1、通信網絡及技術的演變通信網絡及技術的演變 1、 幫助大家回憶通信理論和技術的部分主要概念。 2 、幫助大家串接通信技術和通信網絡的零散知識。 3 、共同把握未來通信技術和網絡可能的演進方式。1、 近代通信技術發展回顧近代通信技術發展回顧2 、幾個重要通信理論3 、現代通信技術及通信網絡4 、現代通信網絡的演進及關系5 、目前的幾項熱門通信技術17531753年年2 2月月1717日日，蘇格蘭人蘇格蘭人雜志上發表了一封署名雜志上發表了一封署名C.MC.M的書信。在這封信中，作者提出了用電流進行通信的書信。在這封信中，作者提出了用電流進行通信的大膽設想。他建議：把一組金屬線從一個地點延伸的大膽設想

2、。他建議：把一組金屬線從一個地點延伸到另一個地點，每根金屬線與一個字母相對應。在一到另一個地點，每根金屬線與一個字母相對應。在一端發報時，便根據報文內容將一條條金屬線與靜電機端發報時，便根據報文內容將一條條金屬線與靜電機相連接，使它們依次通過電流。電流通過金屬線上的相連接，使它們依次通過電流。電流通過金屬線上的小球便將掛在它下面的寫有不同字母或數字的小紙片小球便將掛在它下面的寫有不同字母或數字的小紙片吸了起來，從而起到遠距離傳遞信息的作用。吸了起來，從而起到遠距離傳遞信息的作用。 18441844年年5 5月月2424日日，莫爾斯從華盛，莫爾斯從華盛頓到巴爾的摩拍發人類歷史頓到巴爾的摩拍發人類

3、歷史上的第一份電報。在座無虛上的第一份電報。在座無虛席的國會大廈里席的國會大廈里, ,莫爾斯用激莫爾斯用激動得有些顫抖的雙手動得有些顫抖的雙手, ,操縱著操縱著他傾十余年心血研制成功的他傾十余年心血研制成功的電報機電報機, , 發出了發出了:“:“上帝創造上帝創造了何等奇跡了何等奇跡!”!”一語。一語。 莫爾斯發出第一封莫爾斯發出第一封電報設備的復制品電報設備的復制品 18751875年年6 6月月2 2日日，美國人亞力山大，美國人亞力山大. .格雷厄格雷厄姆姆. .貝爾貝爾(Bell,Alekander(Bell,Alekander Graham) Graham)發明發明了電話。至今美國波士

4、頓法院路了電話。至今美國波士頓法院路109109號號的門口，仍釘著塊鐫有：的門口，仍釘著塊鐫有：18751875年年6 6月月2 2日電話誕生在這里的銅牌。日電話誕生在這里的銅牌。18761876年年2 2月月1414日日，貝爾申請了那個著名的，貝爾申請了那個著名的他和沃森一直研究著的裝置他和沃森一直研究著的裝置電話電話的專利。同一天另一個發明家格雷的專利。同一天另一個發明家格雷（1835-19011835-1901）也向美國專利局遞交）也向美國專利局遞交了相似設備的專利申請書，只因比貝了相似設備的專利申請書，只因比貝爾晚了幾個小時而痛失電話發明權。爾晚了幾個小時而痛失電話發明權。 貝爾獲得電

5、話貝爾獲得電話的專利證書的專利證書 18871887年年3 3月月2121日日，德國物理學家赫茲，德國物理學家赫茲（HertzHertz）在實驗中發現，電火花的能）在實驗中發現，電火花的能量能夠越過空間傳到遠處。這是人類量能夠越過空間傳到遠處。這是人類歷史上第一次證實了電磁波的存在。歷史上第一次證實了電磁波的存在。 18951895年年5 5月月7 7日日，3636歲的波波夫在彼德堡歲的波波夫在彼德堡的俄國物理化學會的物理分會上，宣讀的俄國物理化學會的物理分會上，宣讀了關于了關于“金屬屑與電振蕩的關系金屬屑與電振蕩的關系”的論的論文，并當眾展示了他發明的無線電接收文，并當眾展示了他發明的無線電

6、接收機。當他的助手在大廳的另一端接通火機。當他的助手在大廳的另一端接通火花式電波發生器時，波波夫的無線電接花式電波發生器時，波波夫的無線電接收機便響起鈴來；斷開電波發生器，鈴收機便響起鈴來；斷開電波發生器，鈴聲立即中止。幾十年后，為了紀念波波聲立即中止。幾十年后，為了紀念波波夫在這一天的劃時代創舉，當時的蘇聯夫在這一天的劃時代創舉，當時的蘇聯政府便把政府便把5 5月月7 7日定為日定為“無線電發明日無線電發明日”。 波波夫實驗用的無線電接收機波波夫實驗用的無線電接收機 18971897年年5 5月月1818日日, ,馬可尼進行橫跨布里斯托爾（馬可尼進行橫跨布里斯托爾（BristolBristo

7、l）海峽的無線電通信取得成功，通信距離為海峽的無線電通信取得成功，通信距離為1414公里公里。19061906年年,Lee Deforest,Lee Deforest發明了真空三極管放大器。發明了真空三極管放大器。 19251925年年，英國發明家貝爾德在前人研究的基礎上終于制成了，英國發明家貝爾德在前人研究的基礎上終于制成了世界上第一臺有實用價值的電視機。世界上第一臺有實用價值的電視機。19381938年年，電視廣播開播。，電視廣播開播。19411941年年，John V.AtanasoffJohn V.Atanasoff在衣阿華州立大學發明數字計算在衣阿華州立大學發明數字計算機。機。194

8、71947年年，貝爾實驗室的，貝爾實驗室的Steve O.RiceSteve O.Rice給出了噪聲的統計描述。給出了噪聲的統計描述。 19481948年年，貝爾實驗室向公，貝爾實驗室向公眾展示了用以取代真空眾展示了用以取代真空管的晶體管。管的晶體管。19481948年年，Claude E.ShannonClaude E.Shannon發發表了信息論。表了信息論。著名的香農公式：著名的香農公式：2log1SCBNC C 信道容量信道容量B B 信號帶寬信號帶寬S/NS/N 信號與噪聲的功率之比信號與噪聲的功率之比19571957年年1010月月4 4日日，原蘇聯發射了第一顆人造地球衛，原蘇聯發

9、射了第一顆人造地球衛星，地球上第一次收到了來自人造衛星的電波。星，地球上第一次收到了來自人造衛星的電波。它不僅標志著航天時代的開始，它不僅標志著航天時代的開始， 也意味著一個也意味著一個利用衛星進行通信的時代即將到來。利用衛星進行通信的時代即將到來。19581958年年，發明了集成電路。，發明了集成電路。19641964年年，電子電話交換機投入使用。，電子電話交換機投入使用。19721972年年，摩托羅拉公司為，摩托羅拉公司為FCCFCC演示蜂窩電話系統。演示蜂窩電話系統。19761976年年，出現個人計算機。，出現個人計算機。19791979年年，64KB64KB隨機存儲器的出現宣告超大規模

10、集成隨機存儲器的出現宣告超大規模集成（VLSIVLSI）電路時代的到來。）電路時代的到來。19801980年年，貝爾公司推出，貝爾公司推出FT3FT3光纖通信系統。光纖通信系統。19891989年年，衛星全球定位系統（，衛星全球定位系統（GPSGPS）完成部署）完成部署 。19951995年年，互聯網（，互聯網（InternetInternet）及）及WWWWWW瀏覽廣泛流行。瀏覽廣泛流行。我國通信的歷史我國通信的歷史18711871年年，英國、俄羅斯、丹麥敷設的香港至上海、長崎至上海的水，英國、俄羅斯、丹麥敷設的香港至上海、長崎至上海的水線，全長線，全長22372237海里。于海里。于187

11、11871年年4 4月，違反清政府不得登陸的規定，月，違反清政府不得登陸的規定，由丹麥大北電報公司出面，秘密從海上將海纜引出，沿揚子江、黃由丹麥大北電報公司出面，秘密從海上將海纜引出，沿揚子江、黃浦江敷設到上海市內登陸，并在南京路浦江敷設到上海市內登陸，并在南京路1212號設立報房。于號設立報房。于18711871年年6 6月月3 3日開始通報。這是帝國主義入侵中國的第一條電報水線和在上海日開始通報。這是帝國主義入侵中國的第一條電報水線和在上海租界設立的電報局。租界設立的電報局。 18751875年年，福建巡撫丁日昌積極倡導創辦電報。，福建巡撫丁日昌積極倡導創辦電報。18751875年在福建船

12、政學年在福建船政學堂附設了電報學堂，培訓電報技術人員。這是中國第一所電報學堂。堂附設了電報學堂，培訓電報技術人員。這是中國第一所電報學堂。 我國通信的歷史我國通信的歷史18991899年年，我國最早使用無線電通信的地區是廣州。早在，我國最早使用無線電通信的地區是廣州。早在18991899年，就在廣州督署、馬口、前山、威遠等要塞以及年，就在廣州督署、馬口、前山、威遠等要塞以及廣海、寶壁、龍驤、江大、江鞏等江防軍艦上設立無線廣海、寶壁、龍驤、江大、江鞏等江防軍艦上設立無線電機。電機。19081908年年，英商在上海英租界的匯中旅館私設了一部無線，英商在上海英租界的匯中旅館私設了一部無線電臺，與海上

13、船舶通報。后由清政府收買，移裝到上海電臺，與海上船舶通報。后由清政府收買，移裝到上海電報總局內，這是上海地區最早的無線電臺。電報總局內，這是上海地區最早的無線電臺。19211921年年1 1月月7 7日日，中國加入國際電報公約，中國加入國際電報公約我國通信的歷史我國通信的歷史19331933年年, ,中國電報通信首次使用打字電報機中國電報通信首次使用打字電報機19501950年年1212月月1212日日，我國第一條有線國際電話電路，我國第一條有線國際電話電路-北京北京至莫斯科的電話電路開通。經由蘇聯轉接通往東歐各國至莫斯科的電話電路開通。經由蘇聯轉接通往東歐各國的國際電話電路也陸續開通。的國際

14、電話電路也陸續開通。19581958年年，上海試制成功第一部縱橫制自動電話交換機，上海試制成功第一部縱橫制自動電話交換機 ，第一套國產明線第一套國產明線1212路載波電話機研制成功路載波電話機研制成功 19701970年年，我國第一顆人造衛星（東方紅，我國第一顆人造衛星（東方紅1 1號）發射成功。號）發射成功。我國通信的歷史我國通信的歷史19841984年年5 5月月1 1日日，廣州用，廣州用150MHz150MHz頻段開通了我國第一個數頻段開通了我國第一個數字尋呼系統。程控中文電報譯碼機通過鑒定并推廣使用字尋呼系統。程控中文電報譯碼機通過鑒定并推廣使用。首次具備國際直撥功能的編碼縱橫制自動電

15、話交換機。首次具備國際直撥功能的編碼縱橫制自動電話交換機（HJ09HJ09型）研制成功。型）研制成功。19871987年年1111月月，廣州開通了我國第一個移動電話局，首批，廣州開通了我國第一個移動電話局，首批用戶有用戶有700700個。個。 - -我國第一個我國第一個160160人工信息臺在上海投入人工信息臺在上海投入使用。使用。19931993年年9 9月月1919日日, ,我國第一個數字移動電話通信網于在浙我國第一個數字移動電話通信網于在浙江省嘉興市首先開通。江省嘉興市首先開通。19981998年年5 5月月1515日日，北京電信長城，北京電信長城CDMACDMA網商用試驗網網商用試驗網

16、-133-133網，在北京、上海、廣州、西安投入試驗。網，在北京、上海、廣州、西安投入試驗。1 、近代通信技術發展回顧2 、幾點重要通信理論、幾點重要通信理論3 、現代通信技術及通信網絡4 、現代通信網絡的演進及關系5 、目前的幾項熱門技術通信的定義通信的定義通信：傳遞信息的過程就叫做通信。通信：傳遞信息的過程就叫做通信。 通信系統模型通信系統模型信息源信源編碼信道編碼信道信道譯碼調制器信源解碼解調器噪聲源受信者通信系統的分類通信系統的分類(1)按通信對象數量的不同，通信方式可分為點到點通信(即通信是在兩個對象之間進行)、點到多點通信(一個對象和多個對象之間的通信)和多點到多點通信三種(多個對

17、象和多個對象之間的通信)。 (2)根據信號傳輸方向與傳輸時間的不同，任意兩點間的通信方式可分為單工通信(Simplex)：在任何一個時刻，信號只能從甲方向乙方單向傳輸，甲方只能發信，乙方只能收信。比如廣播電臺與收音機、電視臺與電視機的通信(點到多點)、遙控玩具、航模(點到點)、尋呼、GPS等均屬此類。 通信系統的分類通信系統的分類（2）半雙工通信(HalfDuplex)：在任何一個時刻，信號只能單向傳輸，或從甲方向乙方，或從乙方向甲方，每一方都不能同時收、發信息。比如對講機、收發報機以及問詢、檢索等之間的通信。 雙工通信(FullDuplex)：在任何一個時刻，信號能夠雙向傳輸，每一方都能同時

18、進行收信與發信工作。比如普通電話、手機。(3)按通信終端之間的連接方式可劃分為兩點間直通方式和交換方式。直通方式是通信雙方直接用專線連接；而交換式的通信雙方必須經過交換機的設備才能連接起來，如電話系統。通信系統的分類通信系統的分類(4)按數字信號傳輸的順序，在數據通信中(主要指計算機通信)，通信方式又有串行通信與并行通信之分。通信系統的分類通信系統的分類通信系統的分類通信系統的分類 (5)按同步方式的不同，又分為同步通信和異步通信。通信系統的分類通信系統的分類通信系通信系統分類統分類模擬基帶傳輸系統模擬通信系統模擬調制傳輸系統數字基帶傳輸系統數字通信系統數字調制傳輸系統信息傳送的基本理論 廣義

19、信息論，包括信息論在自然和社會中的新的應用，如模式識別、機器翻譯、自學習自組織系統、心理學、生物學、經濟學、社會學等一切與信息問題有關的領域。 實用信息論，研究信息傳輸和處理問題，也就是狹義信息論方法在調制解調、編碼譯碼以及檢測理論等領域的應用。 狹義信息論，即通信的數學理論，主要研究狹義信息的度量方法，研究各種信源、信道的描述和信源、信道的編碼定理。有效性：單位時間內傳遞的信有效性：單位時間內傳遞的信息量最大。息量最大。 可靠性：在干擾情況下失真率可靠性：在干擾情況下失真率和差錯率最小。和差錯率最小。 香農香農(Shannon)(Shannon)信道容量公式信道容量公式CWPNelog ()

20、1CWPNbit slog ()/21或(單位是net/s)如果考慮通信時間為T，在T秒鐘傳輸的總的信息量為 :ITCTWPNbitsTlog()1 香農為了保持總的信息量不變，香農為了保持總的信息量不變，T T、W W、P/NP/N之間的互換之間的互換關系關系 : : 當信噪比當信噪比P/NP/N一定時：一定時：WTWT，TWTW，時間與帶寬，時間與帶寬互換；互換； 當傳輸時間當傳輸時間T T一定時：一定時：WP/NWP/N，WP/NWP/N，帶寬與，帶寬與信噪比互換；信噪比互換； 當帶寬當帶寬W W一定時：一定時：TP/NTP/N，TP/NTP/N，時間與信噪，時間與信噪比互換；比互換；

21、ShannonShannon編碼定理有編碼定理有三種形式，它們是三種形式，它們是進一步提高編碼效進一步提高編碼效率的極限定理率的極限定理。 1822年法國數學家傅里葉（J.Fourier,1768-1830）在研究熱傳導理論時發表了“熱的分析理論”著作，提出并證明了將周期函數展開為正弦級數的原理，奠定了傅將周期函數展開為正弦級數的原理，奠定了傅里葉級數的理論基礎。里葉級數的理論基礎。 泊松（Poisson）、高斯（Gauss）等人把這一成果應用到電學中去。采用頻率域（頻域）的分析方法比經典的采用頻率域（頻域）的分析方法比經典的時間域（時域）方法時間域（時域）方法有許多突出的優點。20世紀70年

22、代，出現的各種二值正交函數（沃爾什函數），它對通信、數字信號處理等技術領域的研究提供了多種途徑和手段。使人們認識到傅里葉分析不是信息科學與技術領域中唯一的變換域方法。 奈奎斯特抽樣定理：要想抽樣后能夠不失真的還原出奈奎斯特抽樣定理：要想抽樣后能夠不失真的還原出原信號，則抽樣頻率必須大于兩倍信號譜的最高頻率。原信號，則抽樣頻率必須大于兩倍信號譜的最高頻率。hs2hsff2或（1）沖激函數的傅里葉正變換沖激函數的傅里葉正變換 f(t)= d(t)(1(), 1)(0)FF（正實函數）沖激函數的傅里葉變換沖激函數的傅里葉變換 單位沖激函數的頻譜等于常數頻譜等于常數，即：在整個頻率整個頻率范圍內頻譜是

23、均勻分布均勻分布的。 在時域中變化異常劇烈的沖激函數包含幅度相等的所有頻率分量。 稱此頻譜為“均勻譜均勻譜”或“白色譜白色譜”。0)(td) 1 (tw01)(wF其傅里葉變換為：22( )E u tu tf t0tw()2SFEa0E22. 0EE13. 0( )2SFE a0w22112,2fBwfw時域有限時域有限的矩形脈沖信號，在頻域頻域上是無限分布無限分布。通常，認為信號占有頻率范圍（頻帶）為延遲延遲延遲指將一個比特從一端傳輸到另一端所花費的時間。抖動抖動抖動指在同一條路由上發送數據包之間的時間差異。呑呑吐量吐量呑吐量是指網絡中發送數據包的速率。丟包率丟包率 丟包率是指在發送數據包時

24、不能接受到的數據包的比率。1、 近代通信技術發展回顧2、幾個重要通信理論3、現代通信技術及通信網絡、現代通信技術及通信網絡4、現代通信網絡的演進及關系5、目前的幾項熱門技術國際電信聯盟國際電信聯盟ITUITU國際電信聯盟國際電信聯盟電信標準部電信標準部ITU-TITU-T（前身是（前身是CCITTCCITT）電氣與電子工程師協會電氣與電子工程師協會IEEEIEEE歐洲計算機制造商協會歐洲計算機制造商協會ECMAECMA美國國家標準學會美國國家標準學會ANSlANSl中國通信標準化協會中國通信標準化協會CCSACCSA OSI分層結構 OSI的體系結構的體系結構具有七個層次；每具有七個層次；每個

25、層次在信息交換個層次在信息交換中擔當一個相對獨中擔當一個相對獨立的角色，具有特立的角色，具有特定功能；上一層利定功能；上一層利用下一層功能所提用下一層功能所提供的服務，直至最供的服務，直至最高的應用層，最終高的應用層，最終為應用進程使用網為應用進程使用網絡環境提供服務。絡環境提供服務。 各層的作用范圍v最高層是應用層，為用戶提供使用網絡的界面接口；最高層是應用層，為用戶提供使用網絡的界面接口；v最低層是物理層，直接與媒體相連，提供比特流穿越的界面；最低層是物理層，直接與媒體相連，提供比特流穿越的界面；v低四層主要完成通信功能；低四層主要完成通信功能；v高三層實現數據處理功能。高三層實現數據處理

26、功能。 各層的主要功能 物理層 功能：與通信媒介直接相連，提供用于建立、保持和斷開物理接口的條件，以保證比特流的透明傳輸。 傳送信息的基本單位：比特（又稱位） 常用協議：RS-232系列、RS-449、V.24、V.28、X.20、X.21等。 各層的主要功能各層的主要功能各層的主要功能各層的主要功能各層的主要功能各層的主要功能 數據鏈路層 功能：數據鏈路的建立、維持和拆除，并將網絡層送下來的信息（包）組成幀傳送（每一幀包括一定數量的數據和必要的控制信息），同時具有差錯控制功能和簡單的流量控制功能。 傳送信息的基本單位：幀 常用協議 面向字符型傳輸控制規程，如基本型傳輸控制規程BSC； 面向比

27、特型傳輸控制規程，如高級數據鏈路控制規程HDLC。 各層的主要功能各層的主要功能各層的主要功能 網絡層（通信子網層） 功能：控制子網的運行，將從高層傳送下來的數據打包，再進行必要的路由選擇、差錯控制、流量控制以及順序檢測等處理，使發送站運輸層所傳下來的數據能夠正確無誤地按照地址傳送到目的站，并交付給目的站運輸層。 傳送信息的基本單位：包 常用協議：X.25分組級協議 各層的主要功能各層的主要功能各層的主要功能 運輸層 作用：銜接通信子網(包括物理層、數據鏈路層及網絡層)和資源子網(包含會話層、表示層及應用層)的橋梁，起到承上啟下的作用，并對高層用戶起屏蔽作用，使高層用戶的同等實體在交互過程中不

28、會受到下層數據通信技術細節的影響。 任務：根據子網特性最佳地利用網絡資源，并根據會話實體的要求，以最低費用、最高可靠性為兩個端系統的會話層之間建立一條運輸連接，以透明方式傳送報文，即為會話層提供可靠的端到端的服務。 功能：建立、拆除和管理運輸站連接，提供會話實體間的邏輯信道。 傳送信息的基本單位：報文 常用協議：ISO8072/3 各層的主要功能各層的主要功能各層的主要功能 會話層（會晤層） 任務：提供一種有效的方法，以組織和協商兩個表示層進程之間的會活，并管理它們之間的數據交換。 功能：根據應用進程間約定的原則，按照正確的順序發/收數據，進行各種形態的對話，并對進程間的對話進行管理和控制。

29、傳送信息的基本單位：報文（與運輸層的報文有本質不同） 常用協議：ISO8326/7 各層的主要功能各層的主要功能各層的主要功能 表示層 功能：主要解決用戶信息的語法表示問題，向上對應用層提供服務，主要包括轉換信息格式和編碼、將欲交換的數據從適合某一用戶的抽象語法轉換成適合OSI系統內部使用的傳送語法、提供信息壓縮、加密與解密等。 傳送信息的單位：報文 常用協議：ISO8822/3/4/5 各層的主要功能各層的主要功能各層的主要功能 應用層 功能：直接面向用戶以滿足用戶不同需求，向應用程序直接提供服務，主要包括：網絡完整透明性、用戶資源配置、應用管理和系統管理、分布式信息服務及分布式數據庫管理等

30、。 傳送信息的單位：報文 常用協議：ISO8571/14、ISO9040/1、ISO8831/2 、ISO8649/50 主機用戶A與B對應各層之間的通信聯系及各層操作的簡單含義應用層應用層 (高高) 會話層會話層表示層表示層應用層應用層數據流層數據流層傳輸層傳輸層數據鏈路層數據鏈路層網絡層網絡層物理層物理層應用層應用層 (高高) 會話層會話層表示層表示層應用層應用層TelnetHTTP用戶接口用戶接口例子例子應用層應用層TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEG用戶接口用戶接口數據表示數據表示加密等特殊處理過程加密等特殊處理過程例子例子表示層表示層應用層應用層TelnetHTTPAS

31、CIIEBCDICJPEG保證不同應用間的數據區保證不同應用間的數據區分分用戶接口用戶接口數據表示數據表示加密等特殊處理過程加密等特殊處理過程Operating System/Application Access Scheduling例子例子會話層會話層表示層表示層應用層應用層保證不同應用間的數據區保證不同應用間的數據區分分用戶接口用戶接口數據表示數據表示加密等特殊處理過程加密等特殊處理過程TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEGOperating System/Application Access Scheduling傳輸層傳輸層數據鏈路層數據鏈路層網絡層網絡層物理層物理層例子例子

32、會話層會話層表示層表示層應用層應用層EIA/TIA-232V.35例子例子物理層物理層 設備間接收或發送比特流設備間接收或發送比特流 說明電壓、線速和線纜等說明電壓、線速和線纜等802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35例子例子數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層 將比特組合成字節進而組合成幀將比特組合成字節進而組合成幀 用用MAC地址訪問介質地址訪問介質 錯誤發現但不能糾正錯誤發現但不能糾正 設備間接收或發送比特流設備間接收或發送比特流 說明電壓、線速和線纜等說明電壓、線速和線纜等802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX例子例子網絡層網絡層

33、 數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層 將比特組合成字節進而組合成幀將比特組合成字節進而組合成幀 用用MAC地址訪問介質地址訪問介質 錯誤發現但不能糾正錯誤發現但不能糾正 設備間接收或發送比特流設備間接收或發送比特流 說明電壓、線速和線纜等說明電壓、線速和線纜等提供路由器用來決定路徑的邏輯尋址提供路由器用來決定路徑的邏輯尋址TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX例子例子傳輸層傳輸層 數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層 可靠或不可靠的數據傳輸可靠或不可靠的數據傳輸 數據重傳前的錯誤糾正數據重傳前的錯誤糾正 將比特組合成字節進而組合成幀將比特組合成字

34、節進而組合成幀 用用MAC地址訪問介質地址訪問介質 錯誤發現但不能糾正錯誤發現但不能糾正 設備間接收或發送比特流設備間接收或發送比特流 說明電壓、線速和線纜等說明電壓、線速和線纜等網絡層網絡層提供路由器用來決定路徑的邏輯尋址提供路由器用來決定路徑的邏輯尋址TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX表示層表示層應用層應用層會話層會話層例子例子 可靠或不可靠的數據傳輸可靠或不可靠的數據傳輸 數據重傳前的錯誤糾正數據重傳前的錯誤糾正 將比特組合成字節進而組合成幀將比特組合成字節進而組合成幀 用用MAC地址訪問介質地址訪問介質 錯誤發現但不能糾正錯誤發

35、現但不能糾正 設備間接收或發送比特流設備間接收或發送比特流 說明電壓、線速和線纜等說明電壓、線速和線纜等傳輸層傳輸層 數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層網絡層網絡層提供路由器用來決定路徑的邏輯尋址提供路由器用來決定路徑的邏輯尋址傳輸層傳輸層 數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層 網絡層網絡層 上層數據上層數據上層數據上層數據TCP 頭頭數據數據IP 頭頭數據數據LLC 頭頭0101110101001000010數據數據MAC 頭頭表示層表示層應用層應用層會話層會話層段段包包比特比特幀幀PDUFCSFCS上層數據上層數據LLC 頭頭 + IP + TCP + 上層數據上層數據MAC 頭頭IP + TC

36、P +上層數據上層數據LLC 頭頭TCP+上層數據上層數據IP 頭頭上層數據上層數據TCP 頭頭0101110101001000010傳輸層傳輸層 數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層 網絡層網絡層 表示層表示層應用層應用層會話層會話層 上個世紀90年代前，大多采用模擬調制技術概括為：頻率調制 幅度調制 相位調制 SSB特點：用低頻模擬信號調制中頻或高頻載波的頻率、幅度、相位。隨著傳輸距離的增加，噪聲會積累， 抗干擾能力強，無噪聲積累 便于加密處理 設備便于集成化、微型化（單位體積可以完成更多的任務） 便于開展綜合業務 占用的帶寬比較寬 數字通信的優點很多，但事物總是一分為二的。數字通信的許多長處

37、是以增加信號帶寬為代價的。比如，一路模擬電話信號的帶寬為4kHz，而一路數字電話信號大概要占2060kHz的帶寬。這說明數字通信的頻帶利用率低。傳輸系統輸入信息輸入數據發送的信號接收的信號輸出數據源點終點發送器接收器調制解調器PC 機公用電話網調制解調器數字比特流數字比特流模擬信號模擬信號 正文正文數據通信系統源系統目的系統傳輸系統輸出信息PC 機數字調制與解調：數字調制與解調： ASKASK：幅度鍵控：幅度鍵控 FSKFSK：移頻鍵控：移頻鍵控 PSKPSK：移相鍵控：移相鍵控 DPSK:DPSK:差分移相鍵控差分移相鍵控 APK:APK:振幅相位混合調制振幅相位混合調制 QPSKQPSK：

38、OPSKOPSKMSKMSK（最小移頻鍵控）（最小移頻鍵控）: :TFMTFM（平滑調頻）（平滑調頻）4QAM 16QAM 64QAM 512QAM 4QAM 16QAM 64QAM 512QAM PR-SSB(部分相應單邊帶)：VSB-AM(殘留邊帶調幅)：NCFSK(非相干移頻鍵控) TDPSK(時間差分移相鍵控) FDPSK(頻率差分移相鍵控) TFSK(時頻鍵控) 信號例子：信號例子：聲音信號：漢語“用戶”一詞的時域波形 信源編碼，目的無損傷恢復，編碼有效性，不同特性信道的適應性 糾錯編碼，糾正傳輸過程的差錯 信道編碼，適應信道的特性，均衡信號的頻率特性和相關性。 TCM技術 網格編碼

39、調制技術 多址通信概念： 同一通信網內不同臺站公用同一指定信道，進行相互間的多邊通信。是應用信號分割理論的通信方式。 頻分多址 FDMA 時分多址 TDMA 碼分多址 CDMA 空分多址SDMA 收端為了正確再現所傳遞的信號，必須產生一個時間上與發端信號同步的時鐘信號，由此時鐘信號控制各個接受環節，恢復出原來的信號。 PDH(準同步數字序列) SDH（同步數字序列）同步傳輸 同步傳輸方式傳輸時是將一個大的數據塊一起發送。傳輸時，需要在數據塊前放上兩個或以上的同步信號字符SYN，在數據塊結束加上后同步信號。 同步傳輸線路利用率高，多用于字符信息塊的高速傳送。但這種方式收發雙方控制復雜。 異步傳輸

40、 異步傳輸也叫做起止式傳輸，它以字符為單位，在每個字符前增加一個起始位，字符代碼后增加、1.5、位停止位。它允許碼字之間存在不確定的空閑時間。 異步傳輸設備簡單，費用不高，但速率較低。 復接也稱為復用：通常是將若干個低速或低帶寬信號合成一個高速或高帶寬信號的過程。 有復接就有分接，分接是復接的逆過程。 電路交換技術 GSM CDMA PHS 一點多址微波(3.5GHz 或更高)GW1TSLEGW2SS7SNSP(IP)PS有線網有線網小靈通小靈通RP RPC核心網核心網無線網無線網Q.931SS7SNSPGWGWPSTN/LEIntranetRP RP RP RP DB ServerWeb S

41、erverDBOSSNMSTSFWRPCRPCRPC服務器群網關無線網 通信頻率的分段 各類通信使用的頻段= v / f = v / f 其中其中 v v 3.0 3.010108 8m/sm/s計算機技術誕生前： 通信系統采用電路交換（我們的程控交換機），用戶通信時，信道的某一容量（帶寬）固定分配給指定用戶（64Kbit/s），不論其傳輸有沒有內容。計算機技術誕生后： 數據傳輸有實時的，也有非實時的，有時有大量的突發數據，數據的種類也發生變化，有大量的小數據量的通信。 分組通信： 可以提高信道的利用率， 具有較好的可靠性 具有較強的靈活性 分組通信采用隨機多址技術解決碰撞或沖突。 IP技術：

42、 隨著計算機的大量應用而產生TCP/IP（傳輸控制協議/網間協議） 是Internet的基礎協議，是數據打包和尋址的標準協議。 TCP負責打包和傳送，IP負責尋址， 電視信號 MPEG1 MPEG2 MPEG4 MP3 MP4 任何通信網都不能離開信令系統 信令就是指導通信終端、交換系統、傳輸系統協同運行，就是通信各部分共同遵守的指令。 信令分：隨路信令 共路信令 中國1號信令（隨路） 中國7號信令（共路） 國際信令：No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 R1 R2 (隨路) No.6 No.7（共路） 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3

43、 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 波分復用就是光的頻分復用。 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s復用器分用器EDFA120 km發光二極管（LED-Light-emitting Diode） 激光二極管（LD-Laser Diode）傳播模式(Spread Mode)現在的技術支持兩種在光纖中傳播光線的模式。多模傳播：多束光線從光源經由芯材通過不同的光路傳輸。光線在纜線中如何傳

44、播依賴于芯材結構。模 式(Mode)多 模(Multi-Mode)單 模（ Single Mode）階 躍(Step-Index)漸 變(Graded-Index) 含義：通信媒體又稱傳輸媒介，是通信傳輸系統中發方與收方之間的物理路徑。 常用通信媒體 明線 雙絞線 同軸電纜 波導 光纖 微波無線電 衛星通信 明線 形式：由電桿支持、架設在地面上的一種裸線。v應用場合：早期的長途線路和市內公用電話電報網。應用場合：早期的長途線路和市內公用電話電報網。v優點：對話音信號衰耗小、施工技術簡單；優點：對話音信號衰耗小、施工技術簡單；v缺點：易受氣候和外界磁場的影響，傳輸頻帶窄、話缺點：易受氣候和外界磁

45、場的影響，傳輸頻帶窄、話路少。路少。 雙絞線 形式：將一對絕緣線扭絞在一起，任意擰成螺旋形，以減少對外部干擾和串音的敏感。v應用場合：用戶與本地中心站間及中心站與中心站間的應用場合：用戶與本地中心站間及中心站與中心站間的連線。連線。v優點：價格便宜，使用方便，安裝容易。優點：價格便宜，使用方便，安裝容易。v多芯對稱電纜：將多對單獨的絕緣雙絞線包裝在外部保多芯對稱電纜：將多對單獨的絕緣雙絞線包裝在外部保護層中，相鄰對線螺距不同，以護層中，相鄰對線螺距不同，以限制相互之間的串音限制相互之間的串音或電磁干擾或電磁干擾。v帶屏蔽的雙絞線（有金屬屏蔽）：對外部噪聲、串音有帶屏蔽的雙絞線（有金屬屏蔽）：對

46、外部噪聲、串音有較好的低抗力。較好的低抗力。 同軸電纜 結構：由對地不對稱的同軸管構成。內層導體內層導體外層導體外層導體絕絕 緣緣 體體包包 層層v優點：壽命長、通信容量大、質量穩定、外界干擾小、優點：壽命長、通信容量大、質量穩定、外界干擾小、可靠性高和維護便利等。可靠性高和維護便利等。v分類：分類：50同軸電纜：適于傳輸基帶數字信號，常用于計算同軸電纜：適于傳輸基帶數字信號，常用于計算機局域網或電話系統的遠程傳輸；機局域網或電話系統的遠程傳輸；75 （120120）同軸電纜：又稱寬帶同軸電纜主要用同軸電纜：又稱寬帶同軸電纜主要用于模擬傳輸系統，是于模擬傳輸系統，是CATV的標準傳輸電纜。的標

47、準傳輸電纜。 波導 形式：由一個中空的金屬管構成，其橫截面可以是矩形、橢圓形或圓形。 優點：在微波頻率上衰減很小。 應用場合：常用作微波發送機和微波天線之間的有效連接。 光纖 形式：很細的、可彎曲的、能傳導光束的介質。 傳輸原理：利用光導纖維傳遞光脈沖完成通信。 結構：外殼外殼纖芯纖芯包層包層塑料制成，可吸收光線、防塑料制成，可吸收光線、防止串音、保護外層表面。止串音、保護外層表面。透明玻璃制成，纖芯的折透明玻璃制成，纖芯的折射率射率高于高于包層，可形成光包層，可形成光波導效應，使大部分光被波導效應，使大部分光被束縛在纖芯中傳輸。束縛在纖芯中傳輸。 光纖 分類：單模光纖單模光纖多模光纖多模光纖

48、階躍型光纖階躍型光纖漸變型光纖漸變型光纖單模與多模光纖比較單模與多模光纖比較單模光纖多模光纖光纖中只傳輸一種模式細芯，要有激光源端接難色散小、效率高價格昂貴適于長距與高速場合光纖中存在多種傳輸模式粗芯端接容易色散大、效率低價格較便宜用于短距與低速場合折射率折射率剖面剖面輸入輸入脈沖脈沖輸出輸出脈沖脈沖階躍型多模光纖階躍型多模光纖漸變型多模光纖漸變型多模光纖單模光纖單模光纖光纖類型光纖類型包層包層纖芯纖芯包層包層纖芯纖芯包層包層纖芯纖芯 光纖 優點： 傳輸頻帶寬，通信容量大； 傳輸損耗低，中繼距離長； 抗雷電和電磁的干擾性好； 體積小、重量輕。 缺點：接續困難，光接口比較昂貴。 光纖是通信領域中

49、重要的傳輸媒質，為數據通信、遠距離光纖是通信領域中重要的傳輸媒質，為數據通信、遠距離通信、寬帶高速通信和海底傳輸系統提供了良好的傳輸環境。通信、寬帶高速通信和海底傳輸系統提供了良好的傳輸環境。 微波無線電 形式：將地球上的大氣作為電磁波的長距離傳送介質。 應用場合：作為陸上無線電系統的傳送介質。 優點： 跨越自然障礙和阻隔的能力強，最適合于移動通信； 成本低、中繼距離遠、傳輸質量比較穩定。 缺點： 雨雪天氣易產生吸收損耗，不利地形或環境易造成衰落現象，引起較高的誤碼率； 保密性差。 無線電通信 形式：將地球上的大氣作為電磁波的傳送介質。 應用場合：作為個人移動通信的傳送介質。 優點： 跨越自然

50、障礙和阻隔的能力強，最適合于移動通信； 傳輸質量比較穩定。 缺點： 不利地形或環境易造成衰落現象，引起較高的誤碼率； 電波對人體的影響 衛星通信 原理：利用同步衛星上的通信轉發器接收地面站發射的信號，對信號放大變頻后再轉發給其他地面站。 優點：頻帶寬、通信容量大、誤碼率低、通信質量高、覆蓋面廣； 應用場合：遠距離傳送電話、電傳、電視業務及高利用率國際干線。 明線 點9 5 4 32 28 頻率特性 傳統銅線的再利用 再利用的潛力 皮線對高速數據傳輸的危害 FTTB LAN FTTH LAN SDH傳送網的概念最初于1985年由美國貝爾通信研究所提出，稱之為同步光網絡（Synchronous O

51、ptical NETwork,SONET）。它是由一整套分等級的標準傳送結構組成的，適用于各種經適配處理的凈負荷（即網絡節點接口比特流中可用于電信業務的部分）在物理媒質如光纖、微波、衛星等上進行傳送。該標準于1986年成為美國數字體系的新標準。國際電信聯盟標準部（ITUT）的前身國際電報電話資詢委員會（CCITT）于1988年接受SONET概念，并與美國標準協會（ANSI）達成協議，將SONET修改后重新命名為同步數字系列（Synchronous Digital Hierarchy,SDH）,使之成為同時適應于光纖、微波、衛星傳送的通用技術體制。 SDH網是對原有PDH（Plesiochron

52、ous Digital Hierarchy準同步系列）網的一次革命。應用：網絡互聯連接互聯網絡視頻信號傳送特點：全透明傳輸傳輸效率高網絡安全性高網管功能強1、直接電纜線接入2、HDSL延伸接入3.光纖接入1、 近代通信技術發展回顧2、 幾個重要通信理論3、 現代通信技術及通信網絡4、 現代通信網絡的演進及關系現代通信網絡的演進及關系5、 目前的幾項熱門通信技術數字數據網（Digital Data Network，簡稱DDN）管理簡便穩定性高連接方式靈活通信時延小協議簡單 分組網絡X.25 ATM網絡 傳統分組包交換協議變得過于復雜，不能適合突發性、高帶寬業務，而ATM為我們提供了多業務、綜合性

53、的網絡平臺，并提供了高帶寬、可突發的控制機制。 1G TACS 北美制式 北美地域廣闊 基站的功率比較大，覆蓋廣。模擬網絡。 GSM 歐洲制式，歐洲人口密度比北美大，基站功率適中。 CDMA 北美制式，無線特點與 TACS相同。 PHS 起源于日本，人口密度特別大，容量要求大，基站功率小，覆蓋半徑小。第一代PHS作為接入網絡。我們使用的第二代PHS完全是按照移動網絡設計。1、ATM網絡提供電信級的業務， IP技術的發展為用戶提供了更加廣泛的應用，擴展性較強。2、ATM網絡提供了較強的帶寬保證，IP技術會為用戶盡力提供所需服務。3、未來ATM網絡與IP網絡會慢慢走向融合。 電路交換 核心部分軟交

54、換（包交換） 用戶業務的分散控制 業務的集中控制 業務集中控制的好處 通信網絡與計算機網絡 電視網絡與計算機網絡 三網融合 電力線是平行線 電力線的寬帶接入 電力線帶來的競爭 搖把電話 雙音頻電話（脈沖） 手機（短信等功能） PDA（GPS、掌中電腦等） 計算機ISDN的設想1、 近代通信技術發展回顧2、 幾個重要通信理論3、 現代通信技術及通信網絡4、 現代通信網絡的演進及關系5、目前的幾項熱門通信技術、目前的幾項熱門通信技術 WDM的含義 Dense Wavelength Division Multiplexing 利用一根光纖可以同時傳輸多個不同波長的光載波的特點，把光纖可能應用的波長范

55、圍劃分成若干個波段，每個波段用作一個獨立的通道傳輸一種預定波長（其信號類型、制式與速率均可不同）的光信號。合波器合波器Tx 1Tx nEDFA分波器分波器Rx 1Rx nEDFAEDFA 充分利用光纖的帶寬資源 方便擴容 對速率和調制方式透明 通道對數據格式是透明的 適應未來光網絡建設的要求 6416 8 1 比特率比特率(TDM)2.5Gb/s 10Gb/s 40Gb/s20Gb/s 80Gb/s 320Gb/s40Gb/s 160Gb/s 640Gb/s160Gb/s 640Gb/s 2.56Tb/sWDM 通路數通路數網絡容量演進q 通常我們所說的以太網主要是指以下三種不同的局域網技術：

56、以太網/IEEE 802.3：采用同軸電纜作為網絡媒體，傳輸速率達到10Mbps； 100Mbps以太網：又稱為快速以太網，采用雙絞線作為網絡媒體，傳輸速率達到100Mbps；1000Mbps以太網：又稱為千兆以太網，采用光纜或雙絞線作為網絡媒體，傳輸速率達到1000Mbps（1Gbps）以太網簡介以太網簡介q 以太網以其高度靈活，相對簡單，易于實現的特點，成為當今最重要的一種局域網建網技術。雖然其它網絡技術也曾經被認為可以取代以太網的地位，但是絕大多數的網絡管理人員仍然把將以太網作為首選的網絡解決方案。q 為了使以太網更加完善，解決所面臨的各種問題和局限，一些業界主導廠商和標準制定組織不斷的

57、對以太網規范做出修訂和改進。也許，有的人會認為以太網的擴展性能相對較差，但是以太網所采用的傳輸機制仍然是目前網絡數據傳輸的重要基礎。以太網簡介以太網簡介 概念： IP地址就是給每個連接在因特網上的主機分配一個在全世界范圍是惟一的標識符。 對于網絡來說，沒有地址就無法上網通信。在一個TCP/IP網絡上每一個主機都有一個不同的IP地址。 我們可以根據規范和經驗申請更多的地址，可以合理地分配IP地址，可以用CIDR和NAT技術減緩對IP地址的使用，但是隨著互連網發展速度的不斷加快，無論是CIDR技術還是NAT轉換技術，或者加快加緊申請地址的步伐，都無法阻止IPv4地址資源的耗盡，對下一代IP協議中足

58、夠大的IP地址空間的要求已迫在眉睫。為了滿足互聯網日益膨脹的地址需求，IETF(Internet Engineering Task Force，互聯網工程專門工作組)提出了IP協議的下一版本IPv6。這是現今很熱門的話題。 IPv6地址是128位的，地址空間包含的準確地址數為340282366920938463374607431768211456個。 IPv6地址的表示采用16進制的表示方法。將128比特分為8組，每組16比特，用4個16進制數表示，各組之間用“：”隔開，每組中最前面的0可以省略，但每組必須得有一個數，如： FEDC：BA98：7654：3210：FEDC：BA98：7654：

59、3210 1080: 0：0: 0:8:800:200C:417A 下一代下一代IP地址地址(IPv6)qIPv6協議可提供滿足新的應用的性能和安全性：相對較少的報頭和固定的報頭長度使路由器的硬件實現更加簡單，減少了路由負擔，從而提高網絡效率；同時IPv6有足夠的長度使得能在基本報頭的后面放置擴展報頭，提供包括安全性在內的其他功能。 3G是英文3rd Generation的縮寫，指第三代移動通信技術。 第一代(1G)模擬制式手機 第二代(2G)GSM、TDMA等數字手機 是指將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽

60、、電話會議、電子商務等多種信息服務。為了提供這種服務，無線網絡必須能夠支持不同的數據傳輸速度，也就是說在室內、室外和行車的環境中能夠分別支持至少2Mbps(兆字節每秒)、384kbps(千字節每秒)以及144kbps的傳輸速度。 國際電信聯盟(ITU)在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流無線接口標準，寫入3G技術指導性文件2000年國際移動通訊計劃(簡稱IMT-2000)。 W-CDMA 即WidebandCDMA，也稱為CDMADirectSpread，意為寬頻分碼多重存取，其支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商，日本公司也或多或少參與其中。 CDM