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第五章 通信、计算机与网络
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知名企业家论述福特汽车公司董事会主席小威廉姆克雷福特说:
,显而易见,21世纪取得成功的公司和个人,必是因特网和相关技术使用上的领先者”
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一、通信的概念
1、通信的概念
)) ) ))
声波信源 信宿信道
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2、通信系统的模型编码 调制 解调信源译码信宿信道干扰设备 设备
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3、传输介质 — 信道
( 1)有线信道
a.电缆
b.光纤
c.明 线
( 2)无线信道
a.无线中继信道
b.卫星中继信道
c.短波电离层信道
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4、数据通信系统数据通信系统 1(无交换)
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数据通信系统 2
I D C
交换网络主机 用户
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5、通信协议
(1)定义
控制两个对等实体进行通信的规则的集合称为协议。
协议由语义、语法和定时关系三部分组成。
— 语义规定通信双方彼此“讲什么”
— 语法规定通信双方彼此“如何讲”
— 定时关系规定事件执行的顺序
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( 2)通信协议模型
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7
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1)七层协议
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2) TCP/IP协议模型各种应用层协议
(Tel net,FT P,S MTP 等)
TCP UDP
IP
与各种网络接口高层运输层网络层低层
OSI TCP/IP
TCP/IP
范围
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二、计算机简介
硬件
软件
网络
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(一)、计算机硬件组成通信设备控制单元 算术/ 逻辑单元寄存器区域主存输入辅助存储输出
1、系统结构
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2、处理器和内存:功能、速度、容量
( 1) CPU
机器周期:机器周期用每秒执行多少指令度量。
MIPS— 每秒百万条指令
时钟速度,CPU以预先定义的频率产生电子脉冲,它影响机器周期。
字长,CPU一次能处理的比特数
摩尔定律:晶片上的晶体管密集程度 18
个月增长一倍
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CPU的发展
摩尔定律失效
硅芯片( 半导体) 超导性金属
光芯片:电流 光波,速度可提高 500倍
细胞芯片:在硅芯片上加一层细胞薄膜制成芯片,医生用它分析生物组织和血样。
DNA芯片,最根本的并行处理器
0,1 A,T,C,G
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新科技,7毫米集成 1900亿
新华社洛杉矶电 美国国际商用机器公司( IBM) 10
月 24日宣布,他们用一氧化碳分子研制出一批目前世界上最小的计算机电路。 电路中最复杂的一个是拥有三个输入端的排序器,但它只有 12纳米宽,17纳米长,在一个半径只有 7毫米的标准铅笔头上就可以集成 1900亿个这样的电路,当今最先进的半导体芯片中使用的电路也比它大 26万倍。
该电路是 IBM公司下属的阿尔马登研究中心的科学家研制出的,研究成果已经登载在美国,科学,杂志网络版。阿尔马登中心物理学家安德烈亚斯 ·海因里希称,这种电路的发明是通向纳米规模计算机电路途中的一个里程碑( 2002/10/26)
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( 2)内存
随机存取存储器( RAM)
—— 静态 RAM( SRAM)
—— 动态 RAM( DRAM)
只读存储器( ROM)
—— 可编程 ROM( PROM)
—— 可重写 ROM( EPROM)
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( 3)多处理
多处理,多个处理单元完成处理
并行处理,通过几个处理器连接在一起以同时或并行工作的方式加速处理速度 。
—— 共享内存处理( SMP),只有一个为所有 ALU共享的存储区每个处理器单独完成处理任务
—— 大批量并行处理( MPP),分配成千个(百个)处理器完成一个程序的运算任务
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大批量并行处理控制单元
ALU1 ALU2 ALU3 ALU4
内部存储单元 1
内部存储单元 3
内部存储单元 4
内部存储单元 2
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共享内存处理主控单元控制单元 1 控制单元 2 控制单元 3
ALU1 ALU2 ALU3
内部存储器
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(4)辅助存储器辅助存储器,也称为永久存储器,是计算机中存储更大数量数据、指令、以更长时间存储信息的部件。
磁带
磁盘
独立 /便宜磁盘的冗余阵列( RAID)
它对现有数据备份,产生一个“重构图”,
这样在某个部件损坏时恢复丢失的数据。
RAID实现的最简单的方法是将数据全部复制,
即磁盘镜像
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( 4)辅助存储器
光盘
磁光盘
数字视盘( DVD)
快速存储器是用硅材料作的芯片,易于修改和重写;速度快、耗能小、体积小;但成本高。
可扩展存储器
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3、输入、输出输入、输出设备是进出计算机系统的大门
组织对输入和输出的要求是,速度、功能
选择输入输出设备的原则是:
成本控制 平衡 最佳方案复杂性灵活性
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( 1)输入设备
个人计算机输入设备
语音识别设备
数字照相机
扫描仪 /输入笔 /光笔
光数据读入器
MICR辩识器 /触摸屏
POS设备
自动取款机
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( 2)输出设备
监控显示器
液晶显示
打印机和绘图仪
计算机输出微胶卷设备
专用的输入输出设备
—— 多功能设备:组合多种输入 /输出功能(打印机、传真机、扫描仪)的设备
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复习、讨论题:
决定合适的系统输入输出设备的因素?
根据摩尔定律,如果以更低的成本生产运算能力更强的芯片这个趋势发展下去会出现什么情况?预测今后三年的能力
数据录入和数据输入的不同?
为何使用四个字符的系统比二进制系统更优越?
从成本、控制、复杂度分析比较顺序存取和直接存取存储设备的有缺点
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(二)、应用软件、系统软件概念程序,计算机的指令流文档,描述了程序的功能并协助用户操作计算机系统计算机平台,将特定的硬件配置与系统软件包结合应用软件,由能帮助用户解决特定问题的一系列程序组成
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分类:
软件 个人 工作组 企业系统软件 PC及工作站的 OS
网络操作系统中型机、大型机的 OS
应用软件 字处理、电子表格、数据库、图形电子邮件、
工作组日程安排总帐、定单输入、工资单、人力资源
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1、系统软件
功能:
—— 控制计算机硬件系统的运行
—— 提供支持应用程序解决问题的能力
分类:
—— 实用程序
—— 操作系统
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( 1)实用程序用来合并和排序数据集、跟踪计算机运作轨迹、在存储或通过网络传输数据前压缩数据文件(节省空间、时间)
以及执行其他重要任务。
应用例:
个人磁盘压缩程序 —— Stacker
屏幕保护程序 ——
查病毒软件 —— 瑞星
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工作组:
信息共享组内计算机活动情况、用户状态掉电保护、关机报告用户登录状况
企业:
大型数据备份、转储软件文件比较、区分差异的软件报告特定计算机状态的软件
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( 2)操作系统( OS)
OS完成控制计算机硬件系统并承担用户程序的接口。主要功能:
执行通用的硬件功能 /保持一定程度硬件独立性
提供用户界面
管理系统内存
管理任务处理
提供网络功能
控制对系统资源的访问
管理文件
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用户界面:基于命令 /图形
任务处理:
多任务 — 允许一个用户同时运行多个应用程序多进程 — 单个程序中的多任务;一次可运行程序的多个部分时间共享 — 可以让多人同时使用一套计算机系统
网络功能:使用户的计算机和网络连接
Win95的 Internet功能应用软件操作系统和实用程序用户 硬件
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( 3)流行的操作系统个人 工作组 企业
PC-DOS
MS-DOS
DOS with Windows
OS/2
Windows 95-2000
Windows CE,XP
System 7.6
Unix/Lnix
Windows NT
Novell Netware
Banyan Vines
Unix
Windows NT
IBNAIX,HP/
UX
IBM ESA/370
IBM MVS/ESA
HP MPE
DEC VMS
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2、应用软件
应用软件可以帮助个人、团体、组织实现其目标;它极大地影响企业的价值链的增值。
应用软件应用于特定的组织活动和组织功能,有效的使用它能显著地提高内部效益支持公司目标实现。
个人、团体、组织选择应用软件前应仔细分析目标和需求。
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( 1)应用软件的类型应用软件专用软件自行开发 承包通用软件定制化软件 标准软件包自行定制 承包定制
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通用软件:为市场通用开发的软件
— 优点:成本低,软件质量高、风险小
— 缺点:会购入不需要的软件部分;可能缺少重要的功能;可能没有针对性强的软件;不符合当前的流程和数据标准
专用软件:解决独特问题和专门问题
— 优点:可以得到所需的功能;参加开发可控制开发结果;可按需求灵活修改
— 缺点:需要化大量时间、精力;自行开发的维护支持难;存在开发风险例,motorola的手机开发平台软件
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( 2)个人应用软件
个人应用软件:含通用目的工具和程序
种类繁多:
字处理类:创建、编辑、打印文本文档电子表格类:提供统计、财务、图形、计算等函数数据库:存储、控制、检索数据库在线信息服务:通过 Internet获取信息项目管理类:计划、安排、分配、控制项目的资源财务管理类:计划、预算、财务管理桌面印刷( DTP):生成高质量的文本和图形创新:生成新的创意、提出多种解决方案
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( 3)工作组软件
群件( groupware 组件),帮助人们更有效、更高效的协调工作的软件
作用,为解决某些共同的问题而协同工作的管理人员通过网络系统,
共享各自的相法(观点)和工作成果,避免重复劳动加速工作进度
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( 4)企业软件
趋势:
零散的应用软件 集成企业软件
数量:一个完整的企业软件包包含了数百种商业处理过程。如市场预测、定货、
生产制造、销售、客户服务等
实施,促进企业业务流程再造、使流程、
数据、技术设施全面规范化
作用,方便处理企业内部信息流,提高竞争力
SAP语录对于中国企业信息化来说,ERP是未来必经的阶段,国内企业间的竞争将延伸到国际间的竞争。
从全球化的角度看,最终竞争的核心就在于管理水平。到目前为止,最能代表先进管理方法和先进管理手段的就是 ERP。
——— SAP公司大中国区执行副总裁 黄晓俭
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( 5)软件问题
正版、盗版与许可讨论题:一个 CIO决定不去管软件许可问题,认为哪怕被 SPA发现,仅仅支付一些罚款也比购买的费用便宜。
你认为此战略如何
软件升级
— 是否升级主要看新版的价值、性能
共享软件和免费软件
— 共享软件,用户向作者支付一定费用取得使用权的软件
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三、网络 — 计算机网网络,有两个以上的 IT部件组成的连接的集合。给与用户共享软件、共享信息、共享外设和相互通信的能力,并能分享处理能
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1、网络的拓扑结构类型不管任何网络,都必须对网络的组成单元按一定的物理结构进行布置,拓扑结构及物理安排。
i M a c
i M a c
i M a c
i M a c
·D?
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总线与星型结构
×ü Dí
D? Dí
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层次与网状结构
i M a c i M a c i M a c
2? ′? Dí
í? ×′
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2、网络的地域结构类型
( 1)局域网( LAN)
将统一地理区域内的计算机系统、设备联接成一个网络,则该网络就是局域网 。
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( 2)城域网
公众通信城域宽带网
专用城域网:
通过通信系统将分布在一个城市的计算机网络连接起来组成更范围的网络。
( 3)广域网分布范围超过一个城市的网络 。
( 4)国际网 (Internet)
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城域网的网络结构
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烽火通信 SDH直接承载新型宽带业务 --IP,DVB
典型应用,VLAN带宽出租
LAN
LAN
LAN
LAN
DVB中心
DVB分中心
DVB分中心
ADM
ADMADM
ADM
SDH传输网
LAN
Internet Internet
Internet
DVB分中心
LAN
Ethernet over SDH,DVB over SDH
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3、网络的所有权问题在当今网络化的商业社会中,网络所有权非常重要,它涉及到网络的安全、
隐私、有效性、速度、运营的成本等。
( 1)公用网是公司和其他人或公司共同使用的维公众提供普遍服务公众网络。
其最显著的特点是:用户必须和其他用户在网上争抢时间
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(2)专用网
组织拥有或租用通信介质,拥有独占使用网络的权力。
这种网络是组织自建通信网络或租用通信服务商的线路组成的网络,可以获得较高的保密性。
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( 3)虚拟专用网
虚拟专用网( VPN)就是在公用网中形成企业专用的链路。为了形成这样的链路,采用了所谓的“隧道”技术。这种技术可以仿真点对点连接技术,依靠
Internet服务提供商( ISP)和其它的网络服务提供商( NSP)在公用网中建立自己专用的“隧道”,让数据包通过这条隧道传输
移动通信,IP网络中的 VPN是利用智能网技术生成用户的专用网
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4、网络安全问题
病毒 —— 网络梦魇
网络犯罪 — 信息窃取和盗用、信息欺诈和勒索、信息攻击和破坏、信息污染和滥用、恐怖活动
黑客
60年代 拓荒精英,70年代反叛英雄,80年代人民公敌,90—— 95网络黑帮,95—— 黑色祸害
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5、新兴的网络模式
—— 客户机 /服务器系统
( 1)概念
客户机 /服务器系统是由一台或多台服务器(主机)和多它客户机组成的网络。
服务器提供的服务:
— 维护用可访问的和可使用的信息与软件
— 网城客户工作站所需进行的处理
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( 2)模式
采用客户机 /服务器建设企业信息系统时可依据下述分类选择五种模式:
— 信息表达的处理过程在何处进行
— 逻辑处理或企业规划在何处进行
— 数据库和数据管理系统 (DBMS)放在何处
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五种模式服务器端模式 1
分布式表达模式 2
远程式表达模式 3
分布式逻辑处理模式 4
远程数据管理模式 5
分布式数据管理数据管理 数据管理 数据管理 数据管理 数据管理逻辑 逻辑 逻辑表达客户极端表达表达表达表达表达逻辑 逻辑 逻辑数据管理
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( 3)实例,雇员加薪
以模式三作为企业应用的例子说明企业给雇员加薪的过程。
在分布式逻辑处理中服务器承担了全部处理功能
客户端承担了全部的信息表达功能
服务器和客户端分担了逻辑、企业规划功能
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( 4)客户机 /服务器的优缺点优点:
— 分布式的处理反映了组织的工作
— 分布是透明的
— 软件可重复调用
— 服务器能够控制信息的使用
— 客户机端具有灵活性
— 便于升级
— 支持电子商务的概念
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缺点:
很多软件不支持客户机 /服务器模式客户机 /服务器软件是按照信息表达、
逻辑处理、和数据管理三个方面的要求分布的,目前有许多软件不支持它
隐含成本高人们往往只注意硬件购买和升级;根据经验,70%的成本是开销在人员费方面
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( 5)实现客户机 /服务器系统的关键客户机 /服务器模式是组织(企业)网络模式的模式
了解组织是怎样工作的
选择适当的实施模型
用面向对象技术实施客户机 /服务器系统
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四、网络的完美服务
—— 覆盖范围、可达范围、响应
1、意义网络的完美服务集中体现在满足客户的价值要素上,即客户在什么地方需要服务(地点)、需要怎样的服务(方式)以及什么时间服务(时间),也就是说:网络根据客户要求的地点、时间、方式提供网络能力的交付。
评论:中国移动的网络和中国联通的 CDMA网络
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2、网络完美服务立体示意图需求响应即时响应非即时响应合作交易单独交易信息存储简单通信顾客、经销商供应商内部运作国内运作单一地点覆盖范围
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3、网络的覆盖范围网络的覆盖范围是指企业的网络所能涵盖的所有人、组织、企业过程。
网络是否只限于一个地点?
网络是否只能支持组织中国内的经营人员?
网络是否只能支持公司的国际化活动?
网络是否能将企业与顾客、经销商、供应商连接在一起?
以上问题清楚后,企业到底需要什么网络就明白了。
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4、网络的可达范围网络的可达范围是指网络中所能提供的信息服务业务和信息通信的事务:
网络是否支持对文件、数据库或数据仓库访问的共享?
是否只简单支持人与人间通过电子邮件的基本通信、以及通信共享和外设共享?
网络是否需要支持彼此独立进行事务处理的各种不同类型的计算机?或存在独立处理信息的设备?
网络处理信息时是否需要所有的计算机协调工作?
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5、网络的响应网络的响应是指网络必须提供的各种服务水平(如速度、可靠性、安全性等)。
网络中的信息处理和通信过程是否不需要即时响应?(如工资的支付只需要在月末进行)
网络中的信息处理和通信过程是否强调即时响应?(如需要立即从服务器中查找货品价格的 POS系统、酒店的订房系统)
网络是否需要对需求信息和通信过程的联机响应?(企业的通过 EDI交易,EMS的查询系统、订票系统等)
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五、网络的未来
—— 三网合一名人论述:
在下一代网络传送平台上,何种业务信息将不再重要,对网络来说都是“一视同仁”。以三大业务来分割市场和行业的基本技术基础不复存在 ——— 信息产业部副部长张春江
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互联网
互联网起源于上世纪 60年代,采用无连接的 IP分组交换技术,没有复杂的时分复用结构,效率高、成本低,信令、计费和网管简单。互联网具有开放的结构和文化,
是新概念、新技术的摇篮。迄今为止全世界互联网用户已超过 3.5亿,中国互联网用户也已千万计。
互联网的主要问题是缺乏大型网络运营经验和统一的网络管理,实时业务质量、网络可靠性和可用性较传统电信网存在差距
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下一代互联网络
在下一代互联网络中,将建立一个能够传送全屏幕交互式视频图像并快速下载数据的互联网络能提供现有的互联网络不能实现的应用,如视频手术和数字化图书馆等。
而下一代互联网络的革命性应用所涉及的领域则包括了方方面面。远距离教学、数字化图书馆将彻底将现有的教育壁垒摒弃;
远程医疗、紧急医疗救援将完全改变现在的医疗体制;能源、气象、生物工程等领域的科学研究将改变沿用多年的研究方式;
环境监测、预警及对策将更加有效;而在管理工作中,危机反应及危机处理将更加及时。
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为了下一代互联网络的研究,早在 1996年 10
月美国政府就提出了 NGI(下一代互联网络 )规划; 1998年美国的 100多所大学联合成立一个名为 UCAID的机构,开始了 In ternet2研究计划。 NGI和 Internet2计划的目的,都是为了研究新世纪高速计算机互联网络的基本理论,实现真正意义上的电信网、计算机网和广播电视网的三网融合。
目前,NGI已建成了高速主干试验网络
VBNS,Inter net2更是建成了技术更先进的下一代互联网络试验床 Abi lene,以供研究人员进行新技术研究试验
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有线电视网
有线电视网历史最短,但发展很快。目前全球已有 9.4亿用户,中国有线电视用户则已超过 8000万,入户率达 17%,成为世界第一大有线电视网。
由于 CATV网已经由初期的共用天线系统向光缆/同轴电缆混合系统 (HFC)过渡,因此不但可以收看电视节目,还可以提供交互式数据业务。
有线电视网存在的主要问题是为单向广播电视业务设计的网络在交互式通信业务方面先天不足。
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电信网
电信网已有一百多年的历史,在全世界形成了 10万亿美元的基础设施和 12亿用户。我国电信网已有 50年的历史,投资
6000余亿元,拥有上百万公里的线路,
用户超过 2亿,为世界第二大电信网。
电信网的优势在于具有覆盖广泛的通信基础设施,管理严密,运营经验丰富,
具有良好的用户基础。但其主要问题则在于沉重的历史包袱。电信公司最大的资产是铜缆接入网,而其价值正与日递减。
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下一代网络( NGN)
NGN是一种目标网络,它表征了一种宽带化、光纤化、
大容量、包交换、数据化、层次化、呼叫承载分离、
快速开发业务、集中部署业务等的理想网络,NGN系统可以向用户提供包含 PSTN话音业务、无线话音业务、基础数据业务、多媒体数据业务等。
下一代网络不再是基于节点式的结构,而是采用基于功能实体的分布式分层网络架构,将现有的以电路交换为基础的各个分立的网络融合成一个以分组交换为基础的多业务的融合网络。由于下一代网络是基于 IP
的基础设施支持业务与网络承载的分离,作为在 IP基础设施上提供电信业务的关键,软交换技术在下一代网络中起着核心的作用,也是实现下一代网络部署的核心。
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下一代网络( NGN)
软交换技术作为业务/控制与传送/接入分离思想的体现,是下一代网络体系结构中的关键技术,其核心思想是硬件软件化,通过软件的方式来实现原来交换机的控制、接续和业务处理等功能,各实体之间通过标准的协议进行连接和通信,便于在下一代网络中,
更快地实现各类复杂的协议及更方便地提供业务。
软交换作为一种开放的体系,必需采用标准的协议,
并通过 API接口提供对第三方应用的支持。据了解,
目前 ITU-T,IETF,ISC(International softswitch
consortium)等国际组织正在合作制定和完善相关的协议和标准。 ISC的成立使软交换技术得到了迅速发展,软交换相关的标准和协议同时得到了 IETF、
ITU-T等国际标准化组织的重视。 ISC目前已经有近
200个成员,几乎包括了全球各主要电信设备供应商和一些大的电信运营商,如美国的 Level 3,Qwest、
AT& T、日本的 NTT等,我国通信设备制造商华为也于 1999年 11月成为了该组织的正式会员
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我国三网融合面临的问题
法律的障碍
国体与政体的问题
投资主体与投资多元化