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现代通信技术概论电信学院P.2/42现代通信技术一、现代通信技术概述二、移动通信四、卫星通信五、光纤通信三、程控交换系统P.3/42现代通信技术概述现代通信技术概述通信实际上是由一地向另一地传送含有信息的消息。通信中所传递的消息，有各种不同的形式，如符号、文字、语言、数据等，因而根据所传递消息的类别，在通信业务上中分为电报、电话、数据传输及可视电话等。通信系统的一般框图信息信号信号信息信源发信器传输线路受信器信宿干扰/噪声P.4/42一、通信系统的分类1.按照传输媒质分类(1)有线通信消息的传输是用“导线”作为传输媒质来进行通信的。有线通信系统的示意图将话筒的微弱电信号进行放大，使之符合一定的标准要求。将该信号继续进行必要的转换，使之符合网络或信道的传输。接收端进行相反的转换工作，恢复原始信号。有线通道信号变换网络接口网络接口信号变换现代通信技术概述P.5/42(2)无线通信无线通信不需要架设线路而用无线电波在空间传播来传递消息。射频放大解调接收端调制射频功放载波发送端无线通信系统的示意图扬声器话筒话筒的声电转换器把语音变成电信号，需经电台用高频(射频)振荡信号“运载”低频语音信号，然后再辐射出去。这一过程称为调制。高频振荡波称为载波。P.6/42调制方式分类：(a)调幅方式调幅方式是将低频信号“加”到高频载波信号的幅度上。在接收端收到已调制的高频信号时，要将有用的低频语音信号分离出来(解调)，再经扬声器的声电转换恢复为原始语音信号。由于信号较弱，在两端均有放大环节。调制幅度调制：也称调幅(AM)角度调制调频(FM)调相(PM)P.7/42(b)调频方式低频信号将导致高频载波瞬时频率的变化。AMuAuMuC高频载波信号低频调制信号调幅后信号两种调制方式相比,调频方式载波幅度恒定，在传输中抗干扰特性优于调幅方式。P.8/42无线通信中频段的划分:无线频段划分波段名称超长波长波短波中波超长波(米波)分米波厘米波毫米波波长范围频率范围频段名称甚低频(VLF)低频(LF)中频(MF)高频(HF)甚高频(VHF)特高频(UHF)超高频(SHF)极高频(EFH)10,000m~100000m1000~10000m100~1000m10~100m1~10m10~100cm1~10cm1~10mm3~30khz30~300khz300~3000khz3~30Mhz30~300Mhz300~3000Mhz3~30Ghz30~300Ghz不同频段的电波传播方式也不同。P.9/422.按照传输信号分类(1)数字通信系统数字通信系统数字通信系统模拟通信系统变换器信源信源编码信道编码调制信道噪声源信源解码反变换器信道解码解调信宿P.10/42信源编码:尽可能压缩冗余信息，使要发送的信息量减少。信道编码:针对信道的干扰和噪声，对要传输的信息进行编码，提高信息传输的可靠性。信道解码:负责按照编码规则进行检查和纠正错误。信源解码:负责恢复原始信息。(2)模拟通信系统数字通信系统噪声源信源调制信道解调信宿P.11/42与数字系统相比，模拟系统的主要优点是频带利用率高，缺点是抗干扰能力差，不易保密，设备不易大规模集成，不适应飞速发展的计算机通信要求等。二、电缆通信与微波中继通信电缆通信是较早发展起来的通信手段，用于长途通信已有60年历史，在有线通信中占有突出地位。微波中继通信是20世纪60年代发展的,它弥补了电缆通信的缺点。微波通信系统示意图微波站微波站中继站通信网络通信网络P.12/42微波中继通信分为模拟微波中继通信和数字微波中继通信两类，模拟微波中继通信虽然出现早、技术成熟，但正逐渐被数字微波中继通信所取代。目前数字微波中继通信已成为通信领域中一种重要的传输手段，并与卫星通信、光纤通信一起成为当今三大通信传输技术。三、光纤通信光纤通信与电缆通信相比具有容量大、传输距离长、抗电磁干扰性能好，并可以大量节省有色金属。光纤的全称是光导纤维，是用石英玻璃制成的纤维丝(直径约0.1mm)在实际应用上是几条或几百条光线绞合成光缆其结构如图所示。P.13/42图24.1.9光缆的一般结构图(a)层绞式(b)单位式(c)骨架式(d)带状式光纤光纤光纤光纤带加强构件单位塑料骨架加强构件综合护套防热层光纤的结构示意图P.14/42再生站：为了弥补光波在传输过程中的损耗，系统设有再生站，即光中继站。光纤通信的优点：(1)传输频带宽、通信容量大载波频率越高，通信容量越大。目前使用的光波频率比微波频率高出百倍，通信容量可增加103～104倍。光纤通信适合于高速、宽带信息的传输。图24.1.11光纤通信系统示意图光端机或关口站光端机或关口站再生站通信网络通信网络光缆光缆P.15/42(2)损耗低、中继距离远目前制造的石英玻璃纤维丝纯净度极高,故其损耗极低。从而在通信线路中可以减少中继站数量,可以达到100km以上的无中继传输距离。同样速率的同轴电缆通信，无中继站距离仅为1.6km左右。(3)抗干扰能力强、无串话光纤是非导体、无电感，不受电磁干扰。因而在光纤通信中就不存在串话现象。(4)保密性强光纤内传播的光波基本不辐射，难以窃听,所以光纤通信和其它通信方式相比有更好的保密性。(5)线径细、重量轻光纤直径很小,制成光缆比电缆细而轻,便于敷设。P.16/42四、卫星通信卫星通信系统示意图卫星通信的特点是通信距离远，覆盖面大，不受地形条件限制，传输容量大，可靠性高。卫星通信系统是一个以卫星为中继站,实现各个地面站间通信的系统。地面通信网络地面通信网络地面站地面站卫星P.17/42卫星通信系统结构示意图卫星通信系统根据轨道的不同可分为同步轨道和中、低轨道系统，但系统基本结构相同。卫星(空间系统)跟踪遥测指令系统监控管理系统地面站系统地面站系统通信业务控制中心…同步轨道是卫星处于地球赤道上空35860km处的圆形轨道,卫星在这个轨道上绕地球一周的时间恰好为24h，卫星与地球处于相对静止状态，两者同步运行，这种卫星也称为地球同步卫星。P.18/42同步卫星建立全球通信示意图三颗同步卫星可把地球表面除极地以外的地区覆盖，实现全球通信。覆盖区域如图：每两颗相邻卫星都有一定的重叠覆盖区，但南、北两极地区则为盲区。目前正在使用的国际通信卫星系统就是按这个原理建立的,其卫星分别位于大西洋、覆盖重叠区覆盖盲区P.19/42印度洋和太平洋上空。其中，印度洋卫星能覆盖我国的全部领土，太平洋卫星覆盖我国的东部地区，即我国东部地区处在印度洋卫星和太平洋卫星的重叠覆盖区中。移动通信移动通信是的现代通信中发展最为迅速的一种通信手段，它是固定通信的延伸，也是实现人类理想通信必不可少的手段。一、无线电寻呼系统无线寻呼系统(RadioPagingSystem)是一种单向传输指令的选择呼叫系统，属于一种费用低廉，使用方便，易于普及的个人移动通信业务系统。P.20/42无线电寻呼系统结构示意图1.无线电寻呼系统发射台发射台无线寻呼中心以及发射台389574公用电话网389574寻呼中心与市公用电话网相连,市话用户要寻找外出用户时,通过寻呼中心发出被呼用户的号码,用户的接收机就显示呼叫用户的电话号码,以及简单的内容。P.21/42公用移动电话系统结构示意图2.公用移动电话系统移动电话局车载台手持机基站至公用电话网1.公用移动电话系统的组成P.22/422.移动通信网的区域覆盖移动通信网的覆盖方式一般分为小容量的大区制和大容量的小区制两类。大区制:是指一个基站覆盖整个服务区。小区制:将整个服务区划分为若干个小区,每一小区设一基站,负责与小区内所有移动用户台无线通信。3.GSM移动通信系统TDMA的基本想法是系统中各移动台占用同一频道，但占用不同的时隙。各移动台只在规定的时隙内发送信号，这些信号通过基站的控制在时间上依次排当前GSM通信系统应用广泛，它主要采用了时分多址(TDMA)技术。P.23/42列，互不重叠；同样，各移动站只要在指定的时隙内接收信号，就能从各路信号中把发给它的信号分出来。图24.2.3GSM频段分配与频道划分移动台基站基站移动台200kHz200kHz200kHz…25MHz1123124(b)(a)MSBS间隔20MHzBSMS890915MHz900910935960MHz940950P.24/424.第三代（3G）移动通信系统随着用户对移动通信的不断需求,它不断发展,第三代移动通信系统已被提出,它将取代目前的GSMh或窄带CDMA系统。3G系统网络划分为核心网和接入网。接入网负责将用户通过无线通信手段接入核心网，核心网负责提供业务、鉴权等服务。3G网络有以下特点：(1)第二代移动通信系统一般为区域或国家标准，而第三代移动通信系统将是一个在全球范围覆盖和使用的系统。(2)具有支持多媒体业务能力，特别是支持inter_net业务。P.25/42(3)快速移动环境，最高速率达144kbit/s；步行环境，最高速率可达384kbit/s-2Mbit/s。(4)便于过渡、演进。(5)高频谱效率。(6)高服务质量，低成本，高保密性。P.26/423.集群系统4.无绳电话系统集群系统是集群移动通信系统的简称，属于调度性专用网。集群包含两个方面：一是将各单位或各部门所需的基站及控制设备，集中建站、统一管理、统一使用，各单位只需建立各自的调度台、调度终端；二是多信道共用，采取动态分配空闲信道的方式，充分利用频率资源和信道设备。图24.2.4无绳电话系统结构示意图公用电话网接续器手持机普通电话机不能随便移动，利用无绳电话可以使打电话的人在一定范围内自由的移动进行通话。P.27/42程控交换机所谓程控，就是“存储程序控制”,设计者预先把电话交换功能编制成相应的程序。存储在存储器中,当进行电话接续时由程序的自动执行来控制交换机的操作，已完成电话的接续任务。这种交换机成为程控交换机。一、电话交换网电话交换网由电话终端设备、传输链路和电话机交换设备三个基本部分组成。电话终端设备即为电话机，是电话网的源点和终点。终端设备的主要功能是把传送的话音信息和在信道上传送的电信号相互转换，此外还能发出和接收控制信息。P.28/42电话网络的一般结构传输链路是网络节点的连接媒介，是信号与信息的传输通路；电话交换设备是电话网中的核心，它的基本功能是完成话音信息汇集、转接续和分配。长途/汇接局国际局本地市话局本地市话局本地市话局本地市话局长途/汇接局其他国际局…………P.29/42二、程控交换机交换机可分为局用交换机和用户交换机两类。局用交换机用于所辖区域内用户电话的交换和局间电话的交换一般的端局和汇接局内采用的都是局用交换机。用户交换机也称小交换机，用于单位内的电话交换以及内部电话与公用电话网的连接。1.程控交换机基本结构程控交换机实质上是通过计算机的“存储程序控制”来实现各种接口的电路接续、信息交换及其它的控制、维护管理功能。基本结构如图：P.30/42程控交换机的基本结构用户电路中央处理器用户电路中央处理器中央处理器中继器中继器扫描与控制接口…用户线中继线交换网络P.31/42(1)外围接口单元外围接口单元包括模拟用户线电路(ALC)、数字用户线电路(DLC)、模拟中继线单元(ATU)、数字中继线单元(DTU)及各种其它接口单元。用户线接口电路(简称用户电路)的作用是实现各种用户线与交换网络直间的连接。中继线接口，通过局间的中继线与其它交换机联结所传送的信号一般为多路复用信号，即频带信号。(2)交换网络交换网络的作用为话音信号提供接续通路并完成交换过程。(3)控制系统控制系统的作用是对呼叫进行处理，并对交换机的运行进行管理、监测和维护。P.32/42控制系统包括中央处理器(CPU)、扫描器、存储器和输入/输出设备等。程控交换机可分为集中控制、分级控制和全分散控制三种方式。(a)集中控制方式：整个程控交换机的控制功能有一对处理器来完成，虽便于控制，但一般要配备大型处理器。(b)分级控制方式：在程控交换机里配备若干个处理器作为区域处理器来完成如监视用户摘、挂机等比较简单重复的工作，减轻中央处理器的大量处理工作。(c)全分散控制方式