生活中的电子通信技术（通核） 华中师范大学结课考试部分题目（2020年版）

（作为一门水课，我记得当时教我的老师很差，班里给的分很低，不知道现在怎么样了）

1. 电子技术

你对集成电路知道多少？

  随着科技与生活的发展，人们对于问题的处理越来越向着流程简单化、操作简便化、体积缩小化的方向发展。在1946年，美国国家实验室诞生的第一台电子计算器，占地超过150多平方米、重达数十吨，而他的功能却连现在的一台小型电子计算机都比不上，很明显，它很难应用于现实生活中，尤其是电子信息技术飞速发展的现在。而为了满足电子信息技术所要求的各项功能，人们需要将各种元件通过一定的方式联系在一起，以便用于生产生活中，而这种特殊的方式就是将各种电路元件组合为集成电路。

从定义上来说，集成电路，或称微电路、微芯片，英文名integrated circuit，简写为IC，是一种微型电子器件。就像它的名字那样，它是采用一定的制作工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等分立的电子元件及电路连接线连在一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或以半导体材料介质基片上，然后封装在一个管壳内，这样就成为了具有所需的所有电路功能的微型结构单元；其中连接的所有电子元件在结构上已组成一个整体，相当于电子元件的集合。在其性能上，它使电子元件向着更加微小的体积、更长的寿命、更低的能耗、更低的成本、更加智能化和更高可靠性方面取得了巨大进步。

集成电路按照其功能的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路、混合集成电路，用于产生、放大、处理各种信号。由于其优良的性能，它在当今社会中扮演了不可或缺的角色，应用于现代社会的各个领域，可以说是电子通信技术的技术基石，是它的核心。比如我们日常使用的收音机就是利用集成电路将其收集到的音频信号处理、转化为声音信号，还有我们使用的手机、电脑、电视，都是利用了集成电路，接受一定的输入信号，然后输出信号。

集成度是衡量集成电路性能的指标之一，即单位面积上的元件数量。很明显，单位面积内的元件越多，相同面积的集成电路就有越多的电子元件，工作能力就越强。集成电路按照集成度的高低分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路、极大规模集成电路，我们中国的天河二号超级计算机便是利用了集成度非常高的集成电路得以实现峰值每秒4.59亿次的计算。

集成电路问世以来，在短短半个世纪左右的时间便成为了现代社会不可或缺的一部分，拥有巨大的市场与广阔的发展未来。目前，集成电路或者说芯片技术发展迭代非常快，在许多方面也面临着挑战。当前芯片技术最先进的国家是美国，近年来，中国也逐步加大开发芯片的力度，中国在5G技术的超越便是一个例证，但我们仍有很多方面落后于其他国家，我们在芯片技术发展上仍任重而道远。

3.移动通信技术

我们这里假设有两个用户甲和乙，甲拨通过程中，声音会通过麦克风经过IC处理后变成0,1的数字信号被手机内置天线接收，通过改变电磁波的性质将信号发射出去，电磁波的传输过程是利用了无线传媒。但是，由于阻力、地球形状等限制，电磁波无法长距离传播，为此发射出去的电磁波是发送到了基站，这里应用了蜂窝技术。蜂窝技术，即将一个个区域划分为六边形，每个六边形由光缆连接。当基站接收到电磁波后，会将其转化为光脉冲传输至基站收发台，经过处理后传送至目标基站，再由目标基站将信号转化为电磁波发射出去，经过相反的过程被乙的手机接收，转化为声音信号，实现通信。所以说，除了无线传媒，在通信过程中还利用了有线传媒、光纤传媒.

这里，甲和乙的手机信号被确定的基站接收，这是通过移动交换中心实现的。移动交换中心是一组基站的中心点。当你购买移动的手机SIM卡时，该卡地信息就已登记在特定的归属地移动交换中心MSC，即homeMSC。当你在归属地之外时，则会由漫游MSC服务，它会与你的归属地MSC保持通信，使归属地MSC知道你的位置等属性。因此，当你在归属地之外拨打手机时，你的信号首先会传输至漫游MSC，在传输至归属地MSC，在发送至乙的归属地MSC，如果乙在归属地内，则会直接发送电磁波信号，若在归属地之外，则会将信号通过光缆发送至乙所在地的漫游MSC，然后再以电磁波信号发射出去。

4. 计算机技术

  类比于现实世界，如果我们要送一个货物给另一个对象，那么我们首先要知道对方的地址或者对方的信息如身份证号码，因为这个地址唯一对应你要发送的对象，所以你把东西发送到这个地址，就相当于把东西直接送到了指定的对象手中。同样地，在网络世界上各种各样的电脑，如果要将信息准确地传输给准确地每一台电脑，就需要知道它的地址或者身份信息，而这就是IP地址。

  就像邮局联系到各家各户需要遵循一定的协议，为了计算机网络的相互连接，设计出了IP协议。计算机在Inter网上实现通信，需要遵守IP协议。而对于计算机生产厂家，只要遵循IP地址就可以与因特网互联。

IP协议中还有一个非常重要的内容，那就是给因特网上的每台计算机和其它设备都规定了一个唯一的互联网协议地址，叫做“IP地址”，这相当于给因特网上的计算机一个编号，一个身份证明。IP地址作为一种统一的地址格式，可以有效屏蔽物理地址的差异，使得信息能够指向性的进行传输。比如你发送一个信息，在对你的IP地址进行确定后，经过路由器的处理，在甄选出发送方的IP地址，发送信息至对方。就像身份证一样，正是有这种唯一的地址，才保证了用户在联网的计算机上操作时，能够高效、便捷地从大量不同计算机中做出甄选。

现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行的。IPV4地址是一个32位的二进制数，被分割为4个“8位二进制数”，通常表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数（用二进制数字编译而来）。为了适应不同容量的网络，根据IPv4地址的第一个字节，IP地址分为A到E五类。

A类IP地址就由1字节的网络地址（一字节相当于八位二进制数）和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”。B类IP地址是由前2字节的网络地址和2字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，每个网络支持的最大主机数为256的2次方-2=65534台。C类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”每个网络支持的最大主机数为256-2=254。这里减去二是因为组成IP地址的数字不能全为0或者全为1。

5有线电视技术

电信的数字电视叫做IPTV，有线的数字电视就叫数字电视

从信号传输角度，电信的IPTV是通过网线（以太网）传输节目数据的，就是俗话说的拉网线，光缆长度更长，统一建设。而有线的数字电视是通过HFC，也就是射频线（就是你家的有线电视电缆）传输节目数据的，接收装置通常是锅盖、天线，由各地分散建设。

论节目的清晰，有线的数字电视更清晰，播放的是3500k－4500k带宽的MPEG2码流，可以达到DVD画质，而IPTV播放的是50-100k的MPEG4码流，也就是我们在电脑上经常看的格式，清晰度肯定达不到DVD画质，但是占用带宽小。

IPTV成本较低，技术门槛也低，而且IPTV的机顶盒一般都是双模的机顶盒，可以用作WIFI，性能比数字电视机顶盒更强一些。

IPTV网络电视需要连接专线网络，而且需要输入IPTV账号和密码进行验证，还有换台，切换网络电视节目各方面都略显复杂，没有传统的有线数字电视的操作简单方便，但是节目的数量远多于广电的有线电视。举一个例子，我们用广电的有线电视看节目，只要点击频道或者切换播放键就行，但是对于电信的IPTV需要搜索你要看的节目名字，流程比较复杂；广电的有线电视换来换去只有数十个电视台，多者几百个，因为节目的即时性，你还不能调播放的顺序，不能改变播放的速度。但是IPTY可以随意看你想看的内容，可以调换播放的速度、顺序等等，实现交互式体验。

宽带电视IPTV是IP协议通讯形式传送，会受到网络带宽和服务器负荷的限制，在使用人数高峰期有时会有卡顿，而且会有延时。而广电的有线电视则不会由此情况。比如你看一个直播类赛事，当有线电视放完之后，网络电视才播放；当你在网站看直播时，会出现延迟或卡顿等等。