1、第1章 引言,1.1 数据通信,1.2 网络,1.3 因特网,1.4 协议和标准,1.0 通信的历史,1.0 通信的历史,通信的发展反映了社会进步的过程。通信发展的历史可分为三个阶段：古代通信、近代通信、现代通信。1古代通信在一定范围内借助于呼叫、手势或采取以物示意的办法来相互传递一些简单的信息（如旗语，号角、灯塔、 喇叭、击鼓、风筝、信号树、信鸽等）。典型实例：烽火台采用原始的光（视 觉）通信手段，通过烽火快速传递信息。,1896年的德国 中央电报局,2近代通信1）电报与电话的发明1831年，英国物理学家法拉第历经十多年的探索和实验，得出电磁感应定律。在此理论的启发下，一些科学家开始了利用电
2、来传送信息的试验。1838年，美国画家莫尔斯利用电流通断的原理，发明了用电流的“通”和“断”来编制代表字母和数字的代码，称“莫尔斯电码”，制成了举世闻名的莫尔斯电报机。1845年，华盛顿至巴尔的摩的电报线路开通，莫尔斯发出人类第一份长途电报：“上帝创造了何等的奇迹” 。,1876年，美国人贝尔以及格雷利用电磁感应原理分别发明了电话，预示着个人通信时代的开始。,贝尔及其发明的电话机,1879年，第一个人工电话交换系统投入运行（美国堪萨斯）。1882年2月，丹麦大北电报公司在上海外滩办起我国第一个电话局， 25家用户。,1898年，中国上海的电话交换局,2）无线电通信的诞生之前的电报、电话的电信号
3、通过金属线传送。1864年，英国物理学家麦克斯韦提出了电磁现象的方程，预言了电磁波的存在。1887年，德国青年赫兹通过实验证明了电磁波的存在。,1888年，赫兹制作的简易 电磁波发射和接收装置,1895年，20岁的意大利青年马可尼发明了无线电报机，实现了跨越大西洋的无线电报通信。,无线电通信的创始人马可尼,3现代通信电话、电报从其发明的时候起，就开始改变人类的经济和社会生活。但是，只有在以计算机和数字通信融合为代表的信息技术，特别是通信信息网络进入商业化以后，才完成了近代通信技术向现代通信技术的转变 。20世纪60年代，彩色电视问世；阿波罗宇宙飞船登月；数字传输理论与技术得到迅速发展；20世纪
4、70年代，商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系统投入使用。 以微电子和光电技术为基础，以计算机和通信技术为支撑，以信息处理技术为主题的信息技术（Information Technology，简称IT）正在改变着我们的生活，数字化信息时代已经到来。,3）广播与电视的出现20世纪初，继英国工程师弗莱明发明真空二极管之后，美国人福雷斯特又制造出了世界上第一个真空三极管。1906年，美国人费森登在纽约附近设立了世界上第一个广播站。1925年，英国人贝尔德发明了机械扫描式电视机 。1936年，实现电视转播在柏林举行的第6届奥林匹克运动会。,现代通信基本概念当前人们经常说到的“通信”，已属于现代通信的
5、范畴。 1现代通信的基本特征数字化 要实现信息化，数字技术是关键。综观广泛使用的信息产品，如数字光盘、数字家电、数字影碟机、数字声响设备；通信技术与装备，如数字交换机、数字传输设备，以及更广泛的信息技术，如数字通信、数字光纤通信、数字卫星通信、数字移动通信、综合业务数字网、数字电视系统等，无不是采用数字通信技术。 2现代通信的器件基础微电子技术 一片芯片上集成上百亿个元件，并正在向极限挑战。将来会把整个通信设备集成在一块芯片上，这为通信设备和计算机微型化奠定了基础。 3现代通信的技术核心计算机技术通信与计算机（操作系统，应用软件，体系结构）融为一体，使通信技术得到了飞跃发展。 4. 现代通信的
6、传输基础光纤通信/光电子技术，卫星通信/空间技术,1.1 数据通信,数据通信系统的组成与要求,基本要求：接收者正确(delivery)，内容准确(accuracy)； 对实时通信：传输及时(delay)，(时延)抖动(jitter)较小。,数据表示 (Data representation) data - 各种形式的信息记录 text(文本): bit pattern (0/1 sequence)text encoding: 将文本符号映射为bits (ASCII, )number(数值): bit pattern (A/D)image(图像): pixel array (B/W, color
7、)audio(音频): analog (to digital)video(视频): analog (TV camera), digital (DC, image seq.),数据传输的方向,simplex （单工）,half-duplex （半双工）,full-duplex（全双工）,(Two paths; or two channels),1.2 网络,网络 节点和链路的集合,物理结构,点到点链路(Point-to-point link),Timely-sharedFrequency-sharedCode-shared,1. 链路类型,专用链路,共享链路,多点链路(Multipoint li
8、nk)(广播链路，共享链路),2. Physical topology（物理拓扑）,Fully connected mesh topology,mesh topology (网状拓扑)每个节点由专用的点到点链路连接到其它节点。Advantages:dedicated link, no MACno interruption to other linkprivacy (physical boundaries)easy to detect faultDisadvantages:large amount of cabling & I/O,(MAC: medium access control),Sta
9、r topology（星型拓扑）每个节点由专用的点到点链路连接到一个中心节点。,Bus topology（总线拓扑）一条链路连接多于两个的节点 (multipoint),Ring topology（环型拓扑）每个节点均具有相邻的上游和下游节点，各节点间的点到点链路相连接形成环型通路。,repeater,转发器,Hybridtopology（混合型拓扑）,由三个总线网络组成的一个星型网络,网络的分类,局域网LAN (Local area network),特点: 较小的地理范围 早期，广播链路 (CSMA/CD, CSMA/CA, Token passing, Token bus, ) 现在，交
10、换式LAN 高数据率,广域网WAN (wide area network),特点: 较大的地理范围 交换式广域网：由交换节点和链路组成的“网络核心”，由端系统和链路组成的“网络边缘”。 节点之间为点到点链路,Internetworking of heterogeneous (异构) networks,互联网internet,1.3 因特网,A Brief History (自阅),Internet（因特网） The internet using TCP/IP protocol suit,因特网层次结构,1.4 协议和标准,协议(Protocols) 实体(entity): 执行信息的发送、接收
11、和处理的软硬件。协议：对等实体对相互的通信进行协调、控制的规则。协议的三要素 syntax (语法): format definition ( 字段位置, 长度, 字段值约束) semantics (语义): meaning of each bit-pattern, and corresponded action timing (时序): coordination on when to send/ receive, how fast to send, in what order to exchange,(自阅) Standards Standards Organizations Internet Standards,
