《通信与网络技术》课件

通信与网络技术探讨现代通信和网络技术的基本原理及其在各行各业的广泛应用,让您全面掌握通信与网络技术的核心知识课程介绍课程目标课程内容教学方式课程特色本课程旨在全面系统地介绍通包括通信概念、信号与系统、采用理论讲授与案例分析相结注重理论联系实际,将前沿技信与网络技术的基础知识和原网络基础、物理层技术、数据合的教学模式,辅以实验、实术应用如物联网、5G等融入理,培养学生对通信网络的基链路层技术等多个模块,全面践环节,强化学生的理解和应教学,增强学生的创新意识本认知和实践能力涵盖现代通信网络的关键技术用能力通信基础信号传输通信过程中对信号的编码、调制和传输是基础确保信号能够可靠地从源头传到目标端是通信的核心网络架构通过互联网、LAN、WAN等网络系统的连接和协作,实现信息的有效传递和共享是通信的关键数据交换数据从源头到目标端的传输过程中,需要对数据进行编码、协议封装、多路复用等处理是通信的重点通信概念信息传递信号与载体通信是将信息从发送方传递到接通信中,信号是承载信息的电磁波收方的过程它可以是语音、数或声波,而通信载体则是传输信号据、文本或视频等形式的物理介质,如电缆、光纤或无线电波传输技术收发设备通信采用不同的传输技术,如有线通信离不开发送和接收设备,如收传输、无线传输、光纤传输等,以发器、交换机、路由器等,它们负适应不同的应用场景和需求责信号的发送、接收和交换通信模型信源编码1将信息源的输出转换成一序列可传送的编码符号.信道编码2对编码符号进行编码以提高抗噪声能力.信号调制3将编码的信号映射到适合信道传输的电磁波信号.信号传输4通过物理信道传输经过编码和调制的电磁波信号.信号接收5接收端利用检波技术从电磁波信号中提取出原始信息.信道解码6对接收到的编码信号进行解码以去除信道引入的噪声.信源解码7将解码后的信号转换回原始消息形式.数据通信基础数字信号传输通信信道数据编码差错检测和纠正数字通信使用二进制数字信号信号在物理介质中传播的通路,将源数据转换成适合在通信系在传输过程中对数据进行编码进行数据传输,具有抗噪声、可包括有线传输线路和无线电磁统中传输的电信号,如非归零编以检测和纠正传输中产生的差靠性高等优点波通道等码、曼彻斯特编码等错,提高传输可靠性信号传输信号传输是通信系统的核心技术之一它涉及将信息转换为可通过物理信道传输的电磁波或光波信号的过程有线和无线传输都需要在信号发送端对信号进行编码和调制,在接收端进行解码和解调有效的信号传输技术可确保信息在传输过程中不失真并达到预期目标合理的信号传输方式可提高通信系统的抗干扰能力、信息安全性和能量利用效率信号传输技术的发展与通信系统的不断进步密切相关,是通信工程师必须掌握的关键技能之一信道编码载波信号传输纠错编码12在通信过程中,信号需要通过载通过附加冗余信息,信道编码能波在信道上进行传输信道编够检测和纠正在传输过程中产码技术可以提高信号在信道上生的错误,从而提高数据的可靠的传输质量性编码方式解码技术34常见的编码方式包括线性编码、对应不同的编码方式,也有相应卷积编码和循环编码,具有不同的解码技术,如维特比解码、最的编码特性和应用场景大似然解码等调制技术模拟调制数字调制正交调制多载波调制模拟调制是利用连续信号的幅数字调制是将离散的数字信号正交调制利用正交载波同时传多载波调制将数字信号分成多度、频率或相位对数字信号进映射到连续的波形信号上,实输两个数字信号,可以提高频个子载波,并分别进行调制,可行编码的技术常见的模拟调现数字信号的传输主要数字谱利用率典型的正交调制方以提高抗干扰能力和频谱利用制方式包括幅度调制AM、调制方式有ASK、FSK和式有正交振幅调制QAM率常见的例子是正交频分多频率调制FM和相位调制PSK址OFDMPM多址技术频分多址时分多址利用不同频率信道分配给不同用将通信时间划分成多个时隙,每个户,实现同时通信频谱利用效率用户分配一个时隙进行通信实高但需要精密调制现简单但延迟可能较高码分多址空分多址为每个用户分配独特的扩频码,同利用指向性天线实现多用户同时时共享相同的频带资源安全性通信,提高频谱利用率和容量但高但需要更复杂的硬件设备需要较复杂的信号处理算法网络基础网络结构协议标准分层架构网络由连接在一起的多个节点和链路组成,通信双方需遵守相同的协议标准,规定数据网络按照物理层、链路层、网络层、传输层形成复杂的拓扑结构,提供数据传输和资源格式、传输方式等,确保网络中设备能互联和应用层等分层设计,每层负责不同的功能,共享的基础互通构成完整的网络体系网络分层物理层负责定义原始的物理连接和传输数据的电气、机械、功能和过程特性数据链路层提供可靠的节点间数据传输,包括数据帧格式、错误检测和纠正等功能网络层负责逻辑寻址和路由选择,确保数据包从源头到目的地的传输传输层提供端到端的可靠数据传输,包括分段、重组、流量控制等功能应用层为应用程序提供网络服务,定义常见的应用协议,如HTTP、SMTP等物理层技术传输媒体信号编码物理层技术涉及数据在不同传输物理层负责将数字信号转换为适媒体如电缆、光纤、无线电波上合于特定传输媒体的电磁信号的传输每种传输媒体都有其特常见的编码方式包括点和优缺点Manchester编码和4B/5B编码等接口标准信号调制物理层还定义了各种通信接口和在无线传输中,物理层负责将数连接器标准,如RS-

232、RJ-45等,字信号调制为合适的载波信号,确保设备之间的互连互通以适应频谱和信道特性数据链路层技术帧格式媒体访问控制数据链路层将数据打包成帧,并添加必采用CSMA/CD或TDMA等技术来控制要的头尾信息多个设备对共享信道的访问差错控制流量控制通过CRC校验码、重传机制等来检测采用滑动窗口等机制来协调发送方和和纠正传输中的错误接收方的数据传输速率网络层技术网络互联寻址和路由网络安全网络层协议负责将不同类型的网络互联并实网络层负责将数据包从源地址发送到目标地网络层提供诸如防火墙、加密等安全机制来现端到端的数据传输，主要包括IP协议、路址，通过IP地址寻址和路由算法进行转发保护网络通信数据不被窃取或篡改由协议等传输层技术可靠性端到端连接传输层通过可靠的数据传输协议如TCP保证数据能准确无误地到达传输层建立端到端的逻辑连接,分割和重组数据,并确认传输的完整性目的地流量控制多路复用传输层采用流量控制机制,防止发送方过快发送数据而导致接收方缓传输层通过端口号实现同一主机上多个应用程序之间的数据交互冲区溢出应用层协议HTTP超文本传输协议SMTP简单邮件传输协FTP文件传输协议DNS域名系统议HTTP是互联网上最常用的应FTP是用于在客户端和服务器DNS是互联网上用于将域名用层协议,用于在客户端和服SMTP是互联网上用于电子邮之间传输文件的标准协议它转换为IP地址的协议它使务器之间传输超文本文档它件传输的标准协议它定义了提供了文件上传、下载和浏览用户能够通过易记的域名访问定义了浏览器和网站服务器之电子邮件客户端与邮件服务器服务器目录等功能网站,而不需要记住复杂的IP间的通信方式之间的通信方式地址局域网技术局域网是一种高速、低成本的计算机网络,广泛应用于企业、校园等场合它可以实现快速数据共享、资源共享、分布式计算等功能,满足了现代信息化发展的需求常见的局域网技术有以太网、WLAN等,采用标准化协议连接多个终端设备,提供稳定可靠的网络服务未来局域网将向智能化、高速化、安全化发展广域网技术广域网是跨越地理区域,连接不同地理位置的计算机网络系统它采用专线、电话线、微波等各种传输媒体,利用路由器和交换机等设备构建广覆盖、高带宽、可靠的通信网络广域网技术包括WAN协议、路由算法、链路层技术等广域网技术支持远程办公、分布式计算等应用,是企业级互联网基础设施的重要组成部分随着5G、物联网等新技术的发展,广域网正向着更高速、更智能的方向不断演进无线网络技术无线网络的特点无线网络具有高度灵活性和可移动性,可以在不受物理线缆限制的情况下连接各种设备它采用无线电波作为传输介质,使通信更加便捷快捷无线网络的网络覆盖范围广泛,可以跨越地理障碍,构建广域联通移动网络技术移动网络技术是实现无缝通信和移动数据传输的关键它包括蜂窝网络、无线局域网、卫星通信等多种技术的综合运用通过不断演进的4G和5G系统，可以实现更高速率、更广覆盖的移动互联网服务同时结合IoT、云计算等技术,推动移动互联网应用的创新发展联网技术网络互联互联网技术利用网关、路由器等设备将不同网络基于TCP/IP协议栈的互联网技术,提供连接起来,实现异构网络间的通信和资跨网络的端到端连接和服务源共享无线连接子网划分利用无线电磁波技术,实现移动设备与通过子网的方式合理划分和管理网络,网络之间的无线接入和漫游提高地址利用效率和网络性能地址管理IP1IPv4地址分配2IPv6地址体系IPv4地址由互联网号码分配机随着互联网的飞速发展,IPv4地构IANA统一管理和分配,以确址逐渐告罄,IPv6应运而生，提保全球互联网的连通性供了更广阔的地址空间地址转换技术地址管理规范34为了过渡到IPv6,各种地址转换制定严格的地址管理政策和分技术被开发和应用,如NAT和配机制,确保IP地址资源的合理DHCP等利用和调配网络安全技术防火墙保护入侵检测系统12通过合理部署和配置防火墙,可实时监控网络活动,及时识别并以有效控制网络流量,阻挡非法警告潜在的安全威胁访问数据加密技术漏洞修补管理34采用先进的加密算法,可以保护及时发现和修复软件系统中的敏感数据免遭窃取和泄露安全漏洞,降低被攻击的风险网络服务质量云计算概述云计算基础架构云计算服务模式云计算部署模式云计算依托分布式计算、存储和网络基础设主要包括基础设施即服务IaaS、平台即服公有云、私有云和混合云是三种主要的云计施,提供动态可扩展的IT资源服务务PaaS和软件即服务SaaS等多种形式算部署模式,各有特点和适用场景物联网概述物联网概念物联网技术物联网是指将各种信息传感设备物联网主要技术包括各种传感器、与互联网连接起来，形成一个巨射频识别RFID、无线通信、网络大的信息网络，实现人与物、物和智能终端等，能实现对各种物与物之间的智能化连接与通信品的自动识别、定位、跟踪、监控和管理物联网应用物联网广泛应用于智慧城市、工业制造、智慧交通、智能家居、健康医疗等领域，为人们的生活和工作带来更多便利技术概述5G高速传输超低延时5G可提供超高速的数据传输速度,达到5G实现毫秒级的极低延时,为实时互动Gbps级别,大幅提升用户体验应用提供了强大支持海量连接高能效5G可支持在同一区域内每平方公里连5G网络设计更加节能环保,大幅降低网接10万台设备,满足物联网的需求络运营成本和碳排放通信发展趋势5G技术15G高速网络、海量连接、低时延物联网与AI2智能设备、智能家居、智慧城市云计算与大数据3海量数据存储和处理能力通信技术正朝着5G、物联网、云计算等方向快速发展5G技术将提供更高的数据速率、更低的网络时延和更广泛的连接支持物联网和人工智能的结合将实现更智能的设备和系统云计算和大数据处理技术则将推动信息存储和分析能力的显著提升这些技术的融合和发展将深刻地改变我们的生活方式和工作方式课程总结知识体系概览能力培养目标实践动手能力未来发展方向本课程全面涵盖了通信与网络通过本课程的学习,学生能掌课程设置了丰富的实验和实践本课程着眼于通信与网络技术技术的基础知识、核心原理和握通信与网络技术的基本概念、环节,培养学生的动手能力,提的前沿发展,为学生进一步深关键技术,为学生建立了完整基础理论和实践应用,并具备高学生解决实际问题的能力入学习和研究提供了扎实的基的知识体系相应的分析和解决问题的能力础。