通信新技术第1章

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1、主讲：王中杰主讲：王中杰太原电力高等专科学校电子信息工程系太原电力高等专科学校电子信息工程系Email：Mobile phone：13934213532F 固定用户固定用户 约约1313亿亿F 移动用户移动用户 20022002年移动用户超过固定用户年移动用户超过固定用户 20112011年达到年达到 约约5959亿亿F 因特网用户因特网用户 约约2121亿亿 20152015年全球固定宽带用户将达年全球固定宽带用户将达 约约7.27.2亿亿根据工业和信息化部统计，截止根据工业和信息化部统计，截止20112011年年1111月底月底F 全国电话用户总数达到全国电话用户总数达到 12.6212.

2、62亿户亿户F 固定用户固定用户 2.862.86亿户亿户F 移动用户移动用户 9.759.75亿户亿户 其中其中3G3G用户用户 1.21.2亿户亿户F 因特网用户因特网用户 1.551.55亿户亿户 全国电话普及率达到全国电话普及率达到94.294.2部部/百人，其中移动百人，其中移动电话普及率达到电话普及率达到72.872.8部部/百人。百人。F3G3G进入规模化发展阶段进入规模化发展阶段。截止。截止1111月份，月份，3G3G基站规模达基站规模达到到79.279.2万个，其中万个，其中TDTD基站基站2222万个，万个，3G3G网络已覆盖所有网络已覆盖所有城市和县城以及部分乡镇。城市和

3、县城以及部分乡镇。1111月末，月末，3G3G用户达到用户达到1187311873万户，比年初新增万户，比年初新增71687168万户，其中万户，其中TDTD用户用户48014801万户，万户，新增新增27312731万户。在移动电话净增用户中，万户。在移动电话净增用户中，3G3G用户所占用户所占比重从年初的比重从年初的43.7%43.7%上升到上升到72.5%72.5%。F农村通信服务水平逐步提高农村通信服务水平逐步提高。1-111-11月份，新增农村地月份，新增农村地区宽带用户区宽带用户789789万户，累计达到万户，累计达到32653265万户，占全部宽带万户，占全部宽带用户的用户的22

4、%22%。随着农村宽带普及水平的提高，电信基础。随着农村宽带普及水平的提高，电信基础设施普遍服务范围持续扩大，设施普遍服务范围持续扩大，100%100%的行政村和的行政村和94.5%94.5%的的2020户以上自然村通电话，户以上自然村通电话，99.7%99.7%的乡镇通宽带，的乡镇通宽带，100%100%的的乡镇、乡镇、95%95%行政村通互联网。行政村通互联网。新技术的驱动力是推动信息通信系统演进的新技术的驱动力是推动信息通信系统演进的重要因素。重要因素。一项新技术的出现，往往会造就一代一项新技术的出现，往往会造就一代新产品，推动市场的发展。当前通信技术的发展新产品，推动市场的发展。当前通

5、信技术的发展趋势需要我们加以预见。并且通信技术的发展趋趋势需要我们加以预见。并且通信技术的发展趋势也密切的影响着我们的生活方方面面。势也密切的影响着我们的生活方方面面。通信技术包括：两大技术通信技术包括：两大技术 q 传输技术：传输技术：q 交换技术：交换技术：现代的主要通信技术有数字通信技术，程控交现代的主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，信与数据网，ISDNISDN与与ATMATM技术，宽带技术，宽带IPIP技术，接入技术，接入网与接入技术。网与接入技术。从各国发展的趋势来看，通信系统正朝着从各国

6、发展的趋势来看，通信系统正朝着综合化、智能化、个人化、数字化、宽带化综合化、智能化、个人化、数字化、宽带化的的方向发展方向发展。q目前国内移动用户总数已经突破目前国内移动用户总数已经突破1111亿，而亿，而3G3G渗透率仍渗透率仍不足四分之一不足四分之一，这意味着，这意味着2G2G转转3G3G还有很大的拓展空间。还有很大的拓展空间。20122012年国内年国内3G3G发展未能迎来预期中的爆发增长，而进发展未能迎来预期中的爆发增长，而进入入20132013年，年，3G3G月新增用户已经超过一千万，月新增用户已经超过一千万，3G3G的真实的真实拐点正在到来。拐点正在到来。q新一轮的新一轮的4G4G

7、试商用试商用已经在浙江领先开始，广州、深圳已经在浙江领先开始，广州、深圳也陆续接力试点，运营商数据业务面临着新的发展机也陆续接力试点，运营商数据业务面临着新的发展机遇。遇。q工业和信息化部部长苗圩说，工业和信息化部部长苗圩说，4G4G牌照估计今年年内可牌照估计今年年内可以发放以发放。我国在。我国在4G4G技术研发上已取得很大突破，但是，技术研发上已取得很大突破，但是，落地和商用还面临着一些制约。目前我国落地和商用还面临着一些制约。目前我国4G4G网络建设网络建设有两个短板，一是基站建设相对滞后，二是终端产品有两个短板，一是基站建设相对滞后，二是终端产品比较缺乏。比较缺乏。q20132013年年

8、2 2月月2727日，中国移动在广州、深圳两地同步启动日，中国移动在广州、深圳两地同步启动最大规模的最大规模的4G4G体验。体验。q一部一部2.8G2.8G的大英百科全书，的大英百科全书，8 8分钟可以下载完成；不在分钟可以下载完成；不在现场通过电视现场通过电视4G4G信号直播也可观赏到迎春花市上的各信号直播也可观赏到迎春花市上的各种群芳斗艳；更有峰值达每秒种群芳斗艳；更有峰值达每秒8080兆的超级带宽极速冲兆的超级带宽极速冲浪享受浪享受广东广东4G4G真的来了！真的来了！4G(TD-LTE)4G(TD-LTE)作为由我国作为由我国主导制定的移动通信国际标准之一，具有技术先进、主导制定的移动通

9、信国际标准之一，具有技术先进、高速率、频率使用经济等特点，其上网速度是高速率、频率使用经济等特点，其上网速度是3G3G网络网络的的1010倍。倍。q当日，中国移动在广州、深圳两地同步启动最大规模当日，中国移动在广州、深圳两地同步启动最大规模4G4G体验，广深进入体验，广深进入4G4G极速时代。据了解，经过近两年极速时代。据了解，经过近两年的努力，目前广东已建成全国最大规模的努力，目前广东已建成全国最大规模TD-LTETD-LTE网络，网络，通过打造最丰富的业务体验、最广泛的应用环境、深通过打造最丰富的业务体验、最广泛的应用环境、深层次的行业融合，广州、深圳市民提前享受到了最新层次的行业融合，广

10、州、深圳市民提前享受到了最新通信技术带来的生活变革，粤港通信技术带来的生活变革，粤港4G4G漫游时代也宣告正漫游时代也宣告正式到来。式到来。q传输在向高速大容量长距离发展，光纤传输速率越来传输在向高速大容量长距离发展，光纤传输速率越来越高，波长从越高，波长从l.3ml.3m发展到发展到1.55m1.55m并已大量采用。波分复并已大量采用。波分复用技术已进入实用阶段，相干光通信，光孤子通信已用技术已进入实用阶段，相干光通信，光孤子通信已取得重大进展。取得重大进展。q光放大代替光电转换中继器可使无中继距离延长到几光放大代替光电转换中继器可使无中继距离延长到几百甚至上千公里。百甚至上千公里。q无线传

11、输包括微波接力和卫星通信已由无线传输包括微波接力和卫星通信已由4/6GHZ4/6GHZ的的C C频段频段发展到发展到 11/14CHZ11/14CHZ的的KuKu频段，并在向频段，并在向20/3OGHZ20/3OGHZ的的KuKu频甚频甚至更高发展，这样不但扩充了可用频段，而且大大地至更高发展，这样不但扩充了可用频段，而且大大地增加了容量。增加了容量。q传输复用采用同步数字系列传输复用采用同步数字系列 SDHSDH使各国复用系列得到使各国复用系列得到了统一，上下电路则更为灵活。同时采用数字交叉连了统一，上下电路则更为灵活。同时采用数字交叉连接设备接设备DXCDXC使传输网上具有电路群交换功能，

12、大大便利使传输网上具有电路群交换功能，大大便利了组网，并提高了网的效率和可靠性。了组网，并提高了网的效率和可靠性。q一个是增大单个交换机的容量，目前技术上已一个是增大单个交换机的容量，目前技术上已可达到几十万线；二是实行分散化和采用模块可达到几十万线；二是实行分散化和采用模块技术，使之更接近用户以缩短用户线。模块的技术，使之更接近用户以缩短用户线。模块的功能也在不断提高。功能也在不断提高。q更多吸收计算技术，如总线技术、并行技术等，更多吸收计算技术，如总线技术、并行技术等，使交换机结构上更为合理。使交换机结构上更为合理。q为了适应传递宽带信号的要求发展宽带交换。为了适应传递宽带信号的要求发展宽

13、带交换。目前以快速分组交换为原理的异步转移模式目前以快速分组交换为原理的异步转移模式ATMATM作为宽带交换技术基础已成为定论。作为宽带交换技术基础已成为定论。q数据网的速率越来越高、数据网的速率越来越高、DDNDDN已可达已可达149Mb/s149Mb/s，同时随着传输质量的提高、误码率的减少，网同时随着传输质量的提高、误码率的减少，网的规程以简化，出现帧中继方式。的规程以简化，出现帧中继方式。q随着美国的随着美国的 InternetInternet计算机通信网向国际发计算机通信网向国际发展，展，TCP/IPTCP/IP协议的应用范围越来越广，各种服协议的应用范围越来越广，各种服务器、连接器

14、也层出不穷，得到大量应用。务器、连接器也层出不穷，得到大量应用。q为了克服每种业务为了克服每种业务(电报、电话、数据、图像电报、电话、数据、图像)建单独网的缺陷，更好地满足用户多种业务的建单独网的缺陷，更好地满足用户多种业务的需要，通信网在向综合业务网发展。需要，通信网在向综合业务网发展。q目前以两个话路带宽加一个信令通道目前以两个话路带宽加一个信令通道(2B(2B十十 D D，144kb/s144kb/s宽带宽带)为单元的宽带综合业务网已在使为单元的宽带综合业务网已在使用，在发达国家已达到电话用户的用，在发达国家已达到电话用户的1 15 5。宽带网正在大力开发中。宽带网正在大力开发中。q随着

15、通信接续的自动化，原来由话务员、报务随着通信接续的自动化，原来由话务员、报务员操作的功能已转由用户自己来操作。员操作的功能已转由用户自己来操作。q同时通信和使用越来越复杂，随着技术的发展同时通信和使用越来越复杂，随着技术的发展通信网可提供更多的功能。因此把由用户来判通信网可提供更多的功能。因此把由用户来判断、操作的相当部分功能交给网来进行，从而断、操作的相当部分功能交给网来进行，从而使通信网具有人工智能，这是通信发展的智能使通信网具有人工智能，这是通信发展的智能化方向。化方向。q目前已有一批智能业务，使用最广泛的如被叫目前已有一批智能业务，使用最广泛的如被叫集中付费、转移呼叫、电话卡、语言信箱

16、等业集中付费、转移呼叫、电话卡、语言信箱等业务，随着需求和技术的发展，还将有更多的智务，随着需求和技术的发展，还将有更多的智能业务被开发。能业务被开发。q随着人的流动性增加，移动通信使用越来越广随着人的流动性增加，移动通信使用越来越广泛，技术发展也非常快。从无绳电话、寻呼到泛，技术发展也非常快。从无绳电话、寻呼到蜂窝式移动电话。蜂窝式移动电话。q下一步发展目标是实现个人化，即一个人在任下一步发展目标是实现个人化，即一个人在任何地方均可以用一号码实现主叫和被叫通信，何地方均可以用一号码实现主叫和被叫通信，这样号码就不是分配给固定地点的固定终端，这样号码就不是分配给固定地点的固定终端，而是分配给特

17、定的人。而是分配给特定的人。q为了实现更大覆盖，除了地面手段外，卫星移为了实现更大覆盖，除了地面手段外，卫星移动通信正在取得进展。在业务上除了移动电话动通信正在取得进展。在业务上除了移动电话外，移动数据通信发展也很快。外，移动数据通信发展也很快。三网三网(计算机网、电视网、电话网计算机网、电视网、电话网)合一不断加强，合一不断加强，新应用层出不穷新应用层出不穷IP over everythingIP over everything和和everything over IP everything over IP IP IP通信量基本特点通信量基本特点 自相似 不对称 服务器方拥挤 8020规则（8

18、0长途，20本地）网络通信技术伴随着应用需求的巨大增长而飞速发网络通信技术伴随着应用需求的巨大增长而飞速发展展对多媒体通信技术、光通信技术、移动通信技术、对多媒体通信技术、光通信技术、移动通信技术、现状作一粗略介绍并对未来发展趋势作一展望。现状作一粗略介绍并对未来发展趋势作一展望。q多媒体可以分成静态媒体和连续媒体多媒体可以分成静态媒体和连续媒体 静态媒体：没有时间维，播放速度不影响所含信息的再现 连续媒体：由媒体“量子”（视频帧、音频采样等）组成，有隐含时间维，播放速度影响所含信息的再现 连续媒体基本特征：媒体内连续性（实时与等时）、媒体间同步（对口型）、高带宽（网络与存储）多媒体通信技术面

19、临的挑战主要来源于连续媒体q两个基本共性问题两个基本共性问题服务质量QoS（Quality of Service）：服务性能的聚集效应，既是主观的也是客观的。组通信（Group Communication）：一对多、多对一、多对多qQoSQoS承诺承诺 确保型硬保证 统计型软保证 尽力型qQoSQoS是端到端（是端到端（end-to-endend-to-end）的）的qunicastunicast、multicastmulticast、broadcastbroadcast、anycastanycastq网络化多媒体技术的基本特征网络化多媒体技术的基本特征 数字化 计算机化：至少媒体的播放是由计

20、算机控制的 集成化：捕捉、存储、播放、网络 交互式（互动）定制化：播放开始时间、播放次序、播放速度、播放形式q支持多媒体通信的主要技术途径：支持多媒体通信的主要技术途径：压缩技术有损压缩无损压缩极低比特率传送JPEG、MPEG（MPEG-1：VCD，MPEG-2：DVD）q支持多媒体通信的主要技术途径：支持多媒体通信的主要技术途径：综合业务模型IntServ（Integrated Service）：基于流保证业务：确保型负载受控：统计型 区别业务模型DiffServ(Differentiated Service)：基于类确保传送快速传送 q支持多媒体通信的主要技术途径：支持多媒体通信的主要技术

21、途径：多协议标签交换MPLS(MultiProtocol Label Switching)采用标签交换转发技术，取代传统的基于目的地的逐跳寻径方式，简化分组转发路由选择与分组转发分开 业务量工程（Traffic Engineering)将业务流映射到网络物理拓扑上，让实际业务量以最优的方式存在于网络中提高网络运行的有效性和可靠性，同时优化对有限网络资源的利用，提高网络资源利用率 小结：IntServ：可预测性好，适合于局域DiffServ：可预测性差，适合于主干MPLS+DiffServ：比较现实的支持主 干网QoS的方案v电网络传输速率已接近极限（超过40Gbps即使不是不可能也是相当困难的

22、）v密集波分复用DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）技术具有巨大潜力，其潜在带宽为数百Tbps DWDM的基本原理是在发送端将具有不同波长的光信号组合起来，在接收端又将组合的光信号分解并送到不同的终端，使同一条光纤中能同时传输多个波长的光信号 DWDM的主要特点：高带宽、协议透明性好、路径可靠性高、操作与管理简单等q光光Internet(Internet(光互联网光互联网)是指是指IPIP直接接直接接入到光网上或直接接到光纤上入到光网上或直接接到光纤上q采用三种技术：采用三种技术：IP over ATM over SDH IP over SD

23、H IP over DWDMqIP over ATM over SDHIP over ATM over SDH优点优点 把面向连接的ATM的能力引入到无连接 的IP中去 优化组合选路与交换 保留ATM的速度快、容量大、多业务支持 能力 保留IP的简单、灵活、易扩充、统一qIP over ATMIP over ATM over SDHover SDH缺点缺点网络体系结构复杂、功能重复，ATM与TCP/IP都有寻址、选路和流量控制功能，开销损失达25左右网络伸缩性较差，ATM的分段与组装(SAR）功能随着接口速率的增加而变得十分复杂，速率不易提高q小结：小结：IP over ATMIP over

24、ATM主要适用于网络边缘多主要适用于网络边缘多 业务的汇合和一般容量的业务的汇合和一般容量的IPIP骨干网，骨干网，不太适合超大型不太适合超大型IPIP骨干网应用。骨干网应用。qIP over SDHIP over SDH将IP分组通过PPP或ITUT LAPS协议 直接映射到SDH帧省掉了中间的ATM层,简化了网络体系 结构提高了传输效率，降低了成本保留IP无连接特性q小结：小结：IP over SDHIP over SDH是一种实用、高效的是一种实用、高效的IPIP传送技术，适用于经营传送技术，适用于经营IPIP业务的业务的ISPISP、以、以IPIP业务量为主的电信网或者在电信骨干业务量

25、为主的电信网或者在电信骨干网上疏导高速数据流。网上疏导高速数据流。qIP over DWDMIP over DWDM 将IP直接放在光路上传送 省掉了中间的ATM层与SDH层 减少了功能重叠，简化了设备 降低了网管复杂性，特别是网络配置复杂性 额外开销最低，传输效率最高 通过业务量工程设计，可以与IP业务量特性相匹配 可以利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务，有利于降低时延q小结：小结：IP over DWDMIP over DWDM省掉了价格昂贵的省掉了价格昂贵的ATMATM交换机和大量的交换机和大量的SDHSDH复用设备，简复用设备，简化了网管，又采用化了网管，又采用DWDMDWDM，传送成

26、本可，传送成本可望大大减少，带宽可望得到巨大提高，望大大减少，带宽可望得到巨大提高，是未来最具发展前途的光是未来最具发展前途的光InternetInternet组组网技术。网技术。q自动交换光网络自动交换光网络ASONASON（Automatic Automatic Switched Optical NetworkSwitched Optical Network）光传送网+IP智能化光信道自动切换动态连接建立q小结：小结：ASONASON融合以融合以DWDMDWDM为基础的光网络技术和以为基础的光网络技术和以IPIP为基础的网络智能化技术，把光网络发展成为能为基础的网络智能化技术，把光网络发展

27、成为能高度自主应对业务需要、可在光层上直接为全网高度自主应对业务需要、可在光层上直接为全网提供端到端服务的经济、有效的智能网。国际标提供端到端服务的经济、有效的智能网。国际标准化组织、论坛、研究机构、公司已做了大量的准化组织、论坛、研究机构、公司已做了大量的初期研究与产品研制工作，不远的将来可能取得初期研究与产品研制工作，不远的将来可能取得突破。突破。q第二代移动通信技术仅能满足话音和第二代移动通信技术仅能满足话音和低速数据业务的需求，不能满足中高速低速数据业务的需求，不能满足中高速数据业务的需求数据业务的需求q第三代移动通信技术以移动多媒体业第三代移动通信技术以移动多媒体业务为特征，可以满足

28、上述发展需要务为特征，可以满足上述发展需要q第三代移动通信技术的基本特点：第三代移动通信技术的基本特点：全球统一频段，统一标准，全球无缝覆盖和漫游 频谱利用率高 在144kbps（最好能在384kbps）能达到全覆盖和全移动性，还能提供最高速率达2Mbps的多媒体业务 支持高质量话音、分组多媒体业务和多用户速率通信 有按需分配带宽和根据不同业务设置不同服务等级的能力 适应多用户环境，包括室内、室外、快速移动和卫星环境 q第三代移动通信技术的基本特点：第三代移动通信技术的基本特点：安全保密性能优良便于从第二代移动通信向第三代移动通信平滑过渡可与各种移动通信系统融合，包括蜂窝、无绳电话和卫星移动通

29、信等终端（手机）结构简单，便于携带，价格较低q第三代移动通信系统关键技术：第三代移动通信系统关键技术：多载波调制技术 CDMA多址技术 智能化天线和分集接收技术 软件无线电技术 核心网IP与ATM数据传输技术智能网技术话音和图像编码技术信道编码及交织技术信道不失真传输技术功率控制技术 q无线无线ATM 无线ATM网络服务的用户是移动用户，网络与用户之间建立的是无线连接 在无线ATM网络中，需要增加基站和具有支持移动功能的边缘ATM交换机 基站提供与移动终端之间的无线连接 边缘ATM交换机实现与有线ATM网络的连接q无线无线ATMATM关键技术关键技术 MAC协议：固定分配方式、随机分配方式和按

30、需分配方式，在保证用户服务质量QoS需求的前提下，实现网络的高效利用 位置管理：无线终端的位置是不确定的，必须扩展ATM连接建立协议，以便能够动态决定移动终端的位置q无线无线ATMATM关键技术关键技术 切换管理：选择适当的交叉交换节点，使重新选路的数据通道能够保证初始连接服务质量QoS；重新选路时避免信元的丢失；保证信道切换过程是无缝的，用户感觉不到通信的中断 差错控制机制：自动请求重发ARQ和前向纠错FEC在解决无线信道误码率高的问题上各有所长，需要在ARQ和FEC之间寻求一种最佳方案，以降低算法的复杂度和减少额外的带宽需求q 无线局域网无线局域网 可移动性，不受布线点位置的限制 数据传输

31、速率大于1Mbps 抗干扰性强，误码率很低 保密性较强，可使用户进行有效的数据提取且不至于泄密 高可靠性，数据传输过程中几乎没有丢包现象发生 兼容性好，采用CSMA/CA介质访问协议，与标准以太网兼容，用户已有网络软件可以不加修改即可运行 安装工作快捷，毋需施工许可证，不需要布线或开挖沟槽q 无线局域网无线局域网标准化标准化 1997年6月，IEEE发布了802.11标准，规定了统一的MAC协议、RF收发器和红外线收发器的物理层接口，各厂商产品在同一物理层上可以互操作，而逻辑链路控制（LLC）层是一致的 2000年8月，IEEE 802.11成为IEEE/ANSI和ISO/IEC的联合标准，增加了两项新内容：IEEE 802.11a：规定使用5GHz频带，采用OFDM技术调制数据，传输速率范围为6M54MbpsIEEE 802.11b：规定使用2.4GHz频带，采用补偿码键控（CKK），支持多速率MAC机制，传输速率可从11Mbps自动降到5.5Mbps，或者调整到2Mbps和1Mbps