通信技术基础

本书内容可概括为3部分：其一，通信的历史演进、信息时代、现代通信的概念及其广泛应用。其二，通信技术基本内容、基本概念、基本应用，信息、信源、交换、传输及数字通信3大系统，信息网络与应用以及它们之间的关系。其三，通信的发展前景、协议、标准、应用中的接口技术；网络中可靠与安全的热点话题。

前言
第1章现代通信及应用概述1
1.1通信与现代通信1
*1.1.1通信的历史演进1
1.1.2通信的定义9
1.1.3现代通信的基本概念9
1.2信息时代与现代通信12
1.2.1信息时代的概念12
*1.2.2信息技术与信息化13
1.2.3通信技术在信息化中的地位与作用13
1.3通信技术应用概述14
1.3.1通信与生活14
*1.3.2通信与电子政务15
1.3.3通信与企业信息化16
1.3.4通信与商务信息化18
1.3.5通信与军事18
思考题与习题20
第2章信息与信号21
2.1信息的概念21
2.1.1基本概念21
*2.1.2香农对“信息”的定义22
2.2信号的概念及分类23
2.2.1基本概念23
2.2.2信号的分类24
2.3信号的一般特性25
*2.4随机信号概述28
2.4.1随机变量28
2.4.2随机过程的一般表述30
2.4.3平稳随机过程33
*2.5通信中噪声的概念35
2.5.1噪声的分类35
2.5.2高斯噪声36
2.5.3高斯白噪声37
2.6信息处理37
2.6.1信息处理的基本概念37
2.6.2信息处理的主要手段38
思考题与习题39
第3章信源数字化41
3.1引言41
3.2模拟信号的数字化41
3.2.1抽样定理42
3.2.2模拟信号的量化45
3.2.3脉冲编码调制50
*3.2.4语音压缩编码57
*3.2.5图像压缩编码60
*3.2.6语音和图像压缩编码标准62
*3.3信源编码的相关概念66
3.4传感器的数字化技术68
3.4.1基本概念68
3.4.2传感器信息数字化70
3.4.3信息数字化的实现71
思考题与习题73
第4章信息传输技术基础74
4.1信息传输和信道74
4.1.1信息传输的基本概念74
4.1.2有线传输信道80
4.1.3无线传输信道85
4.2传输技术基础88
*4.2.1模拟传输技术基础88
4.2.2数字传输技术基础92
4.3多路信号传输技术102
4.3.1信号多路传输的基本概念103
*4.3.2PDH数字复接105
*4.3.3SDH数字复接109
思考题与习题111
第5章信息交换技术112
5.1信息交换的基本概念112
5.1.1交换的概念112
5.1.2交换的方式分类115
5.1.3信息交换的常用术语117
5.2几种主要的数字交换技术119
5.2.1程控交换技术119
*5.2.2分组交换技术128
*5.2.3ATM交换技术136
5.2.4IP与软交换技术143
思考题与习题148
第6章现代通信系统150
6.1数字通信系统概述150
6.1.1现代通信系统模型150
6.1.2现代通信系统分类151
6.2数字光纤通信系统151
6.2.1数字光纤通信系统的概念151
6.2.2数字光纤通信系统的组成152
6.2.3SDH光同步传输系统153
6.2.4光波分复用系统157
6.2.5光传送网162
6.3数字微波与卫星通信系统167
6.3.1数字微波通信系统概述167
6.3.2卫星通信系统171
6.3.3数字卫星通信系统的概念183
6.3.4卫星通信多址方式185
*6.3.5数字卫星通信系统范例188
6.4数字移动通信系统191
6.4.1移动通信系统概述191
6.4.2蜂窝数字移动通信系统196
6.4.3GSM数字移动通信系统201
6.4.4CDMA移动通信系统210
6.4.5第三代移动通信系统219
6.4.6第四代移动通信系统220
思考题与习题222
第7章通信网络及应用225
7.1通信网的概述225
7.1.1通信网的概念与拓扑225
7.1.2通信网的分类227
7.2公用通信网228
7.2.1电话网228
7.2.2数据通信网234
7.2.3广播电视网242
7.3通信网的支撑系统244
7.3.1信令网244
*7.3.2同步网248
*7.3.3电信管理网249
*7.4接入网250
*7.5专用信息网252
7.5.1政务信息网252
7.5.2电力信息网253
7.5.3交通信息网256
7.5.4工业、企业信息网260
7.5.5监控网264
7.5.6移动自组织网269
7.5.7校园网270
7.5.8家居信息网271
思考题与习题273
第8章通信技术的发展274
8.1现代通信发展概述274
8.1.1通信技术的综合化发展274
8.1.2通信系统及网络的宽带化274
8.1.3通信网络的智能化274
8.1.4通信的个人化275
8.1.5通信技术的广泛应用及网络全球化275
8.2通信系统的发展275
8.2.1光纤通信系统的发展275
8.2.2卫星通信系统的发展278
8.2.3陆地移动通信系统的发展281
*8.3信息交换的发展283
8.3.1IP交换与软交换的发展283
8.3.2光交换技术285
8.4通信网的发展287
8.4.1三网融合287
*8.4.2第二代光互联网289
8.4.3下一代网络——NGN291
8.4.4物联网292
8.5NII与GII和网络的全球化293
8.5.1NII与GII的概念293
8.5.2网络全球化294
思考题与习题294
第9章通信协议与应用接口技术296
9.1通信协议与标准概述296
9.1.1通信协议的概念296
9.1.2通信协议的主要内容297
*9.1.3通信标准化组织简介297
9.1.4有关通信与网络标准299
9.2通信总线及接口基本概念299
9.2.1通信总线接口概述299
9.2.2并行通信300
9.2.3串行通信300
*9.2.4串行通信和并行通信的发展302
9.3常用内部串行通信总线及接口303
9.3.1SPI总线及接口304
9.3.2I2C总线及接口305
*9.3.3UART异步串行通信接口308
9.4常用外部通信总线及接口310
9.4.1异步串行总线及接口310
9.4.2USB接口314
9.4.3以太网接口318
9.4.4PCIExpress接口320
9.4.51394总线及接口322
9.4.6CAN总线及接口324
思考题与习题327
第10章通信的可靠与安全328
10.1通信可靠与安全的重要性328
10.2通信的可靠328
10.2.1通信可靠性的含义328
10.2.2通信可靠性的影响因素及
特点329
*10.2.3通信的可靠性设计330
*10.2.4通信可靠性的评价模型与方法330
10.2.5我国通信的可靠性管理333
10.3通信的安全334
10.3.1通信安全的内涵334
10.3.2影响通信安全的主要因素334
*10.3.3实现通信安全的主要途径335
10.3.4通信安全的典型解决方案336
思考题与习题345
参考文献346

前言在世界信息化的浪潮中，要实现我国的现代化，信息化是前提。信息化在我国现代化建设中起着决定性的作用。2008年我国成立了工业与信息化部，国家已经绘制了信息化发展的蓝图。 所谓信息化，就是信息技术在各方面的广泛应用，以信息技术推动我国产业发展及经济社会的大变革。信息技术包括的范围很宽，领域很广，通信技术是其重要的组成部分。 通信技术和网络在各领域、各部门的应用日益广泛和深入，人们已经感受到通信就在自己身边，人们的工作和日常生活已经离不开通信和网络。对于非通信专业，特别是电气信息大类的大学生，也十分需要学习和了解一些通信的基本知识。为此，我们组织力量研究构思，编写了本教材。鉴于是针对非通信专业的大学生或读者学习通信知识，本教材在教学设计思想和体系结构方面体现了三突出：突出基本概念，突出基本内容，突出基本应用。本教材内容的安排特点是：从通信的定义——信息的传递与交流这一基本概念出发，抓住点—线—网的线索，从源头进行疏理；从通信的演进到信息时代中通信的各方面应用，从通信系统构建信息网络，从应用层面由浅入深、由表及里地进行讲述。 书中通过对通信技术发展及应用的追溯，引导出通信中“数字化”的重要概念，“数字”成了信息时代的代名词，“数字化”成了当代最时髦的词语。书中以现代通信中几大数字通信系统的组成作为基本内容，全面讲述了通信技术的主体思想以及由此而构建的各种不同用途的信息网络。从构架各种通信网络的需要，引出了通信协议标准与应用接口技术的基本知识点，并对此进行引导性讲述。最后，对通信信息网络的可靠和安全这一当前的热点话题进行了介绍。 全书注重基础及应用，紧紧抓住通信技术的基础知识点进行讲解，做到前后呼应，重点突出，尽量避免繁琐的公式推导，有的地方以例题引导，帮助理解。编写设计尽力做到能启迪学生思维，营造想象的空间。 本书根据不同专业学生的需求，内容分为基本要求和选修要求(标*)。 随着通信及其应用技术的快速发展，根据多届学生、老师使用的反馈意见和老师们教学经验的积累，特别是有感于中青年老师勇于承担改编此书的热情，特对《通信技术基础》一书进行修订再版。第1章由鲜继清、李文娟编写，第2章由李文娟编写，第3、4章由张媛，第6、7、8章由余晓政、鲜娟编写，第5、9章由孙霞编写，第10章由胡蓉编写。全书由鲜继清、李文娟统稿。 本书编写过程中参考了有关著作和资料，在此对它们的作者表示诚挚的谢意！特别对此书原作者刘焕淋，蒋青、谢颖，蒋建春、胡向东、张毅及提供各种帮助的余成波、陈安宇、张宗琪、郭艳荣、甘伟、吴艳彬等老师表示感谢！ 本书配有免费电子课件，欢迎选用本书作教材的老师登录www.cmpedu.com注册下载或发邮件到xufan666@163.com索取。 由于时间仓促、水平有限，书中错误难免，敬请各位老师、学生批评指正。 编者