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通信工程师综合能力 职业道德的基本范畴： 1、职业义务 2、职业良心 3、职业荣誉 4、职业信誉 5、职业尊严 6、职业纪律 职业道德的特点：1、在形式上具有多样性和适用性 2、具有较强的稳定性和连续性 3、具有很强的专业性和具体性 科技人员职业道德特征：1、具有为科技发展的想象品质 2、具有为科技进步的创新气质 3、为真理牺牲的坚强信念 科技工作者职业道德： 1、造福人民、振兴祖国。（核心内容）2、不畏艰险、献身科学。3、热爱专业、终于值守。（基本道德要求）4、同心同德、团结协作。（客观要求）5、谦虚谨慎、尊重他人。（做人的美德）6、实事求是、追求真理。（应有的崇高品质）7、勤奋求知、严谨治学。8、勇于探索、敢于创新。 通信技术的发展方向： 世界范围内的通信技术都在数字化、综合化、智能化、宽带化、个人化和标准化方向发展。 数字化就是在通信网上全面使用数字技术，包含数字传输、数字交换和数字终端等。 通信科学技术的职业特点：（1）从通信科技劳动特点看，通信科技职业不仅具有一般科技劳动的探索性、创造性，更具有实践性和实用性。（2）从通信科技劳动的目的和结果看，通信科技职业具有严谨性、准确性。（3）从通信科技全程全网、联合作业的劳动过程看，通信科技职业具有高度的集中统一性。（4）从通信科技劳动的人际关系看，一是具有广和远的特点，二是具有重要的特点。 通信科技人员职业道德： 1、要有眼全程全网、反对本位主义。 （本位主义是从本地区、本部门的利益出发。不顾大局、不顾整体、不顾别的部门的不良思想作风，是放大了的个人主义） 2、要发扬写作精神，协调好人际关系，发扬科学技术的民主精神 3、要有高度的组织纪律性，强烈的社会责任感 4、要遵守通信法律和执行规章制度 5、服从社会整体利益、不图谋技术垄断。6、树立服务保障观念、不贪图名利地位 第二章 法律法规 电信条例的修订目的：1、规范电信市场秩序 2、维护电信用户和电信业务经营者的合法权益 3、保障电信网络和信息的安全 4、促进电信事业的健康发展 电信条例明确了其适用范围，一是空间范围、中国境内；二是对象范围，包含从事电信活动或者从事与电信有关的活动两种。 电信条例中对电信的定义：本条例所称电信，是指利用有线、无线的电磁系统或者光电系统，传送、发射或者接收语音、文字、数据、图像，以及其他任何形式信息的活动。 2008年，组建工业和信息化部，信息产业部职能并入工信部，电信行业继续沿用原有的中央和地区两级管理体制。 电信监管的基本原则： （1）政企分开、破除垄断、鼓励竞争、促进发展原则 （2）公开、公平、公正原则 电信业务经营者的经营基本原则： 依法经营、遵守职业道德、接受依法实施的监督检查。 电信业务经营者为电信用户提供服务的原则： 迅速、准确、安全、方便、价格合理 1.3.4电信业务许可管理（属于行政许可范畴） 分为基础电信业务和增值电信业务。 基础电信业务（提供公共网络基础设施、公共数据传送和基本语音通信服务的业务） 增值电信业务（利用公共网络基础设施提供的电信与信息服务的业务） 经营基础电信业务须具备的条件：向国务院信息产业主管部门申请， 依法成立；公司股权结构，国有股权或股份不少于51%。 有所经营业务的可行性研究报告和组网技术方案 有相适应的资金和专业人员 有场地及相应资源 有长期信誉或能力 国家规定的其他条件 经营增值电信业务须具备的条件：向国务院、省级信息产业主管部门申请，自受理之日起60日内审查，批准或不批准 依法成立。 有资金保证和相适应的专业人员 有长期的信誉或能力 国家规定的其他条件 电信资费 电信资费的制定原则：实行市场调节价（23条）。同时考虑国民经济与社会发展要求，电信服务业的发展和电信用户的承受能力等因素。 电信资费属于公用事业价格的一种，举行电信资费听证会，是电信资费标准实行民主决策的重要途径和形式。 电信资源 电信条例26条，国家对电信资源统一规划、集中管理、合理分配、实行有偿使用制度。 电信资源，是指无线电频率、卫星轨道位置、电信网号码等实际用于实现电信功能且有限的资源。 电信条例28条，电信资源分配，应当考虑电信资源规划、用途和预期服务能力。 分配电信资源可以指配，也可以采用拍卖的方式。 电信服务 电信用户申告障碍，收到申告之日起，城镇48小时、农村72小时修复或调通。 巨额电信费用是指突然超过电信用户此前3个月平均电信费用5倍以上的费用。 电信用户逾期不交纳，补交并按照所欠费用每日3‰的违约金。 超过30日，可暂停服务。暂停60日内，可终止提供服务，并依法追缴欠费和违约金。 经营者不正当行为的规定： 电信条例40条：1、以任何方式限定电信用户使用其制定的业务；2、限定用户购买其指定的电信终端设备或者拒绝电信用户自备的已经取得入网许可的电信终端设备；3、无正当理由拒绝、拖延或者中止对电信用户的电信服务；4、对电信用户不履行公开做出的承诺或者做容易引起误解的虚假宣传；5、以不正当手段刁难电信用户或者对投诉的电信用户打击报复。 电信条例41条：1、以任何方式限制用户选择其他电信业务经营者依法开办的电信业务。2、对其经营的不同业务进行不合理的交叉补贴。3以排挤竞争对手为目的，低于成本提供电信业务或者服务。 电信设施建设规定 对于重点项目和特殊地点建设的规定：公用电信网、专用电信网、广播电视传输网的建设应当接受国务院信息产业主管部门的统筹规划和行业管理。 属于全国性信息网络工程或者国家规定限额以上的建设项目的公用电信网、专用电信网、广播电视传输网建设，在按照国家基本建设项目审批程序报批前，应当征得国务院信息产业主管部门的同意。 电信设备进网许可制度 国家对电信终端设备、无线电通信设备和网间互联设备实行进网许可制度。 《电信条例》关于电信安全的规定 第五十六条，任何组织和个人不得利用电信网络制作、复制、发布、传播含有下列内容的信息： 1、反对宪法所确定的基本原则的2、危害国家安全、泄露国家秘密、颠覆国家政权、破坏国家统一的3、损害国家荣誉和利益的4、煽动民族仇恨、民族歧视、破坏民族团结5、破坏国家民族政策，宣扬邪教和封建迷信的6、散步谣言，扰乱社会秩序、破坏社会稳定的7、散步淫秽、色情、赌博、暴力、凶杀、恐怖或者教唆犯罪的 8、侮辱或者诽谤他人、侵害他人合法权益的 9、含有法律、行政法规禁止的其他内容的 五十七条：任何组织和个人不得有下列危害电信网络安全和信息安全的行为：1、对电信网的功能或者存储、处理、传输的数据和应用程序进行删除或者修改2、利用电信网从事窃取或者破坏他人信息、损害他人合法权益的活动 3、故意制作、复制、传播计算机病毒或者以其他方式攻击他人电信网络等电信设施 4、危害电信网络安全和信息安全的其他行为。 第五十八条 任何组织和个人不得有下列扰乱电信市场秩序行为。 1、采用租用电信国际专线、私设转接设备或其他方法，擅自经营国际或者香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾地区电信业务 2、盗接他人电话线路、复制他人电信号码，使用明知是盗接、复制的电信设施或者码号3、伪造、变造电话卡及其其他各种电信服务有价凭证4、以虚假、冒用的身份证件办理入网手续并使用移动电话。 公用电信网间互联管理规定 1、互联的概念：是指建立电信网间的有效连接，以使一个电信业务经营者的用户能够与另一个电信业务经营者的用户相互通信或者能够使用另一个电信业务经营者的各种电信业务。两个特点：网间互联、业务互通。2、互联点：两个电信网网间直接相联时的物理接口点。我国电信网间互联互通的发展。3、主导的电信业务经营者，是指控制必要的基础电信设施，并且所经营的固定本地电话业务占本地网范围内同类业务市场50%以上的市场份额，能够对其他电信业务经营者进入电信业务市场构成实质性影响的经营者。 网间互联规定的原则：技术可行、经济合理、公平公正、相互配合的原则实现互联互通。 《网间互联规定》的适用范围： 空间范围：中国境内 经营范围：既基础电信业务的经营者。基础电信业务包括：固网长途和本地电话网；移动网络和数据；卫星通信；互联网和其他数据传输；带宽、波长、光纤、光缆、管道及其他网络元素出租、出售；网络承载、接入及外包业务；国际通信基础设施、国际电信业务；无线寻呼业务；转售的基础电信业务。 电信网间互联的具体范围：本地电话网、国内长途电话网、国际电话网、IP电话网、陆地蜂窝移动通信网、卫星移动通信网、互联网骨干网、工信部规定的其他电信网。 网间通信严重不畅定义：是指网间接通率（应答试呼比）低于20%，以及用户又明显感知的时延、断话、杂音等情况。 《电信互联规定》28条，涉及全国范围（跨省、自治区、直辖市）同步实施的网间互联，分主导电信业务经营者应当根据本网工程进度情况或者网络运行情况，向主导电信业务经营者当面提交互联的书面要求，并向工信部备案后，互联工作开始启动。 互联双方应当从互联启动之日起两个月内签订互联协议。 涉及全国范围内同步实施的网间互联需要新设互联点的，应当自互联启动之日起7个月内实现业务互通。 不需要新设互联点，只需进行网络扩容改造的，启动之日起4个月内业务互通。 只涉及局数据修改的，启动之日起2个月内业务互通。 《网络安全法》 《网络安全法》第三条：国家坚持网络安全和信息化发展并重，循序积极利用、科学发展、依法管理、确保安全的方针，推进网络基础设施建设和互联互通，鼓励网络技术创新和应用，支持培养网络安全人才，建立健全网络保障体系，提高网络安全保护能力。 第八条：国家网信部门负责统筹协调网络安全工作和相关监督管理工作。国家电信主管部门、公安部门和其他有关部门依照本法和有关法律法规 的规定，在各自职责范围内负责网络安全保护和监督管理工作。 《网络安全法》对与关键信息基础设施运营者的要求 网络信息安全规定 第四十条：网络运营者应当对其收集的用户信息严格保密，并建立健全用户信息保护制度。 第四十一条：网络运营者收集、使用个人信息，应当遵循合法、正当、必要的原则，公开收集、使用规则、明示收集、使用信息的目的、方式和范围，并经被收集者同意。 第五十条：国家网信部门或者有关部门依法履行网络信息安全监督管理职责，发现法律、行政法规禁止发布或者传输的信息的，应当要求网络运营者停止传输，采取消除等处置措施，保存有关记录；对来源于中华人民共和国境外的上述信息，应当通知有关机构采取技术措施和其他必要措施阻断传播。 监测预警与应急处置 第五十四条：网络安全事件发生的风险增大时，省级以上人民政府有关部门应当按照规定的相关权限和程序，并根据网络安全风险的特点和可能造成的危害，采取下列措施： 1、要求有关部门、机构和人员及时收集、报告有关信息、加强对网络安全风险的检测； 2、组织有关部门、机构和专业人员，对网络安全风险信息进行分析评估，预测事件发生的可能性、影响范围和危害程度； 3、向社会发布网络安全风险预警，发布避免、减轻危害的措施。 反不正当竞争法 第十二条：经营者利用网络从事生产经营活动，应当遵守本法的各项规定。 经营者不得利用技术手段、通过影响用户选择或者其他方式，实施下列妨碍，破坏其他经营者合法提供的网络产品或者服务的行为： 1、未经其他经营者同意，在其合法提供的网络产品或者服务中，插入连结、强制 进行目标跳转； 2、误导、欺骗、强迫用户修改、关闭、卸载其他经营者合法提供的网络产品或者服务；3、恶意对其他经营者合法提供的网络产品或者服务实施不兼容；4、其他给、妨碍、破坏其他经营者合法提供的网络产品或者服务正常运行的行为。 消费者权益保护法 消费者权益保护法制定的目的是为了保护消费者的合法权益，维护社会经济秩序，促进社会主义市场经济的健康发展。 第二条：消费者为生活需要购买、使用商品或者接受服务，其权益受本法保护； 消费包括生产资料消费和生活资料消费。这里的消费者是指生活资料的消费者。 第七条：消费者在购买、使用商品和接受服务时享有人身、财产安全不受损害的权利。 消费者有权要求经营者提供的商品和服务，符合保障人身、财产安全的要求。 第二十三条：第三款经营者提供的机动车、计算机、电视机、电冰箱、空调、洗衣机等耐用商品或者装饰装修等服务，消费者自接受商品或者服务之日起6个月内发现瑕疵，发生争议的，有经营者承担有关瑕疵的举证责任。 第二十四条：经营者提供的商品或者服务不符合质量要求的，消费者可以依照国家规定、当事人约定退货，或者要求经营者履行更换、修理等义务。没有国家规定和当事人约定的，消费者可以自收到商品之日起7日内退货；7日后符合法定解除合同条件的，消费者可以及时退货，不符合法定解除合同条件的，可以要求经营者履行更换、修理等义务。 第二十五条：经营者采用网络、电视、电话、邮购等方式销售商品，消费者有权自收到商品之日起7天内退货，且无需说明理由，但下列商品除外；1、消费者定做的；2、鲜活易腐的；3、在线下载或者消费者拆封的音像制品、计算机软件等数字化商品；4、交付的报纸、期刊 除前款所列商品外，其他根据商品性质并经消费者在购买时确认不宜退货的商品，不适合用无理由退货。 消费者退货的商品应当完好。经营者应自收到退回商品之日起7日内返还消费者支付的商品价款。退回商品的运费由消费者承担；经营者和消费者另有约定的，按照约定。 消费争议解决的途径 《消费者权益保护法》第三十九条至第四十七条明确规定了消费争议解决途径，当消费者和经营者发生消费者权益争议时，可以通过下列途径解决。1、与经营者协商和解。2、请求消费者协会或者依法成立的其他调解组织调解。3、向有关行政部门投诉。4、根据与经营者达成的仲裁协议提请仲裁机构仲裁 5向人民法院提起诉讼 合同法 合同的概念：通常又称契约，是当事人双方达成的具有民事权利义务内容的协议 。 合同的特征：1、当事人双方产生和建立权利义务关系，并是一种能给双方带来法律后果的行为2、合同是双方或多方（既两个和两个以上组织或个人）当事人法律行为的结果，是当事人为了达到一定目的，进行协商，达成意思一致的表示3、合同当事人的法律地位是平等的，只有地位平等，才能充分协商，达成意思一致。 4、合同还应当是当事人的合法行为，当事人如果签订的是违法合同，则属于无效合同，不具有法律约束力，不仅不能达到预期的法律后果，过错者还应当承担法律责任。 合同的分类 按照业务性质和权利内容划分：1、买卖合同；2、公用电、水、气、热力合同；3、赠与合同；4、借款合同；5、租赁合同；6、融资租赁合同；7、承揽合同；8、运输合同；9、技术合同；10、仓储合同；11、委托合同；12、行纪合同；13、居间合同 按照合同标的进行分类：转移财产的合同；提供劳务的合同；完成一定工作的合同。 根据主从关系：主合同和从合同 根据合同形式：书面合同；口头合同和其他形式合同 合同订立的程序 1、要约。是希望和他人订立合同的意思表示，是指当事人一方向另一方提出订立合同的建议。发出建议的一方为要约方。要约的内容应包括：明确表示订立合同的愿望，说明合同具体确定的主要内容，以及要求对方做出答复的期限等。可以向特定单位提出，也可以向不特定的单位提出。 2、承诺。是受要约人同意要约的意思表示。对要约的内容完全表示赞同的答复叫做承诺。如对要约部分同意，部分不同意，不能认为是承诺，而是提出的新要约。如果原来的要约人接到新要约后，又提出一些新的条件叫做再要约。反复多次，直到最后有一方完全接受对方的要约内容，既承诺。 合同的主要条款 合同必备的条款，叫做合同的主要条款，具体包含以下内容：1、当事人的名称或者姓名与住所 2、标的。3、数量4、质量 5、价款或者报酬 6、履行期限 7、违约责任8、解决合同争议的方法。 无效合同与可撤销合同 《合同法》第五十二条，有下列情形之一的，合同无效： 1、一方以欺诈、胁迫手段订立合同，损害国家利益的；2、恶意串通，损害国家、集体或者第三人利益；3、以合法形式掩盖非法目的；4、损害社会公共利益；5 违反法律、行政法规的强制性规定。 《合同法》第五十四条，下列合同，当事人一方有权请求人民法院或者仲裁机构变更或撤销： 1、因重大误解订立的； 2、在订立合同时显示公平的。 一方以欺诈、胁迫的手段或者乘人之危，使对方在违背真实意思的情况下订立的合同，受损害方有权请求人民法院或仲裁机构变更或者撤销。 合同的履行 合同终止履行的情形 《合同法》第六十一条，应当履行债务的当事人，有确切证据证明对方有下列情形之一的，可以中止履行：1、经营状况严重恶化 2、转移财产、抽逃资金，以逃避债务3、丧失商业信誉4、有丧失或者可能丧失履行债务能力的其他情形。 当事人没有确切证据中止履行的，应当承担违约责任。 合同的变更和终止 第七十九条：债权人可以将合同的权利全部或者部分转让第三人，但有下列情形之一的除外：1、根据合同性质不得转让； 2、依照当事人约定不得转让；3、依照法律规定不得转让。 第九十一条：有下列情形之一的合同的权利义务终止： 1、债务已经按照约定履行；2、合同解除；3、债务相互抵消；4、债务人依法将标的物提存；5、债权人免除债务；6、债券债务同归于一人。 合同的解除 第九十四条：有下列情形之一的，当事人可以解除合同： 1、因不可抗力致使不能实现合同目的；2、在履行期限届满之前，当事人一方明确表示或者以自己的行为表明不履行主要债务 3、当事人一方延迟履行主要债务，经过催告后在合理期限内仍未履行4、当事人一方延迟履行债务或者有其他违约行为致使不能实现合同目的；5、法律规定的其他情形。 第三章 计算机应用基础 3.1计算机概述 1854年英国数学家布尔提出符号逻辑的思想，形成了计算科学软件的理论基础。 1936年，英国数学家图灵提出了提出了“图灵机”模型，探讨了现代计算机的基本概念，理论上证明了研制通用计算机的可行性。 1945年冯诺依曼提出了在数字计算机内部的存储器中存放程序的概念，这是现代计算机的理论基础，至今未变，称为“冯·诺依曼结构”计算机。 1046年2月世界上第一台电子数字积分计算机（ENIAC）在美国宾夕法尼亚大学诞生，开启人类第三次产业革命，表明电子计算机时代到来，至今，经历了5代。 （1）第一代计算机（1946-1957）电子管计算机，硬件由电子管和继电器组成，采用机器语言或者汇编语言，速度每秒几千到几万次 （2）第二代计算机（1958-1964）晶体管计算机，硬件由晶体三极管、二极管和铁氧体的磁芯组成，采用高级语言、子程序库，批处理监控程序，速度每秒几万到几十万次 （3）第三代计算机（1965-1970）集成电路计算机，硬件由小规模和中规模集成电路构成，采用多道程序设计和分时操作系统，速度每秒几百万次 （4）第四代计算机（1971-1991）大规模或者超大规模集成电路计算机，硬件有大规模或超大规模集成电路和半导体存储器组成，采用并行多处理操作系统，专用语言和编译器，速度每秒几百外次到几亿次。 （5）第五代计算机（1991-至今）超大规模集成电路工艺更完善，软件智能型功能性更强，每秒10亿次运算。 未来计算机发展方向：巨型化、微型化、网络化。 计算机特点： 1、运算速度快；2、运算精度高；3、存储功能强；4、具有记忆和逻辑判断能力；5、具有自动运行能力。 计算机的应用：1、科学计算（数值计算）2、数据处理（信息管理） 3、计算机辅助工程 4、过程控制（实时控制）5、人工职能6、网络应用 3.2计算机系统的组成 硬件系统是组成计算机系统的各种物理设备的总称。 软件系统是为运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和文档的总称。 计算机硬件 计算机硬件是指计算机系统中一切看得见、摸得着的有 固定物理形态的及其部件，是计算机工作的物理基础。包含：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大组件。 1、运算器 又叫算术逻辑单元（ALU），是计算机对数据进行加工处理的部件，包括算术运算（加减乘除）部件和逻辑运算（与、或、非、异或等）部件。 2、控制器 控制器和运算器一起构成硬件系统的核心部件----中央处理器（CPU），CPU的作用： （1）指令控制（2）操作控制（3）时间控制（4）数据加工 3、存储器 是计算机系统中记忆设备，是用来存放程序、原始数据、中间结果及最终结果。存储器分为内存储器、外存储器和高速缓冲存储器 （1）内存储器又叫主存储器，简称内存。用来存放当前要执行的程序和所需要的数据。CPU直接访问内存。分为ROM和RAM ROM的内容只能读出不能写入，断电后所保存的信息不丢失 RAM的内容可随机读取，且存取时间和存储单元的物理位置无关，断电后信息丢失。 （2）外存储器简称外存，也叫辅存，主要用来存放程序和数据。通常不能和其他部件直接交换数据，只与内存交换。 （3）高速缓冲存储器（Cache）也叫高速缓存，是CPU和主存之间设立的一种高速缓冲器。 4、输入设备 是计算机输入信息的设备，是重要的人机接口，负责将输入信息转换成计算机能识别的二进制代码，通过运算器再送入存储器保存。如鼠标、键盘、摄影机、麦克风等 5、输出设备 是计算机输出计算机处理结果的设备。如显示器、打印机、绘图仪等 6、总线 是连接微机系统中各个部件的一组公共信号线，是计算机传送数据、信息的公共通道。分为数据总线（DB）、地址总线（AB）、控制总线（CB） DB用于微处理器、存储器和输入输出设备之间 AB用于传送存储单元地址或输入输出接口的地址信息 CB用于传送控制器的各种控制信号，包括命令和信号交换联络线及总线访问控制线等。 计算机软件 操作系统的功能：进程管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理。 可分为：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统。 程序设计语言（1）机器语言，由0、1组成，能被机器直接理解、执行的指令集合。（2）汇编语言，用助记符来代替机器语言中的指令和数据。汇编语言程序必须翻译成机器语言的目标程序后再执行。（3）高级语言，一种完全符号化的语言、采用自然语言中的词汇和语法习惯，容易被人们理解和掌握；完全独立于具体的计算机，具有很强的可移植性。C、VB、JAVA（4）4GL语言，第四代语言。告诉计算机做什么，不必告诉它怎么做，计算机会自动完成所需的操作。表处理语言、数据库语言属于。 数据库 管理系统 采用数据库技术，实现了数据独立和程序的统一管理，这个管理程序就是数据库管理系统。主要面向解决数据处理的非数值计算问题，用于档案管理、财务管理、图书资料管理及仓库管理等的数据处理。 数据处理的主要 内容为：存储、查询、修改、排序、分类等。如：Access FoxPro SQL Server Qracle DB2等。 3.3 计算机中数据的表示 * 数据存储单位 计算机中最小的存储单位为二进制的一位，用bit表示。8位二进制数为一个字节（byte）,用B表示。但是字节的单位太小，需要引入千字节（KB），兆字节（MB），吉字节（GB），太字节（TB）、拍字节（PB）,爱字节（EB） 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB 3.4数据库系统 信息是现实世界在人脑中的抽象反映，是通过人的感官感知出来并经过人脑的加工而形成的反映现实世界中事物的概念。 数据处理（信息处理），是指从某些已知的表示某些信息的数据出来，推导整理出一些新的数据，从而又表示出一些新的信息的过程。 数据管理是指数据的收集、整理、组织、存储、维护、检索及传送等操作处理过程。 数据库（Data Base,DB）是长期存储在计算机存储设备上的、有组织的、可共享的数据集合。 数据库管理系统（DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，作用是科学的组织和存储数据，高效的获取和维护数据。 数据库系统（DBS）是指在计算机系统中引入数据库后系统，一般有数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户组成。 数据库系统3级模式：概念模式、外模式和内模式。 数据库系统的体系结构可分为单用户、主从式结构、分布式结构和客户/服务器结构 3.5 多媒体技术 媒体的两种含义：一是指以存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘、半导体存储器等，二是用以承载信息的载体，如数字、文字、声音、图像、图形、动画等。 多媒体的定义：简单来说，是一种以交互方式将文本、图形、图像、声音、动画、视频等多种媒体信息，经过计算机设备的获取、操作、编辑和存储等综合处理后，以单独或合成的形态表现出来的技术和方法。 多媒体涉及许多学科，比如图像处理技术、声音处理技术、视频处理技术及三维动画技术等，是一门跨学科的综合性技术。 多媒体计算机具有能捕捉、存储、处理和展示文字、图形、声音、动画及活动影像等多种类型信息的能力。由多媒体硬件和多媒体软件系统组成。 基本硬件和一般计算机系统并无太大差别，只是多了一些能处理多媒体数据的软件和硬件。 多媒体计算机硬件系统：1、多媒体主机，支持多媒体指令的CPU 2、多媒体输入设备，如录像机、摄像机、CD-ROM、话筒 3、多媒体输出设备，如音响、耳机 4、多媒体接口卡，如声卡、视频卡、图形压缩卡、网卡等 5、多媒体操作控制设备，如触摸式显示屏、鼠标、键盘、操作杆 多媒体计算机软件系统 1、支持多媒体的操作系统 2、多媒体数据库管理系统 3、多媒体压缩与解压缩软件 4、多媒体通信软件 多媒体技术的特点： 1、多样性，综合处理多种媒体信息 2、集成性，多媒体信息的集成及与这些媒体设备相关的设备集成 3、交互性，是指能够为用户提供更加有效的控制和使用信息的手段 4、实时性、多媒体集成时，起重声音和运动图像是与时间密切相关的，是实时性。 多媒体关键技术 1、数字压缩技术 无损压缩(冗余压缩或熵压缩)：减少或去掉数据冗余，不失真，可逆，压缩比一般2：1或者5：1 有损压损（熵压损）：减少信息量，压缩信息熵，不可逆的，失真。压缩比100：1——200：1 2、通信网络技术 多媒体通信网络具有高效的能力，包含吞吐量、实时性、可靠性、分布处理等。 3、多媒体存储技术 多媒体存储技术包含多媒体数据库技术和海量数据存储技术。 4、专用芯片技术 一种是具有固定功能的芯片，一种是可编程的处理器 5、多媒体输入/输出技术 涉及各种媒体外部设备及相关的接口技术，包括媒体转换技术、媒体识别技术、媒体理解技术和媒体综合技术。 6、多媒体软件技术 包含多媒体操作系统、多媒体数据库管理技术等 7、虚拟现实技术 是利用多媒体计算机创造现实世界的技术。英文简写为VR，也有人译为幻境或临境。本质是人与计算机之间进行交流的方法，对计算机应用提供了三维交互接口。定义：利用计算机声称一种模拟环境，通过多种传感器设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。 云存储 是一种提供大规模的数据存储和分布式计算的业务应用架构体系，它通过基于云的数据存储部署模式，应用分布式的计算方法，将网络中大量各种不同类型的数据存储设备通过应用软件集合起来，有效合理的进行资源和数据的统一计算和数据处理，终端用户通过远程或者类似虚拟接入桌面的软件应用和程序接口方式集中访问云存储的数据资源和业务系统，从而实现大规模数据存储和接入环境下高效快速的资源分析和数据处理。 第四章 通信系统 4.1通信系统概述 通信的概念：是发送者（人或机械）和接收者之间通过某种媒体进行信息的传递。在自然科学领域涉及“通信”这一术语，一般指电通信（广义来讲，光通信也属于电通信，光也是电磁波） 消息：本书中消息是指通信系统传输的对象，它是信息的载体，如语音、图片、文字、数据等等。分连续消息和离散消息。 信息：是消息中包含的有效内容 信号：是消息的的传输载体。也就是把消息载荷在电信号的某个参量（如正弦波的幅度、频率或相位；脉冲波的幅度、宽度或位置）上。分为模拟信号和数字信号。 和模拟通信相比，数字通信具有抗干扰能力强、差错可控、易加密等优点，也有技术复杂的缺点。模拟信号经过数字编码可以做数字通信系统中传播，数字信号也可以通过传统的电话网传播，需使用调制解调器。 通信系统分类 1、按照传输介质分类：无线和有线 2、按信号特征分类：模拟和数字 3、按工作波段分类：长波、中波、短波、远红外线等 4、按传送方式分类：基带和带通（频带或调制）5、按信号复用方式分类： 频分复用：用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围； 时分复用：用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区域； 码分复用：用正交的脉冲序列分别携带不同的信号。 传统的模拟通信都是基于频分复用方式。 通信方式按是指通信双方之间的工作方式或信号传输方式。 按消息传递的方向与时间分类： 单工通信：消息只能单方向传输的工作方式 半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。 全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式。 按数字信号排序分类： 并行传输：是将代表信息的的数字信号码元序列以成组的方式或两条以上的并行信道上同时传输。优点：节省传输时间、速度快。缺点：需要n条通信线路、成本高。 串行传输：将数字信号码元序列以串行的方式一个码元接一个码元地在一条信道上传输。优点：所需线路是并行传输的1/n。缺点：速度慢，需外加同步措施解决收发方码组或字符的同步问题。 通信系统的性能指标 可靠性指标 （1）模拟通信的可靠性指标 模拟通信系统的可靠性指标通常用接收端解调器输出信噪比来度量。 输出的信噪比越高，通信质量越好。不同调制方式在同样信道信噪比下所得到的解调后的输出信噪比是不同的，调频信号抗干扰能力比调幅好，但需要的传输频带大于调幅的。 （2）数字通信的可靠性指标 数字通信系统的可靠性可用信号在传输过程中出现错误的概率来衡量，既用差错率来衡量。差错率常用误码率和误信率表示。 4.2信道及其特性 1、有线信道：是利用人造的传导电或光信号的媒体传输信号，如明线、对称电缆、同轴电缆、光纤等看得见的介质。 2、无线信道：利用电磁波在空间中的传播来传输信号。原则上任何电磁波都可以生成。为了有效的发射和接收电磁波，要求天线的长度不小电磁波波长的1/10。通过 C（光速）=¦Ë(波长)*f(频率) 我们知道，频率过低，波长过长，天线难于实现。比如电磁波频率等于3000Hz,波长等于100公里。这时，要求天线的长度大于10公里。实现比较困难。所以，通常用于通信的电磁波频率都比较高。 电磁波的传播主要分为地波、天波（或称电离层反射波）和视线传播3种。 频率较低（大约2MHz以下）的电磁波趋于沿弯曲的地球表面传播，有一定的绕射能力。这种方式为地波传播，在低频和甚低频段，地波能够传播超过数百或数千千米。 频率较高（2MHz-30MHz）的电磁破称为高频电磁波，它能被电离层反射。利用电离层反射的传播方式称为天波传播。 频率高于30MHz的电磁波将穿透电离层，不能被反射回来。沿地面绕射的能力也很小，它只能类似光波做视线传播。为了增大其传播距离，最简单方法是提升中继天线高度从而增加视线距离。可用无线电中继的方法，或者用卫星转发信号。 电磁波还可以经过散射的方式传播。无线没有有线传输稳定可靠。但有方便、灵活、通信者可移动等优点，应用最广的是蜂窝网和卫星通信。 （2）广义信道 包含1、调制信道：是指从调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发转换器、介质和收转换器3部分。 2、编码信道：是指从编码器输出端到译码器输入端的部分，既编码信道包含调制器、调制信道和解调器。 （3）恒参信道和随参信道 1、恒参信道：如果实际信道的特性（参数）不随时间变化，或者基本不随时间变化，或者变化极慢，则可认为是恒参信道。一般各种有线信道和部分无线信道，明线、电缆、光纤、卫星中继、地波传播、视线传播等，都看作恒参信道。 2、随参信道：如果信道特性参数随时间随机变化，所构成的信道称为随参信道。陆地移动通信信道就是常见的随参信道。 1、恒参信道的特性 恒参信道的主要传输特性可以用其振幅——频率特性和相位——频率特性来描述。无失真要求振幅特性和频率无关，既要求振幅——频率特性为一条水平直线；要求相位特性是一条通过远点的直线，或者等效要求传输时延与频率无关，为常数。实际中信道很难满足。 相位失真会引起码间串扰，误码率增大。还存在线性失真、非线性失真、频率偏移和相位抖动等。 线性失真是指信道输入和输出信号的振幅关系不是直线关系。 非线性失真将使信号产生新的谐波分量，造成所谓谐波失真。是因信道中的元器件特想不理想造成的。 频率偏移是指信道输入信号的频谱经过信道传输产生了平移。因发送和接收端用于调制解调或频率变换的振荡器的频率误差引起。相位抖动也是因振荡器频率不稳定引起 的，相位抖动的结果是对信号产生附加调制。 2、随参信道的特性 在移动通信中，因移动台在运动，收发两点间的传输路径自然也在变化，使得信道参量在不断变化，共性问题如下： （1）信号的传输衰减随时间而变 （2）信号的传输时延随时间而变 （3）信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变，既存在多径传播现象。多径传播对信号的影响称为多径效应，对信号传输质量影响很大。 随参信道的特性比恒参信号复杂的多，对信号的影响比恒参信道严重的多。需要采用多种方法抗衰落，如扩频多径分离技术、交织技术等。 信道中的噪声 按照性质分为脉冲噪声、窄带噪声和起伏噪声 1、脉冲噪声是突发性的产生的、幅度很大，其持续时间比间隔时间短的多。持续时间短，频谱较宽，可以从低频分布到甚高频，但是频率越高其频谱的强度越小。电火花是一种典型的脉冲噪声。 2、窄带噪声是一种非所需的连续的的已调正弦波，或简单看作一个振幅恒定的单一频率的正弦波。一般来自相邻的电台和电子设备，频谱或频率可以被确知或者测知。 3、起伏噪声是遍布在时域和频域内的随机噪声，热噪声、电子管内产生的散射噪声和宇宙噪声都属于起伏噪声。 脉冲和窄带噪声不是普遍存在的，只有起伏噪声无处不在，因此在讨论通信系统的噪声时，主要考虑起伏噪声，特别是热噪声的影响。 噪声的描述 为了描述窄带噪声的带宽、我们引入噪声等效带宽 的概念，既频率响应幅值平方对频率的积分于最大频率响应幅值平方的比值，用来度量频谱泄露的程度，平铺泄露越严重，噪声等效带宽越大。有了噪声等效带宽的概念，讨论通信系统性能时，可以认为窄带噪声的功率密度在噪声等效带宽内是恒定的。 为了准确表达噪声对传输信号的影响，通常采用信道的数学模型进行描述，信道的数学模型分为调制信道模型和编码信道模型两类。 调制信道模型用加性噪声和乘性噪声表示对信号传输信道的影响。 1、加性噪声，叠加在信号上的各种噪声。噪声和信号的关系是相加，无论是都有信号，噪声永远存在于通信系统中。使模拟信号失真，数字信号错码，并限制信息的传输速率 2、乘性噪声 使信号产生各种失真，包括线性失真、非线性失真、时间延迟及衰减等。乘性噪声随机变化的就是随参信道。乘性噪声基本保持恒定的信道是恒参信道。 解决噪声的方法 通常采用滤波器对无用信号过滤，在可编程的电路模块FPGA内部也设计多个进行滤波的模块，并用大数据量采样后平均的技术进行纠错。 另外对通信系统的射频模块会用很多参数指标来测试其抗干扰的能力。最基本的信号的噪声的比值——信噪比、衡量相邻信道间相互干扰的指标ACPR，测试接收端抵抗落入频段的干扰信号能力的杂散，抵抗有用信号在系统内部产生干扰的互调干扰，以及接收端抵抗大干扰信号冲击从而接受性能恶化的阻塞干扰等。 信道容量和香农公式 * 4.3信源与信源编码 信源是信息的来源，可以是人、机器、自然界的物体等。 信源编码是一种提高通信有效性为目的而对信源符号进行的变换，或者说为了减少或消除冗余度而进行的信源符号变换。 信源编码有二个作用，一：提高信道传输的有效性，既通过某种数据压缩技术设法减少码元数目和降低码元速率；二是完成数模转换，当信源给出的是模拟信号时，将其转换为数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。 Huffman编码、算数编码、L-Z编码都是无损编码。 脉冲编码调制（PCM）、差分脉冲调制（DPCM）、自适应差分脉冲调制（ADPCM）、增量调制（∆M）是有损的语音调制方式，模数转换。 * 4.4信道编码 由于在信道的传输中存在一定的噪声和衰落，必然会在传输的信号中引入失真，导致接收端信号判决错误，因此需要采用信道编码（差错控制）来检测和纠正这些错误。 1、检错重发。在发送码元序列中加入差错控制码元，接收端利用码元检测到有错吗时，利用反向信道通知发送端，要求重发，直到正确接收为止。效率低，不适用严格实时传输系统。用在TCP协议。 2、前向纠错。是指接收端利用发送端在发送码元中加入差错控制码元，不但能够发现错码，还能将错码恢复正确取值。在二进制码元的情况下，能够确定错码的位置，就能纠错。 3、混合纠错。是以上两种方式的结合。错码少有能力纠正采用前向纠错；较多错码没能力纠错，采用检错重发。差错控制编码称为纠错编码。设编码序列中信息码元数量为k,总码元数为n，则比值k/n就是码率，监督码元数（n-k）和信息码元数k之比（n-k）/k称为冗余度。 4.5调制 第五章 现代通信网 5.1通信网概述通信网在硬件设备方面的构成要素是交换设备、传输链路和终端设备。 交换设备是通信网的核心设备，主要完成呼叫处理，信令处理和操作维护管理等功能。 传输链路是信息的传输通道，一般包含线路接口设备、传输介质、交叉连接设备。 终端设备也称为用户终端设备，它是通信的源点和目的点。最常见的终端设备有电话机、传真机、计算机、视频终端、多媒体终端等 通信网的分类 1、按业务类型分：电话网、电报网、数据通信网、有线电视网 2、按网络范围分：局域网、城域网和广域网等3、按服务对象分：公用通信网和专用通信网4、按传输介质分：电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网5、按交换方式分：电话交换网、分组交换网、ATM交换网、软交换网等6、按拓扑结构分：网状网、星形网、树形网、总线形网、环形网、复合型网7、按信号类型分：模拟通信网和数字通信网 8、按网络功能分：业务网、传输网和支撑网。业务网主要是面向用户，传输网主要是利用有线或无线等方式传输信号。支撑网主要是支撑业务网和传输网的正常运行，如7号信令网、数字同步网和电信管理网。 通信网的拓扑结构 1、网状网（全连接）：网内任意两点完全连接，节点增加，线路迅速增加。不适合节点数多的大型网络。稳定性好，经济性差。 2、星型网：线路投入少，经济性好；稳定性和可靠性差，中心节点一旦故障，全网瘫痪。 3、树形网：某节点按层次进行连接，呈树状；信息交换主要在上、下节点之间进行，适合组建分级的网络结构。 4、总线型网：该网络通过总线将所有节点连接起来，其所需要的传输链路少，增减节点方便；但稳定性较差，网络范围有局限性。 5、环形网：通过闭合环路将所有节点连接起来，结构简单，易于实现。 6、复合型网：由多种结构的网络构成，综合了多个网络的优点，是通信网中经常采用的网络拓扑结构。 通信网发展的战略趋势：网络业务的数据化、宽带化、光纤化、无线化、分组化和融合化。 未来发展的趋势：1、网络业务IP化 2、网络架构的扁平化和分部化 3、业务平台的的融合化和水平集成化 4、网络管理的简单化 5、网络设备的低成本化 6、网络硬件的IT化7、网络质量的合理化 下一代网络的演进 下一代核心网：IMS，EPC 下一代移动网：5G 下一代互联网：基于IPV6的NGI 下一代传送网：40G/100G OTN/ASON全光网 PTN/CE 下一代接入网：xPON/FTTx/IPTV/DTV 三网融合：通信网、计算机网络、广播电视网的融合，并不是指物理上的合一，指可以在同一个网上实现语音、数据和视频3种业务，并能够实现互通。三网融合存在的技术挑战如下： 1、标准工作明显滞后 2、网络、业务平台容量和结构的扩展性挑战 3、多播能力的挑战 4、服务质量方面的挑战（可用性、延时、抖动和丢包率） 5.2交换技术 1、电话交换，3个阶段，人工阶段、自动交换机阶段（机电式交换）、电子式自动交换（程控交换机） 2、数据交换 （1）利用电话网进行数据传输 （2）电路交换 A、电路交换是一种实时性交换（时延小于200ms的语音通信使用）B在通信前要通过呼叫为主叫、被叫用户建立一条物理连接C电路交换为预分配带宽，及时无信息也占用带宽，传送语音信息，电路利用率仅36%D无差错控制，不利于传输要求可靠性高的突发性业务 （3）报文交换 以报文作为传送单元，用于交换电报、信函、文本文件等，基础是存储转发。电路利用率高，只使用数据传输，不适合实时交互通信，如语音等 （4）分组交换 和报文交换一样采用存储转发机制。但分组长度通常比报文长度短小的多。可高速传输数据，实时性比报文好，能实现交互通信，电路利用率高，时延小于报文。 3、宽带交换 （1）快速分组交换。可理解为尽量简化协议，只具有核心网络功能，可提供高速、高吞吐量和低延时的服务。包含帧中继和信元中继两种。（2）异步传输模式（ATM）综合了电路交换和分组交换的优点，克服了电路交换信道利用率低、分组交换信息时延大和抖动的缺点。 4、光交换 传输路径采用空分、时分和波分的交换方式 IP交换 是Ipsilon公司提出的专门用于ATM网上传送的IP分组技术，其目的是使IP更快并能提供业务质量支持。IP交换技术打算抛弃面向连接的ATM软件，而在ATM基础上直接实现无连接的IP选路，该技术旨在获得无连接IP的健壮性及ATM交换的高速、大容量的优点。 IP交换机的构成 IP交换机基本上是一个附有交换硬件的路由器，它可以在交换硬件中高速缓存路由策略。信息传送方式：1、ATM交换传输，2、hop-by-hop方式的传统IP传输。对于连续的、业务量大的数据流采用ATM交换式传输，对于持续时间短的，业务量小的数据流采用传统IP传输技术，IP交换是基于数据流驱动的。 IP交换控制器 IP交换控制器实际上就是运行了IP选路软件和控制软件的高性能处理机。其中控制软件主要包括流的识别软件、Ipsilon流管理协议（IFMP）和通用交换机管理协议（GSMP） （1）流的判别软件，用于判定数据流，以确定是采用哪种传输方式 （2）IFMP:在IP交换机之间通信所使用的协议，它用于IP交换机之间分发数据流标记，既传递分配标记（VCI）信息和将标记与特定IP流相关联的信息。 （3）GSMP:在IP交换控制器和ATM交换器之间所使用的控制协议，它是一个主/从协议，此协议用于IP交换控制器对ATM交换器的控制，以实现连接管理、端口管理、统计管理、配置管理和事件管理器等。 3个重要概念：1、流，是IP的基本概念，IP交换是基于数据流驱动的。2、输入输出端口。IP交换网的输入输出端口是指数据流进入和离开IP交换网络的点，既边缘交换机。3、直接连通 IP交换的工作过程有4个阶段：1、对默认信道上传来的数据分组进行存储转发。2、向上游节点发送改向消息。3、收到下游节点的改向信息。4、在ATM直通连接上传送分组。 IP多媒体子系统 IP多媒体子系统（IMS）是由3GPP在其Release5引入到3G的体系中，作为3G的核心网的体系架构，旨在为3G用户提供各种多媒体服务。 IMS是3GPP/3GPP2（移动）和TISPAN/ITU-T（固定）网络架构的核心。 IMS主要特性：（1）接入无关性（2）基于会话初始协议（3）针对移动环境优的优化（4）提供丰富的组合业务（5）网络融合的平台 IMS中的功能实体：1、会话控制功能 2、归属用户服务器功能 3、签约定位功能 4、多媒体资源功能5、多媒体网关控制功能 6、IMS多媒体网关功能 7、策略决策功能 8、出口网关控制功能 9、信令网关控制功能 10、应用服务器功能 5.3传输网 光纤通信系统：是以光为信息载体，利用光纤传输携带的光波，以达到通信目的。数字光纤通信系统的基本组成是电端机发送机、光发送机、光接收机、电端机接收机、中继器及光纤线路。 发送端的电端机把信息进行数模转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源件LD，输出携带信息的光波。关波经光纤传输后到达接收端，光接收机将数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数/模转换，恢复成原来的信息。 中继器是由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减，对波形失真的脉冲进行修正。 光纤系统的优点：1、通信容量大 2、中继距离长 3、保密性能好 4、便于施工和维护 光纤的基本结构 光纤的基本结构一般为双层或者多层的同心圆柱体。中心部分为纤芯，有纯石英玻璃拉制而成；纤芯外层是包层，纤芯的折射率要高于包层的折射率，从而形成一种光波导效应，使大部分的光被束缚在纤芯中传输，实现光信号的传输；最外层是保护套。 瑞利散射损耗是由于光纤折射率分布不均匀性所引起的本征损耗。瑞利散射损耗与波长的4次方成反比，既波长越短、损耗越大 其他损耗：主要是连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗。 色散 模式色散：只发生在多模光纤，因为不同模式的光沿着不同的路径传输。 材料色散：发生原因是不同波长的光行进速度不同。 波导色散：光能量在纤芯及包层传输时，会以稍有不同的速度行进。在单模光纤中，通过改变光纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。 1310nm的为零色散波长。 偏振模色散（极化模色散）：光纤中的光传输可描绘成完全是沿x轴振动和完全是沿y轴振动或在一些光的两轴上振动。 非线性 光纤的非线性是光纤介质的一种固有特性，而不是光的特性。随着光功率的增大，光纤的非线性特性很明显。光器件也有非线性，由光器件和光纤组成的光系统也有非线性。 光纤的非线性有：受激拉曼散射、受激布里渊散射、自相位调制、交叉相位调制、四波混频。 常规单模光纤（G652光纤）：零点色散在1310nm，又称1310nm波长上性能最佳的单模光纤。 色散位移光纤（G653光纤）：零点色散在1550nm,称为1550性能最佳光纤。与光纤的最小衰减窗口获得匹配，使超高速超长距离光纤传输称为可能。 截止波长位移的单模光纤（G654）：这种光纤的设计重点是降低1550nm的衰减、其零点色散仍在1310nm附近。主要应用于需要很长再生段距离的海底光纤通信。 非零色散位移单模光纤（G655）：与G653光纤相近，但其1550nm处的色散不为零，可有效避免DWDM传输时发生的4波混频现象，适合DWDM系统应用。 同步数字体系传送网 SDH的网元设备 1、终端复用器：位于网络的终端站点上，例如一条链的两个端点上 2、分/插复用器：用于SDH传输网络的转接站点处，例如链形网的中间节点或环上节点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元设备 3、再生中继器：不上下（分插）电路业务，只放大或再生光信号。一种为纯光的再生中继器，一种为脉冲整形的电中继器。 4、数字交叉设备：是SDH网络的重要单元，兼有复用、配线、保护/恢复、监控和网管多项功能，核心是交叉连接。 以太网业务的封装是指以太网信号在映射进SDH的虚容器VC之前所进行的处理。 链路层适配协议可以完成以太网业务的封装，分三种：点对点协议（PPP、链路接入SDH规程）LAPS与通用成帧规范（GFP）。 自动交换光网络（ASON）也称智能光网络。通过控制平面完成自动交换和连接控制的光传输网，以光纤为介质，由SDH和OTN等光传输网系统构成的具有智能的光传输网。 ASON体系结构可分为3个平面，3个接口以及所支持的3种连接类型， OCC表示光连接控制；Switch表示业务交叉；CCI表示连接控制接口；NMI表示网络管理接口 ASON的3个平面通过3个接口相连，协同工作。3个接口：控制平面和传输平面之间的CCI接口，管理平面与传输平面之间的NMI-T接口，管理平面与控制平面之间的NMI-A接口 CCI：通过它可以连接控制信息，建立光交换机之间的连接。 NMI-T：网管系统实现对传输网络资源基本的配置管理、性能管理及故障管理。 NMI-A：管理系统对控制平面实现网络资源的配置，管理系统对控制平面实现模块的初始参数配置，连接管理过程中控制平面和管理平面之间的信息交互，控制偏光面本身的故障管理，对信令网进行管理以保证信令资源配置的一致性。 3种连接：永久连接（PC），软永久连接（SPC），交换连接（SC） 密集波分复用技术光网络 波分复用系统的基础是携带不同信息的多个光载波复合到一根光纤中进行传输（早期使用1310/1550nm两波长系统）。波分复用技术通常指密集波分复用技术和粗波分复用技术。粗波分复用波长间隔大，一般为20nm。密集波分复用波长间隔小，小于等于0.9nm。 密集波分复用（DWDM）在波长1550nm窗口附近，在掺饵光纤放大器（EDFA）能提供增益的波长范围内，选用密集的但相互又有一定波长间隔的多路光载波，这些光载波各自受不同数字信号的调制，复合在一根光纤上传输，提高了每根光纤的传输容量。 DWDM系统由5部分组成：光发射机、光中继放大、光接收机、光监控信道和网络管理系统。 DWDM通常采用C波段，1530nm-1565nm。以193.1GHz（1552.52nm）为基准，100GH (0.8nm) 或50GHz（0.4nm）为间隔。 微波地面中继传输 微波是一种电磁波，微波射频为300MHz-300GHz，米波频率范围300MHz-3GHz，主要用于通信和电视广播。厘米波频率范围在3GHz-30GHZ，主要用于雷达、卫星通信、无线电导航。毫米波频率范围30GHz-300GHZ，主要用 卫星通信。 地面传输的微波，采用中继方式的原因有两个：1、微波传播具有视距传播特性。2、微波传播有损耗，在远距离传播时有必要采用中继方式对信号逐段接收、放大和发送。 微波中继通信的特点：1、通信频段的频带宽，传输信息容量较大 2、受外界干扰的影响小 3、通信灵活性大4、天线增益高、方向性强 5、投资少、建设快 6、中继传输 微波站分为终端站、分路站、枢纽站和中继站。 微波系统设备概述 发信机：包括中频放大器、混频器、单向器、滤波器、功率放大器等。 性能指标包含： 工作频段： 输出功率 频率稳定度 收信机：包含射频和中频两部分。性能指标包含工作频率、收信本振的频率稳定度、噪声系数、通频带、选择性、最大增益、自动增益控制范围。 卫星传输 卫星传输的概念：卫星传输实际是微波中继传输技术与空间技术的结合。微波中继站设在卫星上称为转发器，线路两端的终点站设在地球上称为地球站。 卫星通信系统由卫星和地面站两部分组成。 卫星通信的特点：1、通信覆盖面积大，便于多址连接。 2、通信距离远，而通信的成本与通信距离无关。3、传输容量大。 4、通信线路稳定可靠、通信质量高。5、通信灵活。 6、传输延迟大。同步轨道，地球站发射的信号经卫星转发到另一地球站时，单程的延时0.27S。双向通信时，往返传播延迟约0.54S。 卫星通信系统由通信卫星、通信地球站、跟踪遥测及指令系统和监控管理4部分组成。通信卫星由转发器和天线系统两大部分。卫星转发器由接收机、发射机、变频器、本振、双工器组成。 按业务类型分：固定卫星业务（FSS）；广播卫星业务（BSS）；移动卫星业务（MSS）。 按轨道高低分：低轨，轨道低于5000KM；中轨，轨道高度在5000-20000KM；高轨，轨道高度高于20000KM。 按轨道类型分：按形状分，圆轨道和椭圆轨道；按倾角分，赤道轨道、倾斜轨道、极轨道；对地静止轨道，在赤道平面上的圆轨道，轨道高度36000KM。 按用户类型分：公用，专用。 除了以上的分类方式，还可以按转发器类型、覆盖区域、工作频段、多址方式进行分类。 卫星通信的多址方式：可分为固定分配多址和动态（按申请）分配多址两大类。固定分配主要有以下几种： 频分多址（FDMA）：不同的地球站占用不同的频率。适合点对点大容量通信。 时分多址（TDMA）：每个地球站占用同一频带，但占用不同的时隙，较频分多址具有一系列优点，不互相干扰，适合数字通信。 码分多址（CDMA）：不同的地球站占用同一频率和同一时间，但用不同的随机码来区分不同的地址。采用扩展频谱通信技术，具有抗干扰能力强，保密性好，可灵活调度话路等优点。缺点是频谱利用率低。适合容量小、分布广、有一定保密要求的系统使用。 多载波多址（前三种的组合） 动态分配的多址方式是按用户申请动态分配卫星信道的工作方式。 卫星通信地球站 卫星与地面链路的连接由卫星地球站实现。地球站主要由卫星天线系统、高功率放大设备、低噪声接收设备、变频器设备、调制解调设备、解编码设备和中继设备组成。 1、天线系统包括天线机械设备、馈源及天线跟踪3部分。 2、高功率放大设备是地球站发射部分的最后一级有源放大设备，是决定地球站有效全向辐射功率能力的关键部件之一。 3、低噪声接收设备又称低噪声放大器，是地球站接收分系统的第一级放大器。低噪声放大器应当具有较低的噪声温度、足够的带宽、较大的放大倍数等特点。4、上、下变频器是用来在射频与中频之间进行频谱搬移。5、调制解调设备，分两类，一类是调频调制解调器，多用于模拟信号的调制解调；另一类是调相调制解调设备，一般是数字信号对载波的相位进行调制。 5.4接入网 接入网在传统上被称为用户环路，接入方式以铜双绞线为主，只能解决电话或低速数据的接入。其特点是业务单一，用户到本地交换机点到点连接。后演变为多业务综合网，因此通信网的接入部分必须相应的具备数字化、宽带化、综合化的特征。 接入网是由业务节点接口（SNI）和相关用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体组成的、为通信业务提供所需传送承载能来的实施系统。 接入网的功能：1、用户口功能2、业务口功能3、核心功能（CF）4、传送功能（TF）5、AN系统管理功能（AN-SMF） 混合光纤同轴电缆接入网 混合光纤同轴电缆（HFC）接入网是一种综合应用模拟、数字、同轴电缆、光缆及射频技术的高分布式接入网络。应用于有线电视网。 按信号流的流向，HFC网络有上行和下行信号两种，下行信号是指有线电视载波或头端发送的数据载波，以广播的形式从前端传输到各用户家中。上行信号是用户侧发送的数据载波，是点对点的形式从用户回到局端。 HFC网络采用副载波频分复用方式，将各种图像、数据和语音信号通过调制器调制，同时在同轴电缆上传输。我国采用的频谱范围是：上行5MHz~65MHz；下行87MHz~863MHz。 由于上下行通道特性不一样，上下行数据信号的调制方式方式不一样，下行为点到多点网络拓扑，通道有载噪比高，下行数据量大的特点，采用较高频谱利用率的调制方式，不强调干扰能力，采用256QAM（正交振幅）或64QAM调制。 上行通道前段噪声累积严重，需采用抗干扰能力强的方式，16QAM或QPSK的调制方式。 FTTx+LAN接入网 以太网技术 在OSI模型里，以太网包含物理层、数据链路层和网络层等。 物理层：是指以太网的物理介质，主要是同轴电缆、光纤、双绞线等。 数据链路层：指设备如何访问物理层规定的介质，并规定了数据格式。又分为逻辑链路控制层和介质访问控制层MAC两个子层。功能主要体现在以太网设备的2层交换，既将数据封装成以太网帧的格式，通过MAC地址来寻址。 网络层：负责在网络的源和目的节点之间建立逻辑连接。一般是有三层交换机或路由器实现，寻址按照IP地址实现。 随着技术的进步，传统的以太网在国内基本已经淘汰，目前以百M、千M和万M以太网为主。 100Base-Tx：两对5类非屏蔽双绞线（UTP）或屏蔽双绞线（STP），最大网段长度100米 100Base-T4：4对3、4、5类UTP，3对传送数据，1对检测冲突，最大网段长度100米 100Base-Fx：单模或多模光纤，最大网段长度150、412、2000、10KM 1000Base-LX：单模或者多模光纤，多模550米，单模5KM 1000Base-SX：多模光纤，550米 1000Base-CX：特殊电缆，最长25米。 1000Base-T：5类或者6类双绞线，最长100米。 光纤接入的应用 根据光纤的末端到用户的距离分类，FTTx可分为光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼(FTTB)、光纤到办公室(FTTO)、光纤到户(FTTH) FTTx+LAN接入网采用高速IP路由交换技术和千M以太网光纤传输技术，充分利用光纤宽带资源，配合综合布线系统，实现宽带多媒体多业务信息网络的高速接入。 FTTx+LAN接入网有中心接入设备和边缘接入设备组成。 1、边缘接入设备主要完成链路层帧的复用和解复用功能，将下行方向接入设备发送的不同MAC地址的帧转发到对应的UNI；同时将来自不同UNI端口的MAC帧汇聚并转发中心接入设备。 2、中心接入设备负责汇聚用户流量，实现IP包转发、过滤各种IP层协议；完成对用户使用接入网资源的认证、授权和计费等。 3、用户管理平台、业务管理平台、接入网的管理可通过IP骨干网进行集中式处理。 无源光网络 无源光网络（PON）由光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）组成，采用树形拓扑结构。无源光网络结构：OLT放置在中心局端，分配和控制信道的连接并有实时监控、管理及维护功能。ONU放置在用户端，OLT和ONU之间通过无源光合/分路器连接。 PON的优势： 1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径为20KM。 2、更高的带宽：下行2.5Gbit/s,上行1.25Gbit/s（GPON）及上下行对称1.25Gbit/s（EPON）。 3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。 PON使用波分复用（WDM）技术，上、下行信号分别用不同的波长在同一根光纤中传送，实现单纤双向传输。下行采用1490nm，上行采用1310nm。 以太网无源光网络 以太网无源光网络（EPON）是将信息封装成以太网帧进行传输的PON。目前可提供1.25Gbit/s的对称带宽，随着技术进步可以到10Gbit/s,分光比为1：16，1：32。 EPON组网 为了分离同一根光纤上多个用户的双向的信号，采用以下两种复用技术。1、下行数据流采用广播技术，波长1490nm。 2、上行数据流采用TDMA技术，波长1310nm。 吉比特无源光网络 吉比特无源光网络（GPON）是将信息封装成一种新的GEM帧进行传输的PON。GPON同样采用下行广播发送、上行TDMA的工作机制。GPON支持的用户接口更为丰富，如10GE、GE、FE、STM-1、E1及POTS等，具有强大的支持多业务和OAM能力。 1.24416Gbit/s up,2.48832Gbit/s down。目前的主流传输速率（异步传输）。 分光比为1：64，1：128 无线接入 无线接入是指在交换节点到用户终端之间的传输线路上，部分或者全部采用了无线传输方式。无线接入技术主要包括微蜂窝技术、蜂窝技术、微波点对多点技术和卫星通信技术。由于无线技术不需要布设有线传输线路，具有很大的灵活性，是有线接入的不可或缺的补充。分为固定无线接入和移动无线接入。 固定无线接入包括：本地多点分配业务（LMDS）、多路多点分配业务（MMDS）等。用户终端一般不具备移动性，对某一特定地域的固定用户提供接入，没有越区切换和漫游的问题。 移动无线接入包含：蜂窝移动通信、卫星移动通信、集群系统和无线局域等。用户终端具有移动性，可以实现漫游和越区切换等。 无线局域网 无线局域网（WLAN）是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。 无线局域网的基础还是传统的有线局域网，是有线局域网的扩展和替换。 WLAN的基本技术 1、扩频技术（调频技术和直接序列扩频技术） 调频技术是通过“伪随机码”的调制，信息的载波受伪随机序列的控制，使载波工作的中心频率不断跳跃改变，而噪声和干扰信号的中心频率却不会改变，这样，只要收发信机之间按照固定的数字算法产生相同的“伪随机码”，就可以达到同步，排除了噪声和其他干扰信号。 直接序列扩频技术是将要发送的信息用伪随机码（PN码）扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发送端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信息。 2、窄带技术：数据基带信号的频谱不做任何扩展既直接搬移到射频发送出去 3、红外技术：采用红外线作为传输媒体，具有非常高的频率，有较强的方向性。 WLAN的网络结构 WLAN的网络结构分为有中心的机构化网络和无中心的对等网络。 无中心的对等网络，又称Ad hoc网络，或自组织网络、无固定设施网络等。 Ad hoc网络要求网络中任意两个站点均可直接通信，但无法接入有线局域网。其他用户终端可以进行数据转发。采用这种拓扑结构的网络一般使用公用广播信道，各站点都可竞争公用信道。信道接入控制协议多采用载波监测多址接入类型的多址接入协议。 特点：所有站点处于平等地位；中心站、所有站点之间可直接通信无需中继；所有站点共享同一信道，竞争同一信道。网络抗毁性好，建网容易且成本低。但用户过多时，信道竞争成为限制网络性能的要害。适合网内用户数较少的情况。 有中心的结构化网络 在有中心的结构化网络中，要求一个无线站点充当中心站，所有站点对网络的访问均由其控制。一个基本服务集BSS包括一个基站和若干个移动站，所有的站在本BSS以内都可以直接通信，但在和本BSS以外的站点通信时，都要通过本BSS的基站。基本服务集内的基站叫做接入点（AP），它就是中心站。一个基本服务集可以是孤立的，也可以通过接入点AP连接到一个主干分配系统（DS），然后再接入到另一个基本服务集，构成扩展的服务集（ESS）。 有中心的结构化网络的弱点是抗毁性差，中心站点故障容易导致全网瘫痪，并且中心节点的引入增加了网络成本。在实际应用中，无线局域网往往与有线局域网结合使用。中心站点的AP充当WLAN和有线主干网之间的转接器。 在大规模的WLAN中，AP数量很多，为便于管理，需要使用AP控制器设备（无线控制器，AC），采用AC+AP，利用AC统一管理区域内AP，AC负责把不同AP的数据汇聚接入因特网，同时完成AP设备的配置管理、用户的认证、管理以及访问、切换、安全等控制功能。 5.5支撑网 信令的的分类，按照工作区域分为用户线信令和局间信令。按照使用信道分为随路信令和公共信道信令。 我国目前使用的标准化公共信道信令系统称作NO.7信令系统。 NO.7信令网是电话网、移动通信网、智能网等多种业务网的重要支撑网之一。NO.7信令网可以为各种业务网传送与电路无关的各种数据信息，实现网络的运行管理维护和开放各种补充业务。本质上是载送其他消息的数据传送系统，是一个专用的分组交换数据网。 NO.7信令网有信令点（SP）、信令转接点（STP）和连接信令点及信令转接点间的信令链路（SL）组成。 通信网中提供NO.7信令功能的节点称为信令点。 完成NO.7信令消息转发的节点称为信令转接点。 信令工作方式可分为：对应工作方式（直联方式）和准对应工作方式（准直联方式）。 我国采用3级信令结构。 第一级是信令网的最高级，高级信令转接点（HSTP），设在各省、自治区及直辖市，成对设置，负责转接它所汇接的第二级LSTP和第三级SP的信令信息。 第二级是低级信令转接点（LSTP），设在地级市，成对设置，负责转接它所汇接的第三级SP的信令信息。 第三级为信令点，是信令网传送各种信令信息的源点或目的地点，各级交换局、运营维护中心、网管中心和单独设置的数据库均分配一个信令点编码。 同步网 数字通信网中，在数字信号的接收、复用和交换过程中都要求实现同步，同步是保证通信质量的一个重要方面。同步是指信号之间在频率和相位上保持某种严格 的特定关系，数字通信网同步的含义是要使通信网内运行的所有数字设备工作在一个相同的平均速率上，既数字通信网既要频率同步，又要求相位同步。 解决数字通信网有准同步和主从同步两种方法。准同步是指在网内某一主时钟局设置高精度和高稳定度的时钟源，并以其作为基准时钟的频率控制其他各局的从时钟的频率。基准时钟源是一种铯院子钟，另一种是在同步供给单元上配置全球定位系统组成的区域时钟。 网内各局的时钟虽不完全相同，但误差很小，接近同步，称为准同步。 主从同步指网内设一时钟主局，配有高精度时钟，网内各局均受控于该全局，并且逐级下控，直到网络中的末端网元-终端局。 我国采用的主从同步方式，主时钟在北京，副时钟在武汉。 主从同步的三种工作模式：1、正常工作模式-跟踪锁定上级时钟模式 2、保持模式 3、自由运行模式-自由振荡模式 除了准同步和主从同步，还有相互同步、外基准注入、异步同步等。 电信管理网 电信管理网（TMN）的基本原理之一就是使管理功能与电信功能分离。TMN是收集、处理、传送和存储有关电信网维护、操作和管理信息的一种综合手段，为电信部门管理电信网起着支撑作用。TMN可以提供一系列功能，并能使各类操作系统之间通过标准接口进行通信联络，还能使操作系统与电信网各部门之间也通过标准接口进行联络。 TMN有两个重要体系：1、可管理电信设备称作网络单元NE 2、管理系统，它通过内部管理者实体与NE通信，完成各种管理功能。 TMN的5个功能域： 1、性能管理 2、故障管理 3、配置管理 4、计费管理 5、安全管理 5.6软件定义网络 软件定义网络（SDN）技术的最大特点就是可以对网络进行编程。 SDN技术是通过增加对网络的可编程性来革新当前偏重静态、配置复杂、改动麻烦的网络架构。 ONF定义的SDN架构体系分3个平面，自下而上分为：数据平面（基础设施层），控制平面（控制层），应用平面（应用层）。 SDN的关键技术：OpenFlow协议是SDN实现控制与转发分离的基础。 OpenFlow协议是用来描述控制器和OpenFlow交换机之间交互所用的信息的接口标准，核心是OpenFlow协议信息的集合。OpenFlow交换机利用基于安全连接的OpenFlow协议与远程控制器相互通信，其中流表（ Flow Table）是OpenFlow交换机的关键组件，负责数据包查询和转发。还需通过一个安全通道来与外部的控制器进行通信。因此，流表、安全通道及OpenFlow协议是OpenFlow V1.0的核心部分 SDN中的连个接口 南向接口（D-CPI）：位于数据平面和控制平面之间的接口，负责SDN控制器与网元之间的数据交换和交互操作。 OpenFlow协议工作在南向接口。 北向接口（A-CPI）：位于控制平面与应用平面之间，上层的应用程序通过北向接口获取下层的网络资源，并通过北向接口向下层网络发送数据。 5.7网络功能虚拟化 网络功能虚拟化（NFV）是指借助于标准的IT虚拟化技术、传统的专有硬件设备（路由器、防火墙、DPI、CDN、NAT等），通过采用工业化标准大容量服务器、存储器和交换机承载各种各样软件化的网络功能（NF）的技术。 NFV除了实现网络功能软件的灵活加载与实例化，在数据中心、网络节点及用户驻地网等各个位置灵活地部署配置，降低业务部署的复杂度，还向运营商提供管理和编排功能以实现网络部署的自动化、灵活化和敏捷性，提高网络设备的统一化、通用化、适配性等特性。 传统的非虚拟化网元有3部分组成：专有的硬件平台、操作系统和网络功能软件。 网络功能虚拟化将网络功能以软件的形式运行在网络功能虚拟化基础设施上。包含下面3个域： 1、虚拟网络功能（VNF），网络功能的软件实现并运行在NFVI之上。 2、网络功能虚拟化基础设施（NFVI），包含物理的计算、存储和网络资源及其虚拟化资源，以及虚拟化层。网络功能虚拟化基础设施支持虚拟网络功能在其上运行。 3、管理与编排（MANO），负责编排、物理/虚拟化资源的生命周期管理及VNF的生命周期管理。 关键技术 1、NFVI。根据功能可进一步划分为计算域、Hypervisor域和基础设施网络域。 2、VNF。 3、MANO。通过虚拟化层从计算、存储和网络资源中解耦了网络功能的软件实现。 4、可用性和可靠性。 5、性能。 6、安全。NFV是云计算和组网技术的结合。涉及的安全问题包含：拓扑验证、引导安全、系统崩溃安全、性能隔离、用户/租户鉴权、授权和计费、时间服务、克隆镜像的私有秘钥、虚拟化测试和监控的后门管理及多管理者隔离 第七章 互联网与物联网 7.1数据通信基础 数据通信是20世纪50年代计算机技术和通信技术的发展与相互渗透而兴起的一种新的通信方式，是计算机和通信相结合的产物。 数据通信的典型应用有：文件传输、电子信箱、语音信箱、可视图文、目录查询、智能用户电报及遥测、遥控等。 由某一部门建立、操作、运行，为本部门提供数据传输业务的电信网为专用数据通信网；由电信部门建立、经营，为公众提供数据传输业务的电信网为公用数据通信网。 目前数据通信网采用的服务性能保障机制由以下4类：1、差错控制 2、拥塞控制 3、路由控制 4、流量控制 计算机网络的简单定义：一些相互连接的、以共享资源为目的地、自治的计算机的集合。 计算机网络的详细定义：计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。 “计算机通信”与“数据通信”这两个名词的区别：前者强调通信的主体是计算机中运行的程序（在传统的电话通信中主体是人），后者强调通信的内容是数据（这当然是在进行计算机通信时才能传送数据）。 从地理范围分类 计算机网络分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）。 1、LAN是一种在小范围（10m~2KM）内实现的计算机网络。分部在一间办公室、一栋建筑物、一所大学、一个工厂或方圆几千米的范围内，一般为一个单位所有，常用于连接办公室或工厂里的个人计算机和工作站，以便共享资源和交换信息。传统LAN的传输速率为10Mbit/s~100Mbit/s,传输延迟低，出错率也低，最新的LAN传输速率可达10Gbit/s。 采用的拓扑结构是总线型、星型或环型。采用以太网载波监听多点接入/碰撞检测（CSMA/CD）。2、MAN一般是指在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联，这种网络的连接距离可以在10KM~100KM。MAN与LAN相比扩展的距离更长，连接的计算机数量更多，一个MAN通常连接着多个LAN网。3、WAN是在传输距离较长的前提下所发展的相关技术的集合，用于将大区域范围内的各种计算机设备和通信设备互联在一起组成一个资源共享的通信网络。 概念上，无论哪一种网络，都可以将它划分为通信子网和资源子网两部分组成。 通信子网是指网络中实现网络通信功能的设备及软件的集合。通信设备、网络通信协议、通信控制软件都属于通信子网。 资源子网是指网络中实现资源共享功能的设备及软件的集合。 按传输技术分类 计算机网络按传输技术可分为广播式网络和点对点网络。 1、广播式网络仅有一条通信信道，由网络上的所有计算机共享。 广播系统通常允许在地址字段中使用一段特殊代码，以便将分组发送到所有目标。使用此代码的分组发出以后，网络上的每一台计算机都会接收和处理它。这种操作被称作广播。 某些广播系统还支持向计算机的一个子集发送的功能，也叫多点广播、多播，跟广播的不同之处在于限定某一组主机作为接收端，其使用策略是最高效的，因为信息在每条网络链路上只需传递一次，而且只有在链路分叉的时候，信息才会被复制。 2、点对点网络 点对点网络由连接计算机的多条连接组成。为了能从源端到达目的端，该网络中的分组可能要通过一台或若干台中间计算机。这种传输不仅存在多种路径（或称路由），而且长度也可能不一样。因此，路由选择算法在点对点网络中起着很重要的作用。 还有一种任播方式，是指在特定的多台主机中选择一台作为接收端的一种通信方式（从目标主机群中选择一台最符合的主机作为目标主机发送消息，一般被选中的主机将返回一个单播信号，随后发送端只会和这台主机通信），DNS根域名解析服务器就是任播的一种。 OSI模型 ISO（国际标准化组织）公布了开放系统互连参考模型（OSI/RM）建议，简称OSI模型。整个OSI模型分7层，从下往上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 1、物理层是传输电信号的物理实体。这一层数据的单位称为比特（bit）。2、数据链路层主要任务是加强物理层传输原始比特的功能，保证一段链路上数据帧的可靠传输，使之对网络层显现为一条无错的信道。作用：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。数据的单位为帧。3、网络层主要任务是保证分组从源节点到目的节点之间的正确传送，它关系到通信子网（只对应于OSI参数模型的网络层及其以下各层）的运行控制，其关键问题就是确定分组从源节点到目的节点如何寻址和路由选择，网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能，这一层的数据单位为数据包。4、传输层基本功能是从会话层接收数据，并且在必要时把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误，并且这些任务都必须高效地完成。主要功能是端对端连接提供传输服务，这种传输服务分为可靠和不可靠的，其中面向连接的传输控制协议（TCP）采用3次握手建立一个连接，是可靠传输，数据传输的单位是报文段，而无连接的用户数据报协议（UDP）是不可靠传输，数据传输的单位是用户数据报，此外，传输层还为端到端连接提供流量控制、差错控制、服务质量、管理服务等。5、会话层允许不同计算机上的用户建立会话关系。该层主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信，既负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。6、表示层是将应用处理的信息转换为适合网络传输的格式，或将来自下一层的数据转换为上层能处理的格式。数据压缩和加密也是表示可提供的转换功能之一。7、应用层作为OSI参考模型的最高层，是用户与网络的接口。该层通过应用程序来完成网络用户的应用需求，如文件传输、收发电子邮件等。该层包含大量人们普遍需要的协议。 计算机网络的性能指标 1、传输速率：连接在计算机网络上主机在数字信道上传送数据的传输速率，也可称为数据率或者比特率，单位是bit/s，我们所说的传输速率一般是指额定速率或标称速率。传输速率×8=带宽 2、带宽：在计算机网络中，带宽表示通信线路所能传送的数据的能力，表示单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，带宽的单位为bps。 3、吞吐量：表示单位时间内通过的网络数据量。吞吐量受制于带宽或者网络的额定速率。 4、时延：表示数据（报文、分组或比特）从网络的一端到另外一端所需要的时间，时延也叫做延迟或迟延。 发送时延是指主机或者路由器发送数据帧所需要的时间，其计算公式为发送时延=数据帧长度/发送速率。 * 传播时延：是指电磁波在信道中传播一定距离所花费的时间，其计算公式为传播时延=信道长度/电磁波在信道上传输速率。 * 处理时延：主机或路由器接收到分组时要花费一定时间处理。 * 排队时延：分组在网络传输时，进入路由器后要在输入队列中排队等待处理，路由器确定转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发，这就是排队时延。 5、丢包率：分组交换网络丢包的原因主要是节点（路由器）的队列缓存容量有限，当分组到达节点时如果节点中的分组队列已满，则该分组会被丢弃，既“丢包”。丢包率=丢包数/已发分组总数。 6、往返时间RTT：往返时间RTT表示从发送端发送数据开始，到收到来自接收端确认信息，所需要的时间。 7.2互联网 TCP/IP的体系结构 OSI的7层协议体系结构概念清楚、不很实用，TCP/IP是一个4层体系的结构，包含，应用层、传输层、网络层和网络接口层。 1、应用层：是体系结构中的最层。直接为用户的应用进程提供服务，这里的进程就是正在运行的程序。Internet中应用层协议很多,HTTP、SMTP、FTP 2、传输层：传输层的任务就是负责向两个主机进程之间的通信提供服务。 3、网络层：网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把传输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP，因此分组也叫做IP数据报，或者简称为数据报。网络层的另一个任务就是选择合适的路由，使源主机传输层所传下来的分组，能够通过网络中的路由器找到目的主机。 4、网络接口层：网络接口层实际上并不是Internet协议组中的一部分，但是它是数据包从一个设备的网络传输层传输到另外一个设备的网络 层的方法。它与OSI模型中的物理层和数据链路层相对应。 Internet的地址和域名 URL：这是Web浏览器中使用的地址，如http://www.china. 域名：也称主机名，或企业等机构的逻辑组织名称，用它来代替IP地址。可以这样说，域名知识以数字方式表示的、难易记忆的IP地址的别名。如新浪中国网站的域名是www.sina.com.cn，比数字表示容易理解和记忆。 邮件地址：也称为邮件ID，具有类似zhang@sina.com的形式表示，被用作邮件地址。 端口号：用于传输层上的一个逻辑号码，并不是一个硬件端口。其作用主要是区别服务类别和在同一个时间进行多个会话。比如，某主机需对外提供FTP和WWW两个服务，如果没有端口号存在，两种服务通过IP是无法区分的。在IP地址或者域名后缀以端口号，就可同时提供多种服务，FTP可指定目的端口号为21。WWW服务可指定端口号为80。 IP地址：这是为每一个计算机分配的地址，采用点分十进制形式表示（IPV4）。 MAC地址：连接在LAN中的设备的媒体接入控制地址，也称物理地址。用十六进制数表示。网络接口层（物理层）要使用这种地址，地址是全球唯一的。 一台主机上可以有多个网络接口，则可以分配多个IP地址。同一主机上多个接口的IP地址没有必然的联系，即使只有一个网卡，也可以配置多个IP地址。 目前处于IPV4和IPV6两个版本交接、过渡时期， 目前Internet使用IPV4地址，32比特（4字节），通常4个点分十进制表示，如：01111011.00101101.01000011.00001000，可计为123.45.67.8。 一个IP地址包括两个标识码（ID）：既网络ID（网络号）和主机ID（主机号）。同一个物理网络上的所有主机都用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上的工作站、服务器、路由器等）有一个主机ID与其对应。据此把IP地址的4个字节划两部分，一部分用以标明具体的网络段，既网络ID；另一部分用以标明具体的节点，既主机ID。 A类网：网络号为1字节，定义最高为0，余下7比特为网络号，主机号则有24比特编址。用于超大型网络，每个网络有16777216台主机，共有128个A类网络。 B类网：网络号为2字节，定义最高为2比特为10，余下14比特为网络号，主机号则有16比特编址。用于中型网络，每个网络有65536台主机，共有16384个B类网络。 C类网：网络号为3字节，定义最高为3比特为110，余下21比特为网络号，主机号则有8比特编址。用于小型网络，每个网络有256台主机，共有2097152个C类网络。 D类网：不分网络号和主机号，定义最高4比特为1110，表示一个多播地址。 判断一个地址段，只需要看最左边的一个十进制数就可判断归属。 A类：0~127 B类：128~191 C类：192~223 D类：224~239，组播地址 E类：240~254，保留为研究测试使用 IPV6地址 TCP/IP协议族 传输层主要使用以下两种协议： 1、TCP为两台主机提供高可靠性的数据通信。属于面向连接的。 2、UDP则为应用层提供一种非常简单的服务。属于非面向连接的。 网络层的主要协议 1、网络之间互联协议（IP）是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。2、Internet控制报文协议（ICMP）用于在IP主机、路由器之间传递控制信息。“ping”的过程就是ICMP工作的过程。 3、Internet组管理协议（IGMP）是一个多播协议。4、地址解析协议（ARP）是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议 5、反向地址解析协议（RARP）允许局域网的物理机器从网关服务器的ARP表或者缓存上请求其IP地址，它和ARP的工作方式相反。6、路由信息协议（RIP）是应用较早、使用较普遍的内部网关协议，适用于小型同类的一个自治系统内的路由信息的传播。 互联网应用的工作模式 1、客户端/服务器模式 网络应用软件之间常用、重要的交互模型是客户端/服务器（Client/Server,C/S）模式。例如：WEB、DNS、DHCP、FTP、电子邮件等服务。这里所说的“客户端”和“服务器”分别指通信双方主机上安装的对应应用程序。 2、浏览器/服务器模式 浏览器/服务器模式（Browser/Server,B/S）中的Browser指的是WEB浏览器，极少数事物逻辑在前端实现，但主要事物逻辑在服务器端实现。B/S架构的系统无需特别安装，只要有浏览器既可。 3、P2P模式 P2P是网络节点之间采取对等的方式，通过直接交换信息达到共享计算机资源和服务的工作模式。其核心思想是每个节点既可以充当服务端，又可以充当客户端。例如BT和电驴等。 “互联网+”的应用 “互联网”+的含义就是要充分发挥互联网在生产要素配置中的优化和集成作用，把互联网的创新成果与经济社会各领域深度融合，产生化学反应、放大效应，大力提升实体经济的创新力和生产力，形成更广泛的以互联网为互联基础设施和实现工具的经济发展新形态。通俗来讲“互联网+”就是“互联网+各个传统行业”，但是并不是简单的相加，而是利用信息通信技术及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态。 1、互联网+医疗：移动医疗垂直化发展 2、互联网+工业；让生产制造更智能 3、互联网+农业；催化中国农业品牌化道路4、互联网+教育；在线教育发展迅速 5、互联网+金融；全民理财与微小企业发展 6、互联网+交通；一切资源共享起来 7、互联网+文化；让创意更具有延展性和想象力 8、互联网+家电/家居；让家电会说话，家居更聪明 9、互联网+家；O2O才刚刚开始 10、互联网+媒体；新业态的出现 11、互联网+广告；互联网语境+创意+技术+实效的协同 12、互联网+零售；零售体验、跨境电商和移动电商的未来。 7.3物联网 物联网（IOT）是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段，其英文名称贴切的表达了“物物相连的物联网”这一本质。这个名称两层含义： 1、物联网的核心和基础仍然是互联网，它是在互联网基础上的延伸和扩展的网络； 2、物联网的用户端延伸和扩展到了物品与物品之间进行信息交换和通信，也就是物物相息。 物联网的基本概念 麻省理工学院的物联网定义：物联网就是把所有物品通过射频识别（RFID）和条形码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。其实质就是将RFID技术与互联网相结合加以应用。 国际电信联盟的定义：物联网主要解决物品到物品（T2T），人到物品（H2T），人到人（H2H）之间的互联。 欧洲智能系统集成技术平台的定义：物联网是未来互联网的一个组成部分，可以被定义为基于标准的和可互操作的通信协议，且具有自配置能力的、动态的全球网络基础架构。物联网中的“物”都具有标识、物理属性和实质上的个性，使用智能接口实现与信息网络的无缝整合。 中国政府工作报告的定义：物联网是通过传感设备按照约定的协议，把各种网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网中的“物”，不是普通意义的万事万物，这里的“物”要具备以下条件： * 信息的接收器 * 数据传输通路 * 一定的存储功能 * 处理运算单元 * 操作系统 * 专门的应用程序 * 数据发送器 * 遵循物联网的通信协议 * 在世界网络中有可被识别的唯一编号 物联网与互联网相比，有如下主要特征： * 海量信息：物联网的信息将达到真正意义上的海量级。 * 接入设备繁杂：亿万异构设备的泛在接入，异构种类、接入方式应有尽有。 * 网络架构繁杂：信息和存储的物理边缘化。 * 网络管理自治：网络管理的高度自治化。 * 智能物物互联：物物互动的协同和智能化。 * 物理安全威胁：隐私的易泄露，面临更多安全问题。 * 能量获取多样：能量自取、大容量，设备所取能源多样化。 * 设备制造的小型微型化。 物联网的体系结构 物联网应具有可扩展性、透明性、一致性、可伸缩性等网络性能。 物联网划分为3个层次：底层是用来感知数据的感知层；第二层是数据传输的网络层；最上面则是内容应用层。 1、感知层 感知层是物联网架构的基础层面，主要是完成信息采集并将采集到的数据上传的任务。感知层把所有物品通过一维/二维条码、RFID、传感器、红外感应器、全球定位系统等信息传感装置自动采集到与物品相关的信息，并传送到上位端，完成传输到互联网前的准备工作。 感知层主要包括：自动识别技术产品和传感器（条码、RFID、传感器），无线传输技术（WLAN、蓝牙、ZigBee、UWB），自组织组网技术和中间件技术。 2、网络层 网络层是物联网的神经中枢和大脑——信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心和信息处理中心等。网络层在整个物联网的架构中起着承上启下的作用，是物联网中不可或缺的部分。 3、应用层 应用层是物联网发展的目的。物联网的应用层与行业需求相结合，利用经过分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。应用层是物联网与行业技术的深度融合，在各层之间，信息不是单向传递的，也有交互、控制等，所传递的信息多种多样，这其中关键你是物品的信息，包括特定应用系统范围内能唯一标识物品的识别码和物品的静态与动态信息。 物联网技术 物联网具有网络的异构性、规模的差异性、接入的多样性等特点，因此，需要一个可扩展的、分层的、开放的基本技术体系架构。根据物联网体系架构，从物联网工程的角度，可以将实现物联网的关键技术归纳为感知控制技术、网络传输技术（传感网、通信网络）、系统应用技术（包括、中间件、云计算、数据挖掘、运营平台、行业接口、系统集成、专家系统）等。 4种重要技术 （一）、自动识别技术 是实现物联网的基础。自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动的获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。自动识别技术将计算机、光、电、通信和网络技术融为一体，与互联网、移动通信等技术相结合，实现了全球范围内物品的跟踪与信息的共享，从而给物体赋予智能，实现了人与物体及物体与物体之间的沟通和对话。 自动识别技术是物联网种非常重要的技术，它融合了物理世界和信息世界，是物联网区别于其他网络（如电信网、互联网）最独特的部分。 自动识别技术主要包括：条码技术、RFID技术、生物特征识别技术、语音识别技术、图像识别技术、光字符识别技术、磁识别技术等。 射频识别技术（RFID）是通过无线电波进行数据传递的自动识别技术，使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签，利用频率信号将信息由RFID标签传送到RFID读写器，是一种非接触式的自动识别技术。由应答器、阅读器和中央处理系统组成。 * 应答器，由天线、耦合元件及芯片组成，也称为电子标签，每个电子标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。 * 阅读器，由天线、耦合元件及芯片组成，读取（有时还可写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。 * 中央信息系统，是应用层软件，主要是把收集的数据进一步处理，并为人们所使用。 （二）智能传感器技术 根据国家标准（GB7665-87），传感器的定义为：能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 传感器负责将被测信号检出、测量并转换成前端计算机能够处理的数据信息。传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路3部分组成。 * 敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。 * 转换元件是以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数（电压、电流、电阻、电感、电容等）的元件。 * 转换电路把上述电路参数转换成易于处理的电量输出。 智能传感器是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是集成化传感器与微处理机相结合的产物。和一般传感器相比，智能传感器具有以下优点： * 通过软件技术可实现高精度的信息采集，成本低。 * 具有一定编程自动化能力。 * 功能多样化。 （三）机器对机器技术 定义：机器对机器（M2M）是机器之间自动的数据交换，提供以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务，是物联网的基础。根据服务对象可以分为个人、家庭、行业3大类。 M2M由数据终端设备、数据集成点和通信网络3个部分组成。 * 数据终端设备（DTE）：指所有增加了通信和网络技术的机器设备。如智能手机、智能传感器、智能机器等。 * 数据集成点（DIP）：如M2M网关、M2M应用服务器，也叫数据融合点，是物联网技术M2M重要组成部分。 * 通信网络：如LAN、WLAN、GSM、3G、4G等。 M2M技术是综合了数据采集、GPS、远程监控、电信、信息技术，是计算机、网络、设备、传感器、人类等的生态系统，涉及5个重要技术：机器、M2M硬件、通信网络、中间件、应用。 * 机器：实现M2M的第一步就是从机器/设备中获得数据，然后把它们通过网络发送出去。使机器开口说话，让机器具备感知、信息加工、无线通信的能力。使机器开口说话两种方式：生产时候嵌入M2M硬件；对已有设备进行改装，使其具备通信/联网能力。 * M2M硬件：是使机器获得远程通信和联网能力的部件。分5类：嵌入式硬件、可组装硬件、调制解调器、传感器、识别标识。 * 通信网络：将信息传送到目的地。 * 中间件：包括两部分：M2M网关、数据收集/集成部件。网关是M2M系统中的翻译员。中间件的功能是完成不同通信协议之间的转换。 * 应用：数据收集/集成部件是为了将数据变成有价值的信息。包括：数据分析和商业智能部件，异常情况报告和工作流程部件，数据仓库和存储部件等。 （四）专家系统 专家系统是具有某种专业领域知识，并能根据知识、推理做出正确的系统，它广泛应用于解决复杂系统决策与控制问题。 专家系统的主要组成：知识库、数据库、推理机、解释接口、知识获取组成。 专家系统具有启发性、灵活性、透明性的特点，开发工具大致可分为程序设计语言（主要是采用lisp及Prolog语言）和专家系统外壳。 专家系统外壳中，尤以CLIPS和NEXPERT的应用最广泛。 第八章 现代电信业务 8.1电信业务概述 电信管理论坛对电信业务的定义：电信业务是以电信基础设施为核心，表明网络“能做什么”，属于一定功能的独立元素。电信业务开发的基础是网络元素。 国际电信联盟对电信业务的定义：电信业务是指为了满足特定的电信需要，由主管部门或经认可的私营机构向其客户提供的服务。 《电信条例》中对电信的定义：本条例所称电信，是指利用有线、无线的电磁系统或者光电系统，传送、发射或者接收语音、文字、数据、图像及其他任何形式信息的活动。 电信业务分基础电信业务和增值电信业务。 基础电信业务是指提供公共网络基础设施、公共数据传送和基本语音通信服务的业务。增值电信业务是指利用公共网络基础设施提供的电信与信息服务的业务。 电信资源是指无线电频率、卫星轨道位置、电信网码号等用于实现电信功能且有限的资源。 教程对电信业务的定义：是指承载于通信网络之上，利用各类硬件、软件和信息资源形成的对信息的传递、存储和/或处理功能（或服务），例如，长途业务、市话业务、移动业务、GPRS业务、智能业务、宽带业务等。 《电信业务分类目录（2015版）》将电信业务分为基础电信业务和增值电信业务两大类，其中基础电信业务又分为第一类基础电信业务和第二类基础电信业务，增值业务又分为第一类增值电信业务和第二类增值电信业务。 《电信业务分类目录（2015版）》中，电信业务分为4个级别。 1、第一级按照运营商提供的电信业务应用类别划分为基础电信业务和增值电信业务，业务分类编号分别为A和B，基础为A，增值为B。 2、第二级是在上一个分级 基础上对业务进行大类划分，各自又分别划分为第一类和第二类两个业务类别，业务分类标识是在上一级分类标识后增加数字编号。例如，基础电信业务中的第一类基础电信业务编号为A1。 3、第三级是在第二级分类基础上对具体的业务内容进行界定，业务分类标识在上一类标识基础上继续增加数字编号。如，第一类基础电信业务的第一项业务（固定通信业务）编号为A11，第一类增值电信业务中的第四项业务（互联网接入服务业务）编号为B14。 4、第四级分类只针对第三级分类业务中一部分需要进一步细分的业务类型，因此并非全部的第三级业务分类都会继续分类，业务分类标识是在第三级分类标识基础上以“-x”（x按照分类排序编号）。如：第一类基础电信业务中的固定通信业务进一步细分4个分类项，其中第一个分类项（固定网本地通信业务）的编号为A11-1。 8.2 基础电信业务是指提供公共网络基础设施、公共数据传送和基本语音电信服务的业务。在《电信业务分类目录（2015版）》中，基础电信业务定义为A类。 固定通信业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为A11。 固定通信的主要特征为：通信终端的不可移动性或有限移动性。 我国固定通信网分成若干个长途编号区，每个长途编号区为一个本地通信网（本地网）。 固定通信业务在此特指固定通信网通信业务和国际通信设施服务业务。固定通信业务包括：固定网本地通信业务A11-1、国定网国内长途通信业务A11-2、固定网国际长途通信业务A11-3、国际通信设施服务业务A11-4。 蜂窝移动通信业务 蜂窝移动通信业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为A12。 蜂窝移动通信主要特征：1、采用蜂窝无线组网方式，终端和网络设备之间通过无线通道连接；2、终端的移动性，并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。 蜂窝移动通信业务包括：第二代数字蜂窝移动通信业务A12-1，第三代数字蜂窝移动通信业务A12-2，第四代数字蜂窝移动通信业务A12-3 卫星通信业务 卫星通信业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号分别为A13（第一类卫星通信业务）和A23（第二类卫星通信业务）。 卫星通信业务是指经通信卫星和地球站组成的卫星通信网提供的语音、数据、多媒体通信等业务。 第一类卫星通信业务（A13）包括卫星移动通信业务和卫星固定通信业务，第二类卫星通信业务（A23）包括卫星转发器出租、出售业务，国内甚小口径终端地球站通信业务。 数据通信业务 数据通信业务在《电信业务分类目录（2015版）》中分两大类，编号分别为A14（第一类数据通信业务）和A24（第二类数据通信业务）。 数据通信业务是通过互联网、帧中继、异步转换模式网、X25分组网、数字数据网等网络提供的各类数据传送业务。 根据管理需要，通信业务分两类，第一类：互联网国际数据传送业务A14-1，互联网国内数据传送业务A14-2，互联网本地数据传送业务A14-3,国际数据通信业务A14-4。第二类：国定网国内传送业务A24-1。 IP电话业务：IP电话业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为A15。 IP电话业务型在此特指由固定网或移动网和互联网共同提供的电话业务。 IP电话主要业务类型包括：端对端双向语音业务，端对端的传真业务和中、低速数据业务。 国内IP电话业务A15-1，国际IP电话业务A15-2 集群通信业务 集群通信业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为A21。 集群通信业务是指利用具有信道共用和动态分配等技术特点的集群通信系统组成的集群通信共网，为多个部门、单位等集团用户提供的专用指挥调度等通信业务。 集群通信系统是按照动态信道指配的方式、以单工通话为主实现多用户共享多信道的无线电移动通信系统。该系统一般由终端设备、基站和中心控制站等组成，具有调度、群呼、优先呼、虚拟专用网、漫游等功能。 数据集群通信业务A21-1 网络接入设施服务业务 网络接入设施服务业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为A25。 网络接入设施服务业务是指以有线或无线方式提供的、与网络SNI或UNI相连接的接入设施服务业务。 无线接入设施服务业务A25-1 有线接入设施服务业务A25-2 用户驻地网业务A25-3 用户驻地网是指UNI到用户终端之间的相关网络设施。根据管理需要，用户驻地网在此特指从用户驻地业务集中点到用户终端之间的相关网络设施。 国内通信设施服务业务 国内通信设施服务业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为A26。 国内通信设施服务业务是指建设并出租、出售国内通信设施的业务。 国内通信设施是指用于国内通信业务所需的地面传输网络和网络元素，包括：光缆、光纤、电缆、节点设备、线路设备、微波站、国内卫星地面站等物理资源和带宽（包括通道、电路）、波长等功能资源组成的国内通信传输设施。 网络托管业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为A27。 8.3增值电信业务 互联网数据中心业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为B11。 互联网数据中心业务是指利用相应的机房设施，以外包出租的方式为用户的服务器等互联网或其他网络相关设备提供放置、代理维护、系统配置及管理服务，以及提供数据库系统或服务器等设备的出租及其存储空间的出租、通信线路和出口带宽的代理租用和其他应用服务。 内容分发网络业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为B12。 国内互联网虚拟专用网业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为B13 互联网接入服务业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为B14。 在线数据处理与交易处理业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为B21。 国内多方通信服务业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为B22。 存储转发类业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为B23。 国内呼叫中心业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为B24-1。 离岸呼叫中心业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为B24-2。 信息服务业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为B25。 编码和规程转换业务在《电信业务分类目录（2015版）》中的编号为B26。 通信技术、网络、业务的发展趋势可概括为“六化”，既数字化、综合化、融合化、宽带化、智能化和个人化。 第九章 通信网络安全 9.1信息系统安全概述 信息系统定义：是将用于收集、处理、存储和传播信息的部件组织在一起而成的相互关联的整体，一般是由计算机硬件、网络和通信设备、计算机软件、信息资源和信息用户组成。信息系统是以处理信息流为目的的人机一体化系统。 从广义上说，信息系统是信息获取、信息传递、信息处理和信息应用的设施整体。信息系统由信息基础设施和信息业务系统构成。 信息基础设施是信息系统的公用设施，由电信网络和计算机系统组成。 电信网络功能部分包括传递功能和控制功能；电信参考点（电信网络平台）除了支持计算机功能之外，还能够直接支持信息传递（电信）业务；计算机系统功能包含人机接口功能、处理存储功能、基本中间件和中间件功能。 按照功能结构可以把信息基础设施分为3类：第一类信息基础设施是电信网络。第二类信息基础设施是计算机网络。第三类信息基础设施是计算机系统。 信息系统分类：1电话网 2、广播电视网 3、特定应用的信息系统 信息系统安全 安全是指避免危险、恐惧和忧虑的度量和状态。 信息安全通常是指信息在采集、传递、存储和应用等过程中的完整性、机密性、可用性、可控性和不可否认性。 为了实现信息安全，需要做到以下几点： 1、建立信息安全管理机制，制定信息安全策略。2、制定信息安全测评标准，评估和划分安全等级。3、安全管理的产品和网络，在采集、传递、存储和应用过程中，保障信息的机密性、完整性、可用性、可控性和不可否认性。4、应用检测机制获悉当前安全状态。 5、通过故障和灾难恢复机制解决出现的问题。 电信网络安全所面临的威胁： 1、天灾。不可控制的自然灾害，雷击和地震等。2、人为因素。可分为有意和无意两种。3、系统本身的原因。硬件系统故、网络设备的故障、软件的漏洞以及软件的“后门”。 计算机网络是由计算机系统和电信网络组成的信息基础设施，“计算机网络安全”包括“计算机系统安全”和“电信网络安全”。计算机网络安全所采用的3类主流技术：防火墙技术、入侵检测技术和漏洞扫描技术。 网络空间安全的概念：美国白宫提出的网络空间概念等同于ITU提出的“信息基础设施”概念。网络空间安全的定义：追求信息基础设施网络安全（或计算机网络安全）只考虑计算机系统安全不可能达到目的，必须同时考虑计算机系统安全和通信网络安全两方面。 信息系统的安全架构 信息系统安全包括：信息安全和信息基础设施安全。 信息安全包括：信息应用安全和信息自身安全。 信息基础设施安全包括：计算机系统安全和电信网络安全。 1、美国TCSEC标准 D级别：是最低的安全级别，拥有这个级别的操作系统是完全不可信任的。如DOS和WINDOWS98等。 C级别：分为C1和C2。 C1称为有选择的安全保护或称酌情的安全保护系统，它要求系统硬件有一定的安全保护，用户使用前必须登记到系统。 C2称为访问控制保护，它针对C1级的不足之处增加了几个特性。达到C2级别的有UNIX系统，NOVELL 3.X或者更高版本，WINDOWS NT和WINDOWS2000。 B级别：分为B1、B2和B3。 B1称为标识的安全保护，是支持多级安全的第一个级别，这个级别说明一个处于强制性访问控制之下的对象，系统不允许文件的拥有者改变其许可权限。 B2称为结构化保护级别，它要求计算机系统中所有的对象都加标签，而且给设备分配单个或者多个安全级别。 B1级称为安全区域级别，它使用安装硬件的方式加强域。 A级别：称为验证保护或验证设计级别，是当前的最高级别，它包括一个严格的设计、控制和验证过程。 我国的信息安全标准 《计算机信息系统安全保护等级划分准则》对主要通信网络的信息安全进行了规范，将信息安全保护划分为5个级别。 第一级为用户自主保护级（GB1安全级）：其安全保护机制是使用户具备自主安全保护的能力，保护用户的信息免受非法的读写破环。 第二级为系统审计保护级（GB2安全级）：除具备第一级所有的安全保护功能外，要求创建和维护访问的审计跟踪记录，使所有的用户对其行为的合法性负责。 第三级为安全标记保护级（GB3安全级）：除继承前一个级别的安全功能外，还可以以访问对象标记的安全级别限制访问者的访问权限，实现对访问对象的强制保护。 第四级为结构化保护级（GB4安全级）：在继承前面安全级别安全功能的基础上，将安全保护机制划分为关键部分和非关键部分，对关键部分直接访问者对访问对象的存取，从而将强系统的抗渗透能力。 第五级为访问验证保护级（GB5安全级）：这一个级别特别增设了访问验证功能，负责仲裁访问者对访问对象所有的访问活动。 根据《通信网络安全保护管理办法》的划分，按照各通信网络单元遭到破坏后可能对国家安全、经济运行、社会秩序和公众利益造成的危害程度，由低到高划分为5级。 如果通信网络单元遭到破坏后只影响企业自身经营的问题，它的安全等级就是一级或二级。 如对公众的利益造成了很大的影响，安全等级可能是三级。 如影响到社会秩序和国家利益，那么它的安全等级就是四级或者五级。 通信网络安全 通信网络安全通常包括承载网和业务网的安全、网络服务安全和信息传递3个部分。具有5个特点：1、可靠性2、可用性3、保密性 4、完整性5、不可抵赖性 通信网络中的信息分为：用户信息和网络信息。用户信息包含： 1、个人隐私信息 2、公共信息服务3、商业信息 4、敏感信息 9.2电信网络安全 广义的电信网络的网络安全：保证电信网络在规定的情况下，完成规定功能和性能；在环境劣化时，保持最低需求的功能和性能；在环境恢复时，能够迅速恢复规定功能和性能的网络设施、相关程序及人员行为的集合。适用于自然环境和对抗环境下的网络安全。 侠义的电信网络的网络安全：对抗敌人利用、侦测、破坏电信网络资源的对策。适用于对抗环境下的网络安全。 美国TCSEC定义了可信计算机的概念。这种概念是授权可信。在保密性、完整性和可用性定义中，破坏这些安全属性称为“非授权”获得、篡改等行为。这种可信观念是只看身份和权限，而不看表现。 现代的可信概念应当是“既看身份与权限，又看行为表现”，最终落在行为可信概念上。行为可信是建立在多行为或历史行为的考察（监管、认证和控制）基础之上。 可信电信网络 1、可信网络结构其本质是电信网络的技术体制的可信性，既电信网络的安全性是可预期的。2、可信网络传输其本质是传输信道的可信性，既传输信道的安全性是可预期的。3、可信复用和可信寻址其本质是信号复用和寻址设施的可信性，既复用和寻址的行为与结果是可预期的。4、可信网络协议其本质是网络服务的可信性。 5、可信网络的应用其本质是电信网络应用应用行为与结果总是可预期的。6、可信网络接入是指终端设备接入网络的行为和结果总是可预期的。7、可信网络管理是指管理行为与结果总是可预期的。 8、可信监管、控制，包括对网络行为与网络内容两个方面的监管，表示对系统与应用行为的预期性和管理行为预期性及其结果进行监管与控制。 电信网络的组成 国家公用电信网络包括通常所说的基础电信网络（固定网络）、移动通讯网络、公用互联网和卫星通信网络等基础通信网络。 电信网络从其功能的角度来看，应该可以划分为媒体网络、同步网络、信令网络和管理网络。 电信网络的安全结构 一、安全服务 1、可靠性 2、可控性 3、可用性 4、机密性 二、安全层次结构 1、物理安全 2、系统安全 3、信息安全 4、内容安全 电信网络的典型攻击 电信网络面临的威胁，宏观上可以分为人为威胁和自然威胁，典型的攻击主要来自认为威胁。 电信网络面临的攻击归纳起来主要有以下三种： 一、非法利用。1、秘密使用网络资源 2、非法骚扰和插播 二、秘密侦测。1、秘密侦听通信内容 2、秘密侦测网络参数 3、在电信网络中建立侦测环境 4、通过电信网络侦测信息系统 三、蓄意破坏。1、电磁干扰 2、恶意业务量拥塞电信网络 3、恶意控制和破坏电信网络的支持网络 4、破坏电信网络设施。 电信网络的网络防卫 主要包括：技术机理防卫、实现技术防卫、工程应用防卫和运营管理防卫。 1、技术机理防卫是指尽可能采用安全属性比较利用防卫的网络形态和传输机制。2、实现技术防卫是指尽可能采用网络安全属性比较利于防卫的技术方法，包括尽可能减少电信网络实现技术的安全薄弱环节、安全漏洞和安全局限性，采取必要的对抗技术阻止攻击。 3、工程应用防卫是指利用电信网络的网络安全属性尽可能与工程应用属性匹配。4、运营管理防卫是指人员管理在网络对抗中作用。 9.3计算机网络安全 影响计算机网络安全的因素主要有以下9类： 1、内部泄密和破坏。2、截取 3、破坏信息的完整性。（篡改、删除、插入）4、非法访问 5、冒充 6、破坏系统的可用性 7、重演 8、抵赖 9、其他威胁。（病毒、电磁泄露、灾害和操作失误） 计算机网络攻击的3大类： 1、拒绝服务型攻击 拒绝服务型（DOS）是使用大量的数据报攻击系统，使系统无法接收正常用户的请求，或者主机因挂起不能提供正常的工作。有同步洪水攻击（SYN Flood）和Fraggle等。 2、扫描窥探攻击 利用PING扫描（包括ICMP和TCP）以标识网络上的系统，从而准确指出潜在的目标，利用TCP和UDP端口扫描，就能检测出操作系统和监听者的潜在服务。 3、畸形报文攻击 计算机网络攻击的具体方式： 1、IP地址欺骗攻击 2、Land攻击 3、Smurf攻击 4、WinNuke攻击 5、SYN Flood攻击 6、ICMP Flood攻击 7、UDP Flood攻击 8、地址扫描与端口扫描攻击 9、TCP全连接攻击 10、GET Flood攻击 11、DNS Flood攻击 12、ARP攻击 安全策略： 1、物理安全策略 2、访问控制策略 3、防火墙控制策略 4、网络加密控制策略 5、网络安全管理策略 OSI安全体系包含了3部门内容：安全服务、安全机制、安全管理 OSI安全体系结构确定了5大类安全服务：认证、访问控制、数据保密性、数据完整性和不可否认性。 1、认证服务提供某个实体的身份保证。两种类型：对等实体认证和数据源认证。 2、访问控制服务提供的保护，就是对某一些确知身份限制对某些资源的访问。 3、数据保密性服务能工提供保护功能，使得信息不泄漏，也不暴露给未授权就想掌握该信息的实体。 4、数据完整性服务保护数据在存储和传输中的完整性。 5、不可否认服务主要保护通信系统不会遭到系统中其它合法用户的威胁。以及不遭到未知攻击者的威胁，主要包括数据源的抗抵赖性和传递过程的抗抵赖性两大类。 安全机制 1、加密机制：对称加密，加密和解密使用同一个秘钥。 非对称加密，加密和解密使用不同的秘钥，这种加密系统的两个秘钥称为公钥和私钥。 2、数据签名机制：两个过程组成。A、数据单元签名过程B、验证签名的数据单元过程。 3、访问控制机制：可以利用某个实体经鉴别的身份或关于该实体的信息进行确定并实施实体的访问权。 4、数据完整性机制：主要包括单个的数据单元或字段的完整性及数据单元字串或字段串的完整性两个方面。 5、鉴别交换机制：通过信息交换以确保实体身份的一种机制。可用于鉴别交换的一些技术主要包括鉴别信息技术、密码技术及利用实体特征或者占有物技术等。 6、业务填充机制：是一种防止造假的通信实例，产生欺骗性数据单元或在数据单元中产生假数据的安全机制。 7、路由控制机制：主要包含：路由选择、路由连接和安全策略 8、公证机制：关于在两个或者多个实体间进行通信的数据的性能，比如它的完整性、来源、时间和目的地等，可以用公证机制来保证。保证由第三方公证人提供。 安全管理 一、系统安全管理涉及整体OSI安全环境的管理，含6个方面： 1、总体安全策略的管理 2、OSI安全环境之间的安全信息管理 3、安全服务管理和安全机制管理的交互作用4、安全事件的管理 5、安全审计的管理 6、安全恢复的管理 二、安全服务的管理涉及特定的安全服务的管理，主要包含以下4个部分:1、对某种安全服务定义其安全目标 2、指定安全服务可使用的安全机制 3、通过适当的安全机制管理及调动需要的安全机制 4、系统安全管理及安全机制管理的相互作用 三：安全机制的管理涉及特定的安全机制的管理，包含8个方面： 1、密钥管理2、加密管理 3、数据签名管理 4、访问控制管理 5、数据完整性管理 6、鉴别管理 7、业务流填充管理8、公证管理 TCP/IP安全体系结构 TCP网络安全问题 1、认证机制脆弱 2、缺乏保密性 3、TCP/UDP缺陷 4、服务漏洞 TCP/IP网络安全协议 1、网络层安全协议：IPV6增加了安全机制，IPV6的主要安全协议是IPSec。IPSec的体系结构包括： 安全协议：包括认证头（AH）和封装安全有效载荷（ESP）。 安全联盟（SA）：集中存放安全通信的协商内容。 安全策略（SP）：用户定义安全需求的方法。 密钥管理：包括手动和自动的密钥管理。 2、传输层安全协议 安全套接层协议（SSL）是TCP/IP族中一种用于网站安全连接的协议或者技术。有两个作用，第一个作用是SSL可以提供信息交互双方认证对方的身份标识。第二个作用是它能够使数据以不可读的格式传输，以利于在不可信网络（互联网）上安全传输。协议分两部分：记录协议和握手协议。3、应用层安全协议 安全电子交易（SET）协议是电子商务中主要的安全协议，是信用卡在互联网上进行支付的一种开放式标准，也是银行卡支付的具体规范。安全超文本传输协议（SHTTP）是对HTTP的一种扩展，在应用层上工作，可允许用户在任何报文上进行数据签名。 第六章移动通信 移动通信概述移动通信是移动台之间的通信、或移动台与固定台之间的通信， 通信双方（或多方）至少有一方可以处于移动状态。移动通信的特点：1、移动性。允许终端在通信时移动（甚至是快速移动），必须对移动通信终端位置进行管理2、无线接入方式。电磁波传播条件复杂-会产生反射、折射、绕射， 阴影效应、多径效应和多普勒效应；噪声和干扰严重；接入信道资源有限3、系统和网络结构复杂。需支持漫游和切换4、移动通信终端设备要求 移动信道中的电磁波传播 一、无线信道中的信号损耗1、路径传播损耗。一般称为衰耗，指电磁波在空间传播时所产生的损耗。它反映传播在宏观大范围（千米量级）的空间距离上的接收信号电平平均值变化的趋势。通常是因为电磁波传播的扩散，其损耗与收发距离及信号频率有关。2、慢衰落。是指电磁波在传播路径上受到建筑物等的阻挡产生阴影效应而造成的损耗，它反映了在中等范围内（数百波长量级）的接收信号电平平均值变化的趋势。无线传播特有，服从对数正态分布，其变化率比传送信息率小，故称慢衰落。3、快衰落。是反映微观小范围（数十波长以下量级）接收信号电平平 均值的变化趋势。一般服从瑞利、莱斯、納卡加米分布，其变化速率比 慢衰落大，故称快衰落。通常与电磁波的多径传播和移动台的运动有关。分为：空间选择性快衰落、频率选择性快衰落和时间性快衰落。 二、影响移动通信系统的主要效应 1、阴影效应。由于建筑物和其他物体的阻挡，在电磁波传播的接收区域中产生传播半盲区。类似太阳光受阻挡后产生的阴影，光波的波长较短，因此阴影可见，波长较长，阴影不可见，但是移动台与专用仪表可以测试出来。2、远近效应。由于移动台与基站之间的距离也是随机变化，如果各移动台发射信号功率一样，而离基站的距离不等，那么到达基站时的信号强弱将不同，离基站近的信号强，离基站远的信号弱。通信系统的非线特性将进一步加强信号强弱的不平衡性，甚至出现以强压弱的现象，并使弱者（既离基站较远的用户）产生掉话（通信中断）现象。通常称这一现象为远近效应。3、多径效应。由于移动台所处地理环境的复杂性、接收到的信号不仅有直射波的主径信号，还有从不同建筑物反射过来及绕射过来的多种不同路径的信号，而且它们到达时的信号强度、到达时间及到达时的载波相位都不一样。所以接收到的信号是上述各种路径信号的矢量和，各径之间可能会产生自干扰。这类自干扰称为多径干扰或多径效应，这类效应非常复杂，有时根本收不到主径直射波， 收到的是一些连续反射波等。4、多普勒效应 是由于移动台处于高速移动中例如车载通信时（高速行驶的汽车或 飞机）传播频率的扩散引起的，其扩散程度与用户运动速度成正比。这一效应随着终端速度的提高而严重，慢速移动或者静止的室内通 信，可忽略不计。 移动通信关键技术 无线组网技术 主要分为大区制和小区制。 大区制：是移动通信网的区域覆盖方式之一。一般在较大的服务区内设一个基站，负责移动通信的联络与控制。覆盖半径30~50公里， 天线高度约几十米至百余米。发射机功率较高，在覆盖区内许多车载台和手持台，可以与基站通信，也可以直接通信或通过基站转接通信。 集群移动通信系统，也称大区制移动通信。只有一个基站，天线高度几十米至百余米，覆盖半径30公里，发射机功率可达200W。用户数约几十至几百，可以车载也可手持。 大区制基站数量少，基础设施投入少，相应的链路设备投入也少， 同时投入的维护成本也少 小区制 是把整个大范围的服务区划分成许多小区，每个小区设置一个基站， 负责本小区各个移动台的联络与控制，各个基站通过移动交换中心 相互联系。 在超短波和微波频率段（移动通信用的频率段），无线电磁波以直线传播为主，传播损耗随距离增大而增大。因此，在小区制中，可以应用频率再生技术，既在相邻小区中使用不同的载波频率，而在非相邻的小区中使用相同的载波频率。由于相距较远，基站功率有限，使用相同的频率不会造成明显的同频干扰，这样就提高了频带利用率。从理论上讲，小区越小，小区数目越多，整个通信系统的容量就越大。所以，大容量移动通信系统通常采用小区制组网，既采用蜂窝移动通信系统。 双工与多址技术 双工技术和多址技术都是空间信道的划分（或称分配）技术。其中双工技术解决收发（或上下行、或前后向）双向信道之间的区分；多址技术解决多用户之间信道的区分。 双工技术分为单工、半双工和全双工3种方式。 单工通信是指通信双方电台交替地进行收信和发信。 双工通信是指通信双方可同时进行传输消息的工作方式，也叫全双工。半双工通信指通信双方不能同时进行收信和发信的工作方式。 FDD属于频分双工，同时采用两个独立的频率信道分别进行向下传送和 向上传送信息。两个频段之间要有一个保护频段（既收发信频率间隔足够） TDD的发射和接收信号在一个频率信道的不同时隙中进行，彼此之间采 用一定的保护时间予以分离。不需要分配对称的频率，并可在信道内灵活控制、改变发送和接收时段的长短比例。 多址技术 多址技术分为FDMA、TDMA、CDMA 当以传输信号的载波频率不同来区分信道建立多址接入时，称为 FDMA；当以传输信号存在的时间不同来区分信道建立多址接入时， 称为TDMA；当以传输信号的码字不同来区分信道建立多址接入时， 称为CDMA。在无线系统中，以上技术，可以单独使用，也可以组合使用。 FDMA为每一个用户指定了特定频率的信道，这些信道按照要求 分配给请求服务的用户。特点：FDMA每次只能传送一个用户信号； 每信道占用一个载频，相邻载频之间的间隔应满足传输信号带宽的要求；符号时间比平均延迟扩展大，码间干扰小；技术成熟，易和模拟系统兼容，对信号功率控制要求不严格；在系统设计中要周密的频率规划，基站需要多部不同载波频率发射机同时工作，设备多且容易产生信道间的互调干扰；越区切换较为复杂和困难。 2、TDMA可以使用相同的载频在不同的时间里通信，不会产生相互干扰。特 点：每载频分为多个时隙通路（每个时隙就是一个通信信道）；每个用户信号组成突发脉冲序列在规定的时隙内发射（移动台信号功率的发射是不连续的）；数字传输带来了时间色散，使时延扩展量加大，所以必采用自适应均衡技术；为了把一个时隙和另一个时隙分开，保护时间也是必须的。 3、CDMA技术利用正交性的码序列（既互不相关）来划分信道。不同用户传 输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分。特点：从频域或时域来观察，多个CDMA信号是互相重叠的； 接收机的相关器可以在多个CDMA信号选出使用的预定码序列的信号，其他使 用不同码序列的信号因为和接收机本地产生的码序列不同而不能被解调；每个码序列标志传输一路数字信号；每个用户共享时间和频率；CDMA是一个多 址干扰受限系统，需要严格的功率控制，需要定时同步；可以实现软容量、软切换，系统容量大；抗衰落、抗多径能力强。 抗干扰和抗衰落技术 前面讲到的差错控制（信道编码中）是抗干扰与抗衰落的重要技术；调制方式的选择，也要兼顾抗干扰与抗衰落的问题。下面介绍移动通信中其他抗干扰和抗衰落技术。 一、分集技术 所谓分集，是指接收端对它收到的多个衰落特性相互独立（携带同一信息）的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的技术。 分集的两重含义：一是分散传输，接收端能获得多个独立的、携带同一信息的衰落信号；二是集中处理，接收机把收到的多个独立的衰落信号进行合并（包括选择和组合）以降低衰落的影响。 空间分集。空间分集的依据在于快衰落的空间独立性，既在任意两个不同的位置上接收同一个信号，只要两个位置的距离大到一定程度， 则两处所收信号的衰落是不相关的，因此，空间分集的接收机至少需要两幅相隔距离足够远的天线。 2、频率分集。由于频率相隔大于相关带宽的两个信号所遭受的衰落可以认为是相关的，因此可以用两个以上不同的频率传输同一信息，以实现频率分集。 3、极化分集。由于两个不同极化（垂直极化和水平极化）的电磁波具有独立的衰落特性，因而发送端和接收端可以用两个位置很近但为不同极化的天线分别发送和接收信号，以获得分集效果。极化分集可以看做是空间分集的一种特殊情况，它也要用两副天线（二重分集情况），但仅利用了不同极化的电磁波所具有的不相关衰落特性，因而缩短了天线间的距离。在极化分集中，由于射频功率分给两个不同的极化天线，因此发射功率要损失3db。 场分量分集。由电磁场理论可知，电磁波的E场和H场载有相同的消息，而反射机理是不同的。一个散射体反射E波和H波的驻波图相位差90度，那么空间差也是90度，E波为最大，H波为最小。多个E波和H波叠加，结果表明Ez、Hx和Hy的分量是互不相关的，因此接收3个场分量，也可获得分集的效果。场分量分集不要求天线具有实体上的间隔，适用于低频。当频率较高时（800MHz-900MHz）,空间分集在结构上容易实现。场分量分集优点是不像极化分集那样要损失3db的辐射功率。 5、角度分集。角度分集的做法是使电磁波通过几个不同路径，并以不同角度达到接收端，而接收端利用多个方向性尖锐的接收天线能分离出不同方向来的信号分量；由于这些分量具有互相独立的衰落特性，因而可以实现角度分集并获得抗衰落效果。显然，角度分集在较高频率时容易实现。 6、时间分集。快衰落除了具有空间和频率独立性之外，还具有时 间独立性，既同一信号在不同的时间区间多次重发，只要各次发送 的时间间隔足够大，那么各次发送信号所出现的衰落将是彼此独立 的；接收机将重复收到的同一信号进行合并，就能减少衰落的影响。时间分集主要用于衰落信道中传输数字信号。此外，时间分集也有 利于克服移动信道中由多普勒效应引起的信号衰落现象。 合并方式 接收端收到M（M≥2）个以上分集信号后，如何利用这些信号以减小衰落的影响，这就是合并问题，一般使用线性合并器，把输入的 M个独立衰落的信号相加后合并输出。 选择不同的加权系数，就可以构成不同的合并方式。常用的有3种方式： 1、选择性合并是指检测所有分集支路的信号，以选择其中信噪比最高的一个支路的信号作为合并器的输出。 2、最大比值合并是一种极佳的合并方式。每一支路的加权系数与信号包成正比而与噪声功率成反比，然后相加合并。 3、等增益合并并无须对信号加权，各支路信号是等增益相加的。等增益合并方式实现比较简单，其性能接近于最大比值合并。 场衡技术 均衡是通过均衡滤波器的作用，增强小振幅的频率分量并衰减大振幅的频率分量，从而获取平坦的接收频率响应和线性相位，以消除频率选择性失真。由于无线信道的信道响应通常是变化的，因此均衡也应是自适应的。自适应从时域和频域两个方面进行均衡。 时域自适应均衡。主体是横向滤波器。横向滤波器由多级抽头延迟线、可调的加权系数相乘器组成。 频域自适应均衡。可以在射频、中频或基带上实现均衡。主要由可变调谐均衡电路、振幅偏差检出器、控制电路和F凹检出电路组成。 三、扩频技术 由于频率是有限的，因此研究各种调制方式的主要目的就是减小传输带宽，提高频率资源利用率。然而在一些应用中，我们也得考虑通信系统的多址能力、抗干扰、抗阻塞能力及隐蔽能力等。 扩频技术是解决以上问题的有效措施。扩频系统将发送的信息扩展到一个很宽的频带上（通常要比发送信号基带带宽宽很多），以很宽的信道传送信息；在接收端通过相关的检测从很宽的频带信号恢复出基带信号。由于基带信号的能量被展的很宽后送上信道，在传输信道中，单位带宽的能量就很小，因此，抗频率选择性干扰和抗频率选择性衰落的能力较强。 对于单个用户，扩频系统频率利用率很低。但是扩频系统允许很多用户信号在同一个传输频道传输（如果他们的扩频码正交，既采用CDMA技术），频率的利用率的问题就可以解决。 扩频系统有以下特点：1、抗干扰和抗衰落、抗阻塞能力强。2、采用码分多址通信时，频谱利用率高。3、信号功率谱密度很低，有利于信号的隐藏。（1）直接序列扩频。通过将伪随机序列直接与基带脉冲数据相乘 来扩展基带信号。伪随机序列的一个脉冲或符号称一个“码片”。原始信息扩频调制后频谱扩展了数百倍，发送过程不可避免地被噪声感染。解扩频后，原始信息收敛，噪声被扩频，功率密度下降， 信息的有效部分被提取出来。扩频通信系统由于在发送端扩展了信号频谱，在接收端解扩后恢复了所传信息，这一过程提高了系统的抗干扰能力。(2)跳频扩频。在跳频扩频中，调制数据信号的载波频率不是固定的，而是扩频码变化。在时间周期T中，载波频率不变；但在每个时间周期后，载波频率跳到另一个频率上。跳频模式由扩频码决定。所有可能的载波频率的集合称为跳频集。跳频扩频与直接扩频在频率占用上有很大不同。一个直接扩频系统传输时占用整个频段，而跳频扩频系统传输时仅占用整个频段的一小部分，并且频谱位置随时间而改变。 Rake Rake接收机是一种能分离多径信号并有效合并多径信号能量的 接收机。 在CDMA扩频系统中，信道带宽远远大于信道的平坦衰落带宽。 不同于传统的调制技术需要用均衡算法来消除相邻符号间的码间干扰，CDM扩频码在选择时就要求它有很好的自相关特性。 由于在多径信号中含有可以利用的信息，因此CDMA接收机可 以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比。其实Rake接收机所 做的就是：通过多个相关检测器接收多径信号中的各路信号，并把它们合并到一起。 五、联合检测 传统的检测技术是针对某意用户进行信号检测而把其他用户作为噪声加以处理，在用户数增多时，这种接收技术会使信噪比恶化，系统性能和容量都不如人意。联合检测技术是在传统技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户信号及其多径的先验信息，把用户信号的分离当做一个统一的相互关联的检测过程来完成，从而具有优良的抗干扰能力，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以有效的利用上行链路频谱资源，显著的提高系统容量，消弱“远近效应”的影响。 使用联合检测可以为系统带来以下好处：① 降低干扰② 扩大容量 ③ 消弱“远近效应”的影响 ④ 降低功控的要求 六、多输入多输出技术（MIMO） 多输入多输出（MIMO，也可称为多入多出）是指在发送端和接收端分别使用多跟发射天线和接收天线，是信号通过发送端和接收端的多跟天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充 分利用空间资源，通过多跟天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下， 可以成倍的提高系统通信容量，显示出明显的优势，被视为下一代移动通信的核心技术。 MIMO技术分类，根据空时映射方法的不同，分空间分集和空间复用两类。 1、空间分集是指利用多根发送天线将具有相同信息的信号通过不同的路径发送出去，同时在接收端获得一个数据符号的多个独立衰落的信号，从而获得分集提高的接收可靠性。 2、空间复用是指系统工作在MIMO天线配置下，能够在不增加带宽的条件下，相比单输入单 输出系统（SISO）成倍的提升信息传输速率，从而极大地提高了频谱利用率。 MIMO的技术优势：1、提高信道容量 2、调高信道的可靠性。 七、正交频分复用技术（OFDM） OFDM是一种多载波调制技术，通过减少和消除码间串扰的影响来克服信道的频率选择性衰落。基本原理是将信号分割成N个子信号， 然后用N个子信号分别调制N个相互正交的子载波。 技术优点：1、频谱效率高2、带宽扩展性强3、抗多径衰落 4、频谱资源灵活分配5、实现MIMO技术较简单 常用移动通信系统 蜂窝移动通信系统 蜂窝移动通信系统是把整个服务区划分成若干个较小的区域（Call。在蜂窝系统中称为小区），各小区均用较小功率的发射机进行覆盖， 许多小区像蜂窝一样能布满任意形状的服务地区。对于服务区很大、用户量很多的公用移动通信网通常采用蜂窝的方式覆盖，通常在规 划设计的时候理解为正六边形，以实现有效、无缝覆盖。根据大小 分为宏蜂窝、微蜂窝和微微蜂窝。 蜂窝移动通信系统大致上由移动交换中心（MSC）、基站（BS）和中继传输系统和移动台（MS）组成。 蜂窝移动通信的发展史 1、1G 2、2G，GSM、CDMA IS-95和日本的JDC（PDC），可提供语音和低俗数据传输和短信息业务。相比1G，具有：频谱效率高、容量大、语音质量高、安全性高。 3、3G,国际电联也称IMT-2000，语音和多媒体通信相结合，其可能的增 值业务包含图像、音乐、网页浏览、视频会议及其他一些信息服务。 3G系统采用CDMA技术，加入分组交换技术，跟2G相比，具有更高的传 输速率、支持更多的用户。可满足以下需求： ① 信息传输速率：144kbit/s（终端高速移动），384kbit/s（终端移动速度较低）、2Mbit/s（终端不动或小范围运动） ② 根据带宽需求实现的可变传输速率信息传递 ③ 一个连接中可以同时支持具有不同Q0S要求的业务 ④ 满足不同业务的延时要求 4、4G。要求在高速移动的通信达到100Mbit/s ,固定或低速移动的通信达到1Gbit/s。长期演进（LTE）项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为无线网络演进的 唯一标准。主要特点是在20MHz的频谱带宽上能够提供下行 100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，主要包含:FDD-LTE和TD-LTE 两种技术。 5、5G。5G具备高性能、低延迟与高容量特性，而这些优点主要体现在毫米波、小基站、Massive MIMO、全双工波束成形这5大技术上。5G带来最高20Gbit/s的传输速率。 集群移动通信系统 所谓集群，既多个无线信道为众多用户共用，以便在最大程度上利用整个系统的通道和频率资源。集群移动通信系统主要由中央控制器、电话互连终端、集群信道机、收发天线共用器、天线、系统管理终端、动态重组终端、系统监视系统及调度台、移动台和手机等网元设备组成。 技术特点：集群移动通信系统采用的基本技术是频率共用技术。 1、把一些由各部门分散建立的专用通信网络集中起来，统一建网和管理，并动态的利用分配给它们的有限个频道，以容纳数量更多的用户。 2、改进频道共用的方式，既移动通信终端在通信的过程中，不是固定的占用某一频道，而是按下发信开关才能占用一个频道；一旦松开开关，频道将被释放，变成空闲频道，并允许其他用户占用。 集群移动通信系统的业务特点 集群移动通信和蜂窝移动通信在技术上有很多相似之外，但在主要用途、网络组成和工作方式上有很多不同，主要表现如下： 1、集群属于专用移动通信网络，适合于在各个行业中间进行调度和指挥，常常对网络中的不同用户赋予不同的优先等级。蜂窝属于公众移动通信网，适用于各阶层和各行业中个人之间的通信，一般不分优先级。 2、根据调度业务的特征，集群系统一般有限时功能，一次通话的限定时间 15S~60S（可根据业务调整），蜂窝一般不限制 3、集群通信一般是采用半双工（现在已有全双工产品）工作方式，一般情况下一对移动通信终端之间进行通信时只占用一对频道。蜂窝系统都采用全双工方式，一对终端之间通信必须占用两对频道。 4、蜂窝系统采用频道复用技术提高系统的频率利用率，而集群移动通信主要以改进频道共用技术提高系统的频率利用率。 移动卫星通信 移动卫星通信系统是为舰船、车辆、飞机、边远地点用户或运动部队提供通信手段的一种卫星通信系统。包括：移动台之间、移动台和固定台之间、移动台或固定台与公共通信网用户之间的通信。 按照卫星的轨道分布，分高轨移动卫星通信系统和低轨移动卫星通信系统。 典型的高轨移动卫星通信系统如国际海事卫星移动通信系统 （Inmarsat），Inmarsat是基于同步轨道的移动通信卫星系统，特点是：服务范围大、流动性大、用户多、业务量小。由空间段、岸站和移动通信终端3大部分组成。 低轨道卫星移动系统 所谓的低轨道是指卫星轨道在1500公里以下。 优点：1、卫星轨道低、传输时延短、路径损耗小，多个卫星组成的星座可实现真正的全球覆盖，频段复用更有效；2、蜂窝通信、多址、点波束、频率复用技术的发展为低轨道卫星移动通信提供了技术保障。全球星系统是典型的低轨道卫星移动通信系统。全球星用48颗绕地球运行的低轨道卫星在全球范围内向用户提供无缝隙覆盖的、低价的卫星移动通信业务，包括语音、传真、数据、短信息、定位等。全球星系统主要由空间段、地面段、用户段三部分组成。(1)空间段：由48颗卫星加8颗备份星组成。这些卫星分部在8个倾角为52度的圆形轨道平面上，每个轨道平面6颗卫星，另有一颗备用星。轨道高度1414公里，传输时延小于300ms，用户感觉不到 延时。整个系统覆盖南北维70度以内陆区。各个服务区总是被2~4 颗卫星覆盖，用户可随时接入该系统。每颗卫星的输出功率 1000W，有16个点波束，2800个双工语音信道或数据信道，总共 268800信道。语音传输速率有2.4kbit/s、4.8kbit/s和9.6kbit/s3种，数据传输速率7.2kbit/s（持续流量）。卫星采用码分多址方式，码元带宽为1.23MHz。 (2)地面段：该段包括全球星控制中心（NCC）和关口站 （GW）。全球星系统的一主一备NCC负责管理去球星系统的地面 接续，既管理关口站、数据网，并监视48颗卫星的运行情况。NCC 包括地面操作控制中心（GOCC）、卫星操作控制中心（SOCC） 和发射控制设施（TCF）。全球星关口站的起始跟踪角为10度，其 最大覆盖半径为2000公里，在中国建3个关口站既可覆盖全国，3 个关口站的最佳建站地址为北京、广州、兰州。关口站的空中信道最少为80条，最大为1000条；用户容量最小为1万个，最大为10万 个，3个关口站可容纳30万用户。 (3)用户段。该段指的是使用全球星系统业务的用户终端，包括手持式、车载式和固定式。用户终端可提供语音、数据 （7.2kbit/s）、3类传真、定位、短信息等业务。 |
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