《现代通讯技术》课件

现代通讯技术欢迎来到现代通讯技术课程！课程简介与目标课程简介课程目标本课程将深入探讨现代通讯技术的原理、发展历程和最新应用，理解通讯技术的核心概念和关键技术

1.为学生提供全面的知识体系掌握通讯系统的设计与分析方法

2.了解通讯技术在各个领域的应用前景

3.通讯技术发展历程概述1837年莫尔斯电码1电报的发明，开启了信息传递的新时代1876年电话的发明2贝尔成功研制出电话，开启了声音通信的时代1901年无线电广播3马可尼成功进行无线电广播实验，实现了无线通信1948年信息论的诞生4香农提出了信息论，为通讯技术发展提供了理论基础1962年第一颗通信卫星发射5卫星通信技术的出现，实现了全球通信1973年第一部移动电话问世6移动通信技术的诞生，使人们随时随地沟通成为可能1980年代互联网的兴起7互联网技术的迅速发展，改变了信息传播的方式21世纪移动互联网与物联网时代8移动互联网和物联网技术的普及，开启了万物互联的新时代模拟通讯的原理与特点模拟通讯原理模拟通讯特点模拟通讯通过模拟信号来传递信息，信号的振幅、频率或相位随信号连续变化

1.时间变化而变化易受噪声干扰

2.传输距离有限

3.难以实现数字处理

4.数字通讯的优势与应用优势抗噪声能力强

1.传输距离远

2.易于实现数字处理

3.可实现多路复用

4.应用移动电话

1.互联网

2.数字电视

3.卫星通信

4.信息论基础香农定理香农定理是信息论中的一个基本定理，它描述了在有噪声的信道上，可以可靠地传输信息的速率上限香农定理表明，信道的容量与信道的带宽和信噪比成正比调制与解调技术详解调制解调将低频信号转换成高频信号的过程将高频信号还原为低频信号的过程幅度调制AM幅度调制是通过改变载波信号的幅度来传输信息，常用在广播和无线通信中信号的频率保持不变，而幅度随信息信号的变化而变化AM频率调制FM频率调制是通过改变载波信号的频率来传输信息，常用于无线电广播和手机通信信号的幅度保持不变，而频率随信息信号的变化而变化信号FM FM比信号抗噪声能力更强，因此在高噪声环境下应用更广泛AM相位调制PM相位调制是通过改变载波信号的相位来传输信息，主要用于数字通信信PM号的幅度和频率保持不变，而相位随信息信号的变化而变化信号的频谱PM利用率较高，可以有效地提高信道容量数字调制技术ASK,FSK,PSK1ASK AmplitudeShift2FSK FrequencyShiftKeying Keying振幅键控，通过改变载波信号频率键控，通过改变载波信号的幅度来表示数字信号的频率来表示数字信号3PSK PhaseShift Keying相位键控，通过改变载波信号的相位来表示数字信号多路复用技术时分复用TDM时分复用是指将信道在时间上分成多个时间片，每个时间片分配给不同的用户，这样多个用户可以共享同一个信道的主要优点是实现简单，但缺TDM点是时延较高常用于电话通信和数据传输TDM频分复用FDM频分复用是指将信道在频率上分成多个子信道，每个子信道分配给不同的用户，这样多个用户可以同时使用同一个信道的主要FDM优点是时延较低，但缺点是频谱利用率较低常用于广播、电视和卫星通信FDM码分多址CDMA码分多址是一种利用不同的编码来区分用户的多址接入技术使用扩CDMA频技术，将信号的带宽扩展到一个更宽的频率范围内，不同用户的信号可以共享相同的频率范围，但使用不同的编码来识别的主要优点是抗干CDMA扰能力强，频谱利用率高，可以实现更高的用户容量常用于移动通CDMA信，例如和GSM CDMA2000传输介质双绞线双绞线是由两根相互缠绕的导线组成，它可以有效地抑制外部电磁干扰双绞线是最常见的传输介质之一，常用于电话线路、局域网和数据通信双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线在导线周围包裹一层屏蔽层，可以更有效地抑制干扰LAN STPUTP STP，而则没有屏蔽层，价格更便宜双绞线的价格低廉，安装方便，但传输距离有限，传输速率较低UTP同轴电缆同轴电缆由一根中心导线和一根同轴的屏蔽层组成，中间用绝缘材料隔开同轴电缆可以有效地抑制外部电磁干扰，而且传输距离比双绞线更远同轴电缆常用于有线电视、局域网和视频信号传输同轴电缆的优点是传LAN输距离远，抗干扰能力强，但缺点是价格较贵，安装不便光纤光纤是一种由玻璃或塑料制成的细丝，它可以传输光信号光纤的传输距离远，传输速率高，抗干扰能力强，而且信息容量大光纤是目前最先进的传输介质之一，广泛应用于长途通信、数据传输和互联网光纤的优点是传输距离远，传输速率高，抗干扰能力强，信息容量大，但缺点是价格昂贵，安装不便无线传输电磁波频谱电磁波频谱是一个涵盖了所有频率的电磁波的范围，从低频到高频不同的电磁波具有不同的性质，例如波长、频率、能量和穿透能力无线传输利用电磁波来传递信息，它可以实现无障碍通信无线传输的频率范围根据应用场景的不同而有所区别例如，无线电广播使用的是低频电磁波，手机通信使用的是微波，卫星通信使用的是超高频电磁波无线传输的优点是灵活方便，传输距离远，但缺点是容易受到干扰，安全性较低天线原理与应用天线原理天线应用天线是一种将电信号转换为电磁波，或将电磁波转换为电信号的天线广泛应用于无线通信、广播、电视、雷达、卫星通信等领域装置天线的工作原理是利用电磁波的辐射和接收特性无线信号传播特性直射波1无线信号沿着直线传播，没有障碍物阻挡，信号衰减较小反射波2无线信号遇到障碍物会发生反射，反射波会影响接收信号的质量衍射波3无线信号遇到障碍物会发生衍射，衍射波可以绕过障碍物传播，但信号强度会减弱散射波4无线信号遇到不规则障碍物会发生散射，散射波会影响接收信号的质量移动通讯系统发展1G,2G,3G,4G,5G1G1模拟移动通信系统，主要提供语音通信服务，速度慢，容量低，抗干扰能力弱2G2数字移动通信系统，引入了数字技术，提高了通信速度和容量，并支持数据传输3G3宽带移动通信系统，提供高速数据传输服务，支持移动互联网接入4G4移动互联网系统，提供高速率、低时延、高容量的数据传输服务，支持各种移动互联网应用5G5超高速率、低时延、高容量、大连接数的移动通信系统，支持各种新兴应用，如物联网、人工智能、虚拟现实等移动网络架构核心网1负责用户管理、呼叫控制、数据路由等功能无线接入网2负责与移动终端进行无线通信，包括基站、无线接入控制等用户终端3移动电话、平板电脑等移动设备蜂窝网络原理蜂窝网络是一种将服务区域划分为多个六边形小区的无线通信网络结构每个小区都有一个基站，负责与小区内的移动终端进行无线通信移动终端在不同小区之间移动时，会由不同的基站进行服务蜂窝网络可以有效地提高移动通信网络的覆盖范围和容量无线接入技术GSM全球移动通信系统，GSM GlobalSystem forMobile Communications是一种数字移动通信系统标准，使用技术进行多址接入，并采用TDMA TD-技术进行数据传输标准是全球应用最广泛的移动通信标准之SCDMA GSM一的优点是覆盖范围广，抗干扰能力强，成本低廉，但缺点是数据传GSM输速率较低，不能满足高速数据传输的需求CDMA2000是一种使用技术进行多址接入的移动通信系统标准，它CDMA2000CDMA可以提供更高速率的数据传输服务的优点是抗干扰能力强，CDMA2000频谱利用率高，用户容量大，但缺点是系统复杂，成本较高WCDMA是一种使用技术进行多址接入的宽带移动通信系统标准，它可以提WCDMA WidebandCode DivisionMultiple AccessCDMA供更高速率的数据传输服务的优点是抗干扰能力强，频谱利用率高，用户容量大，但缺点是系统复杂，成本较高WCDMA在欧洲和亚洲的一些国家得到广泛应用WCDMALTE长期演进技术，是一种基于技术的移LTE LongTerm EvolutionOFDMA动通信系统标准，它可以提供高速率、低时延的数据传输服务的优点LTE是传输速率快，时延低，用户容量大，但缺点是需要使用新的基站和终端设备已经成为全球移动通信的主流标准LTE5G NR是第五代移动通信系统标准，它使用更先进的无线接入技术，例如、波束赋形和毫米波通信，5G NRNew RadioMassive MIMO可以提供更高速率、更低时延、更高容量、更大连接数的移动通信服务的优点是传输速率极快，时延极低，用户容量极大，5G NR支持各种新兴应用，但缺点是需要使用新的基站和终端设备，成本较高正在逐步普及，并将成为未来移动通信的主流标准5G NR网络协议协议族TCP/IP协议族是互联网的核心协议，它定义了网络通信的规则和标准，包括TCP/IP数据包的格式、地址、路由等协议族是一个分层协议体系，每个层TCP/IP负责不同的功能协议族广泛应用于各种网络应用，如互联网、局域TCP/IP网、广域网等协议族的优点是开放标准，应用广泛LAN WANTCP/IP，兼容性强，但缺点是协议体系复杂，配置较为困难参考模型OSI应用层1负责与用户交互，提供网络应用程序服务表示层2负责数据的格式转换和编码会话层3负责建立、管理和终止会话传输层4负责提供端到端可靠的数据传输服务网络层5负责数据包的路由和寻址数据链路层6负责节点之间的数据传输，包括帧的封装和解封装物理层7负责数据在物理介质上的传输，包括信号编码和解码地址与子网划分IP地址是互联网协议中用来识别网络设备的地址地址由位二进制数构成，分为和两种版本子网划分是将一IP IPIP32IPv4IPv6个大的网络划分为多个小的子网，每个子网都有自己的地址范围，可以提高网络效率和安全性子网划分可以根据网络规模和应用场景的不同进行设置地址和子网划分是网络通信的基础，它们可以确保数据包准确地传递到目标设备IP路由协议路由协议是用来在网络中选择最佳路径的算法路由协议可以根据网络拓扑结构、网络流量和网络负载等因素来选择最佳路径，从而保证数据包能够高效地传递到目标设备常见的路由协议包括、、等路由协议是网络通信的关键部分，它可以确保RIP OSPFBGP网络的稳定性和效率互联网架构与服务互联网是一个全球性的网络，它连接了世界各地的人们和设备互联网的架构可以分为三层接入层、核心层和应用层接入层负责用户连接到互联网，核心层负责数据传输和路由，应用层提供各种网络服务互联网服务包括电子邮件、万维网、即时通讯、网络游戏、云计算、物联网等WWW IoT电子邮件系统电子邮件系统是互联网上最常用的通信方式之一，它允许用户发送和接收电子邮件电子邮件系统由邮件服务器、邮件客户端和邮件协议构成邮件服务器负责存储和转发电子邮件，邮件客户端负责发送和接收电子邮件，邮件协议定义了电子邮件的格式和传输规则常用的邮件协议包括、SMTP POP3和电子邮件系统是互联网应用的重要组成部分，它为人们提供了一种IMAP便捷的信息传递方式万维网WWW万维网是互联网上最受欢迎的应用之一，它是一个由网页组成的全WWW球信息系统，用户可以通过浏览器访问网页万维网使用协议进行通HTTP信，它允许用户在网页之间跳转，查看信息，并与其他用户进行交互万维网的出现，极大地促进了信息传播和共享，改变了人们获取信息的方式即时通讯即时通讯是一种实时在线聊天通信工具，它允许用户与其他用户进行即时交流即时通讯通常使用协议进行通信，它可以实现文字、语音、视频和文IM件等信息的实时传输常见的即时通讯工具包括微信、、、QQ WhatsApp等即时通讯已经成为人们日常生活中不可或缺的一Facebook Messenger部分，它为人们提供了快速便捷的沟通方式云计算与通讯云计算是一种将计算资源、存储资源和网络资源等服务整合到一个统一的平台，并通过互联网提供给用户的技术云计算可以降低企业和个人的成本IT，提高资源利用率，并提供更灵活的业务模式云计算与通讯技术的结合，可以实现更便捷、更高效的通信服务，例如云视频会议、云电话、云存储等物联网通讯技术IoT物联网是指将各种物理设备、传感器、软件和网络连接在一起，实现信息共享和交互的网络物联网通讯技术是物联网的关键IoT部分，它负责连接物联网设备，并将数据传输到云端常见的物联网通讯技术包括、蓝牙、、、等物联Zigbee WiFiNB-IoT LoRa网通讯技术可以实现智能家居、智慧城市、工业自动化、农业物联网等各种应用传感器网络传感器网络是一个由大量分布式传感器节点组成的网络，每个传感器节点都可以感知周围环境，并将采集到的数据通过无线通信方式传送到数据中心传感器网络广泛应用于环境监测、智能农业、医疗保健、工业监控等领域传感器网络的优点是覆盖范围广，成本低廉，可以实现实时监测和控制低功耗广域网LPWAN低功耗广域网是一种专门针对物联网应用设计的无线通信技术，它LPWAN可以实现低功耗、长距离、低成本的无线数据传输常见的技术包LPWAN括、等的优点是功耗低，传输距离远，成本低廉，LoRa NB-IoT LPWAN适合于大规模物联网应用，例如智能电表、智慧农业、智慧城市等Zigbee是一种基于标准的无线通信技术，它主要用于短距离、低功耗的无线通信，例如智能家居、无线传感器网络Zigbee IEEE

802.

15.4等的优点是功耗低，传输距离短，成本低廉，适合于组建无线传感器网络和智能家居系统Zigbee蓝牙蓝牙是一种短距离无线通信技术，它主要用于连接移动设备和周边设备，例如耳机、音箱、键盘、鼠标等蓝牙的优点是功耗低，传输距离短，成本低廉，易于使用，适合于无线连接周边设备技术标准与应用WiFi无线保真技术，是一种基于标准的无WiFi WirelessFidelity IEEE

802.11线通信技术，它可以提供高速率、大容量的无线数据传输服务广泛应WiFi用于家庭、办公室、酒店、咖啡厅等各种场所，人们可以通过连接互联WiFi网，访问网络服务的优点是传输速率快，覆盖范围广，成本低廉，易WiFi于使用，但缺点是安全性较低，容易受到干扰无线网络安全WEP,WPA,WPA2,WPA3WEP1无线等效私钥，是一种比较早期的无线网络安全协议，安全性较低，容易受到攻击WPA2Wi-Fi保护访问，是一种更安全的无线网络安全协议，比WEP更难破解WPA23Wi-Fi保护访问2，是一种更安全的无线网络安全协议，使用了更强的加密算法，更加难以破解WPA34Wi-Fi保护访问3，是最新的无线网络安全协议，使用更先进的加密算法和安全机制，可以提供更安全的无线网络连接通讯安全加密技术加密技术是指将信息转换成只有授权用户才能解读的代码，从而确保信息的安全常见的加密算法包括对称加密和非对称加密对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，速度快，效率高，但密钥管理比较复杂非对称加密使用不同的密钥进行加密和解密，速度慢，效率低，但密钥管理比较安全加密技术是通信安全的核心技术，它可以确保信息的机密性和完整性数字签名数字签名是一种利用非对称加密技术，对电子文档进行签名，以验证签名者身份和保证文档完整性的技术数字签名可以确保文档的完整性，防止篡改，并验证发送者的身份数字签名广泛应用于各种网络应用，例如电子商务、电子政务、数字版权保护等数字签名是网络安全的重要技术，它可以提高网络通信的可靠性和安全性防火墙防火墙是一种网络安全设备，它可以阻止来自外部网络的非法访问，并保护内部网络的安全防火墙通过检查进出网络的数据包，过滤掉恶意数据包，从而阻止黑客攻击和病毒入侵防火墙可以部署在网络边界、服务器、个人电脑等位置防火墙是网络安全的关键技术，它可以有效地提高网络的安全性VPN虚拟专用网络，是一种通过公用网络建立专VPN VirtualPrivate Network用网络连接的技术可以将用户设备连接到私有网络，从而实现安全的VPN数据传输使用隧道技术，将数据包加密并封装，通过公用网络传输到VPN目标设备广泛应用于远程办公、跨国网络访问、网络安全保护等领域VPN的优点是安全可靠，可以实现安全的网络连接，但缺点是速度较慢，VPN配置比较复杂未来通讯技术展望卫星通讯太赫兹通讯12未来卫星通信将更加智能化、太赫兹通信具有更高的带宽、网络化，并与地面网络融合，更快的传输速率，可以满足未提供更加全面的通信服务来海量数据传输的需求量子通讯3量子通信利用量子力学原理，可以实现更加安全的通信，并推动信息技术的革命卫星通讯卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站，实现地球上两点之间的无线通信卫星通信具有覆盖范围广、不受地形限制、传输距离远的特点，广泛应用于远程通信、广播电视、导航定位、灾害预警等领域未来卫星通信将更加智能化、网络化，并与地面网络融合，提供更加全面的通信服务太赫兹通讯太赫兹通信是指利用频率在之间的电磁波进行通信太赫兹通信

0.1-10THz具有更高的带宽、更快的传输速率，可以满足未来海量数据传输的需求太赫兹通信的应用场景包括高速无线通信、高分辨率成像、生物医学检测等太赫兹通信是未来通信技术发展的重要方向量子通讯量子通信是指利用量子力学原理，实现更加安全的通信量子通信可以保证信息的机密性和完整性，防止信息被窃取或篡改量子通信的应用场景包括保密通信、量子计算、量子传感等量子通信是未来通信技术发展的重要方向，它将推动信息技术的革命通讯技术的社会影响经济影响文化影响社会影响通讯技术推动了信息产业的发展，促进通讯技术改变了人们的文化生活，促进通讯技术促进了社会发展，提高了人们了经济增长，创造了大量就业机会了信息传播和文化交流，丰富了人们的的生活质量，改变了人们的社交方式，精神世界推动了社会进步通讯伦理与法律随着通讯技术的发展，也出现了一些新的伦理和法律问题，例如网络隐私保护、网络安全、网络犯罪等因此，我们需要建立完善的通讯伦理和法律体系，以规范通讯行为，维护社会秩序通讯隐私保护通讯隐私保护是通讯伦理和法律的重要内容，它要求通讯服务提供商和用户都必须尊重用户的隐私，保护用户的个人信息安全通讯隐私保护的措施包括数据加密、用户身份验证、访问控制等通讯隐私保护是保障用户权益的重要内容，它可以维护用户的尊严和安全课程总结与回顾本课程回顾了现代通讯技术的原理、发展历程和应用，以及未来的发展趋势我们学习了模拟通讯和数字通讯的区别，了解了各种调制解调技术和多路复用技术我们还探讨了传输介质、无线传输、移动通信网络、网络协议、互联网架构和服务等内容最后，我们展望了未来通讯技术的发展方向参考文献《现代通信原理》樊昌信，曹丽娜著

1.《数字通信原理》周炯著

2.《移动通信原理与系统》樊昌信著

3.《物联网技术概论》张晓东著

4.《网络安全技术》王小云著

5.课后作业试着解释香农定理的意义，并分析其对现代通讯技术的影响

1.比较并分析、、、、的特点和优缺

2.GSM CDMA2000WCDMA LTE5G NR点列举几种常见的通讯安全威胁，并探讨如何利用加密技术和防火墙等手段

3.来防御攻击提问与讨论现在是提问和讨论的时间，有任何问题请随时提出感谢聆听感谢大家的参与！。