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第4章 计算机网络与因特网 4.1 数字通信入门 4.2 计算机网络基础 4.3 因特网的组成 4.4 因特网提供的服务 4.5 网络信息安全 4.1 数字通信入门 4.1.1 通信的基本原理 4.1.2 交换技术 什么是通信(communication)？ 广而言之，通信就是信息的(远距离)传递与交流 现代通信——使用电波或光波传递信息的技术，也称为电信（telecommunication），如电报、电话、传真、电子邮件、BBS、QQ等 通信的发展历史： 1836年，英国建成第一条电报线路(Morse电报) 1876年，美国人A.G.Bell研制成可供实用的电话 20世纪初，马可尼实现了跨越大西洋的无线电报通信 1918年出现收音机和无线电广播 1938年第一个电视台开始播出 1940’s 出现彩色电视 1960’s 出现计算机网络 4.1.1 通信的基本原理 通信系统的模型 通信的三要素： 模拟信号与数字信号 通信系统中被传输的信息必须转换成某种电信号(或光信号) 才能进行传输 2.有线与无线通信 通信分有线通信和无线通信两大类。 有线通信中使用的传输介质是金属导体或光导纤 维，金属导体利用电流传输信息，光导纤维通过广 播来传输信息。 无线通信根本不需要物理连接，而是通过电磁 波在自由空间的传播来传输信息。 传输介质的类型与特点 （1）电缆通信：双绞线和同轴电缆 原理：利用电流(电压)传输信息 双绞线分类 无屏蔽双绞线 (UTP) 屏蔽双绞线 (STP) （2）光纤通信：光纤与光缆 光导纤维（光线的入射角足够大时，就会出现全反射，重复此过程，光就沿着光纤传播下去） （3）微波通信 微波：300MHz～300GHz范围内的电磁波，波长为1 m～1mm （4）移动通信：什么是移动通信？ 处于移动状态的对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等 优点：克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息 蜂窝移动通信原理 每10km～20km的区域称为单元（形似蜂窝），单元的中央建有一个基站，该单元内所有手机都向该基站发送信号并接收基站发给的信号 所有单元既相互分割，又彼此有所交叠，连成整个移动通信服务网 所有基站都通过微波或电缆、光缆与移动交换中心通信 手机每个时刻都处于某个特定单元的基站控制之下，通话时使用两个频率（一个上行频率，一个下行频率），同一单元内同一时刻的不同手机使用不同的频率进行通信，相互不影响 第1代个人移动通信采用的是模拟传输技术。 第2代移动通信系统采用数字传输技术，在提供话音 通信和低速数据业务（短消息）方面已取得了很大 成功。 我国的3G通信目前有三种技术标准： 中国移动：TDSCDMA(时分-同步码分多址接入)技术 中国电信：CDMA2000 中国联通：WCDMA技术 3.调制与解调技术 研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信 中能够比其他信号传送得更远。因此若把高频振荡的正弦波 信号作为携带信息的载波。 信息传输时，利用信源信号去调整（改变）载波的某个 参数（幅度、频率或相位），这个过程称为“调制”，经过调 制后的载波携带这被传输的信号在信道中进行长距离传输， 到达目的地时，接收方再把载波所携带的信号检测出来恢复 为原始信号的形式，这个过程称为“解调”。 三种调制方法： 4.多路复用技术 分析： 通信系统中，传输线路的建设和维护成本占整个系统成本的相当大的份额 一条传输线路（铜线、光纤、无线电波）的容量通常远超过传输1路用户信号所需的能力 降低成本采用的技术——多路复用技术(Multiplexing) 多路信号使用同一条传输线同时进行传输 方法： 频分多路复用（FDM） 时分多路复用（TDM） 波分多路复用（WDM） 频分多路复用(Frequency Division Multiplexing, FDM) 思想：将每个通信终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通过频分多路复用器(MUX)将它们复合成为一个信号，然后在同一传输线路上进行传输。抵达接收端之后，借助分路器(DEMUX)把不同频率的载波分离出来，送到不同的接收设备 工作原理： 频分多路复用举例1 广播电台节目的发送与接收 频分多路复用举例2 时分多路复用(Time Division Multiplexing, TDM) 思想：各通信终端（计算机、电话）以规定的顺序和时间轮流使用同一传输线路进行数据传输 工作原理： 4.1.2 交换技术 什么是分组交换(Packet Switching)? 分组交换的要点： 被传输的数据必须划分为若干“分组”(packet, 简称“包”)进行传输 每个分组中必须包含收发双方的地址 每个分组由分组