第1章 通信系统概述.ppt
第1章 通信系统概述,1.1 计算机与通信1.2 通信系统模型1.3 数据通信基本概念1.4 数据通信网1.5 通信技术的应用1.6 计算机通信协议标准的拟定组织,1.1 计算机与通信（c&c),信息社会=计算机+通信 网络,信息社会=计算机+通信 网络+传感器 物联网,4,RFID Sensor Network Applications,Everywhere,everything with RFID tags and sensorsSensing ID and environmental informationReal-time monitoring&control via network,Ubiquitous,Sensor,Network,Source:Electronics&Telecommunication Research Institute,5,物联网学科群示意图,Source:Electronics&Telecommunication Research Institute,电子,通信,网络工程,计算机,媒体制作,RFID運動計時系統示意,RFID運動計時系統應用實例,ING International MarationNike Human Race太魯閣國際馬拉松台北國道馬拉松統一盃 鐵人賽101登高賽台南古都金門國際馬拉松,行動服務微型讀取器與手機結合,2008/05/12通過EPCglobal Conformance&Interoperability認證的最小讀取器模組(GSRN:950110126000000872)經台灣電子檢驗中心測試，符合國家通訊傳播委員會低功率射頻電機技術規範(LP0002)(ETC Report No.:08-07-MAS-094)提供低成本,高行動性的RFID 解決方案結合Mobile Device，開發創新的RFID 行動服務應用,未來行動商務情境：使用RFID手機於日常生活之購物、消費,IP67 CompliantMIL-STD-810F CompliantRich I/O port array for application expansionMultiple 5 foot dropWiFi/GPS/GPRS/3.5G/Bluetooth inside Plug and Play RFID EPC C1G2 Standard Module,通信：信息的传递和交换，即将消息从一个地方传递到另一个地方，其方式多种多样：烽火台鸡毛信信鸽电报电话传真Mobile Telephone Email VoIP信息社会=计算机+通信,1.计算机通信技术的特点,（1）数据处理和通信融为一体，没有本质区别（2）Audio、Video&Image等信息之间没有本质区别，在计算机看来都是二进制 data（3）计算机网络的出现使计算机技术与通信技术结合得更加紧密，Sun说：“网络就是计算机(Internet is computer)”,2.计算机通信技术的发展方向,（1）由过去的单组（集团）通信向个人通信发展：满足人们个性化的需求，5W Whoever、Whenever、Wherever、Whomever、Whatever（2）计算机通信网络由专业网络向公用网络发展，又向互联网进步（3）信息交换形式：电路交换报文交换分组交换（Datagram虚电路）,计算机通信技术的发展方向,（4）军用网 广播网 计算机网/电话网 电视网 即单网 ISDN ADSL宽带网（5）网络的主体系结构：Per to Per(对等通信)（Person to Person）C/S(客户机/服务器)（Client/Server）B/S(浏览器/服务器)（Browser/server）,1.2 通信与通信系统模型,通信系统：完成通信过程的全部设备和传输介质的总和。通信系统的形式也是多种多样，例如在我国 TelephonePSTN（Public-Service Telephone Network）中国电信/网通/铁通/联通Mobile Telephone GSM/GPRS 中国移动 GSM/CDMA 中国联通Email/ftp/telnet/www 计算机网络（因特网）/教育网（.edu）/科研网（.ac）,通信系统模型,通信系统基本模型：,图1-1 通信系统基本模型,通信系统模型,信源：产生/形成消息，消息的形式有多种。如：符号、文字、语音、数据、图像、视频等，发信机：将消息转换成为适合在信道中传输的信号（又分为模拟信号和数字信号）；如电压、电流等信号；,通信系统模型,消息转换一般经历二个步骤：信源编码和信道编码。信源编码：将原始的消息形式转换在用代码表示的过程。(数据编码)信道编码：完成数据的信源编码（或原始存在的数字形式）变换到某一种适合于信道传输的信号形式的过程。(差错编码),通信系统模型,信道（channel)：信号的传输媒介/通道，将信号由发信机传输到收信机，它的传输特性对通信质量有着直接影响。有线(向)，无线（向）举例,Mobile Telephone System：,信 源：发信机：信 道：收信机：信 宿：,打电话的人（消息：人的语言）,Mobile Tel 中送话和无线发射系统（microphone：电信号声信号）,传输媒介即大气（无线信道）其间通过若干移动通信台或中转站,对方Mobile Tel 中无线接收机和扬声器（电信号声信号）,接电话的人,Email Communication System:,信源：用户/计算机/邮件程序（消息：邮件数据字符）（webmail,pop3等）发信机：计算机网络适配器（Internet Adapter）/Modem（PSTN）中调制器信道：计算机通信网络Internet/PSTN收信机：对方计算机网络适配器/Modem信宿：邮件程序/计算机/用户,1.3 数据通信基本概念,1.3.1 消息、信息、数据和信号1.3.2 模拟通信系统1.3.3 数字通信系统,1.3.1 消息、信息、数据和信号,1.消息（message)是信息的载体；是表达信息的形式;是通信系统中传输的具体对象。消息的形式是多样的，符号，文字，语音，数据，图像，视频等。同一种信息的内容可用不同形式的消息来表达。例如天气预报可用文字消息，也可用话音消息来表达。,2.信息(information)是消息所包含的内容。例如每天的天气预报是一种消息、预报中告知某日某时的真实天气情况如何，就是该消息所包含的“信息”，即消息的含义。,(1)模拟消息（analog message)是指在时间上连续变化的消息，例如由人嘴或杨声器发出的声波话音，由传感器指示出的温度、湿度等的连续变化，等等。,通信术语与概念,(2)数字消息（digital message)是指用数码表达的、不连续变化（离散）形式的消息。例如由键盘打出来的字母，由文字或数字记录的各种量值和内容，等等。,模拟信号和数字信号,图1-4模拟信号和数字信号,通信术语与概念,消息与信息：消息有可能包含甚为丰富的信息，但也可能信息甚少，若这种信息并未给人们带来新的知识的话，那么这种消息所包含的信息实际等于零。所以信息是给人们带来新知识的消息，消息是外壳，信息是消息的内核。,通信术语与概念,3.数据(data)是以“数”（number）来表达信息的一类消息表示形式。即数据类消息。在信息社会的发展过程中，数据的概念逐渐从狭义过渡到广义。,通信术语与概念,经考查，“data”一词是在计算机出现以后才有的。当时它特指“计算机数据”，也即“要经过或已经过计算机处理、或由计算机产生的任何东西（any or all facts)”,就称为数据。,通信术语与概念,从广义上说，“数据”一般是指传输时可用离散的数字信号逐一准确表示的文字、符号、数码等。几乎涉及到一切最终能以离散的数字表示、可被送到计算机进行处理的信息。因此，不管什么消息，只要能够最终用数字系列来表示而作为计算机的处理对象的，都可说是“数据”。,通信术语与概念,随着计算机应用范围的不断扩大，发展到今天的“多媒体”时代，数据的概念就非常广义了，从声音、图像到文字、图片，甚至由光、电磁、温度、湿度等传感而来的量值（经过数值化处理），都可以成为数据。,通信术语与概念,4.信号(signal)是为消息的传播而用来表达消息的一种载体（例如一种随时间变化的波形）。电（光、声）通信中，消息的自然形式必须将它转换成电（光、声）信号形式以后才能进行传递和识别。,1.3.2 模拟通信系统,通信根据研究的对象和关心的内容不同，又分为：模拟通信系统数字通信系统,模拟通信系统,模拟通信系统:是指利用模拟信号传递消息的系统信源发出的是模拟信号信道上传输的也是模拟信号信宿收到的仍然是模拟信号,模拟通信系统,信源：产生状态连续的模拟消息发信机：非电/电变换器：Sensor/transformer 非电信号原始的基带电信号 如：电话信号 f4KHz,模拟通信系统,调制器(Modulator)：将基带信号已调信号（频带信号）调制：为让模拟信号与模拟信道匹配，通常采用调制的方法时域上表现为模拟信号与载波信号相乘频域上是把模拟信号在频谱上进行搬移，以适应信道的频谱特性,模拟通信系统,收信机：解调器：Demodulator 将已调信号基带信号,与调制器作用相反电/非电变换器：基带信号非电信号,模拟通信系统,模拟通信系统优缺点：信号频谱较窄，信道利用率高信号连续混入噪声后不易清除 即：抗干扰能力差；不宜保密；设备不易大规模集成化；不适应飞速发展的计算机通信要求,1.3.3 数字通信系统,数字通信系统:传输和处理数字信号的通信系统。信源发出的是模拟信号信道上传输的是以数字形式传输的模拟信号信宿收到的仍然是模拟信号模型（ADSL）,数字通信系统,图1-6 数字通信系统模型,数字通信系统可以采用基带传输方式，也可采用数字调制技术进行频带传输。,1.数字频带传输通信系统,图 1-7 数字频带传输通信系统模型,数字通信系统,2.数字基带传输通信系统,图 1-8 数字基带传输通信系统模型,数字通信系统,3.模拟信号数字化传输通信系统,图 1-9 模拟信号数字化传输通信系统模型,数字通信系统,数字通信系统,数字通信系统的优缺点：数字通信干扰能力强，可靠性高；信号传输一般采用二进制编码易于使用计算机处理（因而易于构建计算机通信系统）；能传输各种信号（A/D），系统灵活性高，能够进行加密处理，数字通信保密强；同时系统设备易于集成；但是数字通信系统成本较高。,1.3.4 数据通信系统,数据通信-信源和信宿都是数字型号（宽带）,1.4 数据通信网,1.4.1 数据通信网1.4.2 计算机通信网,1.4 数据通信网,数据通信网：由分布各处的数据传输、交换设备以及通信线路组成的网络系统，其功能是完成网络内部各设备之间的数据/信息的通信，其结构如图1-6（P8）所示,1.4.1 数据通信网,通信子网：结点：数据处理和交换功能；链路：指多种传输媒质,提供传输数据的通道；硬件：设备（数据传输设备、数据交换设备及通信线路等）；软件：支持上述设备而配置的网络协议；,数据通信网,分类：按通信网络拓扑结构（网络中结点间相互的连接方法和型式）分为星型、树型（等级型）、网状型、环型、总线型（格型）；,数据通信网,星型：任意结点都和中心结点相连。环型：所有节点链接成环状网状型：网内任意两个节点都直接互相连接，对n个节点的网络需Cn2=n(n-1)/2条连接线路。（有向图）,数据通信网,总线型：网内任意两个节点都相互连接但不直接相连，节省成本。（有向无环图）等级型（树型）：全部结点形成多个等级，每一节点属于某一等级，低等级结点与管接它的高一级结点相连，从而形成多级汇接辐射结构（电话网）。（树）,1.4.2 计算机通信网,在数据通信网基础上再加上计算机资源处理设备就构成了计算机通信网，即：用数据通信网将分布在不同位置，具备独立功能的多台计算机、终端及其附属设备（I/O设备）连接起来，并实现资源共享的计算机系统。,计算机通信网,计算机通信网组成：通信子网（红 线以 内）和资源子网（红线以外）资源子网：由计算机、终端及其附属设备组成，完成数据处理并提供网络所需的硬件，软件，数据资源通信子网：完成数据传输、交换以及通信控制，即上述数据通信网 分类：LAN MAN 和 WAN,计算机通信网,特点：用户利用数据通信网的数据通信功能参与对资源管理和使用，该网络对用户而言“透明的”计算机网：是由网络o.s.实现资源共享的计算机大系统，不像计算机通信网是由用户来参与管理，它是由Network o.s.自动进行管理的，严格的说现在还未出现这样的网络。,计算机通信网,计算机通信网与计算机网的区别：前者明显地需要用户参与管理计算机资源后者由网络操作系统自动进行资源管理,1.5 通信技术的应用,金融服务电子商务/电子政务电子信息传递(E-mail)电子数据交换(电子图书)电视/电话会议移动通信 娱乐与教育,1.6计算机通信协议标准的拟定组织,ISO：OSI-RM七层模型ITU-T：CCITT（V Series；X Series）宽带W-ISDNANSI：ASCII码IEEE：802项目（局域网通信标准）1394 USB 通信接口标准EIA:EIA-232-D,EIA-449Bell：C/C+11 Nobel prize-winner,本章小结,通信 信息 消息信号 数据模拟信号 数字信号通信系统概念、模型 数据通信网络的概念,
