【网络通信】计算机网络通信

1.通信的概念

1.1 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。 一个完整的通信系统至少包含3个组成部分：信源、信宿、信道

1.2 近代通信

• 1844年摩尔斯—电报
• 1876年贝尔-电话

1.3 电话的产生与发展

• 1854年Western Union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
• 1910年，AT&T、贝尔实验室、Western Electric从运营公司分离
• 1996年AT&T重组： 通信业务集团（Communication Services Group） 朗讯科技（Lucent Technologies） 咨询公司（Global Information Solutions）

1.4 交换体系结构

1.4.1 贝尔系统解体前的交换体系

1.4.2 贝尔系统解体后的交换体系

1.4.3 我国长话网络的交换体系结构

1.4.4 国际电话网交换体系

2.计算机通信的发展

2.1 计算机技术的产生

• 1847年，英国数学家乔治.布尔提出了布尔代数学的理论，为现代逻辑电路的发展奠定了理论。（二进制）
• 1936年，英国计算机科学家图灵提出一种描述计算过程的数学模型——图灵机。（控制部件、存储带、读写头）
• 1945年，美籍匈牙利科学家冯.诺伊曼提出了存储程序的概念，进而产生了冯.诺伊曼型计算机。（程序设计）

2.2 计算机通信产生的背景

• 待处理的数据量急剧增加，而且要进行远距离传输
• 信息产业 单机的速度与容量的提高已经不能满足社会的需要，因此计算机与通信的结合是必然的结果

2.3 计算机通信 

2.3.1 具有通信功能的单机系统   

• （a）脱机系统    
• （b）简单的联机系统

脱机系统

简单的联机系统 

2.3.2 具有通信功能的多机系统    

• （a）改进后的联机系统    
• （b）高效率通信的联机系统

改进后的联机系统    

高效率通信的联机系统

2.3.3 交换技术

传统的电话网络（PSTN）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

      可见，传统的电路交换不适合计算机的数据通信，所以必须寻找适合计算机通信的交换技术——分组交换技术和虚电路

分组交换技术

• 分组交换是建立在存储转发概念基础上的，存储转发概念是美国Rand公司于1964年8月提出的
• 快速分组交换技术——帧中继、ATM

虚电路

2.3.4 面向21世纪的计算机通信

• 宽带综合业务数字网(B-ISDN)
• 计算机无线通信
• 三网合一

3.数据通信的关键问题  

3.1 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号的影响，克服不良信道特性的办法等

3.2 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

3.3 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

3.4 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

3.5 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 

3.6 数据透明传输

研究如何保证用户不受限制地传输任意编码数据

3.7 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

3.8 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

3.9 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

3.10 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

3.11 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

4 数据通信系统的体系结构

4.1 数据通信的层次结构

4.2 数据通信系统的质量指标

4.2.1 信息传输速率

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)

4.2.2 码元速率

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)

4.2.3 误码率

误码率是指码元在传输系统出差错的概率。常用的误码率可表示为：

4.2.4 频带利用率

频带利用率是描述数据传输速率和带宽之间关系的一个指标，也是衡量数据通信系统有效性的指标。它是单位时间内所能传输的信息速率，可表示为

4.3 制订数据通信标准的机构

• ISO（国际标准化组织） International Standard Organization
• ITU（国际电信联盟） International Telecommunication Union
• IEEE（电器电子工程师学会） Institute of Electrical and Electronics Engineers
• EIA（电子工业协会） Electronics Industries Association
• IAB（Internet体系结构局） Internet Architecture Board