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1、第第 16 章章 计算机网络与现代通信技术计算机网络与现代通信技术16.2 现代通信技术概述现代通信技术概述16.1 计算机网络概述计算机网络概述本章是本教材的基础知识，主要对计算机网络及其发展和本章是本教材的基础知识，主要对计算机网络及其发展和现代通信技术作一简单介绍。现代通信技术作一简单介绍。第第 16 章章 计算机网络与现代通信技术计算机网络与现代通信技术16.1 计算机网络概述计算机网络概述凡是将分布在不同地理位置上具有独立工作能力的计算机、凡是将分布在不同地理位置上具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备通过通信设备或通信网络连接起来，并在各终端及其附属设备通过通信设备或通信网络连
2、接起来，并在各个设备间配以特定的协议，来实现不同计算机或设备间资源共个设备间配以特定的协议，来实现不同计算机或设备间资源共享的系统，称为享的系统，称为计算机网络计算机网络。16.1.1 计算机网络分类计算机网络分类目前任何一种关于计算机如何分类的方法都不是十全十美，目前任何一种关于计算机如何分类的方法都不是十全十美，一般按网络的传输技术和规模分为两类。一般按网络的传输技术和规模分为两类。1. 网络按传输技术分类网络按传输技术分类广播网络广播网络点对点网络点对点网络( (1) ) 广播网络广播网络( (2) ) 点对点网络点对点网络广播网络的通信是共享介质。网络上处理的最小单位是广播网络的通信是
3、共享介质。网络上处理的最小单位是数据分组，任何一台计算机发出的数据分组都可以被网络上数据分组，任何一台计算机发出的数据分组都可以被网络上的全体的全体( (工作站工作站) )接收接收。每个分组都携带了一个它所要发往的。每个分组都携带了一个它所要发往的目的地的地址，当任何一台机器接收到一个数据组后，它检目的地的地址，当任何一台机器接收到一个数据组后，它检查是不是发给自己的，是则收，否则弃。查是不是发给自己的，是则收，否则弃。点对点网络使发信者和收信者之间有许多连接通道。数点对点网络使发信者和收信者之间有许多连接通道。数据分组要通过它们中间的一台或数台机器，而且每一个数据据分组要通过它们中间的一台或
4、数台机器，而且每一个数据分组所经历的路径是不确定的。分组所经历的路径是不确定的。 主要应用在较大规模的地方主要应用在较大规模的地方应用在较小和地理位置较集中的场合应用在较小和地理位置较集中的场合2. 网络按规模分类网络按规模分类局域网局域网城域网城域网广域网广域网( (1) )局域网局域网常建在实验室、建筑物或校园里。主要连接计算机或常建在实验室、建筑物或校园里。主要连接计算机或工作站来共享网络资源和信息交换。工作站来共享网络资源和信息交换。 局域网与其它网的区别在于：局域网与其它网的区别在于：大小、传输技术与拓朴结构。大小、传输技术与拓朴结构。( (1) ) 局域网局域网局域网结构示意图局域
5、网结构示意图代理服务器代理服务器通信网通信网代理服务器代理服务器终端终端终端终端便携终端便携终端便携终端便携终端以太网的结构一般是以同轴电缆或双绞线连接构成的以太网的结构一般是以同轴电缆或双绞线连接构成的物理连接，使相互连接的不同设备可以相互通信。物理连接，使相互连接的不同设备可以相互通信。负责管理一个小型内部网络，内部网络上的负责管理一个小型内部网络，内部网络上的所有设备必须通过它才能与外部网络联系。所有设备必须通过它才能与外部网络联系。( (2) ) 城域网城域网广域网结构示意图广域网结构示意图比局域网的规模大，但采用相同技术。可以支持多媒比局域网的规模大，但采用相同技术。可以支持多媒体业
6、务，也可以包括有线电视网，并能实施高质量的远程体业务，也可以包括有线电视网，并能实施高质量的远程会议系统、远程教育和电视实况转播。会议系统、远程教育和电视实况转播。( (3) ) 广域网广域网16.1.2 Internet 简介简介1. 什么是什么是 2. 3. 是全球范围内的计算机互联网络，是巨大的信是全球范围内的计算机互联网络，是巨大的信息资源。息资源。( (1) ) 电子邮箱电子邮箱( (2) ) 远程登录远程登录( (3) ) 文件传输文件传输( (4) ) WWW 网络网络*开放性开放性*易用性易用性*高度集合性高度集合性*扩展性扩展性4. ( (1) ) 网络高速化。网络高速化。(
7、 (2) ) 网络规范化。网络规范化。( (3) ) 网络安全问题。网络安全问题。( (4) ) 网络网络16.2 现代通信技术概述现代通信技术概述16.2.1 通信系统分类通信系统分类通信实际上是由一地向另一地传送含有信息的消息。通通信实际上是由一地向另一地传送含有信息的消息。通信中所传递的消息，有各种不同的形式，如符号、文字、语信中所传递的消息，有各种不同的形式，如符号、文字、语言、数据等，因而根据所传递消息的类别，在通信业务上中言、数据等，因而根据所传递消息的类别，在通信业务上中分为电报、电话、数据传输及可视电话等。分为电报、电话、数据传输及可视电话等。返回返回 通信系统的分类标准不是惟
8、一的，若按照消息传输媒质的通信系统的分类标准不是惟一的，若按照消息传输媒质的不同，可分为有线通信和无线通信；若按照按照传输信号的不不同，可分为有线通信和无线通信；若按照按照传输信号的不同可分为数字通信和模拟通信。同可分为数字通信和模拟通信。( (1) ) 有线通信有线通信信号信号变换变换网络接口网络接口网络接口网络接口信号信号变换变换有线通道有线通道1. 按照传输媒质分类按照传输媒质分类消息传输用消息传输用 “导线导线” 作为传输媒质来进行通信。作为传输媒质来进行通信。将话筒微弱的电将话筒微弱的电信号进行放大，信号进行放大，使之符合一定的使之符合一定的标准要求。标准要求。将该信号继续进将该信号
9、继续进行必要的转换，行必要的转换，使之符合网络或使之符合网络或信道的传输。信道的传输。接收端进行相接收端进行相反的转换工作，反的转换工作，恢复原始信号。恢复原始信号。无线通信系统示意图无线通信系统示意图调制调制射频功放射频功放载波载波发送端发送端射频放大射频放大解调解调接收端接收端( (2) ) 无线通信无线通信无线通信不需要架设线路而用无线电波在空间传递消息。无线通信不需要架设线路而用无线电波在空间传递消息。话筒话筒话筒的声电转换器把语音变成电信号，需经电台用高频话筒的声电转换器把语音变成电信号，需经电台用高频( (射频射频) )振荡信号振荡信号“运载运载”低频语音信号，然后再辐射出去低频语
10、音信号，然后再辐射出去( (调调制制) )。高频振荡波称为载波。高频振荡波称为载波。在接收端收到已调制的高频信号时，要将有用的低频语在接收端收到已调制的高频信号时，要将有用的低频语音信号分离音信号分离出来出来( (解调解调) )，再经扬声器的声电转换恢复为原始，再经扬声器的声电转换恢复为原始语音信号。由于信号较弱，在两端均有放大环节。语音信号。由于信号较弱，在两端均有放大环节。扬声器扬声器( (a) ) 调幅方式调幅方式( (2) ) 无线通信无线通信调制方式可分为调制方式可分为幅度调制幅度调制( (AM) )角度调制角度调制调频调频( (FM) )调相调相( (PM) )将低频信号将低频信号
11、“加加”到高频载波信号的幅度到高频载波信号的幅度上。上。AMuAuMuC高频载高频载波信号波信号低频调低频调制信号制信号调幅后调幅后信号信号( (b) ) 调频方式调频方式( (2) ) 无线通信无线通信低频信号将导致高频载波瞬时频率的变化。低频信号将导致高频载波瞬时频率的变化。FMuFuMuC高频载高频载波信号波信号低频调低频调制信号制信号调频后调频后信号信号 调频方式与调幅方式相比，前者载波幅度恒定，抗干扰调频方式与调幅方式相比，前者载波幅度恒定，抗干扰特性优于调幅方式。特性优于调幅方式。( (1) ) 数字通信系统数字通信系统2. 按照传输信号分类按照传输信号分类数字通信系统数字通信系统
12、模拟通信系统模拟通信系统信信源源信信源源编编码码信信道道编编码码调调制制信信道道信信道道解解码码信信源源解解码码信信宿宿噪噪声声源源解解调调变换器变换器反变换器反变换器( (2) ) 模拟通信系统模拟通信系统噪声源噪声源信源信源调制调制信道信道解调解调信宿信宿 以语音信号通信为例，发话者为信源，发话器将语音信号以语音信号通信为例，发话者为信源，发话器将语音信号转换成电信号，由于其频率低，故称为基带信号。为适应频带转换成电信号，由于其频率低，故称为基带信号。为适应频带信道传输，需要用调制器把语音基带信号变换为占有一定频率信道传输，需要用调制器把语音基带信号变换为占有一定频率范围的频带信号，该信号
13、通过信道被传输到接收端，由解调器范围的频带信号，该信号通过信道被传输到接收端，由解调器恢复成基带信号，受话器完成电声交换，恢复原始信号并将其恢复成基带信号，受话器完成电声交换，恢复原始信号并将其传给受话者，即音宿。传给受话者，即音宿。 与数字通信系统相比，模拟通信系统优点是频带利用率高，与数字通信系统相比，模拟通信系统优点是频带利用率高，缺点是抗干扰能力差，不易保密，设备不易大规模集成，故发缺点是抗干扰能力差，不易保密，设备不易大规模集成，故发展不如数字通信系统快。展不如数字通信系统快。16.2.2 电缆通信与微波中继通信电缆通信与微波中继通信微波站微波站微波站微波站中继站中继站通信通信网网络
14、络通信通信网网络络电缆通信电缆通信是较早发展起来的通信手段，在有线通信中占是较早发展起来的通信手段，在有线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 世纪世纪 60 年代发展的，它弥补了电缆通信年代发展的，它弥补了电缆通信的缺点。的缺点。16.2.3 光纤通信光纤通信( (a) ) 层绞式层绞式( (b) ) 单位式单位式( (c) ) 骨架式骨架式( (d) ) 带状式带状式光纤通信光纤通信与电缆通信相比具有容量大、传输距离长、抗电与电缆通信相比具有容量大、传输距离长、抗电磁干扰性能好，并可以大量节省有色金属。磁干扰性能好，并可以大量节省有色金属。光纤光纤的全称是光导纤维，是
15、用石英玻璃制成的纤维丝，在的全称是光导纤维，是用石英玻璃制成的纤维丝，在实应用上是几条或几百条光纤绞合成电缆。实应用上是几条或几百条光纤绞合成电缆。16.2.3 光纤通信光纤通信外层外层纤芯纤芯 光纤结构示意图光纤结构示意图光端机或光端机或关口站关口站光端机或光端机或关口站关口站光缆光缆光缆光缆再生站再生站通信通信网络网络通信通信网络网络光纤通信系统示意图光纤通信系统示意图16.2.4 卫星通信卫星通信地面站地面站卫星通信系统示意图卫星通信系统示意图地面站地面站地面通地面通信网络信网络地面通地面通信网络信网络 卫星通信的特点是通信距离远，覆盖面大，不受地形条卫星通信的特点是通信距离远，覆盖面大
16、，不受地形条件限制，传输容量大，可靠性高。件限制，传输容量大，可靠性高。16.2.4 卫星通信卫星通信卫星卫星( (空间系统空间系统) )跟踪遥测跟踪遥测指令系统指令系统监控监控管理系统管理系统地面站地面站系统系统地面站地面站系统系统通信业务通信业务控制中心控制中心卫星通信系统结构示意图卫星通信系统结构示意图卫星通信系统，根据轨道的不同可分为同步轨道和中、卫星通信系统，根据轨道的不同可分为同步轨道和中、低轨道系统，但系统结构基本相同。低轨道系统，但系统结构基本相同。16.2.4 卫星通信卫星通信覆盖覆盖重叠区重叠区同步卫星同步卫星建立全球通信建立全球通信示意图示意图覆盖覆盖盲区盲区同步轨道是卫星处于赤道上空同步轨道是卫星处于赤道上空 35 860 km 处的圆形轨道，处的圆形轨道，卫星在这个轨道上绕地球一周的时间为卫星在这个轨道上绕地球一周的时间为 24 h，卫星与地球处，卫星与地球处于相对静止状态，两者同步运行，这种卫星也称同步卫星。于相对静止状态，两者同步运行，这种卫星也称同步卫星。三颗同步卫星可把地球除极地以外的地区覆盖，实现全球三颗同步卫星可把地球除极地以外的地区覆盖，实现全球
