求、网络管理、装备系列以及基本入网要求等各方面做出原则规定，为通信网络的网络规划、工程设计、通信组织、装备配置、运行管理以及相关产品的开发等提供技术依据，对于通信网的建设、通信网的组织和通信业务的开展具有引导、促进的作用。现代通信系统第1章绪论通信装备技术体制是通信网络技术体制的下一层，针对进入通信网络的有关通信装备及其系统内部的具体技术要求，是认定通信装备、通信系统能否进入给定通信网络的主要技术依据。包括：传输信号形式、编码方式、多路复用方式、复接体制、差错控制方式、加密方式、调制制度、多址连接方式、交换方式、信道占用和分配制度等。现代通信系统第1章绪论1.4现代通信网的发展现代通信网络正在加速采用现代通信技术、宽带传输媒介以及以计算机技术为基础的各种智能终端技术和数据库技术，向数字化、宽带化、综合化、智能化和个人化方向发展。实现数字化是通信网发展的第一步。数字化指的就是数字技术。现代通信系统第1章绪论1.4.1现代通信网的特点1．网络业务数据化2．网络传输分组化3．网络信道光纤化4．网络容量宽带化5．网络接入无线化现代通信系统第1章绪论1.4.2现代通信网的发展趋势•数字化——现代通信的基本特征通信技术的数