信息资源管理的技术基础.ppt

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1、3 信息资源管理的技术基础13 信息资源管理的技术基础n31 信息技术概述n32 计算机技术n33 多媒体技术n34 数据库技术n35 通信技术n36 网络技术231 信息技术概述3一、信息技术的定义：n（1）信息技术主要是指信息的产生、获取、存储、传递、处理、显示和使用等技术，包括微电子技术、光子技术、光电子技术、计算机技术、通信技术、辐射成像技术等。n（2）信息技术是指在计算机和通信技术支持下用于获取、加工、存储、变换、显示和传输文字、图形、图像、视频以及声频信息，包括提供设备和提供信息服务两大方面的方法与设备的总称。4一、信息技术的定义：n（3）信息技术是人类在认识自然和改造自然过程中积

2、累起来的获取、传递、存储、处理信息以及使信息标准化的经验、知识、技能和体现这些经验、知识、技能的劳动资料有目的的结合过程。n（4）应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训练方法和管理技巧；计算机及其人机相互作用；与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。5一、信息技术的定义：n（5）信息技术是管理、开发和利用信息资源的有关方法、手段和操作程序的总称。n（6）信息技术是指感测、通信、计算机和智能以及控制技术的整体。6二、钟义信的定义：n有关信息技术的概念，引用较多的是北京邮电大学钟义信教授给出的定义：“信息技术就是能够扩展人的信息器官功能的一类技术。”7二、钟义信的定义：导入神经（传递信息）导出

3、神经（传递神经）思维器官（加工再生）感觉器官（获取信息）效应器官（施用信息）外部世界（信源信宿）8二、钟义信的定义：通信系统（传递信息）通信系统（传递信息）（传递神经）计算机系统（加工再生）感测系统（获取信息）控制系统（施用信息）外部世界（信源信宿）9信息技术与信息器官对应关系人体信息器官功能信息技术感觉器官获取信息感测技术传导神经传送信息通信技术思维器官存储、再生信息计算机技术效应器官使用反馈信息控制技术10 三、信息技术的分类 n（1）按表现形态的不同，信息技术可分为硬技术（物化技术）与软技术（非物化技术）。n前者指各种信息设备及其功能，如显微镜、电话机、通信卫星、多媒体电脑。n后者指有关

4、信息获取与处理的各种知识、方法和技能，如语言文字技术、数据统计分析技术、规划决策技术、计算机软件技术等。n（2）按照所使用的信息设备不同，信息技术分为电话技术、电报技术、广播技术、电视技术、复印技术、缩微技术、卫星技术、计算机技术、网络技术等。11 三、信息技术的分类n（3）从信息系统功能的角度可将信息技术划分为信息输入输出技术、信息描述技术、信息存储检索技术、信息处理技术、信息传播技术。12现代信息技术信息采集技术自动化、智能化仪表遥测遥感技术商用录入设备单证读入设备收款机自动柜员机条形码技术文字扫描与识别技术声音识别技术图形图像扫描与识别技术信息传递技术光纤通信卫星通信微波通信信息加工技术

5、 计算机信息存储技术计算机磁盘、磁带穿孔卡片缩微胶片录音带、录像带激光唱片、视盘信息显示技术声音输出技术大屏幕高清晰度显示技术轻印技术复印技术图43 依据工作流程的信息技术分类13四、信息技术的体系 n信息技术是一系列具体技术的集合，不过这些技术并不是位于同一层面的。目前学者普遍认同将信息技术划分为：n基础技术n支撑技术n主体技术n应用技术141）基础技术n主要是指新材料和新能量技术。n例如电子信息技术由真空管时代向晶体管、集成电路、超大规模集成电路时代的迈进，其内在的原因是由于锗、硅、金属氧化物、砷化镓等半导体材料的开发和利用。152）支撑技术n主要是指机械技术、电子与微电子技术、激光技术和

6、生物技术等。n信息技术的四基元都必须通过机械的、电子或微电子的、激光的、生物的技术手段来具体实现。163）主体技术n主要是指信息技术的四基元，其中通信技术和计算机技术是整个信息技术的核心部分，感测技术和控制技术则是核心部分与外界联系的接口。174）应用技术n是针对各种实用目的由信息技术四基元衍生出来的具体技术群，包括信息技术在工业、农业、国防、交通运输、科学研究、文化教育、商业贸易、医疗卫生、体育等各领域的应用。181920五、信息技术的作用 n（1）促进生产增长。n信息技术推动了新的工业生产部门的出现和发展，它通过生产率的提高和生产成本的降低来促进社会生产的增长。n信息技术是生产力的重要因素

7、，能使供给增加，并减少无需求的盲目供给，更好地适应和满足需求。n根据当代西方经济观点，信息交流是国民经济发展的倍增因素，因此，推广信息技术，会直接推动生产的更快增长和经济的更大发展。21五、信息技术的作用n（2）导致市场扩大。n信息技术突破了地区、国家市场的有限范围，使其不受地理位置的限制，把市场扩大到全球。n信息技术提高了市场的效率，使产供销周期缩短，流动资金占有量相对增多，产品成本下降，提高了在全球经济中的竞争力。22五、信息技术的作用n（3）提高经济效益。n信息技术的应用一方面提高了劳动生产率，使竞争力加强，出口创汇增加；n另一方面更加充分地利用了物质和能量资源，节约了材料，降低了能耗，

8、从而提高了经济效益。23五、信息技术的作用n（4）引起经济组织的变革。n信息技术的应用，使信息传递速度加快，信息处理效率提高，从而导致经济组织管理方式的变革。24五、信息技术的作用n（5）促进信息产业及信息经济的出现和发展。n信息技术在使生产增长的同时还使产业结构发生巨变，一批为社会提供信息产品和信息服务的行业即信息产业迅速崛起，高能耗的产业逐步被低能耗的产业代替，劳动密集型产业的比重逐渐下降，技术和知识密集型产业比重迅速提高。n信息技术的发展促进了国民经济的信息化，从而出现了信息经济。信息经济的发展，使国民生产总值中信息产业所占的比重和社会劳动就业中从事信息工作的劳动者所占的比重迅速提高，从

9、而加速了物质经济向信息经济的转变。2532 计算机技术计算机技术26一、计算机技术发展简史 n世界上第一台电子计算机于1946年在美国研制成功，取名ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator）。n这台计算机使用了18800个电子管，占地170平方米，重达30吨，耗电140千瓦，价格40多万美元，是一个昂贵耗电的“庞然大物”。nENIAC每秒可进行5000次加法和减法运算，把计算一条弹道的时间短为30秒。nENIAC问世以来的近五十年中，电子计算机的发展异常迅速，已经历了五代，每一代都是以电子元件的更新为标志的。27第一代（20世纪4

10、0年代后半期至50年代中期）：电子计算机n它的基本电子元件是电子管，内存储器采用水银延迟线，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等。n由于当时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次几万次基本运算，内存容量仅几千个字。n程序语言处于最低阶段，主要使用二进制表示的机器语言编程，后阶段采用汇编语言进行程序设计。n因此，第一代计算机体积大，耗电多，速度低，造价高，使用不便，主要局限于一些军事和科研部门进行科学计算。28第二代（20世纪50年代中后期至60年代中期）：晶体管计算机n1948年，美国贝尔实验室发明了晶体管，10年后晶体管取代了计算机中的电子管，诞生了晶体管计算机。n1957年初制成第一台

11、晶体管计算机TRANSACS-100，标志第二代计算机的开始。n晶体管计算机的基本电子元件是晶体管，内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器。n与第一代电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，耗电少，成本低，逻辑功能强，使用方便，可靠性高，同时运算速度也有很大的提高，每秒可达10万到100万次。29第三代（20世纪60年代中期至70年代中期）:集成电路计算机n随着半导体技术的发展，1958年夏，美国德克萨斯公司制成了第一个半导体集成电路。集成电路是在几平方毫米的基片，集中了几十个或上百个电子元件组成的逻辑电路。n1965年研制成功的集成电路计算机IBM-360。n第三代集成电路计算机的基本电子元

12、件是小规模集成电路和中规模集成电路，磁芯存储器进一步发展，并开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十万次基本运算。n由于采用了集成电路，第三代计算机各方面性能都有了极大提高：体积缩小，价格降低，功能增强，可靠性大大提高。n在此期间，软件得到更大发展，出现了许多通用和专用的高级语言。n这一代计算机实行通用化、系列化和标准化，因而得以大规模生产，成为计算机生产和应用大发展的转折点，标志着计算机应用进入了新的时代。30第四代(从20世纪70年代中后期开始):大规模集成电路计算机n随着集成了上千甚至上万个电子元件的大规模集成电路和超大规模集成电路的出现，电子计算机发展进入了第四代。n第四

13、代计算机的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算。n另一方面，计算机向巨型化发展。所谓巨型机，是指运算速度高、存储容量大、功能强大的计算机，主要应用于尖端科学技术领域和军事部门等。31第五代计算机的概念是日本于1982年提出:实现智能计算n这种计算机与现有的擅长数值运算的计算机不同，它将与人脑一样具有推理和学习功能。它可以听懂人类的语言，能识别物体、图形和声音，具有理解和推理能力，能完成知识的获取、检索和更新。n这一计划的提出对推动人工智能，特别是并行推理技术的发展起到了积极的作用。n现在，由于受冯

14、诺依曼计算机结构模式的限制，计算机硬件和软件的改进不可能再以目前的速度发展下去。n一旦计算机技术上有所突破，智能计算机技术的成熟应用必将给人类社会带来深远的影响。32二、计算机系统的组成 n计算机系统总的来说包括两个方面，即硬件系统和软件系统，我们平时讲到“计算机”一词，其实都是包含硬件系统和软件系统两个方面，而不仅是指某个单方面。33341）硬件系统n无论那一种计算机（因为按计算能力分，通常可分为大型机、中型机和我们常用的微型机三种），一个完整的计算机硬件系统从功能角度而言必须包括n输入设备n运算器n存储器n控制器n输出设备351）硬件系统362）软件系统 37三、计算机技术的发展趋势 n（

15、1）芯片技术n从1971年微处理器问世后，计算机经历了4位机、8位机和16位机的时代，n90年代初，出现了32位结构的微处理器计算系统.n随后,进入64位计算时代。自从1991年MIPS公司的64位机R4000问世之后，已陆续有DEC公司的Alpha 21064、21066、21164和21264，HP公司的PA8000IBM/Motorola/Alpha的 Power PC 620，Sun的Ultra-SPARC以及Intel公司的Merced等64位机出现。38三、计算机技术的发展趋势n（2）并行处理技术n并行处理技术括：并行结构、并行算法、并行操作系统、并行语言及其编译系统。另外，并行处

16、理方式有多处理机体系结构、大规模并行处理系统、工作站群（包括工作站机群系统、网络工作站）。目前，MP是指具有100个以下CPU的系统，MPP是指具有100个上以CPU的系统。39三、计算机技术的发展趋势n（3）分布式客户/服务器模式n早期的集中式主机模式逐渐被客户/服务器模式所取代，如今已发展为基于Internet和Web技术的三层模式，在这种模式下，服务器网络通信和应用平台的发展趋势如何，也是人们关注的焦点。40三、计算机技术的发展趋势n（4）64位操作系统nDEC的Digital Unix 4.0、Open VMS 7.0版和SGI公司的Cluter IRIX 6.2版。nWindows

17、NT（64位）5.0版，SUN的Solaris将支持Intel的Merced 64位芯片，因而64位的Solaris将成为64位Unix的主流。此外，SCO公司也宣布过支持64位OS。41三、计算机技术的发展趋势n （5）应用平台的发展n整个网络使用Internet高速开放的TCP/IP协议进行通信。n利用防火墙等技术，形成单位的Intranet，建立必要的安全保密机制。n利用Web作为统一的软件开发和应用平台。42四、计算机的应用领域 n（1）科学计算n（2）自动控制n（3）测量和测试n（4）信息处理n（5）教育和卫生n（6）家用电器n（7）人工智能4333 多媒体技术 44一、多媒体的定义

18、 n 媒体在计算机领域有两种含义：n一是指存储信息的实体，如磁盘、光盘、磁带、半导体、存储器等，中文常译为媒质；n二是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等，中文译作媒介，多媒体技术中的媒体是指后者。n通常，媒体被分为以下五种类型：感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体和传输媒体。45一、多媒体的定义n多媒体最显著的特点是具有媒体的多样性、集成性和交互性。从这个角度就可以判断什么是多媒体：n因为电视不具备像计算机一样的交互性，不能对内容进行控制和处理，它就不是多媒体；同理，各种家电的组合、画报也不是。n仅有一两种媒体的计算机系统也不是。n而那些采用计算机集成处理多种媒体（一般包括声

19、音、图像、视频、文字等）的系统，如多媒体咨询台、交互式电视、交互式视频游戏、计算机支持的多媒体会议系统、多媒体课件及展示系统等，都属于多媒体的范畴。46二、多媒体技术的内容 n多媒体技术涉及的内容包括以下几个部分：n多媒体数据压缩，图像处理，包括HCI与交互界面设计、多模态转换、压缩与编码和虚拟现实等。n 音频信息处理，包括音乐合成、语音识别、文字与语音的相互转换等。n多媒体数据库和基于内容的检索，包括多媒体数据库和基于多媒体数据库的检索等。n多媒体著作工具，包括多媒体同步、超媒体和超文本等。n多媒体通信与分布式多媒体，包括CSCW、会议系统、VOD和系统设计等。47（1）多媒体数据压缩、图像

20、处理）多媒体数据压缩、图像处理n国际标准化协会、国际电子学委员会、国际电信协会等国际组织于20世纪90年代领导制定了3个重要的有关视频图像压缩编码的国际标准：nJPEG标准n H261标准nMPEG标准48（1）多媒体数据压缩、图像）多媒体数据压缩、图像处理处理nJPEG标准。是彩色、灰度、静止图像的第一个国际标准，它不仅仅适用于静态图像的压缩，电视图像序列的帧内图像的压缩编码，也常采用JPEG。nH261标准。是视频图像压缩编码国际标准，主要用于视频电话和电视会议，可以以较好的质量来传输更复杂的图像。nMPEG标准。视频压缩技术是针对运动图像的数据压缩技术。目前又分为MPEG-l、MPEG-

21、2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21。49（2）音频信息处理）音频信息处理n在多媒体技术中，存储声音信息的文件格式主要有：WAV文件、VOC文件、MIDI文件、AIF文件、RMI文件等。50（2）音频信息处理）音频信息处理n（1）音频信息录制编辑。即把音乐和语音编辑到多媒体应用中，这是研究音频处理技术的目的。n（2）语音识别。语音识别是发展人机语音通信和新一代智能计算机的主要目标。n（3）文语转换。目前，世界上已研制出汉、英、日、法、德等语种的文语转换系统，并在许多领域得到了广泛应用。51（3）多媒体数据库和基于内容的检索）多媒体数据库和基于内容的检索 n多媒体信息检索技术的应用使多

22、媒体信息检索系统、多媒体数据库、可视信息系统、多媒体信息自动获取和索引系统等应用逐渐变为现实。n基于内容的图像检索是根据其可视特征，包括颜色、纹理、形状、位置、运动、大小等，从图像数据库中检索出与查询描述的图像内容相似的图像。利用图像可视特征索引，可以大大提高图像系统的检索能力。52（4）多媒体创作工具）多媒体创作工具n多媒体创作工具是电子出版物、多媒体应用系统的软件开发工具.n它提供组织和编辑电子出版物和多媒体应用系统各种成份所需要的重要框架，包括图形、动画、声音和视频的剪辑。n制作工具的用途是建立具有交互式的用户界面，在屏幕上演示电子出版物及制作好的多媒体应用系统以及将各种多媒体成份集成为

23、一个完整而有内在联系的系统。53（4）多媒体创作工具）多媒体创作工具n多媒体创作工具可以分成：n基于时间的创作工具；n基于图符（Icon）或流线（Line）的创作工具；n基于卡片（Card）和页面（Page）的创作工具；n以传统程序语言为基础的创作工具。n它 们 的 代 表 软 件 是 Action、Autherware、IconAuther、ToolBook、Hypercard等。54（5）多媒体通信及分布式多媒体技术）多媒体通信及分布式多媒体技术n多媒体通信和分布式多媒体技术涉及：n计算机支持的协同工作（CSCW）n视频会议n视频点播（VOD）55三、多媒体技术发展趋势 n目前，多媒体技术

24、正向两个方向发展：n一是网络化，与宽带网络通信等技术相互结合，使多媒体技术进入科研设计、企业管理、办公自动化、远程教育、远程医疗、检索咨询、文化娱乐、自动测控等领域；n二是多媒体终端的部件化、智能化和嵌入化，提高了计算机系统本身的多媒体性能，开发出了智能化的家电。56四、多媒体的应用 n多媒体著作工具n多媒体计算机辅助教学软件n多媒体电子出版物n多媒体会议系统n视频点播与交互电视5734 数据库技术 58一、数据库技术发展史 n数据库技术的产生并不是偶然的，而是数据管理的必然产物。数据管理方法经历了：n人工管理阶段（20世纪40年代）n文件系统阶段（20世纪50年代）n数据库系统阶段（20世纪

25、60年代）59（1）层次数据库系统）层次数据库系统n层次数据库管理系统是数据库系统中最早出现的DBMS。n层次模型是模拟现实世界按层次结构来组织事物而构造的一种模型，它实际上是一种树型结构，其整体数据结构是若干基本层次结构（即树）的集合。n层次模型的特点是：有且仅有一个节点无双亲；其他节点有且仅有一个双亲。nIMS是IBM公司为Apollo工程而设计的大型数据库管理系统，是层次模型的典型代表，现在的版本是IMS V6。60（2）网络数据库系统）网络数据库系统n网络数据库系统采用网状模型，这种数据库模型的结构图为“有向图”。n网状模型的特点是：可以有一个以上的节点无双亲；至少有一个节点有多于一个

26、的双亲。这也使这种数据库模型的管理系统能处理m：n的实体联系，它解决实体之间的这种复杂联系的办法是将网状结构分解成称为系的集合，即用系来描述实体之间的联系，用系值来表示记录值之间的联系。n世界上最早提出网状数据库管理系统方案的是CODASYL的DBTG。61（3）关系数据库系统）关系数据库系统n关系模型是影响最大、应用最广泛的数据模型。关系数据模型简洁明了、使用方便、数据独立性强，同时有层次模型和网状模型所没有的数学基础。n关系数据库的雏形可见于20世纪60年代初，美国IBM公司的研究员EFCodd在1976年发表的论文R关系：数据库关系理论更被视为一篇里程碑式的文献，该文中提出了关系规范化的

27、概念，并提出出用关系代数和关系演算作为数据操作语言等。n最早、最有名的系统有IBM公司，Oracle公司，Informix公司，Sybase公司等。62二、数据库技术的发展 n（1）数据仓库（DW）n（2）Web数据库 63（1）数据仓库（DW）n数据仓库就是面向主题的、集成的、稳定的、不同时间的数据集合。n数据仓库中数据最主要的四个特征：n面向主题n集成n稳定 n随时间变化 64面向主题n主题是一个在较高层次上对数据进行综合、归类和分析利用的抽象概念。在逻辑意义上，每一个主题可对应一个宏观分析领域所涉及的分析对象。n传统数据库是面向应用建立的，其数据的组织仅按具体的应用处理要求来划分，未必适

28、合于决策分析。n而数据仓库则是面向主题建立的，如一个保险公司虽然有财产保险、养老保险、伤亡保险等各项应用，但其数据仓库所组织的主题却可能是客户、保险金、索赔等。65集成n数据仓库的数据是从原有分散的数据库的数据中抽取、集成的。事务数据与支持决策分析的数据之间差别甚大，数据仓库中的数据是用于支持决策的，因此在数据进入数据仓库之前，必然要经过抽取、加工与集成。n首先要解决事务数据中的所有矛盾之处，如字段的同名异义、异名同义、单位不统一、字长不一致等等，并将数据结构从面向应用转换到面向主题，n数据仓库一般将集成后的数据分成不同的级：如近期基本数据、远期基本数据、轻度综合数据、高度综合数据、元数据。6

29、6稳定n 数据仓库中的数据是从数据库存放的历史数据中，以不同时间的快照选取的集合，以及基于这些快照进行统计、综合和重组的导出数据，而不是当前数据库联机事务处理的数据。n因此，数据仓库的数据是稳定的不再变更的。数据仓库一般只涉及与查询、分析等相关的处理。67随时间变化n数据仓库根据所研究主题的需要，其中的数据会随着时间积累和变化，不断增加新的数据内容，删去不再需要的数据内容，进行新的综合、重组。n因此，数据仓库的数据内容是按处理的要求不断地随时间变化的，这就要求数据的码键都包含时间属性，以标明该数据所对应的不同历史时间段。68（2）Web数据库nWeb数据库，就是能将数据库技术与Web技术很好地

30、融合在一起，使数据库系统成为Web的重要有机组成部分的数据库，能够实现数据库与网络技术的无缝有机结合。nWeb数据库的发展趋势：n非结构化数据库n异构数据库系统n实时数据库n面向对象数据库系统69非结构化数据库n信息可以划分为两大类。n一类信息能够用数据或统一的结构加以表示，我们称之为结构化数据，如数字、符号；n而另一类信息无法用数字或统一的结构表示，如文本、图像、声音、网页等，我们称之为非结构化数据。结构化数据是非结构化数据的特例。n所谓非结构化数据库，是指数据库的变长纪录由若干不可重复和可重复的字段组成，而每个字段又可由若干不可重复和可重复的子字段组成。简单地说，非结构化数据库就是字段可变

31、的数据库。70异构数据库系统n相互关联的数据库可以很容易地被归纳在一起、创建一个单一的虚拟数据库，也叫做异构数据库系统。n异构数据库系统是相关的多个数据库系统的集合，可以实现数据的共享和透明访问，每个数据库系统在加入异构数据库系统之前本身就已存在，拥有自己的DBMS。n它的异构性主要体现在以下几个方面：计算机体系结构的异构；基础操作系统的异构；DBMS本身的异构。71实时数据库n实时数据库RTDB（Real-Time Data Base）是数据和事务都有定时特性或显示的定时限制的数据库。nRTDB的本质特征就是定时限制，定时限制可以归纳为两类：n一类是与事务相联的定时限制，典型的就是“截止时间

32、”；n另一类为与数据相联的“时间一致性”。72面向对象数据库系统n面向对象数据库系统（Object Oriented Database System，简称OODBS）。n它将数据与操作方法一体化为对象的概念，将数据和过程一起封装。73三、数据挖掘 n数据挖掘（Data Mining）就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。74数据库技术演化的过程 进化阶段时间段技术支持生产厂家产品特点数据搜集20世 纪 60年代计算机、磁带等IBM，CDC提供静态历史数据数据访问20世 纪 80年代关系数据库、结构化

33、查询语言SQLOracle、Sybase、Informix、IBM、Microsoft在记录中提供动态历史数据信息数据仓库20世 纪 90年代联机分析处理、多维数据库Pilot、Comshare、Arbor、Cognos、Microstrategy在各层次提供回溯的动态的历史数据数息数据挖掘正在流行高级算法、多处理系统、海量算法Pilot、Lockheed、IBM、SGI可提供预测性信息7535 通信技术 76一、通信技术概述 n人类的生产和社会生活中离不开信息的传递，传递信息的过程就是通信，通信的目的就是把含有信息的消息从一地传向另一地。n自古以来，人们已经创造了很多的通信方式，古代的烽火台

34、、旌旗；近代的灯光信号、旗号；现代的电报、电话、传真、电视等等。77一、通信技术概述n通信中所有传递的信息，有各种不同的形式，按照状态可以被归结成两类：n一类称为离散信息,即信息的状态是离散可数的，比如符号、数据等；n另一类称为连续信息,即信息的状态是连续的，例如，强弱连续变化的话音，亮度连续变化的图像等，连续信息又称为模拟信息。78数字通信系统的模型 噪声源信源编码器信源加密器信道编码器调制器解调器信道译码器解密器系统译码器信宿信道图4.7 数字通信系统模型79二、主要的通信形式 n移动通信n卫星通信n光纤通信801）移动通信）移动通信n移动通信发展迅速，是当前通信领域发展最快的一个领域。移

35、动通信方式有寻呼、集群和蜂窝。n蜂窝按频段分有450MHz、800MHz、900MHz、1800MHz 等等，n制式有模拟和数字，n方式上又分频分、时分、码分多址等。频分是模拟的，时分和码分都是数字的。n目前GSM时分数字方式在理论上比频分的容量要高3倍左右，但实际上不到3倍；CDMA码分方式在理论上高于频分10倍，实际做出来约高6-7倍，码分在组网上更好。811）移动通信）移动通信n目前，困扰移动通信的问题是：n（1）多种制式并存，3种制式即AMPS、DAMPS和CDMA都有一些国家和地区在采用，这增加了漫游的难度，也增加了相应的开销。n（2）第三代移动通信问题。第二代移动通信在欧洲实现了统

36、一制式，在世界上没有实现。第三代移动通信提出了两个目标，一是统一制式，二是业务综合。822）卫星通信n卫星通信轨道有高轨、中轨、低轨，容量有大中小，方式有模拟、数字，范围有国家、地区、全球。n高轨道卫星即在地球赤道上空36 000 km高空同步轨道上的卫星，轨道位置有限，总共360度。n低轨卫星系统有代表性的是铱系统，距地面780 km，一共有66颗星，构成六个轨道平面，需要星际交换。833）光纤通信n激光技术于1960年在美国被Maiman发明的红宝石激光器引发出来。n6年后，英籍华人高琨博士发明了二氧化硅石英玻璃激光器。n与传统数据传输技术相比，光纤技术具有以下7个特点：传输的频带宽；损耗

37、低，中继距离长；抗电磁干扰强；保密性强；资源丰富，节省有色金属；线径细，重量轻；容易均衡。84三、通信技术发展趋势 n1）电信网向分组化网络转移n2）IP组网的体系结构简化、速率提高n3）网络智能正在向网络边缘外移n4）网络安全及信息安全受到重视n5）网络管理更加趋于复杂n6）高速传输技术从点到点走向全光联网n7）宽带接入技术n8）无线接入n9）卫星通信向移动和宽带方向发展n10）光交换是未来全光网的关键技术8536 网络技术 86一、网络的分类 n按网络的地理位置分类 n局域网（Local Area Network，简称LAN）。一般限定在较小的区域内，小于10km的范围，通常采用有线的方式

38、连接起来。n城域网（Metropolis Area Network，简称MAN）。规模局限在一座城市的范围内，10100km的区域。n广域网（Wide Area Network，简称WAN）。网络跨越国界、洲界，甚至全球范围。87一、网络的分类n按网络的拓扑结构分类 n星型网络。各站点通过点到点的链路与中心站相连。特点是很容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控，但中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。n环形网络。各站点通过通信介质连成一个封闭的环形。环形网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点。n总线型网络。网络中所有的站点共享一条数据通道。总线型

39、网络安装简单方便，需要铺设的电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络。但介质的故障会导致网络瘫痪，总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网容易。88一、网络的分类n按服务方式分类 n客户机/服务器网络。服务器是指专门提供服务的高性能计算机或专用设备，客户机是用户计算机。这是客户机向服务器发出请求并获得服务的一种网络形式。多台客户机可以共享服务器提供的各种资源。n对等网。对等网不要求文件服务器，每台客户机都可以与其他每台客户机对话，共享彼此的信息资源和硬件资源，组网的计算机一般类型相同。这种网络方式灵活方便，但是较难实现集中管理与监控，安全性也低，较适合于部门内部协同工作

40、的小型网络。89二、网络的体系结构 n各个计算机网络厂家都有自己产品的网络体系结构，如IBM公司的SNA网络体系结构、DEC公司的DNA网络体系结构等。n由于不同的网络体系结构有各自不同的分层和协议，其网络产品很难互连，所以国际标准化组织（ISO）于1981年提出了开放系统互连（OSI）参考模型，它把整个网络体系结构分为七层，即应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。90开放系统互连（OSI）参考模型 91两个计算机进行数据通信示意图应用进程_B应用进程_A76543213213217654321计算机A计算机BOSI环境结点机_1结点机_2数据通信网图4.6 两个计算机进

41、行数据通信示意图921）物理层n物理层的主要功能包括：n（1）为数据终端设备提供传送数据的通路。数据通路可以是一个物理媒体，也可以由多个物理媒体连接而成。一次完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据，终止物理连接。n（2）传输数据。物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据传输服务。一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽，以减少信道上的拥塞。传输数据的方式能满足点到点，一点到多点，串行或并行，半双工或全双工，同步或异步传输的需要。n（3）完成物理层的一些管理工作。932）链路层n是为网络层提供数据传送服务的，这种服务要依靠本层具备的功能以及物理层提供的服务来实现。其主要功能有：

42、n差错检测和恢复。差错检测主要通过循环冗余码校验来实现，帧丢失则可以以采用序号检测，各种错误的恢复则通常依靠反馈技术来完成。n流量控制，以防止高速发送方的数据将低速的接受方“淹没”。n帧定界和帧同步。链路层的数据传输单元是帧，协议不同，帧的长短和定界方式也有差别，但无论如何必须对帧进行定界。n链路连接的建立、拆除。n顺序控制。指对帧的收发顺序的控制。943）网络层n网络层建立网络连接以及为传输层提供服务，其主要功能为：n（1）路由选择和中继。n（2）网络连接的激活、终止。n（3）在一条数据链路上复用多条网络连接。n（4）差错检测与恢复。n（5）排序、流量控制。954）传输层 n主要功能是：n对

43、一个进行的对话或连接提供可靠的传输服务；在通向网络的单一物理连接上实现该连接的复用；n在单一连接上进行端到端的序号及流量控制，进行端到端的差错控制及恢复；n提供传输层的其他服务等。传输层反映并扩展了网络层子系统的服务功能，并通过传输层地址提供给高层用户传输数据的通信端口，使系统间高层资源的共享不必考虑数据通信方面的问题。n传输层的最终目标是为用户提供有效、可靠和价格合理的服务。965）会话层n会话层提供的服务可使应用进程之间建立和维持会话，并能使会话获得同步。通常，会话层提供服务需要三个阶段（1）建立连接。（2）数据传输阶段（3）释放连接976）表示层n表示层的主要功能为：n（1）语法转换。将

44、抽象语法转换成传送语法，并在对方实现相反的转换。n（2）语法协商。根据应用层的要求协商选用合适的上下文，即确定传送语法并传送。n（3）连接管理。包括利用会话层服务建立表示连接，管理在这个连接之上的数据传输和同步控制，以及正常地或异常地终止这个连接。987）应用层n应用层是开放系统的最高层，是直接为应用进程提供服务的。n应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要，不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（User Agent）。99三、互联网技术nInternet将各种各样的物理网络互联起来，构成一个整体，而不论这些网络类型的异同、规模的大小、地理

45、位置的差异。1001）Internet简史简史 n1969年1984年，军用试验阶段；n1984年1992年，学术应用阶段；n1992年1995年，商业应用过渡阶段；n1995年以后，商业应用阶段。1011969年1984年 军用试验阶段n 60年代，美国国防部高级研究项目局（ARPA）将一些科学家组织起来，研究计算机联网通信的最佳方案，以防当网络中的某台计算机遭到攻击而被破坏后，整个网络的通信不致于瘫痪。n为此目的，1969年，美国政府出资兴建了ARPANET网，当时它仅连接了4台计算机，以进行计算机联网实验。这个简简单单的网络就是Internet的前身，也是现代计算机网络概念的鼻租。102

46、1984年1992年，学术应用阶段n 在ARPANET上的分组交换技术和网络互联技术的研究，导致了TCPIP协议的出现和发展。n1982年，在ARPA资助下，加州大学伯克利分校将TCPIP协议嵌入UNIX BSD4.1版，这极大地推动了TCPIP的应用进程。n1983年，TCPIP成为ARPANET上标准的通信协议，这标志着真正意义的Internet出现了。1031984年1992年，学术应用阶段n 1986年，美国国家科学基金会在美国政府资助下，租用电信公司的通信线路组建了一个新的Internet骨干网-国家科学基金会网络（NSFNET），用以连接当时的六大超级计算机中心和美国的大专院校、学

47、术机构。n1989年ARPANET解散，同时，NSFNET对公众开放，从而成为Internet最重要的通信骨干网络。这意味着Internet的性质发生了根本的变化，从军用试验阶段迈进了学术应用阶段。10419921995 商业应用过渡阶段n 1992年 1月，由于 Internet用户数的急剧增加，联通机构的日益增多，应用领域的逐步扩大，Internet协会（ISOC）应运而生，它是一个用户自发形成的组织，以制定Internet相关标准和推广Internet的普及为日标；n同时，商业界和通信界也开始重视Internet，Internet商业化的呼声越宗越高。1051995年以后，商业应用阶段n

48、1995年，美国国家基金会宜布了与MCI公司合作建设高速数据通道的计划，提供155Mb/s的超高速的主干网服务（VBNS），以取代现有的NSFNET.n各大通信公司也纷纷宣布了自已的Internet互联计划，Internet受到普遍重视，吹响了全面商业化的号角。1062）Internet的管理nInternet的 管 理 是 很 有 特 色 的，根 本 在 于Internet是一个无中心的网络。所谓无中心是指不存在对Internet的通信进行统一管理的机构，Internet的管理是用户的管理，处处体现出自觉和自愿的原则。nInternet的管理机构主要包括：n网络运行中心n网络信息中心nInt

49、ernet协会107网络运行中心和网络信息中心nInternet的网络管理机构主要由各个层次的网络运行中心（NOC）和网络信息中心（NIC）组成。n最高级别的NOC和NIC称之为InterNOC与InterNIC，设在美国。n各国各地区一般都有相应的网络运行中心和网络信息中心，如APNIC负责亚太地区的管理工作。108网络运行中心和网络信息中心n网络运行中心监控管辖范围内网络的运行情况，负责统计各种数据，并定期或不定期地棋应各种报告或报表。n网络信息中心则负责用户注册登记、目录服务、网络信息服务等。各个层次的网络信息中心一般根据其管辖范围和用户的实际需要设立相应的服务器，如域名服务器、邮件服务

50、器、Whois服务器等。109网络运行中心和网络信息中心nInternet中的网络运行中心和网络信息中心并不是官方机构，它们都是由用户组成的，是自觉承担起网管职责的用户。n Internet中有一个约定：任何网络运行中心和网络信息中心都不能从它的工作中谋取利润。在Internet中它们的地位是中性的，必须平等地对待其他所有用户。110Internet协会nInternet协 会（ISOC：Internet Society）:Internet协会成立于1992年1月，是一个著名的 Internet志愿者组织，有很多杜团、个入、公司、国际组织、政府机构等加入了这一协会。n当然，国际上还有很多类似的