信息网络理论基础第一章

通 通信网络的基本构成 本 成
物理传输链路
指在物理传输媒介（如双绞线、 同轴电缆、光纤、微波传输系统、 卫星传输电路等）上利用一定的 传输标准（它通常规定了电气接 口 调制解调的方式 数据编码 口、调制解调的方式、数据编码 的方式、比特同步、帧格式和复 分接的方式等）形成的传输规定 速率（和格式）的数据比特通道。
网络节点
用户终端（电话机、传真机、 计算机） 路由器 程控交换 计算机），路由器、程控交换 机
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通信网络的协议体系
• What is the communication protocol? – a communications protocol is the set of standard rules for data representation, signaling, authentication
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Evolution of Network - Network
– 电信网络的发展
• PSTN－》ISDN（2B+D）－》BISDN
• 网络模式的发展
– 计算机网络的发展
• LAN，WAN－》 》Internet
– 无线通信网络的发展
• AMPS－》GSM，IS_95－》IMT2000(3G)－》4G
Layer n
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通信协议
是为终端用户提供服 务的，只与终端用户 相关，而与网络无关
主要提供网络服务， 每个网络节点都必须 有实现这些功能的协 议
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OSI协议的体系结构
第一层：物理层（physical layer）。在 由物理通信信道连接的任一对节点之间， 提供一个传送比特流（比特序列）的虚拟 比特管道。在发端它将从高层接收的比特 流变成适合于物理信道传输的信号，在收 端再将该信号恢复成所传输的比特流。物 理信道包括：双绞线、同轴电缆、光缆、 无线电信道等。
Mobile Telephone p Mobile Internet • 2000s, 2G/3G
• most people connected • Voice, SMS, MMS, email, Web, ……
Mobile Multimedia • 2010s, 3G/4G
• all the people connected • Voice, SMS, MMS, email, Web, TV, VoD……
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通信网络的协议体系
• Example：SMTP and E-mail
• Here a mail client application interacts with a local SMTP server to initiate the delivery of an e-mail message.
低层模块（通信系统黑盒子）本身由更低层的对等模块和更低层的通信系统黑 盒子组成。
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通信网络的协议体系
Layer n+1
Peer Interface (n+1)-PDU n-SAP n-SDU SDU n-SDU H n-SAP n-SDU SDU
• The communication between peer processes is usually virtual in the sense that no direct communication link exists between them. •The behavior of the layer n entities titi is i governed d by b a set t of f rules or conventions called the l layer n protocol. t l
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Evolution of Network- Rate
DWDM SONET OC-48 T-4 carrier T-1 carrier
1.0E+14 Trans smission rat te (bits/s) 1.0E+12 1.0E+10 1 0E+08 1.0E+08 1.0E+06 1.0E+04 1.0E+02 1.0E+00 1850 Baudot multiplex Printing telegraph 1875 1900
service: the transfer of information
between users located at various
• What is a communication network?
geographical points.
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Evolution of Network - Traffic
3. The communication parties confirm the manner in which data exchanged.
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通信协议体系
• Example：SMTP and E-mail
• Here a mail client application interacts with a local SMTP server to initiate the delivery of an e-mail message.
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通信网络的协议体系
• A protocol is a set of rules that governs how two or more communicating parties are to interact. When dealing with networks we run into a multiplicity of protocols such as HTTP protocols, HTTP, FTP FTP, and TCP TCP. The purpose of a protocol is to provide some type of communication service.
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通信网络的协议体系
1. The user prepares an e-mail message that 1 includes the recipient’s e-mail address, a subject line, and a body.
• Example：SMTP and E-mail
• 清华牛志升教授的《通信网络基础》课件 • 先修课程《通信网络基础》、《随机过程》
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第一章 章 概述
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1.1 通信网络概述
A communication network, in its simplest form, is a set of equipment and facilities that provides a
4. Set up a TCP connection to the local SMTP server.
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通信网络的协议体系
由于信息的交换必须双方进 行，通信的双方必须有相同 （或相应）的功能块才能完成 给定的通信功能。 在每一层双方两个功能相对 应的模块就称为对等（peer） 模块或对等过程。
• 1990s, 1G/2G
• partial people connected • Voice and SMS only
Mobile ?
• 2020s 2020
• wireless in everything • Ubiquitous service..
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Evolution of Network - Traffic
and error detection required to send information over a communication channel channel.
在计算机网络中，为了使计算机或终端之间能够正确地传递信息，必须 有 整套关于信息传输顺序 信息格式和信息内容等的约定 这 整套 有一整套关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等的约定，这一整套 约定称为通信协议 。
宽带无线网络追求的目标
传输目标： 高速（100Mbps~1Gbps） 高效（5~30 bps/Hz） 网络目标： 高用户容量、组网灵活、无缝覆盖 高用户容量 组网灵活 无缝覆盖
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Evolution of Network
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1.1 通信网络的基本构成和协议 基本 成
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The improvement in transmission bit rate over the last 150 years. In this time we have gone from telegraph systems that operated at tens of bits/s to modern optical systems that operate at terabits/s.
1925 1950 1975 2000
1837年Morse code，数字传输系统 数字传输系统 1851, the first submarine cable was established between London and Paris./routing, switch 1874 Baudot system 1874,Baudot system, multiplex multiplex,/1876, /1876 Bell ,telephone telephone 1901,Marconi, send and receive radio signals across the Atliantic,
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通信网的发展方向
• 未来十年网络容量提升千倍