信息化導(dǎo)論第講通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)A

1、 第5講 通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)15.1 常用通信工具人類文明源于人們之間的信息交流。在交流中，信息不斷聚變、繁衍，知識(shí)不斷增長、沉淀，社會(huì)不斷繁榮、發(fā)展。與此同時(shí)，人類也為了追求時(shí)空限制的突破，進(jìn)行更快捷的交流，不斷研發(fā)新的通信技術(shù)。通信就是信息的傳輸、處理與交換過程。通信工具的發(fā)展和演變，反映了人類文明和社會(huì)進(jìn)步的歷程。25.1.1 自然方式通信35.1.1 自然方式通信4西安鐘樓巴黎圣母院：維克多.雨果：漂亮的吉普賽女人埃斯米蓮達(dá)和在巴黎圣母院里駝背的敲鐘人卡西莫多蘇州寒山寺55.1.1 自然方式通信信號(hào)彈烽火臺(tái)又稱烽燧，俗稱烽堠、煙墩6雞鳴驛它是一個(gè)始建于元朝的驛站，中國古代的“郵政”事業(yè)、

2、來往商人都要依賴的休憩之地。它是成吉思汗西征路上的“站赤”，為大汗的戰(zhàn)績立下了汗馬功勞。幾百年過去，在1913年，北洋政府“裁汰驛站，開辦郵政”的命令把它淘汰出歷史舞臺(tái)。如今，它是國內(nèi)現(xiàn)存最大、功能最齊全，保存最完好的古代驛站。7跨越時(shí)間的通信廣西西南左江流域的寧明、龍洲等壯族聚居地區(qū)，已發(fā)現(xiàn)有多處花山崖壁畫，據(jù)有關(guān)專家統(tǒng)計(jì)所有花山崖壁畫的圖案超過個(gè)，其中人像就有多個(gè)，已有多年的歷史。 8跨越時(shí)間的通信楔形文字的指公元前年左右，由蘇美爾創(chuàng)造的一種文字。這種文字多刻寫在石頭和泥版上。筆劃呈楔狀，頗像釘頭或箭頭。古代西亞的阿卡得人、巴比倫人、亞述人、波斯人等，都曾使用過這種文字。9距今5000多年

3、前，古埃及出現(xiàn)了象形文字，后來被歐洲人稱作Hirpglyphe這是希臘語“神圣”與“銘刻”組成的復(fù)合詞，即“神的文字”。古埃及人認(rèn)為他們的文字是月神、計(jì)算與學(xué)問之神圖特（Thoth）造的，和中國人“倉頡造字”的傳說很相似。10甲骨文字1112在長期的自然方式通信中，人們渴望的通信方式：跨越時(shí)空可控遠(yuǎn)距離一對(duì)多、多對(duì)多安全保密隨著科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步，人們的這些愿望逐漸得以實(shí)現(xiàn)1319世紀(jì)中葉以后，隨著電報(bào)、電話的發(fā)有，電磁波的發(fā)現(xiàn)，人類通信領(lǐng)域產(chǎn)生了根本性的巨大變革，實(shí)現(xiàn)了利用金屬導(dǎo)線來傳遞信息，甚至通過電磁波來進(jìn)行無線通信，使神話中的“順風(fēng)耳”、“千里眼”變成了現(xiàn)實(shí)。從此，人類的信息傳遞可以脫離

4、常規(guī)的視聽覺方式，用電信號(hào)作為新的載體，同此帶來了一系列鐵技術(shù)革新，開始了人類通信的新時(shí)代。141864年，英國物理學(xué)家麥克斯韋（J.c.Maxwel）建立了一套電磁理論，預(yù)言了電磁波的存在，說明了電磁波與光具有相同的性質(zhì)，兩者都是以光速傳播的。5.1.2 電 報(bào)151888年，德國青年物理學(xué)家海因里斯.赫茲（H.R.Hertz）用電波環(huán)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電磁波的存在，他用實(shí)驗(yàn)證明了麥克斯韋的電磁理論。這個(gè)實(shí)驗(yàn)轟動(dòng)了整個(gè)科學(xué)界，成為近代科學(xué)技術(shù)史上的一個(gè)重要里程碑，導(dǎo)致了無線電的誕生和電子技術(shù)的發(fā)展。16電磁波的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了巨大影響。不到6年的時(shí)間，俄國的波波夫、意大利的馬可尼分別發(fā)明了無

5、線電報(bào)，實(shí)現(xiàn)了信息的無線電傳播，其他的無線電技術(shù)也如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。171901年12月，意大利發(fā)明家馬可尼（1874.4,251937.7.20日）成功地用莫爾斯電碼傳輸無線電信號(hào)，首次跨越了大西洋，距離遠(yuǎn)達(dá)3200公里。此事一經(jīng)傳開即引起轟動(dòng)，馬可尼一夜之間成為世界名人。一九三三年，馬可尼在中國181837年，美國人塞繆樂.莫爾斯（Samuel Morse）成功地研制出世界上第一臺(tái)電磁式電報(bào)機(jī)。他利用自己設(shè)計(jì)的電碼，可將信息轉(zhuǎn)換成一串或長或短的電脈沖傳向目的地，再轉(zhuǎn)換為原來的信息。1844年5月24日，莫樂斯在國會(huì)大廈聯(lián)邦最高法院會(huì)議廳進(jìn)行了“用莫爾斯電碼”發(fā)出了人類歷史上的第一份電報(bào)

6、，從而實(shí)現(xiàn)了長途電報(bào)通信。19電報(bào)如何傳輸信息呢？莫爾斯在筆記本上記下了新的設(shè)計(jì)方案：“有火花出現(xiàn)可以看成是一種符號(hào)，沒有火花出現(xiàn)是另一種符號(hào)，沒有火花的時(shí)間長度又是一種符號(hào)。這三種符號(hào)組合起來可代表字母和數(shù)字，就可以通過導(dǎo)線來傳遞文字了?！庇谑牵环N點(diǎn)、劃和空白的組合來表示字母誕生了著名的“莫爾斯電報(bào)碼”終于在1937年誕生了。這是電信史上最早的編碼 20215.1.3 電話221. 電話的發(fā)明1684年,英國科學(xué)家胡克就提出了遠(yuǎn)距離傳送話音的建議。19世紀(jì)50年代，一批科學(xué)家受電報(bào)發(fā)明的啟發(fā)，開始了用電傳送聲音的研究。 1796年，休斯提出了用話筒接力傳送語音信息的辦法。雖然這種想法不太切

7、合實(shí)際，但他給這種通信方式起了一個(gè)一直沿用至今的名字telephone（中國人曾經(jīng)將之直譯為“德律鳳”，后來使用了意譯“電話”）。 1854年，法國人鮑薩爾按照電報(bào)機(jī)的原理設(shè)想了電話原理：將兩塊薄金屬片用電線相連，一方發(fā)出聲音時(shí)，金屬片振動(dòng)，變成電，傳給對(duì)方。但是，這僅僅是一種設(shè)想 23有關(guān)電話發(fā)明的4個(gè)人美籍蘇格蘭人亞歷山大格雷厄姆貝爾 (Alexander Graham Bell，18471922）美國人艾利沙格雷（Elisha Grey，August 2, 1835.8.2 1901.1.21）托馬斯阿爾瓦愛迪生（Thomas Alva Edison，18471931）美籍意大利人安東尼

8、奧梅烏奇（Antonio Meucci，18081889） 2425貝爾設(shè)想：如果人對(duì)著一塊鐵片說話，聲音將引起鐵片振動(dòng)；若在鐵片后面放上一塊電磁鐵的話，鐵片的振動(dòng)勢必在電磁鐵線圈中產(chǎn)生 時(shí)大時(shí)小的電流。這個(gè)波動(dòng)電流沿電線傳向遠(yuǎn)處，遠(yuǎn)處的類似裝置上不就會(huì)發(fā)生同樣的振動(dòng)，發(fā)出同樣的聲音。這個(gè)試驗(yàn)在1875年6月2日取得成功。1876年2月14日貝爾到美國專利局申請(qǐng)了電話專利權(quán)。然而，就在他提出申請(qǐng)兩小時(shí)之后，另一位美國發(fā)明家艾利沙格雷也申請(qǐng)了電話專利權(quán)。26格雷的設(shè)計(jì)原理與貝爾有所不同，是利用送話器內(nèi)部液體的電阻變化，而受話器則與貝爾的完全相同。但由于在具體時(shí)間上比貝爾晚一點(diǎn)（只晚了2個(gè)小時(shí)左右

9、），最終敗訴。1876年3月7日，貝爾獲得發(fā)明電話專利，專利證號(hào)碼NO:174655。 271877年，愛迪生取得了發(fā)明碳粒送話器的專利。同時(shí)，還有很多人對(duì)電話的工作方式進(jìn)行了各種各樣的改進(jìn)。專利之爭錯(cuò)綜復(fù)雜，直到1892年才算告一段落。造成這種局面的一個(gè)原因是，當(dāng)時(shí)美國最大的西部聯(lián)合電報(bào)公司買下了格雷和愛迪生的專利權(quán)，與貝爾電話公司對(duì)抗。長時(shí)期專利之爭的結(jié)果是雙方達(dá)成一項(xiàng)協(xié)議，西部聯(lián)合電報(bào)公司完全承認(rèn)貝爾的專利權(quán)，從此不再染指電話業(yè)，交換條件是17年之內(nèi)分享貝爾電話公司收入的20% 28不過，這件事并沒有最后了結(jié)。2002年6月16日，美國眾議院通過表決，推翻了貝爾發(fā)明電話的歷史，認(rèn)定安東尼

10、奧梅烏奇為電話的發(fā)明者，梅烏奇因而被稱為“電話之父”梅烏奇是一位貧窮的佛羅倫薩移民。19世紀(jì)30年代，他移居古巴。在研究用電擊法治病的過程中，他發(fā)現(xiàn)聲音能以電脈沖的形式沿著銅線傳播。他在1850年移居紐約后繼續(xù)這項(xiàng)研究，并制作出電話的原型。1860年，他公開展示了這套裝置。當(dāng)時(shí)紐約的意大利文報(bào)紙報(bào)道了這一消息。292. 電話網(wǎng)絡(luò)30我國長途電話網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為分級(jí)匯接網(wǎng)，長途電話網(wǎng)的等級(jí)分為五級(jí)，C1為大區(qū)交換中心，C2為省交換中心，C3為地區(qū)交換中心，C4為縣交換中心。到1992年底我國共有8個(gè)C1(北京、沈陽、天津、上海、南京、廣州、西安、成都)，有3個(gè)國際局(北京、上海和廣州)。本地電話網(wǎng)

11、的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)一般設(shè)置匯接局(Tm)和端局(C5)兩個(gè)等級(jí)。Tm局可分為市話匯接局、效區(qū)匯接局、農(nóng)話匯接局等，C5稱五級(jí)交換中心，即本地電話網(wǎng)端局。 313. 電話交換機(jī) 最早采用的是磁石式電話交換機(jī)(magneto telephone exchange)，接著出現(xiàn)了共電式電話交換機(jī)(common battery telephone exchange)， 這些都是人工交換機(jī)，必須由接線員(operator)來完成使用者電話間的接線和拆線。 321. 人工交換33自動(dòng)交換機(jī)是靠使用者發(fā)送號(hào)碼(被叫使用者的位址編號(hào))進(jìn)行自動(dòng)選線的。世界上第一部自動(dòng)交換機(jī)是1898年由美國人A.B.史端喬(Almon

12、B.Strowger，圖5.13)發(fā)明的。阿爾蒙.B.史端喬本是美國堪薩斯一家殯儀館的老板。 341891年3月10日，史端喬獲得了發(fā)明“步進(jìn)制電話交換機(jī)”的專利權(quán)。1892年11月3日，史端喬發(fā)明的步進(jìn)制電話交換機(jī)在美國印第安納州的拉波特城投入使用，這便是世界上第一個(gè)自動(dòng)電話局。 352. 步進(jìn)交換（史端喬交換機(jī)）當(dāng)用戶撥號(hào)時(shí)，交換機(jī)內(nèi)相應(yīng)的選擇器就隨著撥號(hào)時(shí)發(fā)出的脈沖電流一步一步地改變接續(xù)位置，將主叫和被叫用戶間的電話線路自動(dòng)接通。這個(gè)脈沖使接線器中的電磁鐵吸動(dòng)一次，接線器就向前動(dòng)作一步。用戶撥號(hào)碼“2”，就發(fā)出兩個(gè)脈沖，使電磁鐵吸動(dòng)兩次，接線器就向前動(dòng)作兩步，由此類推。所以，這種交換機(jī)就

13、叫做“步進(jìn)制自動(dòng)電話交換機(jī)”。36步進(jìn)制交換機(jī)的替代產(chǎn)品是縱橫式交換機(jī)。1919年，瑞典的電話工程師帕爾姆格倫和貝塔蘭德發(fā)明了一種自動(dòng)交換機(jī)，叫做“縱橫制交換機(jī)(crossbar telephone switching system)”并申請(qǐng)了專利?！翱v橫制”名稱來自縱橫接線器的構(gòu)造。 37現(xiàn)代電話交換機(jī)是存儲(chǔ)程序控制電話交換機(jī)（stored program control telephone switching system，PBX），簡稱程控電話交換機(jī)，是利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，用預(yù)先編好的程序來控制電話的接續(xù)工作。1965年5月，美國貝爾系統(tǒng)的1號(hào)電子交換機(jī)問世，它是世界上第一部開通使用的程

14、控電話交換機(jī)。381950年 時(shí)分多路通信應(yīng)用于電話系統(tǒng)1951年 直撥長途電話開通1956年 鋪設(shè)越洋通信電纜 1969年 電視電話業(yè)務(wù)開通 20世紀(jì)70年代程控?cái)?shù)字交換機(jī)、光纖通信系統(tǒng)投入使用20世紀(jì)90年代 蜂窩電話系統(tǒng)開通，各種無線通信技術(shù)不斷涌現(xiàn)。1997年 68個(gè)國家簽定國際協(xié)定，互相開放電信市場395.1.4 移動(dòng)通信移動(dòng)通信(Mobile communication)是移動(dòng)體之間的通信，或移動(dòng)體與固定體之間的通信。移動(dòng)體可以是人，也可以是汽車、火車、輪船、收音機(jī)等在移動(dòng)狀態(tài)中的物體。 401. 移動(dòng)通信的基本類型（1）蜂窩移動(dòng)通信。蜂窩移動(dòng)通信也稱小區(qū)制移動(dòng)通信。它把整個(gè)大范圍

15、的服務(wù)區(qū)劃分成許多小區(qū)，每個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)基站（BS），負(fù)責(zé)本小區(qū)各個(gè)移動(dòng)臺(tái)的聯(lián)絡(luò)與控制，各個(gè)基站通過移動(dòng)交換中心（MSC）相互聯(lián)系，并與市話局（PSTN）連接。利用超短波電波傳播距離有限的特點(diǎn)，離開一定距離的小區(qū)可以重復(fù)使用頻率，使頻率資源可以充分利用。每個(gè)小區(qū)的用戶數(shù)在1000以上，全部覆蓋區(qū)的最終容量可達(dá)100萬用戶。4142表5.2 宏蜂窩與微蜂窩的區(qū)別表5.2 宏蜂窩與微蜂窩的區(qū)別比較內(nèi)容宏蜂窩技術(shù)微蜂窩技術(shù)覆蓋半徑1km25km30m300m基站天線高度可以盡可能做得很高低于屋頂高度電波傳播形式傳播過程中遇到障礙物而造成的陰影區(qū)域主要沿著街道的視線進(jìn)行，基本不存在“盲點(diǎn)”區(qū)域空間業(yè)務(wù)

16、負(fù)荷由于空間業(yè)務(wù)負(fù)荷的不均勻分布會(huì)形成的業(yè)務(wù)繁忙區(qū)域的“熱點(diǎn)”區(qū)域基本不存在“熱點(diǎn)”區(qū)域傳輸功率傳輸功率高傳輸功率低安裝是否靈活安裝不太靈活安裝方便靈活43（2）集群移動(dòng)通信。集群移動(dòng)通信也稱大區(qū)制移動(dòng)通信。它的特點(diǎn)是只有一個(gè)基站，天線高度為幾十米至百余米，覆蓋半徑為30公里，發(fā)射機(jī)功率可高達(dá)200瓦。用戶數(shù)約為幾十至幾百，可以是車載臺(tái)，也可是以手持臺(tái)。它們可以與基站通信，也可通過基站與其它移動(dòng)臺(tái)及市話用戶通信，基站與市站有線網(wǎng)連接。 44（3）衛(wèi)星移動(dòng)通信。衛(wèi)星移動(dòng)通信是利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信的系統(tǒng)。衛(wèi)星移動(dòng)通信按照所運(yùn)行的軌道一般可分為靜止軌道、中軌道（MEO）以及低軌道（LEO）等

17、3類；按覆蓋區(qū)域可分為區(qū)域性衛(wèi)星移動(dòng)通信和全球衛(wèi)星移動(dòng)通信兩大類。全球衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)區(qū)域性衛(wèi)星移動(dòng)通信功能。 45對(duì)地靜止軌道是位于地球赤道平面上、距離地球的高度約為36 000km圓形軌道，并且衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同、運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間（24小時(shí)）相等。因此，衛(wèi)星相對(duì)于地球是靜止的。在地球同步軌道上部署3顆通訊衛(wèi)星，即可實(shí)現(xiàn)除兩極外的全球通訊。46中軌道高度約為10 000km，代表性的中軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)主要有奧德賽和ICO系統(tǒng)。但這兩種系統(tǒng)均未能投入使用。47低軌道高度一般為5002 000km。由于軌道很低，因而帶來如下好處： 信號(hào)的路徑衰耗極小，信號(hào)時(shí)延

18、極短。 衛(wèi)星研制周期短，費(fèi)用低，能以“一箭多星”的方式發(fā)射。圖5.18 全球星通信系統(tǒng) 可做到真正的全球覆蓋。48全球星系統(tǒng)是由美國勞拉公司和高通公司于1991年發(fā)起創(chuàng)建的低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)。如圖5.18所示，該系統(tǒng)由均勻分布在8個(gè)軌道面上的48顆衛(wèi)星組成，可在全球范圍(不包括南北極)內(nèi)向用戶提供“無逢隙”覆蓋的衛(wèi)星移動(dòng)通信。全球星系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，既沒有星間鏈路,也沒有星上處理和星上交換功能，僅僅作為地面蜂窩系統(tǒng)的延伸和補(bǔ)充,從而擴(kuò)大了移動(dòng)通信系統(tǒng)的覆蓋。 49作為信息超遠(yuǎn)控制的遙控、遙測和遙感技術(shù)也是非常重要的技術(shù)。遙控是利用通信線路對(duì)遠(yuǎn)處被控對(duì)象進(jìn)行控制的一種技術(shù)，用于電氣事業(yè)、輸油管道、

19、化學(xué)工業(yè)、軍事和航天事業(yè)；遙測是將遠(yuǎn)處需要測量的物理量如電壓、電流、氣壓、溫度、流量等變換成電量，利用通信線路傳送到觀察點(diǎn)的一種測量技術(shù)，用于氣象、軍事和航空航天業(yè)；遙感是一門綜合性的測量技術(shù)，在高空或遠(yuǎn)處利用傳感器接收物體輻射的電磁波信息，經(jīng)過加工處理或能夠識(shí)別的圖像或電子計(jì)算機(jī)用的記錄磁帶，提示被測物體一性質(zhì)、形狀和變化動(dòng)態(tài)，主要用于氣象、軍事和航空航天事業(yè)。50（4）無繩電話。對(duì)于室內(nèi)外慢速移動(dòng)的手持終端的通信，則采用小功率、通信距離近的、輕便的無繩電話機(jī)。它們可以經(jīng)過通信點(diǎn)與市話用戶進(jìn)行單向或雙方向的通信。512. 手機(jī)制式 （1）GSM。GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)是由歐洲主要電信運(yùn)營者和

20、制造廠家組成的標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)設(shè)計(jì)出來的，它是在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。包括GSM900MHz、GSM1800MHz及GSM1900MHz等幾個(gè)頻段。GSM系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是，防盜拷能力佳、網(wǎng)絡(luò)容量大、號(hào)碼資源豐富、通話清晰、穩(wěn)定性強(qiáng)不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機(jī)耗電量底等。 52（2）CDMA。CDMA（Code Division Multiple Access，碼分多址）是在數(shù)字技術(shù)的分支擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)。具有頻譜利用率高、話音質(zhì)量好、保密性強(qiáng)、掉話率低、電磁輻射小、容量大、覆蓋廣等特點(diǎn)，可以大量減少投資和降低運(yùn)營成本。關(guān)于CDMA的原理，在第5.2

21、.2節(jié)中將有一個(gè)初步介紹。53（3）3G。3G是第三代移動(dòng)通信技術(shù)，是下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的通稱。與現(xiàn)有的技術(shù)相比較而言，3G技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是能極大地增加系統(tǒng)容量、提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率。此外利用在不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫漫游技術(shù)，可將無線通信系統(tǒng)和Internet連接起來，從而可對(duì)移動(dòng)終端用戶提供更多更高級(jí)的服務(wù)。545.1.5 電 視551920年美國無線電專家康拉德在匹茲堡建立了世界上第一家商業(yè)無線電廣播電臺(tái)，從此廣播事業(yè)在世界各地蓬勃發(fā)展，收音機(jī)成為人們了解時(shí)事新聞的方便途徑。1924年第一條短波通信線路在瑙恩和布宜諾斯艾利斯之間建立，1933年法國人克拉維爾建立了英法之間和第一第商用微波無

22、線電線路，推動(dòng)了無線電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。56電磁波的發(fā)現(xiàn)也促使圖像傳播技術(shù)迅速發(fā)展起來。1922年16歲的美國中學(xué)生菲羅.法恩斯沃斯設(shè)計(jì)出第一幅電視傳真原理圖，1929年申請(qǐng)了發(fā)明專利，被裁定為發(fā)明電視機(jī)的第一人572. 電視機(jī)的工作原理電視信號(hào)從點(diǎn)到面的順序取樣、傳送和復(fù)現(xiàn)是靠掃描來完成的。各國的電視掃描制式不盡相同，在中國是每秒25幀，每幀625行。每行從左到右掃描,每幀按隔行從上到下分奇數(shù)行、偶數(shù)行兩場掃完，用以減少閃爍感覺。掃描過程中傳送圖像信息。當(dāng)掃描電子束從上一行正程結(jié)束返回到下一行起始點(diǎn)前的行逆程回掃線，以及每場從上到下掃完，回到上面的場逆程回掃線均應(yīng)予以消隱。在行場消隱期間傳送

23、行場同步信號(hào)，使收、發(fā)的掃描同步，以準(zhǔn)確地重現(xiàn)原始圖像。 583. 彩色電視國際制式目前，世界上有13種電視體制，三大彩電制式，兼容后組合成30多個(gè)不同的電視制式。但它們都是基于如下3種制式而形成的。59（1）NTSC（National Television System Committee，美國國家電視制式委員會(huì)）制式，簡稱為N制，也稱正交平衡調(diào)幅制。美國、加拿大、墨西哥等大部分美洲國家以及臺(tái)灣、日本、韓國、菲律賓等均采用這種制式。香港部份電視公司也采用NTSC制式廣播。（2）PAL（phase alternation line，相位逐行交變）制式，也稱正交平衡調(diào)幅逐行倒相制。中國、德國、英

24、國、新加坡、澳大利亞和其它一些西北歐國家采用這種制式。（3）SECAM（squential couleur mmoire，順序傳送彩色和存儲(chǔ)）制式，也稱行輪換調(diào)頻制。法國、前蘇聯(lián)和東歐一些國家采用這種制式。601928年美國西屋電器公司的茲沃爾金發(fā)明了光電顯像管，并同工程師范瓦斯合作，實(shí)現(xiàn)了電子掃描方式的電視發(fā)送和傳輸。1935年美國紐約帝國大廈設(shè)立了一座電視臺(tái)，次年就成功地把電視節(jié)目發(fā)送到70公里以外的地方。1938年茲沃爾金又制造出第一臺(tái)符合實(shí)用要求的電視攝像機(jī)。經(jīng)過人們的不斷探索和改進(jìn)，1945年在三基色工作原理的基礎(chǔ)上美國無線電公司制成了世界上第一臺(tái)全電子管彩色電視機(jī)。1946年，美國

25、人羅斯.威瑪發(fā)明了高靈敏度攝像管，同年日本人八本教授解決了家用電視機(jī)接收天線問題，從此一些國家相繼建立了超短波轉(zhuǎn)播站，電視迅速普及開來。20世紀(jì)60年代 彩色電視問世。61圖像傳真也是一項(xiàng)重要的通信。自從1925年美國無線電公司研制出第一部實(shí)用的傳真機(jī)以后，傳真技術(shù)不斷革新。1972年以前，該技術(shù)主要用于新聞、出版、氣象和廣播行業(yè)；1972年至1980年間，傳真技術(shù)已完成從模擬向數(shù)字、從機(jī)械掃描向電子掃描、從低速向高速的轉(zhuǎn)變，除代替電報(bào)和用于傳送氣象圖、新聞稿、照片、衛(wèi)星云圖外，還在醫(yī)療、圖書館管理、情報(bào)咨詢、金融數(shù)據(jù)、電子郵政等方面得到應(yīng)用；1980年后，傳真技術(shù)向綜合處理終端設(shè)備過渡，除承

26、擔(dān)通信任務(wù)外，它還具備圖像處理和數(shù)據(jù)處理的能力，成為綜合性處理終端。靜電復(fù)印機(jī)、磁性錄音機(jī)、雷達(dá)、激光器等等都是信息技術(shù)史上的重要發(fā)明。621957年 發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星1958年 發(fā)射第一顆通信衛(wèi)星1962年 發(fā)射第一顆同步通信衛(wèi)星，開通國際衛(wèi)星電話；635.1.6 通信模型觀察通信的視角64從功能組成的角度 65源站(Source)：源站設(shè)備產(chǎn)生傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，例如電話機(jī)和個(gè)人電腦。 發(fā)送器( Transmitter)：通常源系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)不會(huì)以它最初生成時(shí)的格式直接傳輸，而是通過一個(gè)發(fā)送器將這些信息轉(zhuǎn)化并編碼成為能夠在各種傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸?shù)碾姶判盘?hào)。例如，調(diào)制解調(diào)器從與之相連的設(shè)備上獲

27、得一個(gè)數(shù)字比特流(比如從個(gè)人電腦上)，并將此比特流轉(zhuǎn)化成能夠在電話網(wǎng)上傳輸?shù)哪M信號(hào)。 傳輸系統(tǒng)(Transmission system)：它有可能是一根單獨(dú)的傳輸線，也可能是連接在源設(shè)備和目的設(shè)備之間的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。接收器(Receiver)：接收器接收來自傳輸系統(tǒng)的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為能夠被目的設(shè)備處理的信息。例如，調(diào)制解調(diào)器接收來自網(wǎng)絡(luò)或傳輸線路上的模擬信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特流。 目的站Destination：目的站設(shè)備從接收養(yǎng)獲取傳送來的信息。 665.1.7 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的結(jié)合671. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的誕生68到計(jì)算機(jī)中心計(jì)算20世紀(jì)40年代，計(jì)算機(jī)問世。在此后的二、

28、三十年間，基本的應(yīng)用特點(diǎn)是：體積龐大、價(jià)值連城、無法共享、應(yīng)用率低、大部分時(shí)間要花費(fèi)在路上。69多終端分時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)70遠(yuǎn)程終端 早期，使用 “終端通信線路計(jì)算機(jī)”結(jié)構(gòu)，由一臺(tái)主機(jī)與若干臺(tái)終端，通過通信裝置連接到電話系統(tǒng)組成，通信裝置是調(diào)制解調(diào)器，將計(jì)算機(jī)或終端發(fā)出的數(shù)字信號(hào)變換為可在電話交換系統(tǒng)中傳輸?shù)哪M信號(hào)，或進(jìn)行相反變換。71 以后，為減輕主機(jī)負(fù)擔(dān)，用一臺(tái)計(jì)算機(jī)（稱前端處理機(jī)）專門負(fù)責(zé)與終端的通信工作；為提高線路利用率，降低成本，用低速線路把附近終端送來信息通過集中器（Concentrator）先匯總，再用高速線路把匯總的信息送入主機(jī)去處理。72早在1951年，美國麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)

29、室就開始為美國空軍設(shè)計(jì)稱為SAGE的自動(dòng)化地面防空系統(tǒng)。該系統(tǒng)將17個(gè)防區(qū)內(nèi)的機(jī)場、雷達(dá)觀測站、高炮陣地、防空導(dǎo)彈和控制中心的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過通信線路連接起來，由計(jì)算機(jī)對(duì)傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，指揮員據(jù)此做出決策。該系統(tǒng)最終于1963年建成，被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)結(jié)合的先驅(qū)。73在20世紀(jì)50年代初，美國航空公司與IBM公司開始聯(lián)合研究計(jì)算機(jī)通信技術(shù)應(yīng)用于民用系統(tǒng)方面的技術(shù)，并于60年代初投入使用飛機(jī)訂票系統(tǒng)SABRE-I。該系統(tǒng)將遍布美國的2000多個(gè)售票終端聯(lián)到一個(gè)中央處理機(jī)上。741968年美國通用電氣公司投入運(yùn)行了最大的商用數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)系統(tǒng)（GE Information Eervi

30、ces），地理范圍從美國到加拿大、歐洲、澳大利亞和日本。由于地理范圍大，因此可以利用時(shí)差充分利用資源。75計(jì)算機(jī)主機(jī)互聯(lián)76網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)77在20世紀(jì)60年代，美國軍方為尋求將其所屬各軍方網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，由國防部下屬的高級(jí)計(jì)劃研究署（Advanced Research Project Agent，簡稱ARPA）出資贊助把在洛杉磯的加利福尼亞州大學(xué)洛杉磯分校、加州大學(xué)圣巴巴拉分校、斯坦福大學(xué)、猶他州大學(xué)四所大學(xué)的4臺(tái)大型計(jì)算機(jī)通過專門的接口信號(hào)處理機(jī)(IMP)和專門的通信線路相互連接，以便這些學(xué)校之間可以互相共享資，并將之稱為ARPANET。1966年12月，羅伯茨開始全面負(fù)責(zé)ARPA網(wǎng)的籌建。19

31、68年，一套完整的設(shè)計(jì)方案正式啟用。同年，首套ARPA網(wǎng)的硬件設(shè)備問世。1969年10月，羅伯茨完成了首個(gè)數(shù)據(jù)包通過ARPA網(wǎng)由UCLA（加州大學(xué)洛杉磯分校）出發(fā)，經(jīng)過漫長的海岸線，完整無誤地抵達(dá)斯坦福大學(xué)的實(shí)驗(yàn)。1969年12月，Internet的前身美國的ARPA網(wǎng)投入運(yùn)行，它標(biāo)志著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的興起，并為后來的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。781983年初，美國軍方正式將其所有軍事基地的各子網(wǎng)都聯(lián)到了ARPANET上。這標(biāo)志著Internet的正式誕生。ARPANET實(shí)際上是一個(gè)網(wǎng)際網(wǎng)（internet work），當(dāng)時(shí)的研究人員簡稱為internet，并用Internet這一稱呼來特指為研

32、究建立的網(wǎng)絡(luò)原型。這一稱呼被沿襲至今。Internet問世后，每年加入Internet的計(jì)算機(jī)成指數(shù)式增長。79計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全球互聯(lián)802. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類81（1）按地域分 局域網(wǎng)指分布于一個(gè)部門、校園或一個(gè)建筑物內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，其相距不超過十公里。通常是一個(gè)部門或者一個(gè)單位的網(wǎng)絡(luò)，由于僅限于局部區(qū)域，簡稱為局域網(wǎng)（Local Area Network ，簡寫為LAN ）。通常采用同軸電纜（細(xì)纜，已淘汰）或雙絞線為傳輸介質(zhì)，速率為10Mbps、100Mbps、1000Mbps幾種。 城域網(wǎng)范圍局限于幾十公里內(nèi)的城市區(qū)域，主要用于城市內(nèi)部的信息傳輸。主干網(wǎng)采用的傳輸介質(zhì)為光纖，速率為幾百M(fèi)bps至幾

33、個(gè)Gbps，它可提供數(shù)據(jù)、語音和電視等的傳輸功能。由于主要采用的是局域網(wǎng)的技術(shù)，所以也可看作是一種局域網(wǎng)。 廣域網(wǎng)其覆蓋的地理范圍十分廣闊，可以跨越不同的國家或地區(qū)，采用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)較局域網(wǎng)復(fù)雜得多，其主干網(wǎng)的傳輸介質(zhì)多為光纖，速率從幾百M(fèi)bps到幾個(gè)Gbps。82（2）按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分833. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能（1）信息服務(wù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，包括語音等多媒體通信。目前廣泛應(yīng)用的基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信方式有：文件傳送（ protocol, FTP）、電子郵件（E-Mail）、IP電話、萬維網(wǎng)（world wide web,WWW）、電子布告（bulletin board ser

34、vice,BBS）、網(wǎng)絡(luò)聊天等。與此同時(shí)，還提供信息處理和存儲(chǔ)等服務(wù)。（2）資源共享。資源包括計(jì)算機(jī)硬件資源、軟件資源和信息資源?！肮蚕怼笔侵缚梢曰ネㄓ袩o和異地使用。例如，使用異地的大型計(jì)算機(jī)進(jìn)行本地計(jì)算機(jī)無法進(jìn)行的計(jì)算、從遠(yuǎn)地的計(jì)算機(jī)上獲得自己計(jì)算機(jī)中沒有的文件信息等。（3）均衡負(fù)載，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中,各臺(tái)計(jì)算機(jī)間可以互為后備，可以將重要信息保存在不同計(jì)算機(jī)上，或?yàn)橐慌_(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)指定后備計(jì)算機(jī)。這樣，某臺(tái)計(jì)算機(jī)負(fù)荷過重，可以轉(zhuǎn)移到由比較空閑的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，使負(fù)荷可以按照資源得到合理調(diào)整和配置；一旦某臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，可以從后備計(jì)算機(jī)中獲得信息或得到工作支持，不僅使系統(tǒng)中

35、的負(fù)荷均勻，還提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。845.2 通信關(guān)鍵技術(shù)855.2.1 信號(hào)調(diào)制與編碼861. 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)872. 數(shù)字信號(hào)的諧波分析和傳輸帶寬要求883. 數(shù)字信號(hào)的模擬調(diào)制894. 模擬信號(hào)的數(shù)字編碼脈沖編碼調(diào)制技術(shù)1937年，英國人里夫斯（A.H. Reeves）提出脈沖編碼調(diào)制（PCM）技術(shù)，打開了人類進(jìn)入數(shù)字通信的大門。其基本方法見第2.6節(jié)。905. 數(shù)字信號(hào)的數(shù)字編碼極性歸零攜帶時(shí)鐘91925.2.2 多路復(fù)用多路復(fù)用（MUX）源于拉丁語multi（許多）和plex（混合）。它是在一個(gè)物理信道上同時(shí)傳送多路信號(hào)或者說是把一個(gè)物理信道設(shè)法分成多個(gè)邏輯信道的技術(shù)，也是

36、提高信道帶寬的技術(shù)。931. 頻分多路復(fù)用942. 時(shí)分多路復(fù)用953. 光波分多路復(fù)用82.5Gb/s 1310nm復(fù)用/分用器復(fù)用/分用器82.5Gb/s 1310nm1550nm1551nm1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm1550nm1551nm1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm964. 碼分多路復(fù) 發(fā)1，發(fā)送該站的碼片序列的原碼； 發(fā)0，發(fā)送該站的碼片序列的反碼。1001一個(gè)碼片975.2.3 差錯(cuò)控制981. 糾錯(cuò)與檢錯(cuò)碼992. 停等ARQ1003. 連續(xù)ARQ1015.2.4 流量控制滑動(dòng)窗口協(xié)議102

37、 窗口寬度的控制是預(yù)先固定，還是可適當(dāng)調(diào)整； 窗口位置的移動(dòng)控制是整體移動(dòng)，還是順次移動(dòng)； 接收方的窗口寬度與發(fā)送方相同還是不同?；瑒?dòng)窗口協(xié)議不僅可以進(jìn)行流量控制，也同時(shí)可以進(jìn)行差錯(cuò)控制。1035.2.5 分組交換1. 從電路交換到存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)交換2. 從報(bào)文交換到分組交換3. 虛電路服務(wù)和數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)104交換的概念在電話問世以后，人們發(fā)現(xiàn)，要把所有的電話都兩兩相連是不現(xiàn)實(shí)的。對(duì)于有N個(gè)電話的網(wǎng)絡(luò)，就需要N*(N1)/2對(duì)電話線，當(dāng)N很大時(shí)，要建設(shè)這樣的網(wǎng)絡(luò)成本就太高了。于是人們研究出了電話交換機(jī)，每一部電話都連接到交換機(jī)上，通過交換機(jī)之間的級(jí)聯(lián)把一方的信號(hào)發(fā)送到另一方的線路上。105電路交換把

38、要通信的兩條線路（鏈路）直接聯(lián)通，使其可以傳輸電氣信號(hào)。它們都是空分的，用戶在打電話時(shí)要占用一對(duì)線路，也就是要占用一個(gè)空間位置，一直到打完電話為止。106電路交換與存儲(chǔ)交換4, 程控交換機(jī)程控電話交換機(jī)，全稱存儲(chǔ)程序控制電話交換機(jī)（stored program control telephone switching system），簡稱PBX，是利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，用預(yù)先編好的程序來控制電話的接續(xù)工作。1965年5月，美國貝爾系統(tǒng)的1號(hào)電子交換機(jī)問世，它是世界上第一部開通使用的程控電話交換機(jī)。通常分為空分程控電話交換機(jī)和時(shí)分程控電話交換機(jī)。前者是通過交叉點(diǎn)的連通，將某條線上的空隙話音信息，傳遞

39、到另一條線上，在；后者是將時(shí)分復(fù)用線上的某一時(shí)隙話音信息，傳遞到另一時(shí)分復(fù)用線上。時(shí)分程控交換機(jī)按其傳遞的話音信號(hào)形式，又分為傳遞脈幅調(diào)制信號(hào)的模擬時(shí)分程控電話交換機(jī)和傳遞脈碼調(diào)制信號(hào)或增量調(diào)制信號(hào)的數(shù)字時(shí)分程控電話交換機(jī)。107存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換（Store And Forward Switching）要求交換機(jī)中必須有存儲(chǔ)器，當(dāng)源端（接收端）有數(shù)據(jù)幀到達(dá)時(shí)，要先存儲(chǔ)，然后在合適的時(shí)機(jī)把數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到合適的發(fā)送端口。與電路交換相比，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換的好處在于：（1）在通話的整個(gè)過程中，不需要固定地占用線路。（2）可以動(dòng)態(tài)地選擇傳輸路徑。108存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換可以分為報(bào)文交換和分組交換。分組交換時(shí)

40、延較短，并且對(duì)緩沖區(qū)的要求統(tǒng)一，處理過程簡單；報(bào)文交換時(shí)延較長，并且因報(bào)文長短不一，對(duì)緩沖區(qū)的要求也不一致，導(dǎo)致處理過程復(fù)雜。109110111虛電路與數(shù)據(jù)報(bào)面向連接的傳輸無連接的傳輸112路由節(jié)點(diǎn)上的交換1. 路由節(jié)點(diǎn)路由節(jié)點(diǎn)是聯(lián)結(jié)不同網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。在路由節(jié)點(diǎn)上工作的設(shè)備是路由器。由于路由器處于幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)的邊界，因此當(dāng)數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)铰酚晒?jié)點(diǎn)時(shí)，路由器首先要判斷該數(shù)據(jù)分組的目的地是否與送來的節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)稱為本地：如果是，就本地提交；如果不是，就轉(zhuǎn)發(fā)出去。1132. 路由表路由器可能聯(lián)結(jié)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)還要考慮哪一條路徑轉(zhuǎn)發(fā)出去最佳。為此，每個(gè)路由器中都要維護(hù)一個(gè)路由表（Routing Ta

41、ble），供路由選擇時(shí)使用。路由表中記錄著任意數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的可能路徑的詳細(xì)信息，包括：目的地址，下一站地址，下一站網(wǎng)絡(luò)接口號(hào)，距離等。以目的地址作為關(guān)鍵字，就可以從路由表中查出下一站路由器的地址以及它所在的接口。因此，路由表就成為路由器的中樞，它決定了每個(gè)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)方向。所以路由表的建立和維護(hù)就成為路由器技術(shù)的關(guān)鍵。114115路由表的作用路由指示屏蔽一些幀黑名單、白名單1164.4 鏈路上的通信技術(shù)1174.4.1 傳輸介質(zhì)雙絞線 雙絞線是由相互絕緣的銅導(dǎo)線對(duì)組成，每一銅線對(duì)中，銅線互相纏繞。雙絞線對(duì)中的一跟用于信號(hào)傳輸，另外一根接地并吸收干擾。早期的雙絞線由兩對(duì)電線

42、對(duì)組成。一組收數(shù)據(jù)，一組發(fā)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在通常把多對(duì)雙絞線對(duì)并在一起，118雙絞線可以分為屏蔽雙絞線（STP）和無屏蔽雙絞線（UTP）。1191991年美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA和電信工業(yè)協(xié)會(huì)TIA聯(lián)合發(fā)布了一個(gè)雙絞線標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA568。1995年更新為EIA/TIA568A，規(guī)定了5個(gè)種類的UTP標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在已經(jīng)到了7種。1202. 光纖 光纖通信利用光導(dǎo)纖維（光纖）傳遞光脈沖進(jìn)行通信。有光脈沖相當(dāng)于1，沒有光脈沖相當(dāng)于0。光纖是一種非常細(xì)的玻璃纖維，由纖芯和包層構(gòu)成。121光纖的纖芯具有比包層更高的折射率，因此當(dāng)光脈沖的入射角大于某一臨界值時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。光波在纖芯中不斷的發(fā)生全反射，從而光纖能夠在光纖中不斷傳播下去。這種光纖被成為多模光纖。若光纖的直徑減少到一個(gè)光波的波長，那么光波將在光纖中直線傳播，沒有全反射現(xiàn)象發(fā)生。這種光纖被成為單模光纖。1224.4.2 串行傳輸與并行傳輸1234.4.3 接收端與發(fā)送端的同步1. 位同步技術(shù)（1）傳遞時(shí)鐘