通信导论--网络与通信系统概论

网络技术导论 通信系统概述
计算机学院 2010年春季学期 魏更宇
目 录

一、通信 二、通信系统 三、通信网络 四、典型通信网 五、通信技术发展趋势 六、网络技术发展趋势
一、通信

（一）典型的通信应用 1、电话—话音通信

固定电话，移动电话 双向通信 宽带上网，以太网、ADSL、无线网卡 双向通信 有线电视、无线电视；无线广播 单向通信

2、上网—数据通信


3、电视—视频广播

一、通信


（二）通信的定义
通信的定义：通信是传递信息的手段，即将信息从发送端 传送到接收端的过程。 通信的重要基本概念 ①信息：在通信过程中给予接收者的知识称为信息；信息 指可以被理解、有意义的内容。 ② 消息：消息是信息的表现形式；消息具有多种形式，包 括：符号、文字、话音、音乐、数据、图片、活动图像等。 ③ 信号：信号是消息的载体，消息是靠信号来传递的。信 号一般为某种形式的电磁能（电信号、无线电信号、和光 信号）。 通信的目的是为了完成信息的传输和交换。
三、通信网络
三、通信网络


1、通信网络的组成

通信网络从功能组成上可分为：终端/接入设备、交换设备、 传输设备。 终端/接入设备：电话机、传真机等作为电话网的各类用户 终端；集团电话、集群设备、接入网等电话网接入设备；

电话机是电话网的终端，计算机作为计算机网络的终端

交换设备：各类交换机和交叉（交换）连接设备； 传输设备：用户线路、中继线路和信号转换设备；电话线、 有线电视电缆、通信光缆、移动通信的基站收发设备、卫 星/微波通信的收发设备等等。
消息
发送端
噪声源
接收端


基带信号——由消息转化而来的原始模拟信号，一 般含有直流和低频成分，不宜直接传输； 已调信号——由基带信号转化来的、频域特性适合 信道传输的信号。又称频带信号。
二、通信系统

② 数字通信系统：在信道中传输的是数字信 号
信 息 源 模 拟 信 号 信 息 宿 信源 解码器 信源 编码器 基 带 数 字 信 号 解 密 器 加 密 器 基 带 数 字 信 号 信道 解码器 信道 编码器 基 带 数 字 信 号 解 调 器 调 制 器 已 调 信 号

数字电路易于集成化，因此数字通信设备功耗低、 易于小型化； 再生中继无噪声累积，抗干扰能力强； 信号易于进行加密处理，保密性强； 可以通过信道编码和信源编码进行差错控制，改善 传输质量； 支持各种消息的传递； 数字信号占用信道频带较宽，因此频带利用率较低。
二、通信系统





普通电话机收发的语音信号；

② 数字信号——电信号的该参量离散取值。

计算机内的数据、PCI/ISA总线的信号。
模拟信号和数字信号可以互相转换。任何一个消息既可以用 模拟信号表示，也可以用数字信号表示。
二、通信系统

模拟通信系统与数字通信系统

① 模拟通信系统：在信道中传输的是模拟信号
信息源 基带 信号 调制器 已调 信号 信道 已调 信号 解调器 基带 信号 受信者 消息
计算机网络无线局域网
PC
笔记本电脑 PDA
笔记本电脑 手机
卫星通信网
通信标准化知识

通信行业中的标准与法规



企业标准 中国国家标准 信息产业部 中国通信标准化协会CCSA 国际标准 国际电信联盟ITU 国际电子电气工程师协会IEEE 因特网标准组织IAB,IETF 其他洲际或国家标准组织 欧洲电信标准委员会ETSI
信 道
噪 声
同步 系统
二、通信系统



信源编/译码器——实现模拟信号与数字信号之间 的转换； 加/解密器——实现数字信号的保密传输； 信道编/译码器——实现差错控制功能，用以对抗 由于信道条件造成的误码； 调制/解调器——实现数字信号的传输与复用。
二、通信系统

数字通信特点：


按通信网络所使用的传输信道可以分为：

四、典型的通信网络



1、电话网 2、计算机网络—局域网 3、计算机网络—因特网 3、有线电视网 4、移动电话网 5、计算机网络—无线局域网 6、卫星通信网 7、家庭区域网络—智能家居
电话网
长途局 长途电话网 本地电话网
端局
端局
端局
二、通信系统

2．通信系统中的消息和信号

通信系统中的消息可以分为： ① 连续消息（模拟消息）——消息状态连续变化。

语音、图像； 符号、文字、数据。

② 离散消息（数字消息）——消息状态可数或离散。


信号是消息的表现形式，消息被承载在电信号的特定参量上。 因此信号分为： ① 模拟信号——电信号的该参量连续取值。
三、通信网络


2、通信网络的分类：
按照信息源的内容可以分为：

电话网、数据网、电视网和综合业务数字网。其中， 数据网又包括电报网、电传网、计算机网等；

按通信网络所覆盖的地域范围可以分为：


本地网、国内长途网、国际长途网 局域网、城域网、广域网等； 有线网（电缆、光纤） 无线网（短波网、微波网、卫星网等）。

通信和电信

电信：Telecommunication

Tele：一段距离、远距离； Communication：共享能力 “经过一段距离共享信息” 电信就是网络，“全程全网”

两个概念互相关Hale Waihona Puke Baidu，通信更一般
一、通信

（三）信号的基本特征

1、连续的—模拟的

人的器官感知的信号 声音信号 视频信号：电视 有无信号—烽火 数字话音、数字广播、数字电视 文本的数字编码

2、不连续的—离散的、数字的

二、通信系统

1． 通信系统的模型

基本的点到点通信系统的一般模型
g(t)
信息源 原始 电信号 发送设备
m(t)
消息
S(t)
传输 信号 信道
r(t)
传输 信号 接收设备
g'(t)
原始 电信号 信息宿
m'(t)
消息
n(t)
发送端 噪声源 接收端

常用且意义相同的词：信息源、信息宿；发送端、 接收端；源点/源端、目的点/目的端
计算机网络—局域网
Router1 b
a
202.112.12.122 Router2 202.112.27.122
202.112.12.125 202.112.13.35
计算机网络—因特网
Modem ADSL
1 T1/E
令牌环
ATM 以太网
O
C
3
1 /E T1
ATM
ISDN
有线电视网
移动通信网
二、通信系统

功能


① 信息源：把于发送的消息转换成原始电信号； ② 发送设备：为了使原始电信号适合在信道中传 输，把原始电信号变换成与传输信道相匹配的传输 信号； ③ 信道：信号传输的通道； ④ 接收设备：从接收信号中恢复出原始电信号； ⑤ 信息宿：将接收到的原始电信号转换成相应的 消息；
五、通信技术发展趋势



宽带化——更强大的信息传输能力 广泛化——无处不在的通信 多样化——多种多样的人机交互方式 ，机器 和机器的通信（物联网） 综合化——多种业务的综合 应用中心化——对各种信息传输技术和处理 技术进行整合（云计算，SAAS）
六、网络技术发展趋势



网络从网络工程向网络科学发展； 网络的研究从交通网络、电信网络拓展到电力 网络、社交网络、神经网络； 通信网络的安全成为重要的问题，特别是针对 网络社区、网络支付、虚拟社会等； Computer network, Cyber Security and CyberWarefare。
二、通信系统



m（t），要传送的信息（消息）；其表达形式可以是语言、文字、 图像、数据……，经输入设备处理，信息源将其变换成输入数据g （t），并传输到发送设备。 g（t），通常并不是适合传输的形式（波形和/或带宽），在发送 设备中被变换成与传输媒质特性，相匹配的传输信号S（t）。 S（t），经传输媒质为信号传输提供通路—信道上传输；因为信 号衰减和噪声n（t），使得在接收端收到信号是r（t）。 r（t）是受到噪声干扰的S（t），是接收设备恢复出原始信号的依 据，r（t）的质量决定了通信系统的性能，接收设备将r（t）转换 成适合于输出的信号形式g’（t）。 g’（t）是输入数据g（t）的近似或估值。信息宿将由g’（t）承载 的信息m’（t）提交给接收者，完成一次通信。
3．通信系统的分类 按消息分：电报系统、电话系统、数据系统、图像系统 按调制方式分：基带传输、频带传输（调幅、调频、调相、脉幅、 脉宽、脉位） 媒质上的信号分：模拟系统、数字系统 传输媒质（信道）分：有线系统（架空明线、对称电缆、同轴电 缆、光纤、波导）、无线系统（长波、中波、短波、微波、卫星） 按复用方式分：频分复用、时分复用、码分复用 按消息传送的方向和时间分：单工、半双工、全双工 按数字信号的排列顺序分：串序、并序 按连接形式分：专线直通（点对点）、交换网络（多点对多点）