第6章通信、網(wǎng)絡(luò)與無線技術(shù)

第6章通信、網(wǎng)絡(luò)與無線技術(shù)當(dāng)今商業(yè)世界的通信和網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)全球互聯(lián)網(wǎng)無線革命第一頁，共32頁。第一頁，共32頁。6.1當(dāng)今商業(yè)世界的通信和網(wǎng)絡(luò)在商業(yè)領(lǐng)域，要快速與客戶、供應(yīng)商及員工聯(lián)系必須借助網(wǎng)絡(luò)的幫助。1990年以前，幾乎所有的商業(yè)通信都通過郵遞、電話、傳真等方式進(jìn)行。而今天，人們越來越多地通過計(jì)算機(jī)、電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)、移動電話和接入無線網(wǎng)絡(luò)的手提計(jì)算機(jī)等進(jìn)行通信。如今在商業(yè)環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)近乎為同義詞。第二頁，共32頁。第二頁，共32頁。6.1.1網(wǎng)絡(luò)與通信趨勢過去，公司使用兩種截然不同的網(wǎng)絡(luò)：處理語音通信的電話網(wǎng)絡(luò)和處理數(shù)據(jù)通信的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。電話公司在整個(gè)20世紀(jì)使用語音傳輸技術(shù)（硬件及軟件）建造電話網(wǎng)絡(luò)，這些公司大部分在世界范圍內(nèi)壟斷經(jīng)營。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最早由計(jì)算機(jī)公司為尋求不同區(qū)域計(jì)算機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸而建設(shè)起來。隨著通信不斷地放松管制和信息技術(shù)的不斷革新，電話網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正慢慢地交匯成為使用共同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)范和設(shè)備的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。第三頁，共32頁。第三頁，共32頁。6.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)高度發(fā)展的基礎(chǔ)上，兩者相互結(jié)合的產(chǎn)物。一方面，通信系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送提供最重要的支持；另一方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)滲透到通信領(lǐng)域中，又極大地提高了通信網(wǎng)絡(luò)的性能。從系統(tǒng)的角度而言，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩部分。資源子網(wǎng)是指連接在網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合，其主要任務(wù)是完成信息的收集、存儲和處理；通信子網(wǎng)由通信線路和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（如網(wǎng)卡、集線器、網(wǎng)橋、路由器等）組成。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要目的是實(shí)現(xiàn)資源共享。它隨應(yīng)用環(huán)境和實(shí)現(xiàn)條件不同，其用途也有一些不同，但其主要功能有資源共享、數(shù)據(jù)傳輸、負(fù)荷均衡和分布處理。一般計(jì)算機(jī)中的資源分為軟件資源、硬件資源和數(shù)據(jù)資源。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源共享分為以下硬件共享、數(shù)據(jù)共享、軟件共享三類。第四頁，共32頁。第四頁，共32頁。6.2通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的結(jié)點(diǎn)（包括終端結(jié)點(diǎn)、交換結(jié)點(diǎn)）和連接這些結(jié)點(diǎn)的傳輸系統(tǒng)有機(jī)地組織在一起的，按約定的信令或協(xié)議完成任意用戶間信息交換的通信體系。用戶使用它可以克服空間、時(shí)間等障礙來進(jìn)行有效的信息交換。在通信網(wǎng)上，信息的交換可以在兩個(gè)用戶間進(jìn)行，在兩個(gè)計(jì)算機(jī)進(jìn)程間進(jìn)行，還可以在一個(gè)用戶和一個(gè)設(shè)備間進(jìn)行。交換的信息包括用戶信息（如話音、數(shù)據(jù)、圖像等）、控制信息（如信令信息、路由信息等）和網(wǎng)絡(luò)管理信息3類。由于信息在網(wǎng)上通常以電或光信號的形式進(jìn)行傳輸，因而現(xiàn)代通信網(wǎng)又稱電信網(wǎng)。第五頁，共32頁。第五頁，共32頁。6.2.1通信網(wǎng)的類型可以根據(jù)通信網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)類型，采用的交換技術(shù)、傳輸技術(shù)、服務(wù)范圍、運(yùn)營方式、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等方面的不同來對其進(jìn)行各種分類。這里給出幾種常見的分類方式。按業(yè)務(wù)類型分。分為電話通信網(wǎng)（如PSTN、移動通信網(wǎng)等）、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（如X.25、Internet、幀中繼網(wǎng)等）、廣播電視網(wǎng)等。按空間距離分。分為廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）、城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork，MAN）和局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）。按信號傳輸方式分。分為模擬通信網(wǎng)和數(shù)字通信網(wǎng)。按運(yùn)營方式分。分為公用通信網(wǎng)和專用通信網(wǎng)。第六頁，共32頁。第六頁，共32頁。6.2.2通信網(wǎng)的基本模型1.點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)克服時(shí)間、空間的障礙，有效而可靠地傳遞信息是所有通信系統(tǒng)的基本任務(wù)。實(shí)際應(yīng)用中存在各種類型的通信系統(tǒng)，它們在具體的功能和結(jié)構(gòu)上各不相同，然而都可以抽象成如圖所示的模型，其基本組成包括信源、發(fā)送器、信道、接收器和信宿5部分。第七頁，共32頁。第七頁，共32頁。簡單通信系統(tǒng)模型第八頁，共32頁。第八頁，共32頁。2.交換式網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)通信網(wǎng)，最簡單直觀的方案就是在任意兩個(gè)用戶之間提供點(diǎn)到點(diǎn)的連接，從而構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。然而該方法并不適用于構(gòu)建大型廣域通信網(wǎng)，為解決上述問題，廣域通信網(wǎng)采用了交換技術(shù)，即在網(wǎng)絡(luò)中引入交換結(jié)點(diǎn)，組建交換式網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。第九頁，共32頁。第九頁，共32頁。點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)與交換式網(wǎng)絡(luò)第十頁，共32頁。第十頁，共32頁。6.3全球互聯(lián)網(wǎng)6.3.1互聯(lián)網(wǎng)的概念1.Internet服務(wù)提供者ISP對于各級網(wǎng)絡(luò)用戶來說，ISP提供連接Internet的接口。2.CHINANET主干網(wǎng)CHINANET主干網(wǎng)是國際Internet在中國的延伸，它是中國最主要的主干網(wǎng)，占據(jù)了我國國際出入口總帶寬的80%以上。3.超文本超文本是指帶超鏈接的文本或圖形，超文本文檔中存在大量的超鏈接，每個(gè)超鏈接都是將某些單詞或圖像以特殊的方式顯示出來，如特殊的顏色、下畫線或是高亮度（即熱字）表示，通過超鏈接可以激活一段聲音或顯示一個(gè)圖形。第十一頁，共32頁。第十一頁，共32頁。4.超文本傳輸協(xié)議HTTP超文本傳輸協(xié)議HTTP是一種簡單的通信協(xié)議，也是互聯(lián)網(wǎng)上用于發(fā)布信息的主要協(xié)議，是WWW客戶機(jī)與WWW服務(wù)器之間的應(yīng)用層傳輸協(xié)議，它保證超文本文檔在主機(jī)間的正確傳輸，能夠確定處理傳輸文檔中的哪一部分及傳輸順序等。5.超文本標(biāo)記語言HTML超文本標(biāo)記語言HTML是一種專門的編程語言，用于編制通過WWW顯示的超文本文件的頁面。HTML是一種用來定義信息表現(xiàn)方式的格式化語言，它告訴瀏覽器如何顯示信息，如何進(jìn)行鏈接。Internet中的網(wǎng)頁便是使用HTML語言開發(fā)的超文本文件，一般具有htm或html擴(kuò)展名，主頁的默認(rèn)文件名為Index.htm或Default.htm。由于HTML具有通用性、簡易性、可擴(kuò)展性、平臺無關(guān)性等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用。第十二頁，共32頁。第十二頁，共32頁。6.萬維網(wǎng)（WWW）WWW是英文“WorldWideWeb”的縮寫。WWW是以超文本標(biāo)注語言HTML與超文本傳輸協(xié)議HTTP為基礎(chǔ)，能夠提供面向Internet服務(wù)的、一致的用戶界面的信息瀏覽系統(tǒng)。Web由許多Web站點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)站點(diǎn)由許多Web頁面構(gòu)成，起始頁叫做主頁（HomePage）。WWW通過超文本鏈接功能將文本、圖像、聲音和其他Internet上的資源緊密結(jié)合起來，并顯示在瀏覽器上。第十三頁，共32頁。第十三頁，共32頁。7.URLURL是統(tǒng)一資源定位器的英文縮寫，用來定位HTML的超鏈接信息資源的所在位置。URL描述了瀏覽器檢索資源所用的協(xié)議、資源所在的計(jì)算機(jī)主機(jī)名以及資源的路徑與文件名。標(biāo)準(zhǔn)的URL格式如下：

協(xié)議://主機(jī):[端口號]/路徑常用的協(xié)議有HTTP、FTP（文件傳送協(xié)議）、NEWS（網(wǎng)絡(luò)新聞?wù)搲┑?，其中端口號可以省略，常用Internet協(xié)議的默認(rèn)端口號，如HTTP為80、FTP為21、SMTP為25等。第十四頁，共32頁。第十四頁，共32頁。6.3.2互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與管理

1.通信協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是將多種計(jì)算機(jī)和各類終端，通過通信線路連接起來的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)資源共享、負(fù)載均衡、分布處理等網(wǎng)絡(luò)功能，就必須找到它們之間互連而協(xié)調(diào)一致的規(guī)約，這就是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。為了使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，便于計(jì)算機(jī)之間的互通，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI），作為指導(dǎo)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。所謂開放系統(tǒng)，是指一個(gè)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)進(jìn)行通信時(shí)能夠遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，按OSI標(biāo)準(zhǔn)研制的系統(tǒng)，均可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。OSI參考模型采用7層協(xié)議結(jié)構(gòu)，如圖所示。第十五頁，共32頁。第十五頁，共32頁。OSI參考模型第十六頁，共32頁。第十六頁，共32頁。2.OSI參考模型中的幾個(gè)基本概念協(xié)議。不同系統(tǒng)中的同一層實(shí)體（又稱對等層實(shí)體，在許多情況下，實(shí)體就是一個(gè)特定的軟件模塊）進(jìn)行通信的規(guī)則的集合稱為協(xié)議。它規(guī)定協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）的格式、通信雙方所要完成的操作、給上層提供的服務(wù)。數(shù)據(jù)鏈路層的PDU是幀，網(wǎng)絡(luò)層的PDU是分組，傳輸層以上層的PDU統(tǒng)稱為報(bào)文。服務(wù)。在同一系統(tǒng)中，下層實(shí)體給上層實(shí)體提供的功能稱為服務(wù)。下層為服務(wù)提供者，上層為服務(wù)使用者（用戶），用戶只能看見下層的服務(wù)而看不見下層協(xié)議。在體系結(jié)構(gòu)中，協(xié)議是水平方向的，服務(wù)是垂直方向的。第十七頁，共32頁。第十七頁，共32頁。服務(wù)訪問點(diǎn)。在同一系統(tǒng)中相鄰兩層之間交換信息的地點(diǎn)稱為服務(wù)訪問點(diǎn)（SAP）。它實(shí)際就是下層向上層提供服務(wù)的邏輯接口，有時(shí)也稱為端口（PORT）或者套接字（SOCKET）。服務(wù)原語。在同一系統(tǒng)中相鄰兩層要按服務(wù)原語的方式交換信息。這些服務(wù)原語的交換地點(diǎn)是服務(wù)訪問點(diǎn)。服務(wù)原語有請求、指示、響應(yīng)和證實(shí)4種類型。原語中可以包含對方的地址、要傳送的內(nèi)容、所要求的服務(wù)質(zhì)量等信息。第十八頁，共32頁。第十八頁，共32頁。3.OSI參考模型與數(shù)據(jù)通信的關(guān)系OSI參考模型是計(jì)算機(jī)互聯(lián)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的產(chǎn)物，它的目的是為異種計(jì)算機(jī)互聯(lián)提供一個(gè)共同的基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)框架，并為保持相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性和兼用性提供共同的參考。它的基本內(nèi)容是通信功能連接的分層結(jié)構(gòu)。OSI參考模型與幾種典型的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)在功能上的對應(yīng)關(guān)系如表所示。第十九頁，共32頁。第十九頁，共32頁。OSI參考模型在功能上與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的對應(yīng)關(guān)系第二十頁，共32頁。第二十頁，共32頁。6.3.3內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和外聯(lián)網(wǎng)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)是利用互聯(lián)網(wǎng)和Web概念與技術(shù)建立的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。它是使用企業(yè)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、互聯(lián)網(wǎng)連接標(biāo)準(zhǔn)及為萬維網(wǎng)開始使用的軟件，建立的可以進(jìn)入企業(yè)數(shù)據(jù)庫的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)聯(lián)網(wǎng)可供企業(yè)內(nèi)部多種計(jì)算機(jī)使用，包括移動掌上電腦和無線遠(yuǎn)程訪問設(shè)備。內(nèi)聯(lián)網(wǎng)對象僅限于企業(yè)內(nèi)部的成員，并通過防火墻阻止來自外部公共網(wǎng)絡(luò)的訪問。防火墻是一種利用專用軟件防止外部用戶訪問內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全系統(tǒng)。內(nèi)聯(lián)網(wǎng)軟件技術(shù)與萬維網(wǎng)是一樣的。第二十一頁，共32頁。第二十一頁，共32頁。企業(yè)可以通過外聯(lián)網(wǎng)允許外部用戶（如供應(yīng)商、客戶）對內(nèi)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有限訪問。例如，被授權(quán)用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問公司的局部內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，查找公司的產(chǎn)品信息。公司通過防火墻保證用戶對內(nèi)部數(shù)據(jù)的訪問是有限的、安全的，還可以保證只有授權(quán)用戶才可以訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)。內(nèi)聯(lián)網(wǎng)與外聯(lián)網(wǎng)為公司內(nèi)部協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)，連接顧客及供應(yīng)商方面降低了花費(fèi)。通過建立外聯(lián)網(wǎng)與其他公司合作管理連鎖業(yè)務(wù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)及員工培訓(xùn)。第二十二頁，共32頁。第二十二頁，共32頁。6.4無線革命6.4.1無線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)接入1.無線寬帶Wi-Fi無線寬帶Wi-Fi是802.11無線局域網(wǎng)協(xié)議的別稱。無線局域網(wǎng)協(xié)議一共包括802.11a、802.11b和802.11g三種。隨著無線網(wǎng)絡(luò)速度與容量的不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)802.11n。802.11a在5GHz的ISM頻段上的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)54Mbps，有效距離為10～30m；802.11b在2.4GHz的ISM頻段上數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)11Mbps，有效距離為30～50m，在戶外使用塔頂天線還能擴(kuò)大使用距離；802.11g在2.4GHz的ISM頻段上的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)54Mbps；802.11n數(shù)據(jù)傳輸速率可超過300Mbps。第二十三頁，共32頁。第二十三頁，共32頁。802.11b最早應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)接入，隨后802.11g也逐漸得到應(yīng)用。如今雙波段系統(tǒng)同時(shí)支持802.11b和802.11g。在大部分Wi-Fi通信中，有線局域網(wǎng)內(nèi)的無線設(shè)備在訪問點(diǎn)（AccessPoint，AP）的協(xié)調(diào)下進(jìn)行。訪問點(diǎn)是指與有線網(wǎng)絡(luò)、路由器或集線器相連的裝有無線接收與發(fā)射器的盒子。下圖描述了利用802.11無線局域網(wǎng)將移動設(shè)備連接到有線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)內(nèi)部模式。大部分無線設(shè)備都是客戶端計(jì)算機(jī)，移動客戶站所需要的服務(wù)器均處于有線局域網(wǎng)中，訪問點(diǎn)控制無線網(wǎng)絡(luò)，是有線網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)的橋梁（連接兩個(gè)基于不同技術(shù)的局域網(wǎng)）。第二十四頁，共32頁。第二十四頁，共32頁。Wi-Fi與無線網(wǎng)絡(luò)接入第二十五頁，共32頁。第二十五頁，共32頁。Wi-Fi技術(shù)也面臨著挑戰(zhàn)。如果Wi-Fi熱點(diǎn)使用不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，用戶便不能在熱點(diǎn)間隨意暢游。除了免費(fèi)服務(wù)之外，用戶還需要登錄不同的賬號享受各項(xiàng)不同的功能，而各功能均獨(dú)立收費(fèi)。Wi-Fi最主要的缺陷在于保密性差，易受外來者入侵。Wi-Fi另一個(gè)缺陷在于易受附近使用同一波段通信系統(tǒng)的干擾，如無線電話、微波爐或其他無線局域網(wǎng)。基于802.11n的無線網(wǎng)絡(luò)利用MIMO（MultipleInputMultipleOutput）技術(shù)很好地解決了這一問題，此技術(shù)同時(shí)使用多個(gè)無線天線來傳送接收數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)多個(gè)同時(shí)傳輸?shù)臒o線信號。第二十六頁，共32頁。第二十六頁，共32頁。2.WiMAX世界上很多地方無法接入Wi-Fi或固定寬帶連接。Wi-Fi系統(tǒng)在基站300英尺（接近100米）范圍內(nèi)才能使用，這使得沒有電纜或DSL（數(shù)字用戶線路）的農(nóng)村地區(qū)很難找到無線接口接入網(wǎng)絡(luò)。為了解決這些問題，IEEE開發(fā)了新的無線寬帶接入技術(shù)—WiMAX。WiMAX，全稱為WorldWideInteroperabilityforMicrowaveAccess，即微波互聯(lián)接入，WiMAX數(shù)據(jù)傳輸距離可達(dá)31英里，速度可達(dá)75Mbps。802.16的系列寬頻無線標(biāo)準(zhǔn)以高保密性、高質(zhì)量服務(wù)提供語音及視頻服務(wù)。第二十七頁，共32頁。第二十七頁，共32頁。6.4.2電子標(biāo)簽與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)1.電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽，又稱射頻標(biāo)簽、射頻卡、射頻卷標(biāo)或應(yīng)答器。由于電子標(biāo)簽廣泛應(yīng)用于商業(yè)流通、物流管理及眾多與人們密切相關(guān)的領(lǐng)域，也便于和其他形式的標(biāo)簽卡相區(qū)別，因而通俗的稱為電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽是由IC芯片和通信天線組成的。標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，無線標(biāo)簽附著在待識別物體的表面上。存儲在芯片中的數(shù)據(jù)，由讀寫器以無線電波的形式