通信概论第一章2011

通信概论上海大学通信与信息工程学院 郑国莘School of Communication and Information Engineering课程概况 课程简介 课程名称：通信概论 讲课教师：郑国莘 课内总学时：30 课程目的 面向大学各专业开设的知识扩展型选修课程。

通信技术发 展的历史 通信技术中主要的科学思想 通信系统的组成的应用 郑国莘 gxzheng@ 可以通过Email答疑 考试要求：以掌握基本概念为主School of Communication and Information Engineering课程大纲 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 通信技术的发展（2学时） 无线通信的频率与频段划分（2学时） 数字通信的原理（2学时） 电话与电信网（2学时） 电视技术与电视网（2学时） 计算机互联网（2学时） 光纤通信（2学时） 微波通信与卫星通信（2学时） 军事通信（2学时） 通信的应用（2学时）School of Communication and Information Engineering第一章 通信技术的发展（2学时）1.1 1.2 通信的历史 三网的发展与融合School of Communication and Information Engineering1、通信系统如何分类？答：民用通信：电信网 电视网 互联网 专用通信：军事通信，工业通信，生物通信School of Communication and Information Engineering1.1 通信的历史 移动通信，无线局域网，RFID(射频识别)，卫星通信 雷达，制导，航天通信，蓝牙，光纤通信，生物通信School of Communication and Information Engineering1.1 通信的历史 2、数字通信的过程是怎样的？模数转换调制天线天线解调数模转换答：分为发送端，接收端。

各包括：…… 其中调制是通信的关键技术。

School of Communication and Information Engineering1.1 通信的历史调制：将低速数据通过某种变换，变为高频信号（Radio Frequency） 调制的类型：(幅度调制，频率调制，相位调制) 载波频率越高，信息传输速率越高低速数据 载波1011频率调制 相位调制 幅度调制School of Communication and Information Engineering1.1 通信的历史科学发明马可尼（1874－1937）意大利 人 1894年 在父亲的庄园试验 1896年 去伦敦 1897年 建立无线电报公司 1899年 首次实现英法无线通信 1916年 实现短波无线电通信 1929年 建立世界性无线通信网 曾获诺贝尔奖金School of Communication and Information Engineering1.1 通信历史物理发现 1883 Thomas A.Edison发现真空管的 电子束，称为“爱迪生效应”，奠定了 电子管的基础 模拟通信发明 1905 Lee deForest发 明真空三极管放大器1905 Reginald Fessenden通过无 线电波传送语音和音乐School of Communication and Information Engineering20世纪50年代发明半导体1947-贝尔实验室Walter H.Brattain John Bardeen Williamn Shockley 发明晶体管晶体管的放大作用物理发现P 型N PN 结集电极C基极B发射极E1946年第一代电子计算机（ENIAC）在美国研制成功。

使用了18800个电子管，重30吨，占地150平方米，耗电150千瓦，每秒完成5000次加法运算。

1958-德州仪器公司的Jack Kilby 研制出第一块锗集成电路1971英特尔公司生产出第一块单片微处理器40041976出现个人计算机微处理器的发展Intel 4004Intel 8008Motorola 6800Intel 8086Intel 80286Intel 80386Intel 80486Intel PentiumIntel Pentium II Intel PentiumIIIIntel Pentium IV第一代1971年～1973年第二代1974年～1977年第三代1978年～1980年第四代1980年以后典型的微处理器芯片Intel 4004Intel 4040Intel 8008Intel 8080M6800Z-80Intel 8086/8088M68000Intel 80X86M68020Z-80000字长（位）4/881616/32集成度（晶体管数/芯片）1000～20005000～900020000～70000>100000时钟频率（MHZ ）0.5～0.81～45～10>10数据总线宽度（位）4/881616/32地址总线宽度（位）4～8820～2424～32存储容量≤16KB 实存≤64KB实存≤1MB实存≤4GB实存和64GB虚存指令执行时间（µs ）10～151～2<1<0.125软件水平机器语言汇编语言汇编语言高级语言操作系统汇编语言高级语言操作系统汇编语言高级语言部分软件硬化1966年，高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文《用于光频的光纤表面波导》, 指明通过“原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方向, 奠定了现代光通信——光纤通信的基础。

1970年美国康宁玻璃公司根据高氏理论首先制造出衰减为20dB/km的光导纤维，使光导纤维的发展得到突破。

高锟高锟((左)从瑞典国王手中接过从瑞典国王手中接过20092009诺贝尔物理学奖发现这种玻璃纤维引起光损耗的主要原因:含有过量的铬、铜、铁与锰等金属离子和其他杂质拉制造成了芯、包层分界面不均匀及其所引起的折射率不均匀玻璃纤维在红外光区的损耗较小光通信特点频带宽,通信容量大单模光纤可利用的带宽达20THz(1THz=10E12Hz)最先进的光纤通信系统达400GHz,声音信号所需信息速率：64kbps图像信息：64k－2M视频信息速率：300bps－8Mbps损耗低,中继距离长铜缆的损耗特性与缆的结构尺寸及所传输信号的频率有关,光缆的损耗特性仅与玻璃的纯度(或者说透明度)有关高质量望远镜的镜头其损耗超过500dB/km目前通信用光纤的最低损耗达0.2 dB/km1 绝缘聚乙烯层、2 聚酯树酯或沥青层、3 钢绞线层、4 铝制防水层、5 聚碳酸酯层、6 铜管或铝管、7 石蜡，烷烃层、8 光纤束。

电信网Public Switched Telephone Network, PSTN 越洋光缆的敷设1.1 通信的历史最远的通信（被动通信）：哈勃望远镜1990年4月24日发射的，设置在地球轨道上的，通光口径2.4m的反射式天文望远镜。

用于从紫外到近红外(115—1 010nm) 探测宇宙目标。

配备有光谱仪及高速光度计等多种附属设备。

由高增益天线通过中继卫星与地面联系。

计划工作15年。

为纪念E.P.Hubble而得名。

最远的通信（主动通信）：火星探测无线电速度是光速，光经过一天文单位需要8分钟火星距离地球为0.5天文单位，也就是4光分2003年6月10日，“勇气”的火星卡纳维拉尔角空军基地发射升空，206个昼夜中完成长达4.8亿公里的星际旅行2004年1月3日在火星南半球的古谢夫陨石坑着陆勇气号于2009年搁浅，但已经传回几千幅图像。

最近的通信（被动通信）：人体脑电波继加入人类基因组计划之后，我国科学家2004年加入了一项国际性科研计划——人类脑计划，成为这一计划的第20个成员国人体脑电波是采用扩展频谱编码的，频谱广阔，0—100Hz的低频一直到300M—1000MHz以上都有脑电波的分布。

人的听觉神经干动作电位的空间频谱就达170M—220MHz，人的视觉脑电波综合信号的频谱可能更高，所用频谱更广人左右半脑间的胼胝体的信息通信流量达到了40亿比特/秒以上人机联网软件或芯片在火箭发射、载人航天，飞机舰艇控制、太空操作等重大项目中也有重要应用最慢的通信：潜艇水声通信采用无线电，兆瓦级，甚低频，传输速率100bps,距离100m采用水声，传输速率400－2000 bps,距离300km美国有线新闻网CNN2009－6－12报道，一艘中国潜艇在菲律宾苏比克湾附近，与一艘美国军舰的拖拽声纳相撞。

报道援引美军方人士的消息说，该事件发生在当地时间周四(11日)。

美国“美军约翰·麦凯恩”号驱逐舰拖曳的海底声纳在冲撞后受损。

中美舰艇所幸没有相撞。

声音在海水中的速度是1530米/秒;电信网Public Switched Telephone Network, PSTN 用户线－－双芯线，传输双向信号中继线－－电缆，光缆，传输多路信号电信局－－交换机，接通被叫与主叫电信网Public Switched Telephone Network, PSTN交换－－－用户之间建立通信链路交换机: 16信道需要多少门大小的交换机？电信网Public Switched Telephone Network, PSTN 中继线－－－－局间链路电缆电话端局Regional Center DClass 1 Regional Center CClass 2 Regional Center BClass 3Toll Center AClass 4FINALPrimaryCenterGHU6HU5HU4HU3HU2HU1Toll Center HToll ConnectingLocal OfficeLocal Office (End Office) Class 5HU7电信网Public Switched Telephone Network, PSTN交换机电信网Public Switched Telephone Network, PSTN 1866年7月横渡大西洋的海底电缆敷设成功电信网Public Switched Telephone Network, PSTN 光缆：巨大的通信容量电缆光缆E/O O/E电信网Public Switched Telephone Network, PSTN 越洋光缆的敷设电信网Public Switched Telephone Network, PSTN光缆San FranciscoShanghai全球移动通讯系统GSM, Global System for Mobile Communications2G,3G,4G…基站基站控制器交换机交换机3626221457GSM 与PSTN 的连接GSM 与PSTN 的连接GSM 与PSTN 的连接汶川成都GSM 的卫星连接电信网的发展－－移动通信的宽带化0.1110100Mbps 静止步行快速移动3G WCDMA CDMA2000TD-SCDMA GPRS电信网的发展－－移动通信的宽带化电视网有线电视－－同轴电缆，光缆卫星电视－－微波传输主要传输方式－－单向广播5、互联网有那些主要设备？网线，光缆，无线，双向数据传输交换机路由器电脑互联网无线接入AP无线接入AP互联网光缆互联网的发展－－宽带通信的移动性0.1110100Mbps静止步行快速移动WMBA 802.20WiMax 802.16eWiMax 802.16aWi －Fi 802.11b/gUWB 802.15.3a3G WCDMA CDMA2000TD-SCDMAGPRS 802.15蓝牙汶川成都GSM 的卫星连接电视网有线电视－－同轴电缆，光缆卫星电视－－微波传输主要传输方式－－单向广播无线接入AP互联网光缆三网公用传输网信道：光传输网，卫星通信三网之间借用信道三网业务的融合－－－三网合一SAN FRANCISCOSHANGHAI三网公用传输网信道：光传输网，卫星通信BEIJINGSDH 光传输网海底光缆。