機械工業(yè)出版社同名教材

配套電子教案現(xiàn)代通信系統(tǒng)

〔第2版〕第1章程控交換系統(tǒng)第2章數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)第3章移動通信系統(tǒng)第4章數(shù)字傳輸系統(tǒng)第5章光纖通信系統(tǒng)第6章衛(wèi)星通信系統(tǒng)第7章用戶接入系統(tǒng)本書章節(jié)現(xiàn)代通信的起源可以說是從開始的，滿足了人們相互之間進行信息交流的需要。人們使用離不開交換機，交換機能夠?qū)⑷我鈨蓚€用戶接通。眾多交換機連在一起就構(gòu)成交換網(wǎng)，通過這個網(wǎng)，世界各地的用戶可以相互通話。第1章程控交換系統(tǒng)1.1交換簡介最初的通訊只能在固定的兩部機之間進行A用戶B用戶C用戶固定的兩部機之間的通話顯然不能滿足人們的需要，人們希望有選擇地與對方通話，由此想到建立一個人工交換站。人工交換出現(xiàn)電話交換站(話務(wù)員)A用戶B用戶C用戶人工交換的缺點是顯而易見的，如果能用機器來代替話務(wù)員的工作，那就能大大提高交換的工作效率。這就引出了自動交換機的產(chǎn)生。自動交換機的開展經(jīng)歷了步進制、縱橫制、程控制等開展過程。自動交換的開展現(xiàn)在，數(shù)字程控交換機已經(jīng)得到廣泛普及。程控交換機房隨著社會經(jīng)濟的開展，人們不僅需要進行本地交換，而且需要同世界各地進行通話聯(lián)系，這就要考慮如何把各地的連接起來，也就是如何組建網(wǎng)。交換網(wǎng)的出現(xiàn)網(wǎng)中不同位置的交換機起著不同的作用，故有不同的名稱，如端局、匯接局、長途局等。不同的連接線也有不同的名稱，如用戶線、中繼線等。交換網(wǎng)中的交換機交換網(wǎng)的組成中繼線用戶線匯接局匯接局端局端局端局端局長途局程控交換機是指用計算機來控制的交換系統(tǒng)，它由硬件和軟件兩大局部組成，其中硬件局部被分為兩個子系統(tǒng)：話路子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)

程控交換機的根本組成程控交換機的的硬件結(jié)構(gòu)用戶電路中繼器中繼器交換網(wǎng)絡(luò)信號終端掃描器驅(qū)動器存儲器中央處理器輸入/輸出設(shè)備話路子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)總線用戶電路程控交換機的機柜交換機的中央處理機柜和電源機柜自動振鈴回叫縮位撥號熱線效勞呼叫轉(zhuǎn)移呼出限制程控交換機的效勞功能呼叫等待三方通話免打攪鬧鐘叫醒

交換機按用途可分為局用交換機和用戶交換機兩類。用戶交換機也稱為小交換機〔PBX〕，用于單位內(nèi)的交換以及內(nèi)部與公共網(wǎng)的連接。可以用用戶線與局用交換機連接，也可以用中繼線與局用交換機連接。最常見的連接方式是半自動中繼方式和全自動中繼方式。用戶交換機在程控交換機中，為便于傳輸與處理,常將多條話路信號復(fù)用在一起，然后再送入交換網(wǎng)絡(luò)。此時，在一條物理電路上順序傳送著多路話音信號，每路信號占用一個時隙。所以說，在數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)中對話音電路的交換實際上是對時隙的交換。1.2數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)時隙交換的過程可以分成兩步。第一步是在一條電路的任意兩個時隙之間進行的交換，稱為時分交換，由T型接線器完成；第二步是在兩條電路上的相同時隙之間進行的交換，稱為空分交換，由S型接線器完成。

時隙交換對于小型交換機來說，交換網(wǎng)絡(luò)往往由一級T型接線器組成就可以了，而對于大型交換機那么肯定是不夠的。這時可以采用多級組合方案，其中T-S-T組合是最常用的。多級組合交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)的控制一般包括：接收要求建立接續(xù)的地址，尋找通過單級或多級網(wǎng)絡(luò)的通路，建立通路接續(xù)以及最后釋放該通路。

交換網(wǎng)絡(luò)的控制機所產(chǎn)生的話音信號都是模擬信號，而程控交換機所處理的必須是數(shù)字信號。因此，程控交換機必須將機發(fā)出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，而且還要對機進行饋電、振鈴和測試等。這些必不可少的功能都是由用戶電路來完成的。1.3用戶電路B——向用戶饋送電源O——過壓保護R——振鈴S——監(jiān)視

C——編譯碼及濾波H——2/4線轉(zhuǎn)換T——測試

用戶電路的功能可以簡稱為“BORSCHT〞功能用戶電路的功能用戶電路一般由兩塊專用集成電路組件組成，一塊是用戶接口電路，另一塊是編譯碼器和濾波器。用戶電路的整體結(jié)構(gòu)

用戶機柜交換機之間是由中繼線連接的，中繼器是交換機與中繼線之間的接口設(shè)備，中繼器可分為以下兩種：模擬中繼器數(shù)字中繼器1.4中繼器模擬中繼器的主要功能與模擬用戶電路相似，如忙閑控制、信號發(fā)送與接收、過壓保護、發(fā)送與接收電平的調(diào)節(jié)、各種傳輸參數(shù)的分配、提供測試接口、完成話音信號的A/D和D/A轉(zhuǎn)換。

模擬中繼器數(shù)字中繼器的主要功能有：時鐘提取、碼型變換、幀同步和復(fù)幀同步等。數(shù)字中繼器所連接的是傳碼率為2048Kbps的32路PCM基群線路,即一個數(shù)字中繼器可提供30條話路、一條同步通路和一條標志信號通路。數(shù)字中繼器中繼傳輸模塊程控交換機是存儲程序控制的交換機，也就是通過運行處理器中的程序，控制整個話路的接續(xù)，因此軟件在程控交換機中具有極其重要的作用。1.5交換機的軟件系統(tǒng)程控交換機的軟件系統(tǒng)從總體上可分為兩大局部運行軟件和支持軟件。運行軟件是指交換系統(tǒng)進行呼叫處理、管理和維護等工作所需的程序和數(shù)據(jù),是在線運行的。支持軟件是指編譯程序、模擬程序和連接編輯程序等，它是在編寫和調(diào)試程序時為了提高效率而使用的程序，是脫機運行的。運行軟件和支持軟件程控交換機軟件系統(tǒng)的根本任務(wù)是控制交換機運行，而交換機的根本目的是建立和釋放呼叫。因此對交換機軟件系統(tǒng)有以下一些特殊要求：1.運行快存儲小；2.以多道程序運行的方式工作；3.保證系統(tǒng)不中斷；4.通用性能好。對軟件系統(tǒng)的要求呼叫處理的過程是比較復(fù)雜的，可簡單地概括為三步:輸入處理輸出處理內(nèi)部處理

經(jīng)過這三步后，交換機便從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種穩(wěn)定狀態(tài),周而復(fù)始,循環(huán)無盡。呼叫處理的過程信令是指通信系統(tǒng)中的控制指令。它可以指導(dǎo)終端設(shè)備、交換系統(tǒng)及傳輸系統(tǒng)協(xié)同運行，在指定的終端之間建立臨時的通信信道，并維護網(wǎng)絡(luò)本身正常運行。信令系統(tǒng)是通信網(wǎng)的重要組成局部，是通信網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)。1.6交換機的信令系統(tǒng)按傳送通道可分為：隨路信令，共路信令按功能可分為：線路信令，路由信令，管理信令

按工作區(qū)域可分為：用戶線信令，局間信令信令的分類信令的傳送要遵守一定的規(guī)約和規(guī)定，這就是信令方式。它包括信令的結(jié)構(gòu)形式、信令在多段路由上的傳送方式及控制方式。信令方式當網(wǎng)采用共路信令后，除原有網(wǎng)外，還要有一個獨立的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，即信令網(wǎng)。它除傳送呼叫控制等信令以外，還要傳送網(wǎng)絡(luò)管理與維護等信息，它實際上是一個載送各種信息的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)，是一個專用的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。信令網(wǎng)信令模塊第2章數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)計算機的輸入和輸出都是數(shù)據(jù)信號，因此數(shù)據(jù)通信是計算機和通信相結(jié)合而產(chǎn)生的一種通信方式。數(shù)據(jù)通信可定義為“用通信線路〔包括通信設(shè)備〕將遠地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與主計算機連接起來進行信息處理〞，以實現(xiàn)硬件、軟件和信息資源共享。2.1數(shù)據(jù)通信根底通信對象不同對可靠性的要求不同通信的持續(xù)時間不同通信中的信息特性不同

數(shù)據(jù)與話音的區(qū)別數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成DTE通信控制器中央處理裝置主存儲器信道DCEDCE數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)鏈路計算機中心磁帶磁盤接口接口電路交換

報文交換

分組交換

數(shù)據(jù)通信的交換方式分組交換方式首先把來自發(fā)信終端的數(shù)據(jù)暫存在交換機的存儲器里，接著在網(wǎng)內(nèi)高速存儲和傳送，最后傳遞到收信終端。分組是將整個報文劃分成一定大小的塊〔也叫小包〕，再加上接收地址和控制信息〔也叫標簽〕所構(gòu)成的信息傳送單位。數(shù)據(jù)報方式

虛電路方式分組交換方式虛電路可以是永久連接,也可以是臨時連接。永久連接的稱為“永久虛電路〞,用戶在向網(wǎng)絡(luò)預(yù)約了該項效勞之后,就在兩個用戶之間建立起永久的虛連接,用戶之間的通信直接進入數(shù)據(jù)的傳輸階段,就好象具有一條專線一樣,可隨時傳送數(shù)據(jù)。臨時連接的稱為“交換虛電路〞,用戶終端在通信之前建立虛電路，通信結(jié)束后就撤除虛電路。虛電路的連接公共數(shù)據(jù)網(wǎng)(PDN)是在整個國家或全世界提供公共電信效勞的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。為了使用戶設(shè)備經(jīng)PDN的連接能標準化，原CCITT在1976年制定了X.25協(xié)議標準，所以習(xí)慣上稱PDN為X.25網(wǎng)。X.25協(xié)議標準幀中繼2.3ATM交換信元結(jié)構(gòu)分為兩類：一類用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的接口NNI，另一類用于用戶和網(wǎng)絡(luò)之間的接口UNI。ATM信元的結(jié)構(gòu)ATM交換與分組交換相似，它也采用虛電路連接，但為了和分組交換有所區(qū)別，一般將ATM交換中的連接稱之為“虛連接〞，其連接的建立過程和分組交換完全不同,而且,這種虛連接是由假設(shè)干虛信道〔VC〕和虛通道〔VP〕相互連接而成。虛連接

信頭用戶信息異步多路復(fù)用模式

t裝入用戶信息的信元其它用戶的信元

用戶信息時隙同步多路復(fù)用模式t125us(幀)125us(幀)異步復(fù)用的根本概念

ATM交換過程主要包括以下幾個方面： 1.路由選擇 2.標記轉(zhuǎn)換 3.信元排隊 4.發(fā)送ATM交換過程ATM交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)信元交換機構(gòu)(CSF)IMIM接續(xù)容許控制OMOM系統(tǒng)管理N1N1::::早期計算機通信計算機A計算機B計算機A計算機B計算機CLAN網(wǎng)絡(luò)1計算機A計算機B計算機D路由器計算機C網(wǎng)絡(luò)2TCP/IP協(xié)議

用戶A路由選擇表路由器1路由器2203.0.5.10

202.56.5.1203.0.5.2198.1.2.3198.1.2.0路由選擇表網(wǎng)絡(luò)3198.1.2.9用戶B

網(wǎng)絡(luò)1202.56.5.0網(wǎng)絡(luò)2203.0.5.0C202.56.5.01C203.0.5.02R198.1.2.0203.0.5.102C203.0.5.01C198.1.2.02R202.56.5.03.0.5.22路由器工作原理路由器機架IP交換原理IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)市話交換機網(wǎng)關(guān)LAN關(guān)守PC機計費服務(wù)器電話傳真?zhèn)髡婢W(wǎng)管服務(wù)器電話市話交換機網(wǎng)關(guān)IP網(wǎng)絡(luò)通信的普及造成各種各樣通信網(wǎng)并存的局面，由此給用戶帶來麻煩。為解決這一問題，ISDN應(yīng)運而生。通過一個ISDN網(wǎng),用戶可以將多種通信設(shè)備同時接入，只用一個號碼，這無疑帶來極大方便?，F(xiàn)階段應(yīng)用還僅是N-ISDN，它是對現(xiàn)有程控交換機做一些軟硬件的增補而成，提供兩種連接方式，即2B+D方式和30B+D方式。2.5綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)〔ISDN〕ISDN概念示意圖電話網(wǎng)分組網(wǎng)ISDN網(wǎng)NT電報網(wǎng)第3章移動通信系統(tǒng)

3.1移動通信簡介

移動通信是指通信的雙方，至少有一方是在移動中進行信息交換的。移動通信的分類

按設(shè)備的使用環(huán)境可分為陸地移動通信、海上移動通信和航空移動通信；按效勞對象可分為專用移動通信和公用移動通信；按系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)可分為蜂窩移動系統(tǒng)、集群調(diào)度移動系統(tǒng)、無中心個人無線系統(tǒng)、公用無繩系統(tǒng)和移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

移動通信的特點

1.電波衰落現(xiàn)象2.遠近效應(yīng)3.干擾大4.多普勒效應(yīng)5.環(huán)境條件差移動通信系統(tǒng)的組成移動通信系統(tǒng)一般由移動臺〔MS〕、基站〔BS〕、移動業(yè)務(wù)交換中心〔MSC〕等組成。BSMSC市話局MS市話網(wǎng)（PSTN）移動電話網(wǎng)移動通信機房隨著經(jīng)濟的開展，移動通信應(yīng)用日益廣泛，有限的無線電頻率要提供給越來越多的用戶共同使用。頻道擁擠、相互干擾已成為阻礙移動通信開展的首要問題。解決這些問題的方法就是按一定的標準組成移動通信網(wǎng)絡(luò)，保障網(wǎng)內(nèi)所有用戶有序地通信。頻率管理頻率是人類所共有的一種特殊資源，它并不是取之不盡的。頻率的分配和使用需在全球范圍內(nèi)制定統(tǒng)一的規(guī)那么。我國分配給民用移動通信的頻段主要在150MHz、450MHz、900MHz頻段和1800MHz頻段，各項具體業(yè)務(wù)如專用對講機、無繩、蜂窩移動等的使用頻率均有具體的明確規(guī)定。信道的分配

移動通信的基站都采用多信道共用方式，由這些信道組成的一個信道組的頻率配置應(yīng)遵循一定的規(guī)那么，以防止種種可能的干擾。信道的分配方法主要有兩種:分區(qū)分組配置法等頻距配置法?；咎炀€

3個板狀天線構(gòu)成3個無線扇形小區(qū)。移動通信網(wǎng)的信令

在移動通信網(wǎng)中，除了傳輸話音信號之外，為使全網(wǎng)有秩序地工作，還必須在正常通話的前后傳輸很多非話音信號，這些非話音信號統(tǒng)稱為“信令〞。移動通信中的信令大致可以分為移動臺位置登記的信令；有關(guān)通話開始的信令；通話中的各種信令以及有關(guān)通話結(jié)束的信令。傳輸這些信令的方式有專用控制信道和共用話音信道兩種方式。3.3GSM移動通信系統(tǒng)

GSM系統(tǒng)也叫數(shù)字移動通信系統(tǒng)，屬于第二代移動通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用頻分復(fù)用(FDMA)和時分復(fù)用(TDMA)結(jié)合的方式，擴大了用戶容量，信道中傳輸?shù)娜渴菙?shù)字信號，保密性能提高。我國GSM標準TDMA根本概念TDMA的根本思想是小區(qū)中各移動臺占用同一頻帶，但使用不同的時隙。通常各移動臺只在規(guī)定的時隙內(nèi)以突發(fā)的形式發(fā)射它的信號，這些信號通過基站的控制在時間上依次排列、互不重疊的；同樣，各移動臺只要在指定時隙內(nèi)接收信號，就能從合路信號中把發(fā)給它的信號區(qū)分出來。GSM系統(tǒng)的功能實體BTSBSCBSCBTSBTSOMCEIRHLR/AUCMSC/VLRMSMSMSGSM移動交換機越區(qū)切換

當移動用戶離開基站較遠時，無線傳輸質(zhì)量逐漸下降。這時，系統(tǒng)就需要將移動用戶轉(zhuǎn)換到另一個基站，這種由原基站的業(yè)務(wù)信道轉(zhuǎn)換到新基站的業(yè)務(wù)信道的過程稱為越區(qū)切換，切換的過程由系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來決定。BSC模塊

GPRS業(yè)務(wù)GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Internet(TCP/IP)BTSBSCHLR/AUCMSC/VLRPCUSGSNGGSN基站子系統(tǒng)(BSS)PSTN電路交換子系統(tǒng)(CSS)分組交換子系統(tǒng)(PSS)GPRS的優(yōu)點速率高容量大永遠在線根據(jù)用戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量收費3.4CDMA移動通信系統(tǒng)CDMA原理示意圖

編碼與交織BPF擴頻編碼擴頻編碼數(shù)字濾波器去交織和解碼BPF載波載波數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)CDMA系統(tǒng)的主要優(yōu)點大容量軟容量軟切換話音激活保密性好高質(zhì)量和低功率CDMA移動通信直放站3.5移動臺的工作原理移動臺是通信網(wǎng)絡(luò)的終端無線設(shè)備，主要由射頻局部和邏輯/音頻局部組成。不同移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的移動臺電路結(jié)構(gòu)有所區(qū)別，但其根本的原理是相同的，都是無線終端設(shè)備。射頻局部射頻局部一般指電路的模擬射頻和中頻處理局部，主要完成接收信號的下變頻，得到模擬基帶信號，以及發(fā)射模擬基帶信號的上變頻，得到射頻信號。按照電路結(jié)構(gòu)劃分，射頻局部又可以分為接收機、發(fā)射機和頻率合成器。邏輯/音頻局部邏輯/音頻局部可以分為系統(tǒng)邏輯控制和音頻信號處理兩個單元。系統(tǒng)邏輯控制單元是由中央處理器和存儲器組組成。音頻信號處理單元分為接收音頻信號處理和發(fā)射音頻信號處理，一般包括數(shù)字信號處理器和中央處理器。雙頻雙頻的誕生是為了適應(yīng)GSM系統(tǒng)的開展需要。所謂雙頻就是一部可以在900MHz和1800MHz這兩個頻段中使用，并且可以使用相同的號碼。雙頻與單頻的區(qū)別1.除GSM900的原系統(tǒng)外，增加了GSMl800的收發(fā)機各一套。2.發(fā)射的1800MHz頻段增加了放大已調(diào)波的高頻放大通道、本振混頻等直到天線切換電路。3.接收的1800MHz頻段包括了自高頻低噪聲放大器直到混頻、中頻輸出等電路。中頻放大后的電路和GSM900頻段是共用的。4.在邏輯電路中增加了相應(yīng)的控制電路。5.在天線電路中增加了GSM900和GSM1800的切換電路。6.利用PLLVCO電路可以產(chǎn)生高穩(wěn)定度的900MHz和1800MHz頻段的兩套第一本振頻率。CDMA移動3.6無線市話系統(tǒng)小靈通的特點綠色使用方便經(jīng)濟實惠音質(zhì)清晰網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資低功能多樣化網(wǎng)絡(luò)效勞多樣化小靈通的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖控制網(wǎng)絡(luò)RPC/CSCRPC/CSCRP/CSRP/CSRP/CSRP/CSPSTNRP，CS——基站RPC，CSC——基站控制器小靈通基站3.7集群移動通信系統(tǒng)集群系統(tǒng)的主要特點多用戶共享采用排隊制具有限時功能具有錄音功能可以連接市話集群系統(tǒng)的組成PSTNCP1MS市話局控制交換中心MSMSCP2CP3CP——用戶調(diào)度臺MS——移動臺基站控制交換中心基站800M發(fā)射機數(shù)字傳輸是以數(shù)字信號的形式傳遞消息，采用時分復(fù)用方式實現(xiàn)多路通信。早期的數(shù)字傳輸系統(tǒng)主要是數(shù)字微波通信系統(tǒng)，后來開展起來的SDH系統(tǒng)是現(xiàn)代電信網(wǎng)中數(shù)字信號傳輸?shù)母灸Ｊ健Ｓ嬎銠C的普及使得數(shù)據(jù)傳輸越來越多，利用數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù)信號成為一種新的電信業(yè)務(wù)，DDN系統(tǒng)的誕生滿足了這種業(yè)務(wù)的要求。第4章數(shù)字傳輸系統(tǒng)

微波是指頻率在300MHz至300GHz范圍內(nèi)的電磁波。數(shù)字微波通信是指利用微波攜帶數(shù)字信息，通過電波空間，同時傳送假設(shè)干相互無關(guān)信息，并進行再生中繼的通信方式。4.1數(shù)字微波通信系統(tǒng)

中繼傳輸方式地面微波接力通信系統(tǒng)工作在46GHz，它通過地面多座中繼站在兩地之間建立通信鏈路，相鄰中繼站的距離為視距〔約50Km〕。數(shù)字微波系統(tǒng)組成

市內(nèi)電話局用戶終端市內(nèi)電話局用戶終端微波中繼站微波收發(fā)信設(shè)備調(diào)制解調(diào)設(shè)備時分復(fù)用設(shè)備調(diào)制解調(diào)設(shè)備時分復(fù)用設(shè)備甲地乙地微波收發(fā)信設(shè)備數(shù)字微波通信的特點1.頻帶寬干擾小2.中繼傳輸組網(wǎng)靈活3.抗干擾性強4.保密性好5.便于組成數(shù)字通信網(wǎng)

數(shù)字微波系統(tǒng)實例發(fā)信設(shè)備的組成發(fā)信本振變?nèi)莨苷{(diào)頻自動電平控制濾波器單向器發(fā)信混頻分路濾波輸出功放微波功放中放公務(wù)信號中頻信號收信設(shè)備的組成

中頻輸出微波濾波收信混頻前置中放抑鏡濾波低噪聲放大主中放自適應(yīng)均衡合成微波濾波收信混頻前置中放抑鏡濾波低噪聲放大檢出控制器本振移相來自上天線來自下天線數(shù)字傳輸系統(tǒng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要組成局部,由于傳統(tǒng)的準同步數(shù)字體系(PDH)有其自身的一些缺陷，因而不能適應(yīng)現(xiàn)代通信網(wǎng)的開展，需要一個新的傳輸體制，同步數(shù)字體系〔SDH〕那么應(yīng)運而生。4.2SDH傳輸系統(tǒng)同步復(fù)接是用一個高穩(wěn)定的主時鐘來控制被復(fù)接的幾個低次群信號，使這幾個低次群的碼速統(tǒng)一在主時鐘的頻率上，到達同頻、同相。異步復(fù)接是各低次群使用各自的時鐘,因此各低次群的碼速率不同。此時，應(yīng)先進行碼速調(diào)整，使各低次群碼速到達一致,然后再進行同步復(fù)接。同步和異步復(fù)接準同步數(shù)字系列(PDH)1.沒有統(tǒng)一標準2.光接口不標準3.不便復(fù)接4.不便網(wǎng)管PDH的固有缺點SDH的產(chǎn)生SDH的根本概念2Mb/s電信號SDH分插復(fù)用器155Mb/s光接口155Mb/s光接口1.統(tǒng)一接口2.標準化等級3.豐富的幀結(jié)構(gòu)4.靈活復(fù)用5.網(wǎng)管標準6.與PDH兼容SDH的根本特點SDH是由SDH網(wǎng)絡(luò)單元組成，在信道上進行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的系統(tǒng)。SDH網(wǎng)絡(luò)單元包括終端復(fù)用器(TM)、分插復(fù)用器(ADM)、再生中繼器(REG)和SDH數(shù)字交叉連接設(shè)備(SDXC)等。SDH網(wǎng)絡(luò)單元SDH系統(tǒng)組成SDXC或ADMREGTMREGTM再生段再生段再生段再生段復(fù)用段復(fù)用段通道SDH復(fù)用結(jié)構(gòu)

STM-N×NAUG×1AU-4AU-4TUG-3TUG-2C-12VC-12TU-12C-3VC-3TU-3139264KbpsC-434368Kbps2048Kbps指針處理×3×7×3×1復(fù)用定位校準映射容器(C)虛容器(VC)支路單元(TU)支路單元組(TUG)管理單元(AU)管理單元組(AUG)

SDH復(fù)用單元

點對點拓撲線拓撲環(huán)形拓撲樞紐型拓撲網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲SDH與DDN機架4.3DDN系統(tǒng)DDN的全稱是數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)，是利用數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù)信號的數(shù)字傳輸網(wǎng)，它主要向用戶提供端到端的數(shù)字型數(shù)據(jù)傳輸信道,既可用于計算機遠程通信，也可傳送數(shù)字、數(shù)字話音、圖象等各種數(shù)字化業(yè)務(wù)。DDN提供半永久性連接電路。半永久性連接所謂半永久性連接是指DDN所提供的信道是非交換型的，用戶之間的通信通常是固定的。一旦用戶提出改變的申請，由網(wǎng)絡(luò)管理人員或在網(wǎng)絡(luò)允許的情況下由用戶自己對傳輸速率、傳輸目的地與及傳輸路由進行修改，但這種修改不是經(jīng)常的。

DDN的優(yōu)點1.專用通道2.傳輸速率高3.傳輸質(zhì)量好4.DDN是透明傳輸網(wǎng)5.傳輸距離遠DDN系統(tǒng)組成用戶設(shè)備用戶接入單元用戶設(shè)備用戶線數(shù)字信道用戶線網(wǎng)絡(luò)控制管理中心節(jié)點節(jié)點節(jié)點用戶接入單元DDN的用戶接入方式二線模擬傳輸方式二線(或四線)頻帶傳輸方式二線(或四線)基帶傳輸方式基帶傳輸加TDM復(fù)用傳輸方式語音和數(shù)據(jù)復(fù)用傳輸方式2B+D速率的DTU傳輸方式PCM傳輸方式DDN節(jié)點通過PCM設(shè)備的傳輸方式

DDN應(yīng)用例如第5章光纖通信系統(tǒng)

光纖全稱為光導(dǎo)纖維，它是一種能夠通光的、直徑很細的透明玻璃絲，是一種新的傳輸介質(zhì)。光纖通信是以光波為載波,以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)的激光通信，亦即將要傳的、電報、圖象和數(shù)據(jù)等信號先變成光信號，再經(jīng)由光纖進行傳輸或在本地進行光交換的一種通信方式。5.1概述

利用光導(dǎo)纖維作為光的傳輸介質(zhì)的光纖通信,其開展只有幾十年的歷史，它的開展是以1960年美國人Maiman創(chuàng)造的紅寶石激光器，和1966年英籍華人高錕博士提出利用二氧化硅石英玻璃可制成低損耗光纖的設(shè)想為根底的，這種設(shè)想直到1970年美國康寧公司研制出損耗為20dB/Km的光纖，才使光纖進行遠距離傳輸成為可能。開展歷史自1970年以后，光纖通信的研究在世界范圍內(nèi)展開并得到迅猛開展，在短短的一、二十年中，已從0.85um短波長多模光纖開展到1.31um～1.55um的長波長單模光纖，同時開發(fā)出許多新型光電器件，激光器壽命已達數(shù)十萬小時甚至百萬小時，一些國家相繼建成了長距離光纖通信系統(tǒng)。特點

1.頻帶寬容量大2.損耗低傳輸遠3.抗干擾無串話4.保密性強5.資源豐富6.線徑細重量輕7.容易均衡系統(tǒng)的根本組成光纖通信系統(tǒng)可歸結(jié)為電-光-電的簡單模型。即需傳輸?shù)男盘柋仨毾茸兂呻娦盘?，然后轉(zhuǎn)換成光信號在光纖內(nèi)傳輸，對端又將光信號變成電信號。整個過程中，光纖局部只起傳輸作用，對于信號的生成和處理，仍由電系統(tǒng)來完成。光端機光纖光纖數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)

中繼器光端機5.2光纖與光纜光纖通信中采用的傳輸媒介是光纖，光纖與加強元件、外護層等組合而成光纜。光纖導(dǎo)光的原理

包層(n2)

芯線(n1)

入射

出射

光纖是一種介質(zhì)波導(dǎo)，具有把光封閉在其中并沿軸向進行傳播的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其直徑大約只有0.1mm，它是由兩種折射率不同的玻璃構(gòu)成的。光纖的種類光纖是一種新型的光波導(dǎo)，其種類很多，按光纖材料不同，常見的有以下幾種：·石英光纖

·多組分玻璃光纖

·全塑光纖光纖的結(jié)構(gòu)纖芯

包層

塑套

光纖的損耗特性1.吸收損耗·本征吸收·雜質(zhì)吸收2.散射損耗·瑞利散射·結(jié)構(gòu)缺陷散射光纖的色散特性1.材料色散2.模式色散3.波導(dǎo)色散光纜的結(jié)構(gòu)5.3光端機的組成由于光纖通信系統(tǒng)一般都是雙向的，所以我們將光發(fā)射機和接收機做在一起，稱為光端機。

光發(fā)射機光發(fā)射機的作用是將電信號變成光信號，然后送入光纖中傳輸出去。光發(fā)射機主要是由光源、光源驅(qū)動、調(diào)制以及信道編碼電路三局部組成。光發(fā)射機原理圖ATC驅(qū)動APC光源光監(jiān)測均衡碼型變換擾碼編碼時鐘數(shù)字基帶信號信道編碼電路光源驅(qū)動與調(diào)制電路光接收機光接收機的作用是接收經(jīng)光纖傳輸衰減后的十分微弱的光信號，從中檢測出傳送的信息，放大到足夠大后，供終端處理使用。它包括光電檢測器、光信號接收電路和信道解碼電路三局部。光接收機原理圖光電檢測器放大器均衡器判決器解碼解擾碼型反變換時鐘恢復(fù)電路AGC電信號光信號接收電路信道解碼電路光信號5.4光纖通信系統(tǒng)的組成一個光纖通信系統(tǒng)，主要是由光發(fā)射機、光纖、光中繼器、光接收機幾局部組成。但作為一個完整的光纖通信系統(tǒng)，其中還應(yīng)包括：監(jiān)控系統(tǒng)、脈沖復(fù)接和脈沖別離、告警以及電源系統(tǒng)等。中繼器前置放大器主放大均衡判決調(diào)制電路光源時鐘提取自動功率控制光電檢測器自動功率控制波分復(fù)用Λ1（光源）Λ2（光源）Λn（光源）合波器Λ1(檢測器)分波器Λ2(檢測器)Λn(檢測器)單根光纖

由于光纖具有很寬的帶寬，因此可以在一根光纖中傳輸多個波長的光載波，這就是波分復(fù)用(WDM)，它類似于無線電信道的頻分復(fù)用。5.5光纖的測量光纖測量系統(tǒng)的組成光纖作為一種“理論〞的傳光介質(zhì)，其參數(shù)多是由單個或多個波長的光在通過光纖后，測量其光強分布或光的幅度、相位變化等物理量,再經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)字處理而得到的。光源耦合探測放大顯示光纖

光纖測量儀表光纖測量的內(nèi)容光纖的參數(shù)可以分為幾何尺寸、光學(xué)特性參數(shù)和傳輸特性參數(shù)三大類?！缀纬叽绨ü饫w的包層直徑、芯徑、偏心度和包層不圓度等；·光學(xué)特性參數(shù)主要有折射率分布、數(shù)值孔徑、模場直徑和截止波長；·傳輸特性參數(shù)主要指光纖的衰減常數(shù)、帶寬和色散系數(shù)等參數(shù)。光纖測量的方法目前國際上公認的光纖測試方法有基準測試法和替代測試法兩大類?！せ鶞蕼y試法就是嚴格按照光纖某一給定特性的定義進行測量的方法。·替代測試法那么是在某種意義上與給定特性的定義相一致的測量方法。光纖測量用具光纖跳線光纜接頭盒單模光纖模場直徑的測量光源濾模器檢測被測光纖

θ

單模光纖模場直徑是用來描述光纖中光功率沿光纖半徑的分布狀態(tài)，或者說是描述光纖所傳輸?shù)墓饽芗谐潭鹊膮?shù)。因此，測量單模光纖模場直徑的核心就是要測出這種分布。第6章衛(wèi)星通信系統(tǒng)利用衛(wèi)星進行通信的科學(xué)設(shè)想，是在1945年由英國的克拉克首先提出的。但直至1957年，前蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，人們才真正看到實現(xiàn)衛(wèi)星通信的希望。1962年，美國成功地發(fā)射了第一顆通信衛(wèi)星,試驗了橫跨大西洋的傳輸。于是,經(jīng)過二十多年的探索和試驗，衛(wèi)星通信終于跨入了實用階段，漸漸走近我們的生活。6.1概述

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，在多個地球站之間進行的通信。由于作為中繼站的衛(wèi)星離地面很高，所以經(jīng)過一次中繼轉(zhuǎn)接之后即可進行長距離的通信。用于實現(xiàn)通信目的的這種人造地球衛(wèi)星被稱為通信衛(wèi)星。衛(wèi)星通信是宇宙通信形式之一，采用的是微波頻段。

衛(wèi)星通信的根本概念通信衛(wèi)星地面站A

地面站B

衛(wèi)星通信系統(tǒng)的優(yōu)點

通信距離遠覆蓋面積大，可以進行多址通信通信頻帶寬、容量大性能穩(wěn)定可靠衛(wèi)星通信的頻段選擇自由空間的傳播損耗由于衛(wèi)星通信用的無線電波主要是在大氣層以外的宇宙空間內(nèi)傳播，而宇宙空間是接近真空狀態(tài)的，并且由于在目前所使用的頻段范圍內(nèi)，與自由空間的傳播衰耗相比，大氣層的衰減損耗很小，所以根本上可以認為，電波是在均勻媒介的自由空間內(nèi)傳播，信道的特性較穩(wěn)定。因此，從信道性質(zhì)來說,一般都認為是恒參信道。6.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成地面站監(jiān)控管理系統(tǒng)測控系統(tǒng)通信衛(wèi)星6.3衛(wèi)星通信的多址連接方式所謂多址連接方式，就是許多個地面站通過共同的通信衛(wèi)星來實現(xiàn)覆蓋區(qū)域內(nèi)的相互連接，而無需中間轉(zhuǎn)接。這就要求各個地面站發(fā)向其它地面站的信號之間必須有區(qū)別。頻分多址方式頻分多址〔FDMA〕是根據(jù)各地面站發(fā)射的信號頻率不同，按照頻率的上下，順序排列在衛(wèi)星的頻帶里，各地面站的信號頻譜要排列得互相不重疊。也就是說，按照頻率不同來區(qū)分是哪個站址。時分多址方式時分多址〔TDMA〕是將通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的信號在時間上分成“幀〞來進行多址劃分的，在一幀內(nèi)又劃分成假設(shè)干個時隙，將這些時隙分配給地面站，只允許各地面站在所規(guī)定的時隙內(nèi)發(fā)射信號?？辗侄嘀贩绞娇辗侄嘀贰睸DMA〕是指在衛(wèi)星上安裝多個天線，這些天線的波束分別指向地球外表上的不同區(qū)域。不同區(qū)域的地面站所發(fā)射的電波在空間不會互相重疊，即使在同一時間、不同區(qū)域的地面站使用相同的頻率來工作，它們之間也不會形成干擾。碼分多址方式碼分多址方式〔CDMA〕的原理是：利用自相關(guān)性非常強而互相關(guān)性非常弱的周期性碼序列作為地址信息，對被用戶信息調(diào)制過的已調(diào)波進行再次調(diào)制，使其頻譜大為展寬〔稱為擴頻〕；經(jīng)衛(wèi)星信道傳輸后，在接收端以本地產(chǎn)生的的地址碼為參考，根據(jù)相關(guān)性的差異對收到的所有信號進行鑒別，從中將地址碼與本地地址碼完全一致的寬帶信號復(fù)原為窄帶而選出，其它與本地地址碼無關(guān)的信號那么仍保持或擴展為寬帶信號而濾去。6.4通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的重要組成局部。通信衛(wèi)星的組成在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，所有地面站發(fā)出的信號都是經(jīng)過衛(wèi)星中繼轉(zhuǎn)發(fā)到地面接收站的。為了完成這一轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)，衛(wèi)星上必須配備轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號的通信系統(tǒng)與天線系統(tǒng)。除此之外，為了保證通信衛(wèi)星的正常工作，還必須配備控制系統(tǒng)、遙測系統(tǒng)和電源系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)地面指令信號來控制衛(wèi)星姿態(tài)和位置等。通信衛(wèi)星的控制系統(tǒng)包括衛(wèi)星的位置控制系統(tǒng)和衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)。天線系統(tǒng)通信衛(wèi)星天線系統(tǒng)包括通信天線和遙測指令天線兩種。它們的特點是：體積小、重量輕、饋電容易，有便于在衛(wèi)星上組裝的結(jié)構(gòu)以及可靠性高和壽命長等。遙測系統(tǒng)

為了保持衛(wèi)星的正常運轉(zhuǎn)和通信，需要及時了解衛(wèi)星內(nèi)部的各種情況和設(shè)備的工作是否正常。在必要時，應(yīng)該通過遙測信號〔即指令信號〕去控制衛(wèi)星上某些設(shè)備的動作；另外，當一些部件發(fā)生故障時，還需自動將備份件轉(zhuǎn)換上去等。所有這些工作都是通過衛(wèi)星上的遙測系統(tǒng)來完成。通信系統(tǒng)在通信衛(wèi)星的各組成系統(tǒng)中，真正起到衛(wèi)星通信中繼站作用的是通信系統(tǒng)，也叫轉(zhuǎn)發(fā)器。前放變頻器中放限幅器變頻器高放倍頻器倍頻器本振電源系統(tǒng)

通信衛(wèi)星的電源一般同時采用太陽能電池和化學(xué)電池〔或原子能電池〕。通常太陽能電池作為常用電源使用，當衛(wèi)星進入地球陰影區(qū)(或者說衛(wèi)星日蝕)時，使用化學(xué)電池供電。6.5衛(wèi)星地面站地面站的組成發(fā)射系統(tǒng)接收系統(tǒng)控制系統(tǒng)終端系統(tǒng)電源系統(tǒng)饋電設(shè)備跟蹤設(shè)備天線系統(tǒng)市內(nèi)電話

地面站發(fā)射系統(tǒng)的組成調(diào)制器中頻放大器上變頻器自動功率控制發(fā)射波合成行波管放大激勵器大功率放大器傳輸波導(dǎo)基帶信號地面站接收系統(tǒng)的組成饋電設(shè)備低噪聲放大器傳輸放大器晶體管放大器接收波分離下變頻器中頻放大器基帶轉(zhuǎn)換裝置解調(diào)器橢圓波導(dǎo)饋線

地面站電源系統(tǒng)

一般情況下使用交流市電供電偶然斷電時使用蓄電池供電長期或定期斷電時使用柴油發(fā)電機電源機柜與蓄電池VSAT系統(tǒng)PCPC計算中心PCPC市話局用戶小站

用戶小站

衛(wèi)星

中心站

VSAT系統(tǒng)的開展目前，VSAT系統(tǒng)主要正在以下幾個方面進行改進：·降低本錢和安裝費用·擴大業(yè)務(wù)范圍·完成多種連接·開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)LEO系統(tǒng)低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，簡稱LEO，由距地面高度500～1500Km左右的眾多衛(wèi)星組成，運行在多個軌道上，與地球自轉(zhuǎn)不能保持同步，所以也叫非同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)。LEO系統(tǒng)的特點衰耗小時延短通信質(zhì)量好容量大發(fā)射本錢低移動終端小型化LEO系統(tǒng)的原理LEO系統(tǒng)與地面蜂窩移動通信系統(tǒng)的根本原理相似，都采用劃分小區(qū)和重復(fù)使用頻率的方法進行通信。不同的是LEO系統(tǒng)相當于把基站安裝在天空上，一個衛(wèi)星就相當于一個基站。由于天線和中繼器等都安裝在衛(wèi)星上，所以隨著衛(wèi)星的移動，基站、天線等都是不停地移動著的。6.7典型商用衛(wèi)星通信系統(tǒng)銥系統(tǒng)全球星系統(tǒng)海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)銥系統(tǒng)

這是由美國摩托羅拉公司在1988年提出的覆蓋全球的LEO系統(tǒng)，1998年投入使用。原方案采用77顆衛(wèi)星，與銥原子的電子數(shù)相等，故名。后來銥系統(tǒng)實際采用66顆衛(wèi)星，環(huán)繞6條均勻分布的近極圓軌道運行。相鄰軌道平面上的衛(wèi)星按相反方向運行。軌道高度約為780km，每個軌道平面分布11顆衛(wèi)星及1顆備用衛(wèi)星。全球星系統(tǒng)全球星系統(tǒng)是由美國勞拉公司和高通公司發(fā)起的。它有48顆衛(wèi)星，另加8顆備用衛(wèi)星，分布在8個傾角為520的圓軌道上。軌道高度為1414Km,每個軌道分布6顆衛(wèi)星和1顆備用衛(wèi)星。系統(tǒng)覆蓋南北緯700以內(nèi)地區(qū)，在其中每個區(qū)有2～4顆衛(wèi)星加以覆蓋。全球星系統(tǒng)組成

海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)

1979年國際海事衛(wèi)星組織(INMARSAT)宣告正式成立，當時共有28個成員國。INMARSAT衛(wèi)星系統(tǒng)屬GEO模式，由分布在大西洋、印度洋和太平洋三個區(qū)域上空的同步衛(wèi)星所組成，以形成覆蓋全球的通信網(wǎng),是目前世界上能對海、陸、空中的移動體提供同步衛(wèi)星通信的唯一系統(tǒng)。INMARSAT系統(tǒng)的組成船站岸站網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站衛(wèi)