通信工程基础学习论文

目录CONTENTS课题名称通信工程小学期论文一通信概述二信息论三光纤通信四3G网络五数字通信六个人学习心得一通信概述通信就是传递消息。

古代的消息树、烽火台和驿马传令，现代的文字、书信、电报、电话、广播、电视、遥控、遥测等都是消息传递的方式或手段。

实现通信的方式很多，随着社会的需求、生产力的发展和科学技术的进步，目前的通信越来越依赖利用“电”来传递消息的电通信方式。

由于电通信迅速、准确、可靠且不受时间、地点、距离的限制，因而近百年来得到了迅速的发展和广泛的应用。

当今在自然科学领域涉及“通信”这一术语时，一般均是指“电通信”。

我们通常把文字、语言、数据、图像等等都看成是“消息”的集合，这些消息集合具有一定的统计特性或概率特性，因而将“信息”定义为对消息统计特性的一种定量描述。

更具体地说，当人们得到消息之前，对它的内容有一种“不确定性”，信息就是对这种不确定性的定量描述。

当人们得到消息后，若消息所描述事件发生的可能性越小，就认为这个消息带给他的信息量越大。

可见，信息的量值与消息所代表事件的随机性或事件发生的概率有关。

电话网就是把程控交换机通过传输设备相互连接起来，从而来实现任意两个用户之间的语音通信的通信网络。

程控交换机是一种电路交换机，所谓电路交换就是指经过呼叫，在两个用户之间建立起一条64kbit/s的电路，以此电路为基础，实现用户之间的语音通信。

对于数字通信系统，有效性可用信息传输速率来衡量。

信息传输速率定义为每秒钟所传的信息量，其单位是bit/s(比特/秒)。

对二进制信号，当0、1取值等概率时，一个二进制码元所含的信息量为1bit，所以，二进制信号信息传输速率就等于每秒钟传输的码元数。

信息速率常称比特率，如比特率为1200bit/s，意味着每秒传送1200个二进制脉冲。

当信道一定时，信息速率愈高，有效性也就愈好。

为了提高有效性，可以采用多进制信号传输，此时，每个码元携带的信息量超过1bit。

例如，对于四近制码元，一个码元所含的信息量为2 bit。

将每秒钟传输的码元数，称作码元传输速率。

码元速率的单位为Bd（波特），码元传输速率又称作波特率。

电信管理网的组成：网管中心、网络单元、数据通信网通过数据通信网，网管中心和网络单元得以实现连接，网络单元的事件报告和其他数据信息通过数据信道传送到网管中心的计算机系统，由计算机系统进行存储和处理，也可以通过计算机终端对网络单元进行操作和配置。

电信管理网是具有标准结构、标准接口、标准协议的管理网络。

通过Q3接口连接计算机系统和被管设备，Q3接口的协议是一个按照OSI标准设计的包含七层的满栈协议，其中下面三层是数据通信协议，第四层是端-端控制协议，第七层应用层协议主要是网络管理协议。

按照Q3的标准设计和开发网络管理系统才能保证各种不同的网管系统之间的一致性和互通性。

通过TMN可以对电信网的故障、性能、配置、计费和安全等五个方面进行管理。

通信协议——通信双方的两个实体之间一组管理通信协议的主要功能：分段和组装应用实体之间以消息的形式或者以连续数据流的形式发送数据，较低层的协议需要把数据分为较小的，长度受限的数据块，这个过程称之为分段。

流量控制——指接收实体对发送实体送出的数据单元的数量或速率进行限制。

流量控制最简单的形式是停止-等待程序。

在这个过程中，发送实体必须在收到送出的一个PDU的确认信息之后，才能送出下一个新的PDU。

差错控制——差错控制技术用来对协议数据单元中的数据和控制信息进行保护。

大多数是用校验序列进行校验，在出错的情况下对整个PDU重新传输。

是最低层或第一层，主要功能是完成相邻结点之间通信线路上原始比特流的传输。

物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和过程特性，以及物理层接口连接的传输介质等问题。

物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。

典型的设计问题有：信号的发送电平、码元宽度、线路码型、网络连接器插脚的数量、插脚的功能、物理连接的建立和终止以及传输的方案等。

2、数据链路层（data link layer）主要功能是：1）在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传输，即完成网络中相邻结点之间可靠的数据通信。

链路层设计包括：将从网络层接收到的数据封装成特定的可被物理层传输的帧，并按顺序传送各帧，数据出错校验、协调共享媒体的使用以及编址。

2）为了防止高速发送方的数据把低速接收方“淹没”，需要流量控制机制使发送方得知接收方还有多少缓存空间。

为了控制方便，流量控制常常和差错处理一同实现。

3、网络层（network layer）主要功能是完成网络中主机间的报文传输，使用数据链路层的服务将每个报文从源端传输到目的端。

网络层处理的主要任务是：路由计算、数据包的分段和重组（当网络中的不同链路有不同的最大包大小限制时）和拥塞控制。

在单个局域网中，网络层是冗余的，因为报文是直接从一台计算机传送到另一台计算机。

网络层主要解决异构网络互联，使得任意一对系统间可相互通信。

网络层协议通过选择路由及流量控制能补偿数据发送、传输以及接收设备能力的不平衡。

网络层通过对数据包的分段及重组以满足不同网络对数据包大小的规定，实现数据包在不同网络中的传输。

4、传输层（transport layer）传输层主要功能------是在两个系统之间建立一条可靠的通信链路，完成网络中不同主机上的用户进程之间可靠的数据通信。

传输层常被认为是OSI模型中最重要的一层。

传输层的连接是真正的端到端的。

端机上的某一进程，利用报文头和控制报文与目标机上的对等进程进行对话。

在传输层一下的各层中，协议是每台机器与他直接相邻机器之间的协议。

传输层实现端到端之间的差错控制及流量控制、数据包的分割及重组。

5、会话层（session layer）负责在网络中的两节点之间建立和维持通信，允许不同机器上的用户之间建立会话关系。

会话层允许进行类似传输层的普通数据的传送，还提供了一些有用的增强型服务。

会话层的功能包括：建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。

6、表示层（presentation layer）表示层的目的是为了对数据的表示取得一致。

网络上计算机可能采用不同的数据表示，所以需要在数据传输时进行数据格式的转换。

在表示层完成数据格式的转换。

表示层管理抽象的数据结构，在发送方将机器的内部编码转换为适合网上传输的传送语法，在接收方做相反的转换工作。

表示层以下各层只关心从源端机到目标机可靠的传送比特，而表示层关心的是所传送的信息的语法和语义。

应用层负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务，包含大量人们普遍需要的协议。

应用层提供的服务包括文件传输、文件管理以及电子邮件的信息处理。

对于需要通信的不同应用来说，应用层的协议都是必须的。

模拟通信系统的有效性可以用信号在传输中所占用的传输频带来度量，同样的消息用不同的调制方式，则需要不同的频带宽度。

可靠性用接收端最终输出信噪比来度量。

通常电话要求信噪比为20〜40dB，电视则要求40dB以上。

不同调制方式在同样信道信噪比下所得到的最终解调后的信噪比是不同的。

如调频信号抗干扰性能比调幅好，但调频信号所需传输频带却宽于调幅。

二信息论信息论是运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵、通信系统、数据传输、密码学、数据压缩等问题的应用数学学科。

信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑，给出了估算通信信道容量的方法。

信息传输和信息压缩是信息论研究中的两大领域。

这两个方面又由信息传输定理、信源－信道隔离定理相互联系。

香农被称为是“信息论之父”。

人们通常将香农于1948年10月发表于《贝尔系统技术学报》上的论文《A Mathematical Theory of Communication》（通信的数学理论）作为现代信息论研究的开端。

这一文章部分基于哈里·奈奎斯特和拉尔夫·哈特利先前的成果。

在该文中，香农给出了信息熵（以下简称为“熵”）的定义：H = - ∑ pilogpi这一定义可以用来推算传递经二进制编码后的原信息所需的信道带宽。

熵度量的是消息中所含的信息量，其中去除了由消息的固有结构所决定的部分，比如，语言结构的冗余性以及语言中字母、词的使用频度等统计特性。

南丰公益书院信息论中熵的概念与物理学中的热力学熵有着紧密的联系。

玻耳兹曼与吉布斯在统计物理学中对熵做了很多的工作。

信息论中的熵也正是受之启发。

互信息(Mutual Information)是另一有用的信息度量，它是指两个事件集合之间的相关性。

两个事件X和Y的互信息定义为：I(X,Y) = H(X) + H(Y) - H(X,Y)其中 H(X,Y) 是联合熵(Joint Entropy)，其定义为：H(X,Y) = - ∑ p(x,y)logp(x,y)互信息与多元对数似然比检验以及皮尔森χ2校验有着密切的联系。

三光纤通信光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。

光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

光纤即为光导纤维的简称。

光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。

从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。

光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。

传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。

光纤通信之所以发展迅猛,主要缘于它具有以下特点:(1)通信容量大、传输距离远;一根光纤的潜在带宽可达20THz。

采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。

目前400Gbit/s系统已经投入商业使用。

光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。

因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。

(2)信号串扰小、保密性能好;(3)抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。

(4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;(5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。

(6)无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。

(7)光缆适应性强,寿命长。

(8)质地脆，机械强度差。

(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。