现代通信原理、技术与仿真第13章现代通信新技术

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1、第13章现代通信新技术13.1个人通信系统13.2ATM技术13.3卫星通信技术13.4软件无线电技术13.5光纤通信技术13.6无线局域网13.7超宽带通信UWB13.83G/4G13.9紫外光通信技术习题13.1个人通信系统21世纪通信的发展目标是实现个人通信系统(PCN)。所谓个人通信(PC)，是指任何人在任何时间、任何地点与另一个人以任何形式的通信，即无论任何人(Whoever)在任何时候(Whenever)在任何地方(Wherever)与另一个人(Whomever)进行任何类型(Whatever)(5W)的通信。个人通信系统(PCN)是通信领域的新的挑战，因为“任何时间

2、”要求支持移动中通信，无线通信是其实现的前提；“任何人”要求系统支持巨大的用户量，用户量受限的因素主要是无线频谱资源有限；“任何地点”要求通信网络无缝覆盖，传输能力有限；“任何形式”要求支持多媒体，而目前网络的处理能力有限。21世纪电信网的发展趋势是以光纤为主干网、以无线移动通信为终端通信网的两大通信平台，其主要技术特点如表13.1所示。面向21世纪通信的三大革命是：(1)以干线(包括部分支线)传输光纤化为标志的光纤革命；(2)以SDH、ATM和IP为标志的数字革命；(3)以个人通信(PC)和无线接入为标志的无线革命。21世纪电信网的发展趋势是：无线通信将成为热点，主要包括个人通

3、信系统、无线ATM、无线接入、扩频技术、软件无线电、第三代移动通信系统(3G)。13.2ATM技术13.2.1ATM技术的基本原理(1)ATM网中不进行逐段链路的差错控制和流量控制。由于光纤线路的可靠性很高，所以没有必要对逐段链路进行差错控制。ATM网络采用端到端的差错控制和流量控制。当ATM节点上流量太大时，应尽量减少信元的丢失率，可采取以下措施：①合理地进行资源分配并设计队列容量，使队列溢出的概率很低，信元的丢失率低于10-10；②在呼叫建立时，审查用户申请的带宽，网络有足够的资源时接受呼叫，若网络资源不足或流入速率超过允许值则拒绝用户接入。(2)ATM以面向连接的方式工作。

4、为了提高处理速度，ATM以面向连接的方式工作。通信开始时，先建立虚电路，包括虚通路(VC)和虚通道(VP)。用户将虚电路的标识写入信头VCI／VPI中，网络根据虚电路标识将信息送往目的地。(3)信息域的长度减小。长度小而固定的信元使网络传输和交换速度加快，从而减小交换节点内部缓冲器的容量，使信元的排队时延和时延抖动降低。其端到端的时延小于24毫秒，时延抖动小于几百微秒。所以，ATM可以很好地应用于话音、活动图像等实时性业务。(4)ATM网络以语义透明和时间透明的传输方式工作。所谓语义透明，是要求网络在传送信息时不产生错误，或者错误概率非常低，使业务能够接受，不改变业务信息的语义。

5、所谓时间透明，是要求网络以最短的时间将信息从发源地送到目的地。ATM兼具电路交换与高速分组交换技术的优点，而克服了它们的缺点。(5)ATM采用固定长度的信元，提供一个简化的网络结构。13.2.2ATM技术的基本要素ATM技术的基本要素为：ATM信元、ATM交换机、ATM虚连接。1.ATM信元ATM在本质上是一种高速分组传输模式。传输时，首先需将待传送的话音、数据、图像等各种数字化的信息统一分成定长的数据块，加上信头就构成了ATM网中传送的基本信息单位——信元(Cel1)，其结构如图13.1所示。图13.1ATM信元结构2.ATM交换机ATM交换机是ATM网络的核心，是一个多端口

6、网络设备，它根据接收信元的VPI／VGI信息将其切换输出到相应的端口。3.ATM虚连接ATM可以接纳变速率的、不变速率的、面向连接的和非面向连接的等多种业务，接收以后将这些业务数据都转化成特定的格式。由于采用了这些技术措施，使得通信网络与它所承载的业务独立开来，这就是综合业务网的概念。13.2.3ATM技术在军事通信中的应用ATM技术是现代通信系统常用的信息传输技术，是以高速光纤传输为基础，包含传输、组网、多路复用和交换等技术内容，并将X.25、帧中继、交换型多兆比特数据业务(SMDS)、IP和其他高层协议及业务综合到一个统一网络结构中的新型高速通信技术。它具有很大的灵活性，能够

7、适应不同速率、不同突发度的实时和非实时业务的要求，可以实现多种业务在同一个网络中传输和交换。13.3卫星通信技术13.3.1卫星通信的特点卫星通信是个人通信网的组成部分，是地面通信网的补充。卫星通信是指地球站(也可能是手持终端)之间或地球站与航天器之间利用通信卫星转发器实现的无线电通信。卫星通信主要包括：卫星固定通信(FSS)、卫星移动通信(MSS)、卫星直接广播(BSS)、卫星中继通信。大气对不同频率电波传播的吸收损耗的差异很大，形成星-地传输的频率窗口。吸收损耗在22GHz和