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1、通信工程专业概论主讲 邱新芸2/6/2023东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2/6/20231东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论通信工程专业概论第三讲现代通信系统（1）2/6/20232东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论1 现代通信基本概念现代通信基本概念2 信源数字编码技术信源数字编码技术3 现代数字交换技术现代数字交换技术4 数字通信
2、系统概述数字通信系统概述55 数字光纤通信系统数字光纤通信系统2/6/20233东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论1 1 现代通信基本概念现代通信基本概念1.1 1.1 人类科技进步的产物人类科技进步的产物现代通信现代通信 1.2 1.2 现代通信的基本特征现代通信的基本特征数字化数字化1.3 1.3 现代通信的特点及主要内容现代通信的特点及主要内容 2/6/20234东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论1 1 现代通信基本概
3、念现代通信基本概念1.1 1.1 人类科技进步的产物人类科技进步的产物现代通信现代通信 模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信 现代通信技术的基础现代通信技术的基础微电子技术微电子技术 现代通信技术的核心现代通信技术的核心计算机技术计算机技术 光通信的基础光通信的基础光子技术光子技术 卫星通信技术的基础卫星通信技术的基础空间技术空间技术2/6/20235东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论1 1 现代通信基本概念现代通信基本概念1.2 1.2 现代通信的基本特征现代通信的基本特征数字化数字化 现代通信系统与数字化
4、现代通信系统与数字化 数字信号及数字通信的特点数字信号及数字通信的特点2/6/20236东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论两类通信方式抗干扰性能比较两类通信方式抗干扰性能比较(a)模拟信号；模拟信号；(b)数字信号数字信号 2/6/20237东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论1 1 现代通信基本概念现代通信基本概念1.3 1.3 现代通信的特点及主要内容现代通信的特点及主要内容 综合化综合化 宽带化宽带化 智能化智能化 个人
5、化个人化 网络全球化网络全球化2/6/20238东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2 2 信源数字编码技术信源数字编码技术 2.1 模拟信号时域离散化与抽样定理模拟信号时域离散化与抽样定理 2.2 语音数字编码技术语音数字编码技术2.3 数字音频编码标准数字音频编码标准2.4 图像编码技术图像编码技术2.5 图像压缩编码标准图像压缩编码标准2/6/20239东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论3 3 现代数字交换技术现代数字交
6、换技术 3.1 数字程控交换技术数字程控交换技术3.2 分组交换技术分组交换技术3.3 ATM交换技术交换技术 2/6/202310东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论4 4 数字通信系统概述数字通信系统概述 4.1 数字通信系统模型和主要性能指标数字通信系统模型和主要性能指标4.2 数字复接技术数字复接技术4.3 数字传输信号帧结构数字传输信号帧结构4.4 数字传输信号的处理数字传输信号的处理4.5 数字信号的调制与解调数字信号的调制与解调 2/6/202311东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系
7、通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论4 4 数字通信系统概述数字通信系统概述 4.1 数字通信系统模型和主要性能指标数字通信系统模型和主要性能指标4.2 数字复接技术数字复接技术 数数字字复复接接，就就是是利利用用时时间间的的可可分分性性，采采用用时时隙隙叠叠加加的的方方法法把把多多路路低低速速的的数数字字码码流流（支支路路码码流流）在在同同一一时时隙隙内内合合并并成成为为高高速速数数字码流的过程。字码流的过程。2/6/202312按位复接和按字复接示意图按位复接和按字复接示意图(a)一一次次群群(基基群群)；(b)二二次次群群(按按位位数数字字复复接接)；
8、(c)二二次次群群(按按字字数数字字复接复接)2/6/202313东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论4 4 数字通信系统概述数字通信系统概述 4.3 数字传输信号帧结构数字传输信号帧结构 帧帧结结构构一一般般都都采采用用由由世世界界电电信信组组织织建建议议的的统统一一格格式式，为为保保证证数数字字通通信信系系统统正正常常工工作作，在在一一帧帧的的信信号中应有以下基本信号号中应有以下基本信号:帧帧同同步步信信号号(帧帧定定位位信信号号)及及同同步步对对告告信信号号;信息信号信息信号;其其他他特特殊殊信信号号(地
9、地址址、信信令令、纠纠错错等等信信号号);勤务信号。勤务信号。2/6/202314PCM30/32制式帧结构制式帧结构 2/6/202315东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论4 4 数字通信系统概述数字通信系统概述 4.4 数字传输信号的处理数字传输信号的处理信道编码变换信道编码变换扰码与解扰码扰码与解扰码差错控制差错控制(纠错编码纠错编码)数字加密技术数字加密技术2/6/202316东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论4 4
10、 数字通信系统概述数字通信系统概述 4.5 数字信号的调制与解调数字信号的调制与解调 数字信号的无线传输数字信号的无线传输 数字信号的调制与解调数字信号的调制与解调三种基本调制方式三种基本调制方式 幅移键控、频移键控、相移键控幅移键控、频移键控、相移键控 组合调制方式组合调制方式MQAM调制调制2/6/202317东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论 二进制基带码的三种调制方式二进制基带码的三种调制方式(a)2ASK；(b)2FSK；(c)2PSK2/6/202318东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工
11、程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论二进制基带信号的调制波形二进制基带信号的调制波形2/6/202319东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论 16QAM和和16PSK点群图点群图 (a)16QAM；(b)16PSK2/6/202320东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论5 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.1 数字光纤通信系统概述数字光纤通信系统概述数字光纤通信数字光纤通信:是是以以
12、光光波波运运载载数数字字信信号号,以以光光导导纤纤维维为为传传输输媒媒介介的的一一种种通通信信方方式式。1996年年，英英籍籍华华人人“光光通通信信之之父父”高高锟锟()博博士士根根据据介介质质波波导导理论提出了光纤通信的概念。理论提出了光纤通信的概念。2/6/202321东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论5 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.1 数字光纤通信系统概述数字光纤通信系统概述特点特点：线径细、重量轻；线径细、重量轻；损耗极低；损耗极低；传输的频带宽、信息容量大；传输的频带宽、信息容量大；不受
13、电磁干扰、不受电磁干扰、防腐和不会锈蚀；防腐和不会锈蚀；不怕高温，防爆、不怕高温，防爆、防火性能强；防火性能强；光纤通信保密性好光纤通信保密性好2/6/2023225 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.1 数字光纤通信系统概述数字光纤通信系统概述数字光纤通信系统的组成数字光纤通信系统的组成光纤通信系统组成原理方框图光纤通信系统组成原理方框图数字光纤通信传输系统结构方框图数字光纤通信传输系统结构方框图 2/6/202323东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论5 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.1 数
14、字光纤通信系统概述数字光纤通信系统概述光光纤纤：是是导导光光的的玻玻璃璃纤纤维维的的简简称称,是是石石英英玻玻璃璃丝丝,它它的的直直径径只只有有0.1 mm,如如同同人人的的头头发发丝丝粗粗细细。在在通通信信中中,它它和和原原来来传传送送电电话话的的明明线线、电电缆缆一一样样,是是一一种种新新型型的的信信息息传传输输介介质质,但但它它比比以以上上两两种种方方式式传传送送的的信信息息量量要要高高出出成成千千上上万万倍倍,可达到上百千兆比特可达到上百千兆比特/秒秒,而且衰耗极低。而且衰耗极低。2/6/2023245 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.1 数字光纤通信系统概述数字光纤通信系统概
15、述光纤光纤 裸光纤结构裸光纤结构示意图示意图(a)阶跃型多模光纤阶跃型多模光纤(SI);(b)梯度型多模光纤梯度型多模光纤(GI);(c)单模光纤单模光纤 2/6/202325东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论5 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.1 数字光纤通信系统概述数字光纤通信系统概述光缆光缆 为为了了使使光光纤纤能能在在工工程程中中实实用用，能能承承受受工工程程中中拉拉伸伸、侧侧压压和和各各种种外外力力作作用用，还还要要具具有有一一定定的的机机械械强强度度才才能能使使性性能能稳稳定定。因因此此，
16、将将光光纤纤制制成成不不同同结结构构、不不同同形形状状和和不不同同种种类类的的光缆光缆以适应光纤通信的需要。以适应光纤通信的需要。根根据据不不同同的的用用途途和和条条件件,制制成成的的光光缆缆种种类类很很多多,但但其其基基本本结结构构是是相相同同的的，主主要要由由缆缆芯芯、护套和加强元件组成。护套和加强元件组成。2/6/2023265 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.1 数字光纤通信系统概述数字光纤通信系统概述光缆光缆 光缆的基本结构光缆的基本结构(a)层绞式；层绞式；(b)单位式；单位式；(c)骨架式；骨架式；(d)带状带状2/6/202327东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算
17、机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论5 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.2 PDH数字光纤传输系统数字光纤传输系统5.3 SDH光同步数字传输系统光同步数字传输系统5.4 SDH传送网传送网5.5 SDH系统同步与定时系统同步与定时 2/6/202328东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论5 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.6 光波分复用系统光波分复用系统 为为进进一一步步挖挖掘掘光光纤纤传传输输的的频频带带资资源源,以以满满足足多多种种宽宽带带业业务
18、务(会会议议电电视视、高高清清晰晰度度电电视视等等)对对传传输输容容量量的的要要求求,克克服服传传统统的的点点到到点点单单个个波波长长的的光光纤纤通通信信方式的局限性方式的局限性,现已将现已将波分复用系统波分复用系统投入了商用。投入了商用。它它使使光光纤纤上上单单个个波波长长(一一个个波波长长为为一一个个光光信信道道)的的传传输输变变为为多多个个波波长长同同时时传传输输(多多个个光光信信道道),从从而而大大提高了信息传输容量。大大提高了信息传输容量。2/6/202329东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论5 5
19、 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.6 光波分复用系统光波分复用系统 光波分复用系统组成光波分复用系统组成2/6/2023305 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.6 光波分复用系统光波分复用系统 WDM传输原理图传输原理图2/6/202331东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论5 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.6 光波分复用系统光波分复用系统主要技术：主要技术：光源技术光源技术 滤光技术滤光技术 色散补偿技术色散补偿技术 光纤放大器的增益平坦技术光纤放大器的增益平坦技术 系统的监控技术系统的
20、监控技术2/6/202332东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论5 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.7 全光通信系统全光通信系统全光通信系统全光通信系统：是是一一个个全全新新的的事事物物,它它是是数数字字通通信信、波波分分复复用用系系统统的的更更高高阶阶段段发发展展。是是指指从从数数字字信信源源节节点点到到目目的的点点之之间间的的传传输输过过程程都都在在光光域域内内。全光通信系统又称全光网。全光通信系统又称全光网。2/6/202333东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工
21、程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论5 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.7 全光通信系统全光通信系统特点特点:最佳性；最佳性；透明性；透明性；系统网络结构的扩展性；系统网络结构的扩展性；可重构性；可重构性；可操作性等。可操作性等。2/6/202334东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论5 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.7 全光通信系统全光通信系统关键技术关键技术 以光波分复用系统的技术为基础；以光波分复用系统的技术为基础；光交换技术；光交换技术；光分插复用技术光分插复用技术(OADM）；）；光交叉连接技术光交叉连接技术(ODXC）；）；全光通信系统技术。全光通信系统技术。2/6/2023355 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.7 全光通信系统全光通信系统全光通信网及光网拓扑全光通信网及光网拓扑有较强保护功能有较强保护功能有较强恢复功能有较强恢复功能有较高的生存性有较高的生存性自身具有自愈功能自身具有自愈功能 利用利用OADM组成的环组成的环2/6/2023365 5 数字光纤通信系统数字光纤通信系统5.7 全光通信系统全光通信系统全光网的管理全光网的管理 全光网管理系统结构全光网管理系统结构 2/6/202337