第八章 常見的通信系統(tǒng)與網絡

1、第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社通信技術基礎主編：于寶明 王鈞銘主審：宮錦文新世紀高職高專通信類課程規(guī)劃教材新世紀高職高專通信類課程規(guī)劃教材國家級精品課件配套教材國家級精品課件配套教材大連理工大學出版社第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社8.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)8.1.1基本概念基本概念 衛(wèi)星通信（衛(wèi)星通信（satellite communication）是指利用通信衛(wèi)星是指利用通信衛(wèi)星作為中繼站的中繼通信方式。作為中繼站的中繼通信方式。 靜止衛(wèi)星或同步衛(wèi)星的位置相對于地面站來說是靜止的。靜止衛(wèi)星或同步衛(wèi)星的位置相對于地面站來說是靜止的。地球同步軌道位于赤道上空（

2、0緯度）距地球表面35860km。在這個軌道上的物體繞地球一周的時間為24小時，每顆同步衛(wèi)星的最大可通信覆蓋區(qū)域為直徑16970km（地球表面），三顆同步衛(wèi)星按120 間隔配置可以使整個地球除兩極外的所有地區(qū)都處于同步衛(wèi)星的覆蓋區(qū)。 移動衛(wèi)星或非同步衛(wèi)星的位置相對于地面站來說是在運移動衛(wèi)星或非同步衛(wèi)星的位置相對于地面站來說是在運動的。動的。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社通信衛(wèi)星運行通信衛(wèi)星運行HEOLEOGEO35860km第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社1衛(wèi)星通信（衛(wèi)星通信（satellite communication）是指利用通信衛(wèi)是指利用通信衛(wèi)星作為中繼站

3、的中繼通信方式星作為中繼站的中繼通信方式2靜止衛(wèi)星或靜止衛(wèi)星或同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星的位置相對于地面站來說是靜止的的位置相對于地面站來說是靜止的3移動衛(wèi)星移動衛(wèi)星或非同步衛(wèi)星的位置相對于地面站來說是在運動或非同步衛(wèi)星的位置相對于地面站來說是在運動的的衛(wèi)星覆蓋區(qū)域第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括空間和地面兩大部分。衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括空間和地面兩大部分。 空間部分空間部分主要是轉發(fā)器和天線，并且一顆通信衛(wèi)星可以有多個轉發(fā)器，但通常

4、這些轉發(fā)器會共用一部或少量幾部天線； 地面部分地面部分也就是地球站的主體部分，主要是大功率的無線電發(fā)射機、高靈敏度接收機和高增益天線等，一顆衛(wèi)星可以與多個地球站進行通信。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社空空間間分分系系統(tǒng)統(tǒng)跟跟蹤蹤遙遙測測指指令令分分系系統(tǒng)統(tǒng)監(jiān)監(jiān)控控管管理理分分系系統(tǒng)統(tǒng)地地面面站站分分系系統(tǒng)統(tǒng)地地面面站站分分系系統(tǒng)統(tǒng)第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社衛(wèi)星轉發(fā)器衛(wèi)星轉發(fā)器 轉發(fā)器轉發(fā)器（TransponderTransponder）是通信衛(wèi)星中直接起中繼作用）是通信衛(wèi)星中直接起中繼作用的部分，是通信衛(wèi)星的主體。的部分，是通信衛(wèi)星的主體。它接收和放大來自各

5、地面站的信號，經頻率變換后再發(fā)回地面，所以它實際上是一部高靈敏度、寬頻帶、大功率的接收與發(fā)射機。轉發(fā)器的工作方式是異頻全雙工，接收與發(fā)射的信號頻率不同，通常收發(fā)共用天線，由雙工器進行收發(fā)信號的分離。 對衛(wèi)星轉發(fā)器的基本要求是：對衛(wèi)星轉發(fā)器的基本要求是：以最小的附加噪聲和失真，并以足夠的工作頻帶和輸出功率來為各地面站有效而可靠地轉發(fā)無線電信號第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社衛(wèi)星地面發(fā)射站衛(wèi)星地面發(fā)射站 衛(wèi)星地面發(fā)射站的主要設備如圖所示。來自地面數字通信網的數據基帶信號，經過基帶處理后都加到調制器。對基帶信號的處理主要有加密、差錯控制編碼、擴頻編碼等 。調制器 中頻放大器 上變頻器

6、自動功率 控制 發(fā)射波合成 低電平放大 激勵器 大功率放大器 饋線基帶（基群）信號地面站大功率發(fā)射系統(tǒng)組成框圖雙工器 饋線 至接收機第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社調制方式調制方式 早期的數字衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要采用早期的數字衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要采用2PSK調制方式，它調制方式，它的特點是在較低的信噪比條件下仍能保持較低的誤碼率，的特點是在較低的信噪比條件下仍能保持較低的誤碼率，但主要的缺點是頻率利用率不高。但主要的缺點是頻率利用率不高。 隨著人們對通信容量需求的增加及衛(wèi)星轉發(fā)器輸出功率的提高，提高頻率利用率成為選擇調制方式的主要目標，開始使用了多進制相移鍵控技術（多進制相移鍵控技術（M

7、PSK）以及各種改進的調制方式如參差四進制相移鍵控SQPSK、最小頻移鍵控MSK等。目前這幾種調制方式都有應用的實例。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社地球站的天線地球站的天線 地球站選用方向性好、增益高的天線既可以在發(fā)射信號時將盡可能多的能量集中到衛(wèi)星上，又可以在接收時從衛(wèi)星方向獲得更多的信號能量，同時由于天線的方向性好，可以有效地抑制來自其它方向的干擾。因此天線是影響衛(wèi)星地球站性能的重要設備。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社衛(wèi)星地面接收機衛(wèi)星地面接收機 衛(wèi)星地面接收機的作用是接收來自衛(wèi)星轉發(fā)器的信號。衛(wèi)星地面接收機的作

8、用是接收來自衛(wèi)星轉發(fā)器的信號。地面站接收系統(tǒng)的靈敏度必須很高，才能從干擾和噪聲地面站接收系統(tǒng)的靈敏度必須很高，才能從干擾和噪聲中把微弱信號提取出來，并加以放大和解調。中把微弱信號提取出來，并加以放大和解調。饋電設備 低噪聲放大器 傳 輸放大器晶體管 放大器接收波分 離 下 變頻器中 頻放大器解調器 基帶轉換設備地面站接收系統(tǒng)組成方框圖饋線第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社.3衛(wèi)星通信的工作頻段衛(wèi)星通信的工作頻段 C波段（波段（4/6GHz）和）和Ku（12/14GHz）波段）波段 下行頻率（從衛(wèi)星到地面），頻率范圍為下行頻率（從衛(wèi)星到地面），頻率范圍為C波段波段3.

9、74.2GHz，Ku波段波段11.712.2GHz， 上行頻率（從地面到衛(wèi)星），頻率范圍為上行頻率（從地面到衛(wèi)星），頻率范圍為C波段波段5.9256.425GHz，Ku波段波段14.014.5GHz， 衛(wèi)星轉發(fā)器的總帶寬為衛(wèi)星轉發(fā)器的總帶寬為500MHz。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社.4多址聯(lián)接技術多址聯(lián)接技術 多址連接是衛(wèi)星通信的顯著特點。所謂所謂多址連接多址連接方式，方式，簡單地說，就是許多個地面站通過共同的通信衛(wèi)星實現簡單地說，就是許多個地面站通過共同的通信衛(wèi)星實現覆蓋區(qū)域內相互聯(lián)接，同時建立各自的信道，而無需地覆蓋區(qū)域內相互聯(lián)接，同時建立各自的信道，而

10、無需地面的中間轉接。面的中間轉接。 多址連接方式有頻分多址（頻分多址（FDMA）、時分多址）、時分多址（TDMA）、空分多址（）、空分多址（SDMA）和碼分多址（）和碼分多址（CDMA）方式。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社 長途電話局 多路復用設備 地面發(fā)射機 地面接收機 解復用設備 長途電話局 fA fAfB fB 地面站 A地面站 B 地面站 C 地面站 DfA fB fC fD fEfA fB fC fD fE 轉發(fā)器帶寬（下行線） 轉發(fā)器帶寬（上行線）頻分多址方式頻分多址方式第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社時分多址方式時分多址方式 第8章 常見的通信系統(tǒng)與

11、網絡大連理工大學出版社 PCM編碼器 PCM譯碼器 線 路 終 端 裝 置 時分多址控制裝置PSK 調制器 PSK 解調器 發(fā)射機 接收機 PCMTDMPSKTDMA 方式第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社空分多址方式衛(wèi)星上有多個波束指向不同的區(qū)域。各區(qū)域之間相互不干擾，可以使用相同的頻率、時間進行工作，但區(qū)域內部仍要采用頻分或時分進行多址通信。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社碼分多址（碼分多址（CDMACDMA）方式）方式 利用自相關性非常強而互相關性比較低的周期性碼序列作為地址信息（稱為地址碼），對被用戶信息調制過的已調波進行再次調制使其頻譜大為展寬（稱為擴頻調制

12、）；經衛(wèi)星信道傳輸后，在接收端以本地產生的已知的地址碼為參考，根據相關性的差異對收到的所有信號進行鑒別，從中將地址碼與本地地址碼完全一致的寬帶信號還原為窄帶而選出，其它與本地地址碼無關的信號則仍保持或擴展為寬帶信號而濾去（稱為相關檢測或擴頻解調），這就是碼分多址的基本原理。 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社實現條件實現條件要有數量足夠多、相關特性足夠好的地址碼，使系統(tǒng)中每個站都能分配到所需的地址碼。必須用地址碼對待發(fā)信號進行擴頻調制，使傳輸信號所占頻帶極大地展寬（一般應達幾百倍以上）。在碼分多址通信系統(tǒng)中的各接收端，必須有本地地址碼（簡稱本地碼）。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連

13、理工大學出版社特點特點抗干擾能力強較好的保密通信能力 實現多址聯(lián)接較靈活方便。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社8.2 GSM蜂窩移動通信系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng) GSM原意是“移動通信特別小組移動通信特別小組”（Group Special Mobile），但隨著設備的開發(fā)和數字蜂窩移動通信網的建立，GSM逐步成為歐洲數字蜂窩移動通信系統(tǒng)的代名詞。歐洲專家們將GSM搖身一變，重新命名為“Global System for Mobile Communications”變成了“全球移動全球移動通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)”的簡稱。 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社 1982年歐洲郵電主管

14、部門會議（CEPT）建立了移動通信特別組（GSM），著手進行泛歐蜂窩移動通信系統(tǒng)的標準工作。1985年提出了GSM系統(tǒng)的二項主要設計原則，也就是GSM系統(tǒng)的主要特點： 話音和信令都采用數字信號傳輸；話音和信令都采用數字信號傳輸； 數字話音的傳輸速率降低到數字話音的傳輸速率降低到16kbit/s或更低；或更低； 采用時分多址方式（采用時分多址方式（TDMA）。）。 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社8.2.1 GSM系統(tǒng)的主要參數下行線（由基站發(fā)向移動用戶）下行線（由基站發(fā)向移動用戶）935960MHz 上行線（由移動用戶發(fā)向基站）上行線（由移動用戶發(fā)向基站）890915MHz 25

15、MHz，每個頻分多址信道帶寬，每個頻分多址信道帶寬200kHz，信道總速率為，信道總速率為270.83kbit/s，調制方式為，調制方式為GMSK，調制指數，調制指數0.3。采用采用TDMA技術，在一個信道內每幀技術，在一個信道內每幀8個時隙，每個時隙信道比特率為個時隙，每個時隙信道比特率為22.8kbit/s，可傳送，可傳送一路數字語音信號或數據，數據傳輸速率為一路數字語音信號或數據，數據傳輸速率為9.6kbit/s。 全雙工。全雙工。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社8.2.1 GSM系統(tǒng)的主要參數采用規(guī)則脈沖激勵線性預測（采用規(guī)則脈沖激勵線性預測（RPE-LPT）編碼，每一路

16、語音信號的編碼率為）編碼，每一路語音信號的編碼率為13kbit/s。跳頻跳頻217跳跳/s，交錯信道編碼，自適應，交錯信道編碼，自適應均衡，判決反饋自適應均衡器（均衡，判決反饋自適應均衡器（16S以上）。以上）。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社補充：補充：GSM號碼號碼移動用戶號碼（移動用戶號碼（MSISDN） CC為國家碼，中國為為國家碼，中國為86。NDC為國內目的碼，每個用戶有一個為國內目的碼，每個用戶有一個NDC。SN為移動用戶號碼。為移動用戶號碼。 國內移動用戶的ISDN號為一個11位數字的等長號碼：其中是數字蜂窩移動業(yè)務接入號例如“中國電信”的移動業(yè)務接入號為1351

17、39，“中國聯(lián)通”的移動業(yè)務接入號為130、131、133。HLR 識別號，其中由主管部門統(tǒng)一規(guī)定，可由各省主管部門確定。SN由各HLR自行分配。 CCNDCSNMSISDN號碼第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社國際移動用戶識別碼（國際移動用戶識別碼（IMSI） 是數字是數字PLMN網中惟一地識別一個移動用戶的號碼，為網中惟一地識別一個移動用戶的號碼，為一個一個16位數字的號碼位數字的號碼 。MCCMNCMSINNMSIIMSI3個數字1或2 個 數字（m。 插入碼：插入碼：把輸入 原碼以m比特為一組，在每組的第m位之后插入一碼，組成m+1個碼一組的線路碼。第8章 常見的通信系統(tǒng)與

18、網絡大連理工大學出版社.6光接收機光接收機光 電檢測器放大均衡判決AGC時鐘恢復電路解碼解擾碼 型反變換光信號接收電路信道解碼電路光信號電信號光光接接收收機機組組成成框框圖圖第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社光電檢測器光電檢測器光電檢測器的作用光電檢測器的作用:將來自于光纖的光信號轉換成電流。將來自于光纖的光信號轉換成電流。兩種半導體二極管：兩種半導體二極管：PIN管管半導體雪崩光電二極管（半導體雪崩光電二極管（APD）半導體材料半導體材料在在0.85 m波段主要是用硅半導體材料做光電二極管波段主要是用硅半導體材料做光電二極管;而在而在1.35 m波段主要是用鍺半導

19、體材料。波段主要是用鍺半導體材料。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社光接收電路光接收電路光接收電路的功能有三個：光接收電路的功能有三個： 低噪聲放大 給光電二極管提供穩(wěn)定的反向偏壓 自動增益控制 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社信道解碼器信道解碼器 信道解碼器是與發(fā)端的信道編碼器完全對應的電路，即包含了解密電路、解擾電路和碼型反變換電路。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社.7中繼器與參鉺光纖放大器中繼器與參鉺光纖放大器中繼器中繼器 中繼器的作用是接收已衰減的光信號，將其轉換成等效的可以重新放大、整形、定時的電信號，然后再重新轉換成向光纖輸送

20、的光信號。 光 電 檢測 器 前 置 放大 器 主 放大 器 均 衡器 判 決器 驅 動電 路 光 源 APC 定 時提 取 AGC 電 源 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器 摻鉺光纖放大器是利用光纖的非線性效應制作的。當光纖輸入功率大到一定程度時，光纖對光的傳輸不再是線性關系。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社摻鉺光纖摻鉺光纖普通光纖普通光纖普通光纖普通光纖普通光纖普通光纖第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社.8波分復用技術波分復用技術定義：定義： 在一根光纖中傳輸多個波長的光載波在一根光纖中傳輸多個波長的光載波

21、特點：特點： 類似于無線信道中的頻分多路復用類似于無線信道中的頻分多路復用目的：目的： 提高光纖線路的利用率提高光纖線路的利用率第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社R2T2T1R2光纖F1F1 波分復用原理圖第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社123545520Gbps信號解復用時鐘10Gbps接收 =0.6nmPC單模光纖 150km在線中繼器偏振控制色散補償光纖前置放大外調制器光放大器55 波分傳輸系統(tǒng)第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社8.4計算機網絡計算機網絡 通信網絡（通信網絡（Communication Network)：就是將通信終端、：就是將通信終

22、端、轉接點和通信鏈路相互連接、實現兩個以上通信終端之轉接點和通信鏈路相互連接、實現兩個以上通信終端之間信號傳輸的通信體系，這是包括終端設備、傳輸設備、間信號傳輸的通信體系，這是包括終端設備、傳輸設備、交換設備和網絡技術的綜合系統(tǒng)，旨在向用戶提供各種交換設備和網絡技術的綜合系統(tǒng)，旨在向用戶提供各種通信服務。通信服務。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社 當前網絡正在經歷一場變革，逐步由支持單一的話音、數據、圖像的網絡轉變?yōu)槎嗝襟w網絡，并且網絡的規(guī)模與覆蓋范圍也在不斷擴大。各種網絡協(xié)議的產生使通信在更大的范圍內實現了標準化，典型的例子是TCP/IP協(xié)議為全球各類數據網的互聯(lián)提供了基礎平臺

23、。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社8.4.1 ISO/OSI 模型模型8.4.1 分層結構與分層協(xié)議 分層結構的概念 經理 A郵政車 秘書收發(fā)員郵遞員經理 B秘書收發(fā)員郵遞員郵遞員第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社 OSI(開放式系統(tǒng)互連參考模型開放式系統(tǒng)互連參考模型)是對怎樣在電訊網絡中任意兩個點是對怎樣在電訊網絡中任意兩個點之間傳輸信息的參考模型的一種標準描述。之間傳輸信息的參考模型的一種標準描述。它的目的是指導產品實現者以便他們的產品能夠始終與其他的產品合作?，F在此模型已成為一個主要的結構模型用于計算機之間和網絡間的通信。目前使用的大多數網絡通信協(xié)議都基于 OS

24、I 模型的結構。OSI 將其定義為七層，即將網絡計算機中有關活動信息的任務劃分為七個更小、更易于處理的任務組。一個任務或任務組被分配到一個 OSI 層。每一層都是獨自存在的，因此分配到各層的任務能夠獨立地執(zhí)行。這樣使得由其中某層提供的解決方案能夠在不影響其他層的情況下被更新。 “開放開放”這個詞表示：只要遵循這個詞表示：只要遵循OSI標準，一個系統(tǒng)可以和位于世標準，一個系統(tǒng)可以和位于世界上任何地方的、也遵循界上任何地方的、也遵循OSI標準的其他任何系統(tǒng)進行連接標準的其他任何系統(tǒng)進行連接 8.4.1 OSI模型模型第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社8.4.1 ISO/OSI 模型模型

25、報 文報 文報 文報 文分 組幀比 特系統(tǒng)OSI七層參考模型應用層表示層會話層傳輸層網絡層鏈路層物理層協(xié)議數據單元7654321層次物理層物理層 控制節(jié)點與信道的連接，控制節(jié)點與信道的連接，提供物理通道和物理連接以及同步。提供物理通道和物理連接以及同步。實現比特信息的傳輸。物理層協(xié)議實現比特信息的傳輸。物理層協(xié)議規(guī)定規(guī)定“0”和和“1”的電平是幾伏，一的電平是幾伏，一個比特持續(xù)多長時間，數據終端設個比特持續(xù)多長時間，數據終端設備（備（DTE）與數據傳輸設備（）與數據傳輸設備（DCE）接口采用的接插件的形式等等。一接口采用的接插件的形式等等。一個物理層協(xié)議的典型例子是個物理層協(xié)議的典型例子是RS

26、232C。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社8.4.1 ISO/OSI 模型模型數據鏈路層數據鏈路層 是兩個通信實體之間一條點點式信是兩個通信實體之間一條點點式信道。包括數據傳輸設備和數據終端道。包括數據傳輸設備和數據終端設備。數據鏈路層協(xié)議保證數據塊設備。數據鏈路層協(xié)議保證數據塊從數據鏈路的一端正確地傳送到另從數據鏈路的一端正確地傳送到另一端，使用差錯控制技術來糾正傳一端，使用差錯控制技術來糾正傳輸差錯。輸差錯。報 文報 文報 文報 文分 組幀比 特系統(tǒng)OSI七層參考模型應用層表示層會話層傳輸層網絡層鏈路層物理層協(xié)議數據單元7654321層次第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大

27、學出版社8.4.1 ISO/OSI 模型模型網絡層網絡層 用于控制通信子網的運行，管理從用于控制通信子網的運行，管理從發(fā)送節(jié)點到收信節(jié)點的虛電路。協(xié)發(fā)送節(jié)點到收信節(jié)點的虛電路。協(xié)議規(guī)定網絡節(jié)點和虛電路的一種標議規(guī)定網絡節(jié)點和虛電路的一種標準接口，完成網絡連接的建立、拆準接口，完成網絡連接的建立、拆除和通信管理，包括路由選擇、信除和通信管理，包括路由選擇、信息流控制、差錯控制以及多路復用息流控制、差錯控制以及多路復用等。等。報 文報 文報 文報 文分 組幀比 特系統(tǒng)OSI七層參考模型應用層表示層會話層傳輸層網絡層鏈路層物理層協(xié)議數據單元7654321層次第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出

28、版社傳輸層傳輸層 是主計算機是主計算機-主計算機層，或者說端主計算機層，或者說端-端傳輸控制層。傳輸層的主要功能端傳輸控制層。傳輸層的主要功能是建立、拆除和管理傳送連接。是建立、拆除和管理傳送連接。報 文報 文報 文報 文分 組幀比 特系統(tǒng)OSI七層參考模型應用層表示層會話層傳輸層網絡層鏈路層物理層協(xié)議數據單元7654321層次第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社會話層會話層 是用戶進網的接口，著重解決面向是用戶進網的接口，著重解決面向用戶的功能，例如會話建立時，雙用戶的功能，例如會話建立時，雙方必須核實對方是否有權參加會話，方必須核實對方是否有權參加會話，由哪一方支付通信費用，在各

29、種選由哪一方支付通信費用，在各種選擇功能方面取得一致。擇功能方面取得一致。報 文報 文報 文報 文分 組幀比 特系統(tǒng)OSI七層參考模型應用層表示層會話層傳輸層網絡層鏈路層物理層協(xié)議數據單元7654321層次第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社表示層表示層 主要解決用戶信息的語法表示問題。主要解決用戶信息的語法表示問題。表示層將數據從適合于某一用戶的表示層將數據從適合于某一用戶的語法，變換為適合于語法，變換為適合于OSI系統(tǒng)內部系統(tǒng)內部使用的傳送語法。使用的傳送語法。報 文報 文報 文報 文分 組幀比 特系統(tǒng)OSI七層參考模型應用層表示層會話層傳輸層網絡層鏈路層物理層協(xié)議數據單元765

30、4321層次第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社應用層應用層 假定網絡上有很多不同形式的終端，假定網絡上有很多不同形式的終端，各種終端的屏幕格式都不同，應用各種終端的屏幕格式都不同，應用層就要設法轉換。層就要設法轉換。 報 文報 文報 文報 文分 組幀比 特系統(tǒng)OSI七層參考模型應用層表示層會話層傳輸層網絡層鏈路層物理層協(xié)議數據單元7654321層次第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社處理數據格式處理數據格式提供應用程序間通信提供應用程序間通信建立，維護和管理會話建立，維護和管理會話端到端的連接端到端的連接尋址和路由選擇尋址和路由選擇介質訪問，鏈路管理介質訪問，鏈路管理比特

31、流傳輸比特流傳輸1物 理 層2數據鏈路層4傳 輸 層3網 絡 層5會 話 層7應 用 層6表 示 層第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社應用層表示層會話層傳輸層網絡層鏈路層物理層通信媒介報 文報 文報 文報 文分 組幀比 特網絡層網絡層鏈路層物理層鏈路層物理層系統(tǒng)A系統(tǒng)BOSI模型下的文件傳輸應用層表示層會話層傳輸層網絡層鏈路層物理層協(xié)議數據單元7654321層次第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社 上頁圖是兩臺計算機之間的通信過程。一個用戶以它的文字處理程序向A計算機的應用層發(fā)布文件傳送命令，應用層將其送到表示層，在這一層上對數據的格式進行修改，然后數據被送到會話層，在這

32、里請求與目標進行連接，并將數據送到傳輸層。傳輸層為了便于數據的傳輸將整個文件分成若干個可管理的數據塊并送到網絡層。網絡層選擇數據的路由后數據被送到數據鏈路層。鏈路層要在數據上加一些額外的信息以便于接收端進行檢錯與糾錯。最后，這些數據被送到物理層，物理層形成數據波形，通過物理信道發(fā)向目標計算機。 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社OSI模型的優(yōu)點和目的模型的優(yōu)點和目的 OSI是一個描述性的模型。它超越了具體的物理實體或軟件,從理論上講解決了不同計算機及外設，不同的計算機網絡中間的相互通信的問題，成為計算機網絡通信標準。 OSI模型的優(yōu)點可以概括為以下幾點:簡化相關的網絡操作簡化相關的

33、網絡操作提供即插既用的兼容性和不同廠商之間集成的標準化接口。提供即插既用的兼容性和不同廠商之間集成的標準化接口。使工程師們能專注于設計和優(yōu)化不同的網絡互連設備的互操作性。使工程師們能專注于設計和優(yōu)化不同的網絡互連設備的互操作性。防止一個區(qū)域的網絡變化影響另一個區(qū)域的網絡，因此，每一個防止一個區(qū)域的網絡變化影響另一個區(qū)域的網絡，因此，每一個區(qū)域的網絡都能單獨快速地升級。區(qū)域的網絡都能單獨快速地升級。把復雜的網絡連接問題分解成小的簡單的問題，易于學習的操作把復雜的網絡連接問題分解成小的簡單的問題，易于學習的操作 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社TCP/IP協(xié)議模型協(xié)議模型 TCP/I

34、P協(xié)議模型是一種簡單實用的網絡標準，它現在廣泛的應用于Internet中以及局域網中，一般的操作系統(tǒng)到支持這種協(xié)議。 TCP/IP協(xié)議可以把整個網絡分成四層。協(xié)議可以把整個網絡分成四層。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社應用層物理層 數據鏈路層網絡層傳輸層會話層表示層OSI參考模型TCP/IP模型應用層 網絡接口層網絡層傳輸層第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社TCP/IP協(xié)議的應用層協(xié)議的應用層應用層網絡接口層網絡層傳輸層超文本傳輸HTTP文件傳輸 FTP電子郵件SMTP遠程登錄 Telnet 網絡管理SNMP域名管理 DNS應用層應用層 對應于對應于OSIOSI的的上

35、三層，包含面向上三層，包含面向網絡用戶的大量協(xié)網絡用戶的大量協(xié)議實現議實現 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社8.4.2計算機局域網計算機局域網 計算機網絡通俗地講就是由多臺計算機（或其它計算機計算機網絡通俗地講就是由多臺計算機（或其它計算機網絡設備）通過傳輸介質和軟件物理（或邏輯）連接在網絡設備）通過傳輸介質和軟件物理（或邏輯）連接在一起組成的。一起組成的。計算機網絡的組成基本上包括：計算機網絡的組成基本上包括： 計算機計算機 網絡操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng) 傳輸介質（可以是有形的，也可以是無形的，如無線網傳輸介質（可以是有形的，也可以是無形的，如無線網絡的傳輸介質就是空氣）絡的傳輸介

36、質就是空氣） 應用軟件應用軟件第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社計算機網絡分類計算機網絡分類 從地理范圍劃分是一種大家都認可的通用網絡劃分標準。按這種標準可以把各種網絡類型劃分為局域網、局域網、城域網、廣域網和互聯(lián)網城域網、廣域網和互聯(lián)網四種第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社局域網（局域網（ LAN ，Local Area Network） 在局部地區(qū)范圍內的網絡，它所覆蓋的地區(qū)范圍較小。在局部地區(qū)范圍內的網絡，它所覆蓋的地區(qū)范圍較小。特點是連接范圍窄、用戶數少、配置容易、連接速率高。地理距離上一般來說可以是幾米至10公里以內。LAN 有“中心控制”和“分布式控制”這樣

37、兩個不同形式的控制方式。 中心控制需要一個單個的設備來控制整個網絡中心控制需要一個單個的設備來控制整個網絡。 缺點：缺點：一旦控制器故障將會使整個網絡癱瘓。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社 現行大多數LAN都采用分布式控制，接入網絡的所有設備實際上管理著網絡，無須中心設備。 優(yōu)點：優(yōu)點：分布式控制的一個優(yōu)點是在增加新的用戶時，只需安裝接口卡和軟件，并將PC機接到網絡中而無須向中心處理器或控制器說明，因此網絡的擴展很容易。 缺點：缺點：分布式控制的主要缺點是如果一個設備故障，可能會導致整個網絡無序。 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社城域網（城域網（MAN，Metrop

38、olitan Area Network） 這種網絡一般來說是在一個城市，但不在同一地理小區(qū)范圍內的計算機互聯(lián)。這種網絡的連接距離可以在10100公里。 城域網多采用城域網多采用ATM技術做骨干網。技術做骨干網。ATM是一個用于數據、語音、視頻以及多媒體應用程序的高速網絡傳輸方法。ATM包括一個接口和一個協(xié)議，該協(xié)議能夠在一個常規(guī)的傳輸信道上，在比特率不變及變化的通信量之間進行切換。ATM也包括硬件、軟件以及與ATM協(xié)議標準一致的介質。ATM提供一個可伸縮的主干基礎設施，以便能夠適應不同規(guī)模、速度以及尋址技術的網絡。ATM的最大缺點就是成本太高 。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社廣

39、域網（廣域網（WAN，Wide Area Network） 這種網絡也稱為遠程網，所覆蓋的范圍比城域網（MAN）更廣，它一般是在不同城市之間的LAN或者MAN網絡互聯(lián)，地理范圍可從幾百公里到幾千公里。 因為距離較遠，信息衰減比較嚴重，所以這種網絡一般是要租用專線，通過IMP（接口信息處理）協(xié)議和線路連接起來，構成網狀結構，解決循徑問題。這種城域網因為所連接的用戶多，總出口帶寬有限，所以用戶的終端連接速率一般較低 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社互聯(lián)網（互聯(lián)網（Internet） 互聯(lián)網又因其英文單詞“Internet”的諧音，又稱為“英特網”。無論從地理范圍，還是從網絡規(guī)模來講它

40、都是最大的一種網絡，就是我們常說的“Web”、“WWW”和“萬維網”等多種叫法。從地理范圍來說，它可以是全球計算機的互聯(lián)，這種網絡的最大的特點就這種網絡的最大的特點就是不定性是不定性，整個網絡的計算機每時每刻隨著人們網絡的接入在不變的變化。 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社以太網（以太網（EtherNet） 以太網是應用最為廣泛的局域網，包括標準以太網（10Mbps）、快速以太網（100Mbps）、千兆以太網（1000 Mbps）和10G以太網，它們都符合IEEE802.3系列標準規(guī)范。 標準以太網標準以太網 ：最開始以太網只有10Mbps的吞吐量，通常把這種最早期的10Mbps

41、以太網稱之為標準以太網。 快速以太網（快速以太網（Fast Ethernet）：傳輸速率為100Mbps的以太網。 千兆以太網（千兆以太網（GB Ethernet） ：提供了1000Mbps的數據帶寬。 10G以太網以太網 ：提供了10Gbps的數據帶寬。 10G以太網仍使用與以往10Mbps和100Mbps以太網相同的形式，它允許直接升級到高速網絡。 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社無線局域網（無線局域網（Wirress Local Area Network；WLAN） 無線局域網與傳統(tǒng)的局域網主要不同之處就是傳輸主要不同之處就是傳輸介質不同介質不同，傳統(tǒng)局域網都是通過有形的傳

42、輸介質進行連接的，如同軸電纜、雙絞線和光纖等，而無線局域網則是采用空氣作為傳輸介質的。 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社3 LAN的拓樸結構的拓樸結構 在星型布線環(huán)型網中，HUB內是一個微小的環(huán)，數據在環(huán)內單向流動，經過每一個用戶后都要回到HUB內。ABCDEHUB數據流星形結構環(huán)形網第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社 在星型布線總線網中，HUB內部是一個微型的總線，從邏輯上講，網絡仍然是一個總線網，因為HUB并沒有為信息選擇路由。每個信息被送到HUB，HUB再將信息發(fā)向每個用戶，用戶是否讀出和處理信息取決于消息頭上的地址。 ABCDEFGHHUB星形結構總線網第8章

43、 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社基帶與頻帶傳輸基帶與頻帶傳輸 基帶LAN直接在電纜上發(fā)送數字信號，而頻帶LAN通過對載波（電或光）的調制傳送數據。 基帶基帶LAN運行成本低，但容量與傳輸距離有限。頻帶運行成本低，但容量與傳輸距離有限。頻帶LAN雖然建造與維護費用較高，但能提供高帶寬傳輸且雖然建造與維護費用較高，但能提供高帶寬傳輸且不太受地面長度的限制。不太受地面長度的限制。第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社4 LAN的媒質接入控制方式的媒質接入控制方式競爭競爭 允許設備在線路空閑時發(fā)送數據，如果線路忙，設允許設備在線路空閑時發(fā)送數據，如果線路忙，設備應在發(fā)送之前等待。備應在發(fā)送之前等待。由于LAN使用高帶寬傳輸且信息長度較短，競爭方式是有效的。 偶爾地兩臺設備會出現同時向外發(fā)送數據的現象，這時就產生了“沖突”，沖突使數據丟失，網絡退出沖突的方式取決于接入方式。如果有太多的設備接入到網絡中參與競爭，或有幾個設備發(fā)送過長的數據都會使沖突頻繁，網絡性能變壞。 第8章 常見的通信系統(tǒng)與網絡大連理工大學出版社隨機接入隨機接入 設備可以隨意地發(fā)送數據，在這種方式下，設備