第10章(计算机通信和通信设备)

第十章计算机通信和通信设备•数字通信的基本概念•网络设备第2页10.1通信系统的组成•通信系统应包括：信源、变换器、信道、反变换器和信宿等几个要素，另外在通信过程中会叠加上由噪声源产生的干扰。这些要素的含义如下所述。••①信源：发出信息的源，可分为模拟信源和数字信源。②变换器：其作用是把信源产生的各种原始信号转换成适合在某种具体信道中传送的信号。计算机硬件技术基础第3页通信系统的组成•③信道：指传输信号的通道，可以是有线的，也可以是无线的，有线和无线又有多种传输媒质。④反变换器：基本功能是完成变换器的反变换，其任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复原始信号。⑤信宿：传输信息的归宿，其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。⑥噪声源：信道中的噪声以及分散在通信系统其他各处的噪声的集中表示。计算机硬件技术基础第4页数据通信的分类•根据数据传输是多位还是一位，数字通信可以分为并行和串行两种方式，而串行又可分为同步和异步。随着通信技术的发展，目前，有用串行取代并行的趋势。•根据传输模式（通信方式，数据流动的方向）数字通信可以分为：单工、半双工和全双工。计算机硬件技术基础第5页通信速率与数据传输方式•带宽是通信信道的宽度。在模拟通信中是指信道频率上界与下界之差，是介质传输能力的度量，在以赫兹（Hz）为单位计量。在数字通信中一般使用每秒位数(b/s或bps)作为带宽的计量单位，实际上就是最高的数据传输速率。•表征信号传输的速率是波特率，单位是波特（Baud）。波特率为每秒传送的码元数，而在计算机通信中一般常用的是数据传输率（比特率）。•当一个信号携带多个二进制位时，比特率往往大于波特率。换句话说，一个码元中可以传送多个比特。计算机硬件技术基础第6页通信速率与数据传输方式•数据的传输可以是以基带（编码后的数字信号直接在信道上传送）或频带（调制成模拟信号后再传送）方式进行传输。•在某些有线信道中，若传输距离不太远且通信容量不太大时，可以直接传送数字信号，我们称之为数字信号的基带传输。而在另外一些信道，特别是无线信道和光信道中，数字基带信号则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输，我们把这种传输称为数字信号的频带传输。计算机硬件技术基础第7页数据的同步方式•同步目的是使接收端与发送端在时间基准上一致(包括开始时间、位边界、重复频率等)。•同步的方式一般有位同步、字符同步（异步传输）和帧（Frame。计算机硬件技术基础第8页编码与调制•编码是用数字信号来表示数字或模拟数据•调制是用模拟信号来表示数字或模拟数据。•对模拟数据进行数字编码的目的是要在数字信道传送模拟数据。计算机硬件技术基础第9页编码与调制•将用数字数据进行模拟调制的目的是为了在模拟信道中传送数字信号。计算机硬件技术基础第10页多路复用技术•复用是为了实现多个信息源共享一个公共信道，以提高线路的利用率。•频分复用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）、时分复用TDM（TimeDivisionMultiplexing）和波分复用WDM（WaveDivisionMultiplexing）。计算机硬件技术基础第11页多路复用技术计算机硬件技术基础第12页信号带宽、信道带宽与差错控制•信号带宽是信号的最高频率分量（最高数据传输率）与最低频率分量（最低数据传输率）之差。•信道带宽则限定了允许通过该信道的信号下限频率和上限频率，也就是限定了一个频率通带。如为了无失真的进行数据传输，信号带宽必须在信道带宽之内。•在通信过程中，由于干扰的存在必定会引起通信的错误，即通信的差错。•控制差错的基本方法是：接收方进行差错检测，并向发送方应答，告知是否正确接收。计算机硬件技术基础第13页10.3计算机通信网的组成•计算机网络是指能够互换信息且独立自治的计算机及通信子网的集合，涉及三个方面的问题：–①必须有两台或两台以上自治的计算机互相连接起来才能构成网络；–②需要一条通道（或通信子系统）将这些计算机连接起来；–③计算机之间要交换信息，彼此之间就需要有某些规定和约定，这就是通信协议（protocol）。•网络的组成元素可分为网络节点和通信链路两部分。–网络节点又分为端节点和交换节点两种，端节点指通信的源和宿节点；交换节点指网络通信过程中起控制、暂存和转发信息作用的节点。–通信链路指传输信息的通路，即通信子网中的传输媒介，其作用是在机器之间传送比特。计算机硬件技术基础第14页网络拓扑计算机硬件技术基础第15页10.3计算机通信网的组成•1.网络结构–所谓网络的拓扑结构是指通信子网中交换节点的互连模式。按拓扑结构进行划分，网络可以分为集中式和分布式两种基本类型。•2.传输技术–从广义上讲，有两种类型的传输技术：点到点网络和广播网络。•3.网络规模–将计算机通信网分类的另一个标准是它的连接距离，即网络规模。–真正意义上的通信网是指局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。计算机硬件技术基础第16页10.3计算机通信网的组成•4.网络互联与网络软件–互连的网络集合就称为互联网（internet）。常见的互联网是通过广域网连接起来的局域网的集合。•5.协议的体系结构–通信协议（简称协议），是指相互通信的各方对如何进行信息交换所一致同意的一整套规则。–1974年国际标准化组织（ISO—InternationalOrganizationforStandardization）开发了开放系统互连参考模型，简称为OSI（OSI/RM—ReferenceModelforOpenSystemsInterconnection）计算机硬件技术基础第17页10.4虚拟专用网络•虚拟专用网络（VPN—VirtualPrivateNetwork）是依靠网络服务提供商，在公用网络中建立专用的数据通信网络的技术。•虚拟专用网能够实现专用网络的功能，但它不是真实的专用网络。在虚拟专用网中，任意两个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路，而是利用某种公众网的资源动态组成的。它可以连接在Internet上的位于不同地方的计算机硬件技术基础第18页10.4虚拟专用网络计算机硬件技术基础第19页10.5调制解调器•1.模拟调制解调器•模拟Modem是利用电话网模拟交换线路实现远距离数据传输的传统技术。最高速率57.6Kbps。计算机硬件技术基础第20页2.DSL技术•DSL技术包含几种不同的类型，通常称为xDSL。•例如，ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine）表示非对称数字用户线路计算机硬件技术基础第21页3.电缆调制解调器•利用有线电视线缆进行网络信息传输•在有线网络中心前端、分前端或光节点上放置CMTS（CableModemTerminationSystem），用户可通过电缆调制解调器（CableModem）方式接入Internet。•由于数据信号与电视信号所处的频带不同，因此用户同时还可通过传统的模拟电视机接收有线台前端传来的电视节目。•计算机硬件技术基础第22页4.电力线调制解调器•“电力线通信”，是指利用电力线通信（PLC，PowerLineCommunication）技术在电力线上传输数据和话音信号的一种通信方式。•“电力线上网”就是用户只需要添加一个特制的Modem，这个Modem顶端是一个与常规电源插头。用户只要将电脑与Modem接通，再将Modem插上电源插座，电脑即可上网。计算机硬件技术基础第23页5CDMA和GSM/GPRSModem•CDMA和GSM/GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。因此，也将此类Modem称为无线网卡。计算机硬件技术基础第24页10.6.1网络适配器•网络适配器也叫网卡，NIC（NetworkInterfaceCard）。网卡是局域网中最基本的部件之一，它是连接计算机与网络的硬件设备。无论是双绞线、同轴电缆、光纤还是无线连接，都必须借助于网卡才能实现数据的通信。•网卡的主要工作原理是整理计算机上发往网线上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。•每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM中的，我们把它叫做MAC地址（物理地址），且保证绝对不会重复。计算机硬件技术基础第25页中继器•传输介质超过了网段长度后，可采用中继器（Repeater，也称集中器—Concentrator）延伸网络的距离，对弱信号予以再生放大。计算机硬件技术基础第26页网桥•网桥（Bridge）也称桥接器，用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接。计算机硬件技术基础第27页集线器•集线器是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。•集线器是一种以星型拓扑结构将通信线路集中在一起的设备，相当于总线，工作在物理层，是局域网中应用最广的连接设备。•如今由于现在交换机的价格越来越低，基本接近集线器，所以集线器已经基本退出历史舞台了，而被交换机所取代了。计算机硬件技术基础第28页交换机•交换机（switch）是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。•从理论角度来看，交换机是根据以太网数据包的目的地址将以太网数据包从原端口送至目的端口，可同时向不同的目的端口发送以太网数据包，可以同时传输多个数据包，这个特点决定了通过交换机组建的网络传输速度更快。计算机硬件技术基础第29页集线器和交换机计算机硬件技术基础第30页路由器•路由器是用于不同网络之间的连接。路径的选择是路由器的主要任务。路径选择包括两种基本的活动：一是最佳路径的判定；二是网间信息包的传送。•路由器是在多个网络和介质之间实现网络互联的一种设备，是一种比网桥更复杂的网络互联设备。•使用路由器后，形形色色的通信子网融为一体，形成了一个更大范围的网络。计算机硬件技术基础第31页路由器计算机硬件技术基础第32页家用无线路由器计算机硬件技术基础第33页电信级路由器计算机硬件技术基础CRS-3路由器新路由器的理论数据处理能力达到322Tbps。思科自称，由72部CRS-3路由器组成的网络系统可在4分钟内将人类历史上任何一部电影通过互联网传输完毕，或可以保证中国13亿人口同时参加视频会议。也就说快到足以让所有中国男人、女人和小孩同时打视频电话。第34页网关计算机硬件技术基础•网关（协议转换器）是互连网络中操作在OSI网络层之上的具有协议转换功能设备。•网关用来互联完全不同的网络，把一种协议变成另一种协议，把一种数据格式变成另一种数据格式，把一种速率变成另一种速率，以求两者的统一。第35页计算机硬件技术基础VOIP的基本概念•VoIP（VoiceoverIP）就是俗话说的IP电话（InternetProtocalPhone），是利用IP网络实现语音通信的一种通信手段。•优点–①符合三网合一的发展方向–②充分利用网络资源–③价格低廉的服务第36页VoIP的应用方案计算机硬件技术基础将一台语音网关连接到网络交换机上，并将语音网关与公司的电话交换机相连。第37页VoIP的应用方案•将IP电话机直接连接在公司局域网内就可以满足公司特定人员拨打IP电话的需要。计算机硬件技术基础