通信基本知識

通信基本知識演講人：日期：目錄通信概述通信媒介與技術(shù)通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)字信號處理與編碼技術(shù)通信設(shè)備與終端產(chǎn)品介紹現(xiàn)代通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域探討01通信概述通信定義通信是人與人或人與自然之間通過某種行為或媒介進(jìn)行的信息交流與傳遞。通信分類按傳輸內(nèi)容分為電話通信、電報通信、數(shù)據(jù)通信等；按傳輸媒介分為有線通信和無線通信。通信的定義與分類現(xiàn)代通信：光纖通信、衛(wèi)星通信、移動通信等技術(shù)的快速發(fā)展，使通信速度和質(zhì)量得到極大提升。電話發(fā)明：電話的發(fā)明實現(xiàn)了語音的實時傳輸，進(jìn)一步加速了信息的流通。電報機發(fā)明：19世紀(jì)30年代，歐洲和美洲先后出現(xiàn)商用電報機，代表性發(fā)明家包括高斯、韋伯和莫爾斯。古代通信：如烽火臺、驛站傳遞、信鴿傳書等，實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離信息傳遞。19世紀(jì)通信技術(shù)的發(fā)展：電報、電話的發(fā)明和應(yīng)用，推動了軍事通信和民用通信的進(jìn)步。通信的發(fā)展歷程通信系統(tǒng)的基本組成信息源產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或人，如電話機、計算機等。信道傳輸信息的媒介，如電纜、光纖、無線電波等。信息接收設(shè)備接收并還原信息的設(shè)備，如電話機、收音機、電視機等。信息處理與存儲對接收到的信息進(jìn)行處理和存儲，以便后續(xù)使用和分析。02通信媒介與技術(shù)有線通信媒介與技術(shù)傳輸媒介利用金屬導(dǎo)線、光纖等有形媒介進(jìn)行信息傳輸。信號類型可傳輸電信號和光信號，信號損失較小。傳輸距離受線路衰減和信號放大的限制，需要中繼器放大信號以延長傳輸距離。應(yīng)用場景主要用于固定電話、有線電視、寬帶接入等領(lǐng)域。傳輸媒介利用無線電磁波在空間進(jìn)行信息傳輸，不需要物理線路。信號類型無線電信號，易受干擾和衰減，需要采取抗干擾措施。傳輸距離受到頻率、發(fā)射功率、傳播環(huán)境等因素的影響，傳輸距離有限。應(yīng)用場景移動通信、廣播、衛(wèi)星通信、無線電廣播等領(lǐng)域。無線通信媒介與技術(shù)利用光纖進(jìn)行信息傳輸，具有極高的傳輸速率和帶寬。光信號，不受電磁干擾，傳輸質(zhì)量高。光纖信號衰減極小，可以實現(xiàn)長距離傳輸而不需要中繼器。長距離通信、高速數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等領(lǐng)域，是現(xiàn)代通信的主要支柱之一。光纖通信技術(shù)傳輸媒介信號類型傳輸距離應(yīng)用場景03通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物理層比特流傳輸，涉及到電氣、機械和定時接口的規(guī)范，如電纜、集線器和中繼器等硬件設(shè)備。提供路徑選擇和邏輯地址尋址，IP協(xié)議是此層的重要協(xié)議，通過IP地址實現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的通信。幀的傳輸和差錯校驗，包括以太網(wǎng)、Wi-Fi等協(xié)議，以及MAC地址和交換機等概念。保證端到端的通信質(zhì)量，包括TCP和UDP協(xié)議，TCP提供可靠傳輸，UDP則提供無連接的服務(wù)。OSI七層協(xié)議模型數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層TCP/IP協(xié)議族簡介TCP（傳輸控制協(xié)議）01面向連接的、可靠的傳輸層協(xié)議，通過三次握手建立連接，數(shù)據(jù)傳輸過程中會進(jìn)行確認(rèn)和重傳。IP（網(wǎng)際協(xié)議）02網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的傳輸和路由，IP地址是數(shù)據(jù)包的唯一標(biāo)識，分為IPv4和IPv6兩種版本。HTTP（超文本傳輸協(xié)議）03應(yīng)用層協(xié)議，用于Web瀏覽器和服務(wù)器之間的通信，基于TCP協(xié)議，傳輸超文本數(shù)據(jù)。FTP（文件傳輸協(xié)議）04應(yīng)用層協(xié)議，用于文件傳輸，基于TCP協(xié)議，支持文件的上傳和下載。常見網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所有設(shè)備通過一條公共通信線路連接，易于安裝但故障排查困難，如以太網(wǎng)早期版本。總線型拓?fù)渌性O(shè)備通過獨立的通信線路連接到中央節(jié)點（如交換機或集線器），易于管理和擴展，是目前局域網(wǎng)的主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。設(shè)備之間通過多條路徑連接，可靠性高但成本較高，通常用于廣域網(wǎng)或重要局域網(wǎng)的冗余備份。星型拓?fù)涿總€設(shè)備連接到兩個相鄰的設(shè)備，形成一個閉合環(huán)路，數(shù)據(jù)傳輸具有單向性，適用于實時性要求高的網(wǎng)絡(luò)。環(huán)型拓?fù)?1020403網(wǎng)狀拓?fù)?4數(shù)字信號處理與編碼技術(shù)將模擬信號在時間上離散化，得到一系列采樣值。采樣將每個采樣值用有限個數(shù)值進(jìn)行近似表示，即用離散數(shù)值代替連續(xù)變化的采樣值。量化將量化后的離散數(shù)值用二進(jìn)制數(shù)表示，形成數(shù)字信號。編碼模擬信號與數(shù)字信號轉(zhuǎn)換原理010203將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，分析信號的頻譜成分。離散傅里葉變換數(shù)字信號處理基本方法通過一定的算法，濾除或增強數(shù)字信號中的某些頻率成分，實現(xiàn)信號的頻域處理。數(shù)字濾波器根據(jù)采樣、量化后的離散信號恢復(fù)出原始模擬信號，用于信號的再生與還原。信號重構(gòu)加密編碼將信號進(jìn)行加密處理，防止未經(jīng)授權(quán)的獲取，如密碼學(xué)中的對稱加密、非對稱加密等。壓縮編碼利用信號的相關(guān)性，將信號的冗余度降低，達(dá)到壓縮信號的目的，如霍夫曼編碼、離散余弦變換等。抗干擾編碼通過增加信號的冗余度，提高信號在傳輸過程中的抗干擾能力，如糾錯編碼、擴頻通信等。編碼技術(shù)及其應(yīng)用05通信設(shè)備與終端產(chǎn)品介紹連接交換機與交換機之間的通信線路，是通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)組成部分。架空明線、電纜、光纜和無線電波等，不同媒介具有不同的傳輸速率和傳輸距離。實現(xiàn)信號的傳輸和轉(zhuǎn)換，將信號從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，便于在傳輸過程中進(jìn)行放大、再生和處理。傳輸設(shè)備具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸效率高、抗干擾能力強等特點，但建設(shè)成本和維護(hù)成本較高。傳輸設(shè)備及其功能特點傳輸設(shè)備定義傳輸媒介類型傳輸設(shè)備功能設(shè)備特點交換設(shè)備及其功能特點交換設(shè)備定義實現(xiàn)不同終端設(shè)備之間信息交換的設(shè)備，是通信網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備。交換設(shè)備類型程控交換機、ATM交換機、IP交換機等，不同類型的交換設(shè)備具有不同的交換方式和應(yīng)用領(lǐng)域。交換設(shè)備功能實現(xiàn)電話交換、數(shù)據(jù)交換、信令交換等功能，提高通信網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可靠性。設(shè)備特點交換設(shè)備具有處理能力強、接口豐富、擴展性好等特點，但需要專業(yè)的維護(hù)和管理。終端設(shè)備定義終端設(shè)備類型連接通信網(wǎng)絡(luò)并最終實現(xiàn)信息輸入、輸出的設(shè)備，是用戶與通信網(wǎng)絡(luò)之間的接口。電話機、傳真機、計算機、智能終端等，不同類型的終端設(shè)備具有不同的功能和應(yīng)用場景。終端設(shè)備及其功能特點終端設(shè)備功能實現(xiàn)信息的輸入、輸出、處理、存儲等功能，為用戶提供便捷、高效的通信服務(wù)。設(shè)備特點終端設(shè)備具有操作簡便、功能多樣、智能化程度高等特點，但需要與通信網(wǎng)絡(luò)相適配，并遵守相應(yīng)的通信協(xié)議。06現(xiàn)代通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域探討從2G到5G，移動通信技術(shù)不斷升級，數(shù)據(jù)傳輸速率大幅提高，用戶體驗不斷優(yōu)化。移動通信技術(shù)演進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)具有高速度、低時延、大連接等特性，將推動自動駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域的發(fā)展。5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用頻譜資源有限、基站建設(shè)成本高、網(wǎng)絡(luò)安全等問題亟待解決。移動通信網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢010203物聯(lián)網(wǎng)在智能家居中的挑戰(zhàn)隱私保護(hù)、設(shè)備兼容性、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一等問題需要解決。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點物聯(lián)網(wǎng)通過傳感器、RFID等技術(shù)實現(xiàn)物體的互聯(lián)互通，具有智能化、自動化等特點。智能家居場景應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實現(xiàn)家庭設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、自動化運行和智能化管理，如智能燈光、智能安防等。物聯(lián)網(wǎng)在智能家居中的應(yīng)用前景大