通信系統(tǒng)及通信網(wǎng)

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1、第一章通信系統(tǒng)及通信網(wǎng)1.1通信系統(tǒng)概述1.2通信系統(tǒng)的定義及其組成1.3通信系統(tǒng)的分類1.4通信網(wǎng)概述1.5通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及組成1.6現(xiàn)代通信網(wǎng)分類1.7現(xiàn)代通信網(wǎng)的發(fā)展習(xí)題1.1通信系統(tǒng)概述自從有了人類活動,就產(chǎn)生了通信。當(dāng)今世界已進入“信息時代”。信息已經(jīng)成為現(xiàn)代社會,特別是21世紀(jì)最重要的戰(zhàn)略資源。信息技術(shù)是當(dāng)今社會乃至未來社會生產(chǎn)力的基本要素,是發(fā)展最活躍、應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。信息產(chǎn)業(yè)已成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè),在國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值中占有越來越大的比例。進入20世紀(jì)90年代,許多發(fā)達國家為保持其在21世紀(jì)科技、經(jīng)濟上的領(lǐng)先地位,在當(dāng)時基礎(chǔ)上大力

2、發(fā)展信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)。1.2通信系統(tǒng)的定義及其組成1.2.1通信系統(tǒng)的定義1.模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)人類的社會活動離不開信息的傳遞和交換。隨著生產(chǎn)力的飛速發(fā)展,人們對獲取信息的要求越來越高。2.數(shù)字通信的優(yōu)點與模擬通信相比,數(shù)字通信系統(tǒng)更能適應(yīng)人類對通信的更高要求。(1)數(shù)字信號便于存儲、處理。(2)數(shù)字通信的抗干擾能力強。(3)數(shù)字信號便于交換和傳輸。(4)可靠性高,傳輸過程中的差錯可以設(shè)法控制。(5)數(shù)字信號易于加密且保密性強。(6)通用性和靈活性好。3.數(shù)字通信的缺點事物總是一分為二的,數(shù)字通信的許多優(yōu)點都是用比模擬通信占據(jù)更

3、寬的系統(tǒng)頻帶換得的。1.2.2通信系統(tǒng)的組成構(gòu)成通信系統(tǒng)的最基本的模型如圖1-1所示,其基本組成包括:信源、變換器、信道、噪聲源、反變換器及信宿幾個部分。圖1-1所示的系統(tǒng)是單向的傳輸系統(tǒng)。廣播、無線尋呼系統(tǒng)等都是單向的通信系統(tǒng)。圖1-1通信系統(tǒng)構(gòu)成模型1.2.3數(shù)字通信基本質(zhì)量指標(biāo)設(shè)計或評價一個通信系統(tǒng)時將涉及到通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)。通信系統(tǒng)最重要的質(zhì)量指標(biāo)是有效性和可靠性。1.傳輸速率傳輸速率是衡量通信系統(tǒng)傳輸能力的質(zhì)量指標(biāo),它反映了系統(tǒng)的有效性，常用的有以下三種指標(biāo):(1)信號速率rs。(2)信息速率rb。(3)消息速率rm。2.傳輸

4、差錯率傳輸差錯率是指衡量通信系統(tǒng)傳輸質(zhì)量的一種主要指標(biāo),通常有兩種定義:(1)碼元差錯率PeB定義為發(fā)生差錯的碼元數(shù)與傳輸碼元總數(shù)之比,有時簡稱誤碼率。(2)比特差錯率Peb定義為傳錯的比特數(shù)與總比特數(shù)之比,簡稱誤比特率。用二元碼傳輸時PeB＝Peb;而用M元碼傳輸時,兩者不等。1.3通信系統(tǒng)的分類1.按傳輸信號的特征來分類以信道上傳送的是數(shù)字信號還是模擬信號,可將通信分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。2.按照傳輸媒介和系統(tǒng)組成特點分類實用的通信系統(tǒng)有以下5類:(1)短波通信系統(tǒng)。(2)微波中繼通信系統(tǒng)。(3)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。(4)光纖通信

5、。(5)移動通信系統(tǒng)。1.4通信網(wǎng)概述1.通信網(wǎng)的概念物理結(jié)構(gòu)上的網(wǎng)可以看成是線的集合,在自然界經(jīng)?？吹降闹┲刖W(wǎng)、魚網(wǎng)、網(wǎng)兜都是用線編織而成的。在日常生活中,親身經(jīng)歷過的運輸網(wǎng)、交通網(wǎng)和鐵路網(wǎng)、航空網(wǎng)、公路網(wǎng)以及郵政運輸網(wǎng)等，它們都可以分解為線的集合。通信網(wǎng)的定義可以描述為是由一定數(shù)量的節(jié)點(包括終端設(shè)備和交換設(shè)備)相互有機地組合在一起,以實現(xiàn)兩個或多個規(guī)定節(jié)點間信息傳輸?shù)耐ㄐ朋w系。2.通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)從以上通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)的描述中,已經(jīng)明顯地突出了兩種概念及它們之間的密切關(guān)系。1.5通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及組成1.5.1通信網(wǎng)的構(gòu)成要素1.終端設(shè)備

6、終端設(shè)備的功能有三個:（1）將待傳送的信息和在傳輸鏈路上傳送的信號進行相互轉(zhuǎn)換。(2)將信號與傳輸鏈路相匹配,這將由信號處理設(shè)備完成。(3)信令的產(chǎn)生和識別,即用來產(chǎn)生和識別網(wǎng)內(nèi)所需的信令,以完成一系列控制作用。2.傳輸鏈路傳輸鏈路是信息的傳輸通道,是連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的媒介。它一般包括圖1-1中的信道與變換器、反變換器的一部分。信道有狹義信道和廣義信道之分,狹義信道是單純的傳輸媒介(比如一條電纜);廣義信道除了傳輸媒介以外,還包括相應(yīng)的變換設(shè)備。3.交換設(shè)備交換設(shè)備是構(gòu)成通信網(wǎng)的核心要素。它的基本功能是完成接入交換節(jié)點鏈路的匯集、轉(zhuǎn)接接續(xù)和分配,

7、實現(xiàn)一個呼叫終端(用戶)和它所要求的另一個或多個用戶終端之間的路由選擇的連接。交換設(shè)備的交換方式可以分為兩大類:電路交換方式和存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式。1.5.2通信網(wǎng)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1-2是一個由兩級交換中心組成的通信網(wǎng)硬件示意圖,端局至匯接局的傳輸設(shè)備一般稱為中繼電路。圖1-2通信網(wǎng)的基本形式1.網(wǎng)形網(wǎng)節(jié)點數(shù)較多時需要的傳輸鏈路數(shù)將很大。網(wǎng)形網(wǎng)是一種經(jīng)濟性較差的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),但這種網(wǎng)絡(luò)的冗余度較大,如圖1-3所示。圖1-3網(wǎng)形網(wǎng)2.星形網(wǎng)星形網(wǎng)如圖1-4所示。圖1-4星形網(wǎng)3.環(huán)形網(wǎng)它的特點是結(jié)構(gòu)簡單,實現(xiàn)容易，而且由于可以采用自愈環(huán)對網(wǎng)絡(luò)進行自動

8、保護,因此其穩(wěn)定性比較高,其形狀如圖1-5所示。另外,還有一種叫線形網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),如圖1-6