計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)代通信技術(shù)

1、第第 16 章章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代通信技術(shù)16.2 現(xiàn)代通信技術(shù)概述現(xiàn)代通信技術(shù)概述16.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述本章是本教材的基礎(chǔ)知識，主要對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展和本章是本教材的基礎(chǔ)知識，主要對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展和現(xiàn)代通信技術(shù)作一簡單介紹?，F(xiàn)代通信技術(shù)作一簡單介紹。第第 16 章章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代通信技術(shù)16.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述凡是將分布在不同地理位置上具有獨(dú)立工作能力的計(jì)算機(jī)、凡是將分布在不同地理位置上具有獨(dú)立工作能力的計(jì)算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備通過通信設(shè)備或通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，并在各終端及其附屬設(shè)備通過通信設(shè)備或通信網(wǎng)絡(luò)連

2、接起來，并在各個(gè)設(shè)備間配以特定的協(xié)議，來實(shí)現(xiàn)不同計(jì)算機(jī)或設(shè)備間資源共個(gè)設(shè)備間配以特定的協(xié)議，來實(shí)現(xiàn)不同計(jì)算機(jī)或設(shè)備間資源共享的系統(tǒng)，稱為享的系統(tǒng)，稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。16.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類目前任何一種關(guān)于計(jì)算機(jī)如何分類的方法都不是十全十美，目前任何一種關(guān)于計(jì)算機(jī)如何分類的方法都不是十全十美，一般按網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)和規(guī)模分為兩類。一般按網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)和規(guī)模分為兩類。1. 網(wǎng)絡(luò)按傳輸技術(shù)分類網(wǎng)絡(luò)按傳輸技術(shù)分類廣播網(wǎng)絡(luò)廣播網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)( (1) ) 廣播網(wǎng)絡(luò)廣播網(wǎng)絡(luò)( (2) ) 點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)廣播網(wǎng)絡(luò)的通信是共享介質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)上處理的最小單位是廣播網(wǎng)絡(luò)的通信是

3、共享介質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)上處理的最小單位是數(shù)據(jù)分組，任何一臺計(jì)算機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)分組都可以被網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)分組，任何一臺計(jì)算機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)分組都可以被網(wǎng)絡(luò)上的全體的全體( (工作站工作站) )接收接收。每個(gè)分組都攜帶了一個(gè)它所要發(fā)往的。每個(gè)分組都攜帶了一個(gè)它所要發(fā)往的目的地的地址，當(dāng)任何一臺機(jī)器接收到一個(gè)數(shù)據(jù)組后，它檢目的地的地址，當(dāng)任何一臺機(jī)器接收到一個(gè)數(shù)據(jù)組后，它檢查是不是發(fā)給自己的，是則收，否則棄。查是不是發(fā)給自己的，是則收，否則棄。點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)使發(fā)信者和收信者之間有許多連接通道。數(shù)點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)使發(fā)信者和收信者之間有許多連接通道。數(shù)據(jù)分組要通過它們中間的一臺或數(shù)臺機(jī)器，而且每一個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)分組要通過它們中間的一臺或

4、數(shù)臺機(jī)器，而且每一個(gè)數(shù)據(jù)分組所經(jīng)歷的路徑是不確定的。分組所經(jīng)歷的路徑是不確定的。 主要應(yīng)用在較大規(guī)模的地方主要應(yīng)用在較大規(guī)模的地方應(yīng)用在較小和地理位置較集中的場合應(yīng)用在較小和地理位置較集中的場合2. 網(wǎng)絡(luò)按規(guī)模分類網(wǎng)絡(luò)按規(guī)模分類局域網(wǎng)局域網(wǎng)城域網(wǎng)城域網(wǎng)廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)( (1) )局域網(wǎng)局域網(wǎng)常建在實(shí)驗(yàn)室、建筑物或校園里。主要連接計(jì)算機(jī)或常建在實(shí)驗(yàn)室、建筑物或校園里。主要連接計(jì)算機(jī)或工作站來共享網(wǎng)絡(luò)資源和信息交換。工作站來共享網(wǎng)絡(luò)資源和信息交換。 局域網(wǎng)與其它網(wǎng)的區(qū)別在于：局域網(wǎng)與其它網(wǎng)的區(qū)別在于：大小、傳輸技術(shù)與拓樸結(jié)構(gòu)。大小、傳輸技術(shù)與拓樸結(jié)構(gòu)。( (1) ) 局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖局域

5、網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖代理服務(wù)器代理服務(wù)器通信網(wǎng)通信網(wǎng)代理服務(wù)器代理服務(wù)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(wǎng)的結(jié)構(gòu)一般是以同軸電纜或雙絞線連接構(gòu)成的以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)一般是以同軸電纜或雙絞線連接構(gòu)成的物理連接，使相互連接的不同設(shè)備可以相互通信。物理連接，使相互連接的不同設(shè)備可以相互通信。負(fù)責(zé)管理一個(gè)小型內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)責(zé)管理一個(gè)小型內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備必須通過它才能與外部網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。所有設(shè)備必須通過它才能與外部網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。( (2) ) 城域網(wǎng)城域網(wǎng)廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖比局域網(wǎng)的規(guī)模大，但采用相同技術(shù)?？梢灾С侄嗝奖染钟蚓W(wǎng)的規(guī)模大，但采用相同技術(shù)。可以支持多媒體業(yè)

6、務(wù)，也可以包括有線電視網(wǎng)，并能實(shí)施高質(zhì)量的遠(yuǎn)程體業(yè)務(wù)，也可以包括有線電視網(wǎng)，并能實(shí)施高質(zhì)量的遠(yuǎn)程會議系統(tǒng)、遠(yuǎn)程教育和電視實(shí)況轉(zhuǎn)播。會議系統(tǒng)、遠(yuǎn)程教育和電視實(shí)況轉(zhuǎn)播。( (3) ) 廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)16.1.2 Internet 簡介簡介1. 什么是什么是 2. 3. 是全球范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，是巨大的信是全球范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，是巨大的信息資源。息資源。( (1) ) 電子郵箱電子郵箱( (2) ) 遠(yuǎn)程登錄遠(yuǎn)程登錄( (3) ) 文件傳輸文件傳輸( (4) ) WWW 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)*開放性開放性*易用性易用性*高度集合性高度集合性*擴(kuò)展性擴(kuò)展性4. ( (1) ) 網(wǎng)絡(luò)高速化。網(wǎng)絡(luò)高速化。(

7、 (2) ) 網(wǎng)絡(luò)規(guī)范化。網(wǎng)絡(luò)規(guī)范化。( (3) ) 網(wǎng)絡(luò)安全問題。網(wǎng)絡(luò)安全問題。( (4) ) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)16.2 現(xiàn)代通信技術(shù)概述現(xiàn)代通信技術(shù)概述16.2.1 通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類通信實(shí)際上是由一地向另一地傳送含有信息的消息。通通信實(shí)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(shù)據(jù)等，因而根據(jù)所傳遞消息的類別，在通信業(yè)務(wù)上中言、數(shù)據(jù)等，因而根據(jù)所傳遞消息的類別，在通信業(yè)務(wù)上中分為電報(bào)、電話、數(shù)據(jù)傳輸及可視電話等。分為電報(bào)、電話、數(shù)據(jù)傳輸及可視電話等。返回返回 通信系統(tǒng)的分類標(biāo)準(zhǔn)不是惟

8、一的，若按照消息傳輸媒質(zhì)的通信系統(tǒng)的分類標(biāo)準(zhǔn)不是惟一的，若按照消息傳輸媒質(zhì)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(shù)字通信和模擬通信。同可分為數(shù)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(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)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(zhì)分類按照傳輸媒質(zhì)分類消息傳輸用消息傳輸用 “導(dǎo)線導(dǎo)線” 作為傳輸媒質(zhì)來進(jìn)行通信。作為傳輸媒質(zhì)來進(jìn)行通信。將話筒微弱的電將話筒微弱的電信號進(jìn)行放大，信號進(jìn)行放大，使之符合一定的使之符合一定的標(biāo)準(zhǔn)要求。標(biāo)準(zhǔn)要求。將該信號繼續(xù)進(jìn)將該信號

9、繼續(xù)進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換，行必要的轉(zhuǎn)換，使之符合網(wǎng)絡(luò)或使之符合網(wǎng)絡(luò)或信道的傳輸。信道的傳輸。接收端進(jìn)行相接收端進(jìn)行相反的轉(zhuǎn)換工作，反的轉(zhuǎn)換工作，恢復(fù)原始信號?；謴?fù)原始信號。無線通信系統(tǒng)示意圖無線通信系統(tǒng)示意圖調(diào)制調(diào)制射頻功放射頻功放載波載波發(fā)送端發(fā)送端射頻放大射頻放大解調(diào)解調(diào)接收端接收端( (2) ) 無線通信無線通信無線通信不需要架設(shè)線路而用無線電波在空間傳遞消息。無線通信不需要架設(shè)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(zhuǎn)換器把語音變成電信號，需經(jīng)電臺用高頻話筒的聲電轉(zhuǎn)換器把語音變成電信號，需經(jīng)電臺用高頻( (射頻射頻) )振蕩信號振蕩信號“運(yùn)載運(yùn)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(diào)調(diào)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(diào)制的高頻信號時(shí)，要將有用的低頻語在接收端收到已調(diào)制的高頻信號時(shí)，要將有用的低頻語音信號分離音信號分離出來出來( (解調(diào)解調(diào)) )，再經(jīng)揚(yáng)聲器的聲電轉(zhuǎn)換恢復(fù)為原始，再經(jīng)揚(yáng)聲器的聲電轉(zhuǎn)換恢復(fù)為原始語音信號。由于信號較弱，在兩端均有放大環(huán)節(jié)。語音信號。由于信號較弱，在兩端均有放大環(huán)節(jié)。揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器( (a) ) 調(diào)幅方式調(diào)幅方式( (2) ) 無線通信無線通信調(diào)制方式可分為調(diào)制方式可分為幅度調(diào)制幅度調(diào)制( (AM) )角度調(diào)制角度調(diào)制調(diào)頻調(diào)頻( (FM) )調(diào)相調(diào)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(diào)低頻調(diào)制信號制信號調(diào)幅后調(diào)幅后信號信號( (b) ) 調(diào)頻方式調(diào)頻方式( (2) ) 無線通信無線通信低頻信號將導(dǎo)致高頻載波瞬時(shí)頻率的變化。低頻信號將導(dǎo)致高頻載波瞬時(shí)頻率的變化。FMuFuMuC高頻載高頻載波信號波信號低頻調(diào)低頻調(diào)制信號制信號調(diào)頻后調(diào)頻后信號信號 調(diào)頻方式與調(diào)幅方式相比，前者載波幅度恒定，抗干擾調(diào)頻方式與調(diào)幅方式相比，前者載波幅度恒定，抗干擾特性優(yōu)于調(diào)幅方式。特性優(yōu)于調(diào)幅方式。( (1) ) 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)2. 按照傳輸信號分類按照傳輸信號分類數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)

12、模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)信信源源信信源源編編碼碼信信道道編編碼碼調(diào)調(diào)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(diào)調(diào)變換器變換器反變換器反變換器( (2) ) 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)噪聲源噪聲源信源信源調(diào)制調(diào)制信道信道解調(diào)解調(diào)信宿信宿 以語音信號通信為例，發(fā)話者為信源，發(fā)話器將語音信號以語音信號通信為例，發(fā)話者為信源，發(fā)話器將語音信號轉(zhuǎn)換成電信號，由于其頻率低，故稱為基帶信號。為適應(yīng)頻帶轉(zhuǎn)換成電信號，由于其頻率低，故稱為基帶信號。為適應(yīng)頻帶信道傳輸，需要用調(diào)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(diào)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?shù)浇邮斩耍山庹{(diào)器范圍的頻帶信號，該信號通過信道被傳輸?shù)浇邮斩?，由解調(diào)器恢復(fù)成基帶信號，受話器完成電聲交換，恢復(fù)原始信號并將其恢復(fù)成基帶信號，受話器完成電聲交換，恢復(fù)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(shù)字通信系統(tǒng)相比，模擬通信系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是頻帶利用率高，與數(shù)字通信系統(tǒng)相比，模擬通信系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是頻帶利用率高，缺點(diǎn)是抗干擾能力差，不易保密，設(shè)備不易大規(guī)模集成，故發(fā)缺點(diǎn)是抗干擾能力差，不易保密，設(shè)備不易大規(guī)模集成，故發(fā)展不如數(shù)字通信系統(tǒng)快。展不如數(shù)字通信系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)網(wǎng)

14、絡(luò)通信通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)電纜通信電纜通信是較早發(fā)展起來的通信手段，在有線通信中占是較早發(fā)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(jì)世紀(jì) 60 年代發(fā)展的，它彌補(bǔ)了電纜通信年代發(fā)展的，它彌補(bǔ)了電纜通信的缺點(diǎn)。的缺點(diǎn)。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(jié)省有色金屬。磁干擾性能好，并可以大量節(jié)省有色金屬。光纖光纖的全稱是光導(dǎo)纖維，是

15、用石英玻璃制成的纖維絲，在的全稱是光導(dǎo)纖維，是用石英玻璃制成的纖維絲，在實(shí)應(yīng)用上是幾條或幾百條光纖絞合成電纜。實(shí)應(yīng)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(jié)構(gòu)示意圖光纖結(jié)構(gòu)示意圖光端機(jī)或光端機(jī)或關(guān)口站關(guān)口站光端機(jī)或光端機(jī)或關(guān)口站關(guān)口站光纜光纜光纜光纜再生站再生站通信通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)通信通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)光纖通信系統(tǒng)示意圖光纖通信系統(tǒng)示意圖16.2.4 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信地面站地面站衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖地面站地面站地面通地面通信網(wǎng)絡(luò)信網(wǎng)絡(luò)地面通地面通信網(wǎng)絡(luò)信網(wǎng)絡(luò) 衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)，覆蓋面大，不受地形條衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)，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(wèi)星通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星衛(wèi)星( (空間系統(tǒng)空間系統(tǒng)) )跟蹤遙測跟蹤遙測指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)監(jiān)控監(jiān)控管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)地面站地面站系統(tǒng)系統(tǒng)地面站地面站系統(tǒng)系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)通信業(yè)務(wù)控制中心控制中心衛(wèi)星通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖衛(wèi)星通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖衛(wèi)星通信系統(tǒng)，根據(jù)軌道的不同可分為同步軌道和中、衛(wèi)星通信系統(tǒng)，根據(jù)軌道的不同可分為同步軌道和中、低軌道系統(tǒng)，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本相同。低軌道系統(tǒng)，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本相同。16.2.4 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信覆蓋覆蓋重疊區(qū)重疊區(qū)同步衛(wèi)星同步衛(wèi)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(qū)盲區(qū)同步軌道是衛(wèi)

17、星處于赤道上空同步軌道是衛(wèi)星處于赤道上空 35 860 km 處的圓形軌道，處的圓形軌道，衛(wèi)星在這個(gè)軌道上繞地球一周的時(shí)間為衛(wèi)星在這個(gè)軌道上繞地球一周的時(shí)間為 24 h，衛(wèi)星與地球處，衛(wèi)星與地球處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，兩者同步運(yùn)行，這種衛(wèi)星也稱同步衛(wèi)星。于相對靜止?fàn)顟B(tài)，兩者同步運(yùn)行，這種衛(wèi)星也稱同步衛(wèi)星。三顆同步衛(wèi)星可把地球除極地以外的地區(qū)覆蓋，實(shí)現(xiàn)全球三顆同步衛(wèi)星可把地球除極地以外的地區(qū)覆蓋，實(shí)現(xiàn)全球通信。通信。16.2.5 移動通信移動通信無線電尋呼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖無線電尋呼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1. 無線電尋呼系統(tǒng)無線電尋呼系統(tǒng)發(fā)射臺發(fā)射臺公用公用電話網(wǎng)電話網(wǎng)2341發(fā)射臺發(fā)射臺1541無線尋呼中心無線尋呼中心以及發(fā)射臺以及發(fā)射臺16.2.5 移動通信移動通信公用移動電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖公用移動電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2. 公用移動電話系統(tǒng)公用移動電話系統(tǒng)移動電移動電話局話局車載臺車載臺手持機(jī)手持機(jī)基站基站至公用至公用電話網(wǎng)電話網(wǎng)無繩電話結(jié)構(gòu)示意圖無繩電話結(jié)構(gòu)示意圖公用公用電話網(wǎng)電話網(wǎng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器手手持持機(jī)機(jī)3. 集群系統(tǒng)集群系統(tǒng) 4. 無繩電話系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)集群系統(tǒng)是集群移動通信系統(tǒng)的簡稱，屬于調(diào)度性專用網(wǎng)。集群系統(tǒng)是集群移動通信系統(tǒng)的簡稱，屬于調(diào)度性專用網(wǎng)。集群包含兩個(gè)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(gè)方面：一是將各單位或各部門所需的基站