现代信息技术综合论述

现代信息技术导论1一.我国信息技术产业成就辉煌2通信信息业发展的速度:人类社会借助于纸、笔和文字进行通信大约持续了1800年.模拟通信持续了大约180年.大规模采用数字通信大约18年.在这18年中,我们又经历了翻天覆地的变化.3建成了以光缆为主体的大容量数字干线传输网,已形成了全国“八横八纵”的格状光缆骨干网.

传输速率:10Gb/s.

相当于每秒钟传送800卷邓选.

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2.我国电话用户总数达到1.79亿门,我国交换网已成为世界第二大网.

长途电信网已完成由五级向两级的历史性跨越.5

3.数字移动通信(GSM)系统正在高速发展,我国的GSM网络已成为世界上最大的数字移动通信网络.CDMA系统也在我国迅速发展.移动用户已达1.45亿户.“无线风光”已成为当今社会的一道特有的风景.(--history)64.数据业务在我国迅速崛起:1993年9月第一个公用数据通信网---CHINAPAC正式开通业务.1994年9月---CHINADDN1994年开始了中国互联网的建设.7数据的比较:8互联网技术对当代社会影响深远.一则小幽默:

BEGBEG.COMeBEG.COM9

总之,我国信息技术产业发展迅猛、成就辉煌.我在几年前的三个预言已经或正在实现.10二.新世世纪初IT业的发展展展望11尽管通信信和信息息产业已已有了如如此迅猛猛的发展展,但是是绝不会会就此止止步.在在未来的的十年里里,IT技术还将将有若干干重大突突破.我我认为起起码包括括如下五五个方面面:121.芯片片集成和和计算机机技术芯片技术术,微电电子技术术是现代代通信,计算机机和信息息业的基基础,人人们所说说的奔腾腾Ⅱ等,都主要要是指计计算机CPU的芯片.1)摩摩尔定律律:每18个月月,芯片片集成度度提高一一倍,价价格减少少一半.对计算算机的运运算速率率和功能能也是如如此.13实际上，，目前每每一年左左右芯片片的集成成度和运运算速率率就提高高一倍。。到2000年底，每每个芯片片上可包包含上亿亿个元件件；而到到2010年，每个个芯片上上将包含含100亿个元件件。个人人电脑每每秒可执执行1000亿条指令令，是现现在的250倍。14当前,世世界最高高水平的的单片集集成电路路芯片上上所容纳纳的元器器件数量量已达80多亿亿个,美美国先进进的集成成电路生生产线已已经采用用了12英寸硅硅片、0.18微米的的工艺技技术,典典型产品品为256MBDRAM存储器器.152)全新的的计算算机有有可能能出现现并投投入商商用。。例如如:利用分分子键键存储储数据据的““生物物芯片片”.利用量量子理理论来来存储储数据据的量量子计计算机机.利用光光子而而非电电子处处理信信息的的光子子计算算机。。163)去年1月,我国国报道道了中中科院院物理理所在在超高高密度度存储储技术术上取取得突突破,将现现有光光盘信信息容容量提提高了了100倍倍.他们研研制出出世界界上存存储密密度最最高的的有机机材料料,将将信息息存储储点的的直径径减少少到0.6纳米米,并并可进进行信信息点点的擦擦除.一张张这样样的光光盘可可存储储一个个国家家图书书馆的的全部部信息息.这这体现现了纳纳米技技术的的一项项成果果.17芯片或或微电电子技技术的的进步步，肯肯定将将使计计算机机的存存储成成为““海量量”，，也肯肯定将将极大大地提提高信信息处处理的的速度度。这这也将将对信信息高高速交交换、、宽带带传输输提出出了新新的要要求。。182.密集式式波分分复用用和全全光网网络技技术关于波波分复复用技技术:1)光光通信信的基基本原原理和和传输输速率率目前，，单波波长光光纤通通信系系统速速率已已达10Gbps，不过其其潜力力已尽尽,而而此时时所利利用的的光纤纤容量量仅占占其有有效带带宽极极小的的一部部分.192)现用波波长和可用用波长的比比较:大量量带宽资源源有待于开开发利用.单模光纤的的适用工作作区主要有有两个:1310nm窗口和1550nm窗口。实际际上，1310nm窗口的低衰衰耗区约有有100nm；1550nm窗口的低衰衰耗区大约约也有100nm。因而两个工工作区共约约200nm的低衰耗区区可用，这这相当于30000GHz的频带宽度度。这一巨巨大的带宽宽资源现仅仅利用了约约0.01%.20120013001400150016001260136014801580衰减波长单个光源谱谱宽213)波分复复用的基本本思想:将不同波长长的多个光光源发出的的光信号在在一根光纤纤上传送,在接收端端再将这些些波长分离离,从而提提高了光纤纤带宽资源源的利用率率.22合波器分波器光源1单根光纤1,2…...N检测器光源2检测器光源N检测器信道1信道2信道N12N信道1信道2信道N234)波分复用的的主要特点点:*可以以大大提高高传输容量量.*可以以节省大量量光纤和再再生器.*可以以利用不同同波长传送送不同的电电信业务.*便于于扩容,便便于引入宽宽带新业务务.245)波分复用的的当前进展展:2000年年4月,朗朗讯公司推推出了WaveStarOLS800G系统,可在在一根光纤纤上传输320个2.5G波长或80个10G波长.在此基础上上若增加““太比特速速率”的合合波分波器器就可平滑滑过渡到1.6T系统.最新报道:朗讯的LambdaXtremeTransport光网络系统统已具有超超长距离(4000km)、、超大容量(2.56Tb/s)特征,它是是一个DWDM系统.25关于全光网网络技术:所谓全光网网,是指从从网络核心心一直到终终端用户节节点之间的的信号通道道都保持着着光的形式式,采用端端到端的完完全的光路路,中间没没有电信号号的介入.也就是说说,在整个个长途传输输和交换网网络中都是是光信号而而非电信号号在起作用用.26全光网的主主要优点是是:1)全光网网中光信号号的流动不不再有光电电转换的障障碍,克服服了途中由由于电子器器件处理信信号速率难难以提高的的困难.省省掉了大量量电子器件件,大大提提高了传输输速率.2)全光网网采用波分分复用技术术,以波长长选择路由由,可方便便地提供多多种协议的的业务.273)全光网组组网极具具灵活性性,在任任何节点点可以抽抽出或加加入某个个波长.4)由于于沿途没没有变换换和存储储,网中中许多光光器件都都是无源源的,因因而可靠靠性高.28全光网的的关键单单元:1)光分插复复用器(OADM):可通过网网管系统统在光传传输的中中间局站站上、下下一个或或几个波波长的光光信号.WDM光信号WDM光信号分出某个个λ插入某个个λ292)光交叉连连接设备备(ODXC):利用软件件可将任任一输入入光纤上上的任一一波长转转换为任任一输出出光纤的的任一波波长上,从而达达到对各各路光信信号的交交叉连接接.去年年已有256××256的报道道.输入光纤纤输出光纤纤303)光放放大器:在传输过过程中放放大WDM光信号,以实现现长距离离的传送送.现已已有1550波长长范围的的光放大大器.由WDM、、OADM和ODXC构成的全全光网络络是传输输交换网网络发展展的方向向.313.IP技术和ATM技术通信的两两个要素素:传输输与交换换.交换的实实质是信信息流的的转移.这里所所说的信信息流,包括数数据、话话音、视视频等.这些业业务的数数据被综综合到一一起,通通过光纤纤传输到到节点,经节点点转移到到另一光光纤上传传输,这这就是交交换.交交换的模模式有两两种,即即IP与ATM技术.32关于IP技术:1)协协议的概概念.协议即规规矩,或或通信双双方事先先商量好好的约定定.332)在Internet中,采用用TCP/IP协议组.TCP:TransmissionControlProtocol(传输控制制协议)IP:InterconnectingProtocol(互联协议议)34出版社打包(TCP协议组)分检选路(IP协议组)不同路由（低层协议））TCP/IP示意图(高层应用)353)TCP的作用:*在发方将将（高层应用用）数据分成成一个个的分分组,对每个个分组加上序序号、接收方方地址(即用用户B的地址),以以及差错控制制信息.*在收方对对分组是否出出错进行检查查,发现出错错时要求重发发该分组,并并按序号恢复复原始数据.364)IP的作用:对每一个分组组选择合适的的路由,将它它们送至收方方.路由器是实现现IP协议,为数据据分组选择路路由的关键部部件,它相当当于交换网中中的交换节点点.37Internetrouterrouter局域网1局域网2用户A用户B385)IP网络中数据传传输具有特点点:*路由器根根据IP分组中的目的的地址来选择择路由,各个个分组长度可可以不同,同同一用户信息息的各分组又又可以选取不不同的路由传传送.*路由器对对输入的分组组不进行流量量控制,仅按按先到先服务务的原则使后后到的分组排排队等候,因因而路由器转转发分组的时时延将随业务务量而变.39*当资源不不足时就丢掉掉来不及处理理的IP包.在IP的目的地,终终端的TCP层会检验出IP包的丢失,从从而要求源端端重发.这也也表现为时延延.*路由器对对输入的IP包不纠错,接接收端的TCP层发现错误后后也要求源端端重发该IP分组,这同样样表现为时延延.40由此可见,路路由器越多,时延越大,抖动越多.因此,人们称称之为“尽力力而为”的服服务方式,它它不能保证QOS.它可以传送数数据业务,但但不宜传送实实时的话音、、视频和多媒媒体业务.416)IP技术的新进展展(1):*路由器的的处理速率大大大提高,Tb/s级的路由器即即将商用.42InternetPSTNPSTNrouterrouter网关A网关B电话PC机PC机PC机43IP技术的新进展展(2):*流媒体技术术:流式传输输把声音、音像或动画等等信息由音视视频服务器同同用户计算机机连接、实时时传送,用户户只需经过几几秒或几十秒秒的启动延时时即可观看,这不仅使启启动延时大大大缩短,而且且还不需要太太大的缓存容容量.在Internet/Intranet中使用流式传传输技术的连连续时基媒体体就称为流媒媒体.流媒体技术改改变了过去必必须先下载、、再播放所需需长时间、大大存储的要求求.44流媒体涉及的的关键技术:采用高效的压压缩算法,以以便降低数据据传输速率.采用缓存技术术,以便弥补补延时和抖动动,保证数据据包顺序组装装和连续播出出.采用合适的传传输协议,包包括实时传输输协议RTP、实时传输控制制协议RTCP、实时流协议RTSP和资源预留协协议RSVP等.45由于上述技术术和协议的飞飞速进步,从从而使IP网可用于IP电话、IP视频和远程教教育、远程医医疗等.IP网络有可能““包打天下””.46关于ATM技术:1)ATM传送的分组长长度固定,由由5字节的信信头和48字字节的信息共共53字节组组成,称为信信元.2)ATM交换机利用用用户信令控制制来建立连接接.当输入呼呼叫量超过网网络资源时,交换机不予予受理.对于于已接受的呼呼叫,能很好好地保证服务务质量.因此此它非常类似似于电路交换换机.473)因此,ATM既能很好地支支持实时业务务,如电话、、视频、多媒媒体业务等,又能支持各各种速率的数数据业务,因因而人们称之之为面向连接接的交换.ATM是支撑B-ISDN的最重要的技技术,我国ATM通信网络已初初具规模.48结论:ATM和IP技术都可能支支撑未来的宽宽带多媒体传传输和交换网网络,两者都都在迅速发展展,鹿死谁手手尚难预测.人们普遍对对IP技术看好,认认为它是未来来的发展方向向.494.第三代移移动通信系统统将获得广泛泛应用501)第二代移移动通信(2G):2G面临的主要课课题:提供全全球化漫游和和多媒体业务务.目前第二代移移动电话的体体系有两种：：CDMA网络和GSM网络，但这两两个网络之间间难以实现漫漫游，不能满满足全球通信信的需求;同同时，数据通通信技术的进进步特别是因因特网的普及及，使多媒体体通信成为大大众渴望享受受的服务，并并成为现代通通信发展的主主要目标之一一。512)ITU提出的的第三三代移移动通通信系系统IMT-2000的主要要特征征:3G应是一一个全全球化化系统统,应应具有有世界界统一一的频频段,应能能达到到全球球的漫漫游.3G应能提提供宽宽带的的多媒媒体业业务,包括括视频频的2Mb业务.(IMT:InternetMobile/MultimediaTelecommunications)523G应能从从第二二代系系统平平稳过过渡.3G应能与与发展展的固固定网网业务务同步步发展展,完完全互互通.当前,移动动通信信业界界的共共识是是:未未来的的移动动通信信网络络将向向IP化方向向演进进,未未来的的移动动通信信网络络将是是一个个全IP的分组组网络络.533)由由2G向3G的过渡渡:3G的标准准正在在制定定之中中,涉涉及地地面技技术的的标准准有10种种,包包括我我国提提出的的TD-SCDMA技术.众多多的标标准使使之难难以大大规模模发展展.同同时,“杀杀手应应用””也是是制约约瓶颈颈之一一.3G何时能能得到到大规规模的的市场场认同同,众众说说纷纭纭,其其关键键是是是否有有“杀杀手应应用””.但但一致致的看看法是是应加加速应应用GPRS技术.GPRS被称为为2.5G移动通通信系系统.(GeneralPacketRadioService)544)GPRS的特点点:GPRS是基于于GSM的新型型移动动分组组数据据承载载业务务,是是移动动通信信向分分组化化发展展的里里程碑碑.GPRS的最最高速速率可可达115kbps,可以以满足足用户户上网网的要要求.55GPRS支持Internet的IP协议及及X.25协议.在GSM系统中中,新新引入入了GGSN(网关GPRS支持节节点),它它可以以与多多种数数据网网络连连接,并可可把GPRS信包进进行协协议转转换,传送送到远远端的的TCP/IP或X.25网络.56若干个个GPRS用户可可共享享一个个无线线信道道,而而一个个移动动数据据用户户也可可同时时利用用多个个信道道,因因而GPRS用户的的实际际数据据通信信速率率十分分灵活活,可可以低低于100bit/s也可高高于100Kbit/s.结论:GPRS将会得得到厂厂商和和用户户的支支持,技术术也已已成熟熟,可可望快快速发发展.575））其其它它无无线线新新技技术术：：例如如蓝蓝牙牙技技术术（（bluetooth),具有有无无限限广广阔阔的的前前景景。。其其特特点点:近距距离离:10m频率率2.45GHz:公用用、、免免费费、、免免申申请请蓝牙牙程程序序写写在在一一个个9mm××9mm的微微芯芯片片中中,该该芯芯片片嵌嵌入入各各种种信信息息设设备备,支支持持它它们们相相互互通通信信传输速率率<1Mbps585.宽带接入入技术展展望用户接入入,即““最后一一公里””已成为为网络最最后的瓶瓶颈,引引起了人人们广泛泛地注意意.基本思路路:在铜铜线接入入上展开开带宽;把光纤纤接入作作为最终终的接入入手段.591)N-ISDN技术利用N-ISDN技术扩展展带宽---““一线通通”方案案,速率率可为2B+D,B代表64K,而D代表16K,即144Kb/s,最高可达达2M,从而实现现了“一一边上网网一边打打电话””.60特点:多功能---利利用一对对电话线线即可享享用电话话、传真真、可视视电话及及数据通通信等业业务.传输速率率高.使用方便便,上网网通话互互不干扰扰.速率灵活活,64K,N××64K,2M61AO/DI(alwayson/dynamicISDN)----永远动态态在线ISDN技术由美国提提出,已已开始迅迅速普及及.挖掘D信道潜力力,将其其作为低低速数据据专线.通过D信道,可可收发E-MAIL、、信息浏览览等,而而且永远远在线.需高速率率时,可可自动由由D信道扩展展到B信道,即即16K～128K,甚至144K.62ADSL—非对称数数字用户户线技术术数字用户户线系统统(XDSL)是一种有有效的宽宽带接入入技术,它有十十几种花花样,ADSL是当前最最为常用用的一种种,称为为非对称称用户线线技术.ADSL:asymmetricaldigitalsubscriberlines63特点:无须改动动铜缆网网络设施施,利用用现有的的双绞线线就能提提供宽带带业务.其下行速速率可达达8Mb/s左右,上上行速率率可达144Kb/s或384kb/s,可支持因因特网和和电话业业务,以以及视频频点播(VOD)业务.实际速率率取决于于用户线线的线径径与传输输距离.话音业务务和数据据业务互互不干扰扰.64成本偏高高.对用户线线的要求求较高,实际能能开到1.5Mb/s速率以上上的用户户线通常常仅35%左右右.用户侧设设备稍为为复杂,需专人人安装.由此产生生了改进进型的ADSL,称为无分分路器的的ADSL,即UADSL.65ADSL系统参考考模型话音分离离器ATU-RATU-C终端端各种业业务务电话业务务ATU:ADSL传输单元C:局端R:用户端66ADSL的频谱分配话音上行下行频率67UADSL的特点:下行速率降低低到1.5Mb/s,其复杂性和功功耗大为降低低,传输距离离也延长到5.4km.用户处不再用用电话分离器器,简化了用用户侧设备.从而省去了专专人安装测试试用户侧设备