计算机通信概述

计算机通信概述第1页，共45页，2023年，2月20日，星期四1概述通信的概念计算机通信的发展数据通信的关键问题数据通信的体系结构第2页，共45页，2023年，2月20日，星期四通信的概念通信（Communication）是把消息从一地有效地传递到另一地，即消息传递的全过程。通信是人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递，在中国古代，民间的通信只能是让别人捎口信，官方也只是通过一个一个的驿站进行信息传递，这种通信方式对远距离来说，最快也要几天的时间，而现在的通信的方式，有电报，电话，快信，短信，E-MAIL等，实现了即时通信。

第3页，共45页，2023年，2月20日，星期四电信（telecommunication）是指利用电报、电话、传真、无线电设备和互联网络等电子手段传递信息的通讯方式。电信网（telecommunicationnetwork）是多个用户电信系统互连的通信体系。是由终端设备、传输设备、交换设备等基本要素组成的综合系统。电信网的主要功能是按用户的需要传递和交流信息，以实现人类远距离通信的需要。第4页，共45页，2023年，2月20日，星期四电话的产生与发展三大电信运营商1854年WesternUnion公司成立，1877年成立美国之音电话公司1876年贝尔电话公司成立，1925年贝尔实验室成立1900年美国AT&T公司成立第5页，共45页，2023年，2月20日，星期四AT&T

美国电话电报公司（AT&T）是一家美国电信公司，创建于1877年，曾长期垄断美国长途和本地电话市场。AT&T在近20年中，曾经过多次分拆和重组。目前，AT&T是美国最大的本地和长途电话公司,总部位于得克萨斯州圣安东尼奥第6页，共45页，2023年，2月20日，星期四AT&T历史AT&T的前身是由电话发明人贝尔于1877年创建的美国贝尔电话公司。1895年，贝尔公司将其正在开发的美国全国范围的长途业务项目分割，建立了一家独立的公司称为美国电话电报公司（AT&T)。1899年，AT&T整合了美国贝尔的业务和资产，成为贝尔系统的母公司。该公司一直是美国长途电话技术的先行者。1984年，美国司法部依据《反托拉斯法》拆分AT&T，分拆出一个继承了母公司名称的新AT&T公司(专营长途电话业务)和七个本地电话公司(即“贝尔七兄弟”)，美国电信业从此进入了竞争时代。1995年，又从公司中分离出了从事设备开发制造的朗讯科技和NCR，只保留了通信服务业务。2000年后，AT&T又先后出售了无线通信，有线电视和宽带通信部门。2005年，原“小贝尔”之一的西南贝尔对AT&T兼并，合并后的企业继承了AT&T的名称。第7页，共45页，2023年，2月20日，星期四电话的产生与发展1910年，AT&T、贝尔实验室、WesternElectric从运营公司分离。1996年AT&T重组：通信业务集团（CommunicationServicesGroup）朗讯科技（LucentTechnologies）咨询公司（GlobalInformationSolutions）第8页，共45页，2023年，2月20日，星期四电话交换方式的发展1880-1910：人工交换（ManualSwitch）乔治·贝尔发明世界上第一部电话机已经100多年；最早的电话交换使用人工转接方式，接线话务员使用塞绳（link）把要通话的两端物理上连接起来；容量小、交换效率低，但它是一次远程电信号通信的跨跃。1910-1970：机电交换（ElectromechanicalSwitching）1910-1960：步进制系统（Step-by-Step）1940-1975：纵横制交换机（空分制），即Crossbar-System1960-现在：电子交换（ElectronicSwitching）模拟交换(AnalogSwitching)数字交换(DigitalSwitching)第9页，共45页，2023年，2月20日，星期四从人工交换到自动交换第一个研究发明自动电话的人是一个名叫阿尔蒙.B.史端乔的美国人，他是美国堪萨斯城一家殡仪馆的老板。他发觉，电话局的话务员不知是有意还是无意，常常把他的生意电话接到他的竞争者那里，使他的多笔生意因此丢掉。为此他大力恼火，发誓要发明一种不要话务员接线的自动接线设备。从1889年到1891年，他潜心研究一种能自动接线的交换机，结果他成功了。第10页，共45页，2023年，2月20日，星期四1891年3月10日，获得“步进制自动电话接线器”的专利权。1892年11月3日，用史端乔发明的接线器制成的“步进制自动电话交换机”在美国印第安纳州的拉波特城投入使用，这便是世界上第一个自动电话局。从此，电话通信跨入了一个新时代。自动电话的大踏步发展是在20世纪。到20世纪20年代，世界上还只有15％的电话是自动电话。随着自动电话技术的发展和进步，到20世纪50年代，世界上已有77％的电话是自动电话了。第11页，共45页，2023年，2月20日，星期四什么叫做“步进制”？这是因为它是靠电话用户拨号脉冲直接控制交换机的机械作一步一步动作的。例如，用户拨号“1”，发出一个脉冲（所谓“脉冲”，就是一个很短时间的电流），这个脉冲使接线器中的电磁铁吸动一次，接线器就向前动作一步。用户拨号码“2”，就发出两个脉冲，使电磁铁吸动两次，接线器就向前动作两步，其余类推。所以，这种交换机就叫做“步进制自动电话交换机。第12页，共45页，2023年，2月20日，星期四纵横制交换机1919年，瑞典的电话工程师帕尔姆格伦和贝塔兰德发明了一种自动接线器，叫做“纵横制接线器”，并申请了专利。1929年，瑞典松兹瓦尔市建成了世界上第一个大型纵横制电话局，拥有3500个用户。“纵横制”的名称来自纵横接线器的构造，它由一些纵棒、横棒和电磁装置构成，控制通过电磁装置的电流可吸动相关的纵棒和横棒动作，使得纵棒和横棒在某个交叉点接触，从而实现接线的工作。

第13页，共45页，2023年，2月20日，星期四公共控制设备的功能就好比是人工电话交换中的话务员，担任着接收用户拨发的电话号码的任务，并进行存储、计数、转发等工作。它模仿话务员的工作过程，但是接线速度比人工快得多。公共控制设备是：由许多电子器件组成的一个极为复杂的电子电路。

第14页，共45页，2023年，2月20日，星期四“机电”方式向“程控”方式演变程控电话交换机就是电子计算机控制的电话交换机。它是利用电子计算机技术，用预先编好的程序来控制电话的接续工作。1965年5月，美国贝尔系统的1号电子交换机问世，它是世界上第一部开通使用的程控电话交换机。但这还不是时分数字式的，而是所谓“空分”的。什么叫“空分”？空分就是用户在打电话时要占用一对线路，也就是要占用一个空间位置，一直到打完电话为止。过去机电式的交换机都是空分方式的。第15页，共45页，2023年，2月20日，星期四从1965年到1975年这10年间，绝大部分程控交换机都是空分的、模拟的。因为想要把交换机中的通话接续部分的金属接点换成电子接点比较困难，因为没有一种电子接点的开关性能（即开关断开时的电阻与接通时的电阻之比）能比得上金属接触点。第16页，共45页，2023年，2月20日，星期四1970年，法国开通了世界上第一部程控数字交换机，采用时分复用技术和大规模集成电路。随后世界各国都大力开发。进入80年代，程控数字电话交换机开始在世界上普及。

程控数字交换与数字传输相结合，可以构成综合业务数字网，不仅实现电话交换，还能实现传真、数据、图像通信等的交换。程控数字交换机处理速度快，体积小、容量大，灵活性强，服务功能多，便于改变交换机功能，便于建设智能网，向用户提供更多、更方便的电话服务。因此，它已成为当代电话交换的主要制式。第17页，共45页，2023年，2月20日，星期四贝尔系统解体前的交换体系第18页，共45页，2023年，2月20日，星期四贝尔系统解体后的交换体系第19页，共45页，2023年，2月20日，星期四我国长话网络的交换体系结构第20页，共45页，2023年，2月20日，星期四国际电话网交换体系第21页，共45页，2023年，2月20日，星期四计算机技术的产生与发展3位伟大的奠基者

乔治·布尔图灵冯·诺伊曼推动计算机技术发展的重大事件第22页，共45页，2023年，2月20日，星期四计算机通信技术的发展1864年美国Rand公司提出存储转发的概念，电路交换向分组交换过渡。快速分组交换技术——帧中继、ATMB-ISDN——综合化、高速化

(宽带综合业务数字网)第23页，共45页，2023年，2月20日，星期四计算机网络的发展1969年美国国防部ARPANET1976年X.25标准1989年ATM交换1993年国家信息基础结构（NII）行动计划：信息高速公路1994年全球信息基础结构（GII）1996年下一代因特网计划（NGI）第24页，共45页，2023年，2月20日，星期四传统的电话网络的交换系统不适合计算机的数据传输计算机的数据传输具有间歇性计算机通信具有突发性电路交换在建立通路之前的呼叫时间太长第25页，共45页，2023年，2月20日，星期四分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。第26页，共45页，2023年，2月20日，星期四分组交换技术与虚电路第27页，共45页，2023年，2月20日，星期四面向21世纪的计算机通信宽带综合业务数字网(B-ISDN)

电话局之间实现了数字化，但电话局到用户则仍然是模拟的。综合业务数字网的实现，使电话局和用户之间仍然采用一对铜线，也能够做到数字化，并向用户提供多种业务，除了拨打电话外，还可以提供诸如可视电话、数据通信、会议电视等等多种业务，从而将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。宽带可以向用户提供155Mbps以上的通信能力。计算机无线通信第28页，共45页，2023年，2月20日，星期四数字通信涉及的主要技术(1)信道与噪声涉及的基本问题有信道的概念、常用信道的特性及对所传信道的影响，克服不良信道特性的办法等。第29页，共45页，2023年，2月20日，星期四数字通信涉及的主要技术(2)数字终端技术包括发端、收端对信号进行处理过程中所涉及到的技术。模拟信号数字化问题中的信源编码/译码；数据压缩处理，语音压缩编码技术；多路复用、数字复接技术等。第30页，共45页，2023年，2月20日，星期四数字通信涉及的主要技术(3)数字基带传输技术信号传输码型码间串扰问题实现无码间串扰传输的理想条件及减少码间串扰的部分响应系统和均衡技术。第31页，共45页，2023年，2月20日，星期四数字通信涉及的主要技术(4)数字频带传输技术数字频带传输技术主要是指数字通信系统的核心技术之一——数字调制/解调技术，是将输入的数字信号（基带数字信号）变换为适合于信道传输的频带信号。第32页，共45页，2023年，2月20日，星期四数字通信涉及的主要技术(5)数字同步技术同步就是使系统的收发两端在时间上保持步调一致。同步的主要内容有载波同步、位同步、帧同步以及网同步。第33页，共45页，2023年，2月20日，星期四数字通信涉及的主要技术(6)差错控制编码技术差错控制编码/译码，属信道编码之范畴。信道编码技术主要研究检错、纠错码概念及基本实现方法。第34页，共45页，2023年，2月20日，星期四数字通信涉及的主要技术(7)信道共享技术公共信道应同时为多对用户提供数据传输服务，不能被某一对用户独占，这是提高线路利用率的有效方法。第35页，共45页，2023年，2月20日，星期四数字通信涉及的主要技术(8)数据交换技术数据交换又叫数据转接。这与电话系统的交换局一样，因为任意一对用户都是用公共的网络，转接是必然的，转接技术直接影响了通信质量和线路利用率。它与信道共享问题密切相关。第36页，共45页，2023年，2月20日，星期四数字通信涉及的主要技术(9)流量控制流量是计算机通信过程在网络中的通信量。在网络中通信链路的容量、交换结点的缓冲区和处理机等都是网络资源。在某一段时间里，如果对网络资源的需求超过了网络所能提供的，则产生了拥塞，解决网络拥塞的办法是流量控制。第37页，共45页，2023年，2月20日，星期四数字通信涉及的主要技术(10)寻址与路由选择在互联网中，两台计算机可能位于不同的子网上，此时的寻址问题最为复杂。要确定哪两个子网上的哪两台计算机通信，还要确定这两台计算机上的哪两个进程通信。在单个子网上就不必寻网址了。寻址是计算机通信中最基本的问题。在网络中两台计算机通信时，它们之间可能经过许多转接点和链路，也可能经过许多通信子网，有许多路由，如何选择其中一条，这就是路由选择要解决的问题。第38页，共45页，2023年，2月20日，星期四数据通信的层次结构交换系统高层接口进程与寻址交换层路径选择流量控制信道共享与交换网络寻址传输系统帧控与链路管理链路管理帧序检测与控制帧流量控制接入与传输误码检测与控制数据透明传输同步信号变换与编码第39页，共45页，2023年，2月20日，星期四数据通信系统的质量指标信息传输速率Rb信息传输速率(或称信息速率、比特率)指单位时间内所传送的信息量，单位是比特/秒(b/s，或bps)。码元速率RB码元速率又称为调制速率，或波特率，是指单位时间内所传递的码元数目，单位是波特(Baud)。

Rb=

RBlog2N(N为信号有效状态数)第40页，共45页，2023年，2月20日，星期四误码率误码率是指码元在传输系统出差错的概率。常用的误码率