1、第第 16 章章 計算機網絡與現代通信技術計算機網絡與現代通信技術16.2 現代通信技術概述現代通信技術概述16.1 計算機網絡概述計算機網絡概述本章是本教材的基礎知識，主要對計算機網絡及其發展和本章是本教材的基礎知識，主要對計算機網絡及其發展和現代通信技術作一簡單介紹。現代通信技術作一簡單介紹。第第 16 章章 計算機網絡與現代通信技術計算機網絡與現代通信技術16.1 計算機網絡概述計算機網絡概述凡是將分布在不同地理位置上具有獨立工作能力的計算機、凡是將分布在不同地理位置上具有獨立工作能力的計算機、終端及其附屬設備通過通信設備或通信網絡連接起來，并在各終端及其附屬設備通過通信設備或通信網絡連

2、接起來，并在各個設備間配以特定的協議，來實現不同計算機或設備間資源共個設備間配以特定的協議，來實現不同計算機或設備間資源共享的系統，稱為享的系統，稱為計算機網絡計算機網絡。16.1.1 計算機網絡分類計算機網絡分類目前任何一種關于計算機如何分類的方法都不是十全十美，目前任何一種關于計算機如何分類的方法都不是十全十美，一般按網絡的傳輸技術和規模分為兩類。一般按網絡的傳輸技術和規模分為兩類。1. 網絡按傳輸技術分類網絡按傳輸技術分類廣播網絡廣播網絡點對點網絡點對點網絡( (1) ) 廣播網絡廣播網絡( (2) ) 點對點網絡點對點網絡廣播網絡的通信是共享介質。網絡上處理的最小單位是廣播網絡的通信是

3、共享介質。網絡上處理的最小單位是數據分組，任何一臺計算機發出的數據分組都可以被網絡上數據分組，任何一臺計算機發出的數據分組都可以被網絡上的全體的全體( (工作站工作站) )接收接收。每個分組都攜帶了一個它所要發往的。每個分組都攜帶了一個它所要發往的目的地的地址，當任何一臺機器接收到一個數據組后，它檢目的地的地址，當任何一臺機器接收到一個數據組后，它檢查是不是發給自己的，是則收，否則棄。查是不是發給自己的，是則收，否則棄。點對點網絡使發信者和收信者之間有許多連接通道。數點對點網絡使發信者和收信者之間有許多連接通道。數據分組要通過它們中間的一臺或數臺機器，而且每一個數據據分組要通過它們中間的一臺或

4、數臺機器，而且每一個數據分組所經歷的路徑是不確定的。分組所經歷的路徑是不確定的。 主要應用在較大規模的地方主要應用在較大規模的地方應用在較小和地理位置較集中的場合應用在較小和地理位置較集中的場合2. 網絡按規模分類網絡按規模分類局域網局域網城域網城域網廣域網廣域網( (1) )局域網局域網常建在實驗室、建筑物或校園里。主要連接計算機或常建在實驗室、建筑物或校園里。主要連接計算機或工作站來共享網絡資源和信息交換。工作站來共享網絡資源和信息交換。 局域網與其它網的區別在于：局域網與其它網的區別在于：大小、傳輸技術與拓樸結構。大小、傳輸技術與拓樸結構。( (1) ) 局域網局域網局域網結構示意圖局域

5、網結構示意圖代理服務器代理服務器通信網通信網代理服務器代理服務器終端終端終端終端便攜終端便攜終端便攜終端便攜終端以太網的結構一般是以同軸電纜或雙絞線連接構成的以太網的結構一般是以同軸電纜或雙絞線連接構成的物理連接，使相互連接的不同設備可以相互通信。物理連接，使相互連接的不同設備可以相互通信。負責管理一個小型內部網絡，內部網絡上的負責管理一個小型內部網絡，內部網絡上的所有設備必須通過它才能與外部網絡聯系。所有設備必須通過它才能與外部網絡聯系。( (2) ) 城域網城域網廣域網結構示意圖廣域網結構示意圖比局域網的規模大，但采用相同技術。可以支持多媒比局域網的規模大，但采用相同技術。可以支持多媒體業

6、務，也可以包括有線電視網，并能實施高質量的遠程體業務，也可以包括有線電視網，并能實施高質量的遠程會議系統、遠程教育和電視實況轉播。會議系統、遠程教育和電視實況轉播。( (3) ) 廣域網廣域網16.1.2 Internet 簡介簡介1. 什么是什么是 2. 3. 是全球范圍內的計算機互聯網絡，是巨大的信是全球范圍內的計算機互聯網絡，是巨大的信息資源。息資源。( (1) ) 電子郵箱電子郵箱( (2) ) 遠程登錄遠程登錄( (3) ) 文件傳輸文件傳輸( (4) ) WWW 網絡網絡*開放性開放性*易用性易用性*高度集合性高度集合性*擴展性擴展性4. ( (1) ) 網絡高速化。網絡高速化。(

7、 (2) ) 網絡規范化。網絡規范化。( (3) ) 網絡安全問題。網絡安全問題。( (4) ) 網絡網絡16.2 現代通信技術概述現代通信技術概述16.2.1 通信系統分類通信系統分類通信實際上是由一地向另一地傳送含有信息的消息。通通信實際上是由一地向另一地傳送含有信息的消息。通信中所傳遞的消息，有各種不同的形式，如符號、文字、語信中所傳遞的消息，有各種不同的形式，如符號、文字、語言、數據等，因而根據所傳遞消息的類別，在通信業務上中言、數據等，因而根據所傳遞消息的類別，在通信業務上中分為電報、電話、數據傳輸及可視電話等。分為電報、電話、數據傳輸及可視電話等。返回返回 通信系統的分類標準不是惟

8、一的，若按照消息傳輸媒質的通信系統的分類標準不是惟一的，若按照消息傳輸媒質的不同，可分為有線通信和無線通信；若按照按照傳輸信號的不不同，可分為有線通信和無線通信；若按照按照傳輸信號的不同可分為數字通信和模擬通信。同可分為數字通信和模擬通信。( (1) ) 有線通信有線通信信號信號變換變換網絡接口網絡接口網絡接口網絡接口信號信號變換變換有線通道有線通道1. 按照傳輸媒質分類按照傳輸媒質分類消息傳輸用消息傳輸用 “導線導線” 作為傳輸媒質來進行通信。作為傳輸媒質來進行通信。將話筒微弱的電將話筒微弱的電信號進行放大，信號進行放大，使之符合一定的使之符合一定的標準要求。標準要求。將該信號繼續進將該信號

9、繼續進行必要的轉換，行必要的轉換，使之符合網絡或使之符合網絡或信道的傳輸。信道的傳輸。接收端進行相接收端進行相反的轉換工作，反的轉換工作，恢復原始信號。恢復原始信號。無線通信系統示意圖無線通信系統示意圖調制調制射頻功放射頻功放載波載波發送端發送端射頻放大射頻放大解調解調接收端接收端( (2) ) 無線通信無線通信無線通信不需要架設線路而用無線電波在空間傳遞消息。無線通信不需要架設線路而用無線電波在空間傳遞消息。話筒話筒話筒的聲電轉換器把語音變成電信號，需經電臺用高頻話筒的聲電轉換器把語音變成電信號，需經電臺用高頻( (射頻射頻) )振蕩信號振蕩信號“運載運載”低頻語音信號，然后再輻射出去低頻語

10、音信號，然后再輻射出去( (調調制制) )。高頻振蕩波稱為載波。高頻振蕩波稱為載波。在接收端收到已調制的高頻信號時，要將有用的低頻語在接收端收到已調制的高頻信號時，要將有用的低頻語音信號分離音信號分離出來出來( (解調解調) )，再經揚聲器的聲電轉換恢復為原始，再經揚聲器的聲電轉換恢復為原始語音信號。由于信號較弱，在兩端均有放大環節。語音信號。由于信號較弱，在兩端均有放大環節。揚聲器揚聲器( (a) ) 調幅方式調幅方式( (2) ) 無線通信無線通信調制方式可分為調制方式可分為幅度調制幅度調制( (AM) )角度調制角度調制調頻調頻( (FM) )調相調相( (PM) )將低頻信號將低頻信號

11、“加加”到高頻載波信號的幅度到高頻載波信號的幅度上。上。AMuAuMuC高頻載高頻載波信號波信號低頻調低頻調制信號制信號調幅后調幅后信號信號( (b) ) 調頻方式調頻方式( (2) ) 無線通信無線通信低頻信號將導致高頻載波瞬時頻率的變化。低頻信號將導致高頻載波瞬時頻率的變化。FMuFuMuC高頻載高頻載波信號波信號低頻調低頻調制信號制信號調頻后調頻后信號信號 調頻方式與調幅方式相比，前者載波幅度恒定，抗干擾調頻方式與調幅方式相比，前者載波幅度恒定，抗干擾特性優于調幅方式。特性優于調幅方式。( (1) ) 數字通信系統數字通信系統2. 按照傳輸信號分類按照傳輸信號分類數字通信系統數字通信系統

12、模擬通信系統模擬通信系統信信源源信信源源編編碼碼信信道道編編碼碼調調制制信信道道信信道道解解碼碼信信源源解解碼碼信信宿宿噪噪聲聲源源解解調調變換器變換器反變換器反變換器( (2) ) 模擬通信系統模擬通信系統噪聲源噪聲源信源信源調制調制信道信道解調解調信宿信宿 以語音信號通信為例，發話者為信源，發話器將語音信號以語音信號通信為例，發話者為信源，發話器將語音信號轉換成電信號，由于其頻率低，故稱為基帶信號。為適應頻帶轉換成電信號，由于其頻率低，故稱為基帶信號。為適應頻帶信道傳輸，需要用調制器把語音基帶信號變換為占有一定頻率信道傳輸，需要用調制器把語音基帶信號變換為占有一定頻率范圍的頻帶信號，該信號

13、通過信道被傳輸到接收端，由解調器范圍的頻帶信號，該信號通過信道被傳輸到接收端，由解調器恢復成基帶信號，受話器完成電聲交換，恢復原始信號并將其恢復成基帶信號，受話器完成電聲交換，恢復原始信號并將其傳給受話者，即音宿。傳給受話者，即音宿。 與數字通信系統相比，模擬通信系統優點是頻帶利用率高，與數字通信系統相比，模擬通信系統優點是頻帶利用率高，缺點是抗干擾能力差，不易保密，設備不易大規模集成，故發缺點是抗干擾能力差，不易保密，設備不易大規模集成，故發展不如數字通信系統快。展不如數字通信系統快。16.2.2 電纜通信與微波中繼通信電纜通信與微波中繼通信微波站微波站微波站微波站中繼站中繼站通信通信網絡網

14、絡通信通信網絡網絡電纜通信電纜通信是較早發展起來的通信手段，在有線通信中占是較早發展起來的通信手段，在有線通信中占有突出地位。有突出地位。微波通信微波通信是是 20 世紀世紀 60 年代發展的，它彌補了電纜通信年代發展的，它彌補了電纜通信的缺點。的缺點。16.2.3 光纖通信光纖通信( (a) ) 層絞式層絞式( (b) ) 單位式單位式( (c) ) 骨架式骨架式( (d) ) 帶狀式帶狀式光纖通信光纖通信與電纜通信相比具有容量大、傳輸距離長、抗電與電纜通信相比具有容量大、傳輸距離長、抗電磁干擾性能好，并可以大量節省有色金屬。磁干擾性能好，并可以大量節省有色金屬。光纖光纖的全稱是光導纖維，是

15、用石英玻璃制成的纖維絲，在的全稱是光導纖維，是用石英玻璃制成的纖維絲，在實應用上是幾條或幾百條光纖絞合成電纜。實應用上是幾條或幾百條光纖絞合成電纜。16.2.3 光纖通信光纖通信外層外層纖芯纖芯 光纖結構示意圖光纖結構示意圖光端機或光端機或關口站關口站光端機或光端機或關口站關口站光纜光纜光纜光纜再生站再生站通信通信網絡網絡通信通信網絡網絡光纖通信系統示意圖光纖通信系統示意圖16.2.4 衛星通信衛星通信地面站地面站衛星通信系統示意圖衛星通信系統示意圖地面站地面站地面通地面通信網絡信網絡地面通地面通信網絡信網絡 衛星通信的特點是通信距離遠，覆蓋面大，不受地形條衛星通信的特點是通信距離遠，覆蓋面大

16、，不受地形條件限制，傳輸容量大，可靠性高。件限制，傳輸容量大，可靠性高。16.2.4 衛星通信衛星通信衛星衛星( (空間系統空間系統) )跟蹤遙測跟蹤遙測指令系統指令系統監控監控管理系統管理系統地面站地面站系統系統地面站地面站系統系統通信業務通信業務控制中心控制中心衛星通信系統結構示意圖衛星通信系統結構示意圖衛星通信系統，根據軌道的不同可分為同步軌道和中、衛星通信系統，根據軌道的不同可分為同步軌道和中、低軌道系統，但系統結構基本相同。低軌道系統，但系統結構基本相同。16.2.4 衛星通信衛星通信覆蓋覆蓋重疊區重疊區同步衛星同步衛星建立全球通信建立全球通信示意圖示意圖覆蓋覆蓋盲區盲區同步軌道是衛

17、星處于赤道上空同步軌道是衛星處于赤道上空 35 860 km 處的圓形軌道，處的圓形軌道，衛星在這個軌道上繞地球一周的時間為衛星在這個軌道上繞地球一周的時間為 24 h，衛星與地球處，衛星與地球處于相對靜止狀態，兩者同步運行，這種衛星也稱同步衛星。于相對靜止狀態，兩者同步運行，這種衛星也稱同步衛星。三顆同步衛星可把地球除極地以外的地區覆蓋，實現全球三顆同步衛星可把地球除極地以外的地區覆蓋，實現全球通信。通信。16.2.5 移動通信移動通信無線電尋呼系統結構示意圖無線電尋呼系統結構示意圖1. 無線電尋呼系統無線電尋呼系統發射臺發射臺公用公用電話網電話網2341發射臺發射臺1541無線尋呼中心無線尋呼中心以及發射臺以及發射臺16.2.5 移動通信移動通信公用移動電話系統結構示意圖公用移動電話系統結構示意圖2. 公用移動電話系統公用移動電話系統移動電移動電話局話局車載臺車載臺手持機手持機基站基站至公用至公用電話網電話網無繩電話結構示意圖無繩電話結構示意圖公用公用電話網電話網轉換器轉換器手手持持機機3. 集群系統集群系統 4. 無繩電話系統無繩電話系統集群系統是集群移動通信系統的簡稱，屬于調度性專用網。集群系統是集群移動通信系統的簡稱，屬于調度性專用網。集群包含兩個方面：一是將各單位或各部門所需的基站及控制集群包含兩個方面：一是將各單位或各部門所需的基站