第1章通信网络概论
无线通信网络概论
无线通信网络概论
无线通信网络概论是一门研究无线通信网络的基础科学。
它是一种分布式系统，它不
依赖于传统的有线电缆系统，而是将无线电波和其他信号技术用于传输数据、语音、视频
信号和控制信号。
无线通信网络的发展已经取得了巨大的进步，能够最大程度地满足用户
的需求。
无线通信网络基础设施分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层
和应用层七个层次。
物理层主要负责定义无线信号流、信息编码方式、网络认证和安全机
制等。
数据链路层主要是为应用层提供支持，它提供信息源和信息接收端之间物理上和逻
辑上的桥梁。
网络层负责创建服务可靠的虚拟网络，负责将子网内的信息封装成数据包发
送出去。
传输层负责控制分组的流动性，使得系统能够正确的接收和发送消息。
会话层用
于促进不同的节点之间的交互，它负责建立两个节点间的沟通，并确定每一次会话所收到
的数据项。
表示层主要负责管理数据表示，以便能够在不同的机器之间进行多样化的数据
传输。
应用层则是子网用户使用服务的接口，它负责网络软件及应用服务，进程控制等应
用程序相关的内容。
无线通信网络正在影响着我们的日常生活，它为企业和公司提供了一种可靠的通信网络，大大提高了企业的效率，为人们提供了便捷的信息传输方式，大大方便了人们的生活。
未来无线通信网络仍将发挥重要作用，它将在人们生活中拥有更多用处，总体上更广泛地
提供全面的网络服务。
第1章通信网络概论及数学基础
(2)
t
••• X(t)
(n)
t
1.3.1 随机过程的基本概念（2）
随机过程是随机变量概念在时间域上的延伸。直观地讲， 随机过程是时间t的函数的集合，在任一个观察时刻，
随机过程的取值是一个随机变量。或者说，依赖于时间 参数t的随机变量所构成的总体称为随机过程。
X(t) (1)
X(t) (2)
X(t1) t1
(3)任一个长度为 的区间内，到达的用户数服从参
数为的Poisson分布，即
P(A(t ) A(t) n) n e
n!
n 0,1,2,... （1-14）
其均值Байду номын сангаас方差均为 。
增量平稳性
由于在区间内平均到达的用户数为 ，则即为
单位时间平均到达的用户数或称为到达率。
1.3.2 Poisson过程(4)
CX (t1,t2 ) RX (t1,t2 ) mX (t1)mX (t2 ) （1-7）
1.3.1 随机过程的基本概念（8）
下面介绍几类典型的随机过程： 1.独立随机过程
2.马尔可夫(Markov)过程 3．独立增量过程 4．平稳随机过程 5 ．Poisson过程 6 ．马尔可夫链
1.独立随机过程
•一般的宽平稳过程不是严平稳过程，因为“一阶矩 与时间无关”是不能推出它的概率分布也与时间无 关；同样，自相关函数只依赖于时间差，也不能 推出它的二维联合概率分布与采样时间有关。
•如果一个过程的所有的高阶矩或高阶相关函数完 全由一阶矩、二阶矩决定，此时，宽平稳与严平 稳是等价的。到目前为止，我们了解到的具有此 类特征的过程只有正态过程（高斯过程）
3．独立增量过程
设X(t2)- X(t1)= X(t1 ,t2)是随机过程X(t)在时间间隔[t1 ,t2) 上的增量，如果对于时间t的任意n个值0t1<t2 <… <tn ， 增量X(t1 ,t2), X(t2 ,t3),…, X(tn-1 ,tn)是相互独立的，则称 X(t)为独立增量过程。
通信网概论重点
1. 什么是通信网？具体功能是什么？概念：为了完成多用户中任意两个用户之间信源与信宿间的通信过程，需要建立一个网络，这个多用户通信系统互连的通信体系称之为通信网。
（课本）概念：通信网是由一定数量的节点（包括终端节点，交换节点）和连接这些节点的传输系统有机结合在一起，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。
可以克服空间时间等障碍，来进行有效信息交换。
（老师总结的答案）功能：信息传输寻址和路由差错控制网络管理2. 通信的概念和功能。
通信就是将带有信息的信号通过某种方式由发送者向接收者的传递或相互之间的交换。
3. 画图说明通信系统的组成并说明其功能。
图（课本第一页，图1-1）（1）信源：是发出信息的基本设施。
（2）信宿：即受信者，是信息传输的终点设施。
（3）信道：即信息的传输介质。
（4）调制发射系统：该系统的任务是将信源产生的基带信号调制成适合在给定信道中传输的信号，然后通过发射系统将信号发射出去。
（5）解调接收系统：将信道传输中带有噪声和干扰的信号解调成基带信号交给信宿。
4. 通信网的硬件组成终端设备传输设备及链路交换设备5. 通信网的分类按功能分：业务网传送网支撑网支撑网：1.信令网：实现网络节点间信令的传输和转接的网络2.同步网：实现数字设备之间的时钟信号同步的网络3.电信管理网：为提高全网质量和充分利用网络设备而设置，以达到在任何情况下，最大限度的利用网络中的一切可以利用的设备，使尽可能多的通信得以实现。
按业务类型划分：电话通信网数据通信网广播通信网电报网传真网按地理位置分：本地网长途网国际网按传输的信号形式分：数字网模拟网按传输介质分：有线通信网无线通信网按网络功能分：业务网传送网支撑网按运营方式分：公用通信网专用通信网6. 通信网体系结构OSI/RM参考模型：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层课本第九页，图1-5TCP/IP参考模型：网络接口层，互联层（网络层），传输层，应用层课本第10页，图1-77. 通信网的基本拓扑结构网形星形复合形总线形环形树形课本13页，14页，图1-13 1-15 1-14 1-10 1-11 1-128. 电话通信网的组成发送和接收电话信号的“用户环路”设备，进行电路交换的节点设备，连接交换设备之间的中继链路。
《通信技术基础》课件——任务1 通信的一般概念
— 25 —
第一章 通信技术概论
1.1 通信技术的一般概念
数字信号： 如：电传机（键盘字符→ 数字信号）、计算机等各种数字终端
— 26 —
数字信号：特征量取值离散的信号（幅度、频率和相位）
第一章 通信技术概论
1.1 通信技术的一般概念
— 27 —
模拟信号与数宇信号是可以相互转换的。模拟信号可以通过 A/D转换变为 数字信号,而数宇信号通过 D/A 转换又可以变为模拟信号，在通信中常见的 A/D转换方式有脉冲编码调制、增量调制以及在此基础上改进的各种方式。
第一章 通信技术概论
1.1 通信技术的一般概念
— 30 —
通信系统
通信是将信号从一个地方向另一个地方传输的过程。用于完成信号的传递与处理的系统 称为通信系统(Communication System)。现代通信要实现多个用户之间的相互连接，这种 由多用户通信系统互连的通信体系称之为通信网络(Communication Network)。通信网络 以转接交换设备为核心，由通信链路将多个用户终端连接起来，在管理机构（包含各种通信 与网络协议）的控制下实现网上各个用户之间的相互通信。
第一章 通信技术概论
1.1 通信技术的一般概念
信道
— 29 —
广义信道，可以分为调制信道和编码信道两类。 调制信道是指信号从调制器的输出端传输到解调器的输入端经过的部分；编码信道是指 数字信号由编码器输出端传输到译码器输入端经过的部分。 本书中我们讨论的信道主要指有线信道和无线电波信道这两类狭义信道。
第一章 通信技术概论
1.1 通信技术的一般概念
通信系统的一般模型
通信系统将是信源指产通生信的中所需要的一切技术设备和传输媒介构成的总体。
通信原理第1章概论PPT课件
用途
常规双边带调幅
广播
抑制载波双边带调幅 立体声广播
线性调制
连
单边带调幅SSB
载波通信、无线电台、数传
续
波
残留边带调幅VSB
电视广播、 数传、 传真
调
制
频率调制FM
微波中继、卫星通信、广播
非线性调制
相位调制PM
中间调制方式
数字调制
幅度键控ASK 频率键控FSK
数据传输 数据传输
2020/11/7
6
续表（2）
第1章 概论
1.1
1.2 消息、信息与信号
1.3 数字通信
1.4 信道
1.5 信道中的噪声
1.6 信道容量
2020/11/7
1
学习目标
• 通信的发展历史、现状及趋势； • 常用通信术语； • 信号、信息与消息的区别； • 通信系统的组成和分类，通信方式； • 数字通信系统的主要特点； • 离散消息的信息量； • 码元速率，信息速率，频带利用率，误码率； • 信道的分类； • 典型的信道噪声；
I = loga [1/P(x)] = -logaP(x) 这就是信息量的定义。
当a = 2时，信息量的单位为“bit”； 当a = 10时，信息量的单位为“hartley”； 当a = e时，信息量的单位为“nat”；
例1:假设明天天晴的概率为1/2，则“明天会天晴”这则消息的信息量为： I = -log2 [1/2]＝1 bit
一、常用术语
通信: 消息： 信息：
电通信： 信号：
信息（或消息）的传输和交换。（研究的对象：
信源与信道）
信息的物理表现形式。如语言、文字、 数据或图
像等。
消息的内涵，即信息是消息中所包含的人们原来
第1章 移动通信概论
n
n
Ii
i 1
i0
S I
R
i0 i 1
n ( D ) i
S ( D / R) n ( 3N ) n .. I i0 i0
清华大学出版社
第1章 移动通信概论
提高容量方法
在进行了频率规划的蜂窝系统中，随着无线服务 需求的提高，要求给单位覆盖区域提供更多的信 道，此时，通常采用①小区分裂、②裂向（扇区 化）和③覆盖区分区域（分区微小区化）的方法 来增大蜂窝系统的容量。
清华大学出版社
第1章 移动通信概论
从公式1-1来看，N可能的值为1、3、4、7、9、 12……。再结合不同系统承受同频干扰的能力， 模拟系统的N典型值为7、12；数字系统的N典型 值为3、4。
清华大学出版社
第1章 移动通信概论
问题：那么N值与S/I具体关系是什么呢？
pr p0 (d / d 0 )
清华大学出版社
第1章 移动通信概论
1.2.4 蜂窝系统中的信道
在蜂窝系统中，由系统采用的多址技术所获得的无线信道 称为物理信道（PCH），通常，在具体的物理信道上安排 相应的逻辑信道。逻辑信道按其逻辑功能可分为业务信道 （TCH）和控制信道（CCH）。业务信道可分为话音业务 信道和数据业务信道；控制信道的种类很多，而且不同体 制的蜂窝系统设臵的控制信道不同，它们分配完成信令等 各种控制信息的传送。 蜂窝系统的信道还可以按信息的传送方向来分类，用于从 基站向移动台传送信息的信道称为前向信道（FCH），或 者叫下行信道、正向信道；用于从移动台向基站传送信息 的信道称为反向信道（RCH），或者叫上行信道。
清华大学出版社
第1章 移动通信概论
第一阶段从20世纪20年代至40年代，为早期发展 阶段。特点是专用系统开发，工作频率较低，工 作方式为单工或半双工方式。 第二阶段从20世纪40年代中期至60年代初期。这 一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡， 接续方式为人工，网络的容量较小。 第三阶段从20世纪60年代中期至70年代中期。其 特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频 段，实现了自动选频与自动接续。 第四阶段从20世纪70年代中后期至今。其特点是 通信容量迅速增加，新业务不断出现，系统性能 不断完善，技术的发展呈加快趋势。
通信网络概论及基础
通信网络概论及基础第一章1.如果能在任意两个用户之间都建立一条物理传输通道，就可以解决相互通信问题，但共需要N 2条物理传输通道，（N 为通信的用户数）。
2.一个基本的通信网络通常由用户通信终端，物理传输链路（通道）和链路的汇聚点（网络节点）组成。
3.根据用户类型（移动或固定），业务的种类（电话、多媒体、计算机数据）传输链路或媒介（有线、光纤、无线），节点采用的技术体制（A TM 交换体制、电路交换体制、分组交换体制）。
4.数据传输链路是指在物理传输媒介（如双绞线、同轴电缆、光纤、微波传输系统、卫星传输电路等）上利用一定的传输标准（它通常规定了电气接口，调制解调的方法，数据编码的方式，比特同步，帧格式和复分接的方式等）形成的传输规定速率（和格式）的数据比特传输通道。
5.数据传输链路分两大类：一类是用户到网络节点（路由器或交换机）之间的链路（简称接入链路）；另一类是网络节点（路由器或交换机）到网络节点（路由器或交换机）之间的链路（简称网络链路）。
6.典型的数据传输网络有分组交换网和A TM 网。
7.分组交换网需要完成三个基本的过程：○1分段和重装的过程；○2选择传输路径（确定路由的过程）；○3各网络节点的交换过程。
虚电路：分组交换网向用户提供的一种面向连接的网络服务方式。
即两个用户之间完成一次数据通信的全过程。
类似电话通信。
数据报：类似于电报处理过程的一种无连接的网络服务方式。
8.ATM 网络中，信元的长度为53个字节，其中5个字节为信元头，48个字节用来运载信息。
9.分层：○1OSI 协议的体系结构模型分为七个层次，应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。
功能：应用层，为用户提供接入OSI 的环境，并提供分布式的信息服务；表示层，定义信息的表示方法，向应用程序和终端处理程序提供一系列的数据转换服务，从而使应用程序与数据表示的差异性无关；会话层：负责控制应用程序间的通信，为协同工作的应用程序之间建立，管理和终止连接（回话）；运输层，在两个端点之间提供可靠透明的数据传输，提供端到端的差错恢复和流量控制；网络层，高层的功能独立于用来连接网络节点的传输和交换技术，负责建立、维护和终止连接；数据链路层，为信息跨越物理链路提供可靠的传输，发送带有必要的同步，差错控制和流量控制信息的数据块（帧）；物理层，关注在物理媒介上（非结构化）比特流的传输，处理接入物理媒介的机械电气，功能和过程特性。
通信原理第1章
1.5.1 数字通信系统有效性指标的具体表述
*码元传输速率通常又可称为码元速率、数 码率、传码率、码率、信号速率或波形速率。
码元速率：指单位时间(每秒钟)内传输码
元的数目，用符号RB来表示。
➢码元速率：RB － 波特(B) 码元速率RB与信号的进制数无关，只与 码元宽度Tb有关：
RB
1 Tb
通常在给出系统码元速率时，有必要说 明码元的进制，多进制(N)码元速率RBN与二 进制码元速率RB2之间，在保证系统信息速率 不变的情况下，相互可转换，转换关系式为 :
象等 6. 按收信者是否运动分:固定与移动 7. 按信号复用方式分：TDM、FDM、CDM
1.3.2 通信方式
1. 按消息传送的方向与时间分
A
信道
B
(a)
A
信道
B
(b)
A
信道
B
(c)
(a) 单工方式； (b) 半双工方式； (c) 全双工方式
2. 按数字信号排序分
101
发 送 设 备
接 收 设 备
解： 信源输出的信息序列中，A出现23次，B出现14次， C出现13次，D出现7次，共有57个。
该信息源总的信息量为 ：
1.5 通信系统的主要性能指标
有效性和可靠性的关系（速度～质量） 模拟通信系统性能指标：
有效性指标：单位时间内传送的信息量 可靠性指标：均方误差 数字通信系统性能指标： 有效性指标：传输速率 可靠性指标：差错率
一种前所未有、方便快捷的通信手段。
(10)因特网。因特网的出现意味着信息时代的到 来，地球变成“地球村”。
通信发展现状和趋势
1)融合趋势：PSTN、CATV、计算机网络三网业务 融合；语音和数据融合；电域与光域融合；移动与 WLAN融合
无线通信网络概论
无线通信网络概论无线通信网络作为一种重要的通信技术，直到近年才受到社会的重视。
无线通信网络（Wireless Communication Network）技术的快速发展促进了网络的普及，使大量用户能够更方便的使用网络。
在这篇文章中，我们将介绍无线通信网络的基本概念、实施方法和应用案例。
一、无线通信网络的概念无线通信网络技术指的是一种建立在空中的无线网络，它能够实现移动终端到基站之间的无线通讯。
它的电讯运营商服务的覆盖范围可以覆盖地球上的任何地方，无需安装固定网络硬件，其优点就是成本低、便携性强，可以在任意的时间和地点进行无线数据和网络互联的传输。
无线通信网络实际上被分为三大类：无线局域网（WLAN）、无线移动宽带（WiMAX）和无线热点网络（Hotspot）。
（1）无线局域网（WLAN）WLAN技术是指在室内或室外构建的射频无线网络技术，它采用短距离无线技术（例如802.11）在某个特定的范围内传输数据，该范围可以覆盖城市、地区或大型企业的内部网络，行动性强、可安装性好，常用于酒店、餐馆等公共场所及家庭，使用户能够无线移动地上网，可以结合一般有线网络技术使用，用于移动终端与基站之间的高比特传输和网络互联。
（2）无线移动宽带（WiMAX）WiMAX技术是指在行动性和高带宽之间取得平衡的无线广域网技术，它采用宏观基站（Base Station）技术，可以在大范围（数公里）内提供移动的宽带网络服务，它可以实现高速移动网络通信，使用移动终端与基站之间的高比特率传输，可以提供家庭用户和企业用户宽带服务和网络应用服务。
（3）无线热点网络（Hotspot）Hotspot技术是指建立在局域网（LAN）中的热点网络技术，它能够创建一个临时性的、安全的、自动分配的无线网络，它可以使用移动终端与基站之间的低比特传输，提供室内的 WLAN入，让室内的网络用户能够高速的上网，适用于家庭用户和公共场所的 Wi-Fi内热点覆盖服务。
通信网络基础1-1
2020/4/28
西安邮电学院通信工程系 郭娟
通信网络举例（1）
2020/4/28
西安邮电学院通信工程系 郭娟
通信网络举例（2）
它 包 括 的 网 络 （ 通 常 称 为 子 网 ） 有 ： ATM 网 络 （Asynchronous Transfer Mode，异步转移模式） 、 X.25 分 组 数 据 网 、 PSTN/ISDN （ Public Switched Telephone Network / Integrated Service Digital Network）、移动通信网/卫星通信网、FDDI环网（Fiber Distributed Data Interface，光纤分布式数据接口）、局 域网及高速骨干核心网等。整个网络通过以WDM链路 （Wavelength Division Multiplexing）作为核心路由器的 高速通道，形成高速信息传输平台，将上述各子网互连 互通，可形成一个无缝覆盖的网络。
在该网络中，以分组作为载体来运载 不同类型的业务。这些业务可以是话 音、图像、视频，也可以是电子邮件、 Web业务等等。 为了向用户提供不同的服务，除通信 网络本身以外，网络中还挂有不同类 型的服务器，如S1、S2、S3等。因 此在通信网中，通信的双方可以是人 与人、机器与机器、人与机器等，通 信的形式既可以是一个用户对一个用 户，也可以是一个用户对多个用户或 多个用户对多个用户。
GPRS/CDMA链路
高速上网： 支持GPRS class 8; 支持最高53.6Kbps的下载速度。 双频支持：GSM双频 （900MHz/1.8GHz） CDMA上网卡：数据传输速率最 高达256Kbps，实际接入速度平 均可达每秒233Kbps，网速是 GPRS的3-4倍，CDMA网络升级 到3G,无需更换设备 速度更可高 达1.9MBps
通信技术基础 第一章 通信技术概论
大连理工大学出版社
第1章 通信技术概论
发送设备与信源、接收设备与信宿往往合二为一称为终端设备 （Terminal Equipment），在双向通信时终端设备中既有信源又有信宿， 通信设备中既有发送设备又有接收设备；
双向的传输系统可以实现信号在两个终端设备之间的互连，因此也被
第 1章 通信技术概论 新世纪高职高专通信类课程规划教材
国家级精品课件配套教材
通信技术基础
主编：于宝明 王钧铭
主审：宫锦文
大连理工大学出版社
大连理工大学出版社
第1章 通信技术概论
1.课程性质：
通信技术基础课程是电子与信息专业的专业限选课，根据电子信
息技术专业的培养目标本课程的主要任务是：
（1） 理解通信的基本原理；建立完整的通信系统的概念；理解无线电 发送与接收设备的基本组成及其工作原理，能画出基本通信设备的组 成框图并能叙述各组成部分的作用； （2）了解常见通信网络的组成方案及工作特点，了解数字与模拟信号 的一般处理方法，了解卫星通信系统、光纤通信系统、移动通信系统 及交换系统的工作原理；
按转接方式分： 广播网络：一个终端设备发送的信号自动地被所有其他终 端设备接收，典型例子是有线电视网。
交换网络：信号要通过中间网点才能通信. 典型例子是公
共交换电话网。 混合终端网络：由以上两种类型的网络混合构成。
大连理工大学出版社
第1章 通信技术概论
信号交换
定义：通信网络上的各个用户之间进行通信，由网上的设 备根据用户要求选择通信对象，这就是信号的交换。
收信设备（Receiver）
发信设备（Transmitter）
其中信源、信宿统称为终端设备（Terminal
现代通信系统概论
信道中传输数字信号的系统，称为数字通信系 统，它包括以下三种：
2019/12/6
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1. 数字频带传输通信系统
信 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
信道
噪声源
解 调 器
译 码 器
解 密 器
信 宿
同步
图1-3 数字频带通信系统的模型
数字频带传输通信系统的模型
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2. 数字基带传输通信系统
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二、有效性指标的具体表述 1. 码元传输速率 定义：单位时间内传输码元的数目； 单位：波特（Baud），用符号“B”表示； 符号：Tb为码元宽度。Rb 2. 信息传输速率 定义：单位时间内传输的信息量； 单位： 比特/秒(bit/s) ，简记为b/s或bps； 符号： Rb，它与N有关。
数字 通信系统
数模 转换器
图1-5 模拟信号数字化传输系统模型
模拟信号数字化传输系统模型 Nhomakorabea受信者
发端将模拟信号数字化，即进行A/D转换； 接收端需进行相反的转换，即D/A转换。
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四、 数字通信的主要特点
1. 数字通信的主要优点 （1）抗干扰能力强； （2）差错可控； （3）易加密； （4）易于与现代技术相结合。
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2. 信息差错率（误信率） 发生差错的信息量在信息传输总量中所占的
比例，或者说，它是码元的信息量在传输系统中 被丢失的概率。
系统传输中出错的比特数 Peb 系统传输的总比特数
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基带
信
信号
源
形成
器
信道
现代通信网-通信网络概论
1.4.3 基于软交换的下一代网络
下一代网络（Next Generation Network， NGN）是一个定义及其宽松的术语，一般 泛指采用了比目前的网络更为先进技术或 能够提供更先进业务的网络。
NGN的主要特征
（1）基于分组传输； （2）控制功能与承载能力、呼叫与会晤、应用与服务分离； （3）业务提供与网络分离，并提供开放接口； （4）支持广泛的业务，包括实时/流/非实时和多媒体业务； （5）具有端到端透明传递的宽带能力； （6）与现有传统网络互通； （7）具有通用移动性，即允许用户作为单个人始终如一地使
设置，以达到在任何情况下，最大限度地使用网络中一切可以 利用的设备，使尽可能多的通信得以实现。
后三种网络又统一称为支撑网，
2．按业务类型划分
（1）电话网—传输电话业务的网络，交换方 式一般采用电路交换方式；
（2）电报网—传输电报业务的网络； （3）传真网—传输传真业务的网络； （4）广播电视网—传输广播电视业务的网络； （5）数据通信网—传输数据业务的网络，交
用和管理其业务，而不管采用什么接入技术； （8）提供用户自由选择业务提供商的功能。
2．信道编码
1.2.2 差错控制技术
差错控制可分为三种方式： 差错重发（自动请求重发ARQ） 前向纠错（FEC） 混合纠错方式（FEC+ARQ）
（1）差错重发
差错重发又称为自动请求重发（ARQ），它是指发 送端信源送出信息序列，一方面经编码器编码由发 送机送入信道，另一方面把它存入存储器以备重传。
3～30GHz 10～1cm
30～300GHz 10～1mm
105～107GHz 3～0.03m
传输介质
有线线对 极长波无线电
有线线对 超长波无线电
复习-Ch1 通信网络概述
1.2 通信基本概念
1．模拟信号
模拟信号是指幅值连续、时间上也是连续的信号。其 特点是幅度连续 （连续的含义是在某一取值范围内可以取 无限多个数值）。
2. 数字信号
数字信号是指幅值和时间两个方面都离散的信号。其 特点是幅值离散（离散的含义是在某一取值范围内可以取 有限多个数值）。如常见的脉冲信号。
1.2 通信基本概念
在具体介绍PCM 30/32路系统前先了解几个基本概念： 1.时隙： 很小的时间片断，在PCM 30/32路系统中每个时隙 长度为3.9微秒，每个时隙中可以传输8个bit。 2. 帧： 由若干个时隙所组成的结构，在PCM 30/32路系统 中每个帧的时间长度是125微秒，每帧中有32个时隙。 3. 抽样频率： 在PCM中每秒抽样次数。在PCM 30/32路系统中抽 样频率为8000次/S，每次抽样间隔为125微秒。
1.2 通信基本概念
1.2 通信基本概念
七. 通信模型
具体通信系统中涉及大量具体设备，但所有通信系统可 以抽象为一个通信模型，其涵盖了所有通信系统的特征。
噪声源
信源
变换器
信道
反变换器
信宿
1.2 通信基本概念
八. 通信网络结构
1. 通信网的组成 通信网是由若干用户终端A，B，C，…，并通过传输 系统链接起来。用户终端之间通过一个或多个节点链接， 在节点处提供交换、处理网络管理等功能。
三. 多路复用技术
多路复用技术是通信系统常用的技术，通常在有线通 信中使用。 1. 概念 为了提高信道利用率，使多路信号沿同一信道传输而 互不干扰，称多路复用。 最常用的多路复用技术是 频分多路复用和时分多路复用 另外还有统计时分多路复用和波分多路复用技术。
1.2 通信基本概念
通信网络概论及基础
通信网络概论及基础通信网络是现代社会中至关重要的基础设施，它连接着全球各地的人们，促进了信息的传输和共享。
本文将介绍通信网络的概念、分类、发展和基础技术。
一、通信网络的概念和分类通信网络是指通过各种通信设备和技术，将不同地理位置的终端设备互相连接，实现信息传输和交换的系统。
根据通信介质的不同，通信网络可分为有线网络和无线网络两大类。
有线网络是指利用物理线缆（如电缆、光纤）进行信息传输的网络。
它具有高带宽、低延迟和较高的安全性等优点，常用于局域网和广域网。
有线网络的代表是以太网和互联网。
无线网络是指利用无线电波进行信息传输的网络。
它具有覆盖范围广、便于移动和安装等优点，常用于无线局域网、移动通信和卫星通信等领域。
无线网络的代表是Wi-Fi、蓝牙和4G/5G移动网络。
二、通信网络的发展历程通信网络的发展经历了多个阶段。
首先是传统电话网，它利用电话线路连接用户，实现声音的传输。
随着计算机的发展，数据通信成为迫切需求，互联网的出现使得数据传输得以快速和广泛地实现。
在互联网基础上，出现了移动通信技术，使得人们能够随时随地进行语音和数据通信。
移动通信的发展不仅改变了人们的生活方式，还催生了移动支付、移动互联网和物联网等新兴产业。
近年来，随着物联网和5G技术的兴起，通信网络正朝着更加智能化、高速化和高可靠性的方向发展。
人工智能、大数据和云计算等新兴技术的融合，将进一步推动通信网络的革新和升级。
三、通信网络的基础技术通信网络的基础技术主要包括传输技术、接入技术和路由技术。
传输技术是指将信息从发送端传输到接收端的技术。
常用的传输技术包括电路交换、分组交换和波分复用等。
电路交换方式通过建立专用的物理连接来传输数据，适用于实时性要求较高的通信。
分组交换方式将数据划分为多个包进行传输，适用于数据通信。
波分复用技术利用不同频率的光波在同一光纤上传输多路信号，提高光纤的利用率。
接入技术是指用户接入通信网络的技术。
有线网络的接入技术包括数字用户线（DSL）、电缆网络和光纤到户等，无线网络的接入技术包括Wi-Fi、蓝牙和4G/5G移动网络等。
通信原理复习+习题
4. 码元传输速率与信息传输速率
二进制数字通信系统
码元速率＝信息速率
M进制(M=2n)数字通信系统
信息速率＝码元速率 log2 M= n 码元速率
【例】四进制系统的码元传输速率rd=2400波特， 则信息传输速率 r＝rd log2 M=2400 log2 22 4800bps e
频率选择性衰落和时间弥散
频率选择性衰落造成的波形畸变称为“时间弥散”
频率选择性衰落——二径信道模型
V0 f t
V0
时延t0
V0 f t t0
V0 f t t0 V0 f t t0
f t
＋
V0 f t
V0
时延 t0＋τ
V0 f t t0
抽样速率的最小值
二进制代码的码元速 率（n为编码位数）
传输速率 最小传输带宽
复用路数
实际中用升余弦的传输特性， 此时所需传输带宽为
速率等级
以1.5Mbps为基础的系列
群次 日本体制
0次群 64
以2Mbps为基础的系列
北美体制
64
欧洲体制
64
1次群
2次群 3次群 4次群
1544
6312 32064 97728
3. 变参信道
变参信道对信号传输的影响
(1)产生瑞利型衰落，引起频率弥散 (2)产生频率选择性衰落，引起时间弥散
频率弥散与快衰落
从波形上看，多径传播的结果使确定的单一载频 信号Vcosωct变成了包络和相位都随机变化的窄 带信号，这种信号称为衰落信号；通常将由于电 离层浓度变化等因素所引起的信号衰落称为慢衰 落；而把由于多径效应引起的信号衰落称为快衰 落
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•通信系统基本模型
• 4．解调接收系统 or 反变换器 反变换器的工作过程是变换器的逆工作过程。主 要功能包括信号的解码、解调、放大、均衡和解 密等。
• 5．信宿 信宿是信息传输的终点，也就是信息的接收
者。 6．噪声源
噪声源是系统内各种干扰影响信息传输的等 效结果。
第1章通信网络概论
•信息传输网/宽带IP网 •用户接入网
•软交换及下一代网络
第1章通信网络概论
本课程的教学安排
• 学时： 36小时
• 教材： 《现代通信网》人民邮电出版 社
• 授课： 郭连波
• 考试： 期末考试（闭卷）70% 平时成绩 （作业和考勤）30%
第1章通信网络概论
通信的使命
无论繁华的现代都市，还 是经济高速发展的沿海地区；无 论人潮如织的祖国内地，还是边 陲口岸、广袤戈壁；无论春夏秋 冬，还是风霜雨雪：
第1章通信网络概论
预习
• 电话通信网（P18-31） • 提示：该部分内容较难（要有一定的专
业基础）。
第1章通信网络概论
提问：
• 1.通信系统有哪几个部分构成？简述各 部分的功能，并能说出有关设备的名称。
• 2.什么是通信网？通信网有哪几个部分 构成？能说出一些通信设备的名称。
• 3.有哪些业务网？ • 4.通信网如何分类？ • 5.通信网组网可以采用哪些拓扑结构？
1.4 本章小结（1）
• 通信系统的定义、构成及功能（掌握）
–6要素，各部分功能
• 通信网的定义及构成（掌握）
–定义，构成3要素
• 通信网的分类（熟悉）
主要了解按业务分类的网络名称。
• 通信网的结构（掌握）
拓扑结构
第1章通信网络概论
本章小结（2）
• 现代通信网的构成（了解） 4大特点（P7）
• 现代通信网的发展 4大发展趋势（掌握）
第1章通信网络概论
2020/11/25
第1章通信网络概论
今日主要内容
• 前言 本课简介 如何教？如何学？
• 第1章
通信网络概论
开拓思路，重在创新
第1章通信网络概论
前言：《现代通信网》课程简介
• 本课程开设背景 • 本课程主要目的 • 本课程主要内容 • 本科程教学安排
第1章通信网络概论
本课程开设背景
第1章通信网络概论
第1章 通信网络概论
第1章通信网络概论
• 目的要求：掌握通信网概念；通信网构成 要素、功能；掌握通信网的基本结构、特 点；理解现代通信网的构成部分；了解通 信网的发展趋势；
• 重点：通信网的构成要素、功能；通信网 的基本结构、特点；现代通信网的构成；
• 难点：通信网的构成要素、功能的理解； 基本结构和主要功能，接续质量；通信网 的质量要求。
• 目前各种网络为用户提供了大量的不同业务，业务的分类 并无统一的方式，一般会受到实现技术和运营商经营策略的影 响。业务应根据所依赖的技术、业务提供的信息类型、用户的 业务量特性、对网络资源的需求特征等方面分类，如图1.6所示。 好的业务分类有助于运营商进行网络规划和运营管理(例如对商 业用户和个人用户制定不同的价格策略和资源分配策略)。
第1章通信网络概论
通信网体系结构
第1章通信网络概论
•图1-5 OSI/RM结构示意图 第1章通信网络概论
•图1-9 OSI与TCP/IP协议分层第1章结通信构网络概论
•图1-9 OSI与TCP/IP协议分层第1章结通信构网络概论
1.4 现代通信网的发展趋势
目标：基于软交换技术的下一代NGN网络
• 总线结构主要用于计算机局域网、电信接入网等网络中。
第1章通信网络概论
• 5．环型网
• 环型网的结构如图1-14所示。该结构中所有节点首尾相连， 组成一个环。N个节点的环网需要N条传输链路。环网可以是 单向环，也可以是双向环。该网的优点是结构简单，容易实现， 双向自愈环结构可以对网络进行自动保护；缺点是节点数较多 时转接时延无法控制，并且环型结构不好扩容，每加入一个节 点都要破环。
• 进入21世纪，通信网络已成为人 们信息沟通的基础平台。
• IT包括：微电子、计算机及软件、 通信、光电子、人工智能、信息 获取与应用技术。
• 微电子是细胞，通信网络是神经 网络，计算机是大脑、软件是灵 魂。
• ——信息与通信的关系
第1章通信网络概论
本课程主要目的
• 了解并掌握现代通信网络架构。
• 由于复合型网络兼具了星型网和网状网的优点，因此目前
在规模较大的局域网和电信骨干网中广泛采用分级的复合型网
络结构，但应注意在设计时要以转接设备和传输链路的总费用
最小为原则。
第1章通信网络概论
• 4．总线型网
• 总线型网的结构如图1-13所示。它属于共享传输介质型网 络，总线型网中的所有节点都连至一个公共的总线上，任何时 候只允许一个用户占用总线发送或接送数据。该结构的优点是 需要的传输链路少，节点间通信无需转接节点，控制方式简单， 增减节点也很方便；缺点是网络服务性能的稳定性差，节点数 目不宜过多，网络覆盖范围也较小。
•信源
•调制发 •射系统
•信道 •噪声源
•解调接 •收系统
•信宿
第1章通信网络概论
通信系统基本模型
▪1．信源 • 信源是指发出信息的基本设施。
▪2．调制发射系统 or 变换器 • 负责将信源发出的信息转换成适合在传输系统中 传输的信号， 一般包括编码、调制、放大、加密等 功能。
▪3．信道 • 信道是信号的传输媒介。传输媒介的种类可分为 有线信道和无线信道；按传输信号的形式则可分为模 拟信道和数字信道。 •
•分类
• 功能划 分
•业务类 •型划分
•业务网 •信令网 •同步网 •管理网
•电话网 •电报网 •传真网 •广播电视网 •数据通信网
第1章通信网络概论
1.1.2 通信的分类
•分类
•服务范围 划分
•传输信号 形式划分
•传输介 •质划分
•运行方 •式划分
•本地网 or 局域网 •长途网 or 城域网 •国际网 or 广域网
“信息通信技术为全人类服 务：帮助人们跨越数字鸿沟”！
第1章通信网络概论
通信网的构成
•电话 •交换机
•移动 电 •交换机 端
机
•分组 •交换机
•终端设备•交换设备
•
•
•
•
•
发微 信波 机收
发微 信波 机收
•程控 •交换机
•
•
•OF
光
光
端
端
机
机
•传输系统
•
电
•移动
端
•交换机
机
•分组 •交换机
•交换系统 •终端设备
• 这里我们借鉴传统ITU-T建议的方式，根据信息类型的不 同将业务分为四类：话音业务、数据业务、图像业务、视频和 多媒体业务。
第1章通信网络概论
1.3 通信网的体系与拓扑结构
•1.3.2 通信网的体系结构
•通信网的网 络协议3要素
•语法 •语义 •时序
•通常采用层 次结构模式
第1章通信网络概论
•邮政系统的分层协议模型
• 环型结构目前主要用于计算机局域网、光纤接入网、城域 网、光传输网等网络中。
第1章通信网络概论
• 6．树形网 • 树形网的结构如图1-15所示。树形网可以看成是星形网点 拓扑扩展。 • 主要用于用户接入网或用户线路网中，主从同步方式的时 钟分配网中也采用这种网络。
第1章通信网络概论
•1.1.5 通信网的业务
第1章通信网络概论
内容提要
1.1 通信的组成与分类 1.2 通信网中的信息处理技术 1.3 通信网的体系与拓扑结构 1.4 通信的发展趋势
第1章通信网络概论
1.1 通信网的组成与分类
• 通信： 在空间上从一地向另一地传递和交换消息/ 信息。
• 通信系统：将用户（信源）要求传递的信息转移到 另一个用户（信宿）的全部软硬件通信设施。
•数字网 •模拟网
•有线网 •无线网
•公用通信网 •专用通信网
第1章通信网络概论
1.2 通信网中的信息处理技术
• 信源编码途 径
• 提高有效性
•解除相关性 •概论均匀化
•分类
•语言信号编码 •图像信号编码
•性质分 类
•波形编码 •参量编码
•信号处
理
第1章通信网络概论
1.2.2 差错控制技术
• 差错控制技术 • 处理办法
• 通常在传输链路费用高于转接设备，可靠性要求又不高的 场合，可以采用星型结构，以降低建网成本。
第1章通信网络概论
• 3．复合型网
• 复合型网的结构如图1-12所示。它是由网状网和星型网复 合而成的。它以星型网为基础，在业务量较大的转接交换中心 之间采用网状网结构，因而整个网络结构比较经济，且稳定性 较好。
第1章通信网络概论
专用术语
• GSM - Global System for Mobile Communications 全球移动通信系统 • AMPS - Advanced Mobile Phone System 高级移动电话系统 • N-AMPS - Narrowband AMPS 窄带高级移动电话系统 • D-AMPS - Digital AMPS 数字高级移动电话系统 • TACS - Total Access Communication System 全向通信系统 • JTAC - Japan Total Access Communications 日本全向通信系统 • NMT - North-Europe Mobile Telephony 北欧移动电话 • JDC/PDC - Japan/Personal Digital Cellular 日本(个人)数字蜂窝系统 • PCS - Pesonal Communication System 个人通信系统 • IMT - International Mobile Telecommunications 国际移动通信