NorthChina Electric PowerUniversity
内容简介
一
通信基础知识 二
现代交换技术 三
通信网
四
移动通讯技术
系别：信息工程系
专业班级：通信12K1班
姓名：XXXXXX 学号：XXXXXXX
2012
年
月
24
日
通信导论综述
概论：
信息技术是当今世界经济社会发展的重要驱动力。电子信息产业是国民经济的战略性、基础性和先导性支柱产业，对于促进社会就业、拉动经济增长、调整产业结构、转变发展方式和维护国家安全具有十分重要的作用。通信业是电子信息产业的重要组成部分。我国《电子信息产业调整和振兴计划》将推进通信业发展作为主要任务之一。
近年来，中国通信业呈现出新的发展特征。随着3G牌照发放，行业转型稳步推进，数据业务的占比迅速提高，移动互联网等新兴业务快速兴起，市场需求正由语音向信息应用转变，并逐渐在各行业中渗透。
现代通信技术是信息技术的一个重要组成部分，是信息化社会的重要支柱。随着信息社会的到来，人们对信息的需求将日益丰富与多样化。现代通信意义上所指的信息已不再局限于电话、电报、传真等单一媒体信息，而是将声音、文字、图像、数据等合为一体的多媒体信息。作为国家信息基础设施的现代通信网，主要包括语音通信领域（固定电话网、移动通信网）、数据多媒体通信领域（基础数据网、IP网络、互联网接入、宽带增值服务）传输网领域（光通信网）等现代通信技术和业务。通信网络的发展趋势是在数字化、综合化的基础上，向智能化、移动化、宽带化和个人化方向发展。
通信技术是伴随着社会信息化水平的提高而发展起来的。通信技术与计算机技术的相互融合，使得通信技术的发展进入了一个新阶段。
一 通信基础知识
通信是指按照达成的协议，信息在人、地点、进程和机器之间进行的传递。电信则指在线缆上或经由打气，利用电信信号或光信号发送和接收任何类型信息（数据、图像、图形和声音）的通信方式。
通信系统的基本模型包括：信息源、发送设备、信道、接收设备、授信者。 从通信网络的系统组成角度，可分为接入、传输、控制与应用4个功能模块。 评价通信系统的信息传输性能的主要质量指标是有效性和可靠性。 通信涉及双方或多方，其中包括点与点、点与端、端与端、以及网络间的信息交互，因此在在通信中需要定统一的各种标准或协议。
现代通信网一般由交换设备、用户终端设备、传输系统按某一结构组成，其各种不同类型，可归纳为业务网和支撑网。
信道是信号传输的途径。按照媒体介可分为有线信道和无线信道。 现代通信的技术发展特征可概括为数字化、综合化、融合化、宽带化、智能化和个人化等基本特征。
通信网在实现了数字化并引入了计算机软硬件之后，已趋向综合化和智能化。数字通信系统是构成现代通信网的基础。
数字通信系统具有抗干扰、抗噪声性能好，差错控制可消除噪声积累，易加密易于与现代技术相结合等优点。
对于数字通信，系统的有效性和可靠性则分别用传输容量（信息速率、码元速率）和传输差错率（误码率、误信率）来衡量。
信源编码是为提高数字通信传输的有效性而采取的一种技术措施。模拟信号经过抽样、量化、编码完成模/数转换，称为脉冲编码调制（PCM）。语音压缩编码与图像压缩编码都是针对信源发送信息所进行的压缩编码。
信道复用是指多个用户同时使用同一信道进行通信，常用体制主要有频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、码分复用（CDM）等。若干多路传输的网或链路间的复连称为复接。数字复接系统由数字复接器和数字分接器两部分构成。把两个或两个以上的支路数字信号按时分复用方式合并成单一的合路数字信号的过程称为数字复接，把完成数字复接功能的设备称为数字复接器。在时分制的PCM通信系统中，为了扩大传输容量，提高传输效率，必须提高传输速率。也就是说想办法把较低传输速率的数据码流变换成高速码流。数字复接终端就是这种把低速率码流变换成高速率码流的设备。在接收端把一路复合数字信号分离成各支路信号的过程称为数字分接，把完成这种数字分接功能的设备称为数字分接器。数字复接器和数字分接器和传输信道共同构成了数字复接系统。
通信网络中的数据传输形式基本上可分为两种：基带传输和频带传输。 调制（modulation）就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适合于信道传输的形式的过程，就是使载波随信号而改变的技术。
差错控制是在数字通信中利用编码方法对传输中产生的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。差错控制方式基本上分为两类，一类称为“反馈纠错”，另一类称为“前向纠错”。在这 两类基础上又派生出一种称为“混合纠错”。
附：电力载波通讯即PLC，是英文Power line Communication的简称。 电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。
PLC的最大特点：不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递，无疑成为了解决这智能家居数据传输的最佳方案之一。同时因为数据仅在家庭这个范围中传输，束缚PLC应用的5大困扰将在很大程度上减弱，远程对家电的控制我们也能通过传统网络先连接到PC然后再控制家电方式实现，PLC调制解调模块的成本也远低于无线模块。
PLC的应用领域 ：目前的应用领域主要集中在家庭智能化，公用设施智能化（比如远程抄表系统，路灯远程监控系统等）以及工业智能化（比如各类设备的数据采集）。在技术上，电力载波通讯不再是点对点通讯的范畴，而是突出开放式网络结构的概念，使得每个控制节点（受控设备）组成一个网络进行集中控制，目前在电力载波应用上具有网络协议及网络概念的企业不多，国外的有Echelon公司的Lonworks网络，国内的有KaiStar(凯星电子）电力载波远程智能控制系统，Raisecom（瑞斯康达）公司的瑞斯康达智能控制网络。他们的网络协议都是根据国际标准协议EIA709.1,EIA709.2编写的。
二 现代交换技术
交换技术是通信网中的核心技术。交换技术正朝着智能化的方向演进，从最初的第2层交换发展到第3层交换，目前已经演进到网络的第7层应用层的交换。其根本目的就是在降低成本的前提下，保证网络的高可靠性、高性能、易维护、易扩展，最终达到网络的智能化管理。
1.分组交换也称为包交换。分组交换方式不是以电路连接为目的，而是以信息分发为目的。分组交换机将用户要传送的数据按一定长度分割成若干个数据段，这些数据段叫做“分组”(或称包)。传输过程中，需在每个分组前加上控制信息和地址标识(即分组头)，然后在网络中以“存储——转发”的方式进行传送。到了目的地，交换机将分组头去掉，将分割的数据段按顺序装好，还原成发端的文件交给收端用户，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。这一过程类似于我们平常的邮寄信件，人们把写好的信用信封包装起来，然后在信封上写上接收人的地址和姓名，就相当于分组头中的路由控制信息；信封好后投入邮筒，由邮局进行分拣，发往不同的地点，最后送到接收人的手中；接收人打开信件阅读，如同分组中的拆包。这整个过程如同分组交换过程，只不过分组交换为了把信息准确地、可靠地、高速地传到对方，技术上要复杂得多。此外，还要加上地址域和控制域，用以表示这段信息的类型和送往何方，再加上错误校验位以检验传送过程中发生的错误。分组交换的任务是，从各个入端读入数据分组，根据它们上面的地址域和控制域，来把它们分发到各个出端上。
分组交换的特点有：①分组交换方式具有很强的差错控制功能，信息传输质量高。②网络可靠性强。在分组交换网中，“分组”在网络中传送时的路由选择是采取动态路由算法，即每个分组可以自由选择传送途径，由交换机计算出一个最佳路径。因此，当网内某一交换机或中继线发生故障时，分组能自动避开故障地点，选择另一条迂回路由传输，不会造成通信中断。③分组交换网对传送的数据能够进行存储转发，使不同速率、不同类型终端之间可以相互通信。④由于以分组为单位在网络中进行存储转发，比以报文为单位进行存储转发的报文交换时延
要小得多，因此能满足会话型通信对实时性的要求。⑤在分组交换中，由于采用了“虚电路”技术，使得在一条物理线路上可同时提供多条信息通路，即实现了线路的统计时分复用，线路利用率高。⑥分组交换的传输费用与距离无关，不论用户是在同城使用，还是跨省使用，均按同一个单价来计算。因此，分组网为用户提供了经济实惠的信息传输手段。
2.ATM交换技术 ATM (Asynchronous Transfer Mode)是异步传输模式，是国际电信联盟ITU-T制定的标准。实际上在20世纪80年代中期，人们就已经开始进行快速分组交换的实验，建立了多种命名不相同的模型，欧洲重在图像通信，把相应的技术称为异步时分复用(ATD)；美国重在高速数据通信，把相应的技术称为快速分组交换(FPS)；国际电联经过协调研究，于1988年正式命名为Asynchronous Transfer Mode (ATM)技术，推荐其为宽带综合业务数据网B-ISDN的信息传输模式。
ATM网的特点：灵活性、高速、多业务、可靠性以及安全性。ATM在商业领域的应用有两大类，即多媒体和高速数据。多媒体应用主要包括有会议电视、职业教育和技术培训、电子信箱、桌面合作工作组、居家办公、远程医疗、远程勘探等；高速数据应用主要涉及局域网(LAN)互连和数据网合
3.软交换 软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制（建立/拆除会话）和信令互通，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。与此同时，软交换还将网络资源、网络能力封装起来，通过标准开放的业务接口和业务应用层相连，从而可方便地在网络上快速提供新业务。
软交换位于网络控制层，通过与媒体层网关的交互，接收处理中的呼叫相关信息，指示网关完成呼叫。其主要任务是在各点之间建立关系，这些关系可以是简单的呼叫，也可以是一个较为复杂的处理。软交换技术主要用于处理实时业务，如话音业务、视频业务、多媒体业务等，此外还提供一些基本补充业务，与传统交换呼叫控制和基本业务的提供非常类似。
软交换概念一经提出，很快便得到了业界的广泛认同和重视，ISC（International SoftSwitch Consortium）的成立更加快了软交换技术的发展步伐，软交换相关标准和协议得到了IETF、ITU-T等国际标准化组织的重视。经过几年发展，软交换技术在标准化和产业化方面均取得了长足进展，一些协议如H.
323、MGCP等不断完善，BICC、SIP／SIP-T等新协议不断推出，一些基于软交换技术的产品逐步走向实用化阶段，使软交换成为NGN最为活跃和热门的话题。
三 通信网
1.计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
发展过程
第一代计算机网络---远程终端联机阶段
第二代计算机---计算机网络阶段
第三代计算机网络---计算机网络互联阶段 第四代计算机网络---国际互联网与信息高速公路阶段 几种主要计算机网络 （1） 局域网
（Local Area Network；LAN） 通常我们常见的“LAN”就是指局域网，这是我们最常见、应用最广的一种网络。现在局域网随着整个计算机网络技术的发展和提高得到充分的应用和普及，几乎每个单位都有自己的局域网，有的甚至家庭中都有自己的小型局域网。很明显，所谓局域网，那就是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。一般来说在企业局域网中，工作站的数量在几十到两百台次左右。在网络所涉及的地理距离上一般来说可以是几米至10公里以内。局域网一般位于一个建筑物或一个单位内，不存在寻径问题，不包括网络层的应用。
这种网络的特点就是：连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。目前局域网最快的速率要算现今的10G以太网了。IEEE的802标准委员会定义了多种主要的LAN网：以太网（Ethernet）、令牌环网（Token Ring）、光纤分布式接口网络（FDDI）、异步传输模式网（ATM）以及最新的无线局域网（WLAN）。
(2）城域网
MAN（Metropolitan Area Network） 这种网络一般来说是在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联。这种网络的连接距离可以在10￣100公里，它采用的是IEEE802.6标准。MAN与LAN相比扩展的距离更长，连接的计算机数量更多，在地理范围上可以说是LAN网络的延伸。在一个大型城市或都市地区，一个MAN网络通常连接着多个LAN网。如连接政府机构的LAN、医院的LAN、电信的LAN、公司企业的LAN等等。由于光纤连接的引入，使MAN中高速的LAN互连成为可能。
(3) 广域网
（Wide Area Network；WAN） 这种网络也称为远程网，所覆盖的范围比城域
网（MAN）更广，它一般是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联，地理范围可从几百公里到几千公里。因为距离较远，信息衰减比较严重，所以这种网络一般是要租用专线，通过IMP（接口信息处理）协议和线路连接起来，构成网状结构，解决循径问题。这种城域网因为所连接的用户多，总出口带宽有限，所以用户的终端连接速率一般较低，通常为9.6Kbps￣45Mbps 如：邮电部的CHINANET，CHINAPAC，和CHINADDN网。
2.无线网
随着笔记本电脑（notebook computer）和个人数字助理（ Personal Digital Aistant，PDA）等便携式计算机的日益普及和发展，人们经常要在路途中接听电话、发送传真和电子邮件阅读网上信息以及登录到远程机器等。然而在汽车或飞机上是不可能通过有线介质与单位的网络相连接的，这时候可能会对无线网感兴趣了。虽然无线网与移动通信经常是联系在一起的，但这两个概念并不完全相同。表1 - 2给出了它们之间的对比。例如当便携式计算机通过P C M C I A卡接入电话插口，它就变成有线网的一部分。另一方面，有些通过无线网连接起来的计算机的位置可能又是固定不变的，如在不便于通过有线电缆连接的大楼之间就可以通过无线网将两栋大楼内的计算机连接在一起。
无线网特别是无线局域网有很多优点，如易于安装和使用。但无线局域网也有许多不足之处：如它的数据传输率一般比较低，远低于有线局域网；另外无线局域网的误码率也比较高，而且站点之间相互干扰比较厉害。用户无线网的实现有不同的方法。国外的某些大学在它们的校园内安装许多天线，允许学生们坐在树底下查看图书馆的资料。这种情况是通过两个计算机之间直接通过无线局域网以数字方式进行通信实现的。另一种可能的方式是利用传统的模拟调制解调器通过蜂窝电话系统进行通信。目前在国外的许多城市已能提供蜂窝式数字信息分组数据（ Cellular Digital Packet Data，C D P D）的业务，因而可以通过C D P D系统直接建立无线局域网。无线网络是当前国内外的研究热点，无线网络的研究是由巨大的市场需求驱动的。无线网的特点是使用户可以在任何时间、任何地点接入计算机网络，而这一特性使其具有强大的应用前景。当前已经出现了许多基于无线网络的产品，如个人通信系统（ Personal CommunicationS y s t e m，P C S）电话、无线数据终端、便携式可视电话、个人数字助理（ P D A）等。无线网络的发展依赖于无线通信技术的支持。目前无线通信系统主要有：低功率的无绳电话系统、模拟蜂窝系统、数字蜂窝系统、移动卫星系统、无线L A N和无线WA N等。
3.下一代网络（Next Generation Network），又称为次世代网络。主要思想是在一个统一的网络平台上以统一管理的方式提供多媒体业务，整合现有的市内
固定电话、移动电话的基础上（统称FMC），增加多媒体数据服务及其他增值型服务。其中话音的交换将采用软交换技术，而平台的主要实现方式为IP技术，逐步实现统一通信其中voip将是下一代网络中的一个重点。为了强调IP技术的重要性，业界的主要公司之一思科公司（Cisco Systems）主张称为IP- NGN是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术，实现业务功能与底层传送技术的分离；它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入，并支持通用移动性，实现用户对业务使用的一致性和统一性。它是以软交换为核心的，能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业务的基于分组技术的综合开放的网络架构，代表了通信网络发展的方向。NGN具有分组传送、控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分离、业务提供与网络分离、提供开放接口、利用各基本的业务组成模块、提供广泛的业务和应用、端到端QoS和透明的传输能力通过开放的接口规范与传统网络实现互通、通用移动性、允许用户自由地接入不同业务提供商、支持多样标志体系，融合固定与移动业务等等特征
四 移动通信技术
1.定义 移动通信(Mobile communication)是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮船、收音机等在移动状态中的物体。
2.发展历程 移动通信系统从20世纪80年代诞生以来，1995年问世的第一代模拟制式手机（1G）只能进行语音通话；1996到1997年出现的第二代GSM、CDMA等数字制式手机（2G）便增加了接收数据的功能，如接收电子邮件或网页；2009年中国市场上出现3G手机，其实，3G并不是2009年诞生的，早在2002年国外就已经产生3G了，而中国也于2003年开发中国的3G，但2009年才正式上市。到2020年将大体经过5代的发展历程，而且到2010年，将从第3代过渡到第4代(4G)。到4G，除蜂窝电话系统外，宽带无线接入系统、毫米波LAN、智能传输系统(ITS)和同温层平台(HAPS)系统将投入使用。未来几代移动通信系统最明显的趋势是要求高数据速率、高机动性和无缝隙漫游。
3.特点：(1)移动性。 (2)电波传播条件复杂。(3)噪声和干扰严重。
(4)系统和网络结构复杂。 (5)要求频带利用率高、设备性能好。 4.通信优点
（1）系统容量大。在CDMA系统中所有用户共用一个无线信道，当有的用户不讲话时，该信道内的所有其它用户会由于干扰减小而得益。CDMA数字移动通信系统的容量理论上比模拟网大20倍，实际上比模拟网大10倍，比GSM大4至5倍。
（2）通信质量好。CDMA系统采用确定声码器速率的自适应阈值技术、高性能纠错编码、软切换技术和抗多径衰落的分集接收技术，可提供TDMA系统不能比拟的、极高的通信质量。
（3）频带利用率高。CDMA是一种扩频通信技术，尽管扩频通信系统抗干扰性能的提高是以占用频带带宽为代价的，但是CDMA允许单一频带在整个系统区域内可重复使用，使许多用户共用这一频带同时通话，大大提高了频带利用率。这种扩频CDMA方式虽然要占用较宽的频带，但按每个用户占用的平均频带来计算，其频带利用率是很高的。
（4）适用于多媒体通信系统。CDMA系统能方便地使用多码道方式和多帧方式，传送不同速率要求的多媒体业务信息，处理方式和合成方式都比TDMA方式和FDMA方式灵活、简单，利于多媒体通信系统的应用。
（5）手机发射功率低。CDMA系统通过功率控制，使得CDMA手机尽量降低发射功率，以减少干扰和提高网络容量。
（6）频率规划灵活。用户按不同的码序列区分，扇区按不同的导频码区分，相同的CDMA载波可以在相邻的小区内使用，因此CDMA网络的频率规划灵活，扩展方便。
5.移动通信的关键技术
（1）分集技术（2）调制技术（3）均衡技术（4）信道编码技术（5）跳频技术 （6）.直接序列扩频技术（7）智能天线技术（8）码分多址技术
光导纤维通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。
附：光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。0.85微米波段的多模光纤为第一代光纤通信系统。1981年又实现了两电话局间使用1.3微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通信系统。1984年实现了1.3微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。80年代中后期又实现了1.55微米单模光纤通信系统，即第四代光纤通信系统。用光波分复用提高速率，用光波放大增长传输距离的系统，为第五代光纤通信系统。新系统中，相干光纤通信系统，已达现场实验水平，将得到应用。光孤子通信系统可以获得极高的速率，20世纪末或21世纪初可能达到实用化。在该系
统中加上光纤放大器有可能实现极高速率和极长距离的光纤通信。
结束语
经过这一段的导论学习，我了解了很多。从刚开始的迷茫到如今对我们专业课的深刻认识，使我对通信方面的知识产生了极大的兴趣和渴望。也让自己的目标更加明确了，每次导论课学习都会收获新的感悟，使我感到很充实。我明白了我很喜欢自己的专业——通信工程，我也会不时的去阅读关于通信方面的书籍，来开阔自己的眼界、丰富自己的视野。我相信这会对我以后的专业课学习产生深远的影响，我也会一直奋斗下去。沿着正确的方向坚持走下去，肯定会有所收获。相信通过自己的不懈努力，也一定会有自己的成就。
通信12K1班 魏少 2012.11.24 附录：参考文献
张淑娥 孔英会 高强 .电力系统通信技术（第二版）.北京.中国电力出版社.2009.王兴亮主编.现代通信原理与技术.电子工业出版社.北京.2009.严晓花编著.现代通信技术基础 （第2版）.北京.清华大学出版社.2010.
