《信息科学技术导论》课件04 信息传递.ppt

1、23.5.22需要关注和思考的问题需要关注和思考的问题1，什么是通信？通信在信息科学技术中的地位是什么？，什么是通信？通信在信息科学技术中的地位是什么？2，人类社会为什么需要通信？通信对社会发展的贡献是什么？，人类社会为什么需要通信？通信对社会发展的贡献是什么？3，人类社会对通信技术的基本要求是什么？，人类社会对通信技术的基本要求是什么？4，通信技术的发展趋势（挑战和机遇）是什么？，通信技术的发展趋势（挑战和机遇）是什么？23.5.22什么是通信？什么是通信？信息输入信息输入信息输出信息输出传递系统传递系统 通信，就是信息传递，即信息在空间域通信，就是信息传递，即信息在空间域/时间域中从一时间

2、域中从一点到另一点的转移。点到另一点的转移。从原始社会的面对面通信，到古代的烽火通信，到从原始社会的面对面通信，到古代的烽火通信，到现代的现代的卫星通信卫星通信、移动通信移动通信和和光纤通信光纤通信，它们的任务都，它们的任务都是信息的传递，实现信息的共享。是信息的传递，实现信息的共享。23.5.22F 发展能力；发展能力；p 人口资源数量；人口资源数量；r 信息距离，信息距离，-系数系数信息在空间域中的转移称为通信；在时间域中的转移称为存储。信息在空间域中的转移称为通信；在时间域中的转移称为存储。通信和存储，都只涉及认识论信息的通信和存储，都只涉及认识论信息的“语法信息语法信息”！为什么需要信

3、息传递？为什么需要信息传递？人类社会发展的水平，取决于人类合作的水平；人类人类社会发展的水平，取决于人类合作的水平；人类合作的水平又取决于人际通信的水平。合作的水平又取决于人际通信的水平。221rppF23.5.22信息传递在信息过程中的地位信息传递在信息过程中的地位外部世界外部世界认识世界认识世界改造世界改造世界信息获取信息获取信息传递信息传递信息处理信息处理知识生成知识生成策略制定策略制定策略传递策略传递策略执行策略执行23.5.22反变换反变换“通信系统通信系统”模型是怎样发展起来的？模型是怎样发展起来的？解调解调译码译码 调制调制信道信道 编码编码噪声噪声 变换变换信号信号信息信息信源

4、信源信宿信宿有效有效可靠可靠安全安全信道匹配信道匹配23.5.22信道信道编码器编码器编码器的组成编码器的组成调制器调制器信源信源编码器编码器消息消息信源编码器：按照一定的规律将信源输出符号转换成编码信源编码器：按照一定的规律将信源输出符号转换成编码输出符号，以提高传输的有效性。输出符号，以提高传输的有效性。信道编码器：按照一定的规律给信源编码符号增加保护符信道编码器：按照一定的规律给信源编码符号增加保护符号，以增加信号抵抗干扰的能力，提高传输的可靠性。号，以增加信号抵抗干扰的能力，提高传输的可靠性。调制器：将信道编码输出信号转换为便于传送的形式；选调制器：将信道编码输出信号转换为便于传送的形

5、式；选择适当的调制方式，提高抗干扰能力，有效利用频带资源。择适当的调制方式，提高抗干扰能力，有效利用频带资源。符号符号 符号符号信号信号23.5.22通信系统的类型通信系统的类型按信道性质分：无线通信（卫星通信，移动通信）；按信道性质分：无线通信（卫星通信，移动通信）；有线通信（电缆通信，光纤通信）有线通信（电缆通信，光纤通信）按终端性质分：电话通信（话音通信）按终端性质分：电话通信（话音通信）计算机通信（数据通信）计算机通信（数据通信）电视通信（图像通信）电视通信（图像通信）按电磁波波段分：短波通信按电磁波波段分：短波通信 微波通信微波通信 光波通信光波通信23.5.22通信系统的类型通信系

6、统的类型按传送信号的复用方式分：按传送信号的复用方式分：频分复用（频分复用（FDM：Frequency Division Multiplexing）；）；不同信号占据不同的频段。如无线电广播、广播电视和有线不同信号占据不同的频段。如无线电广播、广播电视和有线电视等。电视等。时分复用（时分复用（TDM：Time Division Multiplexing）；）；不同信号占据不同的时段。如互联网。不同信号占据不同的时段。如互联网。码分复用（码分复用（CDM：Code Division Multiplexing）；）；不同信号占据不同的码段（相互正交的脉冲序列）。如卫星不同信号占据不同的码段（相互正

7、交的脉冲序列）。如卫星通信和无线通信。通信和无线通信。23.5.22通信网络通信网络把众多的通信系统按照一定的拓扑结构组合在一起，实现某把众多的通信系统按照一定的拓扑结构组合在一起，实现某一区域内任意两个终端用户的相互连通，才构成通信网络。一区域内任意两个终端用户的相互连通，才构成通信网络。通信网络是通信系统的系统，由各种终端设备、交换设备、通信网络是通信系统的系统，由各种终端设备、交换设备、传输设备、软件（如标准、信令、协议）组成。传输设备、软件（如标准、信令、协议）组成。20世纪世纪60年代初，电话网，年代初，电话网，PCM时分通信，时分通信，8000Hz抽样：抽样：T-1传输系统：传输系

8、统：24路路64kbits/s语音信道；语音信道；E-1传输系统：传输系统：30路路64kbits/s语音信道语音信道20世纪世纪60年代后期，计算机通信网。年代后期，计算机通信网。23.5.22通信网络通信网络20世纪世纪80年代，第一代基于频分多址年代，第一代基于频分多址FDMA技术的模拟蜂窝技术的模拟蜂窝移动通信网；移动通信网；2G无线传输技术：基于时分多址无线传输技术：基于时分多址TDMA技术的技术的GSM、基于码、基于码分多址技术的分多址技术的IS95；3G无线传输技术：无线传输技术：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。CDMA和分组传送是和分组传送是3G的核心技术。的核

9、心技术。23.5.22信息传递的基本要求信息传递的基本要求有效性：单位时间传输的信息量大（信息率）有效性：单位时间传输的信息量大（信息率）可靠性：传送的信息差错少（误码率）可靠性：传送的信息差错少（误码率）安全性：传送的信息可信（可信度）安全性：传送的信息可信（可信度）有效性有效性可靠性可靠性安全性安全性通信能力通信能力23.5.22通信的有效性通信的有效性 通过有效性编码实现信号压缩，提高传输效率。它的工通过有效性编码实现信号压缩，提高传输效率。它的工作原理是：作原理是：消除信号中的相关性消除信号中的相关性。预测法预测法 若能根据若能根据x0,x1,x2预测出预测出x3，则，则x3可以不发送

10、，从而提高可以不发送，从而提高了单位时间传输的信息量。了单位时间传输的信息量。最优编码法最优编码法 通过编码提高单位信号的信息含量，则同样的信号量可通过编码提高单位信号的信息含量，则同样的信号量可传送更多信息，因而提高了单位信号量传输的信息量。传送更多信息，因而提高了单位信号量传输的信息量。23.5.22通信的可靠性通信的可靠性 通过可靠性编码实现检错和纠错。它的原理是：在信号通过可靠性编码实现检错和纠错。它的原理是：在信号中中加入某种相关性加入某种相关性。在在x0,x1,x2,x3中加入中加入xk，使，使x0,x1,x2,x3和和xk之间形成某种之间形成某种相关性（比如线性相关性）。相关性（

11、比如线性相关性）。那么，一旦在通信过程中这四个符号中的任何一个或几个那么，一旦在通信过程中这四个符号中的任何一个或几个发生了差错，就会破坏这种相关性，因而可以发现发生了差错，就会破坏这种相关性，因而可以发现“差错差错”，甚至可以甚至可以“纠正差错纠正差错”。23.5.22通信的安全性通信的安全性 通过通过编码编码和和人工智能人工智能方法实现信息的安全传输。方法实现信息的安全传输。信息载体的安全信息载体的安全 信息保密：通过加密，使信息不被未授权者获得。信息保密：通过加密，使信息不被未授权者获得。信息网络的安全信息网络的安全 网络安全：通过识别网络安全：通过识别“入侵特征入侵特征”，拦截网络攻击

12、。保护网络，拦截网络攻击。保护网络不受破坏。不受破坏。信息内容的安全信息内容的安全内容安全：通过理解信息内容，发现不安全信息则予以滤除。内容安全：通过理解信息内容，发现不安全信息则予以滤除。23.5.22保密安全保密安全信息载体的安全信息载体的安全 信息保密：通过加密，使信息不被未授权者获得。信息保密：通过加密，使信息不被未授权者获得。加密加密信源信源译码器译码器 信道信道编码器编码器信道信道译码器译码器解密解密信道信道 信源信源编码器编码器噪声噪声明文明文信息信息信源信源信宿信宿密文密文信号信号明文明文信息信息密文密文信号信号+噪声噪声23.5.22网络安全网络安全信息战信息战原子武器、生物

13、武器、化学武器、信息武器原子武器、生物武器、化学武器、信息武器安全威胁：安全威胁：泄露信息、拒绝服务、非法使用、假冒、特洛伊木马、抵赖、泄露信息、拒绝服务、非法使用、假冒、特洛伊木马、抵赖、业务欺骗等业务欺骗等网络攻击：网络攻击：身份和位置隐藏、目标系统信息收集、漏洞挖掘、目标权限获身份和位置隐藏、目标系统信息收集、漏洞挖掘、目标权限获取、攻击行为隐藏、实施攻击、开辟后门、攻击痕迹清除取、攻击行为隐藏、实施攻击、开辟后门、攻击痕迹清除网络安全技术：网络安全技术：防火墙、入侵检测、安全协议、路由控制、公证机制等防火墙、入侵检测、安全协议、路由控制、公证机制等23.5.22内容安全内容安全安全威胁

14、：安全威胁：信息破坏、内容泄密、信息干扰等信息破坏、内容泄密、信息干扰等安全技术：安全技术：信息内容的获取技术：主动信息内容的获取技术：主动/被动，实时性被动，实时性信息内容理解与识别技术：识别的准确度和速度信息内容理解与识别技术：识别的准确度和速度控制与阻断技术：信息内容过滤，成功率和实时性控制与阻断技术：信息内容过滤，成功率和实时性信息内容审计技术：信息内容审计技术：反病毒技术：反病毒技术：23.5.22安全防范安全防范P2DR模型：模型：Policy,Protection,Detection,Response,APPDRR模型：模型：Analysis,Policy,Protection,

15、Detection,Response,Recovery23.5.22什么是多路通信？什么是多路通信？频分多路：各路信息使用不同的频带，频分多路：各路信息使用不同的频带，FDMA时分多路：各路信息使用不同的时隙，时分多路：各路信息使用不同的时隙，TDMA码分多路：各路信息使用不同的编码，码分多路：各路信息使用不同的编码，CDMA频带频带时隙时隙TF23.5.22为什么需要用交换系统来组网？为什么需要用交换系统来组网？)1(NNN无交换系统的通信网需要无交换系统的通信网需要有交换系统的通信网只需要有交换系统的通信网只需要个系统个系统个系统个系统23.5.22通信网的分类通信网的分类网络名称网络名称

16、 电信网电信网 互联网互联网 有线电视网有线电视网终端系统终端系统 电话机电话机 计算机计算机 电视机电视机寻址方式寻址方式 电路交换电路交换 分组交换分组交换 电路调度电路调度主要业务主要业务 话音通信话音通信 数据通信数据通信 电视广播电视广播业务方式业务方式 双向通信双向通信 双向通信双向通信 单向广播单向广播服务方式服务方式 移动移动-固定固定 移动移动-固定固定 固定固定-移动移动23.5.22下一代通信网络（下一代通信网络（NGN）在新技术和新业务需求的驱动下，基于在新技术和新业务需求的驱动下，基于TDM的话音网和基于的话音网和基于IP的分组网的融合。的分组网的融合。国际电信联盟（

17、国际电信联盟（ITU）：）：NGN是一个分组网络，能够利用多种是一个分组网络，能够利用多种带宽提供多种业务（含电信业务），满足业务质量要求带宽提供多种业务（含电信业务），满足业务质量要求（QoS），实现业务功能与底层传送技术的分离，实现用户），实现业务功能与底层传送技术的分离，实现用户对业务使用的一致性和统一性。对业务使用的一致性和统一性。基本特征：基本特征：分组传送；分组传送；控制功能从承载、呼叫会话、应用业务中分离出来；控制功能从承载、呼叫会话、应用业务中分离出来；业务的提供与网络分离，提供开放接口；业务的提供与网络分离，提供开放接口；适应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。适

18、应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。23.5.22下一代通信网络（下一代通信网络（NGN）接入和传输层：将用户连接至网络，集中用户业务并把它们接入和传输层：将用户连接至网络，集中用户业务并把它们传递至目的地。传递至目的地。媒体层：把信息格式转化为能够在网上传递的格式，并路由媒体层：把信息格式转化为能够在网上传递的格式，并路由至目的地。至目的地。控制层：包括呼叫智能。控制底层网络对业务流的处理。控制层：包括呼叫智能。控制底层网络对业务流的处理。业务业务/应用层：在呼叫建立的基础上提供额外的服务。应用层：在呼叫建立的基础上提供额外的服务。23.5.22通信网的发展趋势通信网的发展趋势

19、网络覆盖：全球化网络覆盖：全球化业务流量：高速化业务流量：高速化信号形式：数字化信号形式：数字化网络带宽：宽带化网络带宽：宽带化网络制式：融合化网络制式：融合化服务方式：个人化服务方式：个人化安全保障：可信化安全保障：可信化业务类型：多样化业务类型：多样化整体目标：智能化整体目标：智能化23.5.22本章思考题本章思考题2，为什么只需要关心语法信息的传递？，为什么只需要关心语法信息的传递？1，信息为什么能够被共享？，信息为什么能够被共享？3，什么是信息传递的有效性、可靠性和安全性？怎样保，什么是信息传递的有效性、可靠性和安全性？怎样保 障信息传递的有效性、可靠性和安全性？障信息传递的有效性、可靠性和安全性？4，通信对社会进步有什么贡献？您对通信的发展趋势有，通信对社会进步有什么贡献？您对通信的发展趋势有 什么判断？什么判断？