通信系統(tǒng)現(xiàn)狀概述

1、通信系統(tǒng)現(xiàn)狀概述學號：姓名:（一）通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)是指用電信號（或光信號）傳輸信息的系統(tǒng)，也稱電信系統(tǒng)。 系統(tǒng)通常是由具有特定功能、相互作用和相互依賴的若干單元組成的、完 成統(tǒng)一目標的有機整體.最簡便的通信系統(tǒng)供兩點的用戶彼此發(fā)送和接收 信息.在一般通信系統(tǒng)內(nèi)，用戶可通過交換設備與系統(tǒng)內(nèi)的其他用戶進行通 信。通信系統(tǒng)的分類一般有以下幾種 .1、按照通信的業(yè)務和用途分類根據(jù)通信的業(yè)務和用途分類，有常規(guī)通信、控制通信等。其中常規(guī)通 信又分為話務通信和非話務通信.話務通信業(yè)務主要是電話服務為主，程控 數(shù)字電話交換網(wǎng)絡的主要目標就是為普通用戶提供電話通信服務。非話務 通信主要是分組數(shù)據(jù)業(yè)務、計算

2、機通信、傳真、視頻通信等等。在過去很 長一段時期內(nèi),由于電話通信網(wǎng)最為發(fā)達，因而其它通信方式往往需要借助 于公共電話網(wǎng)進行傳輸，但是隨著Internet網(wǎng)的迅速發(fā)展，這一狀況已經(jīng)發(fā)生了顯著的變化。控制通信主要包括遙測、遙控等等，如衛(wèi)星測控、導 彈測控、遙控指令通信等等都是屬于控制通信的范圍.話務通信和非話務通信有著各自的特點。話音業(yè)務傳輸具有三個特點， 首先人耳對傳輸時延十分敏感，如果傳輸時延超過100ms,通信雙方會明顯感覺到對方反應“遲鈍”，使人感到很不自然；第二要求通信傳輸時延抖動盡可能小，因為時延的抖動可能會造成話音音調(diào)的變化，使得接聽者感覺對 方聲音“變調(diào):甚至不能通過聲音分辨出對方

3、；話音傳輸?shù)牡谌齻€特點是 對傳輸過程中出現(xiàn)的偶然差錯并不敏感，傳輸?shù)呐既徊铄e只會造成瞬間話 音的失真和出錯，但不會使接聽者對講話人語義的理解造成大的影響。對于數(shù)據(jù)信息，通常情況下更關注傳輸?shù)臏蚀_性，有時要求實時傳輸， 有時又可能對實時性要求不高。對于視頻信息，對傳輸時延的要求與話務 通信相當，但是視頻信息的數(shù)據(jù)量要比話音要大得多，如語音信號PCM（Pulse Code Modulation） 編碼的信息速率為 64kbps,而 MPEG-II （Motion Picture Experts Group ）壓縮視頻的信息速率則在 28Mbps之間。目前（截止2006年底），話務通信在電信網(wǎng)中仍然

4、占據(jù)著重要的地位 , 如現(xiàn)有的程控電話交換網(wǎng)絡、第二代數(shù)字移動通信網(wǎng)絡 GSMGlobal System of Mobile Communications） 和IS-95 CDMA所提供的業(yè)務都是以話音業(yè)務為主，隨著Internet的迅猛發(fā)展，非話業(yè)務也有了長足的發(fā)展，在信息流量 方面已經(jīng)超過了話音信息流量。2、按調(diào)制方式分類根據(jù)是否采用調(diào)制，可以將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和調(diào)制傳輸。基帶傳 輸是將未經(jīng)調(diào)制的信號直接傳送，如音頻市內(nèi)電話(用戶線上傳輸?shù)男盘?、Ethernet網(wǎng)中傳輸?shù)男盘柕?。調(diào)制的目的是使載波攜帶要發(fā)送的信息,對于 正弦載波調(diào)制，可以用要發(fā)送的信息去控制或改變載波的幅度、頻率或相

5、 位。接收端通過解調(diào)就可以恢復出信息。在通信系統(tǒng)中 ，調(diào)制的目的主要有 以下幾個方面：(1)便于信息的傳輸.調(diào)制過程可以將信號頻譜搬移到任何需要的頻 率范圍，便于與信道傳輸特性相匹配。如無線傳輸時，必須要將信號調(diào)制 到相應的射頻上才能夠進行無線電通信。(2)改變信號占據(jù)的帶寬。調(diào)制后的信號頻譜通常被搬移到某個載頻 附近的頻帶內(nèi)，其有效帶寬相對于載頻而言是一個窄帶信號，在此頻帶內(nèi)引入的噪聲就減小了，從而可以提高系統(tǒng)的抗干擾性。(3)改善系統(tǒng)的性能。由信息論可知，有可能通過增加帶寬的方式來換取接收信噪比的提高，從而可以提高通信系統(tǒng)的可靠性，各種調(diào)制方式正是為了達到這些目的而發(fā)展起來的。3、按傳輸信

6、號的特征分類按照信道中所傳輸?shù)男盘柺悄M信號還是數(shù)字信號,可以相應地把通信系統(tǒng)分成兩類，即模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)在最近 幾十年獲得了快速發(fā)展，數(shù)字通信系統(tǒng)也是目前商用通信系統(tǒng)的主流。4、按傳送信號的復用和多址方式分類復用是指多路信號利用同一個信道進行獨立傳輸.傳送多路信號目前有四種復用方式，即頻分復用 FDM(Frequency Division Multiplexing )、 時分復用 TDM(TimeDivision Multiplexing) 、碼分復用 CDMCode Division Multiplexing )和波分復用 WDMWave Division Mult

7、iplexing)。FDM是采用頻譜搬移的辦法使不同信號分別占據(jù)不同的頻帶進行傳輸,時分復用是使不同信號分別占據(jù)不同的時間片斷進行傳輸,碼分復用則是采用一組正交的脈沖序列分別攜帶不同的信號.波分復用使用在光纖通信中，可以在一條光纖內(nèi)同時傳輸多個波長的光信號，成倍提高光纖的傳輸容 量.多址是指在多用戶通信系統(tǒng)中區(qū)分多個用戶的方式.如在移動通信系統(tǒng)中，同時為多個移動用戶提供通信服務，需要采取某種方式區(qū)分各個通 信用戶，多址方式主要有頻分多址FDMA(Frequency Division MultipleAccess)、時分多址 TDMA(Time Division Multiple Access)

8、和碼分多址CDMA Code Division Multiple Access )三種方式.移動通信系統(tǒng)是各種 多址技術應用的一個十分典型的例子。第一代移動通信系統(tǒng)，如TACSTotalAccess Communications System) 、AMPS (Advanced Mobile Phone System ) 都是FDMA勺模擬通信系統(tǒng)，即同一基站下的無線通話用戶分別占據(jù)不同的 頻帶傳輸信息。第二代(2G: 2nd Generation )移動通信系統(tǒng)則多是TDMA的數(shù)字通信系統(tǒng)，GSM目前全球市場占有率最高的 2G移動通信系統(tǒng)，是 典型的TDMA的通信系統(tǒng)。2G移動通信標準中唯一的

9、采用CDMAK術的是IS-95 CDMA通信系統(tǒng)。而第三代(3G: 3rd Generation )移動通信系統(tǒng)的 三種主流通信標準 WCDMA CDMA2008口 TD-SCDMAU全部是基于CDMA勺 通信系統(tǒng).5、按傳輸媒介分類通信系統(tǒng)可以分為有線(包括光纖)和無線通信兩大類，有線信道包 括架空明線、雙絞線、同軸電纜、光纜等。使用架空明線傳輸媒介的通信 系統(tǒng)主要有早期的載波電話系統(tǒng)，使用雙絞線傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)有電話系統(tǒng)、 計算機局域網(wǎng)等等，同軸電纜在微波通信、程控交換等系統(tǒng)中以及設備內(nèi) 部和天線饋線中使用。無線通信依靠電磁波在空間傳播達到傳遞消息的目 的，如短波電離層傳播、微波視距傳輸?shù)取?/p>

10、6、按工作波段分類按照通信設備的工作頻率或波長的不同，分為長波通信、中波通信、 短波通信、微波通信等等。(二)通信技術隨著我國經(jīng)濟水平的逐漸提高，通信技術在人們生活中的應用越來越 普遍，通信技術的廣泛應用，不僅便捷了人們生活中的溝通，而且也促進了 通信技術的逐步更新?，F(xiàn)在常用的通信技術有光纖通信技術，量子通信技 術；近距離的通信技術有：藍牙，Wi-Fi, ZigBee,4G網(wǎng)絡，WIMAX?。 1、光纖通信光纖通信技術是以光信號作為信息載體、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信 技術。在光纖通信系統(tǒng)中,因光波頻率極高以及光纖介質(zhì)損耗極低，故而光 纖通信的容量極大,要比微波等通信方式帶寬大上幾十倍。光纖主要

11、由纖 芯、包層和涂敷層構成.纖芯由高度透明的材料制成，一般為幾十微米或幾 微米，比一根頭發(fā)絲還細；外面層稱為包層，它的折射率略小于纖芯，包 層的作用就是確保光纖它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路問題；涂敷層的作用是保護光線不受水氣侵蝕及機械擦傷,同時增加光線的柔韌性；在涂敷層外，往往加有塑料外套。光纖的內(nèi)芯非常細小，由多根纖芯組成光纜的直徑也非常小，用光纜作為傳輸通道，可以使傳輸系統(tǒng)占極小空間,解決目前地下管道空間不夠的問題。我國從1974年開始研究光纖通信技術，因光纖體積小、重量輕、傳輸 頻帶極寬、傳輸距離遠、電磁干擾抗性強以及不易串音等優(yōu)點，發(fā)展十分迅速。目前，光纖通信在郵電通信系統(tǒng)等

12、諸多領域發(fā)展迅猛，光纖通信優(yōu)越 的性能及強大的競爭力，很快代替了電纜通信，成為電信網(wǎng)中重要的傳輸 手段。從總體趨勢看，光纖通信必將成為未來通信發(fā)展的主要方式。2、量子通信在量子通彳t網(wǎng)絡中，主要有量子空分交換技術、量子時分交換技術、量 子波分交換技術等。量子空分交換是通過改變光量子信號的物理傳輸通道 來實現(xiàn)光量子信號的交換；量子時分交換是在時間同步的基礎上對光量子 信號進行時分復用而進行的交換；量子波分交換是將光量子信號經(jīng)過波分 解復用器、波長變換器、波長濾波器、波分復用器而進行的交換。量子通 信網(wǎng)絡有三個功能層面：量子通信網(wǎng)絡管理層、量子通信控制層和傳輸信 道層.由量子通信控制層進行呼叫連接

13、處理、信道資源管理和建立路由,進而控制光纖通道建立端到端量子信道，管理層負責資源和鏈路等的管理， 控制層和管理層的功能由經(jīng)典通信鏈路完2016年底，北京和上海之間將建成一條全長 2000余公里的量子保密通 信骨干線路“京滬干線”，它是連接北京、上海的高可信、可擴展、軍民 融合的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡，主要開展遠距離、大尺度量子保密通信關 鍵驗證、應用和示范。此干線可以實現(xiàn)遠程高清量子保密視頻會議系統(tǒng)和 其他多媒體跨越互聯(lián)應用,也可以實現(xiàn)金融、政務領域的遠程或同城數(shù)據(jù)災 備系統(tǒng),金融機構數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等應用。2016年7月份中國將發(fā)射全球首顆 量子科學實驗通訊衛(wèi)星，這標志著我國通信技術的突破性發(fā)展，

14、標志著中 國同時在軍用通信領域站在了世界的最前列，之后會陸續(xù)發(fā)射的更多量子 通訊衛(wèi)星，就可以建成全球性的量子通信網(wǎng)絡。正如潘建偉院士所說量子 科學實驗衛(wèi)星的發(fā)射，將表明中國正從經(jīng)典信息技術的跟隨者，轉(zhuǎn)變成未來 信息技術的并跑者、領跑者，量子通信將會盡快走進每個人的生活，就像 計算機曾經(jīng)做到的一樣，改變世界。量子通訊衛(wèi)星和“京滬干線”的成功 將意味著一個天地一體化的量子通信網(wǎng)絡的形成。量子通信與傳統(tǒng)的經(jīng)典通信相比，具有極高的安全性和保密性，且時 效性高傳輸速度快，沒有電磁輻射，它的這些優(yōu)點決定了其無法估量的應用 前景。通過光纖可以實現(xiàn)城域量子通信網(wǎng)絡，通過中繼器連接實現(xiàn)城際量 子網(wǎng)絡，通過衛(wèi)星中

15、轉(zhuǎn)實現(xiàn)遠距離量子通信,最終構成廣域量子通信網(wǎng)絡。 未來數(shù)年內(nèi)，量子通信將會實現(xiàn)大規(guī)模應用，經(jīng)典通信的硬件設施并不會被完全取代，而是在現(xiàn)有設施的基礎上進行融合。在通信發(fā)送端和接收端 安裝單光子探測器、量子網(wǎng)關等量子加密設備,即可在電話、傳真、光纖網(wǎng)絡等原有的通信網(wǎng)絡中實現(xiàn)量子通信 ,這將大大地提升通信的安全性。量子 通信有望在10到15年之后成為繼電子和光電子之后的新一代通信技術,這種“無條件安全”的通信方式，將從根本上解決國防、金融、政務、商業(yè)等 領域的信息安全問題。3、藍牙技術以近距離無線連接為基礎，為固定與移動設備通信環(huán)境建立一個特別 連接的短程無線電技術，要建立通用的無線電空中接口及其控

16、制軟件的公 開標準,使通信和計算機進一步結合，在沒有電纜或者是電纜通過1Mb/s的速率進行數(shù)據(jù)的相互傳遞的同時，還能夠比較便捷地接入到互聯(lián)網(wǎng)當中，這是一種能夠?qū)崿F(xiàn)語音以及數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)囊?guī)范，是一種成本低廉、功耗較 低、具備一定的安全性的無線連接的新技術。4、Wi-Fi無線局域網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn) MOPS勺無線接入，這種技術的主要優(yōu)勢在于能夠 較完美的解決無線局域網(wǎng)以及校園網(wǎng)當中的用戶以及用戶終端的無線接入 其覆蓋的范圍大約能夠達到100m,而且傳輸?shù)乃俣缺容^快，相對而言，成本 也比較低下，大大的節(jié)省了網(wǎng)絡布線的費用，而且更加方面廠商的參與，盡 管其數(shù)據(jù)的安全性會稍微遜色于藍牙技術，但是其帶寬以及電波的

17、覆蓋面 積與藍牙相比具有非常明顯的優(yōu)勢，但是其較好的帶寬也是以非常高的功 耗作為主要代價的，所以說，絕大部分的無線網(wǎng)絡都需要具備較高的電能作 為儲備，這也在一定程度上限制了無線網(wǎng)路在工業(yè)場所的廣泛使用5、ZigBeeZigBee是一種低速率、短距離的新興無線組網(wǎng)通信技術。它主要用于 近距離無線連接，是一種介于無線標記技術與藍牙之間的技術提案。ZigBee技術具備自身的無線標準，其主要借助于數(shù)以千計的微小的傳感器相互之 間的協(xié)調(diào)來達到通信的目的，借助于無線電波，這些傳感器用類似接力的 方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)由同一個傳感器向另外一個傳感器的傳送，在此過程當中， 所需要使用的能量極其微小，因此，這種通信的效率

18、相對而言是比較高的. 6、4G4G網(wǎng)絡也就是3G網(wǎng)絡和WLAN勺結合體，其主要的優(yōu)勢為，能夠更加清 晰的進行視頻圖像的傳輸，其圖片的質(zhì)量與電視的清晰質(zhì)量幾乎一致，4G系統(tǒng)的下載速度也很理想，通常情況下，能夠達到10MB的速度，與目前的撥號 上網(wǎng)相比，網(wǎng)速快了大概200倍，上傳的速度也非?？?，基本上能夠達到5Mbps4,止匕外，其還能夠充分的滿足用戶對其所提出的要求,4G網(wǎng)絡還能夠再DSL以及有線電視解調(diào)器還沒有進行覆蓋的地方部署，進而逐漸擴展到全部的地區(qū)，顯而易見，4G網(wǎng)絡所具有的優(yōu)勢目前的網(wǎng)絡無法取代的。7、WIMAX和3G與WiMAX WLA陣寬帶無線技術而言，它們之間雖然存在著局部 競爭，但融合已是大勢所趨。當前已經(jīng)得到規(guī)?；逃玫?G網(wǎng)絡，不僅在產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；矫鎿碛衅渌麩o線技術無法比擬的優(yōu)勢,而且它還具有廣域覆蓋、全球漫游、電信級安全性等優(yōu)勢，這使得3G當仁不讓地成為多元融合的公共無線通信平臺。 WiMA油于具有超高的數(shù)