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(共26张PPT)
信息技术（拓展模块）
模块8 现代通信技术及其应用
【问题探析】
【问题8-1】 如何理解通信的概念？
所谓通信，是指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递。从广义上讲，通信是指需要信息的双方或多方在不违背各自意愿的情况下，采用任意方法、任意媒介，将信息从某一方准确、安全地传递到另一方。最简单也是最基本的理解，就是人与人沟通的方法。
通俗地说，通信是指信息的传输与交换，即将消息以信号的形式从一个称为信息源的时空点传送至另一个称为受信者的目的点。
通信的概念与以下概念相关。
1）消息
2）信息
3）信号
【问题探析】
【问题8-2】 如何理解通信技术和现代通信技术？
通信技术主要包括通信系统和通信所运用的技术两个组成部分。通信系统是指点对点通信所需的全部设施，平常所说的通信网络就是由许多通信系统组成的多点之间能相互通信的全部设施。
现代通信技术的基础是微电子技术，核心是计算机网络技术，具有宽带化、数字化、个人化、智能化和全球化等特点。
1）宽带化
2）数字化
3）个人化
4）智能化
5）全球化
【问题探析】
【问题8-3】 现代通信技术有哪些相关技术？
现代通信技术主要包括数字通信技术、数据交换技术、信息传输技术、通信网络技术、数据通信与数据网、宽带IP技术、接入网与接入技术等。
1．数字通信技术
2．数据交换技术
3．信息传输技术
4．通信网络技术
5．数据通信与数据网
6．宽带IP技术
7．接入网与接入技术
【问题探析】
【问题8-4】 现代通信技术的发展经历了哪几个阶段？
通信技术和通信产业已经成为发展最快速的领域。其发展可以分为如下3个阶段。
（1）语言和文字通信阶段。在这个阶段，通信方式简单，内容单一。
（2）电通信阶段。1844年，莫尔斯发明了电报机，并设计了莫尔斯电码。1876年，贝尔发明了电话。这样，利用电磁波不仅可以传输文字，而且可以传输语音，由此大大加快了通信的发展进程。1896年，马可尼发明了无线电设备，从而开创了无线电通信发展的道路。
【问题探析】
（3）电子信息通信阶段。从总体上看，通信技术实际上就是通信系统和通信网的技术。
现代通信技术的发展不仅方便了人与人之间的沟通和交流，还促进了社会经济的进步，而且随着通信技术的发展，人类社会逐渐步入信息化的社会。
【问题探析】
【问题8-5】 现代通信技术的发展趋势如何？
在技术不断创新的支持下，现代通信技术的发展前景十分美好。未来的通信技术将拥有更强大的信息传输能力、多样化的人机交互方式、融合多种业务和网络等特性，向着更快、更及时、更便捷和更安全的方向发展。
（1）更强大的信息传输能力。
（2）多样化的人机交互方式。
（3）融合多种业务和网络。
【问题探析】
【问题8-6】 如何理解移动通信技术的概念与特点？
1．移动通信技术的基本概念
移动通信是指移动（运动中或临时停留在某一非预定位置）物体之间，或者移动物体与固定物体之间进行信息传输和交换的通信。移动物体包括人、车、船和飞机等能够处于运动状态的物体，固定物体包括固定无线电台、有线用户和计算机等处于相对静止状态的物体。
【问题探析】
2．移动通信技术的主要特点
移动通信技术具有如下几个特点。
1）移动性
2）通信传播条件复杂
3）噪声和干扰严重
4）系统和网络结构复杂
5）技术设备要求高
【问题探析】
【问题8-7】 移动通信技术的发展经历了哪几个时代？
在现代通信技术飞速发展的支持下，移动通信技术经历了5次华丽蜕变，从1G采用的频分多址技术到4G的正交频分多址技术，再到5G多技术融合，可以说移动通信领域实现了质的飞跃。移动通信技术的发展历程如图8-2所示。
【问题探析】
从最初的1G到现在的5G，移动通信技术为人类的信息传递提供了更高的传输速率、更稳定的传输效率、更优质的通话质量和更高的保密性能等。
1．1G（1st Generation）：模拟语音通信时代
2．2G（2nd Generation）：语音通信数字化时代
3．3G（3rd Generation）：移动多媒体通信时代
4．4G（4th Generation）：局域高速上网时代
5．5G（5th Generation）：随时、随地、万物互联时代
【问题探析】
【问题8-8】 移动通信技术的核心技术的发展经历了
哪几代？
1．第一代移动通信技术（1G）的核心技术
1）模拟调制技术
2）频分多址技术
2．第二代移动通信技术（2G）的核心技术
1）时分多址技术
2）码分多址技术
【问题探析】
3．第三代移动通信技术（3G）的核心技术
3G的核心技术包括以下5个方面。
1）空分多址技术
2）智能天线技术
3）无线应用协议技术
4）无线IP技术
5）软件无线电技术
【问题探析】
4．第四代移动通信技术（4G）的核心技术
4G的核心技术包括以下5个方面。
1）正交频分多址技术
2）基于IP的核心网技术
3）智能天线技术
4）多入多出技术
5）软件无线电技术
【问题探析】
5．第五代移动通信技术（5G）的核心技术
5G是一种基于5G网络构架和云计算技术的更加灵活、智能、高效和开放的网络系统。5G网络技术主要包括软件定义网络（Software Defined Network，SDN）和网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization，NFV）两种新型网络构架。
1）超密集组网技术
2）新型多址技术
3）大规模天线阵列技术
4）全频谱接入技术
5）多接入边缘计算技术
6）网络切片技术
7）软件定义网络
8）网络功能虚拟化
5．第五代移动通信技术（5G）的核心技术
5G是一种基于5G网络构架和云计算技术的更加灵活、智能、高效和开放的网络系统。5G网络技术主要包括软件定义网络（Software Defined Network，SDN）和网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization，NFV）两种新型网络构架。
1）超密集组网技术
2）新型多址技术
3）大规模天线阵列技术
4）全频谱接入技术
【问题探析】
【问题8-9】 如何理解5G的基本概念和主要特点？
1．5G的基本概念
第五代移动通信技术简称5G（5th Generation），是目前已经应用的新一代蜂窝移动通信技术。与2G、3G和4G不同，5G不是一种独立的全新无线接入技术，而是现有无线接入技术（包含2G、3G、4G和Wi-Fi）的延伸，以及在整合一些新增的弥补无线接入技术的技术后构成的综合性技术。从用户体验看，5G具有更高的速率，能够满足用户对虚拟现实、超高清视频等更高的网络体验需求，且其可获得的真实数据速率达到了Gbit/s量级。
【问题探析】
5G有几个关键的性能指标，分别是用户体验速率、连接数密度、端到端时延、流量密度、峰值速率、移动性等，如图8-6所示。
【问题探析】
2．5G的主要特点
5G有以下主要特点。
1）高速率
2）高可靠性
3）超大网络容量
4）低时延
5）低功耗
【操作训练】
【任务8-1】探析5G的三大典型应用场景
在5G时代，“人”与“人”、“人”与“物”、“物”与“物”之间原有的互联互通界线将被打破，所有的“人”和“物”都将存在于一个有机的数字生态系统中，数据或者信息将通过最优化的方式进行传递。
当前，5G主要有增强型移动带宽、大规模机器通信、高可靠低时延通信三大应用场景。5G的三大应用场景如图8-10所示。
【操作训练】
【操作训练】
【任务8-2】探析5G的典型应用
5G应用在人们的日常生活、工作和交通出行等领域，即使是在密集住宅区、办公楼、露天场所、地铁、高铁等具有超高流量密度、超高连接数密度、超高移动性特征的场景，5G也可以为用户提供各种多媒体信息服务。
1．智能城市
智能城市可以通过5G管理和控制分布在城市各处的数据传感器，主动应对城市居民和企业的需求。
2．远程医疗
5G可以连接各种无线医疗设备，使医疗行业可以采用可穿戴或便携设备，集成远程诊断、远程手术和远程医疗监控等解决方案。
【操作训练】
3．智能制造
自动化控制系统通信的时延需要达到几毫秒级别甚至更低才能保证控制系统实现精确控制。如果在生产过程中由于时延过高，或者控制信息在数据传输时发生错误，那么可能导致生产停机，这将会造成巨大的损失。
4．智慧能源
智慧能源的典型应用是分布式馈线自动化系统，这是一种将可再生能源整合到能源电网中的智能能源系统，很多能源管理企业都部署了这个系统，其主要优势是降低运维成本和提高可靠性。
5．无人机
无人驾驶飞行器简称无人机。5G可以进一步提升无人机的自动化水平，使其具备分析并解决问题的能力。
【操作训练】
6．无人驾驶
5G可以将导航系统、人脸识别等数据和服务集成到车辆中，满足共享汽车、远程操作、自动和协作驾驶等连接要求，支持车辆控制系统与云端系统之间频繁且海量的信息交换，减少人为干预，实现远程控制驾驶、编队行驶和自动驾驶。
7．VR/AR
VR/AR业务对带宽的需求巨大，而且高质量的VR/AR内容处理多在云端。5G能满足用户日益增长的VR/AR体验需求。
8．社交网络
移动视频业务的发展呈现出社交视频和移动实时视频两大趋势，5G能够为视频社交用户提供4K、多视角、实时数据分析，以及允许更多用户同时分享高清数据等视频直播服务。另外，5G还能实现360°全景直播。
【操作训练】
9．家庭固定无线接入
5G使用移动网络技术提供家庭固定无线接入，这种家庭固定无线接入能够实现家庭监控、流媒体和云游戏等基于高质量视频的应用。
10．个人AI辅助
个人AI辅助领域的常见应用是可穿戴设备。4G时代的个人可穿戴设备通常采用Wi-Fi或蓝牙进行连接，而且需要经常与计算机和智能手机配对，无法作为独立设备存在。
快乐学习、高效学习

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