通信技术（2）

有线通信与无线通信

1. 传输介质
   按传输连接方式：

有线通信系统，需使用物理介质进行信号传输
使用的传输介质有金属导体和光导纤维 金属导体（双绞线、同轴电缆），利用电流传输信息
光导纤维（简称光纤），通过光波传输信息
无线通信，在自由空间进行信号传输，使用电磁波传
输信息。如微波、卫星、移动等。

双绞线和同轴电缆

• 原理：利用电流(电压)传输信息

双绞线分类
3类线(10 Mb/s)；5类线(100Mb/s)； 6类线(200Mb/s)  无屏蔽双绞线 (UTP)；屏蔽双绞线 (STP)

• 常见应用:电话系统（模拟信号）,局域网（数字信 号）

光导纤维（光线的入射角足够大时，就会出现全反射，重复 此过程，光就沿着光纤传播下去）。

• 光纤的优点
• 优点： 1. 传输频带非常宽，通信容量大
  抗雷电和电磁干扰、抗辐射能力强，适应能力强

2. 传输损耗小，中继距离长
3. 无串音干扰，保密性强，不易被窃听或截取数据
4. 体积小、重量轻、便于施工维护

• 缺点： 精确连接两根光纤比较困难

无线通信

• 原理：模拟信号或数字信号使用电磁波调制 后进行传输
  中波：沿地面传播，绕射能力强，适用于广播和海上通信；
  短波：具有较强的电离层发射能力，适用于环球通信；
  超短波、微波，沿地面传播能力差，容易被洗掉， 容易透过电离层，进入宇宙空间，不宜在电离层发 射传播，但频率极高，波长很短，可直线传播，也可从物体上反射。适用于地面微波接力通信、卫星通信及对流层散射通信。
• 微波通信
  微波： 频率(300MHz～300GHz) 波长为1米至1毫米
  微波具有类似光波的特性，主要是直线传播 地面会很快吸收微波，微波会穿透电离层

特点：

• 直线传播，不能沿地球表面传播（无绕射性），需要每隔几十公里设立一个中继站
• 容量大、可靠性高
• 建设费用低
• 抗灾能力强
  应用：长途电话、蜂窝移动电话、全数字高清晰度电视（HDTV ）等
  微波通信方式：
  (1)地面微波接力通信
• 利用人造地球卫星作为中继站 转发无线电信号，实现两或多个 地球站之间的通信。 是微波接力通信技术与空间技 术相结合的产物。

(2)卫星通信

• 卫星通信: 中继站在人造地球卫星上的一 种微波通信
  优点：通信距离远、频带宽、容量大、 抗干扰强、通信稳定
  缺点：造价高、技术复杂、有较大延时、同步轨道卫星数目仅180颗
• 卫星通信的重要应用——GPS

传输介质的类型与特点

移动通信

• 个人移动通信
  处于移动状态的对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等。
  优点：克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息。 蜂窝移动通信系统一般由移动台、基站和移动电话交换中心三部分组成。
• 蜂窝移动通信原理
  每10km～20km的区域称为单元（形似 蜂窝），单元的中央建有一个基站，该单元内所有手机都向该基站发送信号并接收基站发给的信号
  所有单元既相互分割，又彼此有所交叠 ，连成整个移动通信服务网 所有基站都通过微波或电缆、光缆与移动交换中心通信
  手机每个时刻都处于某个特定单元的基站控制之下，通话时使用两个频率（一个上行频率，一个下行频率），同一单元内同一时刻的不同手机使用不同的频率进行通信，相互不影响
  每个蜂窝单元中有200 多个信道(GSM)。

相邻单元不允许使用相同的频率，不相邻单元的频率允许重用

个人移动通信(手机)的发展

• 第一代：模拟技术，使用频段800/900MHz，称为蜂窝模 拟移动通信系统
• 第二代：采用GSM、CDMA技术传输数字信号，使用频段900MHz/1800MHz

1. GSM （全球移动通讯系统）技术指标：每个移动站点使用一个全双工信道，每个蜂窝有200多个全双工信道，有124 个下行频率信道和124个上行频率信道，每个信道采用时分复用技术支持8个独立连接。GSM采用时分多址技术。
   GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低、机卡分离。
2. CDMA (码分多址技术) CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送 的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信 号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理， 把带宽信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实 现信息通信。

• CDMA特点：抗干扰能力强、系统容量大、具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、 电磁辐射小、覆盖广等特点，可以大量减少投资和降低运营成本。
• GPRS
  GPRS是通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)的简称 。它是GSM移动电话用户 可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延 续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。
• 第三代移动通信系统（3G）
  第2代移动通信的不足： （1）数据传输速率过低（9.6kb/s或57kb/s），仅可传输语音和文字
  （2）容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求。 （3）不能实现覆盖全球的无缝连接
  3G的目标： （1）提供高质量的语音通信、数据通信和高分辨率图像通信
  （2）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务
  （3）地面移动通信与卫星移动通信相结合，实现全球漫游
  使用的频谱：1885 MHz _{2025MHz，2110MHz}2200MHz
  传输速率：室内：2Mb/s，步行：384kb/s，快速移动：114kb/s
• 第三代(3G)：使用频段2GHz
  3G技术标准： TD-SCDMA(中国移动采用) (时分-同步码分多址接入) ，自主知识产权
  ** CDMA2000(中国电信采用)**
  **WCDMA(中国联通采用) **
• 3G目标：
  全球漫游： 适应多种环境：与卫星移动通信系统结合
  提供高质量的多媒体业务：语音、数据、图像等
  提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务。
• 4G
  第四代移动电话行动通信标准，指的是第四代移动通信技术，外语缩写：4G。该技术包括TD-LTE和 FDD-LTE两种制式
  4G能够以100Mbps以上的速度下载。可以在DSL 和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。
  优点： 通信速度快、网络频谱宽、通信灵活