第10章(計算機通信和通信設備)

第十章計算機通信和通信設備

數(shù)字通信的基本概念

網(wǎng)絡設備

計算機硬件技術基礎10.1通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)應包括：信源、變換器、信道、反變換器和信宿等幾個要素，另外在通信過程中會疊加上由噪聲源產(chǎn)生的干擾。這些要素的含義如下所述。

①信源：發(fā)出信息的源，可分為模擬信源和數(shù)字信源。

②變換器：其作用是把信源產(chǎn)生的各種原始信號轉換成適合在某種具體信道中傳送的信號。

計算機硬件技術基礎通信系統(tǒng)的組成③信道

：指傳輸信號的通道，可以是有線的，也可以是無線的，有線和無線又有多種傳輸媒質(zhì)。

④反變換器：基本功能是完成變換器的反變換，其任務是從帶有干擾的接收信號中正確恢復原始信號。

⑤信宿

：傳輸信息的歸宿，其作用是將復原的原始信號轉換成相應的消息。

⑥噪聲源：信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其他各處的噪聲的集中表示。計算機硬件技術基礎數(shù)據(jù)通信的分類根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸是多位還是一位，數(shù)字通信可以分為并行和串行兩種方式，而串行又可分為同步和異步。隨著通信技術的發(fā)展，目前，有用串行取代并行的趨勢。根據(jù)傳輸模式（通信方式，數(shù)據(jù)流動的方向）數(shù)字通信可以分為：單工、半雙工和全雙工。計算機硬件技術基礎通信速率與數(shù)據(jù)傳輸方式帶寬是通信信道的寬度。在模擬通信中是指信道頻率上界與下界之差，是介質(zhì)傳輸能力的度量，在以赫茲（Hz）為單位計量。在數(shù)字通信中一般使用每秒位數(shù)(b/s或bps)作為帶寬的計量單位，實際上就是最高的數(shù)據(jù)傳輸速率。表征信號傳輸?shù)乃俾适遣ㄌ芈?，單位是波特（Baud）。波特率為每秒傳送的碼元數(shù)，而在計算機通信中一般常用的是數(shù)據(jù)傳輸率（比特率）。當一個信號攜帶多個二進制位時，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特。計算機硬件技術基礎通信速率與數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)的傳輸可以是以基帶（編碼后的數(shù)字信號直接在信道上傳送）或頻帶（調(diào)制成模擬信號后再傳送）方式進行傳輸。在某些有線信道中，若傳輸距離不太遠且通信容量不太大時，可以直接傳送數(shù)字信號，我們稱之為數(shù)字信號的基帶傳輸。而在另外一些信道，特別是無線信道和光信道中，數(shù)字基帶信號則必須經(jīng)過調(diào)制將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，我們把這種傳輸稱為數(shù)字信號的頻帶傳輸。計算機硬件技術基礎數(shù)據(jù)的同步方式同步目的是使接收端與發(fā)送端在時間基準上一致

(包括開始時間、位邊界、重復頻率等)。同步的方式一般有位同步、字符同步（異步傳輸）和幀（Frame。計算機硬件技術基礎編碼與調(diào)制編碼是用數(shù)字信號來表示數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)調(diào)制是用模擬信號來表示數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)。對模擬數(shù)據(jù)進行數(shù)字編碼的目的是要在數(shù)字信道傳送模擬數(shù)據(jù)。計算機硬件技術基礎編碼與調(diào)制將用數(shù)字數(shù)據(jù)進行模擬調(diào)制的目的是為了在模擬信道中傳送數(shù)字信號。計算機硬件技術基礎多路復用技術復用是為了實現(xiàn)多個信息源共享一個公共信道，以提高線路的利用率。頻分復用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）、時分復用TDM（TimeDivisionMultiplexing）和波分復用WDM（WaveDivisionMultiplexing）。計算機硬件技術基礎多路復用技術

計算機硬件技術基礎信號帶寬、信道帶寬與差錯控制信號帶寬是信號的最高頻率分量（最高數(shù)據(jù)傳輸率）與最低頻率分量（最低數(shù)據(jù)傳輸率）之差。信道帶寬則限定了允許通過該信道的信號下限頻率和上限頻率，也就是限定了一個頻率通帶。如為了無失真的進行數(shù)據(jù)傳輸，信號帶寬必須在信道帶寬之內(nèi)。在通信過程中，由于干擾的存在必定會引起通信的錯誤，即通信的差錯?？刂撇铄e的基本方法是：接收方進行差錯檢測，并向發(fā)送方應答，告知是否正確接收。計算機硬件技術基礎10.3計算機通信網(wǎng)的組成計算機網(wǎng)絡是指能夠互換信息且獨立自治的計算機及通信子網(wǎng)的集合，涉及三個方面的問題：①必須有兩臺或兩臺以上自治的計算機互相連接起來才能構成網(wǎng)絡；②需要一條通道（或通信子系統(tǒng)）將這些計算機連接起來；③計算機之間要交換信息，彼此之間就需要有某些規(guī)定和約定，這就是通信協(xié)議（protocol）。網(wǎng)絡的組成元素可分為網(wǎng)絡節(jié)點和通信鏈路兩部分。網(wǎng)絡節(jié)點又分為端節(jié)點和交換節(jié)點兩種，端節(jié)點指通信的源和宿節(jié)點；交換節(jié)點指網(wǎng)絡通信過程中起控制、暫存和轉發(fā)信息作用的節(jié)點。通信鏈路指傳輸信息的通路，即通信子網(wǎng)中的傳輸媒介，其作用是在機器之間傳送比特。

計算機硬件技術基礎網(wǎng)絡拓撲計算機硬件技術基礎10.3計算機通信網(wǎng)的組成1.網(wǎng)絡結構所謂網(wǎng)絡的拓撲結構是指通信子網(wǎng)中交換節(jié)點的互連模式。按拓撲結構進行劃分，網(wǎng)絡可以分為集中式和分布式兩種基本類型。2.傳輸技術從廣義上講，有兩種類型的傳輸技術：點到點網(wǎng)絡和廣播網(wǎng)絡。3.網(wǎng)絡規(guī)模將計算機通信網(wǎng)分類的另一個標準是它的連接距離，即網(wǎng)絡規(guī)模。真正意義上的通信網(wǎng)是指局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）。

計算機硬件技術基礎10.3計算機通信網(wǎng)的組成4.網(wǎng)絡互聯(lián)與網(wǎng)絡軟件互連的網(wǎng)絡集合就稱為互聯(lián)網(wǎng)（internet）。常見的互聯(lián)網(wǎng)是通過廣域網(wǎng)連接起來的局域網(wǎng)的集合。5.協(xié)議的體系結構通信協(xié)議（簡稱協(xié)議），是指相互通信的各方對如何進行信息交換所一致同意的一整套規(guī)則。1974年國際標準化組織（ISO—InternationalOrganizationforStandardization）開發(fā)了開放系統(tǒng)互連參考模型，簡稱為OSI（OSI/RM—ReferenceModelforOpenSystemsInterconnection）計算機硬件技術基礎10.4虛擬專用網(wǎng)絡虛擬專用網(wǎng)絡（VPN—VirtualPrivateNetwork）是依靠網(wǎng)絡服務提供商，在公用網(wǎng)絡中建立專用的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的技術。虛擬專用網(wǎng)能夠實現(xiàn)專用網(wǎng)絡的功能，但它不是真實的專用網(wǎng)絡。在虛擬專用網(wǎng)中，任意兩個節(jié)點之間的連接并沒有傳統(tǒng)專網(wǎng)所需的端到端的物理鏈路，而是利用某種公眾網(wǎng)的資源動態(tài)組成的。它可以連接在Internet上的位于不同地方的計算機硬件技術基礎10.4虛擬專用網(wǎng)絡計算機硬件技術基礎10.5調(diào)制解調(diào)器1.模擬調(diào)制解調(diào)器模擬Modem是利用電話網(wǎng)模擬交換線路實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)技術。最高速率57.6Kbps。計算機硬件技術基礎2.DSL技術DSL技術包含幾種不同的類型，通常稱為xDSL。例如，ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine）表示非對稱數(shù)字用戶線路計算機硬件技術基礎3.電纜調(diào)制解調(diào)器利用有線電視線纜進行網(wǎng)絡信息傳輸在有線網(wǎng)絡中心前端、分前端或光節(jié)點上放置CMTS（CableModemTerminationSystem），用戶可通過電纜調(diào)制解調(diào)器（CableModem）方式接入Internet。由于數(shù)據(jù)信號與電視信號所處的頻帶不同，因此用戶同時還可通過傳統(tǒng)的模擬電視機接收有線臺前端傳來的電視節(jié)目。

計算機硬件技術基礎4.電力線調(diào)制解調(diào)器“電力線通信”，是指利用電力線通信（PLC，PowerLineCommunication）技術在電力線上傳輸數(shù)據(jù)和話音信號的一種通信方式?！半娏€上網(wǎng)”就是用戶只需要添加一個特制的Modem，這個Modem頂端是一個與常規(guī)電源插頭。用戶只要將電腦與Modem接通，再將Modem插上電源插座，電腦即可上網(wǎng)。計算機硬件技術基礎5CDMA和GSM/GPRSModemCDMA和GSM/GPRS是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術，提供端到端的、廣域的無線IP連接。因此，也將此類Modem稱為無線網(wǎng)卡。計算機硬件技術基礎10.6.1網(wǎng)絡適配器網(wǎng)絡適配器也叫網(wǎng)卡，NIC（NetworkInterfaceCard）。網(wǎng)卡是局域網(wǎng)中最基本的部件之一，它是連接計算機與網(wǎng)絡的硬件設備。無論是雙絞線、同軸電纜、光纖還是無線連接，都必須借助于網(wǎng)卡才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。網(wǎng)卡的主要工作原理是整理計算機上發(fā)往網(wǎng)線上的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)分解為適當大小的數(shù)據(jù)包之后向網(wǎng)絡上發(fā)送出去。每塊網(wǎng)卡都有一個唯一的網(wǎng)絡節(jié)點地址，它是網(wǎng)卡生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)時燒入ROM中的，我們把它叫做MAC地址（物理地址），且保證絕對不會重復。計算機硬件技術基礎中繼器傳輸介質(zhì)超過了網(wǎng)段長度后，可采用中繼器（Repeater，也稱集中器—Concentrator）延伸網(wǎng)絡的距離，對弱信號予以再生放大。計算機硬件技術基礎網(wǎng)橋網(wǎng)橋（Bridge）也稱橋接器，用它可以完成具有相同或相似體系結構網(wǎng)絡系統(tǒng)的連接。計算機硬件技術基礎集線器集線器是中繼器的一種，其區(qū)別僅在于集線器能夠提供更多的端口服務，所以集線器又叫多口中繼器。集線器是一種以星型拓撲結構將通信線路集中在一起的設備，相當于總線，工作在物理層，是局域網(wǎng)中應用最廣的連接設備。如今由于現(xiàn)在交換機的價格越來越低，基本接近集線器，所以集線器已經(jīng)基本退出歷史舞臺了，而被交換機所取代了。計算機硬件技術基礎交換機交換機（switch）是一種基于MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）識別，能完成封裝轉發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡設備。從理論角度來看，交換機是根據(jù)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的目的地址將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包從原端口送至目的端口，可同時向不同的目的端口發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，可以同時傳輸多個數(shù)據(jù)包，這個特點決定了通過交換機組建的網(wǎng)絡傳輸速度更快。

計算機硬件技術基礎集線器和交換機計算機硬件技術基礎路由器路由器是用于不同網(wǎng)絡之間的連接。路徑的選擇是路由器的主要任務。路徑選擇包括兩種基本的活動：一是最佳路徑的判定；二是網(wǎng)間信息包的傳送。路由器是在多個網(wǎng)絡和介質(zhì)之間實現(xiàn)網(wǎng)絡互聯(lián)的一種設備，是一種比網(wǎng)橋更復雜的網(wǎng)絡互聯(lián)設備。使用路由器后，形形色色的通信子網(wǎng)融為一體，形成了一個更大范圍的網(wǎng)絡。計算機硬件技術基礎路由器計算機硬件技術基礎家用無線路由器計算機硬件技術基礎電信級路由器計算機硬件技術基礎CRS-3路由器新路由器的理論數(shù)據(jù)處理能力達到322Tbps。思科自稱，由72部CRS-3路由器組成的網(wǎng)絡系統(tǒng)可在4分鐘內(nèi)將人類歷史上任何一部電影通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸完畢，或可以保證中國13億人口同時參加視頻會議。也就說快到足以讓所有中國男人、女人和小孩同時打視頻電話。網(wǎng)關計算機硬件技術基礎網(wǎng)關（協(xié)議轉換器）是互連網(wǎng)絡中操作在OSI網(wǎng)絡層之上的具有協(xié)議轉換功能設備。網(wǎng)關用來互聯(lián)完全不同的網(wǎng)絡，把一種協(xié)議變成另一種協(xié)議，把一種數(shù)據(jù)格式變成另一種數(shù)據(jù)格式，把一種速率變成另一種速率，以求兩者的統(tǒng)一。計算機硬件技術基礎VOIP的基本概