工科通信學術論文(2)
工科通信學術論文
工科通信學術論文篇二
淺談現(xiàn)代通信技術及其發(fā)展總趨勢
一、概述
縱觀通信技術的發(fā)展，可分為以下三個階段：第一階段是語言和文字通信階段。在這一階段，通信方式簡單，內容單一。第二階段是電磁通信階段。1837年，莫爾斯發(fā)明電報機，并設計莫爾斯電報碼。1876年，貝爾發(fā)明電話機。這樣，利用電磁波不僅可以傳輸文字，還可以傳輸語音，由此大大加快了通信的發(fā)展進程。1895年，馬可尼發(fā)明無線電設備，從而開創(chuàng)了無線電通信發(fā)展的道路。第三階段是電子信息通信階段。
從總體上看，通信技術實際上就是通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)的技術。通信系統(tǒng)是指點對點通所需的全部設施，而通信網(wǎng)是由許多通信系統(tǒng)組成的多點之間能相互通信的全部設施。從國外通信技術的發(fā)展看，大約從70年代開始，通信即進入了現(xiàn)代通信的新時代，現(xiàn)代通信的多項技術發(fā)展處在方興未艾之中。
二、現(xiàn)代通信技術
(一)數(shù)字通信技術
數(shù)字通信即傳輸數(shù)字信號的通信，是通過信源發(fā)出的模擬信號經(jīng)過數(shù)字終端的信源編碼成為數(shù)字信號，終端發(fā)出的數(shù)字信號經(jīng)過信道編碼變成適合與信道傳輸?shù)臄?shù)字信號，然后由調制解調器把信號調制到系統(tǒng)所使用的數(shù)字信道上，經(jīng)過相反的變換最終傳送到信宿。數(shù)字通信以其抗干擾能力強，便于存儲，處理和交換等特點，已經(jīng)成為現(xiàn)代通信網(wǎng)中的最主要的通信技術基礎，廣泛應用于現(xiàn)代通信網(wǎng)的各種通信系統(tǒng)。
相關技術包括有：模擬/數(shù)字信號轉換技術，數(shù)字濾波(去干擾)，編碼技術，數(shù)字通信技術(包括有線和無線，有線包括各種通信接口的相關技術，例如RS232、USB、協(xié)議，無線根據(jù)頻段又分為藍牙技術、802.11b/g技術、微波技術等)等。
(二)程控交換技術
程控交換技術是指人們用專門的計算機根據(jù)需要把預先編好的程序存入計算機后完成通信中的各種交換。以程控交換技術發(fā)展起來的數(shù)字交換機處理速度快，體積小，容量大，靈活性強，服務功能多，便于改變交換機功能，便于建設智能網(wǎng)，向用戶提供更多，更方便的電話服務，還能實現(xiàn)傳真，數(shù)據(jù)，圖像通信等交換，它由程序控制，是由時分復用網(wǎng)絡進行物理上電路交換的一種電話接續(xù)交換設備。常見結構有集中控制、分散控制或兩者結合。技術指標有很多，主要為BHCA/呼損接通率，無故障間隔時間等。
隨著電信業(yè)務從以話音為主向以數(shù)據(jù)為主轉移，交換技術也相應地從傳統(tǒng)的電路交換技術逐步轉向給予分組的數(shù)據(jù)交換和寬帶交換，以及向基于IP的軟交換方向發(fā)展。
就控制方式而論，程控電話交換機主要應用分為分布線邏輯控制(WLC) 和存儲程序控制(SPC)兩大類。
(三)信息傳輸技術(計算機傳輸)
主要是指一臺計算機向遠程的另一臺計算機或傳真機發(fā)送傳真、一臺計算機接收遠程計算機或傳真機發(fā)送的傳真、兩臺計算機之間屏幕對話及兩臺計算機之間實現(xiàn)文件傳輸，即EDI(Electronic Data Interchange)技術。
現(xiàn)代計算機信息傳輸技術的的蓬勃發(fā)展，給現(xiàn)代信息傳輸帶來了一場深刻的革命，享受ISP提供的Internet服務是信息傳輸?shù)淖顝V泛、發(fā)展最快的有效途經(jīng)，它是現(xiàn)代計算機技術和現(xiàn)代通信技術的有機結合，促進了現(xiàn)代信息傳輸技術的發(fā)展，尤其近十多年，以HTML語言為基礎的WWW技術的廣泛應用，使信息服務進入前所未有的發(fā)展熱潮，并朝著多媒體方向發(fā)展。
(四)通信網(wǎng)絡技術
通信網(wǎng)是一種由通信端點、節(jié)(結)點和傳輸鏈路相互有機地連接起來，以實現(xiàn)在兩個或更多的規(guī)定通信端點之間提供連接或非連接傳輸?shù)耐ㄐ朋w系。通信網(wǎng)按功能與用途不同，一般可分為物理網(wǎng)、業(yè)務網(wǎng)和支撐管理網(wǎng)等三種。
物理網(wǎng)是由用戶終端、交換系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)等通信設備所組成的實體結構，是通信網(wǎng)的物質基礎，也稱通信裝備網(wǎng)。用戶終端是通信網(wǎng)的外圍設備，它將用戶發(fā)送的各種形式的信息轉變?yōu)殡姶判盘査腿胪ㄐ啪W(wǎng)路傳送，或把通信網(wǎng)路中接收到的電磁信號等轉變?yōu)橛脩艨勺R別的信息。交換系統(tǒng)是各種信息的集散中心，是實現(xiàn)信息交換的關鍵環(huán)節(jié)。傳輸系統(tǒng)是信息傳遞的通道，它將用戶終端與交換系統(tǒng)之間以及交換系統(tǒng)相互之間聯(lián)接起來，形成網(wǎng)路。
業(yè)務網(wǎng)是完成電話、電報、傳真、數(shù)據(jù)、圖像等各類通信業(yè)務的網(wǎng)絡，是指通信網(wǎng)的服務功能，按其業(yè)務種類可分為電話網(wǎng)、電報網(wǎng)，數(shù)據(jù)網(wǎng)等。業(yè)務網(wǎng)具有等級結構，即在業(yè)務中設立不同層次的交換中心，并根據(jù)業(yè)務流量、流向、技術及經(jīng)濟分析，在交換機之間以一定的方式相互聯(lián)接。
支撐管理網(wǎng)是為了保證業(yè)務網(wǎng)正常運行、增強網(wǎng)路功能，提高全網(wǎng)服務質量而形成的網(wǎng)絡。在支撐管理網(wǎng)中傳遞的是相應的控制、監(jiān)測及信令等信號，按其功能不同可分為信令網(wǎng)、同步網(wǎng)和管理網(wǎng)。信令網(wǎng)由信令點、信令轉接點、信令鏈路等組成，旨在為公共信道信令系統(tǒng)的使用者傳送信令。同步網(wǎng)為通信網(wǎng)內所有通信設備的時鐘(或載波)提供同步控制信號，使它們工作在同一速率(或頻率)上。管理網(wǎng)是為保持通信網(wǎng)正常運行和服務所建立的軟、硬系統(tǒng)，通常可分為話務管理網(wǎng)和傳輸監(jiān)控網(wǎng)兩部分。
(五)數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)
數(shù)據(jù)通信是通信技術和計算機技術相結合而產(chǎn)生的一種新的通信方式。要在兩地間傳輸信息必須有傳輸信道，根據(jù)傳輸媒體的不同，以有線與無線區(qū)分，但它們都是通過傳輸信道將數(shù)據(jù)終端與計算機聯(lián)結起來，從而使不同地點的數(shù)據(jù)終端實現(xiàn)軟、硬件和信息資源的共享。
信號是數(shù)據(jù)的電磁編碼，信號中包含了所要傳遞的數(shù)據(jù)。信號一般以時間為自變量，以表示消息(或數(shù)據(jù))的某個參量(振幅、頻率或相位)為因變量。信號按其自變量時間的取值是否連續(xù)，可分為連續(xù)信號和離散信號;按其因變量的取值是否連續(xù)，又可分為模擬信號和數(shù)字信號。
信號具有時域和頻域兩種最基本的表現(xiàn)形式和特性。時域特性反映信號隨時間變化的情況;頻域特性不僅含有信號時域中相同的信息量，而且通過對信號的頻譜分析，還可以清楚地了解該信號的頻譜分布情況及所占有的頻帶寬度。
由于信號中的大部分能量都集中在一個相對較窄的頻帶范圍之內，因此我們將信號大部分能量集中的那段頻帶稱為有效帶寬，簡稱帶寬。任何信號都有帶寬。一般來說，信號的帶寬越大，利用這種信號傳送數(shù)據(jù)的速率就越高，要求傳輸介質的帶寬也越大。
相關技術主要有：電纜通信技術;微波中繼通信技術;光纖通信技術;衛(wèi)星通信技術;移動通信技術。
(六)寬帶IP技術
ATM曾被認為是一種十分完美的、用來統(tǒng)一整個通信網(wǎng)的技術，未來的所有話音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務均通過ATM來傳送。國際上，特別是電信標準化機構對該項技術進行了多年的研究，而且也得到了實際應用，但事與愿違，ATM沒有能夠達到原來所期望的目標。與此同時，IP的發(fā)展速度大大出乎人們的預料，一方面，在若干年前自始至終沒有一種獨立的IP骨干網(wǎng)技術;另一方面，IP在高速發(fā)展的同時確實有一定的缺陷，如QoS不高等。因此，在寬帶IP骨干網(wǎng)中首先產(chǎn)生的是IP over ATM(IPOA)技術。
IP over ATM的基本原理是將IP數(shù)據(jù)包在ATM層全部封裝為ATM信元，以ATM信元形式在信道中傳輸。當網(wǎng)絡中的交換機接收到一個IP數(shù)據(jù)包時，它首先根據(jù)IP數(shù)據(jù)包的IP地址通過某種機制進行路由地址處理，按路由轉發(fā)。隨后，按已計算的路由在ATM網(wǎng)上建立虛電路(VC)，以后的IP數(shù)據(jù)包將在此虛電路VC上以直通(Cut-Through)方式傳輸，從而有效地解決IP路由器的瓶頸問題，并將IP包的轉發(fā)速度提高到交換速度。
IP over ATM技術很多，但按模型可歸類為重疊模型和集成模型兩種。
(七)接入網(wǎng)與接入技術
從整個電信網(wǎng)角度講，可以將全網(wǎng)劃分為公用網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)(CPN)兩大塊。其中CPN屬用戶所有，因而，通常意義的電信網(wǎng)指的是公用電信網(wǎng)部分。公用電信網(wǎng)又可以劃分為長途網(wǎng)，中繼網(wǎng)和接入網(wǎng)(Access Network，簡稱AN)三部分。長途網(wǎng)和中繼網(wǎng)合并稱為核心網(wǎng)。相對于核心網(wǎng)，接入網(wǎng)介于本地交換機和用戶之間，主要完成使用戶接入到核心網(wǎng)的任務。
接入網(wǎng)可由三個接口界定，即 網(wǎng)絡側經(jīng)由SNI與業(yè)務節(jié)點相連，用戶側由UNI與用戶相連， 管理方面則經(jīng)Q3接口與電信管理網(wǎng)(TMN)相連。傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術不屬于接入網(wǎng)范疇，而屬于用戶駐地網(wǎng)(CPN)領域?；谝蕴W(wǎng)技術的寬帶接入網(wǎng)由局側設備和用戶側設備組成。局側位于小區(qū)內，用戶側位于居民樓內。這種技術有強大的網(wǎng)管功能，而且和傳統(tǒng)以太網(wǎng)兼容，成本更低。
三、現(xiàn)代通信技術 發(fā)展的總趨勢
現(xiàn)代通信與傳統(tǒng)通信最重要的區(qū)別是現(xiàn)代通信技術與現(xiàn)代 計算機技術緊密結合，其技術發(fā)展總的趨勢以光纖通信為主體、以衛(wèi)星通信、無線電通信為輔助，將寬帶化、綜合化(有的稱數(shù)字化)、個人化、智能化的通信網(wǎng)絡技術作為發(fā)展主要內容及方向，目標是實現(xiàn)通信的寬頻帶、大容量、遠距離、多用戶、高保密性、高效率、高可靠性、高靈活性。
(一)寬帶化
寬帶化是指通信系統(tǒng)能傳輸?shù)念l率范圍越寬越好，即每單位時間內傳輸?shù)男畔⒃蕉嘣胶?。由于通信干線已經(jīng)或正在向數(shù)字化轉變，寬帶化實際是指通信線路能夠傳輸?shù)臄?shù)字信號的比特率越高越好。
而要傳輸極寬頻帶的信號，非光纖莫屬。據(jù)計算，人類有史以來積累起來的知識，在一條單模光纖里，用3～5分鐘即可傳畢。光纖傳輸光信號的優(yōu)點是：傳輸頻帶寬，通信容量大;傳輸損耗小，中繼距離長;抗電磁干擾性能好;保密性好，元串音干擾;體積小，重量輕。
(二)綜合化(或數(shù)字化)
綜合就是把各種業(yè)務和各種網(wǎng)絡綜合起來，業(yè)務種類繁多，有視頻、語音和數(shù)據(jù)業(yè)務。把這些業(yè)務數(shù)字化后，通信設備易于集成化和大規(guī)模生產(chǎn)，在技術上便于與微處理器進行處理和用軟件進行控制和管理。
早在1988年，國際上已一致認為，未來世界網(wǎng)絡的發(fā)展方向是寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)。
(三)個人化
個人化即通信可以達到“每個人在任何時間和任何地點與任何其它人通信”。每個人將有一個識別號，而不是每一個終端設備(如現(xiàn)在的電話、傳真機等)有一個號碼?，F(xiàn)在的通信，如撥電話、發(fā)傳真，只是撥向某一設備(話機、傳真機等)，而不是撥向某人，如果被叫的人外出或到遠方去，則不能與該人通話。而未來的通信只需撥該人的識別號，不論該人在何處，均可撥至該人并與之通信。
(四)智能化
智能化通信就是要建立先進的通信智能網(wǎng)。一般說來，智能網(wǎng)是能夠靈活方便地開設和提供新業(yè)務的網(wǎng)絡。它是隱藏在現(xiàn)有通信網(wǎng)里的一個網(wǎng)，而不是脫離現(xiàn)有通信網(wǎng)而另建一個獨立的“智能網(wǎng)”，而只是在已有的通信網(wǎng)中增加一些功能單元，形成新的智能通信網(wǎng)絡。智能化后，如果用戶需要增加新的業(yè)務或改變業(yè)務種類時，只要在系統(tǒng)中增加一個或幾個模塊即可，所花費的時間可能只要幾分鐘。當網(wǎng)絡提供的某種服 務因故障中斷時，智能網(wǎng)可以自動診斷故障和恢復原來的服務。
四、結語
綜上所述，現(xiàn)代通信的主要技術有數(shù)字通信技術、程控交換技術、信息傳輸技術、通信網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)、ISDN與ATM技術、寬帶IP技術、接入網(wǎng)與接入技術等，其技術發(fā)展總趨勢中的數(shù)字化，寬帶化、智能化和個人化是互相 聯(lián)系的。沒有數(shù)字化，寬帶化、智能化和個人化都難以實現(xiàn);沒有寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)，也就很難實現(xiàn)智能化和個人化，現(xiàn)代通信技術的“四化”實際上就是被廣為宣傳的“信息高速公路”的具體技術內容，隨著現(xiàn)代通信技術的發(fā)展，人類 社會已經(jīng)逐漸步入信息化的社會。
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