計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)教程-計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)課程基礎(chǔ)：

《數(shù)據(jù)通信原理》，《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》。參考書：1、林生等著，《計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)教程》，

清華大學(xué)出版社，2008年第3版。2、唐寶民等著，《通信網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)》，

人民郵電出版社，2009年第2版。3、謝希仁著，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第5版，

電子工業(yè)出版社，2008年。

第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

1.1計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的概念及術(shù)語(yǔ)1、網(wǎng)絡(luò)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言說(shuō)，由節(jié)點(diǎn)和連線構(gòu)成的圖，表示諸對(duì)象及其相互聯(lián)系。網(wǎng)絡(luò)除了數(shù)學(xué)定義外，還有具體的物理含義。某種網(wǎng)絡(luò)是從哪一類相同的實(shí)際問題中抽象出來(lái)的，習(xí)慣上就稱其為什么類型網(wǎng)絡(luò)，如開關(guān)網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)、人際網(wǎng)絡(luò)等。所以，也可以說(shuō)網(wǎng)絡(luò)是從同類問題中抽象出來(lái)，可用數(shù)學(xué)中圖論來(lái)描述和研究的一種模型。

第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

2、術(shù)語(yǔ)與概念數(shù)據(jù)：傳輸時(shí)可用離散的數(shù)字信號(hào)逐一準(zhǔn)確表示的信息。數(shù)據(jù)通信：以傳遞數(shù)據(jù)為業(yè)務(wù)的信息交換。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。計(jì)算機(jī)通信：計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)：計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：基于計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的信息傳遞和共享系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的泛在化數(shù)字信息的泛在化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的泛在化第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

2、術(shù)語(yǔ)與概念第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

3、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)信源/宿收發(fā)器信源/宿收發(fā)器信道終端系統(tǒng)終端系統(tǒng)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)通信模型點(diǎn)到點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)交換式通信網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備服務(wù)軟件交換設(shè)備傳輸鏈路控制程序電路交換（典型代表：電話網(wǎng)）分組交換（典型代表：Internet）第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

3、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

3、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

3、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

4、通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過程1880~1960模擬通信網(wǎng)絡(luò)固定電話通信網(wǎng)面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

4、通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過程1880~1960模擬通信網(wǎng)絡(luò)1960~1990數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)ARPANET（分組交換）計(jì)算機(jī)的普及程控交換機(jī)（PCM、TDM）X.25網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)TCP/IP、OSI-RM因特網(wǎng)、以太網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)、智能網(wǎng)、光纖綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

4、通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過程1880~1960模擬通信網(wǎng)絡(luò)1960~1990數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)1990~當(dāng)前信息通信網(wǎng)絡(luò)Internet普及（Web）寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)（ATM）SDH/SONET寬帶IP網(wǎng)（DWDM、MPLS）第三代移動(dòng)通信網(wǎng)無(wú)線計(jì)算機(jī)網(wǎng)（WiFi、WiMax）無(wú)線自組織網(wǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)軟交換網(wǎng)第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

4、通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過程1880~1960模擬通信網(wǎng)絡(luò)1960~1990數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)1990~當(dāng)前信息通信網(wǎng)絡(luò)1.2通信網(wǎng)絡(luò)類型的劃分第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

1、以拓?fù)鋱D劃分星形、樹形、總線形、環(huán)形、網(wǎng)狀形、柵格形，此外還有網(wǎng)格、網(wǎng)環(huán)、立方體等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2、以業(yè)務(wù)特征劃分公共電話網(wǎng)——話音業(yè)務(wù)公共電報(bào)網(wǎng)——文字業(yè)務(wù)有線電視網(wǎng)——視頻業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)——數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)專用通信網(wǎng)——特定用戶的業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)融合第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

3、以所屬行業(yè)劃分電信網(wǎng)有線電視網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)（Internet）固定電話網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)語(yǔ)音，文字和圖片傳真。語(yǔ)音，短信，接入互聯(lián)網(wǎng)。計(jì)算機(jī)互聯(lián)、接入互聯(lián)網(wǎng)。視頻圖像，計(jì)算機(jī)互聯(lián)、接入互聯(lián)網(wǎng)。計(jì)算機(jī)互聯(lián)。文本、音頻、視頻傳輸。多媒體信息服務(wù)。三網(wǎng)融合第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

4、以覆蓋范圍劃分廣域網(wǎng)（WAN），由一個(gè)或若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)建

設(shè)和管理，其作用范圍從幾百到幾千公里，可遍布一

個(gè)國(guó)家、地區(qū)乃至全球。城域網(wǎng)（MAN），由一個(gè)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)部門建設(shè)和

管理，其作用范圍一般幾不超過十公里，覆蓋一個(gè)城

市或大的園區(qū)。局域網(wǎng)（LAN），由一個(gè)單位或部門建設(shè)和管理，其

作用范圍為幾百米～幾公里，覆蓋一個(gè)單位或若干棟

建筑物。第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

5、以設(shè)計(jì)目標(biāo)和方法劃分本地訪問網(wǎng)，也稱接入網(wǎng)，與局域網(wǎng)概念類似，用于

將用戶的終端設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，一般采用比較簡(jiǎn)單

的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。目前，接入方式的多樣性和寬帶化是其

發(fā)展重點(diǎn)。主干網(wǎng)，也稱傳送網(wǎng)，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的骨干，涉及到廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)，高可靠性和高速率是其主要實(shí)現(xiàn)

目標(biāo)，通常采用網(wǎng)狀、不完全網(wǎng)狀或雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

目前，傳輸網(wǎng)以光纖為主要傳輸介質(zhì)。第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

6、以技術(shù)特點(diǎn)劃分以技術(shù)特點(diǎn)劃分網(wǎng)絡(luò)可謂形形色色，種類繁多：

電路交換/分組交換；

有線（銅線、光纖）/無(wú)線（短波、超短波、微波）；

頻分復(fù)用/時(shí)分復(fù)用/波分復(fù)用；

有基礎(chǔ)設(shè)施/無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施；

分級(jí)網(wǎng)（電話網(wǎng)）/無(wú)級(jí)網(wǎng)（Internet）；技術(shù)融合1.3通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

1、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)信息數(shù)字化；業(yè)務(wù)綜合化；互通融合化；傳輸寬帶化；控制智能化；服務(wù)個(gè)人化。聽覺、視覺（文字、圖片、影視）；嗅覺、味覺、觸覺。方便應(yīng)用，降低成本。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，業(yè)務(wù)和技術(shù)融合。為各種應(yīng)用提供充足的帶寬資源。提供豐富的服務(wù)和可靠的質(zhì)量保證。任何人在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間與任何地點(diǎn)的其他人進(jìn)行任何信息的通信，即五W目標(biāo)。第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

2、三網(wǎng)融合電信網(wǎng)優(yōu)勢(shì)

覆蓋面廣、普及率高，組織嚴(yán)密、管理嚴(yán)格，網(wǎng)絡(luò)基

礎(chǔ)設(shè)施完備，大型網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)豐富。有線電視網(wǎng)優(yōu)勢(shì)覆蓋面較廣、普及率較高，帶寬資源和影像資源豐富。Internet優(yōu)勢(shì)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通信成本低，服務(wù)資源多樣、豐富，

開放性好，自組織能力強(qiáng)。三網(wǎng)融合不只是三種通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單互聯(lián)或資源共享，也是高層業(yè)務(wù)應(yīng)用的融合。其表現(xiàn)為：技術(shù)上的吸收并逐漸趨向一致；業(yè)務(wù)上相互滲透和交叉；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通；應(yīng)用開發(fā)使用統(tǒng)一的通信協(xié)議。最終，通信網(wǎng)絡(luò)成為面向用戶的自由、透明而無(wú)縫的信息網(wǎng)絡(luò)。第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

3、下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）下一代網(wǎng)絡(luò)是發(fā)展與演進(jìn)，不是革命，其關(guān)鍵是融合。

廣義上，NGN指能夠提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等多媒體業(yè)務(wù)的，基于分組技術(shù)的，開放式的融合型網(wǎng)絡(luò)。下一代網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：開放分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。高速分組化核心網(wǎng)。獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)控制層。網(wǎng)絡(luò)互通和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)關(guān)化。多樣化接入方式。業(yè)務(wù)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)；戶用可自定義業(yè)務(wù)特征。基于分組交換的三網(wǎng)融合。提供API開發(fā)接口，可由第三方開發(fā)業(yè)務(wù)。有效地繼承已有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各類業(yè)務(wù)。隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)。3、下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

可供參考的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式：采用軟交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)的交換。采用IP技術(shù)承載各種業(yè)務(wù)。采用IPv6技術(shù)解決地址問題。采用MPLS技術(shù)實(shí)現(xiàn)IP層與鏈路層的結(jié)合。采用光傳輸和光交換技術(shù)解決主干網(wǎng)高帶寬問題。采用寬帶接入技術(shù)解決用戶接入問題。關(guān)鍵因素：設(shè)計(jì)一套不同于當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，以數(shù)據(jù)為中心的融合型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

1.4通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其特性1、什么是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個(gè)分支，它是從圖論演變過來(lái)的。拓?fù)鋵W(xué)將實(shí)體抽象成與其大小、形狀無(wú)關(guān)的點(diǎn)，將實(shí)體間的聯(lián)系抽象成線，進(jìn)而研究點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫ㄟ^設(shè)備結(jié)點(diǎn)與通信線路之間的幾何關(guān)系來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)實(shí)體之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

1.4通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其特性1、什么是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞谝徽掠?jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

2、圖的基本概念圖：由點(diǎn)集和邊集構(gòu)成的二元組，記為。

其中，，

對(duì)任一邊

，有V中的一對(duì)與之對(duì)應(yīng)。一個(gè)圖只由它的點(diǎn)集、邊集所確定，與點(diǎn)和邊的位置、長(zhǎng)度及形狀無(wú)關(guān)。v1v2v3v4e1e2e3e4e5v1v2v3v4e1e2e3e4e5第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

2、圖的基本概念連路：圖G中，由邊和與之關(guān)聯(lián)的點(diǎn)

依次排成點(diǎn)與邊的交替序列。路徑：無(wú)重復(fù)點(diǎn)和邊的連路。v1v2v3v4e1e2e3e4e5環(huán)路：起點(diǎn)與終點(diǎn)重合的路徑。有向圖：。加權(quán)圖：為每個(gè)

賦以

一個(gè)實(shí)數(shù)。45283最短路徑：兩點(diǎn)間累計(jì)權(quán)值最小的路徑。第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

2、圖的基本概念子圖：v1v2v3v4e1e2e3e4e5生成圖：樹：無(wú)環(huán)路的連通圖。生成樹：包含圖所有點(diǎn)的樹。最小生成樹：權(quán)值累計(jì)最小

的樹。最短路徑樹：源點(diǎn)到所有點(diǎn)

的最短路徑構(gòu)成的樹。45243第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

3、通信網(wǎng)絡(luò)的主要拓?fù)湫问叫切危褐行幕Y(jié)構(gòu)，構(gòu)成輻射形網(wǎng)絡(luò)，采用集中式控制管理。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于建網(wǎng)和控制。缺點(diǎn)：中心易成為性能瓶頸，存在單點(diǎn)故障問題。樹形：與星形拓?fù)涮攸c(diǎn)類似。第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

總線形：3、通信網(wǎng)絡(luò)的主要拓?fù)湫问江h(huán)形：特點(diǎn)：共享總線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于增加節(jié)點(diǎn)，組網(wǎng)和管理方便；但總線長(zhǎng)度受限，每次只能一個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：環(huán)內(nèi)數(shù)據(jù)單向流動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)距離限制，容易實(shí)現(xiàn)，雙向自愈環(huán)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)；但控制機(jī)制復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)增加需停網(wǎng)。第一章計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)概述

3、通信網(wǎng)絡(luò)的主要拓?fù)湫问骄W(wǎng)狀/柵格形：混合形：特點(diǎn)：選路靈