许多高等职业学校开设的通信网，是一门通信专业的重要课程，为使通信类、电子信息类以及电子类等相关专业的学生对现代通信网络发展历程、通信网的组成及相关技术等有一个更加全面的了解，根据我国目前高职院校学生的特点，本教材在内容方面编者以全面、基本为编写基调，重点介绍通信网络的系统结构及组成，这也就更加符合了当前我国高等教育“重基础、宽口径”的基本方针。帮助学生学好这门重要课程。

本书是针对高职高专院校电子信息专业“通信网”课程的教学需要编写的教材。全书共11章，内容包括：通信网概述、电话通信网、移动电话通信网、智能网、计算机通信网、数据通信网、综合业务数字网、同步数字体系、ATM通信网、支撑网、接入网等。

本书的特点是突出基本概念和基本原理的介绍，减少不必要的理论推导和数学计算，强调实用，并对相关的新技术作了概要性介绍，以使学生能够了解通信领域中的最新技术发展趋势。

本书可以作为通信、电子信息、电子工程、计算机等专业高职高专、函授和成人教育的教材，也可供有关专业技术人员参考。

第1章 概述

1．1   通信网的概况及发展

1．2   通信网技术基础

]．2．1 通信网的基本概念

1．2．2 通信网的基本拓扑

1．3   通信网的组成

1．3．1 电话通信网

1．3．2 计算机通信网

1．3．3 数据通信网

1．3．4 有线电视网

1．4   未来网络的发展趋势

第2章 电话通信网

2．1   电话通信网的基础

2．1．1 公用电话网的构成

2．1．2 电话通信网的分级结构

2．2   电话通信网设计基础

2．2．1 通信业务的预测

2．2．2 电话通信网的路由选择

2．2．3 电话通信网的编号规划

第3章 移动电话通信网

3．1   概述

3．1．1 移动通信的特点

3．1．2 移动通信的工作频段

3．1．3 移动通信的工作方式

3．2   移动通信的组网方式

3．2．1 大区制

3．2．2 小区制

3．2．3 服务区的划分

3．2．4 移动通信网的结构

3．3   第三代移动通信技术

3．3．1 基本概念

3．3．2 第三代移动通信新技术

第4章 智能网(IN)

4．1   智能网的基本概念

4 ．1  智能网的定义

4．1．2 智能网的特点

4．2   智能网的结构和功能

4．3   智能网的概念模型

4．4   智能网的标准和业务

4．4．1 智能网的国际标准

4．4．2 智能业务举例

4．4．3 我国固定智能网的结构

4．4．4 移动智能网

第5章 计算机通信网

5．1   计算机网络的基本概念

5．1．1 计算机网络的发展

5．1．2 计算机网络的组成与分类

5．1．3 协议与体系结构

5．2   局域网(LAN)

5．2．1 局域网体系结构

5．2．2 IEEE 802．3标准

5．2．3 IEEE 802．4标准

5．2．4 IEEE 802．5标准

5．3   高速局域网

5．3．1 光纤分布式数据接口网络

5．3．2 快速以太网

5．3．3 吉比特以太网

5．4   广域网(WAN)

5．4．1 基本概念

5．4．2 路由选择机制与算法

5．5   网际协议(IP)

5．5．1 IP地址

5．5．2 IP分组格式

5．5．3 IPv6

5．6   因特网应用

5．6．1 域名系统

5．6．2 电子邮件(E—mail)

5．6．3 因特网的其他应用

5．7   宽带IP技术

5．7．1 IP over SDH

5．7．2 IP over WDM

5．7．3 IP与ATM的结合——IP Over ATM

5．8   下一代网络(NGN)

5．8．1 概述

5．8．2 NGN的分层结构

5．8．3 NGN的关键技术

5．8．4 NGN的业务应用发展

第6章 数据通信网

6．1   概述

6．1．1 数据通信的基本概念

6．1．2 数据通信系统的基本组成

6．1．3 数据通信网的体系结构

6．2   分组交换数据网

6．2．1 分组交换基本原理

6．2．2 分组交换网的网络结构

6．2．3 X．25分组交换网

6．2．4 我国的公用分组交换网CHINAPAC

6．3   数字数据网(DDN)

6．3．1 DDN的形成与发展

6．3．2 DDN的基本结构与原理

6．3．3 DDN的网络业务功能

6．4   帧中继(FR)

6．4．1 概述

6．4．2 帧中继的协议标准

6．4．3 帧中继的基本原理及应用

第7章 综合业务数字网(ISDN)

7．1   ISDN的基本概念

7．1．1 ISDN的发展过程

7．1．2 ISDN的业务

7．1．3 ISDN的国际标准

7．2   ISDN的基本结构

7．2．1 ISDN的网络结构

7．2．2 ISDN的接口标准

7．2．3 ISDN的编号和寻址原则

7．3   ISDN的协议

7．3．1 ISDN的结构模型

7．3．2 用户一网络接口协议

7．3．3 网络协议

7．4   ISDN交换及终端设备

7．4．1 ISDN交換设备

7．4．2 ISDN终端设备

7．5   宽带综合业务数字网(B—ISDN)

7．5．1 B-ISDN的发展

7．5．2 B-ISDN的网络体系结构

7．5．3 B-ISDN的业务

第8章 同步数字体系(SDH)

8．1   SDH产生的技术背景

8．2   SDH的概念及特点

8．2．1 SDH的概念

8．2．2 SDH的特点

8．2．3 SDH的相关应用

8．3   SDH的速率及帧结构

8．3．1 同步数字体系的速率

8．3．2 同步数字体系的帧结构

8．4   SDH的复用原理

8．4．1 ITU-T G707建议标准

8．4．2 我国的SDH复用结构

8．4．3 新的ITU—T建议标准

8．4．4 SDH的复用单元

第9章 ATM通信网

9．1   ATM的基本概念

9．1．1 ATM的定义

9．1．2 ATM的信元结构

9．1．3 ATM的工作原理

9．1．4 ATM的业务特点

9．2   ATM的协议参考模型

9．2．1 分层结构

9．2．2 物理层

9．2．3 ATM层

9．2．4 ATM适配层(AAL)

9．3   ATM交换原理

9．3．1 ATM的基本交换功能

9．3．2 ATM的交换结构

9．4   ATM交换系统

9．4．1 ATM接口

9．4．2 ATM交换系统功能与实例

第10章 支撑网

10．1   信令网

10．1．1 信令网的基本概念

10．1．2 No．7信令基础

10．1．3 No．7信令网

10．2   电信管理网(TMN)

10．2．1 电信管理网的基本概念

10．2．2 电信管理网的体系结构

10．2．3 管理功能

10．2．4 电信管理网的应用

10．3   同步网

10．3．1 同步网的基本原理

10．3．2 同步网的基本结构

10．3．3 我国同步网结构

第11章 接入网

11．1   接入网的基本概念

11．1．1 接入网的产生与发展

11. 1．2 接入网的定义及其分类

11．2   有线接入网

11．2．1 高速铜线接入网

11．2．2 光纤接入网

11．2．3 光纤同轴混合接入网

11．3   无线接入网

11．3．1 固定无线接入网

11．3．2 移动无线接入网

参考文献

3．3. 2 第三代移动通信新技术

1．信道编码和交织

信道编码和交织依赖于信道特性和业务需求。不仅对于业务信道和控制信道应采用不同的编码和交织技术，而且对于同一信道的不同业务也应采用不同的编码和交织技术。

在IMT-2000中，在语音和低速率、对译码时延要求比较苛刻的数据链路中使用卷积码。

Turbo码具有接近香农极限的纠错性能，在高速率(例如32kbit／s以上)以及对译码时延要求不高的数据链路中，使用 Turbo码可以提供优异的纠错性能。

2．智能天线

天线有两大特性：一是阻抗特性，研究阻抗特性的目的是使馈线与天线阻抗匹配，提高传输效率；二是天线的方向特性，研究方向性的目的是使天线发射的电磁波指向所希望的方向，提高天线的效率，减少对其他用户的干扰。

智能天线能根据外界信号的变化，通过信号处理对它本身的辐射和接收方向图自动进行优化，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁辦或零陷对准干扰信号到达方向，达到高效利用有用信号，抑制干扰信号的目的。智能天线通常是由多个天线单元组成的天线系统。传统的多址方式有时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)方式，智能天线引入了第四种多址方式一一空分多址(SDMA)方式。在相同时隙、相同频率、相同地址码的情况下，用户还可以根据信号不同的空间传播路径加以区分。

智能天线分为两大类：多波束智能天线与自适应阵智能天线，简称多波束天线和自适应阵天线。

多波束天线利用多个并行波束覆盖整个用户区，天线方向图形状基本不变。它通过测向确定用户信号的到达方向，然后根据信号到达方向选取合适的阵元加权，将方向图的主辦指向用户方向，从而提高用户的信噪比。因为用户信号并不一定在固定波束的中心处，当用户位于波束边缘，干扰信号位于波束中央时，接收效果最差，所以多波束天线不能实现信号最佳接收。但是与自适应阵天线相比，多波束天线具有结构简单、无需判定用户信号到达方向的优点。

用于基站的智能天线是一种由多个天线单元组成的自适应阵天线，一般采用4—16天线阵元结构，阵元间距1／2波长，阵元分布方式有直线形、圆环形和平面形。自适应阵天线可自动测出用户方向，并通过调节各阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的天线方向图，使主波束对准用户信号方向，实现波束随着用户走；而在干扰信号方向恰为天线方向图零陷或较低的功率方向，从而抑制干扰，提高信噪比，提高天线增益，减少信号发射功率，延长电池寿命，减小用户设备的体积。

智能天线可以成倍地扩展通信容量，与其他复用技术相结合，能够最大限度地利用有限的频谱资源。在移动通信中，时延扩散、瑞利衰落、多径衰落、共信道干扰等使得通信质量受到严重影响，采用智能天线可以有效地解决这些问题。

天线技术是当前移动通信发展的最有活力的技术领域之一。目前有几个趋势值得注意：

· 对天线不断提出各种要求，如小体积、宽频带、多频段、高方向性及低副辦等；

· 新材料天线层出不穷，如陶瓷介质材料、超导天线等；

· 新的天线形式不断涌现，如金属介质多层结构、复合缝隙阵、各种阵列天线等：  · 随着电磁环境的曰益恶化，将SDMA技术和 TDMA、CDMA、智能天线和软件无线电技术综合运用，可能是解决问题的较好出路。

3.软件无线电

软件无线电是近几年发展起来的技术，它基于现代信号处理理论，尽可能在靠近天线的部位(中频，甚至射频)进行宽带模/数(AiD)和数/模(D/A)变换。无线通信部分把硬件作为基本平台，把尽可能多的无线通信功能用软件来实现。软件无线电为第三代移动通信手机与基站的无线通信系统提供了一个开放的、模块化的系统结构，具有很好的通用性、灵活性，使系统互连和升级变得非常方便。软件无线电设备中的硬件主要包括天线、射频部分、基带的模/数(A/D)和数模( D/A)转换设备以及数字信号处理单元。在软件无线电设备中，所有的信号处理(包括放大、变频、滤波、调制解调、信道编解码、信源编解码、信号流变换，信道、接口的协议/信令处理、加/解密、抗干扰处理、网络监控管理等)都以数字信号的形式进行。由于软件处理的灵活性，使其在设计、测试和修改方面非常方便，而且也容易实现不同系统之间的兼容。

第三代移动通信系统所要实现的主要目标是提供不同环境下的多媒体业务，实现全球无缝覆盖，适应多种业务环境，与第二代移动通信系统兼容，并可从第二代移动通信系统平滑升级。因此第三代移动通信系统要求实现无线网与无线网的综合、移动网与固定网的综合、陆地网与卫星网的综合。

由于第三代移动通信标准的统一是非常困难的，IMT：2000放弃了在空中接口、网络技术方面等一致性的努力，而致力于制定网络接口的标淮和互通方案。

对于移动基站和终端而言，它面对的是多种网络的综合系统，因而需要实现多频、多模式、多业务的基站和终端。软件无线电基于统一的硬件平台，利用不同的软件来实现不同的功能，因此是解决基站和终端问题的利器。

4．用户检测技术

CDMA传输的普遍问题在于：大量码分的用户信号分别在每个载波和每个收发信机上同时传送，所有传送信号的功率汇总到基站的收发信机中，信号成功检测的先决条件是，各个接收信号的电平相互之间的偏差小于]．5dB。由于移动台和基站间的距离不同，多个用户信号经不同的路径到达基站时会有不同的衰减。另外，每个信号都有由用户移动所带来的不同延迟扩展和信号抖动。为了将基站收信机输入的所有接收信号电平控制在一定的范围内，必须进行多环路快速功率控制。经过平衡的多址接入信号，在基站的收信机输入里，会产生对每个被检测用户信号的较强干扰。这种多址接入干扰(MAI)限制了CDMA系统的频谱利用率。

目前的CDMA接收机都是基于RAK巨接收原理，它的缺点是在对一个用户信号解调时没有利用已知的其他用户的信息。多用户检测接收机正是充分考虑到这一点，多址干扰实质上是一种有结构性的伪随机序列信号，设法将所有用户信号都检测出来，将其他用户信号从总信号中减掉，仅保存有用信号，这就是多用户检测(又称联合检测、干扰消除技术)的基本思想。CDMA系统是干扰受限系统，多用户信号检测提供了一种有效地减少多址干扰的方法，从而增加了系统的容量。

由于最佳的多用户检测太复杂，难以实用化。因此，一般是在接收机的复杂度和性能之间寻找一个比较好的平衡点，这样便衍生出许多种次优的多用户检测方案，这些方案基本上可以分成两大类：线性多用户检测和干扰抵消多用户检测。

5.动态信速分配

CDMA系统受到两种系统自身干扰：一是小区内干扰，也称为多用户接入干扰(MAT)，它是由小区内的多用户接入产生的；除此之外，小区间也会产生相互干扰。  具有我国自主知识产权的TD-SCDMA系统通过多用户联合检测来减小小区内的干扰。减小小区间干扰的方法之一是采用干扰逃逸程序，具有动态信道分配功能的TD-SCDMA系统是典型的例子之一。

在TDD模式中，利用用户设备可以分析用户所在时隙和其他信道的干扰情况。据此，通过小区内切换，受干扰的移动用户可以避开各种干扰。有三种的不同的动态信道分配方式。

(1)时域动态信道分配：如果在目前使用的时隙中发生干扰，通过改变时隙可避开干扰。

(2)频域动态信道分配：如果在目前使用无线载波的所有时隙中发生干扰，通过改变无线载波可避开干扰。  

(3)空域动态信道分配：空域动态信道分配是通过智能天线的定向性来实现的。它的产生与时域和频域动态信道分配有关。

通过合并时域、频域和空域的动态信道分配技术，．TD—SDMA能够自动将系统自身的干扰最小化。

6．高速下行分组接入技术

第三代移动通信业务上下行的不对称性，使 FDD系统需要一种有效的支持不对称业务的技术。高速下行分组接入(HSDPA)就是一种对多用户提供高速下行数据业务的技术，速率可达10.8Mbit/s，特别适合于多媒体、因特网等大量下载信息的业务。在传输较高速率的数据时，HSDPA在特定时隙中使用较高调制方式(8PSK、16QAM，甚至64QAM)来进行传输。在TD—SCDMA系统中，已经使用8PSK来传输2Mbit/s的业务。在cdma2000-lX系统中的某些时隙，使用16QAM传输高速数据，在1.25MHz的带宽下可传输2Mbit/s的数据。采用若干新技术，可使下行速率达到8Mbit/s，甚至达到20Mbit/s以上。高速下行分组接入包括以下几种技术：自适应调制和编码(AMC)技术、混合ARQ协议(H—ARQ)技术、快速小区选择(FCS)技术、多入多出天线(MIMO)技术以及独立的DSCH信道技术等。P28-30

目前，我国许多高等职业学校都开设了通信课程，其中通信网是一门通信专业的重要课程，为使通信类、电子信息类以及电子类等相关专业的学生能够对现代通信网络发展历程、通信网的组成及相关技术等有一个更加全面的了解，并学好这门课程，我们专门编写了这本通信网课程的教材。根据我国目前高职院校学生的特点，本教材在内容方面编者是以全面、基本为编写基调，重点介绍通信网络的系统结构及组成，这也就更加符合了当前我国高等教育“重基础、宽口径”的基本方针。

本教材内容共11章，分为5个部分。第一部分为第1章，概括性地介绍了通信网的发展历程、基本概念、基本拓扑结构及通信网的组成。第二部分为业务网部分，包括第2—7章。第2章为电话通信网，阐述了电话通信网的构成和分级结构、电话交换的基本原理、通信业务的预测、电话通信网的路由选择和编号计划等内容。第3章围绕移动电话通信网，介绍了移动通信的特点、工作频段、工作方式、组网方式以及第三代移动通信的基础知识。第4章主要介绍智能网(IN)的基本概念、结构和功能以及相关的国际标准和业务类型。第5章主要介绍计算机通信网的基本概念、组成与分类、协议与体系结构、局域网与广域网，还简要介绍了IP协议及宽带IP技术和下一代网络的相关内容。第6章在引入了数据通信的基本概念、数据通信系统的基本组成与体系结构后，介绍了分组交换数据网、数字数据网(DDN)及帧中继(FR)的相关知识。第7章围绕综合业务数字网(ISDN)的基本概念、基本结构、协议及交换与接收设备进行阐述，最后对宽带综合业务数字网(B一ISDN)作了简要的介绍。第三部分为传送网部分，包括第8、9章．第8章主要介绍了同步数字体系(SDH)的技术背景、基本概念及特点、速率及帧结构、复用原理及分层等相关内容。第9章论述了ATM通信网的概念、协议参考模型、ATM交换原理与交换系统。第四部分为支撑网部分，即本书的第10章，着重介绍支撑网中的信令网、电信管理网及同步网的基本原理、基本的体系结构等相关的内容。第五部分为接入网，即本书的第11章，主要介绍接入网的基本概念、接入网和无线接入网，其中对有线接入网中的高速铜线接入网、光纤接入网以及光纤同轴混合接入网作了较为详细的介绍。

本教材的基本目标是作为普通高职高专院校通信及电子信息等相关专业的教材或教学参考书，同时也可供通信、电子和计算机等工程技术人员学习参考。作者衷心希望有关专业的学生能够通过使用本教材把通信网课程学得更好，对通信网络的基本知识有更多更全面的了解，这是对编写人员最大的鼓励。

本书的第4、6、8章由天津工业大学姚楠老师编写，第1、5、7章由天津工业大学韩清老师编写，第2、3、10章由天津电子信息职业技术学院张福强老师编写，第9、11章由天津理工大学卢晋老师编写，这里还要感谢王永超在整个编写过程中做的大量工作。同时本书的编写得到了天津工业大学信息学院院长苗长云老师的大力支持，在此表示衷心感谢。

由于编者水平有限，书中难免有一些不妥和错误，希望广大读者不吝指教。

作 者

2006年7月