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1、专转本计算机第专转本计算机第4 4章章4.1-4.1-通信技术入门概要通信技术入门概要2第1章 信息技术概述4.1.1 通信的基本原理通信的基本原理（1）通信系统的基本模型通信系统的基本模型（2）调制与解调调制与解调（3）多路复用技术多路复用技术3第1章 信息技术概述什么是通信什么是通信(communication)？n广而言之，通信就是信息的广而言之，通信就是信息的(远距离远距离)传递与交流传递与交流n现现代代通通信信使使用用电电波波或或光光波波传传递递信信息息的的技技术术，也也称称为为电电信信（telecommunication），如如电电报报、电电话话、传传真真、电电子子邮邮件、件、BB
2、S、QQ等等n通信的发展历史：通信的发展历史：n1836年，英国建成第一条电报线路年，英国建成第一条电报线路(Morse电报电报)n1876年，美国人年，美国人A.G.Bell研制成可供实用的电话研制成可供实用的电话n20世纪初，马可尼实现了跨越大西洋的无线电报通信世纪初，马可尼实现了跨越大西洋的无线电报通信n1918年出现收音机和无线电广播年出现收音机和无线电广播n1938年第一个电视台开始播出年第一个电视台开始播出n1940s 出现彩色电视出现彩色电视n1960s 出现计算机网络出现计算机网络4第1章 信息技术概述对通信系统的一般要求对通信系统的一般要求n远距离：传输距离要远远距离：传输距
3、离要远n低成本：传输成本要低低成本：传输成本要低n高速度：从发生到接收的延迟时间要短高速度：从发生到接收的延迟时间要短n可靠：传输的信息不能有错误可靠：传输的信息不能有错误n方便：任何时间和地点都能通信方便：任何时间和地点都能通信n安全：传输的信息要保密，不能泄漏安全：传输的信息要保密，不能泄漏5第1章 信息技术概述通信系统的模型通信系统的模型n通信的三要素：通信的三要素：信信 道道信源信源(宿宿)信宿信宿(源源)信信号号信信号号n举例举例:信道的任务是迅速、可靠而信道的任务是迅速、可靠而准确地将信号从信源传输到准确地将信号从信源传输到信宿信宿被传输的信息都必须以被传输的信息都必须以某种电某种
4、电(或光或光)信号的形信号的形式才能进行传输式才能进行传输发送信息发送信息的设备的设备接收信息接收信息的设备的设备有线电话有线电话移动电话移动电话计算机通信计算机通信信源信源/信宿信宿电话座机电话座机手机手机计算机计算机信号形式信号形式话音经电话机转话音经电话机转换成为变化的电换成为变化的电流信号流信号话音经电话机转换成为话音经电话机转换成为压缩编码后的数字信号压缩编码后的数字信号编码并打包后的数字信编码并打包后的数字信号号信道构成信道构成电话线和中继器电话线和中继器等传输设备等传输设备无线电波、基站等无线电波、基站等双绞线、集线器、路由双绞线、集线器、路由器、光纤等器、光纤等6第1章 信息技
5、术概述通信系统的组成通信系统的组成n通信终端（如电话机）通信终端（如电话机）n传输设备（如电话线）传输设备（如电话线）n交换设备（如程控交换机）交换设备（如程控交换机）7第1章 信息技术概述模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号n通通信信系系统统中中被被传传输输的的信信息息必必须须转转换换成成某某种种电电信信号号(或或光光信信号号)才能进行传输才能进行传输t数字信号数字信号信号信号强度强度模拟信号模拟信号信号信号强度强度tn电信号电信号(或光信号或光信号)有两种形式：有两种形式：n模模拟拟信信号号形形式式:通通过过连连续续变变化化的的物物理理量量（如如信信号号的的幅幅度度）来来表表示示信信息息，
6、例例如如人人们们打打电电话话或或者者播播音音员员播播音音时时声声音音经话筒经话筒(麦克风麦克风)转换得到的电信号；转换得到的电信号；n数数字字信信号号形形式式:使使用用有有限限个个状状态态(一一般般是是2个个状状态态)来来表表示示（编编码码）信信息息，例例如如电电报报机机、传传真真机机和和计计算算机机发发出出的的信信号都是数字信号号都是数字信号 0 0 1 1 0 1 0 0 0 18第1章 信息技术概述模拟信号如何传输？模拟信号如何传输？n近距离传输：近距离传输：n直接传输直接传输(如：如：MP3播放器播放器 耳机耳机；计算机输出信；计算机输出信号号 投影仪投影仪)n远距离传输：远距离传输：
7、n通过通过载波载波来传输模拟信号来传输模拟信号(如：广播电台如：广播电台收音机收音机)n研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信中能研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信中能够比其他信号传送得更远。因此若把够比其他信号传送得更远。因此若把高频振荡的正弦高频振荡的正弦波波信号作为携带信息的信号作为携带信息的载波载波，把模拟信号放在把模拟信号放在(调制调制在在)载波上传输，则可比直接传输远得多载波上传输，则可比直接传输远得多n利用信源信号去调制载波的某个参数（幅度、频率、利用信源信号去调制载波的某个参数（幅度、频率、相位），这个过程叫做相位），这个过程叫做“调制调制”n接收方把载波所携带的信
8、号检测出来，恢复为原始信接收方把载波所携带的信号检测出来，恢复为原始信号的形式，这个过程叫做号的形式，这个过程叫做“解调解调”9第1章 信息技术概述模拟信号如何进行载波传输？模拟信号如何进行载波传输？三种调制方法三种调制方法调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号调制器调制器载波信号载波信号调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号解调器解调器载波信号载波信号调制信号调制信号(连续信号连续信号)调幅调幅(AM)调频调频(FM)调相调相(PM)载波信号载波信号(高频正弦波高频正弦波)实现信号调制与解调的设备分别称为实现信号调制与解调的设备分别称为“调制器调制器”和和“解调器解调器”
9、：10第1章 信息技术概述数字信号如何传输？数字信号如何传输？n近距离传输方法近距离传输方法基带传输基带传输n近距离传输时：不加处理直接进行（如：近距离传输时：不加处理直接进行（如：USB连接）连接）n较长距离传输：需作码型转换（如：以太网中传输数字信号）较长距离传输：需作码型转换（如：以太网中传输数字信号）二进位信号的二进位信号的不归零制不归零制(NRZ)编码编码0 0 1 1 0 1双绞线双绞线计算机计算机计算机计算机NRZ 码码曼彻斯特曼彻斯特编码编码码型码型变换器变换器码型码型变换器变换器曼彻斯特曼彻斯特编码编码NRZ 码码（网卡）（网卡）（网卡）（网卡）含有直流成分，含有直流成分，不
10、便于同步，不不便于同步，不适合直接传输适合直接传输 平均直流电平为平均直流电平为0，电平的变化可，电平的变化可作为同步信号作为同步信号 二进位信号的二进位信号的曼彻斯特编码曼彻斯特编码电平从低电平从低到高表示到高表示0,从高到从高到低表示低表示1 n远距离传输方法远距离传输方法通过载波来传输数字信号通过载波来传输数字信号(频带传输频带传输)11第1章 信息技术概述数字信号的三种调制方法数字信号的三种调制方法(ASKASK)幅移键控幅移键控(FSKFSK)频移键控频移键控0 00 01 11 10 01 10 00 00 01 10 0 调制信号调制信号 (两个状态两个状态)(PSKPSK)相移
11、键控相移键控载波信号载波信号(高频正弦波高频正弦波)数字调制、解调器：数字调制、解调器：调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号解调器解调器载波信号载波信号调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号调制器调制器载波信号载波信号12第1章 信息技术概述小结小结1:远距离通信必须使用远距离通信必须使用MODEM 通信一般是双向进行的，收发双方都需要调制器与解调通信一般是双向进行的，收发双方都需要调制器与解调器，它们通常做在一起，称为调制解调器器，它们通常做在一起，称为调制解调器(MODEM)信信 道道信源信源(宿宿)信宿信宿(源源)调制后调制后的载波的载波 信号信号调制后调制后的载波
12、的载波 信号信号调制调制(解调解调)器器(调制调制)解调器解调器载波载波载波载波信源信号通过信源信号通过调调制器制器 调整载波调整载波的某个参数的某个参数(幅幅度、频率或相位度、频率或相位)到达目的地后，使用到达目的地后，使用解调器解调器把载波所携带把载波所携带的信号检测出来，恢的信号检测出来，恢复为原始信号的形式复为原始信号的形式经过调制后的载波经过调制后的载波信号，携带着被传信号，携带着被传输的信号在信道中输的信号在信道中进行长距离传输进行长距离传输13第1章 信息技术概述怎样降低传输成本？怎样降低传输成本？n分析：分析：n通信系统中，传输线路的建设和维护成本占整个系统成本通信系统中，传输
13、线路的建设和维护成本占整个系统成本的相当大的份额的相当大的份额n一条传输线路（铜线、光纤、无线电波）的容量通常远超一条传输线路（铜线、光纤、无线电波）的容量通常远超过传输过传输1路用户信号所需的能力路用户信号所需的能力n降低成本采用的技术降低成本采用的技术多路复用技术多路复用技术(Multiplexing)n多路信号使用同一条传输线同时进行传输多路信号使用同一条传输线同时进行传输n方法方法n频分多路复用频分多路复用（FDM）n时分多路复用时分多路复用（TDM）n波分多路复用（波分多路复用（WDM）14第1章 信息技术概述频分多路复用频分多路复用(Frequency Division Multi
14、plexing,FDM)n思想：将每个通信终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通思想：将每个通信终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通过频分多路复用器过频分多路复用器(MUX)将它们复合成为一个信号，然后在同一将它们复合成为一个信号，然后在同一传输线路上进行传输。抵达接收端之后，借助分路器传输线路上进行传输。抵达接收端之后，借助分路器(DEMUX)把把不同频率的载波分离出来，送到不同的接收设备不同频率的载波分离出来，送到不同的接收设备n工作原理：工作原理：DEMUX MUX 共享的传输信道共享的传输信道载波频率载波频率f1调制调制调制调制载波频率载波频率fn载波频率载波频率f1解调解调解调
15、解调载波频率载波频率fnf将不同频率将不同频率的载波信号的载波信号合成在一起合成在一起使用一组滤波器使用一组滤波器分解出不同频率分解出不同频率的载波信号的载波信号15第1章 信息技术概述频分多路复用举例频分多路复用举例1n广播电台节目的发送与接收广播电台节目的发送与接收频分多路复用频分多路复用分路器分路器(带通滤波器带通滤波器)信号信号发射发射信号信号接收接收n常见广播电台使用的载波频率常见广播电台使用的载波频率n中波中波 900 KHz(南京经济台南京经济台)中波中波1008 KHz(南京新闻台南京新闻台)n短波短波 15.28 MHz(英国英国BBC)短波短波 15.29 MHz(VOA美
16、国之音美国之音)n调频调频104.3MHz(南京体育台南京体育台)调频调频105.8MHz(南京音乐台南京音乐台)16第1章 信息技术概述频分多路复用举例频分多路复用举例2n电视节目的发送与接收电视节目的发送与接收频道频道 载波频率载波频率(MHz)(MHz)频道频道载波频率载波频率(MHz)(MHz)频道频道载波频率载波频率(MHz)(MHz)1 187.7587.755 5123.25123.259 9230.25230.252 295.7595.75 6 6206.25206.251010238.25238.253 3103.75103.757 7214.25214.251111246.
17、25246.254 4115.25115.258 8222.25222.251212254.25254.25多多路路复复用用器器解调器解调器在天空中传输的在天空中传输的电磁波器电磁波器电视信号电视信号发射器发射器电视信号电视信号接收器接收器电视节目电视节目调制器调制器载波载波1电视图像电视图像及其伴音及其伴音调制器调制器载波载波2电视图像电视图像及其伴音及其伴音调制器调制器载波载波n电视图像电视图像及其伴音及其伴音电电视视调调谐谐器器(分路器分路器)17第1章 信息技术概述时分多路复用时分多路复用(Time Division Multiplexing,TDM)n思想：各通信终端思想：各通信终端
18、（计算机、电话计算机、电话）以规定的顺序和时以规定的顺序和时间轮流使用同一传输线路进行数据传输间轮流使用同一传输线路进行数据传输n工作原理：工作原理：H F G E D C B A传输线路传输线路时间片时间片 G C终端终端 1终端终端 2终端终端 3终端终端 4 H D F B E A多路复用器多路复用器 4 3 2 1 4 3 2 1数据数据tMultiplexer多路分路器多路分路器终端甲终端甲终端乙终端乙终端丙终端丙终端丁终端丁 E A F B G C H DDemultiplexern应用：主要使用在数字通信领域，如电话中继通信、应用：主要使用在数字通信领域，如电话中继通信、GSM手
19、机、总线式以太网等手机、总线式以太网等18第1章 信息技术概述同步和异步时分多路复用同步和异步时分多路复用ABCD待发数据待发数据 t1 t2 t3A1B1C2B2周期周期1周期周期2异步异步TDM节省带宽节省带宽A1B1C1D1C2D2A2B2周期周期1周期周期2同步同步TDM 浪费浪费 异步异步TDM的条件：发送信息中必须包含的条件：发送信息中必须包含接收设备的地址！接收设备的地址！19第1章 信息技术概述波分多路复用波分多路复用(Wave Division Multiplexing,WDM)n为提高传输效率，为提高传输效率，1根光纤中可以同时传输几种不同波长的光波，每种根光纤中可以同时传
20、输几种不同波长的光波，每种光波各自传输自己所携带的信息，速率可达到光波各自传输自己所携带的信息，速率可达到 40G-100Gbit/sn原理：原理：光纤光纤发送端有发送端有N个个发送单元，它发送单元，它们各自发出不们各自发出不同波长的光波同波长的光波通过复用器（称通过复用器（称为合波器）合并为合波器）合并起来，进入同一起来，进入同一根光纤进行传输根光纤进行传输接收端用分路器接收端用分路器(称为称为分波器分波器)将不同波长的将不同波长的光分开，分别送到各光分开，分别送到各自的光电检测器恢复自的光电检测器恢复出原始信号出原始信号示意图示意图复合光复合光20第1章 信息技术概述小结小结2:多路复用可
21、以降低通信成本多路复用可以降低通信成本n通信系统的原理示意图通信系统的原理示意图复用复用（分路（分路）信道信道信源信源（宿）（宿）调制解调器调制解调器信源信源（宿）（宿）调制解调器调制解调器信源信源（宿）（宿）调制解调器调制解调器复用复用（分路（分路）信源信源（宿）（宿）调制解调器调制解调器信源信源（宿）（宿）调制解调器调制解调器信源信源（宿）（宿）调制解调器调制解调器多路复用技术使得成千上多路复用技术使得成千上万路通信可以在同一条传万路通信可以在同一条传输线上同时进行，大大节输线上同时进行，大大节省了通信成本省了通信成本频分多路、时分多路和波频分多路、时分多路和波分多路等技术可以同时使分多路
22、等技术可以同时使用，以提高复用效率用，以提高复用效率21第1章 信息技术概述4.1.2 模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信（1）模拟通信模拟通信（2）数字通信数字通信（3）数字通信系统数字通信系统22第1章 信息技术概述模拟通信模拟通信n信源产生的信源产生的模拟信号模拟信号直接进行传输或者通过对载波调制直接进行传输或者通过对载波调制后进行传输的通信技术称为后进行传输的通信技术称为模拟通信技术模拟通信技术 n应用应用：n(传统的传统的)有线载波电话有线载波电话n无线电广播无线电广播n电视（卫星电视、数字有线电视除外）电视（卫星电视、数字有线电视除外）n优点：历史长，技术成熟，结构简单，成本低优
23、点：历史长，技术成熟，结构简单，成本低n缺点：在信号的调制和传输过程中易受噪声干扰，传输缺点：在信号的调制和传输过程中易受噪声干扰，传输质量不够稳定质量不够稳定n趋势：已经越来越多地被数字通信所取代趋势：已经越来越多地被数字通信所取代 23第1章 信息技术概述什么是数字通信？什么是数字通信？n将信源产生的将信源产生的模拟信号转换为数字信号（或信源直接产模拟信号转换为数字信号（或信源直接产生数字信号生数字信号）之后，直接进行传输或通过用数字信号对）之后，直接进行传输或通过用数字信号对载波进行数字调制来传输信息的技术称为载波进行数字调制来传输信息的技术称为数字通信数字通信n数字通信技术的优点：数字
24、通信技术的优点：n抗干扰能力强，差错可控制，无噪声积累，传输质量高抗干扰能力强，差错可控制，无噪声积累，传输质量高n灵活性好，能适应多种应用需求，声音、图像、数据均可传输灵活性好，能适应多种应用需求，声音、图像、数据均可传输n传输的数字信号可以直接由计算机进行存储、管理和处理传输的数字信号可以直接由计算机进行存储、管理和处理n数字信号的加密比模拟信号容易，所以通信的安全性高数字信号的加密比模拟信号容易，所以通信的安全性高n数字电路容易用超大规模集成电路实现，有利于通信设备的小数字电路容易用超大规模集成电路实现，有利于通信设备的小型化、微型化，也降低了功耗型化、微型化，也降低了功耗 24第1章
25、信息技术概述数字通信采用的技术数字通信采用的技术n数字调制数字调制/解调技术解调技术n调幅；调频；调相调幅；调频；调相n多路复用技术多路复用技术n时分多路；频分多路；波分多路时分多路；频分多路；波分多路n交换技术交换技术n电路交换；分组交换电路交换；分组交换n模模-数和数数和数-模转换技术；模转换技术；n数字编码和数据压缩技术数字编码和数据压缩技术25第1章 信息技术概述数字通信技术应用举例（数字通信技术应用举例（1）n当今长途电话系统的中继通信当今长途电话系统的中继通信 PCM编码器编码器PCM解码器解码器PCM编码器编码器PCM解码器解码器多多 路路 复复 用用 器器分分 路路 器器光纤传
26、输线路光纤传输线路(中继线和长途线中继线和长途线)（本地电话局）（本地电话局）（本地电话局）（本地电话局）（用户线）（用户线）（用户线）（用户线）数字传输技术数字传输技术模拟传输技术模拟传输技术模拟传输技术模拟传输技术模拟声音信号在需要进模拟声音信号在需要进行远距离传输之前，先行远距离传输之前，先使用使用PCM编码器变换编码器变换为数字信号形式（此过为数字信号形式（此过程称为程称为“数字化数字化”）接收方所在地区的交换接收方所在地区的交换局使用解码器把数字信局使用解码器把数字信号还原成模拟声音信号号还原成模拟声音信号后，由用户线传输至接后，由用户线传输至接听方的电话机听方的电话机 数字信号经调
27、制和复数字信号经调制和复用后，通过光纤传输用后，通过光纤传输到接收方所在地区的到接收方所在地区的交换局，再经解调和交换局，再经解调和分路处理，恢复为数分路处理，恢复为数字信号字信号 26第1章 信息技术概述补充：补充：PCM编码编码nPCM（脉冲编码调制）原理：将模拟信号按时间间隔（脉冲编码调制）原理：将模拟信号按时间间隔T取样，再把取样得到的每一个样本用二进制整数表示取样，再把取样得到的每一个样本用二进制整数表示At0 510123456789101112T样本样本取样周期取样周期样本样本量化值量化值 PCM码码样本样本量化值量化值 PCM码码1 3 00112 8 1000 3 10 10
28、10 4 9 1001 5 6 01106 4 0100 7 4 0100 8 3 0011 9 3 0011 10 4 0100 11 4 0100 12 6 0110nPCM编码的结果，编码的结果，就是将模拟信号就是将模拟信号转换成为一组数转换成为一组数字信号字信号27第1章 信息技术概述数字通信技术应用举例（数字通信技术应用举例（2）n卫星电视数字传输：用数字传输技术传输模拟信号卫星电视数字传输：用数字传输技术传输模拟信号 数字传输技术数字传输技术数字数字调制调制数字数字解调解调编码器编码器解码器解码器在空中传输在空中传输的电磁波器的电磁波器电视信号电视信号发射器发射器电视信号电视信号接
29、收器接收器载波载波载波载波电视图像电视图像及其伴音及其伴音电视机电视机数字信号经调制和复数字信号经调制和复用后由天线发送至卫用后由天线发送至卫星，再由卫星进行转星，再由卫星进行转发，被卫星地面接收发，被卫星地面接收站所接收站所接收电视台的节目在发送到电视台的节目在发送到卫星去传输之前，先要卫星去传输之前，先要把图像和伴音信号进行把图像和伴音信号进行数字化，还要进行数据数字化，还要进行数据压缩压缩 地面站对接收到的信号地面站对接收到的信号进行解调、解码后恢复进行解调、解码后恢复为模拟信号，再经由有为模拟信号，再经由有线电视电缆送到用户电线电视电缆送到用户电视机上播放视机上播放28第1章 信息技术
30、概述4.1.3 光纤通信与无线通信光纤通信与无线通信（1）传输介质的类型与特点传输介质的类型与特点（2）光纤通信光纤通信（3）无线通信无线通信29第1章 信息技术概述传输介质的类型与特点传输介质的类型与特点介质类型介质类型特点特点应用应用有有线线通通信信双绞线双绞线成本低，易受外部高频电磁波成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离干扰，误码率较高；传输距离有限有限固定电话本地回固定电话本地回路、计算机局域路、计算机局域网网同轴电缆同轴电缆传输特性和屏蔽特性良好，可传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输干线长距离传输载波作为传输干线长距离传输载波信号，但成本较高信号，但成本较高固定电话中
31、继线固定电话中继线路、有线电视接路、有线电视接入入光缆光缆传传输输损损耗耗小小，通通讯讯距距离离长长，容容量量大大，屏屏蔽蔽特特性性非非常常好好，不不易易被被窃窃听听，重重量量轻轻，便便于于运运输输和和铺铺设设。缺点是精确连接两根光纤很困难缺点是精确连接两根光纤很困难电话、电视等通电话、电视等通信系统的远程干信系统的远程干线，计算机网络线，计算机网络的干线的干线无无线线通通信信自由空间自由空间使用微波、红外线、使用微波、红外线、激光激光等，等，建设建设费用低，抗灾能力强，容量大，费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加方便无线接入使得通信更加方便.但但易被窃听、易受干扰易被窃听、易受干
32、扰广播，电视，移广播，电视，移动通信系统，计动通信系统，计算机无线局域网算机无线局域网30第1章 信息技术概述双绞线和同轴电缆双绞线和同轴电缆n原理：利用电流原理：利用电流(电压电压)传输信息传输信息n双绞线分类双绞线分类n3类线类线(10 Mb/s)；5类线类线(100Mb/s)；6类线类线(200Mb/s)n无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线(UTP)；屏蔽双绞线；屏蔽双绞线(STP)同轴电缆同轴电缆内层导线内层导线金属屏蔽金属屏蔽外绝缘层外绝缘层绝缘体绝缘体n同轴电缆分类同轴电缆分类n基带同轴电缆（基带同轴电缆（5050）n传输数字信号传输数字信号n宽带同轴电缆（宽带同轴电缆（7575）n传输模拟
33、信号传输模拟信号信号线信号线地线地线套管套管无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线31第1章 信息技术概述光纤与光缆光纤与光缆多根光纤多根光纤保护层保护层防止光泄漏的吸收外壳防止光泄漏的吸收外壳起保护作用的防护层起保护作用的防护层外绝缘层外绝缘层光线光线光波在光纤中的传播光波在光纤中的传播n光导纤维（光导纤维（光线的入射角足够大时，就会出现全反射，光线的入射角足够大时，就会出现全反射，重复此过程，光就沿着光纤传播下去重复此过程，光就沿着光纤传播下去）纤芯纤芯 包层包层保护层保护层光波光波n光缆光缆光光 纤纤保保护护层层32第1章 信息技术概述无线通信无线通信n原理：原理：模拟模拟信号或数字信号信号或数字信号
34、使用电磁波使用电磁波调制后进行调制后进行传输传输1041051061071081091010101110121013101410151016 Hz双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆AM广播广播FM广播和广播和TV卫星卫星地面微波地面微波光纤光纤紫外线紫外线红外线红外线可见光可见光微波微波无线电波无线电波超短波超短波中波中波短波短波电磁波的种类与频率范围电磁波的种类与频率范围 无线电波无线电波:10104 4 10101111 (Hz)(Hz)中波：中波：0.3 0.3 3 (MHz)3 (MHz)短波：短波：3 3 30 (MHz)30 (MHz)超短波：超短波：30 30 300 (MHz)300
35、 (MHz)微波：微波：0.3 0.3 300 (GHz)300 (GHz)红外线：红外线：10101111 10101414 (Hz)(Hz)可见光：可见光：10101414 (Hz)(Hz)紫外线：紫外线：10101414 10101616 (Hz)(Hz)无线广播无线广播电视、通信电视、通信通信通信33第1章 信息技术概述微波通信微波通信n微微波波：300MHz300GHz范范围围内内的电磁波，波长为的电磁波，波长为1 m1mmn特点：特点：n直直线线传传播播，不不能能沿沿地地球球表表面面传传播播（无无绕绕射射性性），需需要要每每隔隔几几十十公里设立一个中继站公里设立一个中继站n容量大、
36、可靠性高容量大、可靠性高n建设费用低建设费用低n抗灾能力强抗灾能力强n应应用用：长长途途电电话话、蜂蜂窝窝移移动动电电话话、全全数数字字高高清清晰晰度度电视电视（HDTV）等等34第1章 信息技术概述卫星通信卫星通信n卫卫星星通通信信:中中继继站站在在人人造造地地球球卫卫星星上上的的一种微波通信一种微波通信n优优点点：通通信信距距离离远远、频频带带宽宽、容容量量大大、抗干扰强、通信稳定抗干扰强、通信稳定n缺缺点点：造造价价高高、技技术术复复杂杂、有有较较大大延延时时、同步轨道卫星数目仅同步轨道卫星数目仅180180颗颗通信卫星通信卫星地面站地面站1 1地面站地面站2 2地地 球球卫星卫星卫星卫
37、星卫星卫星地球地球3580035800公公里里赤道上方高度为赤道上方高度为35800公里的地方为公里的地方为地球同地球同步轨道步轨道，卫星的运行周期与地球自转一圈的卫星的运行周期与地球自转一圈的周期相同周期相同，在地面上看这种卫星好似静止不，在地面上看这种卫星好似静止不动。一颗同步轨道卫星覆盖约动。一颗同步轨道卫星覆盖约120，3颗同颗同步定点轨道卫星步定点轨道卫星可以覆盖地球的几乎全部面可以覆盖地球的几乎全部面积，进行二十四小时的全天候通信积，进行二十四小时的全天候通信35第1章 信息技术概述卫星通信的重要应用卫星通信的重要应用GPS n例例美国研制美国研制GPS系统系统n24颗卫星在颗卫星
38、在1.2万公里高空以万公里高空以12小时的周期小时的周期绕地球运行绕地球运行n地面任意点在任何时刻都可同时观测到地面任意点在任何时刻都可同时观测到4颗颗以上卫星以上卫星n原理：原理：n由于卫星的位置是精确可知的，通过地面接由于卫星的位置是精确可知的，通过地面接收机可测得与卫星的距离，利用三维坐标中收机可测得与卫星的距离，利用三维坐标中的距离计算公式，就可以推导出接收机的地的距离计算公式，就可以推导出接收机的地理位置理位置(经度、纬度和高程经度、纬度和高程)n定位精度：定位精度：n民用大约几十米民用大约几十米n军用可高得多军用可高得多36第1章 信息技术概述GPS卫星接收机卫星接收机n根据用途有
39、：导航型、测地型、授时根据用途有：导航型、测地型、授时型等型等n产品形式：独立的产品形式：独立的GPS导航仪，也可导航仪，也可集成在电脑、手机、集成在电脑、手机、MP3(MP4)播放播放器、甚至手表中器、甚至手表中37第1章 信息技术概述l有线信道：双绞线、同轴电缆、光纤有线信道：双绞线、同轴电缆、光纤l无线信道：无线电波、卫星、微波、无线信道：无线电波、卫星、微波、红外线、激光红外线、激光38第1章 信息技术概述4.1.4 移动通信（补充）移动通信（补充）（1）什么是移动通信什么是移动通信（2）移动通信原理移动通信原理（3）第第2代和第代和第3代移动通信代移动通信39第1章 信息技术概述什么
40、是移动通信？什么是移动通信？n处于移动状态的对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等处于移动状态的对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等n优点：克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息优点：克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息基站基站移动台移动台（手机）（手机）移动电移动电话交换话交换中心中心公用电话网公用电话网40第1章 信息技术概述蜂窝移动通信原理蜂窝移动通信原理n每每10km20km的的区区域域称称为为单单元元（形形似似蜂蜂窝窝），单单元元的的中中央央建建有有一一个个基基站站，该该单单元元内内所所有有手手机机都都向向该该基基站站发发送送信信号号并并接
41、收基站发给的信号接收基站发给的信号n所所有有单单元元既既相相互互分分割割，又又彼彼此此有有所所交交叠叠，连成整个移动通信服务网连成整个移动通信服务网n所所有有基基站站都都通通过过微微波波或或电电缆缆、光光缆缆与与移移动交换中心通信动交换中心通信n手手机机每每个个时时刻刻都都处处于于某某个个特特定定单单元元的的基基站站控控制制之之下下，通通话话时时使使用用两两个个频频率率（一一个个上上行行频频率率，一一个个下下行行频频率率），同同一一单单元元内内同同一一时时刻刻的的不不同同手手机机使使用用不不同同的的频频率进行通信，相互不影响率进行通信，相互不影响n每每个个蜂蜂窝窝单单元元中中有有200多个信道
42、多个信道(GSM)。n相相邻邻单单元元不不允允许许使使用用相相同同的的频频率率，不不相相邻邻单单元元的频率的频率允许允许重用重用移动移动交换交换中心中心电话交电话交换中心换中心41第1章 信息技术概述第二代第二代移动通信系统移动通信系统n传输的是数字化的语音传输的是数字化的语音/文字信号文字信号n使用频段：使用频段：900MHz/1800MHzn我国使用的我国使用的2种标准：种标准：nGSM（欧洲移动通信系统，也称全球通、全数字系统（欧洲移动通信系统，也称全球通、全数字系统)n中中国国电电信信的的GSM网网已已基基本本实实现现县县以以上上城城市市的的覆覆盖盖,接接入入号号有有139135、13
43、0n采采用用频频分分多多路路复复用用技技术术(分分为为124个个上上下下行行信信道道)和和时时分分多多路路复复用用(每每个个信信道道8个个连连接接)，每每个个蜂蜂窝窝理理论论上上支支持持992个个连连接接，实实际际上上可可有有200多个多个nCDMA(码分多址接入，码分多址接入，Code Division Multiple Access)n所所有有手手机机都都占占用用相相同同带带宽宽和和频频率率，在在整整个个频频段段上上进进行行信信号号传传输输,但但它它们们分分别别采采用用不不同同的的编编码码原原理理加加以以区区分分，即即CDMA给给每每一一手手机机分分配配一一个个唯唯一一的的码码序序列列（扩
44、扩频频码码），并并用用它它对对承承载载信信息息的的信信号进行编码号进行编码n抗干扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，抗干扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，42第1章 信息技术概述第三代第三代数字移动通信系统数字移动通信系统n第第2代移动通信的不足：代移动通信的不足：（1）数据传输速率过低（）数据传输速率过低（9.6kb/s或或57kb/s）（2）容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求。）容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求。（3）不能实现覆盖全球的无缝连接）不能实现覆盖全球的无缝连接n第第3代移动通信技术（简称代移动通信技术（简称3G）的目标：）的目标：（1）全球漫游）全球漫游（2）适应多种环境，地面移动通信与卫星移动通信相结合）适应多种环境，地面移动通信与卫星移动通信相结合（3）提供高质量的话音通信、数据通信和高分辨率图像通信）提供高质量的话音通信、数据通信和高分辨率图像通信（4）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务n我国采用的我国采用的3种技术标准：种技术标准：中国移动中国移动TD-SCDMA(时分时分-同步码分多址接入同步码分多址接入)，自主知识产权，自主知识产权中国电信中国电信CDMA2000中国联通中国联通W-CDMA结束！结束！