1、網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展1Instructor: Dr. Tianshuang QiuSchool of the Electronic and Information EngineeringFall of 2010網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展2lGoalsThe goals of this course are to have the students who take this course master rather roundly the basic concepts, principles and application technologies on network communications,

2、and track the rapid development in this area. lCourse DescriptionThis course mainly introduces the basic concepts, principles and applications on the data communications and computer networks. Four major topics are covered in this course, including:lData communications;lWide area networks;lLocal are

3、a networks;lCommunication architecture and protocols 網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展3lReadingsNotes: Your own course notes are the most valuable sources of information.Textbook: W. Stallings, Data and Computer Communications (6th ,7th , and 8th Edition), Prentice Hall, 2000/2004/2007.References: lW. Stallings, Data and C

4、omputer Communications (8th Edition), Prentice Hall, 2006.lW. Stallings, Data and Computer Communications (5th Edition), Prentice Hall, 1997.l顧尚杰，薛質(zhì)，顧尚杰，薛質(zhì)，計算機通信網(wǎng)基礎(chǔ)計算機通信網(wǎng)基礎(chǔ)，電子工業(yè)出版社，電子工業(yè)出版社，2000年年l吳金龍，洪家軍，吳金龍，洪家軍，數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用, 清華大學(xué)出版社，清華大學(xué)出版社，2006年年l彭澎，彭澎，計算機網(wǎng)絡(luò)實用教程計算機網(wǎng)絡(luò)實用教程，電子工業(yè)出版社，電子工業(yè)出版社，2000

5、年年lLecture Time and Location Section 9-11 on Wednesday (Week 3-18) at 研研-102-102 網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展4網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展5網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展6網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展7lEvaluation Criteria Homework and Quizzes: 10%Attendance: 10%Final Exam: 80% lOthers You are encouraged to discuss homework assignments with your classmates, but all work done on

6、the exams must be your own. The penalty for cheating on an exam will be a score of zero on the exam, and a failing grade in the course. Missing three or more lectures without a valid reason acceptable to the instructor may result in a failing grade for the course. This course is a bilingual course.

7、The lectures will be given bilingually (mainly in Chinese with some English), and the homework assignments and exams will be in English mostly. 網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展8lTianshuang QIU, Ph.D, ProfessorEducationlUndergraduate: Tianjin University (B.S. in Electrical Engineering, Majored in Electronic Instrument and

8、Measurement Technology)lGraduate: Dalian University of Technology (M.S. in Electrical Engineering, Majored in Signal and Information Processing)lDoctorate: Dalian University and Technology/Southeastern University (Ph.D in Electrical Engineering, Majored in Signal and Information Processing)網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展

9、9Professional ExperienceslResearch Engineer, at Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of ScienceslAssociate Professor, at Dlain Railway Institute of TechnologylPostdoctoral Fellow, at Northern Illinois University, USAlProfessor, at Dalian University of TechnologyResearch AreaslThe th

10、eory and application of digital signal processinglNon-stationary and Non-Gaussian signal processinglAdaptive signal processinglBiomedical signal processinglTelecommunication signal processing lBiomedical EngineeringlRadio-Frequency Signal Processing網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展10lMr Ma Zheng, Ph. D StudentWorking on hi

11、s Ph. D degree in the area of Brain-Computer Interface, supervised by myself.Very good in English and all the courses learned before.Dedicated himself in the area of biomedical signal processing.網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展11Thanks for Your AttentionThanks for Your Attention網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展12Based on the Annual Report on Hig

12、h Technology of Chinese Academy of SciencesFall of 2008網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展13lThe information and communication technology is still brilliant lThe modern biological technology is splendid without limitation lThe energy technology is weeding through the old to bring forth the new lThe new material technology is

13、 changing with each passing day lThe space technology is climbing one story higher 網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展14l信息通信技術(shù)信息通信技術(shù) 輝煌依舊輝煌依舊l現(xiàn)代生物技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù) 風(fēng)光無限風(fēng)光無限l能源技術(shù)能源技術(shù) 推陳出新推陳出新l新材料技術(shù)新材料技術(shù) 日新月異日新月異l空間技術(shù)空間技術(shù) 更上一層樓更上一層樓網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展15lNetwork and Optical Fiber Communications (網(wǎng)絡(luò)與光纖通信技術(shù))無線通信的歷史：1901年12月12日，意大利工程師馬可尼首次實現(xiàn)跨越大西洋的無

14、線電通信。容量：幾bit/s（bps）。100年后的今天，骨干光纖傳輸?shù)娜萘浚?0Gbps。網(wǎng)絡(luò)通信的廣泛應(yīng)用：l電子商務(wù)，電子政務(wù)，網(wǎng)上醫(yī)療，網(wǎng)上教學(xué)，。l網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)代生活的重要媒體。l全世界有4.14億人經(jīng)常上網(wǎng)。技術(shù)發(fā)展：窄帶寬帶；有線無線；固定移動最后1km和接入問題：ISDN，ADSL，Cable Modem，光纖瓶頸：光電轉(zhuǎn)換。最終有可能導(dǎo)致光學(xué)信息處理技術(shù)代替電子信息處理技術(shù)網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展16l第一代模擬的l第二代數(shù)字的l第三代無線與互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信相結(jié)合l第四代100MB，動畫、音樂等l第五代多媒體，3D會議，3D游戲網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展17身份識別保護知識產(chǎn)權(quán);保護個人隱

15、私;新一代網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議;新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù);無線上網(wǎng)技術(shù);傳統(tǒng)電話線路與網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù);更有效的網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸技術(shù);垃圾郵件的過濾技術(shù);網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展18l 網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展19l計算機技術(shù)2001年出現(xiàn)了分子電路l由晶體管、開關(guān)、導(dǎo)線等構(gòu)成分子電路，可以進行計算；l科學(xué)雜志將其列為年度十大科技進展的榜首；l意義：最終將導(dǎo)致運算速度最快的計算機的誕生（目前的運算速度：12萬億次/秒，國產(chǎn)的4千億次/秒）。2001年出現(xiàn)了生物計算機l由DNA分子（軟件）和酶分子（硬件）構(gòu)成l尺寸：1萬億個這樣的生物計算機只有一滴水那么大l運算能力驚人網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展20l2002年計算機芯片的最新

16、進展2002年1月，P4，f=4GHz；2002年4月，Motorola, Philips, ST Micro-electronics組建戰(zhàn)略聯(lián)盟；2002年8月，IBM， SONY， TOSHIBA聯(lián)合研制新型計算機芯片；2002年9月，SAMSUN 推出512M，1G動態(tài)RAM，突破納米級（100nm）；2002年6月，貝爾推出1-2nm的晶體管網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展21l2002年超級計算機最新進展2002年4月，NEC采用5120個處理器，峰值計算能力40萬億次浮點運算；2002年8月，PRIMPOWER16384個處理器，85.1萬億次浮點運算；2002年8月，加拿大阿爾伯特大學(xué)，120

17、0臺計算機連接，超級虛擬計算機；2002年11月，IBM公司投資2.9億美元l運算速度100萬億次（用于大規(guī)模核試驗）；l運算速度367萬億次（研究全球氣候變化和環(huán)境污染）網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展22網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展23網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展24l集成電路技術(shù)第一片IC芯片誕生于1958年40多年來經(jīng)歷了幾個階段：l小規(guī)模、中規(guī)模：對應(yīng)于老式的大型計算機；l大規(guī)模：對應(yīng)于PC機；l超大規(guī)模：對應(yīng)于超級計算機、網(wǎng)絡(luò)計算機；l特大規(guī)模：每個芯片上刻1億個邏輯單元l高智能機器人l美國加州大學(xué)發(fā)明機器蒼蠅，與蒼蠅尺寸相似，重100mg，長3cm,可用于戰(zhàn)場偵察、大氣測量等網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展25網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進

18、展26網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展27l計算機大眾化出現(xiàn)電視計算機，電話計算機，計算機更易使用。包括可以用自然語言對話、手寫輸入、傻瓜化，而且更符合人的習(xí)慣。l計算機與無線通信廣泛結(jié)合筆記本計算機可以隨時隨地與辦公室或數(shù)據(jù)庫相聯(lián)系，計算機可與各種家電互聯(lián)，計算機成為家庭信息中心和控制中心。l計算機作為個人助理計算機作為個人秘書與助手，管理個人帳目、安排日程等，把個人從各種事務(wù)中解放出來網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展28l基因（Gene）工程基因是反映、表征、決定物種本質(zhì)特征的東西。內(nèi)容：在基因水平上采用與工程設(shè)計類似的方法，按照人類的需要進行設(shè)計和創(chuàng)建具有新的性狀的生物新品種，并使之穩(wěn)定地遺傳給后代。基因工程是現(xiàn)代

19、生物技術(shù)大核心。意義：突破物種間的遺傳障礙，大跨度地超越物種間的不親和性。轉(zhuǎn)基因（Mutation）l已經(jīng)有許多品種：大豆、玉米等；l褒貶不一網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展29網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展30l基因組研究Human genome project 即將得到人類基因的完整的譜圖（2003年）；對于破解人類遺傳密碼，基因診斷治療有重要意義l生物芯片（Bio-Chips）已經(jīng)出現(xiàn)各種芯片，包括基因芯片，蛋白質(zhì)芯片，藥物芯片，生物傳感器芯片等；廣泛用于疾病診斷，例如遺傳病，高血壓等；用于新藥篩選和司法鑒定等；l克隆（Clone）即無性繁殖，已克隆出牛、猴、鼠、豬等多種動物；已經(jīng)克隆出人類胚胎，超越了人類禁區(qū)網(wǎng)

20、絡(luò)通信大綱與進展31l2002年是克隆年；l2002年，美國得克薩斯大學(xué)，第一只克隆貓；l2002年，美國開發(fā)出大量克隆動物胚胎的芯片，可以大批量克隆出優(yōu)質(zhì)奶牛和肉用牲畜；l2002年，美國國家科學(xué)院宣布，克隆動物食品不影響安全性；l2002年，美國佐治亞大學(xué)，克隆雞，其雞蛋含有人體所需的蛋白質(zhì)；l2002年，美國克隆豬，為人類移植用器官l帶來了希望l2002年末，法國克隆女嬰誕生；網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展32網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展33l基因芯片是指將大量探針分子固定于支持物上，然后與標(biāo)記的樣品進行雜交，通過雜交信號的強弱判斷靶分子的數(shù)量。用該技術(shù)可將大量的探針同時固定于支持物上，所以一次可對大量核酸分

21、子進行檢測分析，從而解決了傳統(tǒng)核酸印跡雜交技術(shù)操作復(fù)雜、自動化程度低、檢測目的分子數(shù)量少、效率低等不足。它能在同一時間內(nèi)分析大量的基因，使人們準(zhǔn)確高效地破譯遺傳密碼。這將是繼大規(guī)模集成電路后又一次意義深遠的科技革命。 網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展34l2002年6月，美國識別了6個與乳腺癌有關(guān)部門的基因，有助于生物制藥的研究；l2002年7月，發(fā)現(xiàn)智力遲鈍的基因，A GTR2；并發(fā)現(xiàn)與哮喘有關(guān)的基因，A DAM33；l2002年，美國食品醫(yī)藥管理局（FDA）受到了370個生物技術(shù)藥物的申請；l2002年，發(fā)現(xiàn)了與記憶有關(guān)的基因，研制治療記憶力減退的藥物、治療艾滋病和癌癥的藥物；l2002年，研制出可穿帶

22、式電擊復(fù)蘇器，生物心臟起搏器等網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展35網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展36l癲癇刀（伽瑪?shù)叮┦悄X電圖機配了一個軟件，學(xué)術(shù)名稱為：全數(shù)字化偶極子定位、三維圖像融合長程視頻腦電監(jiān)測系統(tǒng)。是一套由普通腦電圖、24小時腦電Holter、128導(dǎo)全數(shù)字化視頻腦圖、術(shù)中全數(shù)字化腦電系統(tǒng)及偶極子定位系統(tǒng)、三維圖像融合系統(tǒng)等組成的一套完整的癲癇術(shù)前、術(shù)中定位和術(shù)后評估系統(tǒng)，是癲癇的外科治療的有刀設(shè)備，所以俗稱癲癇刀。l癲癇刀的適應(yīng)癥顱內(nèi)有占位性病變、腦血管畸形等器質(zhì)性疾病；經(jīng)充分而合理的抗癲癇藥物治療達2年以上，仍然頻繁發(fā)作，明顯影響患者生活質(zhì)量者；對只有單個局限的小癲癇灶又不累及重要生理功能的病例效果最好。

23、網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展37網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展38網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展39l太陽能是未來社會能源的希望所在；太陽每年到達地球的能量是目前主要能源探明儲量的1萬倍；太陽能清潔、經(jīng)濟、可再生，可以用于發(fā)電l風(fēng)能可再生、無污染，屬于綠色能源；成本較高網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展40網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展41l核電安全、經(jīng)濟，目前已經(jīng)占全球供電量的16%；據(jù)美國統(tǒng)計：l核電成本：1.83美分/千瓦時；其它：46美分/千瓦時l燃料電池原理：氫氣和氧氣反應(yīng)產(chǎn)生電能和少量的水；效率：高達50%；應(yīng)用：航天、汽車，許多公司已經(jīng)研制出燃料電池的汽車，預(yù)計2004年投放市場，2050年全部更新?lián)Q代。問題：成本高，汽車用燃料電池發(fā)動機為

24、3萬美元。（Hodda Accord Accord, TOYOTA Camery）預(yù)期：2004年投放市場（2002年的預(yù)計），2050年取代目前的燃油汽車網(wǎng)絡(luò)通信大綱與進展42l燃料電池是一種化學(xué)電池，它利用物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時釋出的能量，直接將其變換為電能。從這一點看，它和其他化學(xué)電池如錳干電池、鉛蓄電池等是類似的。但是，它工作時需要連續(xù)地向其供給活物質(zhì)（起反應(yīng)的物質(zhì)）-燃料和氧化劑，這又和其他普通化學(xué)電池不大一樣。由于它是把燃料通過化學(xué)反應(yīng)釋出的能量變?yōu)殡娔茌敵觯员环Q為燃料電池。l具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應(yīng)的發(fā)電機。它由正極、負極和夾在正負極中間的電解質(zhì)板所組成。最初，電解質(zhì)板是利用電解質(zhì)滲入多孔的板而形成，現(xiàn)在正發(fā)展為直接使用固體的電解質(zhì)。l利用這個原理，燃