内容简介
《通信工程专业基本理论与工程实践系列丛书:现代通信系统实训教程》是为适应高等院校通信专业课程教学和改革的需要而编写。
《通信工程专业基本理论与工程实践系列丛书:现代通信系统实训教程》以现代交换原理和光纤通信技术为理论指导,以工程实践为主线。内容安排如下:第一部分理论基础,简单介绍实践过程中与通信有关的基本概念;第二部分仪器设备,描述华为程控交换设备和光传输设备硬件结构及功能等;第三部分软件使用,介绍实训过程中涉及的软件及其功能特点和基本使用方法;第四部分应用与实践,选取典型的12个实训单元深入详细地描述交换设备及传输设备的配置方式。
《通信工程专业基本理论与工程实践系列丛书:现代通信系统实训教程》可作为高等院校通信和信息类专业的本科教材,也可供从事通信工程方面的技术人员参考。
内页插图
目录
第一部分 理论基础
第1章 交换技术
1.1 交换的引入
1.2 各种交换方式
1.2.1 电路交换
1.2.2 多速率电路交换
1.2.3 快速电路交换
1.2.4 分组交换
1.2.5 帧交换
1.2.6 帧中继
1.2.7 ATM交换
1.2.8 IP交换
1.2.9 光交换
1.2.10 软交换
1.3 通信网的组成
1.3.1 星形网
1.3.2 环形网
1.3.3 网状网
1.3.4 树状网
1.3.5 总线型网
1.3.6 复合型网
1.3.7 通信网的分类
1.4 电话网的基本结构
1.5 交换系统的基本结构
1.5.1 控制子系统
1.5.2 话路子系统
1.5.3 交换系统的基本功能
1.6 PCM 基本原理
1.6.1 数字传输系统模型
1.6.2 脉冲编码调制
1.7 电话呼叫处理的基本原理
1.7.1 呼叫接续的处理过程
1.7.2 状态转移图
1.8 信令系统
1.8.1 信令的基本概念
1.8.2 信令的分类
1.8.3 NO.1 信令系统
1.8.4 NO.7 信令系统
1.8.5 信令网
1.9 软交换与下一代网络
1.9.1 软交换产生的背景
1.9.2 什么是软交换
1.9.3 软交换的体系结构
1.9.4 软交换的主要功能
1.9.5 软交换的业务
1.9.6 软交换的相关构件
1.9.7 软交换的优点
1.9.8 性能及可靠性指标
1.9.9 软交换的相关协议
第2章 光纤通信技术
2.1 光导纤维
2.1.1 引言
2.1.2 光纤的结构和分类
2.2 光纤通信系统的组成
2.3 衰减和色散对中继距离的影响
2.4 SDH
2.4.1 光同步数字传输网
2.4.2 复用、映射、结构
2.4.3 SDH网元
2.4.4 SDH光传输系统
2.4.5 SDH的网同步
2.4.6 SDH的网络保护
第二部 分仪器设备
第3章 程控交换机
3.1 C&C08;交换系统
3.1.1 C&C08;系统概述
3.1.2 C&C08;系统特点
3.2 C&C08;的基本硬件结构
3.3 各模块结构组成及功能
3.3.1 中心模块
3.3.2 交换模块
3.3.3 通信控制单元
3.3.4 模块交换网络
3.3.5 接口单元
3.3.6 通信方式
3.4 程控交换实训平台
3.4.1 实训平台硬件配置
3.4.2 各框单板功能简介
3.5 C&C08;的软件结构
3.5.1 主机软件
3.5.2 终端OAM软件
第4章 光传输设备
4.1 OSN2000产品功能
4.2 组网能力
4.3 业务接口
4.4 机柜
4.4.1 子架结构
4.4.2 槽位分布
4.5 单板
4.5.1 单板类型
4.5.2 实训中心传输设备
4.5.3 SDH单板
4.5.4 PDH单板
4.5.5 以太网单板
4.5.6 其他功能单板
第三部分 软件应用
第5章 Ebridge平台
5.1 Ebridge平台简介
5.2 Ebridge的基本操作
5.2.1 程控实训中Ebridge的使用
5.2.2 传输实训中Ebridge的使用
第6章 C&C08;操作维护终端
6.1 终端系统简述
6.2 人机操作环境
6.3 各子系统
6.4 MML命令行简介
6.4.1 MML的特点
6.4.2 MML命令格式
6.4.3 MML命令的命名规则
6.4.4 常用命令动作统计
第7章 T2000网管软件
7.1 T2000网管软件简介
7.1.1 概述
7.1.2 T2000网管的特点
7.1.3 T2000网管的缺点和不足
7.2 登录T2000网管服务器
第8章 Navigator软件
8.1 概述
8.2 命令行软件的优势
8.3 软件操作界面
8.4 命令的格式
8.4.1 格式
8.4.2 分隔符说明
8.4.3 数组的重复输入
8.4.4 命令名字
8.4.5 查询各个命令的使用
8.5 命令行书写规范
第四部分 应用与实践
第9章 程控交换机配置实训
实训单元1 交换机硬件配置实训
一、 实训目的
二、 实训器材
三、 实训内容说明
四、 知识要点
五、 数据准备
六、 实训步骤
七、 实训验证
八、 课后问答
实训单元2 本局业务配置实训
一、 实训目的
二、 实训器材
三、 实训内容说明
四、 知识要点
五、 数据准备
六、 实训步骤
七、 实训验证
八、 课后问答
实训单元3 新业务实训配置实训
一、 实训目的
二、 实训器材
三、 实训内容说明
四、 知识要点
五、 数据准备
六、 实训步骤
七、 实训验证
八、 课后问答
实训单元4 NO.1 中继业务配置实训
一、 实训目的
二、 实训器材
三、 实训内容说明
四、 知识要点
五、 数据准备
六、 实训步骤
七、 实训验证
八、 课后问答
实训单元5 NO.7 ISUP中继业务配置实训
一、 实训目的
二、 实训器材
三、 实训内容说明
四、 知识要点
五、 数据准备
六、 实训步骤
七、 实训验证
八、 课后问答
实训单元6 NO.7 TUP中继业务配置实训
一、 实训目的
二、 实训器材
三、 实训内容说明
四、 知识要点
五、 数据准备
六、 实训步骤
七、 实训验证
八、 课后问答
第10章 光传输设备配置实训
实训单元7 SDH设备硬件配置实训
一、 实训目的
二、 实训器材
三、 实训内容说明
四、 知识要点
五、 数据准备
六、 实训步骤
七、 实训数据
实训单元8 点对点2M业务配置实训
一、 实训目的
二、 实训器材
三、 实训内容说明
四、 知识要点
五、 数据准备
六、 实训步骤
七、 实训数据
八、 实训验证
实训单元9 链型2M业务配置实训
一、 实训目的
二、 实训器材
三、 实训内容说明
四、 知识要点
五、 数据准备
六、 实训步骤
七、 实训数据
八、 实训验证
实训单元10 环形2M业务配置实训
一、 实训目的
二、 实训器材
三、 实训内容说明
四、 知识要点
五、 数据准备
六、 实训步骤
七、 实训数据
八、 实训验证
实训单元11 网络维护配置实训
一、 实训目的
二、 实训器材
三、 实训内容说明
四、 实训步骤
第11章 综合 通信组网实训
实训单元12 程控传输组网实训
一、 实训目的
二、 实训器材
三、 实训内容说明
四、 实训步骤
五、 实训数据
六、 实训验证
参考文献
前言/序言
进入21世纪的人类已经迈进了一个全新的信息化时代,交换技术、光纤通信技术作为通信网的核心技术,其实习实践也是通信与信息专业中有特色、必不可少的重要课程。本教程是编著者结合近年来在高校从事该门课程的教学与研究经验,借鉴华为通信设备手册精心编撰而成。
本教程在内容选取和编写上有以下特点:
1. 教程所构建的知识基础平台内容丰富,覆盖了程控交换、光纤通信等技术。
2. 教程以华为应用广泛、技术成熟的C&C08;系列程控交换机和OSN系列传输设备为学习对象,系统地讲述了两种通信设备的使用和调试方法。
3. 本教程含有大量的图文和图表,使理论知识更加直观,容易理解和掌握,更具有系统性。
4. 在传授知识的同时,注重培养学生在工程实践领域中阐述、分析和解决问题的方法和思路,具有前沿性和时代性。
本教程由伊学君和刘磊编著。其中,刘磊编写第14章,伊学君编写第511章。本书的出版得到了清华大学出版社的大力支持,在此表示衷心感谢。另外,在编写过程中,作者查阅了大量资料,鉴于某些资料是设备手册,无法确认原始作者,参考文献未能全部列出,在此也表示感谢!
由于时间紧迫,编著者学识有限,书中难免存有错误和问题,恳请广大读者批评指正。
作者
2013.9
现代通信系统实训教程 书籍简介 本书是一部面向通信工程专业学生,集理论指导与工程实践于一体的实训教程。它旨在系统性地阐述现代通信系统的基本原理,并深入剖析其实际工程应用中的关键技术与方法,帮助读者构建扎实的理论基础,同时掌握解决实际通信工程问题的能力。本教程以“学以致用,知行合一”为核心理念,紧密结合当前通信技术的发展前沿与行业需求,为通信工程领域的未来建设者提供一条清晰的学习路径。 第一部分:通信系统基础理论回顾与深化 本部分旨在巩固和深化通信工程专业学生对通信系统基本理论的理解。不同于一般的理论教材,本部分将结合大量实例和思考题,引导读者从工程应用的视角重新审视这些经典理论,理解其在现代通信系统中的实际价值和局限性。 信号与系统分析 revisited: 时域与频域分析的工程意义: 深入探讨傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换在分析通信信号特性(如频谱、带宽)以及系统响应(如滤波、失真)中的核心作用。我们将通过实际通信信号的频谱分析案例,例如AM/FM调制信号的频谱展宽,来直观展示理论工具的强大。 线性时不变(LTI)系统的特性: 强调系统冲激响应、频率响应以及传递函数在描述和设计通信系统中的重要性。我们将分析不同滤波器(低通、高通、带通)的频率响应曲线,并探讨它们在信号整形和干扰抑制中的应用。 抽样理论与量化: 详细讲解奈奎斯特抽样定理的物理意义,并讨论实际应用中的过抽样和欠抽样技术。同时,介绍量化误差的产生及其对数字通信质量的影响,引出多种量化器(均匀量化、非均匀量化)的设计思路。 傅里叶变换在通信中的应用: 重点分析傅里叶变换如何用于理解调制的频谱特性,例如调制信号如何将基带信号的频谱搬移到更高的载波频率,以及带宽的概念如何影响信息传输速率。 信息论基础与编码原理: 信息熵与信源编码: 阐述信息熵作为衡量信息不确定性的基本概念,并介绍香农第一定理(信源编码定理)的意义。本部分将重点介绍霍夫曼编码、算术编码等变长编码方法,并通过实际数据压缩的例子,展示如何有效地减少信息冗余,提高传输效率。 信道容量与信道编码: 讲解信道容量的概念,理解其作为通信系统理论极限的意义。重点介绍检错码(如奇偶校验码、海明码)和纠错码(如卷积码、BCH码、LDPC码)的基本原理和构造方法。我们将通过模拟信道噪声环境,演示纠错码在提高数据可靠性方面的显著效果。 香农第二定理(信道编码定理): 深入理解信道编码定理表明,只要信息速率低于信道容量,就存在可靠的编码方式,使得错误率任意小。这将激励读者思考如何设计更强大的纠错编码方案。 调制与解调技术: 模拟调制: 详细介绍幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)的原理、时域波形、频谱特性以及优缺点。我们将通过实例分析AM和FM信号的频谱,并讨论其在广播通信中的应用。 数字调制: 深入讲解各种数字调制方式,包括移频键控(FSK)、相移键控(PSK,如BPSK、QPSK)、正交幅度调制(QAM,如16-QAM、64-QAM)的原理、星座图、功率谱密度和误码率性能。我们将通过星座图的对比,直观展示不同调制方式下的抗噪声能力和频谱效率。 解调器的设计: 介绍相干解调、非相干解调等基本解调方法,并分析它们在不同调制方式下的实现方式和性能差异。 多路复用与多址技术: 频分复用(FDM)与时分复用(TDM): 阐述FDM和TDM的基本原理,并分析其在固定网络和移动通信中的应用。我们将通过实例说明如何利用FDM实现不同频率的信号共享同一传输介质,以及TDM如何将一个高速信道划分给多个用户。 码分复用(CDMA): 深入讲解CDMA的原理,包括扩频序列、正交性以及用户隔离的机制。我们将通过简单的CDMA系统模型,演示不同用户信号如何通过不同的扩频码在同一频率和时间内进行传输,而互不干扰。 正交频分复用(OFDM): 详细介绍OFDM的原理,包括将高速数据流分割成多个低速数据流,并在多个子载波上并行传输。重点分析OFDM如何克服多径衰落,并讨论其在Wi-Fi、LTE/5G等现代通信系统中的关键作用。 第二部分:现代通信系统工程实践 本部分将聚焦于现代通信系统的实际构建和工程实现,通过理论指导和仿真实验相结合的方式,帮助读者掌握通信系统设计的关键流程和常用工具。 通信系统建模与仿真: 仿真软件介绍: 介绍MATLAB/Simulink、Python (SciPy/NumPy/Matlab Engine) 等常用的通信系统仿真工具,并讲解其基本语法和功能。 建立通信系统模型: 指导读者如何根据通信系统框图,在仿真软件中搭建完整的通信系统模型,包括信号源、调制解调模块、信道模型、编码解码模块等。 性能指标分析: 讲解如何利用仿真工具计算和分析通信系统的关键性能指标,如误码率(BER)、信噪比(SNR)、频谱效率、吞吐量等。我们将通过仿真实验,对比不同调制方式和编码方案在不同信噪比下的BER性能。 联合仿真与协同设计: 介绍如何通过联合仿真,将不同模块(如硬件描述语言HDL)的仿真结果集成,实现更复杂的系统设计和验证。 数字信号处理在通信中的应用: 滤波器设计与实现: 讲解数字滤波器(FIR、IIR)的设计原理、设计工具(如MATLAB的Filter Designer),以及如何在通信系统中实现噪声抑制、信号整形等功能。我们将通过实例,演示如何设计一个带通滤波器来提取目标信号。 自适应信号处理: 介绍自适应均衡器、自适应滤波器在解决通信系统中信道不确定性、噪声干扰等问题中的重要作用。 FFT与IFFT在OFDM中的应用: 深入解析快速傅里叶变换(FFT)和逆快速傅里叶变换(IFFT)如何在OFDM系统中实现高效的并行传输和接收。 信道建模与仿真: 常见信道模型: 介绍各种无线和有线通信信道模型,如加性高斯白噪声(AWGN)信道、瑞利衰落信道、莱斯衰落信道、多径传播模型等。 信道估计与均衡: 讲解在存在衰落和失真的信道中,如何进行信道估计,并设计均衡器来恢复原始信号。我们将讨论时域均衡和频域均衡的区别和应用。 无线通信系统关键技术实训: 蜂窝移动通信系统(以LTE/5G为例): OFDM/SC-FDMA在下行/上行链路中的应用: 结合仿真,理解OFDM和SC-FDMA在LTE/5G中的具体实现细节,以及它们如何支持高数据速率和低延迟。 MIMO(多输入多输出)技术: 讲解MIMO的原理,如空间复用、分集合束、发射分集等,并通过仿真展示MIMO如何提升信道容量和频谱效率。 信道编码与调制方案(如Turbo码、LDPC码、QAM): 深入分析LTE/5G系统中使用的先进编码和调制技术,并通过仿真验证其性能。 干扰管理技术(如ICIC、CoMP): 探讨LTE/5G中用于缓解小区间干扰的各种技术。 Wi-Fi技术(IEEE 802.11系列): OFDM在Wi-Fi中的应用: 分析OFDM在Wi-Fi中的具体实现,包括子载波分配、保护间隔(GI)等。 MAC层协议(CSMA/CA): 讲解Wi-Fi中的载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)协议,并通过仿真模拟其工作过程。 Wi-Fi标准演进: 介绍Wi-Fi技术从802.11b/g/n到802.11ac/ax的演进,以及各项关键技术(如MIMO、MU-MIMO、1024-QAM)的应用。 有线通信系统关键技术实训: 光纤通信系统: 光信号调制与解调: 介绍光信号的调制方式,如强度调制、相位调制等。 光纤传输特性: 分析光纤的损耗、色散(模式色散、色度色散)等对信号传输的影响,以及补偿方法。 光网络中的关键技术(如WDM): 讲解波分复用(WDM)技术在光通信中的应用,包括单通道与多通道系统的设计。 高速数据接口与总线: 串行通信接口(如USB、PCIe): 介绍高速串行通信接口的设计原理和关键技术,如差分信号传输、编码(如8b/10b)、时钟恢复等。 局域网(LAN)技术(如以太网): 讲解以太网的工作原理,包括帧格式、MAC地址、冲突检测与避免机制,以及高速以太网(如千兆以太网、万兆以太网)的关键技术。 第三部分:通信系统设计与优化 本部分将引导读者从系统整体的角度出发,学习如何根据需求进行通信系统的设计、性能评估和优化。 通信系统设计流程: 需求分析与规格定义: 如何根据应用场景和性能要求,确定通信系统的关键参数。 系统架构设计: 选择合适的通信技术和模块,构建最优的系统架构。 关键模块设计与实现: 深入设计和实现各个子模块,如信源编码、信道编码、调制解调、多址接入等。 系统集成与测试: 将各个模块集成,并进行全面的功能和性能测试。 通信系统性能评估与优化: 性能瓶颈分析: 识别通信系统中影响整体性能的关键因素。 参数调优: 如何通过调整系统参数(如编码速率、调制阶数、功率分配等)来优化性能。 抗干扰与鲁棒性设计: 学习如何设计能够抵御噪声、干扰和衰落的通信系统。 资源管理与效率提升: 探讨如何在有限的资源下,最大化系统的吞吐量和频谱效率。 新兴通信技术展望: 6G愿景与关键技术: 简要介绍6G通信的潜在技术方向,如太赫兹通信、人工智能在通信中的应用、量子通信等。 物联网(IoT)通信: 探讨物联网通信的特点和挑战,以及相应的通信技术(如NB-IoT、LoRa)。 卫星通信与天地一体化网络: 介绍低轨卫星通信的发展趋势及其与地面网络的融合。 附录: 常用通信术语表 参考文献 本书内容丰富,理论与实践并重,旨在培养具备创新精神和实践能力的高素质通信工程人才。通过本书的学习,读者将能够从宏观到微观,全面掌握现代通信系统的设计、实现、优化与应用,为未来在通信领域的深造和职业发展奠定坚实基础。