通信发展史.pdf

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1、通信技术发展史系部：计算机工程系班级：通信 13-1 班姓名：邝鑫鑫日期： 2015 年 5 月 23 日目录三、移动通信发展阶段 .9四、典型的通信系统 .18 5 六、通信技术发展趋势 .30 1一、古代通信利用自然界的基本规律和人的基础感官（视觉，听觉等）可达性建立通信系统，是人类基于需求的最原始通信方式。广为人知的“烽火传讯（ 2700 多年前的周朝）”、“信鸽传书”、“击鼓传声”、“风筝传讯（ 2000 多年前的春秋时期，公输班和墨子为代表）”、“天灯（代表是三国时期的孔明灯的使用，发展到后期热气球成为其延伸）”、“旗语”以及随之发展依托于文字的“信件（周朝已经有驿站出现，传递公文）

2、”都是古代传讯的方式， 而信件在较长的历史时期内， 都成为人们主要传递信息的方式。这些通信方式，或者是广播式，或者是可视化的、没有连接的，但是都满足现代通信信息传递的要求，或者一对一，或者一对多、多对一。图 1-1 图 1-2 而这种通信方式， 随着人类科技的发展， 有的消散在历史的潮流中， 有的依然在使用，可以说，其时间是从4000 年前到现在；1840 年 5 月 6 日，英国发行了世界上第一枚邮票“一便士黑票”；1661 年英国亨利比绍普创制和使用第一个有日期的邮戳；图 1-3 二、近现代通信以电磁技术为起始，是电磁通信和数字时代的开始。19 世纪中叶以后，随着电报、电话的发有，电磁波的

3、发现，人类通信领域产生了根本性的巨大变革，从此，人类的信息传递可以脱离常规的视听觉方式，用电信号作为新的载体， 同此带来了一系列铁技术革新，开始了人类通信的新时代。利用电和磁的技术，来实现通信的目的，是近代通信起始的标志，代表性事件如下：1835 年，美国雕塑家、 画家、科学爱好者塞缪乐 .莫尔斯（Samuel Morse）成功地研制出世界上第一台电磁式（有线）电报机。他发明的莫尔斯电码，利用“点”、“划”和“间隔”，可将信息转换成一串或长或短的电脉冲传向目的地，再转换为原来的信息。 1844 年 5 月 24 日，莫乐斯在国会大厦联邦最高法院会议厅进行了 “用莫尔斯电码” 发出了人类历史上的

4、第一份电报，从而实现了长途电报通信。图 1-41843 年，美国物理学家亚历山大贝思（ Alexander Bain ）根据钟摆原理发明了传真。图 1-5图 1-61878 年， 美国在纽黑文开通了世界上最早的磁石式电话总机（也称交换机），预示磁石电话和人工电话交换机诞生；1880 年，供电式电话机诞生，通过二线制模拟用户线与本地交换机接通；1885 年，发明步进式交换机；1892 年由美国人 .史端乔 (Almon 发明世界上第一部自动交换机， 这是一台步进式 IPM 电话交换机；电报和电话开启了近代通信历史，但是都是小范围的应用， 更大规模， 更快速度的应用在第一次世界大战后，得到迅猛发展

5、。1901 年，意大利工程师马可尼发明火花隙无线电发报机，成功发射穿越大图 1-7西洋的长波无线电线号；1906 年，美国物理学家费森登成功地研究出无线电广播。1922年 16 岁的美国中学生菲罗 .法恩斯沃斯设计出第一幅电视传真原理图，1929 年申请了发明专利，被裁定为发明电视机的第一人。1924 年第一条短波通信线路在瑙恩和布宜诺斯艾利斯之间建立，1933 年法国人克拉维尔建立了英法之间和第一第商用微波无线电线路，推动了无线电技术的进一步发展。1928 年美国西屋电器公司的兹沃尔金发明了光电显像管，并同工程师范瓦斯合作，实现了电子扫描方式的电视发送和传输。1930 年，发明超短波通信；

6、1931 年利用超短波跨越英吉利海峡通话得到成功。 1934 年在英国和意大利开始利用超短波频段进行多路（67 路）通信。1940 年德国首先应用超短波中继通信。 中国于 1946 年开始用超短波中继电路，开通 4 路电话。20 世纪 30 年代，信息论、调制论、预测论、统计论等都获得一系列的突破。1935 年，发明频分复用技术；1947 年，发明大容量微波接力通信；1956 年，建设欧美长途海底电话电缆传输系统；1957 年，发明电话线数据传输；1959 年美国的基尔比和诺伊斯发明了集成电路，从此微电子技术诞生了。图 1-8 第一块集成电路20 世纪 50 年代以后，元件、光纤、收音机、电视

7、机、计算机、广播电视、数字通信业都有极大发展；1962 年，地球同步卫星发射成功；图 1-91964 年，美国 Tand 公司 Baran 提出无连接操作寻址技术，目的是在战争残存的通信网中，不考虑实验限制，尽可能可靠的传递数据报；1967 年大规模集成电路诞生了，一块米粒般大小的硅晶片上可以集成1 千多个晶体管的线路。1969 年，美军 ARPAnet 问世；图 2-11972 年，发明光纤；1972 年以前，只存在一种基本网络形态，这就是基于模拟传输，采用确定服用，有链接操作寻址和同步转移模式（STM）的工种交换电话网（ PSTN）网络形态。这种技术体系和网络形态一直沿用到现在。中国的电信

8、网是从电话网开始的， 1880 年，由丹麦人在上海创办了第一个电话局，开创了中国通信历史的重要一页。1946 年，美国宾夕法尼亚大学的埃克特和莫希里研制出世界上第一台电子计算机 ENIAC。高速计算能力成为现实，二进制的广泛应用出发了更高级别的通信机制“数字通信”，加速了通信技术的发展和应用。图 2-21972 年，光纤和 CCTIT（ITU 的前身）通过建议书（话音频率的脉冲编码调制 PCM ）和建议书（ PCM 信道音频四线接口见的性能特征），电信网络开始进入数字化发展历程。1973 年，美国摩托罗拉公司的马丁库帕博士发明第一台便携式蜂窝电话，也就是我们所说的 “大哥大”。一直到 1985

9、 年，才诞生出第一台现代意义上的、真正可以移动的电话，即“肩背电话”。图 2-3 第一个蜂窝移动电话图 2-4 丘吉尔使用大哥大1972 年-1980 年的这 8 年间，国际电信界集中研究电信设备数字化，这一进程，提高了电信设备性能，降低了电信设备成本，并改善了电信业务质量。最终，在模拟 PSTN 形态基础上，形成了综合数字网（IDN ）网络形态，在此过程中有一系列成就知道我们关注：统一了话音信号数字编码标准；用数字传输系统代替模拟传输系统；用数字复用器代替载波机；用数字电子交换机代替模拟机电交换机；发明了分组交换机；1977 年美国、日本科学家制成超大规模集成电路，30 平方毫米的硅晶片上集

10、成了 13 万个晶体管。1979 年，发明局域网；中国命运在这个时期开始发生转折，开始改革开放。 同时，也让中国开始追赶世界通信发展，并逐渐拉近差距。与其它现代技术的发展一样，移动通信技术的发展也呈现加快趋势，目前，当数字蜂窝网刚刚进入实用阶段，正方兴末艾之时， 关于未来移动通信的讨论已如火如菜地展开。 各种方案纷纷出台， 其中最热门的是所谓个人移动通信网。关于这种系统的概念和结构， 各家解释并末一致。 但有一点是肯定的， 即未来移动通信系统将提供全球性优质服务，真正实现在任何时间、 任何地点、 向任何人提供通信服务这一移动通信的最高目标。三、移动通信发展阶段移动通信技术可以说从无线电通信发明

11、之日就产生了。1897 年， M G马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为 18 海哩。而现代移动通信技术的发展始于上世纪20 年代，大致经历了五个发展阶段。 35年前，谁也无法想象有一天每个人身上都有一部电话，被连接到这个世界。 如今，人们可以通过手机进行通讯， 智能手机更如同一款随身携带的小型计算机，通过3G 等移动通讯网络实现无线网络接入后，可以方便的实现个人信息管理及查阅股票、新闻、天气、交通、商品信息、应用程序下载、音乐图片下载等。下让我们来回顾一下移动通信网络技术的发展简史。第一阶段从上世纪20 年代至 40 年代，为早期发展阶段。在这期间，首先在短波几

12、个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为2MHz ，到 40 年代提高到 3040MHz, 可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。图 2-5 1946 年 10 月贝尔电话公司启动车载无线电话服务第二阶段从上世纪40 年代中期至 60 年代初期。在此期间内，公用移动通信业务开始问世。1946年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。 当时使用三个频道， 间隔为 120kHz ，通信方式为单工，随后，西德 (1950 年)、 法国(

13、1956 年)、英国 (1959 年)等国相继研制了公用移动电话系统。 美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，网的容量较小。图 2-6 人工交换台第三阶段从上世纪60 年代中期至 70 年代中期。在此期间，美国推出了改进型移动电话系统(IMTS) ，使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。德国也推出了具有相同技术水准的B 网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。第四阶段从

14、上世纪70 年代中期至 80 年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。1978 年底，美国贝尔试验室研制成功先进的移动电话系统(AMPS) ，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。该阶段称为1G（第一代移动通讯技术） ， 主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA) 技术。 Nordic移动电话（NMT ）就是这样一种标准，应用于Nordic国家、东欧以及俄罗斯。其它还包括美国的高级移动电话系统（AMPS ） ， 英国的总访问通信系统 （TACS） 以及日本的 JTAGS，西德的 C-Netz ，法国的 Radiocom 2000和意大利的 RTMI 。这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用

15、系统，并在世界各地迅速发展。移动通信大发展的原因， 除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外，还有几 方面技术进展所提供的条件。首先，微电子技术在这一时期得到长足发展，这使得通信设备的小型化、 微型化有了可能性， 各种轻便电台被不断地推出。其次，提出并形成了移动通信新体制。随着用户数量增加， 大区制所能提供的容量很快饱和，这就必须探索新体制。在这方面最重要的突破是贝尔试验室在70 年代提出的蜂窝网的概念， 解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展，从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。以

16、 AMPS 和 TACS 为代表的第一代移动通信模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问题， 比如容量有限、 制式太多、 互不兼容、话音质量不高、不能提供数据业务、不能提供自动漫游、频谱利用率低、移动设备复杂、费用较贵以及通话易被窃听等， 最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求。第五阶段从上世纪80 年代中期开始。这是数码移动通信系统发展和成熟时期。 该阶段可以再分为 2G、3G、4G 等。2G：2G 是第二代手机通信技术规格的简称，一般定义为以数码语音传输技术为核心，无法直接传送如电子邮件、 软件等信息； 只具有通话和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格。不过手机短信S

17、MS（Short message service ）在2G 的某些规格中能够被执行。主要采用的是数码的时分多址(TDMA) 技术和码分多址 (CDMA) 技术，与之对应的是全球主要有GSM 和 CDMA 两种体制。图 2-9 经典的 2G 手机：图 2-7 世界上第一台手机摩托罗拉DynaTAC 8000X 重 2 磅，通话时间半小时，销售价格为3,995美元，是名副其实的最贵重的砖头。图 2-8 第一代移动电话是从 2G 迈向 3G 的衔接性技术，由于3G 是个相当浩大的工程，所手机牵扯的层面多且复杂，要从目前的2G 迈向 3G 不可能一下就衔接得上，因此出现了介于 2G 和 3G 之间的。

18、 HSCSD、WAP 、EDGE、蓝牙（Bluetooth）、EPOC等技术都是技术。功能通常与GPRS技术有关， GPRS技术是在 GSM 的基础上的一种过渡技术。 GPRS的推出标志着人们在GSM 的发展史上迈出了意义最重大的一步， GPRS在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线 IP 和分组数据接入服务。较2G 服务，无线技术可以提供更高的速率和更多的功能。图 2-10 传统的手机3G3G 是英文 3rdGeneration的缩写，是指支持高速数据传输的第三代移动通信技术。与从前以模拟技术为代表的第一代和目前正在使用的第二代移动通信技术相比，3G 将有更宽的带宽，其

19、传输速度最低为384K ，最高为 2M ，带宽可达5MHz 以上。不仅能传输话音， 还能传输数据， 从而提供快捷、 方便的无线应用，如无线接入 Internet 。 能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另一个主要特点。目前3G 存在四种标准：CDMA2000 ，WCDMA ，TD-SCDMA ， WiMAX 。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来， 提高无线频率利用效率。 提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连接。满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。图 3-1 3G 智能手机相对

20、第一代模拟制式手机 （1G）和第二代 GSM、TDMA 等数字手机（2G），第三代手机一般而言， 是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。是基于移动互联网技术的终端设备，3G 手机完全是通信业和计算器工业相融合的产物， 和此前的手机相比差别实在是太大了，因此越来越多的人开始称呼这类新的移动通信产品为“个人通信终端”。即使是对通信业最外行的人也可从外形上轻易地判断出一台手机是否是“第三代”：第三代手机都有一个超大的彩色显示屏，往往还是触摸式的。3G 手机除了能完成高质量的日常通信外，还能进行多媒体通信。用户可以在3G 手机的触摸显示屏上直接写字、绘图，并将其传送给另一台手

21、机，而所需时间可能不到一秒。当然，也可以将这些信息传送给一台计算机，或从计算机中下载某些信息；用户可以用3G 手机直接上网，查看电子邮件或浏览网页；将有不少型号的3G 手机自带摄像头，这将使用户可以利用手机进行计算机会议，甚至替代数码相机。4G4G 是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G 与 WLAN 于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以 100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000 倍，上传的速度也能达到 20Mbps ，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面， 4G 与固定宽带网络在价格方面不相上下

22、，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G 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。图 3-2使用 LTE 网络播放高清流媒体效果正当 LTE(Long Term Evolution, 长期演进 )和 WiMax在全球电信业大力推进时，前者（ LTE）也是最强大的 4G 移动通讯主导技术 IBM 数据显示， 67%运营商正考虑使用LTE，因为这是他们未来市场的主要来源。上述消息也证实了IBM 的这一说法。而只有8%的运营商考虑使用WiMAX 。尽管 WiMax 可以给其客户提供市场上传

23、输速度最快的网络，但仍然不是LTE 技术的竞争对手。LTE(Long Term Evolution, 长期演进 )项目是 3G 的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM 和 MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。主要特点是在 20MHz 频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行 50Mbit/s的峰值速率，相对于 3G 网络大大的提高了小区的容量， 同时将网络延迟大大降低：内部单向传输时延低于5ms ，控制平面从睡眠状态到启动状态迁移时间低于50ms ，从驻留状态到启动状态的迁移时间小于100ms 。4G 是集 3G 与 WLAN 于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像

24、传输质量与高清晰度电视不相上下。4G 系统能够以 100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快 2000 倍，上传的速度也能达到20Mbps ，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G 与固定宽带网络在价格方面不相上下， 而且计费方式更加灵活机动， 用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。 此外，4G 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。4G 系统网络结构及其关键技术4G 移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和

25、核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS 映像、地址变换和完全性管理等。物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。 这一服务能自适应多个无线标准及多模终端能力，跨越多个运营者和服务， 提供大范围服务。 移动通信系统的关键技术包括信道传输；抗干扰性强的高速接入技术、 调制和信息传输技术；高性能、小型化和低成本的自适应数组智能天线；大容量、低成本的无线接口和光接口；系统管理资源；软件无线电、网络结构协议等。移动通信系统主要是以正交频分复用（OFDM ）为技术核心。 OFDM技术的特点是网络结构

26、高度可扩展， 具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供比目前无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，能为4G 无线网提供更好的方案。例如无线区域环路（WLL）、数码音讯广播（ DAB）等，都将采用 OFDM 技术。 4G 移动通信对加速增长的广带无线连接的要求提供技术上的响应， 对跨越公众的和专用的、 室内和室外的多种无线系统和网络保证提供无缝的服务。 通过对最适合的可用网络提供用户所需求的最佳服务，能应付基于网际网络通信所期望的增长，增添新的频段， 使频谱资源大扩展， 提供不同类型的通信接口， 运用路由技术为主的网络架构， 以傅利叶变换来发展硬件架构实现网络架

27、构。移动通信将向资料化，高速化、宽带化、频段更高化方向发展，移动资料、移动 IP 将成为未来移动网的主流业务。四、典型的通信系统1、语音通信系统2、高频（载波）通信系统使用频分复用的方法在一条线路上传输多路信号。A、明线高频通信带宽 200khz 以下，一般用到 150khz ；为了防止多条明线间的串音干扰，要采取频谱倒置、频谱搬移等措施。B、对称电缆高频通信系统带宽 500khz 以上，可以复用至 120 路；特点：可理入地下，外界影响小，通信安全性好；可加屏蔽层，抗干扰性好；线路衰减大，需要更多的增音机；在长途交换机之间， 需要增加若干个增音机或中继设备， 以增大传输距离。市内电话交换机长

28、途电话交换机长途电话交换市内电话交换机音频增音机图 3-3 图 3-4 3、同轴电缆高频通信系统同轴电缆比明线和对称电缆具有更宽的带宽和更高的抗干扰性，也具有更好的保密性；同轴电缆通信系统也有如下一些缺点：建设难度大； 线路衰减大， 需要更多的增音设备，系统复杂；复用的话路多，出故障时影响较大。几种通信系统的比较：4、长途电话网a、长途电信网的构成长途电信网有两类连接方法： 一是各地的长途电信局直接两两相联；另一种是在一定范围内设立中心局，各长途局通过中心局相联接。我国目前有四类中心局：省间中心局、省中心局、县间中心局和县中心局。b、高频电话通路的联接中心局设立转接站对高频电话信号进行转接，在

29、转接站中，实现对音频信号的恢复和重新调制。线路类型工作频率 khz复用话路平均增音长度km每路成本 %架空明线61501210075对称电缆1225260182012同轴电缆608100180065解调调制处理图 3-5 图 3-6 5、微波通信系统微波传播是无线传输方式中的一种，卫星通信是微波通信方式中的一种。1）微波传播的特点：a、直线传播b、频带宽，容量大c、定向性好，保密性强d、抗干扰性好，传输质量稳定e、需要采用中继接力方式传播2）微波网与中继方式：微波网由终端站、中间站、主站、分路站等微波站构成，可接成环路方式和分支方式等。终端站：可进行基带信号调制和解调的站；中间站：只进行中频转

30、换，不解调出基带信号的站；主站：可加入话路或分出话路，能进行超群调制或解调的站；分路站：能分支解调出话路、或对话路进行调制后并入系统的站。微波中继的中继方法有直接中继、基带中继和外差中继等。直接中继：接到微波信号直接变频为发信微波转发；基带中继：接到信号后解调出基带信号，然后从新调制发送；外差中继：接到微波信号后将其变换为中频信号，放大后重发。微波的波段配置：微波站可以使用两频制或四频制工作方式。a、同一微波站，收发信要使用不同的频率；b、使用多个波段时，波段间要留有足够的间隔。6、光纤通信体系光纤由高纯度的石英玻璃在高温下拉制而成，芯径一般为微为级。光纤可分为单模光纤和多模光纤两种，单模光纤

31、传输距离比多模光纤要远。光纤怕弯易碎，必须加以保护，常见的光纤及光缆如下图所示：光通信中的码型变换在光通信中使用的编码要符合下列要求：a、码流中避免出现多个连续的0 或 1；b、便于误码监测；c、能降低对系统带宽的要求及减小信号基线漂移。常用的编码有以下三类：图 3-7 图 3-8 伪双极性码、 mBnB 码、插入比特码。AMI 码：为了减少信号中的直流分量，通信中常使用三电平码，在这种编码中， 0 保持不变，而 1 交替使用正负电平来表示。伪双极码：在光传输中，无法实现负信号，因此，用两位信号表示原码中的一位信号，原码中的1 交替变换，形成伪双极码。mBnB 码：把原始码按 m 位一组划分，

32、再把每组编成n 位码， nm 。在这种编码方法中，用n 位码表示 m 位码，产生了一定的码组冗余，从而使得编码效率降低，但同时代码具有了一定的检纠错能力。伪双极码可视为 1B2B 码。插入比特码：把原始码分为m 位一组，然后在每组后插入适当的比特位。常见的有奇偶校验码、 C 码、线性分组码等。光纤通信系统中的复用体系主要有两个：准同步数字体系PDH 和同步数字体系 SDH，PDH 正逐步被 SDH 所取代。光纤通信中的复用方法：A、波分复用AMICMIDMI111100101 后10 后0000二进制CMIDMIM1M2M1M200101011000110011光 端机1 基带信号x 光 端机

33、基带信号y 光端机光端机x y 2 2 1 WDM WDM 图 3-9 图 4-1 根据相邻两个光波波长的间隔大小，可将WDM 分为密集复用系统和常规复用系统两种，而当间隔小于1nm 时，则系统变为频分复用系统FDM 。B、频分复用技术 FDM 光纤 FDM 系统中，光波很密，不能用分波/ 合波器来分离不同的光路，需要使用光滤波器和相干通信技术。C、副载波复用技术这种技术是首先用电频分复用技术将多路信号复用成一路电信号，再将其变为光信号在光纤中通信的技术。D、时分复用技术光时分复用技术与电时分复用技术基本相同，但由于传送速率较高时， 发送端与接收端实现精密同步较困难，所以这种技术目前很少使用。

34、E、光码分复用技术光码分复用技术是利用现代编码理论，由各用户使用不同的密码对信息进行编码复用的技术。7、卫星通信系统1、特点a、信号覆盖范围大、均匀；b、通信质量较高；转接次数少、采用调频方式、干扰少、信号稳定。c、信道多，传送容量大；光 正 交 编 码器用 户x 光 正 交 编 码器用户y 光解码器光解码器x y 2 1 光合路器光分路器图 4-2 图 4-3 可以采用多种复用技术。d、对接收设备要求较高。卫星通信是微波通信中的一种，我国目前采用6GHz 做为卫星上行频率，以 4GHz 做为下行频率。五、主要的技术标准1） GSMGSM 标准是欧洲 1982 年开始制定的第二代移动通信系统系

35、列标准。GSM标准是为了开发全欧数字蜂窝系统由一个称为移动通信特别小组(Group Special Mobile)的机构制订的，因而得名。该小组现归属欧洲电信标准协会（ETSI）。GSM 是目前世界上较先进的公开技术规范，内容全面详尽，版本在不断修订升级，有Phase I 、Phase II 和 Phase II+ 三个阶段。 1998 年以前市场主要产品是 Phase I 的，1999 年以后 Phase II 将逐步成主流产品，而Phase II+ 标准在陆续制定中。GSM 数字网： GSM(Global System For Mobile Communication)网即全球移动通信系统

36、，又称“全球通”，很多公司参与了标准的制定工作。GSM 数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成。GSM 采用的是数字调制技术，其关键技术之一是时分多址(每个用户在某一时隙上选用载频且只能在特定时间下收信息 )，GSM 系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、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、手机耗电量底等。因此其话音清晰，保密容易，能提供的数据传输服务较多。GSM 网能支持的用户数量为模拟网的倍。由于 GSM 发展极快，在其 900MHZ频段满以后，又开辟了 GSMl800 频段，手机工

37、作在900MHZ和 18GHZ 频 段以及GSM1900MHz等几个频段。2）GPRS GPRS是 General Packet Radio Service的英文简称，中文为通用无线分组业务，是一种基于GSM 系统的无线分组交换技术， 提供端到端的、 广域的无线 IP 连接。相对原来 GSM 的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS 是分组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的技术，方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS 是作为现有 GSM 网络向第三代移动通信过渡的过渡技术，但是它在许

38、多方面都具有显着的优势。？由于使用了“分组”技术，用户上网相对稳定， 避免了不必要的短线带来的困扰。此外，使用 GPRS 上 网的方法与 WAP 并不同，用 WAP 上网就如在家中上网，先“拨号连接”，而上网后便不能同时使用该电话线，但 GPRS 就较为优越，下载资料和通话是可以同时进行。从技术上来说，声音的传送(即通话 )继 续使用 GSM，而数据的传送便可使用GPRS，这样的话，就把移动电话的应用提升到一个更高的层次。而且发展 GPRS 技术也十分“经济”，因为只须沿用现有的 GSM 网络来发展即可。 GPRS的用途十分广泛，包括通过手机发送及接收电子邮件，在互联网上浏览等。3）FDMA

39、FDMA( 频分多址 )是采用调频的多址技术。业务信道在不同的频段分配给不同的用户。如 TACS 系统、 AMPS 系统等。4）CDMA CDMA 数字网： CDMA 是码分多址的英文缩写（ Code Division Multiple Access），它是在数字技术的分支扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。它能够满足市场对移动通信容量和品质的高要求，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、容量大、覆盖广等特点，可以大量减少投资和降低运营成本。？业内运营者们正努力在他们的系统中增加用户数量，降低每位用户的费用，创造更大的利润并积极加强市场渗透。码分多址技

40、术就是解决这一问题的数字通信技术之一。其优势为：高效的频带利用率和更大的网络容量、简化网络规化、提高通话质量、 增强保密性、 提高覆盖特性、 延长用户通话时间、 软音量和“软”切换、上网速度更快。国内采用 CDMA 技术的“中国长城移动通信网”已在北京，上海，广州，西安等地使用。？CDMA 是数字网络技术的最新发展， 美国是发源地并且应用最广泛。 CDMA手机话音清晰，接近有线电话，信号覆盖好，不易掉话。？CDMA 手机与 GSM 手机相比： CDMA 手机具有以下优点： CDMA 手机采用了先进的切换技术：软切换技术(即切换是先接续好后再中断)，使得 CDMA手机的通话可以与固定电话媲美；使

41、用CDMA 网络，运营商的投资相对减少，这就为 CDMA 手机资费的下调预留了空间；因采用以拓频通信为基础的一种调制和多址通信方式， 其容量比模拟技术高10 倍，超过 GSM 网络约 4 倍；基于宽带技术的 CDMA 使得移动通信中视频应用成为可能，从而使手机从只能打电话和发送短信息等狭窄的服务中走向宽带多媒体应用。5）TDMA TDMA 是 Time Division Multiple Access的缩写，这是一种用Time Division Multiplexing （时分多址）来提供无线数字服务的技术，它代表的是一种移动电话系统的数字信号传输技术。TDMA 把一个射频分成多个时隙，再把这

42、些时隙分给多组通话。这样，一个射频可以同时支持多个数据频道，目前该技术已成为今天的D-AMPS 和 GSM 系统的基础。6）SCDM - 大灵通SCDM 是同步码分多址的无线接入技术，它采用了智能天线、软件无线电、以及自主开发的 SWAP+ 空中接口协议等先进技术， 是一个全新的体系， 一个全新的我国拥有完整自主知识产权的第三代无线通信技术标准。？智能天线技术： 由天线阵硬件和信号处理软件组成，采用下行波束赋形， 降低了发射功率，克服了多径干扰。？同步 CDMA 技术：上行链路各终端信号在基站解调完全同步，码道之间正交，降低码道干扰，提高了系统容量。？软件无线电技术：全部基带信号的处理都是在D

43、SP 中用软件实现。另外，SCDMA 系统还是第一个使用国际最新标准全质量话音编码技术 的实用化无线通信系统。？SWAP+ 空中接口信令：物理层设计基于ITU 的 Q931 建议，采用闭环功率控制，解决了实现同步CDMA 和用户距离测定的要求，仅使用一条接入码道。？SCDMA 的独特技术优势体现在：SCDMA 是世界上第一套将智能天线应用于商业电信运营的无线通信技术标准；第一次将时分双工 （TDD） 用于宏蜂窝结构，其基站与终端都大规模采用软件无线电结构；并第一次优化组合以上功能， 实现了同步码分多址的无线通信协议，成为国际领先的无线通信技术标准。“ITU 国际电信联盟”（ Internati

44、onal Telecommunication Union）包括电信标准局（ TSB）、无线通信局（ RB）和电信发展局（ BDT）。7）EDGE - EDGE 增强型数据速率 GSM 演进技术Enhanced Data Rate for GSM Evolution 8）TD-SCDMA 3G TD-SCDMA Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access （时分同步的码分多址技术）是ITU 正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，它得到了CWTS 及 3GPP 的全面支持。是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准， 是可替

45、代 UTRAFDD 的方案。 是集 CDMA 、 TDMA 、FDMA 技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术。？它采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA 、软件无线电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术。？我国自主知识产权的TD-SCDMA标准、欧洲的 WCDMA标准、美国的CDMA2000标准是 3G 时代最主流的技术。UTRA-FDD 是一个纯粹基于 CDMA 的系统，通过用户信号的功率和码字来区分彼此。UTRA-TDD 是 TDMA 加 CDMA 系统，不仅通过用户的功率和码字，而且通过它们分配的时隙来区分彼此。9）Phase

46、 I 主要是通话功能。Phase II 主要是增加了很多种补充业务、数据通信、 点对点短消息和小区广播短消息等，与此同时，话音编码也在改进，原先的13kb/s 全速率话音编码经改进有了增强型全速率话音编码(EFR)，又建立了 s 的半速率话音编码。Phase II+ 是在 Phase II 基础上在 GSM 网络子系统中引入智能网应用部分(INAP) ，以实现业务交换逻辑与业务生成逻辑分开，引入高速数据通信和更多的补充业务。正在制订的 GSM Phase II+ 标准将进一步建立包括立即计费， DECT接入 GSM 和 GSM900/DCS1800双频段运作、 ASCI (先进话音呼叫 ) 、

47、CAMEL( 移动网高级逻辑客户化应用程序)，SOR(支持最佳路由 )等标准，以及HSCSD(高速电路交换数据通信 ) 和 GPRS(通用分组无线通信业务 )等数据通信标准。欧洲电信标准协会（ ETSI）提出了 EDGE (GSM 演进的增强型数据率 )，使GSM 数据传输速率可扩展到384 kb/s ，故亦称为 GSM-384 。这一速率达到了第三代移动通信系统数据传输速率的下挡范围。EDGE与 D-AMPS 的 UWC-136融合为全球性 EDGE，称为 GEDGE。伴随 GSM 标准的发展， GSM 手机已不再局限于话音通信，其功能变得更多和更强。目前一些手机可以直接接入Internet

48、 ，发送 E-mail 和传真。可以预见，GSM 标准的发展将满足我们多变的和多种多样的通信需求。10）4G 是第四代移动通讯的简称，就好像3G 是第三代移动通讯的简称一样。4G是为了达到比 3G 更加快速方便的移动通讯连接，可以达到 100Mbps的速度下载，并能够承载用户对无线网络的各种应用需求。4G 通信技术结合了 3G 技术和 WLAN 技术，并且发展了一些新的通信技术来提高移动通讯网络的效能。如果说 3G 网络提供的是一条空中的数据公路的话，4G 网络就是空中的数据高速公路，其速度能够满足高速下载文件和实时高清交互等应用的需求。4G 技术主要有 WiMAX和 TD-LTE 两个流派，

49、当前 TD-LTE 成为了主流选择。 TD-LTE 本身就是英文 TD-CDMA长期演进的缩写，因此它就是在3G 的 TD-CDMA网络基础上，进行长期进化而逐步形成的下一代4G 网络：信号传输速度不同： 3G 只有 10Mbps ，4G 有 100Mbps ；4G 网络技术是集 3G 与 WLAN 于一体，功能更强，下载速度更快。3G 网络已有很大的推广与应用，4G 只是在试验阶段，正准备推广。六、通信技术发展趋势随着科技的发展， 通信技术不可能滞留在现阶段， 它也在朝着更远的方向发展。就目前来看， 现代的通信系统发展趋势有宽频化、大容量、远距离、高保密、高效率，数字化、智能化、综合化。而其

50、中的数字化又是未来不可避免的趋势化发展，尤其是大容量的数字化系统和可能成为未来的统领系统。今后的卫星通信也可以实现多地址通信， 成为人们最使用的通信手段。 特别是民航卫星通信， 据民航总局空管局副总工李朝阳介绍， 卫星通信技术在民航领域涉及航空无线电导航、民用航空通信、 航空无线电监视和航空无线电气象等方面，它可以在地质灾害多发区、 地面线缆无法到达区、 野外临时工作区等环境下， 成为人们安全有力的通信措施， 为人们的出行活动带来方便。此外，随着信息量的增大和信息源地的多样化，光纤通信系统凭借其大容量的优势，是未来干线和多种有线通信的首选途径。未来世界里， 人们会继续研究和高进各种先进通信系统