《现代通信网》课件

现代通信网探索当今最先进的通信技术了解其在日常生活中的广泛应用从移动通信,到物联网掌握通信网络的发展脉络,课程大纲通信网络概述通信网络体系结构

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2.12了解通信网络的定义、作用掌握和参考模型OSI TCP/IP,和发展历程以及不同类型的熟悉各层的功能和协议,通信网络物理层技术数据链路层技术

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4.34学习信号和编码、传输介质理解差错检测和纠正、流量、接口和多路复用等物理层控制、访问控制及局域网技技术术通信网络概述通信网络的定义通信网络的发展通信网络的分类通信网络是指由通信设备、传输线路、从最初的电报网、电话网到现代的互联通信网络可以按照覆盖范围分为广域网交换设备和终端设备等组成的用于信息网、移动通信网通信网络经历了从简单、城域网和局域网按技术手段分为有线,,;传输和交换的综合性系统它是现代社到复杂从集中到分布式的发展过程网和无线网按用途分为公共网和专用网,;会中最重要的基础设施之一通信网络的定义和作用网络定义通信网络是一个由通信设备和传输线路组成的系统,用于实现不同地点之间的信息交换连接作用通信网络可以将远距离的计算机和终端设备连接起来,实现数据传输和信息共享通信作用通信网络提供多种通信服务,如电话、邮件、视频会议等,满足人们日常生活和工作的需求通信网络的发展历程电报网119世纪中期,第一个电报网络在欧美建立,标志着通信技术的重大进步电话网220世纪初,电话网络开始普及,大幅提高了人与人之间的交流效率计算机网络320世纪60年代,计算机网络开始出现,标志着数字化通信时代的开启移动通信网420世纪80年代,移动通信网络开始商用,开创了随时随地联系的新时代融合网络521世纪初,不同网络技术开始整合融合,迈向网络融合通信的新时代通信网络的发展历程反映了人类在通信技术方面的不断创新和进步从最初的电报网到如今的融合网络,通信网络已经成为社会生活中不可或缺的基础设施未来,通信网络将继续朝着更智能、更高效的方向发展通信网络的分类按地理范围按传输媒体通信网络可划分为广域网、城通信网络可以采用有线电缆、域网、局域网等不同地理范围光纤、无线电波等多种传输媒的网络体按拓扑结构按服务性质通信网络有星型、总线型、环通信网络可分为电话网、数据型等多种拓扑结构网、多媒体网等不同类型通信网络体系结构参考模型参考模型OSI TCP/IP参考模型是一个标准化的网络通信架构由层组成物理层参考模型更为简单由层组成网络接口层、互联网层OSI,7:TCP/IP,4:、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层、传输层和应用层这个模型更加贴近实际的网络实现被广,每一层都有特定的功能和接口标准泛应用在现代网络中参考模型OSI（）参考模型是一个七层的网络体系结OSI OpenSystems Interconnection构标准它定义了计算机网络中的不同功能层，如物理层、数据链路层、网络层等，以及它们之间的接口和协议参考模型为网络通信提供了统OSI一的框架该模型可以帮助理解和设计复杂的网络系统为网络设备制造商和软件开发,商提供了共同的语言和规范尽管现实中更常使用的是模型但TCP/IP,OSI模型仍是网络体系结构领域的重要参考参考模型TCP/IP参考模型是当前互联网中应用最广泛的网络体系结构TCP/IP它由个层次组成应用层、传输层、网络层和数据链路层相4:比参考模型更加简洁和实用为互联网的快速发展提供了坚OSI,实基础在参考模型中应用层提供网络应用程序的接口传输层TCP/IP,,负责端到端的可靠数据传输网络层处理数据包的路由与转发,,数据链路层则定义了如何访问物理介质物理层技术信号和编码传输介质和接口12物理层负责数字信号的生成通信网络使用各种类型的传和调制编码确保数据能够在输介质如电缆、光纤和无线,,传输介质上可靠传输电波并通过标准接口进行连,接多路复用技术3采用时分复用、频分复用和码分复用等多路复用技术提高传输介质,的利用率信号和编码信号表示信号编码信号调制信号包括模拟信号和数字信号两种形式将信息数据转换成一定的电信号形式以根据信息数据调整载波信号的幅度、频,,可用来表示信息数据便在通信网络中传输率或相位用于传输数据,传输介质和接口光纤电缆铜缆接口无线通信光纤电缆采用光信号传输具有带宽大、铜缆接口如、等通过电信号无线电波可以利用空中传播实现移动通,RJ-45DB-9,,抗干扰性强的特点广泛应用于高速网络传输数据在局域网和广域网中使用广泛信、、蓝牙等无需物理线缆的通信,,Wi-Fi中方式多路复用技术时分多路复用1将信号按时间切片分配到不同的时间槽中传输，提高了数据传输的效率频分多路复用2将信号按照不同的频段分配到各个频道上传输，确保每个用户有独立的频带码分多路复用3使用唯一的编码序列区分不同的用户信号，让多个用户共享同一个频带数据链路层技术差错检测和纠正流量控制和访问控制数据链路层采用各种编码和校合理的流量控制算法能够平衡验技术能够及时发现并纠正传网络的吞吐量和时延确保各设,,输过程中产生的错误确保数据备公平地访问网络资源,传输的可靠性局域网技术以太网、等局域网技术为终端设备提供了高速、低成本的数据通Wi-Fi信服务支持多种网络应用,差错检测和纠正差错检测差错纠正通信过程中由于噪声、干扰等因素会产生数据错误需要采用在检测出错误后还需要采用差错纠正技术来修复错误数据,,差错检测技术来发现和定位这些错误常见的技术包括奇偶校主要方法有自动重传请求和前向纠错要求接ARQ FECARQ验、循环冗余检查等收方反馈错误信息以便重传通过冗余编码提前纠正错误CRC,FEC流量控制和访问控制流量控制访问控制12通过限制数据传输速率来防通过身份验证和权限管理确,止网络拥塞确保网络运行稳保只有授权用户才能访问网,定络资源应用场景3流量控制和访问控制广泛应用于有限网络带宽、关键系统等场景局域网技术以太网技术以太网作为最常见的局域网技术,提供可靠的数据传输和共享访问采用CSMA/CD协议实现多点接入无线局域网WiFi技术广泛应用于家庭和企业网络中,提供便捷的无线连接,支持高速数据传输交换机技术网络交换机提高局域网的传输速度和性能,实现更智能灵活的网络连接网络层技术路由选择协议地址和子网划分网际互连设备IP网络层负责数据包在网络中的传输和转地址是网络层的关键标识它唯一标识网络层使用路由器、交换机等网际互连IP,发路由选择协议是核心技术之一它网络中的设备子网划分则可以提高地设备实现数据包在不同网络之间的转发,通过动态地计算和更新路径信息确保址利用率和路由效率合理的地址分这些设备根据地址和路由信息决定,IP IP数据包能沿着最优路径高效传输配和子网规划对网络性能至关重要数据包的传输路径保证网络的互联互,通路由选择协议寻找最佳路径网络拓扑信息交换路由选择协议可以根据网络条协议通过交换网络拓扑和链路件动态地选择最佳的数据传输状态信息使路由器能建立完整,路径提高网络传输效率的网络视图,负载均衡路由协议可以根据链路利用率在多条路径间分配流量实现网络资源的,有效利用地址和子网划分IP地址构成子网划分表示法IP CIDR地址由网络部分和主机部分组成通过通过子网掩码可将网络划分为多个子网以斜杠加掩码位数的方式表示地IP,,CIDR IP子网掩码划分网络和主机合理分配有利于提高地址利用率并改善路由效率址和子网信息使网络地址分配更加灵活IP,地址可提高网络通信的效率合理分配子网可提高网络性能和高效网际互连设备路由器交换机防火墙路由器是用于连接和管理不同网络之间交换机能将网络中的设备连接起来并根防火墙是一种网络安全设备它能控制进,,通信的关键设备它能根据预定的路由据目的地址有选择地转发数据包提高网出网络的流量阻挡未经授权的访问保护,,,表将数据包转发到目的地络效率内部网络免受外部攻击传输层技术端到端可靠传输通过确认和重传机制确保数据包交付的完整性和正确性拥塞控制机制动态调整数据传输速率,避免网络拥塞,提高网络资源利用效率流量控制调节发送端和接收端的数据传输速率,防止接收端缓存溢出端到端可靠传输序列号确认机制12为了确保数据包的顺序传输接收端发送确认消息以告知,使用序列号对数据包进行标发送端数据包已成功接收从,识和排序而确保数据传输的可靠性重传策略流量控制34当发送端未收到确认消息时通过动态调整发送速率避免,,会重新发送数据包以确保数接收端缓冲区溢出确保传输,据能够正确传输到目的地效率和可靠性拥塞控制机制动态调整反馈机制拥塞控制机制能够动态检测网通过从接收端反馈拥塞情况发,络拥塞情况并相应地调整数据送端可以及时采取措施缓解网,,发送速率以避免网络拥塞络拥塞,公平性拥塞控制还能够确保各个终端之间的公平性防止个别终端占用过多网,络资源应用层技术网络应用服务技术多媒体通信Web应用层提供了各种网络应用服务如电技术是当今互联网的主要应用包多媒体通信利用数字化的音频、视频等,Web,子邮件、文件传输、浏览等满足括网页浏览、网上购物、在线社交等信息在网络上传输和交互如视频会议Web,,用户在网络上的各种需求这些应用服技术基于协议通过进行、网络直播等这需要有效的编解码、Web HTTP,URL务是通信网络最终目的地资源定位和访问流控制等技术支持网络应用服务浏览器电子邮件Web用于访问和浏览网络上的信息资源用于高效的文本通信可以快速传递,,提供了丰富的上网体验消息和文件文件分享即时通讯通过网络共享文件支持多人协作和实现实时的文字、语音和视频交流,,资源交流增强人与人之间的联系技术Web超文本标记语言级联样式表客户端脚本服务器端技术是网页的基础用于定用于控制网页的样式和是一种客户端脚、、等HTML,CSS JavaScriptPHP ASP.NET Node.js义网页结构和内容它规定布局如颜色、字体、间距等本语言用于增强网页的交互服务器端技术可以生成动态,,了文本、图像、链接和其他它使得网页设计更加灵活性和动态性如表单验证、图内容并处理用户请求和数据,,多媒体元素的显示方式美观像轮播等库交互多媒体通信视频通信在线媒体远程医疗先进的视频编解码技术使人们可以实时流媒体技术让视频和音频内容随时可以医疗领域的多媒体通信使专家能够远程看到对方优化了远程会议和家庭通话的在线观看和聆听极大丰富了娱乐和学习诊断和指导为偏远地区的患者提供优质,,,体验方式医疗服务总结与展望通信网络技术飞速发展给我们的生活带来了巨大的变革从未来来看、,,5G物联网、云计算等前沿技术将进一步推动通信网络的演进实现智能化、泛,在化、高度融合的通信服务我们应充分利用这些技术创新不断扩展通信,网络的应用范围使其在社会经济发展中发挥更大的作用,。