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1、课程名称,计算机通信与网络,沈金龙 教授 南京邮电学院 计算机科学与技术系 计算机通信与网络教研室,1.1.1 面向终端的计算机联机系统,第1章 概论,1.1 计算机网络的产生和发展过程,SAGE系统,第一代计算机网络,计算机网络,计 算 机 技 术,通 信 技 术,图1.1.1 面向终端的计算机联机系统,通信处理机,主机,处理机联机网络，分层星型结构,点到点通信线路 多点通信线路 复用器 终端集中器 前端处理机（通信处理机）,提高信道利用率,突发性 断续性,信息处理 通信处理,单多,面向终端的计算机通信网 集中式处理 主从模式 分层星型结构 有限的数据传输速率 可靠性,特点,1.1.2 计算
2、机系统互连成网,第二代计算机网络,计算机网络,资源子网,通信子网,公用数据通信网（PDN）,ARPANET（1969）,独立工作的计算机系统 允许异种机入网 资源共享 分散/分布控制 分组交换 专用的通信控制处理机（可靠性高） 分层的网络协议,特点,公用数据网,NPL 英国国家物理实验室 EPSS 英国邮政局的PSPDN 1973 CYCLADES 法国信息与自动化研究所 1975 DATAPAC 加拿大PSPDN 1976 DDX-3 日本NTT-PSPDN 1979 TELENET 美国商用PDN,ChinaPAC 中国电信 PSPDN 1993,1.1.3 网络体系结构的标准化,（1）
3、IBM 公司 (1974 ) SNA （2） DEC公司 DNA （3） Univac公司 DCA （4） Burroughs公司 BNA,第三代计算机网络,计算机制造厂商网络体系结构标准化,国际网络体系结构标准化,ISO,TC97,SC16,1977年,计算机与信息处理标准化委员会,开放系统互联分技术委员会,1984年 ISO7948 ISO/OSI-RM国际标准,开放系统 异种独立工作的计算机系统入网互联 网络资源/用户资源共享 层次结构和通信协议 接口标准化,特点,1.2 通信系统模型,1.2.1 概念性的通信模型,1 . 现代电信网组成,数字化 Digitizing 宽带化 ( 高速化
4、 ) Broadband 综合化 Integrated 智能化 Intelligent 个人化 Universal Personnel,1.2.2 现代电信网,电话,政府网,校园网,企业网,智 能 网,信 号 网,TMN （电信管理网）,光纤传输,SDH,ATM网,FRN,DDN,X.25分组网,接入网,N-ISDN / PSTN,卫星 / 移动通信,网关（Gateway）,I P 网,信息家电,电脑,2 . 电信网分类,信息网（业务网） 支撑网 电信管理网 TMN (Telecom Management Networks),现代电信网的框架结构,2 .1 信息网,实时性：预分配 （固定分配带
5、宽） 数据率：PCM 64 kbit/s 无差错控制策略,电话网,电话网上数据传输,窄带_ 综合业务数字网,基本率接口 ( BRI ) 2B+D 基群率接口 ( PRI ) 30B+D,N_ISDN,交 换 局,双绞线,一线通,144 kbit/s,D=16 kbit/s,以数字电话网为基础，基于64kbps的ISDN，属电路交换网范畴，具有一定的分组处理能力； 主-被叫间全程数字连接； 规范的入网接口； 多种业务综合。 20世纪80年代，国内外N_ISDN的发展没有获得预期的结果。,X.25 分组交换网 64 kbit/s PSPDN ChinaPAC CSPDN 电报网 50 bit/s
6、Telex , Teletex 传真存储转发网 ChinaFAX Fax Store / Forward,数据网,数据网 ( 续 ),数字数据网 DDN ChinaDDN 帧中继网 FRN ChinaFRN 因特网 Internet ChinaNET,CERNET GBNNET CASNET,UNINET,ATM网（宽带多媒体通信）,电信网交换方式分类,ATM交换,快速电路交换,快速分组交换,多速率电路交换,存储 - 转发,电路交换,报文交换,分组交换,面向连接的通信方式：SVC，PVC； ATM采用两级交换： VPC，VCC； 异步时分复用（ATM）： 信道利用率高； 服务质量（QOS）保证
7、。,传统电话网,2.5Gbps光纤网,1米宽的乡村小道,32km宽的信息高速公路,同步数字序列 SDH : Synchronous Digital Hierarchy 准同步数字序列 PDH : Pseudo Synchronous Digital Hierarchy,传输网,PDH是以脉冲编码调制 ( PCM )为基础构成的，我国现采用E系列制式： 一次群 E1 的数据速率为2.048 Mbit / s 二次群 E2 的数据速率为8.448 Mbit / s 三次群 E3 的数据速率为34.368 Mbit / s 四次群 E4 的数据速率为138.264 Mbit / s 五次群 E5 的
8、数据速率为565.148 Mbit / s,智能网 Intelligent Networks,PSTN,SSP,CCSS No 7,SCP,SMS,PDN,SCE: 业务生成环境 Service Creation Environment SEAS: 信令工程管理系统 Signaling Engineering Administration Systems,STP,业务交换点,业务转接点,业务控制点,业务管理系统,DB,卫星 / 移动通信 Satellite / Mobile Comm.,同步通信卫星 ( Sync. Comm. Satellite ) VSAT LEOS,“ 铱 ” 卫星通信,
9、模拟移动通信 Analog Mobile Comm. 数字移动通信 Digital Mobile Comm. GSM 时分多址复用 CDMA 码分多址复用 FPLMTS / UMTS IMT-2000,公用陆地移动通信系统 (PLMTS： Public Land Mobile Telecom System),模拟蜂窝移动电话,无线寻呼、模拟无绳电话、模拟集群等,1,数字蜂窝移动电话,高速无线寻呼、数字无绳电话、数字集群等,2,FPLMTS IMT-2000,3,无线传输技术标准,1G. 模拟 FDMA 2G. 数字 TDMA GSM CDMA IS-95A IS-95B 3G. 数字 4G.
10、数字,容量大 频带利用率高 覆盖面大 基站数少 总投资小,多媒体 数据率2Mb/s,3G. 数字 宽带CDMA 4G. 数字,多媒体 数据率2Mb/s,IMT-2000,TD-SCDMA,20Mb/s - 150 Mb/s,一种基于GSM系统的新型的分组数据承载业务； 网络资源按需分配，提供即时连接和高通过率； 通过时隙的捆绑技术，能提供从小于100bps到115.2kbps，非常灵活的数据速率。,GPRS 通用分组无线业务,ITU_T (CCITT) 公共信道信号系统 CCSS NO.7 ACSS 随路信号系统 2. 时间同步网 Time Synchronous Networks,1. 信号
11、网,支撑网,远端模块 FP DP,UNI,SNI,接入网,引入线,配线,SW,RSU,馈线,用户 驻地网,灵活点 分配点,业务节点,分线箱 分线盒,交换机,支持和 控制系统,宽带 终端,OLT,WDM,4,8,机顶盒 Set top-box,PON 无源光纤网,宽带无线接入 2Mbit/s 爱立信Airline系统 LMDS 本地多点分配系统 LMCS 本地多点通信系统 MMDS 微波多路分配系统 B-LAN 宽带无线局域网 （802.11b） HIPEX Access （欧洲）25Mbit/s,增值网,电子信函网 ChinaMail 电子数据互换 ChinaEDI 传真存贮转发网 China
12、FAX,寻呼网,TMN(电信管理网）,配置管理 Configuration Management 性能管理 Performance Management 故障管理 Fault Management 记帐管理 Accounting Management 安全管理 Security Management,以相互共享资源（硬件、软件和数据等）方式而连接起来，且各自具备独立功能的计算机系统之集合。 具有计算机网络定义的应用目的，没有指出物理结构。,1.3 计算机通信与网络技术,1.3.1 计算机网络的定义,从物理结构看，区分单处理机联网系统与计算机-计算机网络 在网络协议控制下，由多台主计算机、若干台
13、终端、数据传输设备以及计算机与计算机之间、终端与计算机之间进行通信的设备所组成的计算机复合系统。,（1）地理上分散的各自独立运行的计算机遵循约定的通信协议 （2）通过通信设施互连 （3）实现信息交换与传输、资源共享、协同工作和在线处理等功能,利用各种通信手段，将地理上分散的计算机有机地连在一起，达到相互通信而且共享硬件、软件和数据的资源的系统。,1. 计算机网络与终端时分系统,多用户系统,多道批处理操作系统,分时操作系统,实时操作系统,共享性 各终端用户共享主机资源 并行性 各终端用户在一段时间内并行，同一时刻有 多于两个或两个以上的用户都在运行,2. 计算机网络与多机系统,多机系统,数据流机
14、,多处理机,LAN,紧 耦合度 中 LAN 松 WAN,处理机距离/ 位置,0.1m 同一线路板,处理机距离,WAN,1.0m 同一系统,10m 1 km 同一室、 楼、校,25 km 城 100km 省、国1000km 洲,3. 计算机网络与分布式系统,分布式系统,计算机硬件连接,系统拓扑结构,通信控制,计算机网络,分布式系统在分布式计算机操作系统支持下进行分布式数据库处理和各计算机之间的并行工作。,分布式系统在计算机网络基础上为用户提供了透明的集成应用环境。,分布式系统和计算机网络之间的区别：在软件（尤其是操作系统）上，而不是硬件。移动文件在于由谁引发：系统或用户。,网络软件,网络协议和协
15、议软件,通信程序,网络操作系统,网络系统的逻辑结构,网络管理及网络应用软件,通信子网,资源子网,1.3.2 计算机网络的组成,网络元素：网络节点（网络单元） 通信链路,端节点 转接节点,按网络的作用范围划分,LAN,MAN,WAN,1.3.3 计算机网络分类,按网络环境划分,部门网、企业网、校园网,按网络拓扑结构划分,星形结构 层次结构或树形结构 总线形结构 环形结构,网形结构（点点部分 连接，不规则） 全连接结构,1.4 计算机通信与网络应用与发展前景,多媒体业务： 话音、音乐、数据文本、图片、图象（静止、活动）等。,任何人 任何时间 任何地点 任何方式 任何可选业务,1.4 计算机通信与网
16、络应用与发展前景,一个目标,计算机通信与网络的总体目标,NII的基本组成,通信网,计算机,信息内容,各行各业,NII的层次结构,传输层次,网络层次,终端系统,信息服务,两个支撑,微电子技术,光(通信)技术,20世纪70年代， Intel公司创始人戈登摩尔 提出了摩尔（Moore）定律。,微电子芯片的计算功能每18个月就会提高一倍。,微电子技术,1965,1,1995,106,2001,元件数,年,集成电路器件数的物理极限为1000亿个,2107,?,纳米技术,1999年，世界电信展暨世界电信论坛会议副主席、加拿大北电网络公司(Nortel)总裁约翰罗斯(John Roth) 在论坛上提出了互联
17、网的“新摩尔定律”光纤定律(Optical Law)：,Internet频宽每9个月会增加一倍的容量，但成本同时降低一半。,20世纪90年代初，以太网发明者Metcalfe于提出了曼卡夫定律。 曼卡夫定律的表达式为： 网络价值 N(N-1)/2 其中，N为用户数。 每年网络频宽增长需求为3倍。,光（通信）技术,评价光纤传输发展的标准：传输的比特率和信号在需要再生前可传输的距离的乘积。,比特率 传输距离,第一代光纤传输使用0.8 微米波长的激光器，传输率达：280 Mbit/s。,第二代光纤传输使用1.3 微米波长的激光器和单模光纤， 传输率达： 560 Mbit/s。,第三代光纤传输使用单频1
18、.5微米波长的激光器和单模光纤。,第四代光纤传输使用光放大器， 数据传输率达：10 20 Gbit/s。,采用波分复用（WDM）技术可在同一光纤传送16种波长，每个波长速率为2.5Gbps一个40Gbps的光纤传输系统。,采用密集波分复用（DWDM）技术可在同一光纤传送40波长，每个波长速率为2.5Gbps一个100Gbps的光纤传输系统。,三个融合,通信技术,计算机技术,信息内容,计算机硬件、计算机软件以及数据库服务等,电话、数据、电视、卫星及无线通信等,教育、医疗、娱乐、出版和信息提供者等,有线电视网,电信网,计算机网络,信息时代的新经济是计算机、通信和信息服务三种关键经济成分的融合。,市
19、场驱动,“三网”融合,电信网,有线电视网,计算机网,双向,多媒体,宽带,具有传输语言、数据和视频信息的功能 网络传输技术上 提供业务上,四大热点,多媒体,宽带网,移动通信,信息安全,静止：数据、文本、图片； 动态（基于时间）：视频、动画、电影、虚拟现实（VR）。,多媒体应用：VOD、交互视频、CSCW、远程教学、远程医疗等。,练习,1. 计算机网络的发展过程可划分为哪几个阶段？各个阶段有何特点？,三个阶段： （1）以单计算机为中心的联机系统 （2）计算机计算机网络 （3）网络体系结构的标准化,计算机网络较为确切的定义是什么？ 其主要功能有哪些？它与分布式系统的 主要区别是什么？,3. 计算机网络可从哪几方面进行分类？,4. 计算机网络由哪些部分组成，什么是通信子网和资源子网？试述这种层次结构的特点，各自的作用是什么？,See You Next Time,