通信系统与技术基础

通信行业的基础入门参考书,中兴教育策划并组织编写
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陈彦彬 (作者)

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中兴通讯旗下的中兴教育策划并组织的通信技术系列教材,体系完整,涵盖了高校相关专业方向的主要课程
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内容摘要

本书全面地介绍了各类通信系统的基本原理、技术特点、系统架构和系统应用,并力求将关键的通信技术融入其中。全书共7章,包括通信概述、交换技术和网络、计算机通信网络、光纤通信技术、移动通信技术、微波通信与卫星通信、物联网通信技术。最后的“缩略语”部分列出了通信相关的主要专业术语的中英文对照和缩写。
本书可作为普通本科院校和高职高专院校通信工程、网络工程、电子信息等专业的教材,也可作为通信工程技术人员的入门学习资料。

前言

通信技术是人类文明传承和社会进步的主要驱动力之一。21世纪是通信技术飞速发展的时代,特别是近年来,以4G、5G、光纤通信、物联网等为代表的现代通信技术日新月异。在这些技术的基础上发展起来的业务和应用,广泛地进入人们生活、工作的各个方面,也使我们的社会发生了变化。因此,学习和了解通信技术和通信系统成为通信、计算机、信息、电子、物联网等专业的刚需。为了让这些专业的学生能在有限的时间内学习到基本的通信知识,了解基本的通信技术和系统,我们编写了本书。
概括地说,通信技术和通信系统主要包括信息的发送和接收、信息的传递和信息的交换3个方面,因此本书围绕这3个方面展开阐述。另外,简明扼要、通俗易懂是本书的主要特色。本书在简要介绍通信基本常识和基本概念的基础上,着重介绍在现代通信发展史上产生过重大影响并被广泛使用的通信技术和通信系统,一些在通信发展史上技术先进但是昙花一现的技术和系统在本书中没有被提及。
本书共7章,主要内容如下。第1章是本书的引子,主要介绍通信的起源和发展通信的基本概念、通信系统的分类和通信标准化组织。
第2章介绍交换技术和网络交换技术是通信发展史上最重要的技术之一,基于不断发展的交换技术的各种交换系统不断推陈出新,是通信技术和系统进步的主要标志。本章主要介绍电路交换、报文交换和分组交换三大交换技术,并介绍了以三大交换技术为基础的电话交换网络、软交换网络、IMS网络和信令网络。
第3章介绍计算机通信网络。数据通信最早是一种计算机通信技术,随着数据通信技术中作为主要协议的IP技术的成熟和相应硬件的发展,通信中信息传输的IP化成为主流。因此,数据通信逐渐成为通信的基础技术之一。本章重点介绍了计算机通信网络体系的结构和协议,交换原理、协议和交换机,以及路由原理、协议和路由器等。
第4章介绍光纤通信技术。光纤自20世纪80年代第一次用于传输通信信号起,当前已经成为主要的信息传输介质之一,光纤通信系统也成为当前最主要的接入和传输系统。本章首先介绍了光纤的结构、种类和传输特性,然后介绍了光纤传输网、光纤接入网。
第5章介绍移动通信技术。移动通信是通信中发展最快的领域。从20世纪80年代中期开始,经过30多年的更新换代,移动通信已经从1G发展到5G,仿若跨越时空界限,将人们从基本的电话、短信沟通交流的时代带入了移动互联的新时代。本章重点介绍移动通信网络的演进、无线传播特性、移动通信基本技术、移动通信常用术语、4G网络的结构与组成、5G。
第6章介绍微波通信与卫星通信。微波通信是直接使用微波作为介质进行的通信,在我国,微波一般用于载波中继通信。简单地说,卫星通信就是地球上的无线电通信站间利用卫星作为中继进行的通信,具有重要的战略意义,是国家基础建设的重要环节。本章重点介绍微波通信、微波通信设备、卫星通信、几种典型的卫星通信系统。
第7章介绍物联网通信技术。本章重点介绍了物联网的概念和体系架构、短距离物联网通信技术和低功率广域物联网通信技术。
本书的内容较全面地涵盖了通信技术和通信系统的基础知识,并提供了教学课件、习题答案、教学大纲等配套资源,读者可登录人邮教育社区(www.ryjiaoyu.com)下载。
由于编者水平有限,书中难免存在不妥之处,敬请读者批评指正。

目录

第1章 通信概述 1
1.1 通信的起源和发展 1
1.2 通信的基本概念 3
1.2.1 通信的定义 3
1.2.2 通信中的基本概念 4
1.3 通信系统的分类 10
1.3.1 按通信业务分类 10
1.3.2 按信号特征分类 10
1.3.3 按传输介质分类 11
1.3.4 按工作频段分类 12
1.4 通信标准化组织 13
1.4.1 国际电信联盟 13
1.4.2 第三代合作伙伴计划 13
1.4.3 电气电子工程师学会 15
1.4.4 中国通信标准化协会 15
习题 16
第2章 交换技术和网络 17
2.1 交换技术概述 17
2.2 电话交换网络 19
2.2.1 电话交换技术的发展 20
2.2.2 程控电话交换机 21
2.2.3 程控电话交换网络 26
2.2.4 移动电话交换网络 27
2.3 软交换网络 30
2.3.1 软交换的概念和原理 30
2.3.2 软交换网络结构 31
2.3.3 软交换网络的特点 33
2.4 IMS网络 34
2.4.1 IMS 简介 34
2.4.2 IMS网络结构 35
2.4.3 IMS网络的功能实体 37
2.4.4 IMS和软交换的区别 38
2.5 信令网络 38
2.5.1 信令和信令网 38
2.5.2 1号信令 39
2.5.3 7号信令 40
2.5.4 BICC协议 44
2.5.5 SIP信令 45
2.5.6 Diameter信令 46
习题 47
第3章 计算机通信网络 48
3.1 计算机网络概述 48
3.1.1 数据通信与计算机网络 48
3.1.2 计算机网络基本概念 49
3.1.3 计算机网络的组成 50
3.1.4 计算机网络的分类 51
3.2 计算机网络体系结构 57
3.2.1 OSI和TCP/IP 57
3.2.2 TCP/IP参考模型 58
3.3 局域网技术 66
3.3.1 局域网简介 66
3.3.2 以太网设备 68
3.3.3 VLAN 71
3.4 WLAN 72
3.4.1 WLAN系统组成 72
3.4.2 WLAN组网 72
3.4.3 WLAN与Wi-Fi 74
习题 74
第4章 光纤通信技术 75
4.1 光纤通信概述 75
4.2 光纤通信系统的组成 77
4.3 光纤通信传输介质 78
4.3.1 光纤的结构 78
4.3.2 光纤的种类 79
4.3.3 光纤传输特性 80
4.4 光纤传输网 82
4.4.1 传输网的发展 82
4.4.2 SDH 83
4.4.3 MSTP 84
4.4.4 PTN 85
4.4.5 WDM/OTN 87
4.5 光纤接入网 91
4.5.1 无源光网络 91
4.5.2 无源光网络的应用 92
习题 94
第5章 移动通信技术 95
5.1 移动通信网络的演进 95
5.1.1 第一代移动通信技术 95
5.1.2 第二代移动通信技术 96
5.1.3 第三代移动通信技术 99
5.1.4 第四代移动通信技术 101
5.1.5 第五代移动通信技术 102
5.2 无线传播特性 102
5.2.1 波导效应 103
5.2.2 多径效应 103
5.2.3 阴影效应 104
5.2.4 多普勒效应 105
5.3 移动通信基本技术 105
5.3.1 多址技术 106
5.3.2 双工技术 108
5.3.3 数字调制技术 109
5.3.4 MIMO技术 112
5.3.5 编码技术 113
5.3.6 功率控制技术 114
5.4 移动通信常用概念 115
5.4.1 空中接口 115
5.4.2 小区 115
5.4.3 附着和去附着 116
5.4.4 位置区和位置更新 117
5.4.5 寻呼 118
5.4.6 切换 119
5.6 4G网络的结构与组成 120
5.6.1 EPS网络 121
5.6.2 EPS网元功能 121
5.6.3 EPS网络接口协议 124
5.7 5G 125
5.7.1 5G的三大应用场景 126
5.7.2 5G的关键能力需求 127
5.7.3 5G网络架构 128
习题 131
第6章 微波通信与卫星通信 133
6.1 微波通信 133
6.1.1 微波通信概述 133
6.1.2 微波通信的特点 134
6.1.3 微波通信发展史 135
6.2 微波通信设备 136
6.2.1 微波通信设备概述 136
6.2.2 数字微波通信设备 137
6.2.3 微波中继站的转接方式 138
6.2.4 数字微波收发信设备 140
6.3 卫星通信 141
6.3.1 卫星通信概述 141
6.3.2 通信卫星分类 144
6.3.3 卫星通信系统组成 146
6.4 几种典型的卫星通信系统 149
6.4.1 铱星系统 149
6.4.2 全球星系统 150
6.4.3 海事卫星通信系统 151
习题 152
第7章 物联网通信技术 154
7.1 物联网的概念 154
7.2 物联网体系架构 155
7.3 短距离物联网通信技术 157
7.3.1 RFID技术 157
7.3.2 蓝牙 159
7.3.3 ZigBee 161
7.4 低功率广域物联网通信技术 163
7.4.1 LoRa 164
7.4.2 NB-IoT 166
7.4.3 eMTC 167
7.4.4 NB-IoT、eMTC以及5G mMTC 169
习题 170
缩略语 171

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作者介绍

陈彦彬:2002年-2007年就业于华为;2007年创建山东中兴教育公司; 科研和获奖情况:核桃APP应用软件、中兴教育网络课堂、高考志愿信息分析系统、ZT-E302实验箱、LTE4G无线通信实验系统、ZT-E106x窄带物联网实训台、中兴教育远程实验室、中兴教育实训模拟平台、物联网智能家居综合实训系统、物联网电梯运行状态监测综合实训系统、合智电梯运行状态监测平台软件。 2019年荣获山东省经济学会、“贡献山东”财经领袖峰会颁发“贡献山东” 杰出企业家称号。 出版教材:《数据通信与计算机网络》《接入网技术》 《IPRAN/PTN技术与应用》

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