1
第六章 数据通信基础
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2
本次课的基本内容
1,通信与通信系统的基本概念
2,无线通信
?移动 通信 （第二代、第三代）
?蓝牙 （ Bluetooth）
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3
第一部分 通信与通信系统的基本概念
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4
通信的定义
通信＝ communication
美国传统辞典的解释：
The exchange of thoughts,messages,or
information,as by speech,signals,writing,or
behavior.
中文翻译为：
交换思想、消息或信息，如经由说话、信号、书写
或行为
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5
通信 与电信
? 通信的目的是人与人之间进行信息的传递与交换 。
? 现代信息的传递主要以电子通信为主简称电信，
主要是对文字、语音、图象和视频信号等进行电
子化，通过有线网络、无线信道等 电磁光路 系统
进行信息的传递，是一种最有效的传输方式。
? 现代通信方式能使信息几乎在任意的通信距离上
实现迅速、有效、准确和可靠的传递。
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6
电信的鼻祖：莫尔斯
? 历史上真正的电信是始于 19
世纪 30年代末,1834年 5月 24
日，莫尔斯（ Morse） 在华盛
顿和巴尔的摩之间发送世界
上第一份电报以来，电报通
信迄今已经经历了 160多年。
紧接着于 1866，通过海底电
缆实现了跨越大西洋的长距
离通信。
莫尔斯
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7
通信系统
? 用于进行通信的设备硬件、软件和传输介质的
集合叫做通信系统。
? 通信系统主要由信源、信宿、传输介质和收信、
发信设备五部分组成。
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8
通信系统的一般模型
信
源
发
送
设
备
传
输
介
质
接
收
设
备
信
宿
干
扰
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9
通信系统实例示意图
发射设备 接收设备
( a ) 有线长途电话系统示意图
( b ) 广播通信系统示意图
载波机 载波机
导线
话筒
扬声器
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10
通信系统分类
? 通信系统分为三种：
? 模拟通信系统
? 数字通信系统
? 数据通信系统
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模拟和数字信号干扰示意图
t t
信道
干扰 d ( t )
f ( t ) f ( t ) ＋ d ( t )
模拟信号
( a ) 模拟系统干扰示意图
t t
信道
干扰 d ( t )
f ( t ) f ( t ) ＋ d ( t )
数字信号
( b ) 数字系统干扰示意图
O O
OO
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12
通信系统分类 (续 )
需要明确模拟通信, 数字通信和数据通信的概念：
? (1)模拟通信一般指的是信源发出的, 信宿接收的和信
道传输的都是模拟信号的通信过程或方式 。 因此, 模
拟通信系统可以说是以模拟信道传输模拟信号的系统
? (2)数字通信是指信源发出和信宿接收的是模拟信号,
而信道传输的是数字信号的通信过程或方式 。 因此,
数字通信系统可以说是以数字信号的形式传输模拟信
号的系统
? (3)数据通信是随计算机和计算机网络的发展而出现的
一种新的通信方式, 它是指信源, 信宿处理的都是数
字信号 。 通常, 数据通信主要指计算机 (或数字终端 )
之间的通信
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通信系统的示意图
信源
信道
模 拟通信 信宿
信源 信宿
信道
数字 通信
数据 通信
信道
信源 信宿
( a ) 数字 通信 系统模 型
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问题 1：
固定电话通信和 GSM手机通信属于哪
类通信系统？
?固定电话通信是数字通信
?GSM手机通信是数据通信
发送短信呢？
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通信方式
通信方式指通信双方 (或多方 )之间的
工作形式和信号传输方式, 它是通信各
方在通信实施之前必须首先确定的问题 。
根据不同的标准, 通信方式也有多种
分类法 。
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16
通信方式分类
? (1)按通信对象数量的不同, 通信方式可分为
点到点通信 (即通信是在两个对象之间进行 )、
点到多点通信 (一个对象和多个对象之间的通
信 )和多点到多点通信三种 (多个对象和多个对
象之间的通信 )。
? (2)根据信号传输方向与传输时间的不同, 任
意 两 点 间 的 通 信 方 式 可 分 为 单 工 通 信
(Simplex),在任何一个时刻, 信号只能从甲
方向乙方单向传输, 甲方只能发信, 乙方只能
收信 。 比如广播电台与收音机, 电视台与电视
机的通信 (点到多点 ),遥控玩具, 航模 (点到
点 ),寻呼等均属此类 。
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通信方式分类（续）
? 半双工通信 (Half―Duplex), 在任何一个时
刻, 信号只能单向传输, 或从甲方向乙方, 或
从乙方向甲方, 每一方都不能同时收, 发信息 。
比如对讲机, 收发报机以及问询, 检索等之间
的通信 。
? 双工通信 (Full―Duplex), 在任何一个时刻,
信号能够双向传输, 每一方都能同时进行收信
与发信工作 。 比如普通电话, 手机 。
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18
通信方式示意图
A B
点到点通信
信道
信道
信道
半双工方式
全双工方式
甲方发信端
甲方发信端
甲方收信端
甲方发信端
甲方收信端
乙方收信端
乙方发信端
乙方收信端
乙方收信端
乙方发信端
B
C
D
A
点到多点通信
D
E
F
A
B
C
多点到多点通信
( a ) ( b )
单工方式
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通信方式分类（续）
? (3)按通信终端之间的连接方式可划分为两点
间直通方式和交换方式 。 直通方式是通信双方
直接用专线连接；而交换式的通信双方必须经
过一个称为交换机的设备才能连接起来, 如电
话系统 。
? (4)按数字信号传输的顺序, 在数据通信中 (主
要指计算机通信 ),通信方式又有串行通信与
并行通信之分 。
? (5)按同步方式的不同, 又分为同步通信和异
步通信 。
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20
串行通信与并行通信
? 串行通信主要是将信息以按时间顺序一
个接一个地进行传输,其特点是传输速度
相对较慢但占用较少的通信资源。
? 并行通信是将信息分割成多路同时进行
传输，这种通信方式占用多条通信通道
但能提供高的信息传输速率。
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21
串行通信与并行通信（续）
串行通信模式
并 行通信模式
信
源
信
宿
0 1 0 1 1 0 0 1
信
源
1
0
0
1
1
0
1
0
信
宿
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问题 2：计算机上的串行口和并行口
VGA显示
接口
并行口
串行口
计算机上的串行口 (COM口 )为 9芯接口
计算机上的并行口 (LPT口 )为 25芯接口
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23
通信系统的传输介质
在现有的通信系统 (包括计算机网络 )
中，用于信号传输的物理介质有很多种，
每一种介质的带宽、时延、损耗、抗干
扰能力、费用以及安装维护难度等特性
都各不相同。下面我们简要介绍几种常
用的传输介质。
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有线介质
有线介质通常指 双绞线, 同轴电缆, 架空明
线, 多芯电缆 和 光纤 。
1)双绞线 (TwistedPair)
双绞线又称为双扭线, 它是由若干对且每对
有两条相互绝缘的铜导线按一定规则绞合而成 。
采用这种绞合结构是为了减少邻近线对间的电
磁干扰 。 为了进一步提高双绞线的抗电磁干扰
能力, 还可以在双绞线的外层再加上一个用金
属丝编织而成的屏蔽层 。
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25
有线介质（续）
根据双绞线是否外加屏蔽层, 它又可分为屏
蔽双绞线 (STP,ShieldTwistedPair)和非屏蔽
双绞线 (UTP,UnShieldTwistedPair)两类 。 双
绞线既可用于模拟信号传输, 也可用于数字信
号传输, 其通信距离一般为几到十几千米 。 导
线越粗, 通信距离越远, 但导线价格也越高 。
由于双绞线的性能价格比相对其它传输介质要
好, 因此使用十分广泛 。
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26
屏蔽箔
屏蔽双绞线
非屏蔽双绞线
双绞线示意图
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27
小常识
? 1.第一类双绞线 (Catalog 1)就是住宅常用的缠绕式电话
线，只适合于语音传输，不适合高速数据传输。
? 2.第二类传输速率为 4Mb/s,可用于传输语音和数据 。
? 3.第三类是局域网 LAN采用的最低档双绞线, 传输速率
可达 10Mb/s。
? 4.第四类主要用于令牌环网, 传输速率为 16Mb/s。
? 5.第五类可提供 100Mb/s的传输速率, 而超五类双绞线
可保证 155Mb/s的传输速率 。 第五类双绞线可用于光纤
分布数据接口 FDDI,快速以太网和 ATM。
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同轴电缆 (Coaxial Cable)
同轴电缆由内导线铜质芯线 (单股实心线
或多股绞合线 ),绝缘层, 网状编织的外导体
屏蔽层以及保护塑料外层所组成 。 同轴电缆的
这种结构使其具有高带宽和较好的抗干扰特性,
并且可在共享通信线路上支持更多的点 。 按特
性阻抗数值的不同, 同轴电缆又分为两种, 一
种是 50Ω 的基带同轴电缆, 另一种是 75Ω 的宽
带同轴电缆 。
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同轴电缆结构示意图
铝制编织导体 ( 屏蔽 )
内部绝缘体
内部导体外部绝缘体
( a ) 一段同轴电缆 ( b ) 一段与连接器相连的同轴电缆
Q9端子
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30
光纤 (Optical Fiber)
光导纤维 (简称光纤 )是光纤通信系统的传
输介质。由于可见光的频率非常高，约为
108MHz的量级，因此，一个光纤通信系统的传
输带宽远远大于其它各种传输介质的带宽，是
目前最有发展前途的有线传输介质。
108*106/10*103 =10800路
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“光纤之父” 高 锟 教 授
? 高 锟 教 授 (Prof,Charles K,Kao) 被 世 界 誉 为“光 纤 之 父”, 曾 任
香 港 科 技 大 学 校 长。 1990 年，他 获 选 美 国 国 家 工 程 学 院 院
士。
? 高 锟 教 授 发 明 的“纤 维 光 学”在 全 球 获 得 广 泛 应 用,并 在 香
港 知 识 产 权 署 与 香 港 发 明 家 协 会 联 办 的“二 十 世 纪 十 大 最
受 港 人 欢 迎 发 明 品”选 举 中 入 榜。 他 也 凭 着 这 项 发 明 荣 获
美 国 国 家 工 程 学 院 颁 发 的,1999 年 查 理 · 斯 塔 克 · 德 雷 珀 奖”
(the 1999 Charles Stark Draper Prize)。 这 是 美 国 工 程 学 界 杰 出 成
就 的 最 高 荣 誉,他 的光纤通讯构想与发明以及生产过程开发，掀起一
场电信革命。
? 高 锟 教 授 1933 年 出 生 于 中 国 上 海。 他 先 后 于 1957 年 和 1965
年 在 伦 敦 大 学 分 别 获 得 电 机 工 程 学 士 和 博 士 学 位。 1957 年，
他 进 入 ITT 公 司,在 旗 下 一 英 国 子 公 司“标 准 电 话 与 电 缆 有
限 公 司” (Standard Telephones and Cables Ltd.) 任 工 程 师。 1960 年，
他 进 入 ITT 设 于 英 国 的 欧 洲 中 央 研 究 机 构 -- 标 准 电 信 实 验
有 限 公 司,在 那 里 服 务 了 十 年,其 职 位 从 研 究 科 学 家 升 至
研 究 经 理。 正 是 在 这 段 时 期,高 锟 教 授 成 为 光 纤 通 讯 领 域
的 先 驱。
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32
光纤结构示意图
外套
绝缘
包层
纤维芯
光纤呈圆柱形，由芯、封套和外套三部分组成。芯是光纤最中心的
部分，它由一条或多条非常细的玻璃或塑料纤维线构成，每根纤维线都
有它自己的封套。由于这一玻璃或塑料封套涂层的折射率比芯线低，因
此可使光波保持在芯线内。环绕一束或多束有封套纤维的外套由若干塑
料或其它材料层构成，以防止外部的潮湿气体侵入，并可防止磨损或挤
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33
无线介质
无线介质主要由无线电波和光波作为传输
载体 。
在光波中, 红外线, 激光是常用的信号载
体, 前者广泛用于短距离通信, 如电视, 录像
机, 空调器等家用电器使用的遥控装置；后者
可用于建筑物之间的局域网连接, 因为它具有
高带宽和定向性好的优势, 但是, 由于受天气,
热气流或热幅射等影响, 使得它的工作质量存
在不稳定性 。
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34
第 二 部分 无线 通信
?移动 通信 （第二代、第三代）
?蓝牙 （ Bluetooth）
Wireless Everything
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35
移动通信
所谓移动通信，是指通信双方或至少一方
是在运动中实现信息传输的过程或方式。例如
移动体（车辆、船舶、飞机、人）与固定点之
间、或移动体之间的通信等等。从上述移动通
信的概念中我们可以看到，移动通信其实很早
就有，比如，飞机与机场之间、飞机与飞机之
间的通信；船舶与码头之间、船舶与船舶之间
的通信；野战部队与指挥部之间、野战部队与
野战部队之间的通信等等都属于移动通信的范
畴。
移动通信不等于手机通信
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36
移动通信技术的发展概况
移动通信的发展从总体上讲可以分为三个
阶段, 也称为三代 。
1.第一代（ 1G,1 Generation） ——模拟移动通
信系统
从 1946年美国使用 150MHz单个汽车无线电
话开始到 20世纪 90年代初, 是移动通信发展的
第一阶段 。 因为调制前信号都是模拟的, 也称
模拟移动通信系统 。
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37
移动通信技术的发展概况
2,第二代 （ 2G） ——数字移动通信系统
这时候移动通信系统的主要特征是
采用 数 字技术 。 数字蜂窝移动系统有 GSM、
DAMPS,CDMA三种, 数字无绳电话有 DECT、
PHS等几种 。
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38
移动通信技术的发展概况
? 1991年 7月 GSM系统开始投入使用 。 1992年美国
提出了 CDMA（ 码分多址 ） 技术的蜂窝系统的建
议, 1993年被蜂窝电话工业协会 （ CTIA） 和电
信工业协会 （ TIA） 批准为中期标准 95～ 98
（ IE95～ IE98） 。 这时的 CDMA系统也称为窄带
CDMA系统 （ N―CDMA ） 。
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39
我国的第二代移动通信网络
? 现在，我国移动电话主要是以 GSM网和 CDMA网
两网为主。 GSM网简称 G网，工作在 900MHz频段。
后来由于用户量急速增加，原有频段已经不能
满足要求，又开通了 1800MHz的频点即 DCS1800
网，俗称 D网。由于 D网与 G网工作原理相同
（其差别主要是工作频率不同），因此在应用
中经常把 G网和 D网统称为 G网。它们都可在国
内自动漫游 。
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40
移动通信的功率问题
目前普遍使用的 GSM900MHz频段手机最大发
射功率为 2W（ 33dBm）,1800MHz频段最大发射
功率为 1W（ 30dBm）,规范要求对于 GSM900和
GSM1800频段，通信过程中手机最小发射功率
分别不能低于 5dBm和 0dBm。
C网即 CDMA网，由中国联通公司建设运营，
其特点是容量大、接通率高、背景噪音小、信
号不易中断。 CDMAIS-95A规范对手机最大发射
功率要求为 0.2～ 1W（ 23～ 30dBm）,实际上目
前网络允许手机的最大发射功率为 0.2W
（ 23dBm）,规范对 CDMA手机最小发射功率没
有要求。
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41
第三代（ 3G） ——
IMT―2000 移动通信系统
3G最早在 1985年国际电讯联盟提出，当时考虑到
该系统可能在 2000年左右进入市场，工作频段在
2000MHz,且最高业务速率为 2000Kbps,故在 1996年正
式更名为 IMT-2000（ International Mobile
Telecommunication-2000）。 3G是一种能提供多种类
型、高质量多媒体业务的全球漫游移动通信网络，能
实现 静止 2Mbps传输速度,中低速 384Kbps,高速
144Kbps速率的通信网；但由于各国、各厂商的利益差
异，产生目前三大主流技术标准 WCDMA,CDMA2000和
TD-SCDMA,而焦点集中在 WCDMA（ 3GPP） 和 CDMA2000
（ 3GPP2） 上，随着 3GPP和 3GPP2的标准化工作逐渐深
入和趋向稳定,ITU（ 国际电信联盟） 又将目光投向能
提供更高无线传输速率和统一灵活的全 IP网络平台的
下下代移动通信标准，称为 Beyond 3G。
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42
TD―SCDMA 标准
由信息产业部电信科学技术研究院代表中
国提出的 TD―SCDMA 标准提案被国际电联采纳
为世界第三代移动通信（ 3G） 无线接口技术规
范建议之一。 2000年 5月，国际电联无线大会
上又正式将 TD―SCDMA 列入世界 3G无线传输标
准之一。 TD―SCDMA 的成功，结束了中国在电
信标准领域零的空白历史，为扭转中国移动通
信制造业长期以来的被动局面提供了十分难得
的机遇。
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43
蓝牙技术（ Bluetooth）
,蓝牙, (Bluetooth)是 10世纪的丹麦国王哈
拉尔德 (Harald Gormsson)的外号。哈拉尔德四
处扩张，通过自己的力量征服了整个丹麦和挪
威，统一了北欧四分五裂的国家，最终成为维
京王国的国王。由于他喜欢吃蓝梅，牙齿常常
被染成蓝色，由此人们都叫他, 蓝牙, 。 1998
年，爱立信公司希望自己创制的无线通信技术
能像哈拉尔德一统北欧那样成为 短距传输 的统
一标准，因此取名为, 蓝牙, 。在今天来看，
用这个似乎古怪的名字来体现爱立信希望统一
无线技术领域的雄心壮志，是再贴切不过的了。
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44
“蓝牙”的形成背景
? 1998年 5月，爱立信、诺基亚、东芝,IBM和英特尔公
司等五家著名厂商，在联合开展短程无线通信技术的
标准化活动时提出了蓝牙技术，其宗旨是提供一种短
距离、低成本的无线传输应用技术。这五家厂商还成
立了蓝牙特别兴趣组，以使蓝牙技术能够成为未来的
无线通信标准。芯片霸主 Intel公司负责半导体芯片和
传输软件的开发，爱立信负责无线射频和移动电话软
件的开发,IBM和东芝负责笔记本电脑接口规格的开发。
1999年下半年，著名的业界巨头微软、摩托罗拉、三
康、朗讯与蓝牙特别小组的五家公司共同发起成立了
蓝牙技术推广组织，从而在全球范围内掀起了一股
,蓝牙, 热潮 。
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45
蓝牙技术概述
蓝牙是一个开放性的无线通信标准，
设计者的初衷是用隐形的连接线代替线
缆。其目标和宗旨是：保持联系，不靠
电缆，拒绝插头，并以此重塑人们的生
活方式。它将取代目前多种电缆连接方
案，通过统一的短程无线链路，在各信
息设备之间可以穿过墙壁或公文包，实
现方便快捷、灵活安全、低成本小功耗
的话音和数据通信。
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46
蓝牙技术使用全球通行的、无需申请即可
使用的 2.45GHz ISM（ 工业 Industry,科学
Science,医学 Medicine） 频段。若以 2.45GHz
为中心频率，在这个频段上最多可设立 79个带
宽为 1MHz的信道。
在发射带宽为 1MHz时，其有效数据速率为
721kb/s,最高数据速度可达 1Mb/s。 由于采用
低功率时分复用方式工作（发射），其有效传
输距离大约为 10m,加上功率放大器时，传输
距离可扩大到 100m。
蓝牙技术概述 (续 )
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47
蓝牙应用
1.对讲机
未来采用蓝牙技术的移动电话将是, 三合
一,, 即集移动电话, 无绳电话, 对讲机三种
功能于一身 。 两个蓝牙设备之间在近距离内可
以建立直接语音通路, 比如两个蜂窝电话用户
之间, 通过蓝牙连接可以直接进行对话, 这样
移动电话就可以当对讲机用 。
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48
蓝牙应用（续）
2.无绳电话
内置蓝牙芯片的移动电话, 在室内可以用
做无绳电话, 通过无绳电话基站接入 PSTN进行
语音传输, 从而不必支付昂贵的移动通话费用,
当然在室外或途中仍作为移动电话使用 。
这种应用模式定义了两种设备角色：网关
和终端 。 网关作为外部网络的终点, 处理所有
接入此网络的通信 。 对于外部呼叫, 网关是处
理所有到达或来自于外部网络的呼叫建立请求
中心 。 充当网关角色的可以是 PSTN或 ISDN家庭
基站, GSM基站, 卫星基站或 H.323基站 。
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49
蓝牙应用（续）
3.头戴式耳机
采用蓝牙技术的头戴式耳机作为移动电话,
个人计算机等的语音输入, 输出接口, 能够在
保持私人通话的同时, 使用户摆脱电缆束缚而
有更大活动自由 。 这种头戴式耳机必须能够发
送 AT命令并能够接收相应编码信号, 使用户不
用手动就能完成摘, 挂机等操作 。
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50
蓝牙应用（续）
4.传真
采用蓝牙无线技术的移动电话或 Modem，
可以用做计算机传真 Modem,以发送和接收传
真信息, 此时它们被称为, 广域网数据接人
点, 。 与拨号网络应用模式相同, 通常移动电
话或 Modem作为网关, 笔记本电脑或台式机作
为数据终端, 网关提供传真服务, 数据终端使
用这种服务, 两者之间没有固定的主从关系,
但一般建立链路都由数据终端发起 。
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51
蓝牙应用（续）
5.文件传输
蓝牙设备之间可以传送数据对象, 这些设
备可以是个人计算机, 智能电话或者是 PDA，
数据对象可以是各种文件, 比如 Excel文件,
PowerPoint文件, 声音文件, 图像文件等 。 用
户可以浏览远端设备上文件夹内容, 可以新建
或删除文件夹 。 整个文件夹, 目录或流媒体格
式都可以在设备间传送 。
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52
蓝牙应用（续）
蓝牙 GPS定位系统 三星百万像素拍照
蓝牙手机
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索爱车用免提蓝牙Motorola蓝牙耳机
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54
无线局域网技术 （ WLAN）
20世纪 90年代，无线通信技术与计算
机网络相结合产生了无线局域网
（ Wireless Local Area Network,WLAN）
技术。 WLAN是指采用无线介质传输的
计算机局域网，采用的标准是 IEEE
802.11系列。 WLAN可以为移动或半移动
的用户提供高效、优质、低成本的宽带
接入服务。
第六章 数据通信基础
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2
本次课的基本内容
1,通信与通信系统的基本概念
2,无线通信
?移动 通信 （第二代、第三代）
?蓝牙 （ Bluetooth）
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3
第一部分 通信与通信系统的基本概念
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4
通信的定义
通信＝ communication
美国传统辞典的解释：
The exchange of thoughts,messages,or
information,as by speech,signals,writing,or
behavior.
中文翻译为：
交换思想、消息或信息，如经由说话、信号、书写
或行为
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5
通信 与电信
? 通信的目的是人与人之间进行信息的传递与交换 。
? 现代信息的传递主要以电子通信为主简称电信，
主要是对文字、语音、图象和视频信号等进行电
子化，通过有线网络、无线信道等 电磁光路 系统
进行信息的传递，是一种最有效的传输方式。
? 现代通信方式能使信息几乎在任意的通信距离上
实现迅速、有效、准确和可靠的传递。
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6
电信的鼻祖：莫尔斯
? 历史上真正的电信是始于 19
世纪 30年代末,1834年 5月 24
日，莫尔斯（ Morse） 在华盛
顿和巴尔的摩之间发送世界
上第一份电报以来，电报通
信迄今已经经历了 160多年。
紧接着于 1866，通过海底电
缆实现了跨越大西洋的长距
离通信。
莫尔斯
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通信系统
? 用于进行通信的设备硬件、软件和传输介质的
集合叫做通信系统。
? 通信系统主要由信源、信宿、传输介质和收信、
发信设备五部分组成。
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8
通信系统的一般模型
信
源
发
送
设
备
传
输
介
质
接
收
设
备
信
宿
干
扰
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9
通信系统实例示意图
发射设备 接收设备
( a ) 有线长途电话系统示意图
( b ) 广播通信系统示意图
载波机 载波机
导线
话筒
扬声器
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通信系统分类
? 通信系统分为三种：
? 模拟通信系统
? 数字通信系统
? 数据通信系统
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模拟和数字信号干扰示意图
t t
信道
干扰 d ( t )
f ( t ) f ( t ) ＋ d ( t )
模拟信号
( a ) 模拟系统干扰示意图
t t
信道
干扰 d ( t )
f ( t ) f ( t ) ＋ d ( t )
数字信号
( b ) 数字系统干扰示意图
O O
OO
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通信系统分类 (续 )
需要明确模拟通信, 数字通信和数据通信的概念：
? (1)模拟通信一般指的是信源发出的, 信宿接收的和信
道传输的都是模拟信号的通信过程或方式 。 因此, 模
拟通信系统可以说是以模拟信道传输模拟信号的系统
? (2)数字通信是指信源发出和信宿接收的是模拟信号,
而信道传输的是数字信号的通信过程或方式 。 因此,
数字通信系统可以说是以数字信号的形式传输模拟信
号的系统
? (3)数据通信是随计算机和计算机网络的发展而出现的
一种新的通信方式, 它是指信源, 信宿处理的都是数
字信号 。 通常, 数据通信主要指计算机 (或数字终端 )
之间的通信
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通信系统的示意图
信源
信道
模 拟通信 信宿
信源 信宿
信道
数字 通信
数据 通信
信道
信源 信宿
( a ) 数字 通信 系统模 型
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问题 1：
固定电话通信和 GSM手机通信属于哪
类通信系统？
?固定电话通信是数字通信
?GSM手机通信是数据通信
发送短信呢？
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通信方式
通信方式指通信双方 (或多方 )之间的
工作形式和信号传输方式, 它是通信各
方在通信实施之前必须首先确定的问题 。
根据不同的标准, 通信方式也有多种
分类法 。
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通信方式分类
? (1)按通信对象数量的不同, 通信方式可分为
点到点通信 (即通信是在两个对象之间进行 )、
点到多点通信 (一个对象和多个对象之间的通
信 )和多点到多点通信三种 (多个对象和多个对
象之间的通信 )。
? (2)根据信号传输方向与传输时间的不同, 任
意 两 点 间 的 通 信 方 式 可 分 为 单 工 通 信
(Simplex),在任何一个时刻, 信号只能从甲
方向乙方单向传输, 甲方只能发信, 乙方只能
收信 。 比如广播电台与收音机, 电视台与电视
机的通信 (点到多点 ),遥控玩具, 航模 (点到
点 ),寻呼等均属此类 。
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通信方式分类（续）
? 半双工通信 (Half―Duplex), 在任何一个时
刻, 信号只能单向传输, 或从甲方向乙方, 或
从乙方向甲方, 每一方都不能同时收, 发信息 。
比如对讲机, 收发报机以及问询, 检索等之间
的通信 。
? 双工通信 (Full―Duplex), 在任何一个时刻,
信号能够双向传输, 每一方都能同时进行收信
与发信工作 。 比如普通电话, 手机 。
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通信方式示意图
A B
点到点通信
信道
信道
信道
半双工方式
全双工方式
甲方发信端
甲方发信端
甲方收信端
甲方发信端
甲方收信端
乙方收信端
乙方发信端
乙方收信端
乙方收信端
乙方发信端
B
C
D
A
点到多点通信
D
E
F
A
B
C
多点到多点通信
( a ) ( b )
单工方式
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通信方式分类（续）
? (3)按通信终端之间的连接方式可划分为两点
间直通方式和交换方式 。 直通方式是通信双方
直接用专线连接；而交换式的通信双方必须经
过一个称为交换机的设备才能连接起来, 如电
话系统 。
? (4)按数字信号传输的顺序, 在数据通信中 (主
要指计算机通信 ),通信方式又有串行通信与
并行通信之分 。
? (5)按同步方式的不同, 又分为同步通信和异
步通信 。
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串行通信与并行通信
? 串行通信主要是将信息以按时间顺序一
个接一个地进行传输,其特点是传输速度
相对较慢但占用较少的通信资源。
? 并行通信是将信息分割成多路同时进行
传输，这种通信方式占用多条通信通道
但能提供高的信息传输速率。
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串行通信与并行通信（续）
串行通信模式
并 行通信模式
信
源
信
宿
0 1 0 1 1 0 0 1
信
源
1
0
0
1
1
0
1
0
信
宿
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问题 2：计算机上的串行口和并行口
VGA显示
接口
并行口
串行口
计算机上的串行口 (COM口 )为 9芯接口
计算机上的并行口 (LPT口 )为 25芯接口
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通信系统的传输介质
在现有的通信系统 (包括计算机网络 )
中，用于信号传输的物理介质有很多种，
每一种介质的带宽、时延、损耗、抗干
扰能力、费用以及安装维护难度等特性
都各不相同。下面我们简要介绍几种常
用的传输介质。
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有线介质
有线介质通常指 双绞线, 同轴电缆, 架空明
线, 多芯电缆 和 光纤 。
1)双绞线 (TwistedPair)
双绞线又称为双扭线, 它是由若干对且每对
有两条相互绝缘的铜导线按一定规则绞合而成 。
采用这种绞合结构是为了减少邻近线对间的电
磁干扰 。 为了进一步提高双绞线的抗电磁干扰
能力, 还可以在双绞线的外层再加上一个用金
属丝编织而成的屏蔽层 。
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有线介质（续）
根据双绞线是否外加屏蔽层, 它又可分为屏
蔽双绞线 (STP,ShieldTwistedPair)和非屏蔽
双绞线 (UTP,UnShieldTwistedPair)两类 。 双
绞线既可用于模拟信号传输, 也可用于数字信
号传输, 其通信距离一般为几到十几千米 。 导
线越粗, 通信距离越远, 但导线价格也越高 。
由于双绞线的性能价格比相对其它传输介质要
好, 因此使用十分广泛 。
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屏蔽箔
屏蔽双绞线
非屏蔽双绞线
双绞线示意图
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小常识
? 1.第一类双绞线 (Catalog 1)就是住宅常用的缠绕式电话
线，只适合于语音传输，不适合高速数据传输。
? 2.第二类传输速率为 4Mb/s,可用于传输语音和数据 。
? 3.第三类是局域网 LAN采用的最低档双绞线, 传输速率
可达 10Mb/s。
? 4.第四类主要用于令牌环网, 传输速率为 16Mb/s。
? 5.第五类可提供 100Mb/s的传输速率, 而超五类双绞线
可保证 155Mb/s的传输速率 。 第五类双绞线可用于光纤
分布数据接口 FDDI,快速以太网和 ATM。
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同轴电缆 (Coaxial Cable)
同轴电缆由内导线铜质芯线 (单股实心线
或多股绞合线 ),绝缘层, 网状编织的外导体
屏蔽层以及保护塑料外层所组成 。 同轴电缆的
这种结构使其具有高带宽和较好的抗干扰特性,
并且可在共享通信线路上支持更多的点 。 按特
性阻抗数值的不同, 同轴电缆又分为两种, 一
种是 50Ω 的基带同轴电缆, 另一种是 75Ω 的宽
带同轴电缆 。
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同轴电缆结构示意图
铝制编织导体 ( 屏蔽 )
内部绝缘体
内部导体外部绝缘体
( a ) 一段同轴电缆 ( b ) 一段与连接器相连的同轴电缆
Q9端子
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光纤 (Optical Fiber)
光导纤维 (简称光纤 )是光纤通信系统的传
输介质。由于可见光的频率非常高，约为
108MHz的量级，因此，一个光纤通信系统的传
输带宽远远大于其它各种传输介质的带宽，是
目前最有发展前途的有线传输介质。
108*106/10*103 =10800路
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“光纤之父” 高 锟 教 授
? 高 锟 教 授 (Prof,Charles K,Kao) 被 世 界 誉 为“光 纤 之 父”, 曾 任
香 港 科 技 大 学 校 长。 1990 年，他 获 选 美 国 国 家 工 程 学 院 院
士。
? 高 锟 教 授 发 明 的“纤 维 光 学”在 全 球 获 得 广 泛 应 用,并 在 香
港 知 识 产 权 署 与 香 港 发 明 家 协 会 联 办 的“二 十 世 纪 十 大 最
受 港 人 欢 迎 发 明 品”选 举 中 入 榜。 他 也 凭 着 这 项 发 明 荣 获
美 国 国 家 工 程 学 院 颁 发 的,1999 年 查 理 · 斯 塔 克 · 德 雷 珀 奖”
(the 1999 Charles Stark Draper Prize)。 这 是 美 国 工 程 学 界 杰 出 成
就 的 最 高 荣 誉,他 的光纤通讯构想与发明以及生产过程开发，掀起一
场电信革命。
? 高 锟 教 授 1933 年 出 生 于 中 国 上 海。 他 先 后 于 1957 年 和 1965
年 在 伦 敦 大 学 分 别 获 得 电 机 工 程 学 士 和 博 士 学 位。 1957 年，
他 进 入 ITT 公 司,在 旗 下 一 英 国 子 公 司“标 准 电 话 与 电 缆 有
限 公 司” (Standard Telephones and Cables Ltd.) 任 工 程 师。 1960 年，
他 进 入 ITT 设 于 英 国 的 欧 洲 中 央 研 究 机 构 -- 标 准 电 信 实 验
有 限 公 司,在 那 里 服 务 了 十 年,其 职 位 从 研 究 科 学 家 升 至
研 究 经 理。 正 是 在 这 段 时 期,高 锟 教 授 成 为 光 纤 通 讯 领 域
的 先 驱。
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光纤结构示意图
外套
绝缘
包层
纤维芯
光纤呈圆柱形，由芯、封套和外套三部分组成。芯是光纤最中心的
部分，它由一条或多条非常细的玻璃或塑料纤维线构成，每根纤维线都
有它自己的封套。由于这一玻璃或塑料封套涂层的折射率比芯线低，因
此可使光波保持在芯线内。环绕一束或多束有封套纤维的外套由若干塑
料或其它材料层构成，以防止外部的潮湿气体侵入，并可防止磨损或挤
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无线介质
无线介质主要由无线电波和光波作为传输
载体 。
在光波中, 红外线, 激光是常用的信号载
体, 前者广泛用于短距离通信, 如电视, 录像
机, 空调器等家用电器使用的遥控装置；后者
可用于建筑物之间的局域网连接, 因为它具有
高带宽和定向性好的优势, 但是, 由于受天气,
热气流或热幅射等影响, 使得它的工作质量存
在不稳定性 。
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34
第 二 部分 无线 通信
?移动 通信 （第二代、第三代）
?蓝牙 （ Bluetooth）
Wireless Everything
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移动通信
所谓移动通信，是指通信双方或至少一方
是在运动中实现信息传输的过程或方式。例如
移动体（车辆、船舶、飞机、人）与固定点之
间、或移动体之间的通信等等。从上述移动通
信的概念中我们可以看到，移动通信其实很早
就有，比如，飞机与机场之间、飞机与飞机之
间的通信；船舶与码头之间、船舶与船舶之间
的通信；野战部队与指挥部之间、野战部队与
野战部队之间的通信等等都属于移动通信的范
畴。
移动通信不等于手机通信
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36
移动通信技术的发展概况
移动通信的发展从总体上讲可以分为三个
阶段, 也称为三代 。
1.第一代（ 1G,1 Generation） ——模拟移动通
信系统
从 1946年美国使用 150MHz单个汽车无线电
话开始到 20世纪 90年代初, 是移动通信发展的
第一阶段 。 因为调制前信号都是模拟的, 也称
模拟移动通信系统 。
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37
移动通信技术的发展概况
2,第二代 （ 2G） ——数字移动通信系统
这时候移动通信系统的主要特征是
采用 数 字技术 。 数字蜂窝移动系统有 GSM、
DAMPS,CDMA三种, 数字无绳电话有 DECT、
PHS等几种 。
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38
移动通信技术的发展概况
? 1991年 7月 GSM系统开始投入使用 。 1992年美国
提出了 CDMA（ 码分多址 ） 技术的蜂窝系统的建
议, 1993年被蜂窝电话工业协会 （ CTIA） 和电
信工业协会 （ TIA） 批准为中期标准 95～ 98
（ IE95～ IE98） 。 这时的 CDMA系统也称为窄带
CDMA系统 （ N―CDMA ） 。
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39
我国的第二代移动通信网络
? 现在，我国移动电话主要是以 GSM网和 CDMA网
两网为主。 GSM网简称 G网，工作在 900MHz频段。
后来由于用户量急速增加，原有频段已经不能
满足要求，又开通了 1800MHz的频点即 DCS1800
网，俗称 D网。由于 D网与 G网工作原理相同
（其差别主要是工作频率不同），因此在应用
中经常把 G网和 D网统称为 G网。它们都可在国
内自动漫游 。
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40
移动通信的功率问题
目前普遍使用的 GSM900MHz频段手机最大发
射功率为 2W（ 33dBm）,1800MHz频段最大发射
功率为 1W（ 30dBm）,规范要求对于 GSM900和
GSM1800频段，通信过程中手机最小发射功率
分别不能低于 5dBm和 0dBm。
C网即 CDMA网，由中国联通公司建设运营，
其特点是容量大、接通率高、背景噪音小、信
号不易中断。 CDMAIS-95A规范对手机最大发射
功率要求为 0.2～ 1W（ 23～ 30dBm）,实际上目
前网络允许手机的最大发射功率为 0.2W
（ 23dBm）,规范对 CDMA手机最小发射功率没
有要求。
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41
第三代（ 3G） ——
IMT―2000 移动通信系统
3G最早在 1985年国际电讯联盟提出，当时考虑到
该系统可能在 2000年左右进入市场，工作频段在
2000MHz,且最高业务速率为 2000Kbps,故在 1996年正
式更名为 IMT-2000（ International Mobile
Telecommunication-2000）。 3G是一种能提供多种类
型、高质量多媒体业务的全球漫游移动通信网络，能
实现 静止 2Mbps传输速度,中低速 384Kbps,高速
144Kbps速率的通信网；但由于各国、各厂商的利益差
异，产生目前三大主流技术标准 WCDMA,CDMA2000和
TD-SCDMA,而焦点集中在 WCDMA（ 3GPP） 和 CDMA2000
（ 3GPP2） 上，随着 3GPP和 3GPP2的标准化工作逐渐深
入和趋向稳定,ITU（ 国际电信联盟） 又将目光投向能
提供更高无线传输速率和统一灵活的全 IP网络平台的
下下代移动通信标准，称为 Beyond 3G。
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42
TD―SCDMA 标准
由信息产业部电信科学技术研究院代表中
国提出的 TD―SCDMA 标准提案被国际电联采纳
为世界第三代移动通信（ 3G） 无线接口技术规
范建议之一。 2000年 5月，国际电联无线大会
上又正式将 TD―SCDMA 列入世界 3G无线传输标
准之一。 TD―SCDMA 的成功，结束了中国在电
信标准领域零的空白历史，为扭转中国移动通
信制造业长期以来的被动局面提供了十分难得
的机遇。
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43
蓝牙技术（ Bluetooth）
,蓝牙, (Bluetooth)是 10世纪的丹麦国王哈
拉尔德 (Harald Gormsson)的外号。哈拉尔德四
处扩张，通过自己的力量征服了整个丹麦和挪
威，统一了北欧四分五裂的国家，最终成为维
京王国的国王。由于他喜欢吃蓝梅，牙齿常常
被染成蓝色，由此人们都叫他, 蓝牙, 。 1998
年，爱立信公司希望自己创制的无线通信技术
能像哈拉尔德一统北欧那样成为 短距传输 的统
一标准，因此取名为, 蓝牙, 。在今天来看，
用这个似乎古怪的名字来体现爱立信希望统一
无线技术领域的雄心壮志，是再贴切不过的了。
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44
“蓝牙”的形成背景
? 1998年 5月，爱立信、诺基亚、东芝,IBM和英特尔公
司等五家著名厂商，在联合开展短程无线通信技术的
标准化活动时提出了蓝牙技术，其宗旨是提供一种短
距离、低成本的无线传输应用技术。这五家厂商还成
立了蓝牙特别兴趣组，以使蓝牙技术能够成为未来的
无线通信标准。芯片霸主 Intel公司负责半导体芯片和
传输软件的开发，爱立信负责无线射频和移动电话软
件的开发,IBM和东芝负责笔记本电脑接口规格的开发。
1999年下半年，著名的业界巨头微软、摩托罗拉、三
康、朗讯与蓝牙特别小组的五家公司共同发起成立了
蓝牙技术推广组织，从而在全球范围内掀起了一股
,蓝牙, 热潮 。
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蓝牙技术概述
蓝牙是一个开放性的无线通信标准，
设计者的初衷是用隐形的连接线代替线
缆。其目标和宗旨是：保持联系，不靠
电缆，拒绝插头，并以此重塑人们的生
活方式。它将取代目前多种电缆连接方
案，通过统一的短程无线链路，在各信
息设备之间可以穿过墙壁或公文包，实
现方便快捷、灵活安全、低成本小功耗
的话音和数据通信。
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蓝牙技术使用全球通行的、无需申请即可
使用的 2.45GHz ISM（ 工业 Industry,科学
Science,医学 Medicine） 频段。若以 2.45GHz
为中心频率，在这个频段上最多可设立 79个带
宽为 1MHz的信道。
在发射带宽为 1MHz时，其有效数据速率为
721kb/s,最高数据速度可达 1Mb/s。 由于采用
低功率时分复用方式工作（发射），其有效传
输距离大约为 10m,加上功率放大器时，传输
距离可扩大到 100m。
蓝牙技术概述 (续 )
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47
蓝牙应用
1.对讲机
未来采用蓝牙技术的移动电话将是, 三合
一,, 即集移动电话, 无绳电话, 对讲机三种
功能于一身 。 两个蓝牙设备之间在近距离内可
以建立直接语音通路, 比如两个蜂窝电话用户
之间, 通过蓝牙连接可以直接进行对话, 这样
移动电话就可以当对讲机用 。
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蓝牙应用（续）
2.无绳电话
内置蓝牙芯片的移动电话, 在室内可以用
做无绳电话, 通过无绳电话基站接入 PSTN进行
语音传输, 从而不必支付昂贵的移动通话费用,
当然在室外或途中仍作为移动电话使用 。
这种应用模式定义了两种设备角色：网关
和终端 。 网关作为外部网络的终点, 处理所有
接入此网络的通信 。 对于外部呼叫, 网关是处
理所有到达或来自于外部网络的呼叫建立请求
中心 。 充当网关角色的可以是 PSTN或 ISDN家庭
基站, GSM基站, 卫星基站或 H.323基站 。
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蓝牙应用（续）
3.头戴式耳机
采用蓝牙技术的头戴式耳机作为移动电话,
个人计算机等的语音输入, 输出接口, 能够在
保持私人通话的同时, 使用户摆脱电缆束缚而
有更大活动自由 。 这种头戴式耳机必须能够发
送 AT命令并能够接收相应编码信号, 使用户不
用手动就能完成摘, 挂机等操作 。
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蓝牙应用（续）
4.传真
采用蓝牙无线技术的移动电话或 Modem，
可以用做计算机传真 Modem,以发送和接收传
真信息, 此时它们被称为, 广域网数据接人
点, 。 与拨号网络应用模式相同, 通常移动电
话或 Modem作为网关, 笔记本电脑或台式机作
为数据终端, 网关提供传真服务, 数据终端使
用这种服务, 两者之间没有固定的主从关系,
但一般建立链路都由数据终端发起 。
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蓝牙应用（续）
5.文件传输
蓝牙设备之间可以传送数据对象, 这些设
备可以是个人计算机, 智能电话或者是 PDA，
数据对象可以是各种文件, 比如 Excel文件,
PowerPoint文件, 声音文件, 图像文件等 。 用
户可以浏览远端设备上文件夹内容, 可以新建
或删除文件夹 。 整个文件夹, 目录或流媒体格
式都可以在设备间传送 。
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蓝牙应用（续）
蓝牙 GPS定位系统 三星百万像素拍照
蓝牙手机
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索爱车用免提蓝牙Motorola蓝牙耳机
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无线局域网技术 （ WLAN）
20世纪 90年代，无线通信技术与计算
机网络相结合产生了无线局域网
（ Wireless Local Area Network,WLAN）
技术。 WLAN是指采用无线介质传输的
计算机局域网，采用的标准是 IEEE
802.11系列。 WLAN可以为移动或半移动
的用户提供高效、优质、低成本的宽带
接入服务。
