《通讯基本概念介绍》课件

通讯基本概念介绍通讯是人与人之间交流信息的过程它涉及发送者、接收者、信道和编码解码等基本元素了解这些基本概念对于有效沟通和信息交换至关重要作者M M课程目标全面掌握通讯的基本概念深入理解通讯的基本原理12了解通讯的定义、作用和发展历程,为后续学习奠定坚实基熟悉电磁波、信号、编码、调制等通讯中的基础知识础掌握通讯技术的关键概念了解通讯网络的基本原理34掌握多路复用、信道、噪声、编码、协议等重要的通讯技术学习网络通信模型、网络拓扑、网络设备等网络通讯基础知概念识通讯的定义定义技术支撑目的通讯是人与人之间进行信息交流的过程通现代通讯依托于先进的通讯技术如电话、通讯的目的是实现信息的收发促进人与人,,,过语音、文字、图像等方式进行信息的传递互联网、卫星等,实现快速高效的信息传递之间的联系,推动社会的发展进步与交流通讯的作用信息传递远程协作通讯技术可以快速准确地将信息通讯手段支持远程办公、异地团传递给远方的收受者打破地理障队合作等提高工作效率和生产力,,碍社交互动应急救援通讯技术使人们能够在远距离进通讯在紧急情况下扮演重要角色,行交流互动丰富人际交往协调救援行动确保信息畅通,,通讯的历史发展电报1年摩尔斯发明电报开启了远距离通讯革命1844,,电话2年贝尔发明电话让人与人之间的语音交流成为可能1876,,无线电3年马可尼发明无线电使通讯不再受局限于有线1895,,计算机网络4年诞生开启了计算机网络时代1969,ARPANET,通讯技术的发展历史可以追溯到世纪中期从最初的电报到后来的电话、无线电通讯再到现代的计算机网络通讯技术一直在不断革新和进步为人19,,,,类社会的发展做出了卓越贡献通讯的分类按通信技术分类按通信距离分类按通信信息类型分类通信技术可分为有线通信和无线通信有线通信距离可分为近距离通信、远距离通信通信信息可分为语音通信、数据通信、视频通信主要使用电缆、光纤等物理导体传输信近距离通信多在家庭、企业内部使用,传输通信等不同类型的信息有其特点和传输要号无线通信利用电磁波在空间传播两种距离较短远距离通信则涉及跨地域、国际求需采用相应的通信技术和设备,;,技术各有优缺点应根据实际需求选择合适通信传输距离较长,,的方式电磁波的介绍电磁波是由电场和磁场组成的波动能够在真空中传播它是构成,自然界的基本形态之一在日常生活及科技发展中扮演着重要角色,电磁波涵盖了从无线电波到伽马射线的广泛频段每种频段都有不,同的特性和用途电磁波的特性波长和频率传播方式能量特性极化特性电磁波按其波长和频率可以划电磁波可以以直线传播,也可电磁波携带能量,能量大小与电磁波的振动方向可以是线性分为不同类型,如无线电波、以折射、反射、衍射等方式传波长和频率有关较高频率的极化、圆极化或椭圆极化,这红外线、可见光、紫外线等播不同介质对电磁波的影响电磁波如X射线和γ射线具有些特性对于通讯和雷达应用至每种波段都有其独特的性质和各不相同,这决定了其应用场更强的穿透力和破坏性关重要应用领域景信号的概念模拟信号数字信号信号编码模拟信号是一种连续变化的电气信号,其值数字信号是一种离散的电信号,它只能取有信号编码是将模拟信号转换为数字信号的过在任意时间点上都有无数种可能性它能准限个固定值数字信号通常由0和1表示,程,包括采样、量化和编码等步骤编码后确地表达连续变化的物理量具有高可靠性和抗干扰性的信号更适合存储和传输模拟信号与数字信号模拟信号数字信号模拟信号是连续的电磁波，可以数字信号是离散的二进制序列无限细分它能够表达丰富的信它有限且可以编码数字信号不息，如声音、图像等但模拟信易受噪声影响,便于传输和处理,但号容易受到噪声干扰信息表达能力有限模拟-数字转换通过采样和量化可以将模拟信号转换为数字信号便于数字设备处理这是,,现代通信技术的基础编码的概念编码是什么编码的作用12编码是将信息转换为特定格式编码可以使信息更易于存储、的过程通常用数字、字母或其传输和处理提高通信效率,,他符号表示常见编码方式编码的重要性34包括码、编码、编码是通信系统的基础确保信ASCII Unicode,Morse码等,每种编码都有特息在不同设备和网络间能准确定的应用场景传输常见的编码方式二进制编码ASCII编码Unicode编码条形码编码使用0和1两个数字来表示信息用7位二进制数表示英文字母、能够表示世界上几乎所有语言利用一定宽度的条纹和间隔来的基本编码方式广泛应用于数字和常用符号是计算机内的字符使用16位或32位二进表示数字信息的编码方式广数字电子设备和计算机系统中部数据存储和传输的常用标准制数来表示各种字符泛应用于商品识别和物流管理调制的概念什么是调制？为什么需要调制？常见的调制方式调制是将信号信息调整到适当调制可以将低频信号转换为高常见的调制方式包括幅度调制的载波上传输的过程它通过频信号,以便在通信信道中进AM、频率调制FM和相位改变载波的振幅、频率或相位行传输它还可以提高信号的调制PM这些方式各有特来对消息信号进行编码抗干扰能力点,可以满足不同通信需求常见的调制方式幅度调制AM频率调制FM通过改变载波信号的振幅来编码通过改变载波信号的频率来编码信息能够有效地传输模拟信号信息具有优秀的抗噪性能,,相位调制PM正交调制QAM通过改变载波信号的相位来编码同时对载波信号的幅度和相位进信息能够有效地传输数字信号行调制能在有限带宽内传输更多,,信息多路复用技术频分多路复用时分多路复用12将信号分配到不同频段让多个将信号划分为不同时间片每个,,信号在同一时间共享一个传输用户获得固定时间的独占使用通道权码分多路复用空分多路复用34为每个用户分配一个专属的扩根据用户的空间位置分配不同频码实现在同一频段中的无干的传输方向实现网络容量的进,,扰通信一步提升信道的概念信道的定义信道的分类信道容量信道是数据在发送端和接收端之间传输的物信道可以按照传输介质分为有线信道和无线信道容量指信道在单位时间内最大可传输的理媒介用于承载各种类型的信号信道可信道也可以根据信号的传输特性分为基带数据量是衡量信道质量的重要指标信道,,,以是有线或无线的信道和载波信道容量受到带宽和信噪比的限制信道的分类物理介质信号传输方式信号传输距离信号频段信道可以根据物理介质分为有按照信号传输方式可分为单向根据信号传输距离可分为短距信道还可以根据所使用的频段线信道和无线信道有线信道信道和双向信道单向信道只离信道和长距离信道短距离划分为低频信道、中频信道和包括铜线、光纤等，无线信道能单向传输信号，而双向信道信道多用于局域网通信，长距高频信道不同频段有不同的包括无线电波、红外线等可以双向传输信号离信道常用于广域网通信传输特性和应用场合噪声的概念噪声的定义噪声是指不必要的、有害的或不受欢迎的声音或电子信号它会干扰原有的信号传输或处理噪声的成因噪声可能来源于自然现象、电子设备或人为活动,它会对信号的质量和可靠性产生不利影响信噪比信噪比是用来衡量信号质量的重要指标,它表示有用信号与噪声的强度比噪声的种类热噪声击噪声闪烁噪声环境噪声由热电子随机运动引起的噪声,由电流中离散的电子流引起的由于材料缺陷或杂质引起的低来源于外界环境,如电磁干扰、常出现在电阻电路中噪声,常出现在半导体器件中频噪声,主要存在于半导体器件机械振动等,会影响信号传输中信噪比的概念1010dB极低信噪比2020dB较低信噪比6060dB高信噪比信噪比Signal-to-Noise Ratio,SNR指有用信号功率与噪声功率之比衡量信号质量的重要指标信噪比越高,表示噪声干扰越小,信号质量越好常用分贝dB作为单位一般认为信噪比高于20dB时，信号质量良好信噪比的重要性判断信号质量优化系统性能实现有效传输信噪比可以反映通信系统中信号和噪通过调整系统参数,提高信噪比可以改高信噪比可确保信号传输过程中不会声的相对强度用于评估信号质量善通信质量提升系统性能被噪声严重干扰从而保证信息的可靠,,,传输信源编码的概念什么是信源编码信源编码的原理常见的信源编码方式信源编码的作用信源编码是将原始信息映射成信源编码利用统计特性,将出常见的信源编码方式包括哈夫信源编码可以大幅度减少数据紧凑的数字编码的过程目的现概率高的符号用短码表示,曼编码、算术编码、LZW编的传输量,提高通信系统的效是减少冗余信息提高传输效出现概率低的符号用长码表示码等每种方式对不同的数据率和可靠性是信息传输的重,,,,率从而压缩数据都有不同的适用性要一环信道编码的概念信道编码简介信道编码的作用常见的编码方式信道编码是在数字通信系统中用于提高通信信道编码可以提高信号在噪声信道中的传输常见的信道编码方式包括卷积编码、循环冗可靠性的一种技术它通过增加冗余位来检质量,减少传输错误,提高系统的抗干扰能力余检验编码、信道编码混合等每种方式都测和纠正传输过程中可能出现的错误有其适用的场景协议的概念定义作用协议是通信设备之间交换数据时协议确保了通信双方能够互相理所遵守的一组规则和标准它规解和交换信息,提高了通信的效率定了通信过程中各种信号的格式、和可靠性顺序、时间及错误检查等内容分类协议根据不同的领域和功能可以分为网络协议、传输协议、应用协议等多种类型协议的分层应用层1定义应用程序的功能和接口传输层2负责数据的可靠传输网络层3负责数据的路由和转发数据链路层4负责数据帧的格式和差错控制物理层5定义物理设备和电气特性通讯协议采用分层设计,每一层都有其独特的功能和职责这种分层结构提高了协议的灵活性、可扩展性和可维护性,使得通信系统更加高效和可靠网络通信基本模型网络通信基本模型描述了计算机网络中数据传输的基本结构和过程它包括数据源、信道、数据目标以及相关的编码、调制和协议等概念这个模型帮助我们理解网络数据通信的基本原理为网络设计和分析提供了重要的参考框架,通过这个基本模型我们可以更深入地了解网络通信的各个环节如何确保数据安,,全、高效地在网络中传输并提高网络性能和可靠性这是理解和设计复杂网络,系统的基础网络拓扑结构网络拓扑结构描述了网络设备之间的物理连接方式和逻辑关系常见的拓扑结构有星型、总线型、环型、网状等拓扑结构的选择会影响网络的可靠性、扩展性和管理成本合理的拓扑结构设计可以提高网络的整体效率网络介质光纤电缆双绞线同轴电缆光纤电缆利用光信号传输数据具有传输速双绞线是一种常见的网络电缆采用两根缠同轴电缆由中心导线、绝缘层和外导层组成,,,度快、抗干扰能力强的特点广泛应用于高绕的绝缘导线传输信号适用于局域网环境具有良好的抗干扰性广泛用于有线电视和,,,速网络环境宽带网络网络设备交换机路由器防火墙无线接入点交换机是网络中最基础的设备路由器用于连接不同网段,决防火墙是保护网络安全的关键无线接入点是无线网络的中心之一,用于连接不同设备并转定数据流经哪条路径到达目的设备,监控和控制进出网络的设备,提供无线网络接入服务发数据包,提高网络通信效率地它能根据预设的路由规则,数据流量,阻挡非法和恶意访它将有线网络和无线网络连接它根据目的地址进行转发确选择最优路径转发数据包提问为内部网络提供安全保护起来让无线设备能够接入网,,,,保数据报只发送到需要的地方高网络性能和灵活性络网络安全数据加密身份认证采用加密技术可以确保网络传输对用户进行身份验证可以防止未过程中的数据不被窃取或篡改经授权的访问和操作系统更新防火墙设置及时更新系统补丁和软件版本可合理配置防火墙可以阻隔来自互以修复安全漏洞,减少被黑客攻击联网的非法访问和攻击的风险综合案例分析问题分析全面了解问题背景,确定关键要素,分析症结所在提出解决方案结合理论知识,结构性地提出可行的解决方案模拟测试验证对方案进行模拟测试,检查各环节的可行性优化方案根据测试结果,继续优化方案以满足各方要求实施部署制定详细的实施计划,顺利完成方案的应用部署。