通信工程專業(yè)導(dǎo)論 課件匯 王威 第1-8章 通信發(fā)展史-通信學(xué)生職業(yè)養(yǎng)成

第一章

通信發(fā)展史x1.1概述

通信技術(shù)與計算機技術(shù)的飛速發(fā)展是人類進入信息社會的重要標志。通信就是人與人溝通的方法。無論是電話還是網(wǎng)絡(luò)，解決的最基本的問題都是人與人的信息交互。遠古時期，人們利用烽火傳遞戰(zhàn)事情況，利用快馬與驛站傳送文件；到了現(xiàn)代，人們通過電視收看節(jié)目，利用傳真機傳送文件，使用移動電話進行通話等，都屬于通信的范疇。1831年，法拉第（MichaelFaraday）通過實驗發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感應(yīng)線運動時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生電流，由此總結(jié)出法拉第電磁感應(yīng)定律。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)奠定了電磁學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)。圖1-1法拉第x1.1概述1947年，貝爾實驗室提出了蜂窩移動通信的概念，這是無線通信發(fā)展的重大突破。應(yīng)用蜂窩概念可以設(shè)計任意大用戶容量的無線通信系統(tǒng)，從而解決無線通信技術(shù)向公眾應(yīng)用推廣問題。1973年，摩托羅拉公司的庫帕發(fā)明了第一部無線電話機，首次實現(xiàn)了民用移動通信，這標志著無線通信向民用推廣。20世紀80年代以來，通信技術(shù)始終是發(fā)展最快的技術(shù)領(lǐng)域之一。現(xiàn)代通信技術(shù)不斷采用最新技術(shù)優(yōu)化通信的各種實現(xiàn)方式，讓人的交流變得更便捷、有效，突破時空限制。1978年，貝爾實驗室試驗成功第一個蜂窩移動通信系統(tǒng)。1983年，采用蜂窩技術(shù)的先進移動電話系統(tǒng)（AdvancedMobilePhoneSystem，AMPS）在美國芝加哥正式投入商用。此后建立的公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)都以蜂窩概念為基礎(chǔ)。

x1.1概述從第三代蜂窩系統(tǒng)開始，移動通信業(yè)務(wù)開始以面向數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)為主，語音業(yè)務(wù)占用的帶寬比例已經(jīng)很小。目前，蜂窩系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到第四代（4G），TD-LTE（TimeDivisionLongTermEvolution，時分長期演進）就屬于第四代蜂窩系統(tǒng)技術(shù)，4G已經(jīng)推廣商用，第五代（5G）蜂窩技術(shù)已在部署中，部分地區(qū)已在應(yīng)用。4G的下載數(shù)據(jù)速率可以達到100Mb/s，上傳速率可以達到50Mb/s，理論上5G的下載率可以到10Gb/s，比4G快100倍。5G時代是萬物互聯(lián)的時代，5G主要面向移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。5G網(wǎng)絡(luò)廣域覆蓋、高密度、大容量、大帶寬，因此網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需求量大，這就要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備低成本、低功耗、易維護，以最大限度地降低網(wǎng)絡(luò)總成本。典型的蜂窩系統(tǒng)如圖1-10所示。圖1-10典型蜂窩系統(tǒng)x1.1概述近年來，社會加速邁向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，作為新基建“領(lǐng)頭羊”的5G，在助推各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中發(fā)揮了強大賦能作用。我國非常重視5G的發(fā)展，同時也深刻認識到5G的戰(zhàn)略意義，政府出臺了一系列的政策、規(guī)劃文件?！笆奈濉币?guī)劃綱要明確提出，加快5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模化部署，用戶普及率提高到56%。自2019年5G正式商用以來，在黨和國家的大力支持下，在全行業(yè)的協(xié)同努力下，5G網(wǎng)成績斐然。《中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展報告（2021）》指出，截至2020年底，我國5G網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)超過1.6億，約占全球5G總用戶數(shù)的89%，網(wǎng)民規(guī)模達9.89億，互聯(lián)網(wǎng)普及率達到70.4%。在中國國際信息通信展覽會期間舉辦的第五屆5G創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上，工業(yè)和信息化部給出了一組驚人的數(shù)據(jù)：截至2021年8月，我國累計開通的5G基站超100萬個，覆蓋全國所有地級以上城市。x1.1概述移動通信的每一代演進都超越并解決了上一代通信系統(tǒng)的一些問題，除了社會經(jīng)濟發(fā)展的需求驅(qū)動外，通信理論與技術(shù)、元器件的發(fā)展在這中間則起到了使能者的關(guān)鍵作用。1G建立了首個可用于通話的模擬制式的蜂窩網(wǎng)通信系統(tǒng)。2G實現(xiàn)了從模擬向數(shù)字通信的革命性轉(zhuǎn)變，提高了通信的容量、質(zhì)量和安全性。3G實現(xiàn)了向數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪~進。4G提供了移動寬帶業(yè)務(wù)，使得通信進入了移動互聯(lián)網(wǎng)的時代，并促進了電子商務(wù)的發(fā)展。到了5G時代，移動通信將在大幅提升以人為中心的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)使用體驗的同時，全面支持以物為中心的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)一個萬物互聯(lián)智能化的社會。展望未來，有一種觀點認為，移動通信發(fā)展至今已非常成熟，如果5G網(wǎng)絡(luò)能合理地設(shè)計部署，我們將不再需要6G、7G、8G……，而只需要一些小的改動即可滿足未來社會的需要，因此，未來幾十年我們所面對的很可能是5.1G、5.2G……?；蛘咧辽贌o線通信的演進速度會大大地降低，沒有必要繼續(xù)以十年一代的速度更新迭代。無線通信的發(fā)展每十年更新一代，即所的“使用一代，研究一代，儲備一代”。歐洲、中國、美國、日本、韓國等一些國家和地區(qū)的研究機構(gòu)已經(jīng)開始布局6G技術(shù)的研究。x1.1概述在我國，航天科技集團和航天科工集團分別啟動了“鴻雁”和“虹云”低軌衛(wèi)星通信星座計劃。這些低軌道衛(wèi)星通信計劃將可能成為現(xiàn)有蜂窩移動通信系統(tǒng)的有力競爭對手。2019年3月，世界第一屆6G峰會（6GWirelessSummit）在芬蘭召開。Oulu大學(xué)的6G旗艦項目根據(jù)來自諾基亞、愛立信、中國電信、三星、NTT等幾十家公司的專家的預(yù)測，發(fā)布了一份6G白皮書《6G無線智能無處不在的關(guān)鍵驅(qū)動與研究挑戰(zhàn)》。白皮書認為，聯(lián)合國的人類發(fā)展遠景才是未來無線技術(shù)發(fā)展所應(yīng)追求的目標。以此為基礎(chǔ)，白皮書把6G定義為UbiquitousWirelessIntelligence，即無所不在的無線智能。5G和6G可能使用頻段的特性如表所示:頻段0.3~3GHz3~30GHz30~300GHz0.3~3THz3~30THz波長10~100cm1~10cm1~10mm100~1000μm10~100μm主要衰減

因素自由空間自由空間，即高頻段對于穿越物體的損耗大自由空間/分子

吸收O2和H2O自由空間/分子

吸收H2O自由空間/分子

吸收H2O支持傳輸

距離10km1000m100m<10m<1m系統(tǒng)帶寬100MHz400MHz（或800MHz）高達30GHz高達300GHz>100GHzx1.2通信大事記1、電報的出現(xiàn)：1837年，英國的庫克和惠斯通設(shè)計制造了第一臺電纜電報，經(jīng)不斷改進，傳輸速度得到不斷提高。這種電報很快被用于鐵路通信。2、電話的發(fā)明：貝爾（AlexanderGrahamBell）是公認的電話之父，以他的名字命名的貝爾實驗室更是因為一直引領(lǐng)通信的潮流而享譽世界。3、無線電報的產(chǎn)生：馬可尼（GuglielmoMarconi）是意大利的電氣工程師和發(fā)明家。在博洛尼亞大學(xué)學(xué)習(xí)期間，他用電磁波進行約2公里距離的無線電通信實驗，獲得成功。4、蜂窩式移動電話的誕生：20世紀70年代初，貝爾實驗室提出蜂窩系統(tǒng)覆蓋小區(qū)的概念和相關(guān)的理論后，該理論立即得到迅速發(fā)展，很快進入實用階段。5、集成電路：1958年，基爾比（JackKilby）發(fā)明了集成電路，這一發(fā)明奠定了現(xiàn)代微電子技術(shù)的基礎(chǔ)。如果沒有這項發(fā)明，就不會有計算機的存在，信息化時代也只能淪為空談。6、首顆通信衛(wèi)星：1958年12月18日，美國成功發(fā)射了世界上第一顆通信衛(wèi)星“斯科爾號”，全稱為“軌道中繼設(shè)備信號通信衛(wèi)星”。7、5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：5G網(wǎng)絡(luò)不僅是移動通信技術(shù)，也是多種無線接入技術(shù)演進集成后的解決方案總稱。它將掀起整個行業(yè)的巨大變革，推動人類社會全面進入數(shù)字化時代。x1.3通信行業(yè)中的標準與法規(guī)

標題通信涉及收發(fā)雙方或多方的信息傳遞，在信息傳遞的過程中，要求各方都要遵循統(tǒng)一的規(guī)定，否則信息就無法互通。另一方面，不同的通信設(shè)備可能來自不同的廠商，為了使這些設(shè)備能在一個系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)內(nèi)協(xié)同工作，也需要不同廠家的設(shè)備能夠互通。因此，通信系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用需要遵循一定的標準。一些比較重要的國際標準:全球移動通信系統(tǒng)（GlobalSystemforMobileCommunications），縮寫為GSM，是由歐洲電信標準組織ETSI制訂的一個數(shù)字移動通信標準。W-CDMA的全稱為WidebandCDMA，也稱為CDMADirectSpread，意為寬頻分碼多重存取，這是基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來的3G技術(shù)規(guī)范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術(shù)，它與日本提出的寬帶CDMA技術(shù)基本相同，目前正在進一步融合。CDMA2000是由窄帶CDMA（CDMAIS95）技術(shù)發(fā)展而來的寬帶CDMA技術(shù)，也稱為CDMAMulti-Carrier，由美國高通北美公司為主導(dǎo)提出，TD-SCDMA的全稱為TimeDivisionSynchronousCDMA，即時分同步CDMA。該標準是我國自行制定的3G標準，WiMAX的全名為微波存取全球互通（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess），是一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一公里”的寬帶無線連接方案。LTE（LongTermEvolution，長期演進技術(shù)）原本是第三代移動通信向第四代過渡升級過程中的演進標準，包含LTEFDD（LongTermEvolution，F(xiàn)requency-divisionduplex，長期演進頻分雙工）和LTETDD（LongTermEvolution，Time-DivisionDuplex，長期演進時分雙工，通常簡稱為TD-LTE）兩種模式。TD-LTE是一種新一代寬帶移動通信技術(shù)，是我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA（TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess，時分同步碼分多址）的后續(xù)演進技術(shù)，在繼承了TDD（Time-DivisionDuplex，時分雙工）優(yōu)點的同時又引入了多天線MIMO與頻分復(fù)用OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交頻分復(fù)用）技術(shù)。FDD（Frequency-divisionduplex，頻分雙工）是LTE技術(shù)支持的兩種雙工模式之一，應(yīng)用FDD模式的LTE即為FDD-LTE。5G-NR（5GNewRadio）是基于OFDM的全新空口設(shè)計的全球性5G標準，也是下一代蜂窩移動技術(shù)的基礎(chǔ)。x1.3通信行業(yè)中的標準與法規(guī)

標題隨著通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)迎來新的發(fā)展機遇，網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)與經(jīng)濟社會發(fā)展深度融合，為我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提供新途徑。沒有信息化就沒有現(xiàn)代化，沒有網(wǎng)絡(luò)安全保障，信息化進程只能淪為空談。網(wǎng)絡(luò)與信息安全事關(guān)國家、社會與個人，網(wǎng)絡(luò)空間成為國家安全的重要組成部分?！袄忡R門”事件引起世界各國政府的高度重視，紛紛采取各種技術(shù)手段、制定法律法規(guī)加強本國的網(wǎng)絡(luò)與信息安全。我國為保護公民個人、企業(yè)及國家利益與安全，從國家戰(zhàn)略高度進行頂層設(shè)計，出臺了一系列網(wǎng)絡(luò)與信息安全相關(guān)的法律法規(guī)：《中華人民共和國個人信息保護法》《中華人民共和國數(shù)據(jù)安全法》《中華人民共和國密碼法》《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》《中華人民共和國電子商務(wù)法》《中華人民共和國電子簽名法》《中華人民共和國保守國家秘密法》《中華人民共和國保守國家秘密法實施條例》《關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護條例》《中華人民共和國計算機信息系統(tǒng)安全保護條例》《計算機信息網(wǎng)絡(luò)國際互聯(lián)網(wǎng)安全保護管理辦法》《計算機軟件保護條例》x1.4我國通信行業(yè)現(xiàn)狀通信工程是我國信息科技發(fā)展中的重要領(lǐng)域，其包含：移動通信與個人通信、計算機通信網(wǎng)絡(luò)與安全技術(shù)、語音處理與人機交互、多媒體通信、寬帶通信、衛(wèi)星通信以及寬帶通信網(wǎng)、圖像通信和圖像處理、網(wǎng)絡(luò)通信與光纖通信等。其中，發(fā)展最快的是移動通信、光纖通信與網(wǎng)絡(luò)通信，這些技術(shù)被應(yīng)用到寬帶通信當中，走進人們的日常生活中，使每一個人都能夠享有移動電話，不分地域地共享網(wǎng)絡(luò)資源。我國通信工程有著廣闊的發(fā)展前景，因此，在我國通信工程發(fā)展與戰(zhàn)略目標上，應(yīng)當不斷開拓創(chuàng)新、與時俱進，不斷完善通信工程的持續(xù)發(fā)展。

盡管這些年來我們?nèi)〉昧艘欢ǖ某煽儯?，從整體而言，我國的通信行業(yè)與發(fā)達國家相比依舊存在不小的差距，尤其是在芯片設(shè)計制造領(lǐng)域、大型工業(yè)軟件領(lǐng)域，我國正在面臨“卡脖子”問題，若不繼續(xù)追趕，差距將會越來越大。總體來看，我國通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正面臨著機遇，同時也面臨著挑戰(zhàn)。因此，我們需要提高自主創(chuàng)新的意識，同時在全球范圍內(nèi)加強合作，使通信行業(yè)更健康、更可持續(xù)地發(fā)展，不僅為中國的信息化社會發(fā)展提供支撐，也為全球信息化發(fā)展提供有力支持。第二章

通信主要技術(shù)x2.1基本概念標題利用電子等手段，將電磁信號從一端傳輸?shù)搅硪欢诉M行信息交換和傳遞的過程，稱為通信。通信的本質(zhì)是信息的傳遞，通過某些技術(shù)手段，克服傳輸中的障礙，實現(xiàn)有效、可靠的信息傳遞。通信系統(tǒng)是由傳送信息的一系列設(shè)備和傳輸信道構(gòu)成的整體。按照傳統(tǒng)的理解，通信就是信息的傳輸與交換，即將消息進行時空轉(zhuǎn)移，從一方傳送到另一方，其目的在于信息的傳遞，信息即對通信接收方有用的內(nèi)容。消息是對某人或者某種事物狀態(tài)的表達和描述，是一組有序符號序列，可以文字、語音、視頻、音樂、數(shù)據(jù)、圖片等不同形式表達。信號是反映消息的物理量，是消息的表現(xiàn)形式。由于消息不能直接長距離傳輸，因此需要先對消息進行變換，轉(zhuǎn)換后的物理量稱為信號。此時，信號也就成了消息傳輸?shù)妮d體，或者是消息的運載工具。信息是消息和信號中包含的某種有意義的抽象的東西，即可從消息中獲取的有效內(nèi)容。不同形式的消息可以包含相同的信息，例如，用廣播播報和用文字發(fā)布的天氣預(yù)報所含信息內(nèi)容一致。

x2.1基本概念標題信號的分類：信號可從多個角度進行分類，例如，依照用途可分為通信信號、廣播信號、雷達信號等；依照信號的時間特性能分為連續(xù)信號和離散信號、隨機信號和確定信號、周期信號和非周期信號、能量信號和功率信號等。這里僅對連續(xù)信號和離散信號進行簡單介紹。連續(xù)信號是連續(xù)時間信號的簡稱，即當以時間為自變量時，取值在此時間范圍內(nèi)連續(xù)的信號為連續(xù)時間信號。模擬信號指在時間和數(shù)值上都是連續(xù)變化的信號，其幅度、頻率、相位隨時間連續(xù)變化，如聲音信號、圖像信號、視頻信號等[見圖2-1（a）]。離散時間信號則是指僅在某些離散的時間點上有定義的信號，簡稱為離散信號。數(shù)字信號是指在時間和幅值上均為離散的信號，它的幅值在有限個數(shù)值內(nèi)是離散的，其幅度也是離散的，如電報信號、數(shù)字數(shù)據(jù)、模擬信號進行抽樣和量化之后所得到的信號等[見圖2-1（b）]。x2.1基本概念標題通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成消息的傳遞和交換。兩個通信節(jié)點的通信系統(tǒng)由發(fā)送端、接收端和收發(fā)兩端構(gòu)成，主要包括信源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備、信宿（受信者）五大部分，如圖2-2所示。圖中顯示了從發(fā)送端信源到接收端信宿的傳輸過程，實際上通信雙方的設(shè)備都包含信源、信宿、發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備，這樣才能實現(xiàn)同時收、發(fā)的功能。x2.1基本概念標題通信網(wǎng)：通信網(wǎng)是指由終端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)和交換系統(tǒng)設(shè)備按照某種結(jié)構(gòu)組成以實現(xiàn)多個節(jié)點之間的信息傳遞的通信體系，解決信道共享、資源分配、路由選擇、流量工程、QoS等問題。一個完整的通信網(wǎng)由某些硬件和軟件共同組成。其中，硬件通常包含終端設(shè)備、交換設(shè)備和傳輸系統(tǒng)三部分；軟件是指通信網(wǎng)為高質(zhì)量完成信號傳遞、轉(zhuǎn)接交換所需要的一系列協(xié)議、標準，以及通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)內(nèi)信令、協(xié)議、接口、技術(shù)體制、技術(shù)標準等。軟件部分是實現(xiàn)通信服務(wù)和支撐運行的重要組成部分。圖2-3所示為網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。x2.2收發(fā)技術(shù)標題為了能在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳送模擬信號，需要先將模擬信號數(shù)字化，其次就是多路信號的復(fù)用傳輸。模擬信號數(shù)字化是指把信源產(chǎn)生的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再傳輸?shù)倪^程。當前電話、電視等模擬信號大都是數(shù)字化后采用數(shù)字傳輸技術(shù)進行遠距離傳輸。脈沖編碼調(diào)制（PulseCodeModulation，PCM）是實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化的方法之一，該方法廣泛應(yīng)用于光纖通信、數(shù)字微波通信以及衛(wèi)星通信。PCM主要包括抽樣、量化、編碼三個部分（見圖2-5）。抽樣是指在時間上將模擬信號離散化，用每隔一段時間抽取的樣值序列代替原來在時間上連續(xù)變化的信號。量化是用有限數(shù)量的幅度值代替原來連續(xù)變化的幅度值，將模擬連續(xù)變化的幅度值轉(zhuǎn)變?yōu)橛邢迋€數(shù)的離散幅度值。編碼是指按照一定的規(guī)律，將量化之后得到的信號用二進制的數(shù)字表示，再轉(zhuǎn)換為二進制或多進制的數(shù)據(jù)流。x2.2收發(fā)技術(shù)標題調(diào)制通過使高頻載波隨信號幅度的變化而改變載波的幅度、相位或者頻率來實現(xiàn)，將要傳輸?shù)哪M信號或數(shù)字信號變換成適合信道傳輸?shù)母哳l信號用于通信系統(tǒng)的發(fā)射端。在通信系統(tǒng)中，調(diào)制具有多個作用：①

信號的多路復(fù)用傳輸可以通過調(diào)制實現(xiàn)；②

調(diào)制能提高信號的抗干擾能力；③

調(diào)制還能提高天線的輻射效率。

按照調(diào)制方法可分為兩類：線性調(diào)制和非線性調(diào)制。線性調(diào)制包括調(diào)幅（AmplitudeModulation，AM）、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DoubleSideBandwithSuppressedCarrier，DSB-SC）、單邊帶調(diào)幅（Single-sidebandModulation，SSB）、殘留邊帶調(diào)幅（VestigialSideBand-AmplitudeModulation，VSB）等。非線性調(diào)幅的抗干擾性能較強，包括調(diào)頻（FrequenncyModulation，F(xiàn)M）、移頻鍵控（Frequency-ShiftKeying，F(xiàn)SK）、移相鍵控（PhaseShiftKeying，PSK）、差分移相鍵控（DifferentialPhase-ShiftKeying，DPSK）等。線性調(diào)制的特點是不改變信號原始頻譜結(jié)構(gòu)，而非線性調(diào)制改變了信號原始頻譜結(jié)構(gòu)。解調(diào)是在接收端將已調(diào)信號還原成原始信號，也就是將基帶信號從載波中提取出來以便預(yù)定的接受者（信宿）處理和理解的過程。解調(diào)作為調(diào)制的逆過程，調(diào)制方式不同，解調(diào)方法也不一樣。解調(diào)可分為正弦波解調(diào)（有時也稱為連續(xù)波解調(diào)）和脈沖波解調(diào)兩個大類。正弦波解調(diào)又分為幅度解調(diào)、頻率解調(diào)和相位解調(diào)。同樣，脈沖波解調(diào)也可細分為脈沖幅度解調(diào)、脈沖相位解調(diào)、脈沖寬度解調(diào)和脈沖編碼解調(diào)等。x2.2收發(fā)技術(shù)標題編碼就是將原始內(nèi)容按照某種標準轉(zhuǎn)換為另一種表示格式，主要為了滿足傳輸要求。編碼作為通信系統(tǒng)中的基本組成部分，主要分為信源編碼和信道編碼兩類。其中，通信的有效性通常利用信源編碼來實現(xiàn)，可靠性則通過信道編碼來實現(xiàn)。

信源編碼的目的就是為了減少或者消除數(shù)據(jù)的冗余。造成冗余的原因在于原有的信息之間存在一定的關(guān)聯(lián)，以及不同信息之間的概率會分布不均。通過編碼處理，可達到解除相關(guān)性，概率均勻化的目的，使得序列中各個符號之間都能最大可能地相互獨立且出現(xiàn)概率相等。信源編碼主要利用源的統(tǒng)計特性來解決源的相關(guān)性，去除源的冗余信息，從而壓縮源輸出的信息速率，提高系統(tǒng)的有效性。信道編碼也稱為差錯控制編碼，其主要任務(wù)是提高傳輸效率，降低誤碼率，增加通信的可靠性。信道編碼能在傳輸信息時保護數(shù)據(jù)，當數(shù)據(jù)存在錯誤時可恢復(fù)數(shù)據(jù)。其基本思路是在傳輸碼元中加入監(jiān)督碼元，使得傳輸碼元產(chǎn)生某種規(guī)律性，在接收端檢驗監(jiān)督碼元的規(guī)律性是否遭到破壞。若碼元規(guī)律性沒變化，則說明接收碼元可靠。如果碼元的規(guī)律性遭到破壞，則說明傳輸出錯，然后可以采取糾錯控制技術(shù)恢復(fù)傳輸碼元。x2.3傳輸系統(tǒng)標題傳播介質(zhì)及網(wǎng)絡(luò)：傳輸介質(zhì)包括有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)兩大類，有線傳輸介質(zhì)形成的傳輸信道稱為有線信道，無線傳輸介質(zhì)形成的信道稱為無線信道。有線傳輸介質(zhì)有固定電話連接使用的雙絞線、有線電視使用的同軸電纜、光纖通信使用的光纜等，無線傳輸介質(zhì)有無線電波、紅外線、微波、衛(wèi)星、激光等。對有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)而言，其物理特性決定了其僅能實現(xiàn)傳送功能。利用傳輸設(shè)備（見圖2-8），可實現(xiàn)對傳送信號的有效調(diào)整，保證信號在傳輸系統(tǒng)中穩(wěn)定傳送。圖

有線傳輸介質(zhì)圖

天線（無線傳輸介質(zhì)）x2.3傳輸系統(tǒng)標題多路復(fù)用技術(shù)：為了在一條物理信道中傳輸多路信息，提高信道的傳輸效率，需要將多路信息進行復(fù)用。多路復(fù)用技術(shù)是指將多路信號在發(fā)射端處組合起來，用一條專用的物理信道傳輸，到接收端后將復(fù)合的信號分離開來（見圖2-9）。常見的多路復(fù)用技術(shù)包括頻分復(fù)用（FrequencyDivisionMultiplexing，F(xiàn)DM）、時分復(fù)用（TimeDivisionMultiplexing，TDM）、碼分復(fù)用（CodeDivisionMultiplexing，CDM）和波分復(fù)用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）。x2.3傳輸系統(tǒng)標題多址接入技術(shù)：在無線通信系統(tǒng)中，各基站和移動用戶終端間的通信共用一個空間物理媒體，需要采用不同的信號特征來表征每一個無線信道，以便接收端能夠選擇接收所需無線信道。因此，在無線通信中，許多用戶同時通話，以不同的無線信道分隔，防止相互干擾的技術(shù)方式稱為多址方式。實質(zhì)上，切割與分配通信資源就相當于劃分多維無線信號空間，不同維度上進行的不同劃分就對應(yīng)著不同的多址技術(shù)。我們常見的信號維度除了時域、頻域和空域外還有信號的各種擴展維度。在劃分信號空間時，在劃分的維度上要使各用戶的無線信號正交，此時用戶就能共享有限的通信資源，并且不會相互干擾。常用的多址技術(shù)主要有頻分多址（FrequencyDivisionMultipleAccess，F(xiàn)DMA）、時分多址（TimeDivisionMultipleAccess，TDMA）、碼分多址（CodeDivisionMultipleAccess，CDMA）和空分多址（SpaceDivisionMultipleAccess，SDMA）四種。x2.4交換系統(tǒng)標題交換設(shè)備：交換系統(tǒng)設(shè)備完成數(shù)據(jù)路由和交換，實現(xiàn)終端設(shè)備互聯(lián)（見圖2-12）。以移動通信為例，當用戶A撥打用戶B號碼時，用戶A所在移動交換中心（MobileSwitchingCenter，MSC）會根據(jù)既定規(guī)則對用戶B號碼進行“號碼分析”，從而實現(xiàn)路由及交換功能，即移動通信電話網(wǎng)的核心交換設(shè)備是移動交換中心。尋址技術(shù)：對于任意一個接入通信網(wǎng)絡(luò)的終端，若它需要從另一終端上獲取信息，就一定要知道對方所在的位置，這個位置就是用地址來表達的。例如，當瀏覽某個網(wǎng)站時，需要知道它的網(wǎng)址。不管是使用哪種通信方式，在獲取信息或者通信時都需要知道信息發(fā)往何處，而此處的地址必須通過某種統(tǒng)一格式（如電話號碼、IP地址、域名）或者風(fēng)格（超文本鏈接、電視頻道）的標識來表示。交換技術(shù)：（1）電路交換（circuitswitching，CS）：是指信息從一條物理電路到另一條物理電路，具有實時，無延時或延時很?。ㄈ?00

ms）的特點，通話前要為通話雙方建立一條通路，并保持到通話結(jié)束再拆除。電話通信的基本流程：主叫摘機，聽撥號音后開始撥號并建立接通關(guān)系，當電話撥號的信令經(jīng)過許多交換器到呼號使用者所聯(lián)系的互換機上時，該互換機就給使用者的電話機振鈴，被叫者振鈴且主叫方送回鈴音，此時，雙方在同一電話網(wǎng)中的主、被叫號碼間已形成了聯(lián)系。當呼叫的號碼接通并應(yīng)答后，即正式進入通信階段。在通通信程中，如果任何一方掛機，立即移除已形成的通信線路，并給另一方當事人發(fā)出連忙音提醒掛機，以便結(jié)束通信。當通信完成并掛機后，將掛機信令通知給這些交換器，使路由交換機立即釋放剛才的這一條物理通道。而這個需要經(jīng)歷“建立連接—通信—釋放連接”三個步驟的連網(wǎng)方法，稱為面向連接的服務(wù)。x2.4交換系統(tǒng)標題（2）報文交換：為解決傳統(tǒng)電路交換中資源獨占、通信線路效率低下、存在呼損的問題，以及各種不同類別和特點的應(yīng)用終端間無法交叉通信的弊端，人們發(fā)明了報文交換。報文交換的基本原則是“存儲—轉(zhuǎn)送”。假設(shè)使用者A要給使用者B發(fā)送信息，則使用者A和使用者B之間不需預(yù)先設(shè)置連接通道，而僅需使用者A和互換機直接相連，由互換機暫時地將使用者A要傳輸?shù)膱笪慕邮詹⒈４妗Ｈ缓蠡Q機按照報文中給出的使用者B的位置判斷報文在互換網(wǎng)中的路由，并把報文放到送出隊列上排隊，在等候該送出線空閑時立刻把該報文送往下一臺互換機，最后到達使用者B。（3）分組交換:分組交換方式一般用在計算機之間的數(shù)據(jù)通信服務(wù)上，它的產(chǎn)生晚于電路互換。除了以上三種交換技術(shù)之外，還有作為全光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中一個重要支撐技術(shù)的光交換技術(shù)，以及軟交換和IM交換等技術(shù)。x2.5通信安全標題加密是通信安全與信息安全的核心技術(shù)與基礎(chǔ)，是保障通信與信息安全的關(guān)鍵技術(shù)。加密主要是包含兩個元素：加解密算法和密鑰。加密算法將可讀、可理解的明文（數(shù)據(jù)、信息或某種文件）按照一定的規(guī)則結(jié)合密鑰進行運算，處理后的內(nèi)容變成不可讀、不可理解的密文；解密就是利用獲得的解密密鑰按照一定規(guī)則對密文進行運算，獲取可理解的明文，是加密的逆過程；密鑰在數(shù)字世界中是一段符號序列，加密密鑰做為加密算法的輸入?yún)?shù)實現(xiàn)對明文的加密，解密密鑰做為解密算法的輸入?yún)?shù)實現(xiàn)密文解密。在通信安全中應(yīng)用的密碼學(xué)方法主要有三類：對稱加密、非對稱加密與散列函數(shù)。第三章

當代通信系統(tǒng)x3.1移動通信系統(tǒng)標題21世紀以后，人們逐步和手機“打上了交道”，進入移動互聯(lián)網(wǎng)時代。1973年，美國摩托羅拉工程師馬丁·庫帕（MartinLawrenceCooper）發(fā)明了第一臺商業(yè)化手機。1986年，第一代移動通信技術(shù)的誕生，拉開了當代的通信體系發(fā)展的帷幕。其演進過程如圖3-1所示。

x標題（1）第一代（1G）移動通信系統(tǒng)：早期的蜂窩移動通信系統(tǒng)后來也被稱為第一代移動通信系統(tǒng)，也就是我們現(xiàn)在所說的1G（TheFirstGeneration）。蜂窩移動通信系統(tǒng)的核心思想是頻譜資源的空間復(fù)用，即把無線系統(tǒng)按蜂窩的方式劃分為小區(qū)，形成區(qū)群。通過控制每個小區(qū)的發(fā)射功率，同一個的頻率資源可以被在空間上保持一定的距離的在不同區(qū)群的不同用戶使用，同時保證相互之間的信號干擾不影響信號傳輸質(zhì)量。3.1移動通信系統(tǒng)在如圖3-3所示的頻率復(fù)用模式中，每7個小區(qū)構(gòu)成一個區(qū)群，頻率的復(fù)用率為1/7。假定總共需490個信道，每個小區(qū)則需要490/7=70個信道。在整個大區(qū)域范圍內(nèi)，由于可以劃分為很多小區(qū)，可支持的用戶數(shù)量大大地增加。與此同時，由于小區(qū)的區(qū)域范圍變小，用戶終端的發(fā)射功率和耗電量也隨之大幅降低。x標題（2）第二代（2G）移動通信系統(tǒng)：2G通信系統(tǒng)主要采用時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）技術(shù)，以語音通信為主，主要提供數(shù)字化語音業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，又被稱為窄帶數(shù)字通信系統(tǒng)。TDMA簡單來講就是將信道在不同的時間分配給不同的用戶。CDMA簡單來講就是所有用戶在同一時間、同一頻段上，根據(jù)不同的編碼區(qū)分業(yè)務(wù)信道。碼分多址系統(tǒng)給每個用戶分配了特定的地址碼，利用公共信道傳輸信息，同時也具有多址接入能力強、抗多徑干擾、保密性能好等優(yōu)點。（3）第三代（3G）移動通信系統(tǒng)：為提升聲音和數(shù)據(jù)的傳輸速度，解決無線漫游等問題，3G移動通信技術(shù)應(yīng)運而生。3G能夠在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)漫游，并能傳輸圖像、音樂、視頻等多媒體信號。

3.1移動通信系統(tǒng)x標題（4）第四代（4G）移動通信系統(tǒng)：4G有兩大技術(shù)根基：LTE和IEEE802.16m（WiMax2），LTE即長期演進（LongTermEvolution），在3G基礎(chǔ)上通過技術(shù)迭代慢慢達到４G。LTE技術(shù)是以正交頻分復(fù)用（OFDM）為核心的技術(shù)，為了降低用戶延遲，取消了無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC），采用了扁平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。LTE改進增強了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和多輸入多輸出（MIMO）作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進的唯一標準。WiMax技術(shù)是基于IEEE802.16標準集的寬帶無線接入城域網(wǎng)技術(shù)，它采用了OFDM+MIMO技術(shù)，解決了多徑干擾，提升了頻譜效率，大幅地提高了系統(tǒng)吞吐量及傳送距離。3.1移動通信系統(tǒng)x標題（5）第五代（5G）移動通信系統(tǒng)：與4G相比，5G的許多指標得到全面提升，主要體現(xiàn)在峰值速率、用戶體驗數(shù)據(jù)速率、頻譜效率、移動性管理、連接數(shù)密度以及網(wǎng)絡(luò)指標等方面。中國IMT-2020（5G）推進的5G關(guān)鍵技術(shù)指標要求如圖3-13所示。5G技術(shù)主要有三大應(yīng)用場景，分別是增強型移動寬帶（enhancedMobileBroadband，eMBB）、海量機器類通信（massiveMachineTypeofCommunication，mMTC）以及超高可靠和低時延通信（UltraReliableLowLatencyCommunication，uRLLC）。3.1移動通信系統(tǒng)x3.2光纖通信系統(tǒng)標題光纖的結(jié)構(gòu)：光纖呈圓柱形，由纖芯、包層與涂敷層三大部分組成，如圖3-17所示。光纖的分類：光纖的種類繁多，其主要分類方法有三種，即按光纖橫截面折射率分布分類，按傳播模式分類，按工作波長分類等。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)：數(shù)字光纖通信系統(tǒng)主要由光發(fā)射、光傳輸和光接收三部分組成。要使光波成為攜帶信息的載體，必須對它進行調(diào)制，在接收端再把信息從光波中檢測出來。典型的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)框圖如圖3-19所示。x標題衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，在兩個或多個地面站之間進行的通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)因傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)不同，組成也不盡相同。一般的衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由空間段和地面段兩部分組成，如圖3-20所示。上行鏈路是指從地球站到衛(wèi)星之間的通信鏈路；下行鏈路是指從衛(wèi)星到地球站之間的通信鏈路。在這一系統(tǒng)中，通信衛(wèi)星實際上就是一個懸掛在空中的通信中繼站，只要在它的覆蓋照射區(qū)以內(nèi)，不論距離遠近都可以通信，通過它轉(zhuǎn)發(fā)和反射電報、電視、廣播和數(shù)據(jù)等無線信號。3.3衛(wèi)星通信系統(tǒng)x標題利用微波作為傳輸媒介的通信方式，稱為微波中繼通信。由于微波具有與光波相似的沿直線傳播的特性，通常只能在兩個沒有障礙的點間（視線距離內(nèi)）建立點對點通信，故稱為視距通信。數(shù)字微波通信則是指利用微波頻段的電磁波傳輸數(shù)字信息的一種通信的方式。根據(jù)所傳基帶信號的不同，微波通信系統(tǒng)可以分為以下兩大類：（1）模擬微波通信系統(tǒng)（2）數(shù)字微波通信系統(tǒng)3.4微波通信系統(tǒng)x第四章通信技術(shù)應(yīng)用x目錄4.1智能家居4.2無人系統(tǒng)4.3遠程醫(yī)療4.4智能物聯(lián)4.5北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)x4.1智能家居x一、智能家居

所謂的智能家居，就是將人類住宅的房屋通過綜合布線技術(shù)、安全防范技術(shù)、通信技術(shù)、音頻視頻技術(shù)、自動控制技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)手段，將與家居生活相關(guān)的設(shè)備進行整合，使人類家居生活形成一個統(tǒng)一高效的整體體系，以提高家居生活的舒適度、安全、便捷性。x一、智能家居1.日常起居2.安防系統(tǒng)3.休閑娛樂

日常起居是人們進行家庭活動的主要行為，包含睡眠、沐浴、飲食等方面。日常起居作為智能家居的一個基礎(chǔ)功能，為我們的生活提供便捷。

智能安防的目的是保護家庭人和物的安全。從硬件產(chǎn)品的角度分析，智能家居安全體系主要由各種傳感器、安全功能產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、云服務(wù)器等構(gòu)成。從軟件系統(tǒng)的角度考慮，整套智能家居安全系統(tǒng)可包括：智能安全報警系統(tǒng)、智能安全視頻監(jiān)測系統(tǒng)、智能安全可視對講系統(tǒng)、智能安全門禁系統(tǒng)。a.家庭影院系統(tǒng)b.線上游戲廳x4.2無人系統(tǒng)x二、無人系統(tǒng)

生活中，人們接觸最多的是民用無人機和無人駕駛車。除此之外，還有無人潛航器等智能產(chǎn)品。這些產(chǎn)品不僅在生活中給我們提供便利，在軍事、國防上也有著極大的作用，推動著各領(lǐng)域向前發(fā)展。x二、無人系統(tǒng)1.無人機2.無人潛水艇

無人機（UnmannedAerialVehicle，UAV）由于擁有應(yīng)用多樣、靈敏度高、便于部署等優(yōu)點，在軍事、民生、救援等應(yīng)用領(lǐng)域中受到重視。隨著近年來無人機裝載性能的提高和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，無人機市場將面臨巨大的發(fā)展前景。

水下戰(zhàn)場是未來戰(zhàn)場競爭的重要空間。水下動力是未來作戰(zhàn)系統(tǒng)收集情報、傳遞能量的有效手段之一。水下無人自主系統(tǒng)具有造價低、應(yīng)用靈活多樣、隱藏性強、能應(yīng)對復(fù)雜多變的海況、有效防止人員傷亡事故等優(yōu)點。而水下無人自主控制系統(tǒng)作為一個船舶功率倍增器，也有著更廣闊的軍事用途，可以承擔潛艇幾乎所有的任務(wù)。x二、無人系統(tǒng)3.無人駕駛車

無人駕車操作系統(tǒng)是一種技術(shù)交叉系統(tǒng)，涉及多傳感器數(shù)據(jù)融合、信號處理、人工智能技術(shù)等。如果用一段話來總結(jié)無人駕駛汽車控制系統(tǒng)，那便是“利用所有的汽車內(nèi)感應(yīng)器（如照相機、激光雷達、毫米波雷達、GPS、慣性感應(yīng)器等）結(jié)合得到的環(huán)境信息（主要是路面消息、道路交通消息、汽車方位和障礙物數(shù)據(jù)消息），識別周圍環(huán)境和車輛狀態(tài)，自主分析判斷，主動調(diào)節(jié)車輛運動，最終實現(xiàn)無人駕駛”。從現(xiàn)狀分析，無人駕駛技術(shù)已成為未來汽車行業(yè)發(fā)展的主流，可以為人們提供更便捷、更優(yōu)質(zhì)的出行。x4.3遠程醫(yī)療x三、遠程醫(yī)療

遠程醫(yī)療是指以計算機技術(shù)、遙感、遙測、遙控技術(shù)為依托，充分發(fā)揮大醫(yī)院或?qū)？漆t(yī)療中心的醫(yī)療技術(shù)和醫(yī)療設(shè)備優(yōu)勢，對醫(yī)療條件較差的邊遠地區(qū)、海島或艦船上的傷病員進行遠距離診斷、治療和咨詢。智能插座三、遠程醫(yī)療1.遠程監(jiān)護

傳統(tǒng)的醫(yī)療系統(tǒng)通常無法把患者的狀況準確地反映給醫(yī)務(wù)人員，從而造成延誤就診。所以，醫(yī)療過程中非常需要一個可以對患者身體進行即時監(jiān)測的信息系統(tǒng)，把患者的生理信號準確地傳給醫(yī)務(wù)人員，做到及時發(fā)現(xiàn)，準確就醫(yī)，有效治療。智能插座三、遠程醫(yī)療2.遠程會診

有些情況下，醫(yī)生由于經(jīng)驗限制，懷疑患者可能患有罕見疾病，卻因患者病情復(fù)雜，一時難以制定治療計劃，而當?shù)赜譀]有在這一領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗的專家。這時，傳統(tǒng)的診斷方式可能是邀請專家進行咨詢或讓患者到其他地方進行治療，如果專家的日程安排太滿，無法在兩地之間花費很長時間，或者患者的身體狀況不允許他進行如此長的旅行，患者就可能會失去治療的最佳時機。遠程咨詢在這種情況下能夠起到重要的作用。智能插座三、遠程醫(yī)療3.遠程治療

遠程手術(shù)是將虛擬現(xiàn)實技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，使醫(yī)生能夠親自操作遠程病人。也就是說，醫(yī)務(wù)人員可以通過傳輸?shù)默F(xiàn)場圖片，或使用鍵盤、鼠標、“數(shù)碼手套”等輸入裝置完成手術(shù)動作。智能插座三、遠程醫(yī)療4.醫(yī)療機器人

醫(yī)療機器人技術(shù)在過去數(shù)十年中發(fā)展很快。根據(jù)醫(yī)療機器人的功能和用途，醫(yī)療機器人分為神經(jīng)外科機器人、骨科機器人、腹腔鏡機器人、血管介入機器人、假肢外骨骼機器人、輔助康復(fù)機器人和膠囊機器人。腹腔鏡機器人血管介入機器人x4.4智能物聯(lián)x四、智能物聯(lián)

人類獲取信息之后通過消息作出判斷和選擇，從而進行下一次動作。由于個體差異，不同的人會對同樣的消息作出不同的判斷。此外，“事物”在獲得信息時通常無法進行決策。如何使事件在獲得信息后，再次產(chǎn)生決策能力呢？智能分類與優(yōu)化技術(shù)就是解答這一問題的一種技術(shù)手段。在獲得信息后，它可以根據(jù)歷史經(jīng)驗和理論模型迅速作出最有價值的決策。而數(shù)據(jù)挖掘與優(yōu)化方法在工業(yè)化與信息化的融合中也有著巨大的需求。智能插座四、智能物聯(lián)1.智慧水利(1).水聯(lián)網(wǎng)的概念水聯(lián)網(wǎng)（InternetofWater）是在物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT）基礎(chǔ)上提出的，它是根據(jù)供水、需求和分配的典型特征開發(fā)的。(2).關(guān)鍵技術(shù)a.智能感知技術(shù)b.三維3S技術(shù)c.云計算與云存儲技術(shù)d.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(3).“互聯(lián)網(wǎng)+智慧水利”的實際案例a.省、市、縣三級防汛防旱綜合指揮平臺b.水利工程標準化管理平臺c.城市洪澇災(zāi)害預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)智能插座四、智能物聯(lián)2.智能電網(wǎng)(1).電力通信電力通信是現(xiàn)代供電系統(tǒng)中至關(guān)重要的部分?，F(xiàn)代供電系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、變電、配電和用電系統(tǒng)通常布置在范圍較大的區(qū)域。(2).信息通信技術(shù)針對當前智慧城市發(fā)展對智能國家電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重要應(yīng)用需求，智慧城市智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)包括：信息通信技術(shù)、分布式能源發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)、綠色輸變電工程技術(shù)、先進的儲能技術(shù)、主動配電網(wǎng)和微電網(wǎng)技術(shù)、需求響應(yīng)技術(shù)、電動汽車和電網(wǎng)交互技術(shù)、智能電力和用戶能源行為分析技術(shù)、智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)交互技術(shù)、城市能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。(3).電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)場景分析為了提高電力能源調(diào)度的靈活性和魯棒性，推動能源行業(yè)改革，建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)，許多新的電力業(yè)務(wù)將依托電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐步實現(xiàn)。智能插座四、智能物聯(lián)3.智能燃氣(1).“智慧燃氣”近年來，高新技術(shù)的不斷發(fā)展和完善不僅為燃氣行業(yè)提供了更多的發(fā)展可能性，也使“智能燃氣”有了足夠的理論和技術(shù)支持。(2).關(guān)鍵技術(shù)a.管網(wǎng)仿真技術(shù)b.全面SCADA系統(tǒng)監(jiān)控c.智慧化的管道完整性管理(3).燃氣行業(yè)的實例應(yīng)用a.太陽能智能井蓋在燃氣安全中的應(yīng)用b.VR仿真技術(shù)在燃氣行業(yè)的應(yīng)用x4.5北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)x五、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也是繼GPS、GLONASS之后的第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）和美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟的GALILEO同為聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會認定的供應(yīng)商。隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，其功能早已不只是局限于定位，而是在各個領(lǐng)域被廣泛運用。短報文通信功能使北斗成為全球首個通信一體化的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，相關(guān)技術(shù)有望在未來進一步推廣。智能插座五、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)1.海上作業(yè)

通信技術(shù)在海上作業(yè)方面應(yīng)用極廣，包括船舶進出港、確認航線、海上搜救和船舶調(diào)度指令的接收等。GPS雖然本身沒有通信功能，但是集成了主流通信系統(tǒng)例如GSM等來實現(xiàn)通信功能。短報文服務(wù)為北斗系統(tǒng)提供了通信功能，其一體化構(gòu)造，可方便地實現(xiàn)船載通導(dǎo)系統(tǒng)的可操作性，有利于船載通導(dǎo)系統(tǒng)的推廣。智能插座五、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2.交通運輸監(jiān)管(1).北斗系統(tǒng)在公務(wù)車監(jiān)管中的應(yīng)用。(2).北斗系統(tǒng)在出租車運營監(jiān)管中的應(yīng)用。(3).北斗系統(tǒng)在物流車輛監(jiān)管中的應(yīng)用。公務(wù)車監(jiān)管系統(tǒng)智能插座五、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)3.航空安全(1).北斗系統(tǒng)在民用航空導(dǎo)航中的應(yīng)用。(2).北斗系統(tǒng)在民用航空監(jiān)視中的應(yīng)用。(3).北斗系統(tǒng)在機場場面監(jiān)控中的應(yīng)用。智能插座五、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)4.電力行業(yè)(1).北斗精密授時在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。(2).北斗高精度測量在桿塔形變監(jiān)測中的應(yīng)用。(3).北斗定位導(dǎo)航在電力巡線中的應(yīng)用。(4).北斗短報文在用電信息采集中的應(yīng)用?；诒倍范ㄎ粚?dǎo)航的無人機電網(wǎng)巡線系統(tǒng)示意x謝謝智能插座一、日常起居1.智能照明系統(tǒng)2.智能窗簾3.智能插座x智能照明系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)是利用先進的電磁調(diào)壓及電子感應(yīng)技術(shù)，對供電進行實時監(jiān)控與跟蹤，自動平滑地調(diào)節(jié)電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負荷所帶來的額外功耗，提高功率因素，降低燈具和線路的工作溫度，達到優(yōu)化供電目的的照明控制系統(tǒng)(見左圖)。x智能窗簾

智能窗簾是一種具有一定自反應(yīng)、調(diào)節(jié)和控制功能的電動窗簾。例如，可根據(jù)室內(nèi)環(huán)境條件自動調(diào)節(jié)光強、空氣濕度、平衡室溫，具有智能燈光控制、智能雨控、智能風(fēng)控三大突出特點。智能窗簾可以控制透光率，起到保護隱私的作用(見左圖)。x智能插座

智能插座可以通過WiFi、藍牙和其他方式與手持設(shè)備連接，實現(xiàn)遠程控制、語音控制(見左圖)。返回x安防系統(tǒng)智能家居安防系統(tǒng)有以下幾個組成部分。1.紅外入侵探測器紅外入侵探測器主要用于阻止陌生人非法進入。2.門磁、窗磁傳感器門磁系統(tǒng)是廣泛應(yīng)用的防盜系統(tǒng)之一，主要包含門磁傳感器和窗磁傳感器。3.感煙探測器感煙探測器主要用于探測可見或者不可見的燃燒物體和慢速早期火災(zāi)，有四種類型：離子型、光電型、激光型和紅外光束型。4.氣體傳感器氣體傳感器是把某種氣體體積分數(shù)轉(zhuǎn)化為一定電信號的轉(zhuǎn)換器。5.水浸傳感器水浸傳感器利用了液體電導(dǎo)率原理。電極先測量是否有水，然后再由傳感器輸出干接點信號。返回x休閑娛樂1.家庭影院系統(tǒng)家庭影院由三個部分組成：信號接收器、低功率信號放大器和終端。信號接收器包含影音光盤（VideoCompactDisc，VCD）或數(shù)字通用光盤（DigitalVideoDisc，DVD）、藍光光盤播放器、個人計算機等。功率放大器在家庭影院中十分關(guān)鍵，因此一般使用專門的功率放大器。終端包含顯示裝置（平板電視和投影儀）以及音箱，音響本身就要求優(yōu)秀的聲音播放品質(zhì)。在智能家居系統(tǒng)中，家庭影院系統(tǒng)是一個可選系統(tǒng)，通常通過場景設(shè)置來實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)、家庭背景音樂系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等聯(lián)動。x休閑娛樂2.線上游戲廳返回除了家庭影院系統(tǒng)，用戶還可以更直觀地感受到手機、VR、云游戲5G網(wǎng)絡(luò)體驗的提升。5G的低延遲和高帶寬保證了計算效率和傳輸速度，可以帶來更高的清晰度、更高質(zhì)量的內(nèi)容體驗以及更低的游戲延遲。即使是以前無法通過光纖管理的云游戲，在5G帶寬下同樣可以暢玩。超高清視頻也是5G體驗的亮點。在手機和VR上觀看超清晰的圖像質(zhì)量，可帶來更震撼、更具感染力、更具沉浸感的用戶體驗。x無人機1.無人機系統(tǒng)

無人機系統(tǒng)是一種復(fù)雜的大規(guī)模空間控制系統(tǒng)，由許多子系統(tǒng)所構(gòu)成，包括一個或多個無人機、控制站、發(fā)射和回收系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈路、模塊化任務(wù)加載設(shè)備、地面支持和支持設(shè)備以及操作和維護人員。2.無人機遙感

無人機遙感是無人機與空間遙感技術(shù)的融合，是利用先進的無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測遙控技術(shù)、通信技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)實現(xiàn)自動化、智能化、專用化，快速獲取國土資源、自然環(huán)境、地震災(zāi)區(qū)等空間遙感信息，且完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析的應(yīng)用技術(shù)。3.無人機系統(tǒng)應(yīng)用情況

無人機系統(tǒng)在民生領(lǐng)域中的運用主要涉及地質(zhì)勘探、管路檢測、公共建筑檢驗、海岸警戒、邊防巡查、救護隊伍、交通播報、漁業(yè)保障、新聞報道、輸電線路檢測、航空攝影、道路路況監(jiān)測等。返回x無人潛水艇1.無人潛航器概述

無人潛航器（UnmannedWaterVehicle，UUV）是由潛艇、水面艦艇或民用船舶攜帶和放置的遠程自主水下平臺，分為遠程控制型和自治型。2.無人潛航器通信技術(shù)

a.短波通信b.長波通信c.水聲通信3.無人潛航器的應(yīng)用

由于UUV在軍隊和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要性日漸增強，其相應(yīng)技術(shù)手段也越來越完善。目前，UUV可以進行海洋環(huán)境監(jiān)測、反水雷、水下搜救等各項任務(wù)。返回x無人駕駛車1.無人駕駛技術(shù)

目前，無人駕駛技術(shù)可分為兩類：一類無人駕駛技術(shù)是指它完全不要人工控制，可以為人們提供更舒適的出行體驗，減少不必要的人力資源消耗；另一類是指應(yīng)用輔助系統(tǒng)，為人們的出行提供指導(dǎo)，幫助人們規(guī)劃路線。2.無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用

目前，無人駕駛技術(shù)通常只應(yīng)用于在低速和有限的場合，包括道路運輸、公共出行、城市公交、環(huán)衛(wèi)、海港碼頭、礦山開發(fā)、汽車零售等領(lǐng)域。返回x第五章未來通信技術(shù)x目錄5.16G無線通信5.2光通信5.3中微子通信5.4量子通信5.5人體通信x5.1

6G無線通信x一、6G無線通信1.6G的研究現(xiàn)狀

2019年，我國實現(xiàn)了5G的預(yù)商用后，2020年開始了大規(guī)模的商用，與此同時，對6G的初步探索也正在開啟。如果說從1G到4G主要改變的是“生活”，5G將改變“社會”，那么6G相比于5G將更大程度地改變“社會”——

萬物互聯(lián)始于5G，發(fā)展于6G。以此可見，6G的戰(zhàn)略重要性必將更甚于5G，未來也將成為國之重器。6G網(wǎng)絡(luò)將構(gòu)建地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界，將衛(wèi)星通信整合到6G移動通信中，讓網(wǎng)絡(luò)信號可以抵達任何一個偏遠地方，并以超快的速度實現(xiàn)萬物互聯(lián)，讓人類享受到前所未有的沉浸式場景、逼真式體驗。6G移動通信網(wǎng)絡(luò)x一、6G無線通信1.6G關(guān)鍵技術(shù)a.太赫茲技術(shù)6G的一個顯著特點就是邁向了太赫茲時代。作為6G關(guān)鍵技術(shù)，太赫茲技術(shù)被業(yè)界評為“改變未來世界的十大技術(shù)”之一，發(fā)達國家將它列為頻譜的科技戰(zhàn)略制高點，美國則將它列為改變?nèi)祟惖那八拇蠹夹g(shù)之一。b.超大規(guī)模天線技術(shù)超大規(guī)模天線技術(shù)是更好發(fā)揮天線增益，提升通信系統(tǒng)頻譜效率的重要手段。c.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有觀點認為，6G網(wǎng)絡(luò)是5G網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)及深海遠洋網(wǎng)絡(luò)的有效集成。衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)涵蓋通信、導(dǎo)航、遙感遙測等各個領(lǐng)域，實現(xiàn)空天海地一體化的全球連接。d.區(qū)塊鏈技術(shù)和人工智能技術(shù)5G網(wǎng)絡(luò)運營商為了優(yōu)化服務(wù)，采用網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)控制和處理流量，開展用戶差異化質(zhì)量服務(wù)。x一、6G無線通信2.6G愿景a.能夠?qū)崿F(xiàn)全球覆蓋實現(xiàn)此目標需要跟非地面基站，如衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和無人機網(wǎng)絡(luò)結(jié)合。b.利用更多的頻譜資源對于目前的移動通信而言，使用的頻段主要在6

GHz以下，目前無線電頻譜的低頻部分已趨近于飽和，由于頻譜資源的匱乏，我們需要針對更高頻段的通信技術(shù)進行研究。智能互動一、6G無線通信2.6G愿景c.引入人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)未來通信技術(shù)將與人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)“緊緊相依”。伴隨著大數(shù)據(jù)、人工智能時代的到來，實現(xiàn)不同維度的能源生成、調(diào)度、存儲、共享需求，實現(xiàn)源供給智能化的智能電網(wǎng)，都需要依托6G的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施，以超低時延、超高可靠、高速靈活的通信技術(shù)作為支撐，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的高度精確控制。自動駕駛、全息視頻會議、遠程全息手術(shù)、遠程智能養(yǎng)老、沉浸式購物、身臨其境游戲等也需要在通信技術(shù)中引入人工智能和大數(shù)據(jù)。遠程手術(shù)智能互動x一、6G無線通信2.6G愿景d.能擁有更好的安全性6G網(wǎng)絡(luò)需要考慮的安全問題涉及層面更廣泛，技術(shù)更先進，從應(yīng)用的層面來看，涉及的數(shù)據(jù)和隱私種類更多、數(shù)據(jù)量更大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜；從網(wǎng)絡(luò)層面來看，涉及無線空口安全、用戶層完整性、用戶漫游安全和基礎(chǔ)設(shè)施安全等幾個方面；從用戶層看，涉及如何收集個人信息和選擇信息交流的方式、如何保護個人隱私等。6G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能夠針對安全隱患迅速做出自我決策、及時響應(yīng)、避免人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)的信息安全級別也應(yīng)達到更高層次。x5.2光通信x二、光通信1.基礎(chǔ)概念

光通信（OpticalCommunication）是以光波為載波的通信方式。根據(jù)不同的屬性，光通信有多種分類方式。2.系統(tǒng)組成

最基本的光通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機組成。其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號源，它們可以是話音、圖像、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號。光發(fā)送機和調(diào)制器則負責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合在光學(xué)信道上傳輸?shù)墓庑盘枴９鈱W(xué)信道包括最基本的光纖、中繼放大器等。而光學(xué)接收機則接收光信號，并從中提取信息，轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖像、數(shù)據(jù)等信息。x二、光通信3.關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

隨著我國通信技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人們對通信的需求不斷增加，電磁波頻率資源已無法滿足社會發(fā)展及人們生活的需要。可見光由于具有頻率高、不易被干擾、儲量豐富、且無污染等優(yōu)點，已逐漸被應(yīng)用到通信技術(shù)中，可見光無線通信技術(shù)也就應(yīng)運而生?？梢姽馔ㄐ胖悄芙煌ㄅc可見光通信x二、光通信4.未來的挑戰(zhàn)

我國十分重視光通信器件的研發(fā)，通過國家技術(shù)發(fā)展計劃安排專題，組織技術(shù)攻關(guān)，跟蹤國際先進技術(shù)等措施的實施，極大地推動了光通信器件的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作。隨著光器件產(chǎn)業(yè)逐漸向中國轉(zhuǎn)移，光通信行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進一步加快，中國已成為全球光電元器件的重要生產(chǎn)銷售基地。然而，在光通信市場和系統(tǒng)設(shè)備商大放光彩的背后，卻隱藏著我國光通信產(chǎn)業(yè)大而不強、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不均衡的一面。因此，光通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景巨大。x5.3中微子通信x三、中微子通信1.基本概念

中微子于1930年由德國物理學(xué)家沃爾夫?qū)づ堇╓olfgangE.Pauli）提出，到了20世紀50年代才被實驗所觀測到。中微子又被稱為微中子，是輕子中的一種，也是組成自然界的最基本的粒子之一。2.系統(tǒng)組成及主要性能

與光通信類似，中微子通信過程中也有發(fā)射端裝置和接收端裝置。在通信時，發(fā)射端裝置和接收端裝置均可分為三個部分，每個部分都擁有特定的功能。發(fā)射端裝置的三個功能分別為：①

產(chǎn)生中微子束，以此來作為中微子通信的信息載體；②

作為調(diào)制器，將需要發(fā)送的信息載入中微子束；③

作為發(fā)射裝置，將已被調(diào)制好的中微子流發(fā)射到中微子通信的傳輸信道。x三、中微子通信3.關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用a.采用的關(guān)鍵技術(shù)

利用核聚變反應(yīng)產(chǎn)生中微子束的幾個關(guān)鍵技術(shù)要求在于：①

要保證核聚變反應(yīng)的絕對安全，絕不能有任何核泄漏的情況存在，因為一旦發(fā)生核泄漏對人的精神和心理帶來的恐懼不安，以及身體上帶來的傷害都是巨大的，帶給自然環(huán)境的危害也是巨大的；②

保證安全的同時也要保證產(chǎn)生的中微子有一定的中微子密度；③

源設(shè)備的可靠性要夠足夠高，設(shè)備的體積不應(yīng)太大，重量也不應(yīng)太重，要便于移動。b.中微子通信的應(yīng)用

中微子通信從通信的范圍來看可分為“近空中微子通信”以及在宇宙太空中的“深空中微子通信”，具體為在地球范圍內(nèi)的中微子通信、人造衛(wèi)星之間的中微子通信以及衛(wèi)星和地球之間的中微子通信。x三、中微子通信5.未來的挑戰(zhàn)

中微子通信是一個新興的分支科學(xué)，雖然我們已經(jīng)認識和了解了中微子的運動及變化規(guī)律，但它仍有許多謎團尚未解開。存不存在中微子振蕩？宇宙中的中微子如何探測？中微子存不存在磁矩？此外，中微子的質(zhì)量尚未監(jiān)測到，還存在一些現(xiàn)實的挑戰(zhàn)以及難題，例如，怎樣控制中微子束的能流密度，是否把所有的信息加載到中微子束上，即可實現(xiàn)任意距離的點到點通信并與計算機并網(wǎng)對裝備進行遙控遙測等。x5.4量子通信x四、量子通信1.基本概念

量子通信（QuantumCommunications，QC）是指利用量子糾纏效應(yīng)進行信息傳遞的一種新型通信方式，也是量子光通信的簡稱。量子糾纏是多粒子的一種量子疊加態(tài)，是指在微觀世界里，有著共同來源的兩個微觀粒子之間存在著糾纏關(guān)系，兩個處于糾纏狀態(tài)的粒子無論相距多遠，都能“感應(yīng)”對方狀態(tài)，即隨著對方狀態(tài)變化而變化，就如同我們所說的“心電感應(yīng)”一樣。x四、量子通信2.系統(tǒng)組成及主要性能

與一般光通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)類似，量子通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成也是由通信的發(fā)送端、信息傳輸通道和接收端組成。根據(jù)需要，在信息傳輸通道中也可加入中繼站點。組成量子通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要設(shè)備有發(fā)射端裝置和接收端裝置，基本部件包括量子態(tài)發(fā)生器、量子通道以及量子測量裝置等。量子通信的關(guān)鍵技術(shù)有光子計數(shù)技術(shù)、量子無破壞測量技術(shù)，以及亞泊松態(tài)激光器等。為了量子通信可以應(yīng)用到更遠的距離，有三種方式可以選擇：第一種是像京滬干線一般，在光纖中利用可信中繼，這也是目前國際上建設(shè)量子通信網(wǎng)絡(luò)的主要方法；第二種是在光纖中利用量子中繼建設(shè)全量子網(wǎng)絡(luò)，雖然量子中繼技術(shù)在飛速發(fā)展，但離實際應(yīng)用還是有一段距離的；第三種則是利用自由空間信道的低衰減特性，用衛(wèi)星作為終端來擴展量子通信距離?！澳犹枴绷孔涌茖W(xué)實驗衛(wèi)星就是世界上第一顆衛(wèi)星量子通信終端。x四、量子通信量子通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的簡單原理框圖x四、量子通信3.挑戰(zhàn)與應(yīng)用前景

量子通信的研究具有廣闊的應(yīng)用前景，現(xiàn)階段，量子通信已取得了飛速的發(fā)展，量子通信的理論框架已經(jīng)基本形成，理論體系也日趨完善。而且隨著量子通信理論研究和實踐應(yīng)用的不斷突破，量子通信產(chǎn)業(yè)化為期不遠，市場前景也是不可估量的。在業(yè)界，量子通信在技術(shù)研究和產(chǎn)品研制方面都取得了進展，也研制出了較為成熟的單光子探測器、量子密鑰分發(fā)產(chǎn)品、糾纏源、量子隨即數(shù)發(fā)生器、量子數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)等。量子通信和量子計算潛在的重要科學(xué)價值和應(yīng)用價值正在引領(lǐng)著科學(xué)家研發(fā)未來的量子計算機。x5.5人體通信x五、人體通信1.基本概念

人體通信技術(shù)（HumanBodyCommunication，HBC）是一種很有前途的無線技術(shù)，它利用人體組織作為信號傳播媒介。在人體通信過程中，信號從電極通過靜電場或靜磁場耦合到身體，并使用類似的電極在身體的另一部分被捕獲。x五、人體通信2.研究進展

人體通信的概念最早由美國麻省理工于1996年發(fā)表的“將人體作為可佩戴計算設(shè)備之間新的連接手段”論文提出。20世紀90年代中期，麻省理工學(xué)院（MassachusettsInstituteofTechnology，MIT）媒體實驗室提出了個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（PersonalAreaNetwork，PAN）技術(shù)的概念，并展開了相關(guān)技術(shù)研究。隨后，日本東京大學(xué)和本田（Honda）研究中心共同開展了人體通信技術(shù)的實驗研究，并證明在調(diào)制頻率、收發(fā)模式完全相同的條件下，以人體為介質(zhì)的信號傳輸在速率、穩(wěn)定性方面明顯優(yōu)于無線信號傳輸。隨后，MIT提出了一種基于電子檢測方法的PAN通信裝置，并獲得了400

kb/s的傳輸速率，從而證明了以人體為介質(zhì)進行數(shù)字通信的可行性。此后，美國國際商業(yè)機器公司（InternationalBusinessMachinesCorporation，IBM）公司也加入了PAN技術(shù)的研究，并提出了PAN的電路模型。x五、人體通信3.應(yīng)用領(lǐng)域

人體通信技術(shù)的主要應(yīng)用包括人體局域網(wǎng)、醫(yī)療領(lǐng)域、智能家居、ID驗證、數(shù)碼產(chǎn)品、娛樂領(lǐng)域以及其它的商業(yè)、工業(yè)、軍用、艦船和飛機等。人體通信的醫(yī)療應(yīng)用x五、人體通信4.挑戰(zhàn)和未來發(fā)展

人體通信已經(jīng)歷了多年的發(fā)展，在信號質(zhì)量、通信距離、能量利用率等方面都有了大幅提升，在醫(yī)學(xué)、安全、娛樂、軍事等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，人體通信的研究重點除了繼續(xù)致力于減小設(shè)備體積、降低傳輸功耗、探索信道特性外，探索人體通信技術(shù)具體商業(yè)化的應(yīng)用也至關(guān)重要。在人體通信方面，我們也面臨著許多的挑戰(zhàn)，在信號采集、數(shù)據(jù)融合，節(jié)點的數(shù)據(jù)處理、輕量級的數(shù)據(jù)融合算法、系統(tǒng)的分類學(xué)習(xí)及推理和情景感知架構(gòu)的建立都亟待更好的解決方案。x謝謝x第七章通信工程專業(yè)就業(yè)方向x目錄7.1相關(guān)通信行業(yè)7.2就業(yè)形勢分析7.3繼續(xù)深造x7.1相關(guān)通信行業(yè)x一、相關(guān)通信行業(yè)1.國內(nèi)外行業(yè)發(fā)展形勢

5G已日益成為贏得國家長期競爭優(yōu)勢的戰(zhàn)略制高點，世界各國紛紛加快出臺多項鼓勵政策和激勵舉措，搶筑5G的發(fā)展優(yōu)勢。當前，在全球范圍內(nèi)，5G正處于高速發(fā)展過程中，眾多運營商均已宣布5G商用。根據(jù)了全球移動供應(yīng)商協(xié)會（GlobalmobileSuppliersAssociation，GSA）的統(tǒng)計，截至2020年9月中旬，全球共有129個國家/地區(qū)的397家運營商對5G網(wǎng)絡(luò)進行了投資，124家運營商已經(jīng)展開5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，其中來自44個國家/地區(qū)的101家運營商已經(jīng)推出了符合3GPP標準的5G服務(wù)[94家運營商推出了5G移動服務(wù)，37家運營商推出了5G固定無線接入（FixedWirelessAccess，F(xiàn)WA）或家庭寬帶服務(wù)]。x一、相關(guān)通信行業(yè)全球各運營商5G和4G網(wǎng)絡(luò)的下載速率和差距對比（Opensignal）x一、相關(guān)通信行業(yè)2.5G產(chǎn)業(yè)分析

5G作為新一代通信技術(shù)，以海量連接、超大帶寬及超低時延技術(shù)特征為代表，是構(gòu)筑現(xiàn)代信息社會的重要信息基礎(chǔ)設(shè)施。隨著2019年5G在中國正式商用，基站、光傳輸網(wǎng)絡(luò)等5G基礎(chǔ)設(shè)施的部署正在如火如荼地開展。同時，5G也在積極與各行業(yè)融合構(gòu)建產(chǎn)業(yè)新生態(tài)。2020年12月，工信部向中國移動、中國電信、中國聯(lián)通等三大運營商頒發(fā)5G中低頻段頻率使用許可證，實驗頻率正式“轉(zhuǎn)正”進一步堅定了中國5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展信心。5G產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要包括接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)、電信運營商、網(wǎng)絡(luò)配套服務(wù)商、5G應(yīng)用生態(tài)及產(chǎn)業(yè)服務(wù)7個主要板塊。x一、相關(guān)通信行業(yè)板塊介紹接入網(wǎng)板塊主要包括基站主設(shè)備、基站核心部件及專網(wǎng)解決方案子板塊傳輸網(wǎng)板塊主要包括光通信設(shè)備、光纖光纜及光器件子模塊核心網(wǎng)板塊主要包括SDN/NFV虛擬化平臺及相關(guān)設(shè)備子板塊電信運營商板塊主要包括中國移動、中國聯(lián)通、中國電信及中國廣電網(wǎng)絡(luò)配套服務(wù)板塊主要包括網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)工程優(yōu)化及網(wǎng)絡(luò)運營支持等子板塊5G應(yīng)用生態(tài)板塊主要包括手機終端電子設(shè)備、車聯(lián)網(wǎng)、VR/AR、智慧工業(yè)、超高清視頻/直播、智慧電力、智慧醫(yī)療等子板塊5G產(chǎn)業(yè)服務(wù)板塊主要包括決策與市場服務(wù)、聯(lián)盟與協(xié)會兩個子板塊我國5G產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)劃分表x一、相關(guān)通信行業(yè)3.就業(yè)方向

通信工程主要是面向通信及電子信息行業(yè)而設(shè)置的專業(yè)，相關(guān)企業(yè)非常多，具有良好的就業(yè)前景和廣闊的職業(yè)發(fā)展空間。以下將從通信設(shè)備類、通信技術(shù)類、通信業(yè)務(wù)類以及增值業(yè)務(wù)類幾個方面，對通信工程的就業(yè)崗位進行介紹。x就業(yè)方向1.通信設(shè)備類a.通信技術(shù)支持工程師通信技術(shù)支持工程師負責(zé)服務(wù)器、交換機、路由器等產(chǎn)品的工程督導(dǎo)、設(shè)備調(diào)試、日常維護、技術(shù)支持、項目交付等工作；負責(zé)參與多種形式的客戶交流活動，負責(zé)技術(shù)資料撰寫與宣講，客戶問題與需求收集。通信技術(shù)支持工程師需要熟悉服務(wù)器工作原理，熟悉Linux等操作系統(tǒng)，要求數(shù)通基礎(chǔ)知識，熟悉計算機原理和基礎(chǔ)通信知識。b.硬件工程師硬件工程師負責(zé)研究、設(shè)計、建構(gòu)和測試各種計算機硬件及其相關(guān)設(shè)備；根據(jù)硬件產(chǎn)品所要執(zhí)行的功能把邏輯運算程式寫入計算機芯片等設(shè)備；根據(jù)邏輯設(shè)計說明書，設(shè)計詳細的原理圖和PCB圖；編寫調(diào)試程序，測試或協(xié)助測試開發(fā)硬件設(shè)備，確保其按設(shè)計要求正常運行；維護管理或協(xié)助管理所開發(fā)的硬件。硬件工程師需要掌握C/C++編程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等；深入掌握Linux系統(tǒng)、ARM體系架構(gòu)等。x就業(yè)方向2.通信技術(shù)類a.電信交換工程師電信交換工程師負責(zé)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與搭建；負責(zé)交換機設(shè)備系統(tǒng)的使用服務(wù)；跟蹤分析并優(yōu)化各項指標，準確分析與排除各種復(fù)雜故障；掌握各系統(tǒng)的運營維護指標與驗收標準，對網(wǎng)絡(luò)進行管理；能夠?qū)粨Q網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計、交換設(shè)備改造等提出改進措施和解決方案，并能提供技術(shù)支持。電信交換工程師應(yīng)該掌握電話交換網(wǎng)、信令網(wǎng)、智能網(wǎng)、語音服務(wù)系統(tǒng)的原理和技術(shù)特點，熟悉交換網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)；熟悉軟交換架構(gòu)，具有較強的網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議方面的問題分析和解決能力；掌握Linux系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)。b.光纖工程師光纖工程師負責(zé)光纖產(chǎn)品開發(fā)，擬制連接器、適配器、光纜等相關(guān)光纖產(chǎn)品的圖紙和物料清單；對銷售、采購、質(zhì)量及生產(chǎn)等內(nèi)部客戶提供有關(guān)光纖產(chǎn)品的技術(shù)支持；為光纖通信系統(tǒng)的維護提供技術(shù)支持。光纖工程師應(yīng)該掌握光纖通信產(chǎn)品設(shè)計或技術(shù)管理知識，熟悉光纖連接器等制造工藝的國際、國內(nèi)標準以及測試技術(shù)規(guī)范標準；掌握電子、光纖通信基本原理，熟悉光纖產(chǎn)品開發(fā)流程。x就業(yè)方向c.射頻工程師射頻工程師負責(zé)終端產(chǎn)品硬件射頻部分設(shè)計開發(fā)，并對產(chǎn)品的實現(xiàn)過程進行跟蹤確認；負責(zé)射頻電路、功放、天線、濾波器等射頻領(lǐng)域技術(shù)的研究、分析、仿真和開發(fā)工作；負責(zé)射頻領(lǐng)域硬件測試、維護工作；負責(zé)射頻鏈路和射頻系統(tǒng)的設(shè)計、分析和仿真。射頻工程師應(yīng)該掌握電路系統(tǒng)分析、電路原理設(shè)計等知識，熟悉器件選型與評估，具有軟件仿真能力、原理圖繪制能力、調(diào)試分析測試能力。d.無線通信工程師無線通信工程師負責(zé)移動通信設(shè)備的安裝、調(diào)試工作；負責(zé)移動通信設(shè)備的技術(shù)支持和故障設(shè)備的維修、維護工作；負責(zé)語音交換機、智能網(wǎng)平臺的維護工作；負責(zé)指導(dǎo)監(jiān)控、進行業(yè)務(wù)開通測試。無線通信工程師應(yīng)該掌握通信原理、無線通信知識，熟悉LTE/5G基本原理，熟悉無線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)行業(yè)設(shè)計標準和規(guī)范，熟悉Linux命令和操作，熟練使用無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化工具。x就業(yè)方向3.通信業(yè)務(wù)類a.通信協(xié)議軟件工程師通信協(xié)議軟件工程師負責(zé)終端網(wǎng)絡(luò)、云計算高性能網(wǎng)絡(luò)或物聯(lián)網(wǎng)軟件棧的架構(gòu)設(shè)計/算法創(chuàng)新、開發(fā)與優(yōu)化工作；負責(zé)輔助關(guān)鍵技術(shù)點的研究與突破，新技術(shù)的孵化，確保產(chǎn)品的交付和競爭力。通信協(xié)議軟件工程師應(yīng)具有較好的Linux、C/C++等語言的開發(fā)能力，掌握基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)原理、軟件工程方法等知識基礎(chǔ)，熟悉HTTP、TCP/IP、MPTCP、QUIC等網(wǎng)絡(luò)/傳輸層協(xié)議。b.通信軟件工程師通信軟件工程師負責(zé)產(chǎn)品軟件，關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)與驗證；主持或獨立完成子系統(tǒng)或關(guān)鍵競爭特性的軟件需求分析、核心代碼軟件設(shè)計開發(fā)；完成多個模塊/組件的軟件需求分析、軟件設(shè)計、代碼編寫、測試驗證等工作。通信軟件工程師應(yīng)該掌握通信、電子、計算機、自動化等相關(guān)專業(yè)知識，掌握無線通信系統(tǒng)相關(guān)知識，不限于5G、LTE、UMTS、GSM等。x就業(yè)方向4.增值業(yè)務(wù)類軟件開發(fā)與維護a.增值產(chǎn)品開發(fā)工程師增值產(chǎn)品開發(fā)工程師負責(zé)通信增值產(chǎn)品開發(fā)及服務(wù)，主要包括短信息、彩信彩鈴、WAP等業(yè)務(wù)。增值產(chǎn)品開發(fā)工程師應(yīng)該掌握增值技術(shù)平臺的開發(fā)（SMS/WAP/MMS/WEB等）以及運營管理的技術(shù)支撐、實現(xiàn)和維護；熟悉J2EE體系的技術(shù)應(yīng)用架構(gòu)；掌握一定的JAVA應(yīng)用開發(fā)能力；熟悉XML、XHTML、JavaScript等相關(guān)知識。b.游戲開發(fā)工程師游戲開發(fā)工程師負責(zé)配合主程序完成游戲架構(gòu)及各大功能的設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試和其他技術(shù)支持；負責(zé)游戲開發(fā)工具和運營維護工具的設(shè)計與開發(fā)；完成游戲服務(wù)器端模塊代碼及相關(guān)文檔的擬制；促進游戲的改進創(chuàng)新，管理維護游戲平臺的制作與運行。游戲開發(fā)工程師應(yīng)該熟悉SQL數(shù)據(jù)庫知識，能獨立完成各種復(fù)雜的查詢；熟悉Java、Python等編程語言；熟悉HTTP、Servlet、Json、XML；有良好的面向?qū)ο笤O(shè)計能力，了解設(shè)計模式，了解游戲系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和游戲引擎。x7.2就業(yè)形勢分析x二、就業(yè)形勢分析5G技術(shù)與應(yīng)用相關(guān)人才招聘需求與平均工資走勢x二、就業(yè)形勢分析x二、就業(yè)形勢分析x二、就業(yè)形勢分析1.新興就業(yè)崗位a.大數(shù)據(jù)工程技術(shù)人員b.物聯(lián)網(wǎng)安裝調(diào)試員c.云計算工程技術(shù)人員d.數(shù)字化管理師e.智能制造工程技術(shù)人員f.無人機裝調(diào)檢修工x二、就業(yè)形勢分析2.未來形勢

隨著通信技術(shù)與各種新技術(shù)的深度融合，涉及的領(lǐng)域越來越廣泛，如電信、網(wǎng)絡(luò)、家電、金融、醫(yī)療、航空、工業(yè)等。從通信的傳統(tǒng)領(lǐng)域來看，我國通信基礎(chǔ)設(shè)施包括光纖、