第10章(計算機通信和通信設(shè)備)

第十章計算機通信和通信設(shè)備

數(shù)字通信的基本概念

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)10.1通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)應(yīng)包括：信源、變換器、信道、反變換器和信宿等幾個要素，另外在通信過程中會疊加上由噪聲源產(chǎn)生的干擾。這些要素的含義如下所述。

①信源：發(fā)出信息的源，可分為模擬信源和數(shù)字信源。

②變換器：其作用是把信源產(chǎn)生的各種原始信號轉(zhuǎn)換成適合在某種具體信道中傳送的信號。

計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)通信系統(tǒng)的組成③信道

：指傳輸信號的通道，可以是有線的，也可以是無線的，有線和無線又有多種傳輸媒質(zhì)。

④反變換器：基本功能是完成變換器的反變換，其任務(wù)是從帶有干擾的接收信號中正確恢復(fù)原始信號。

⑤信宿

：傳輸信息的歸宿，其作用是將復(fù)原的原始信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。

⑥噪聲源：信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其他各處的噪聲的集中表示。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信的分類根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸是多位還是一位，數(shù)字通信可以分為并行和串行兩種方式，而串行又可分為同步和異步。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，目前，有用串行取代并行的趨勢。根據(jù)傳輸模式（通信方式，數(shù)據(jù)流動的方向）數(shù)字通信可以分為：單工、半雙工和全雙工。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)通信速率與數(shù)據(jù)傳輸方式帶寬是通信信道的寬度。在模擬通信中是指信道頻率上界與下界之差，是介質(zhì)傳輸能力的度量，在以赫茲（Hz）為單位計量。在數(shù)字通信中一般使用每秒位數(shù)(b/s或bps)作為帶寬的計量單位，實際上就是最高的數(shù)據(jù)傳輸速率。表征信號傳輸?shù)乃俾适遣ㄌ芈?，單位是波特（Baud）。波特率為每秒傳送的碼元數(shù)，而在計算機通信中一般常用的是數(shù)據(jù)傳輸率（比特率）。當一個信號攜帶多個二進制位時，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)通信速率與數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)的傳輸可以是以基帶（編碼后的數(shù)字信號直接在信道上傳送）或頻帶（調(diào)制成模擬信號后再傳送）方式進行傳輸。在某些有線信道中，若傳輸距離不太遠且通信容量不太大時，可以直接傳送數(shù)字信號，我們稱之為數(shù)字信號的基帶傳輸。而在另外一些信道，特別是無線信道和光信道中，數(shù)字基帶信號則必須經(jīng)過調(diào)制將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，我們把這種傳輸稱為數(shù)字信號的頻帶傳輸。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的同步方式同步目的是使接收端與發(fā)送端在時間基準上一致

(包括開始時間、位邊界、重復(fù)頻率等)。同步的方式一般有位同步、字符同步（異步傳輸）和幀（Frame。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)編碼與調(diào)制編碼是用數(shù)字信號來表示數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)調(diào)制是用模擬信號來表示數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)。對模擬數(shù)據(jù)進行數(shù)字編碼的目的是要在數(shù)字信道傳送模擬數(shù)據(jù)。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)編碼與調(diào)制將用數(shù)字數(shù)據(jù)進行模擬調(diào)制的目的是為了在模擬信道中傳送數(shù)字信號。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)多路復(fù)用技術(shù)復(fù)用是為了實現(xiàn)多個信息源共享一個公共信道，以提高線路的利用率。頻分復(fù)用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）、時分復(fù)用TDM（TimeDivisionMultiplexing）和波分復(fù)用WDM（WaveDivisionMultiplexing）。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)多路復(fù)用技術(shù)

計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)信號帶寬、信道帶寬與差錯控制信號帶寬是信號的最高頻率分量（最高數(shù)據(jù)傳輸率）與最低頻率分量（最低數(shù)據(jù)傳輸率）之差。信道帶寬則限定了允許通過該信道的信號下限頻率和上限頻率，也就是限定了一個頻率通帶。如為了無失真的進行數(shù)據(jù)傳輸，信號帶寬必須在信道帶寬之內(nèi)。在通信過程中，由于干擾的存在必定會引起通信的錯誤，即通信的差錯?？刂撇铄e的基本方法是：接收方進行差錯檢測，并向發(fā)送方應(yīng)答，告知是否正確接收。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)10.3計算機通信網(wǎng)的組成計算機網(wǎng)絡(luò)是指能夠互換信息且獨立自治的計算機及通信子網(wǎng)的集合，涉及三個方面的問題：①必須有兩臺或兩臺以上自治的計算機互相連接起來才能構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)；②需要一條通道（或通信子系統(tǒng)）將這些計算機連接起來；③計算機之間要交換信息，彼此之間就需要有某些規(guī)定和約定，這就是通信協(xié)議（protocol）。網(wǎng)絡(luò)的組成元素可分為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和通信鏈路兩部分。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點又分為端節(jié)點和交換節(jié)點兩種，端節(jié)點指通信的源和宿節(jié)點；交換節(jié)點指網(wǎng)絡(luò)通信過程中起控制、暫存和轉(zhuǎn)發(fā)信息作用的節(jié)點。通信鏈路指傳輸信息的通路，即通信子網(wǎng)中的傳輸媒介，其作用是在機器之間傳送比特。

計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)拓撲計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)10.3計算機通信網(wǎng)的組成1.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所謂網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是指通信子網(wǎng)中交換節(jié)點的互連模式。按拓撲結(jié)構(gòu)進行劃分，網(wǎng)絡(luò)可以分為集中式和分布式兩種基本類型。2.傳輸技術(shù)從廣義上講，有兩種類型的傳輸技術(shù)：點到點網(wǎng)絡(luò)和廣播網(wǎng)絡(luò)。3.網(wǎng)絡(luò)規(guī)模將計算機通信網(wǎng)分類的另一個標準是它的連接距離，即網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。真正意義上的通信網(wǎng)是指局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）。

計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)10.3計算機通信網(wǎng)的組成4.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)軟件互連的網(wǎng)絡(luò)集合就稱為互聯(lián)網(wǎng)（internet）。常見的互聯(lián)網(wǎng)是通過廣域網(wǎng)連接起來的局域網(wǎng)的集合。5.協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)通信協(xié)議（簡稱協(xié)議），是指相互通信的各方對如何進行信息交換所一致同意的一整套規(guī)則。1974年國際標準化組織（ISO—InternationalOrganizationforStandardization）開發(fā)了開放系統(tǒng)互連參考模型，簡稱為OSI（OSI/RM—ReferenceModelforOpenSystemsInterconnection）計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)10.4虛擬專用網(wǎng)絡(luò)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN—VirtualPrivateNetwork）是依靠網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商，在公用網(wǎng)絡(luò)中建立專用的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。虛擬專用網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)專用網(wǎng)絡(luò)的功能，但它不是真實的專用網(wǎng)絡(luò)。在虛擬專用網(wǎng)中，任意兩個節(jié)點之間的連接并沒有傳統(tǒng)專網(wǎng)所需的端到端的物理鏈路，而是利用某種公眾網(wǎng)的資源動態(tài)組成的。它可以連接在Internet上的位于不同地方的計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)10.4虛擬專用網(wǎng)絡(luò)計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)10.5調(diào)制解調(diào)器1.模擬調(diào)制解調(diào)器模擬Modem是利用電話網(wǎng)模擬交換線路實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)技術(shù)。最高速率57.6Kbps。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)2.DSL技術(shù)DSL技術(shù)包含幾種不同的類型，通常稱為xDSL。例如，ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine）表示非對稱數(shù)字用戶線路計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)3.電纜調(diào)制解調(diào)器利用有線電視線纜進行網(wǎng)絡(luò)信息傳輸在有線網(wǎng)絡(luò)中心前端、分前端或光節(jié)點上放置CMTS（CableModemTerminationSystem），用戶可通過電纜調(diào)制解調(diào)器（CableModem）方式接入Internet。由于數(shù)據(jù)信號與電視信號所處的頻帶不同，因此用戶同時還可通過傳統(tǒng)的模擬電視機接收有線臺前端傳來的電視節(jié)目。

計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)4.電力線調(diào)制解調(diào)器“電力線通信”，是指利用電力線通信（PLC，PowerLineCommunication）技術(shù)在電力線上傳輸數(shù)據(jù)和話音信號的一種通信方式?！半娏€上網(wǎng)”就是用戶只需要添加一個特制的Modem，這個Modem頂端是一個與常規(guī)電源插頭。用戶只要將電腦與Modem接通，再將Modem插上電源插座，電腦即可上網(wǎng)。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)5CDMA和GSM/GPRSModemCDMA和GSM/GPRS是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。因此，也將此類Modem稱為無線網(wǎng)卡。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)10.6.1網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)絡(luò)適配器也叫網(wǎng)卡，NIC（NetworkInterfaceCard）。網(wǎng)卡是局域網(wǎng)中最基本的部件之一，它是連接計算機與網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備。無論是雙絞線、同軸電纜、光纖還是無線連接，都必須借助于網(wǎng)卡才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。網(wǎng)卡的主要工作原理是整理計算機上發(fā)往網(wǎng)線上的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)分解為適當大小的數(shù)據(jù)包之后向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送出去。每塊網(wǎng)卡都有一個唯一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點地址，它是網(wǎng)卡生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)時燒入ROM中的，我們把它叫做MAC地址（物理地址），且保證絕對不會重復(fù)。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)中繼器傳輸介質(zhì)超過了網(wǎng)段長度后，可采用中繼器（Repeater，也稱集中器—Concentrator）延伸網(wǎng)絡(luò)的距離，對弱信號予以再生放大。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)網(wǎng)橋網(wǎng)橋（Bridge）也稱橋接器，用它可以完成具有相同或相似體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)集線器集線器是中繼器的一種，其區(qū)別僅在于集線器能夠提供更多的端口服務(wù)，所以集線器又叫多口中繼器。集線器是一種以星型拓撲結(jié)構(gòu)將通信線路集中在一起的設(shè)備，相當于總線，工作在物理層，是局域網(wǎng)中應(yīng)用最廣的連接設(shè)備。如今由于現(xiàn)在交換機的價格越來越低，基本接近集線器，所以集線器已經(jīng)基本退出歷史舞臺了，而被交換機所取代了。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)交換機交換機（switch）是一種基于MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）識別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。從理論角度來看，交換機是根據(jù)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的目的地址將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包從原端口送至目的端口，可同時向不同的目的端口發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，可以同時傳輸多個數(shù)據(jù)包，這個特點決定了通過交換機組建的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度更快。

計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)集線器和交換機計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)路由器路由器是用于不同網(wǎng)絡(luò)之間的連接。路徑的選擇是路由器的主要任務(wù)。路徑選擇包括兩種基本的活動：一是最佳路徑的判定；二是網(wǎng)間信息包的傳送。路由器是在多個網(wǎng)絡(luò)和介質(zhì)之間實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的一種設(shè)備，是一種比網(wǎng)橋更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備。使用路由器后，形形色色的通信子網(wǎng)融為一體，形成了一個更大范圍的網(wǎng)絡(luò)。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)路由器計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)家用無線路由器計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)電信級路由器計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)CRS-3路由器新路由器的理論數(shù)據(jù)處理能力達到322Tbps。思科自稱，由72部CRS-3路由器組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可在4分鐘內(nèi)將人類歷史上任何一部電影通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸完畢，或可以保證中國13億人口同時參加視頻會議。也就說快到足以讓所有中國男人、女人和小孩同時打視頻電話。網(wǎng)關(guān)計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)網(wǎng)關(guān)（協(xié)議轉(zhuǎn)換器）是互連網(wǎng)絡(luò)中操作在OSI網(wǎng)絡(luò)層之上的具有協(xié)議轉(zhuǎn)換功能設(shè)備。網(wǎng)關(guān)用來互聯(lián)完全不同的網(wǎng)絡(luò)，把一種協(xié)議變成另一種協(xié)議，把一種數(shù)據(jù)格式變成另一種數(shù)據(jù)格式，把一種速率變成另一種速率，以求兩者的統(tǒng)一。計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)VOIP的基本概