1、通信测试技术,1.通信系统的模型及指标 2.通信信号频谱及功率测量 3.通信系统误码率测量 4.数字光纤通信系统性能测量 5.网络测量概论 6.网络测量的基础知识 7.网络端到端性能测量 8.网络设备的指标及其测试 9.网络拓扑发现 10.入侵检测和脆弱性分析 11.网络流量测量与建模 12.Web服务器测试 13.非合作测量（选学）,通信系统测量,网络测量,教材,现代通信系统与网络测量，裴昌幸，朱畅华，韩宝彬，权东晓，编著，人民邮电出版社，2008.4,第1章 通信系统的模型及指标,1.1.1 通信系统一般模型 1.1.2 模拟通信系统模型 1.1.3 数字通信系统模型 1.1.4 光纤通信
2、系统模型,1.1 通信系统一般模型,1.1.1 通信系统一般模型,通信是从信源向信宿传递和交换信息。实现信息传递所需的所有设备和传输媒质的总和称为通信系统。点对点之间的通信系统的一般模型如图1-1所示。,图1-1 通信系统一般模型,信源:消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信号.发送设备:将信源和信道匹配起来，即将信源产生的基带信号变换成适合在信道中传输的信号。其变换方式多种多样，最常见的变换方式是调制。信道:指传输信号的物理媒质。,噪声源:通信系统中各种设备以及信道中所固有的，并且是人们不希望有的。接收设备:进行发送设备的反变换，即进行解调、译码、解码等。信宿:传输信息的归宿点，其作
3、用是将复原的原始信号转换成相应的消息。,1.1.2 模拟通信系统模型,模拟通信系统:利用模拟信号来传递信息的通信系统。,图1-2 模拟通信系统模型,信源产生的原始电信号称为基带信号。基带信号:指信号的频谱从零频附近开始，如语音信号为3003400Hz，图像信号为06MHz。已调信号：经过调制以后的信号，也称频带信号。,由于基带信号不宜直接传输，需要变换成适合在信道中传输的频带信号，并可在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换作用的通常是调制器和解调器。实际系统中，还有滤波、放大、天线辐射、控制等。,已调信号具有3个基本特征：1)携带有信息;2)适合在信道中传输;3)信号的频谱具有带通形式，且中
4、心频率远离零频，因而已调信号又称为频带信号。,1.1.3 数字通信系统模型,数字通信系统:利用数字信号来传递信息的通信系统。,图1-3 数字通信系统模型,数字通信涉及的技术问题:,1)信源编码与译码：包括A/D转换，数据压缩与解压缩。2)信道编码与译码：由于噪声、衰落以及人为的干扰，数字信号将会引起差错，为此，对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编码”；解码中需要发现错误或纠正错误，从而提高抗干扰能力。,3)加密与解密：在需要保密通信的场合，人为地将被传输的数字序列扰乱，即加密；在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密以恢复原来信息。,4)数
5、字调制与解调：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号，叫数字调制。基本方式有：振幅键控（ASK），频移键控（FSK），绝对相移键控（PSK），相对（差分）相移键控（DPSK）。对这些信号可采用相干解调或非相干解调还原为数字基带信号，对高斯噪声下的信号检测，一般用相关接收机或匹配滤波器实现。,5)同步与复接：同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的不可缺少的前提条件。同步是使收、发两端的信号在时间上保持步调一致。按照同步的功用不同，可分为载波同步、位同步、群同步和网同步。数字复接：依据一定的复用基本原理（如时分复用、频分复用、码分复用等）把若干个数字信号合并成一个数
6、字信号，以扩大传输容量和提高传输效率。,模拟与数字通信系统,1）模拟信号经数字编码后，可以在数字通信系统中传输，数字电话系统就是以数字方式传输模拟信号的例子； 2）数字信号也可在模拟通信系统中传输，如接收机数据可以通过模拟电话线路传输，但这时必须使用调制解调器将数字基带信号进行正弦调制，以适应模拟信道的传输特性。 3）模型通信与数字通信的区别仅在于信道中传输的信号种类。,（1）抗干扰能力强。（2）差错可控。（3）易于与各种数字终端接口，可用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。（4）易于集成化，从而使通信设备微型化。 （5）易于加密处理，且保密强度高。,数字通信的主要特
7、点：,数字通信的缺点：,1）占据系统带宽大如电话，一路模拟电话通常占4khz带宽，而同样话音质量的数字电话要占据2060khz。故数字通信的频带利用率不高 2）对同步要求高，故设备复杂,1.1.4 光纤通信系统模型,光纤通信:20世纪70年代问世，是以光纤作为传输媒质，以光作为信息载体的一种通信形式。通信中心波长：1550nm和1310nm特点：可用带宽大；传输损耗小；重量小；抗电磁波干扰和抗电磁辐射干扰能力强,光纤通信系统基本组成,图1-4 单向传输的光纤通信系统基本组成,光发射机的功能是把输入的电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光发射机由光源、驱动器和调制器组
8、成。,（1）光发射机,调制：光发射机把电信号转换为光信号的过程。调制方式：直接调制和间接调制。对光参数的调制，原理上可以有光强、幅度、频率和相位，但实际上大多数采用光强调制，其他技术只有在新技术系统（如相干光通信）中使用。,图1-5 调制方式,直接调制：用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现的。间接调制:亦称外调制，它是把激光的产生和调制相互分开，用独立的调制器调制激光器的输出光实现的。间接调制的好处：调制速率高；缺点：技术复杂，成本高。故只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。,光接收机的功能：把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电
9、信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。由光检测器、放大器和相关电路组成。目前广泛使用的光检测器：PIN光电二极管（PIN-PD）和雪崩光电二极管（APD）。,（2）光接收机,光接收机检测方式：,直接检测：用检测器直接把输入光信号转换为电信号。设备简单，经济实用，目前普遍采用。外差检测：要设置一个本地振荡器和一个光混频器，使本振光和光纤输出光在混频器中进行混频，从而输出中频光信号，再由光检测器把中频光信号转化为电信号。外差检测难点：需要频率非常稳定、相位和偏振方向可控制、谱线宽度很窄的单模激光器。优点：接收灵敏度高。,（3）光纤或光缆,光纤线路：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的失真和衰
10、减传输到光接收机。由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。性能要求：损耗和色散尽可能小，机械特性和环境（温度）特性好。,石英光纤：单模和多模。单模的传输特性好，价格便宜，故得到广泛使用。单模配激光器：适合大容量长距离传输多模配半导体发光二极管：小容量短距离传输。,（4）中继器中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。作用：1）补偿光信号在光纤中传输时产生的衰减；2）对波形失真的光脉冲进行校正。,（5）光纤连接器、耦合器等无源器件光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，一条光纤线路可能需要多根光纤的连接问题。,图1-6 光缆铺设示意图,1.2 通信系统的主要指标,通信系统测试包括系统测量、
11、设备测试、部件测量等。性能指标：有效性和可靠性对模拟通信来说,可用系统频带利用率和输出信噪比（或均方误差）来衡量；对于数字通信系统而言，可用误码率和传输速率来衡量。,1有效性,有效性指通信系统传输消息的快慢，即“速率”问题。两个指标:(1)码元传输速率(2)信息传输速率,2可靠性,可靠性指通信系统传输消息的“质量”问题，即“好坏”问题。衡量数字通信系统可靠性的指标，可用信号在传输过程中出错的概率来表述，即用差错率来衡量。两种表示方法：（1）码元差错率（2）信息差错率,作业1,1.请画出模拟通信系统的模型。 2.请画出数字通信系统的模型，其主要特点是什么？ 3.光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分的作用。 4.评价通信系统优劣的主要性能指标是什么？它们有哪些表示方法？,
