深入理解通信計算機技術(shù)演講人：日期:CONTENTS目錄01技術(shù)基礎(chǔ)理論02技術(shù)發(fā)展歷程03核心技術(shù)模塊04關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)05典型應(yīng)用場景06未來演進方向01技術(shù)基礎(chǔ)理論通信系統(tǒng)基本組成架構(gòu)信源產(chǎn)生原始電信號，如話筒、攝像機等。發(fā)送設(shè)備對信源產(chǎn)生的信號進行調(diào)制、編碼和放大，如調(diào)制器、編碼器、放大器等。信道傳輸信號的媒介，可以是電纜、光纖、無線電波等。接收設(shè)備對信道傳輸?shù)男盘栠M行解調(diào)、解碼和放大，還原為原始信號，如解調(diào)器、解碼器等。信宿最終接收并處理信號的設(shè)備，如揚聲器、顯示器等。0102030405數(shù)字信號處理核心原理采樣定理編碼量化數(shù)字濾波規(guī)定了將連續(xù)信號轉(zhuǎn)換為離散信號時的采樣頻率與信號帶寬之間的關(guān)系，以避免信息丟失。將連續(xù)的信號幅度值轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)值表示，以便于數(shù)字計算機處理。將量化后的信號轉(zhuǎn)換為二進制代碼進行傳輸，包括壓縮編碼和冗余編碼等。在數(shù)字域內(nèi)對信號進行頻率域或時間域的處理，以提取有用信號或抑制干擾。計算機網(wǎng)絡(luò)分層模型OSI模型TCP/IP協(xié)議族網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層，每層都有特定的功能和協(xié)議。是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，包括TCP（傳輸控制協(xié)議）和IP（網(wǎng)際協(xié)議）等，實現(xiàn)了不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。包括數(shù)據(jù)加密、身份驗證、防火墻等技術(shù)，以保障網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩院蛿?shù)據(jù)的保密性。通過負(fù)載均衡、擁塞控制、流量整形等技術(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率和資源利用率。02技術(shù)發(fā)展歷程模擬通信向數(shù)字通信演變模擬通信早期的通信方式主要是模擬通信，如電話、電報和廣播等，這些通信方式容易受到干擾和噪音的影響，通信質(zhì)量較低。數(shù)字通信數(shù)字通信的崛起隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字通信逐漸取代了模擬通信，數(shù)字通信具有抗干擾能力強、可靠性高、易于加密等優(yōu)點，為現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。數(shù)字通信的廣泛應(yīng)用，如數(shù)字電話、數(shù)字電視、數(shù)字廣播等，極大地提高了通信的質(zhì)量和效率。123有線傳輸?shù)綗o線傳輸突破早期的通信傳輸主要是通過有線方式進行的，如有線電話、有線廣播等，這種方式受到線路的限制，通信范圍有限。有線傳輸隨著無線電技術(shù)的不斷發(fā)展，無線傳輸逐漸成為通信的主要方式，無線傳輸具有傳輸距離遠(yuǎn)、不受線路限制、易于移動等優(yōu)點。無線傳輸無線傳輸被廣泛應(yīng)用于移動通信、無線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域，成為現(xiàn)代通信的重要組成部分。無線傳輸?shù)膽?yīng)用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用的是分布式控制和管理模式，各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和功能都是獨立的，難以實現(xiàn)集中管理和靈活調(diào)度。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)到SDN/NFV轉(zhuǎn)型傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）和NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）是近年來興起的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它們將網(wǎng)絡(luò)控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面分離，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的集中管理和靈活調(diào)度，同時降低了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的成本。SDN/NFV技術(shù)SDN/NFV技術(shù)被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，為這些領(lǐng)域提供了高效、靈活、可擴展的網(wǎng)絡(luò)支持。SDN/NFV的應(yīng)用03核心技術(shù)模塊物理層編碼調(diào)制技術(shù)編碼技術(shù)信道編碼調(diào)制技術(shù)物理層標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為適合傳輸?shù)哪M信號，常見的編碼方式有ASK、FSK、PSK等。將低頻的數(shù)字信號通過調(diào)制高頻的載波信號進行傳輸，常見的調(diào)制方式有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。通過在數(shù)據(jù)中添加冗余信息來增強數(shù)據(jù)的抗干擾能力，如卷積碼、Turbo碼等。包括傳輸速率、傳輸距離、傳輸介質(zhì)等方面的標(biāo)準(zhǔn)，如RS-232、V.35、X.21等。傳輸控制協(xié)議體系TCP/IP協(xié)議UDP協(xié)議HTTP協(xié)議FTP協(xié)議包括TCP和IP兩個協(xié)議，TCP負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院屯暾?，IP負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的路由和傳輸。一種無連接的協(xié)議，不需要建立連接即可直接發(fā)送數(shù)據(jù)，適用于實時性要求較高的應(yīng)用。用于Web瀏覽器和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸，具有請求/響應(yīng)的特點。用于文件傳輸，包括文件的上傳和下載，具有高效、可靠、安全的特點。數(shù)據(jù)交換與路由機制數(shù)據(jù)交換方式包括電路交換和分組交換兩種方式，電路交換適用于實時性要求高的通信，分組交換適用于數(shù)據(jù)量較大的通信。01路由算法根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由策略選擇最佳路徑進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，常見的路由算法有距離矢量路由算法和鏈路狀態(tài)路由算法。02交換技術(shù)包括幀交換、信元交換和報文交換等，幀交換適用于局域網(wǎng)，信元交換適用于ATM網(wǎng)絡(luò)，報文交換適用于較早的計算機網(wǎng)絡(luò)。03網(wǎng)絡(luò)擁塞控制通過擁塞控制算法避免網(wǎng)絡(luò)過載和擁塞，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，常見的擁塞控制算法有TCPTahoe、TCPReno、TCPNewReno等。0404關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)信道容量與抗干擾技術(shù)提高頻譜資源利用率，采用多天線技術(shù)、頻分復(fù)用、時分復(fù)用等技術(shù)。頻譜資源利用采用擴頻、跳頻、調(diào)制等抗干擾技術(shù)，提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力?？垢蓴_策略應(yīng)用數(shù)字信號處理、自適應(yīng)濾波、糾錯編碼等技術(shù)，提高信號傳輸質(zhì)量。信號處理技術(shù)超低時延傳輸保障擁塞控制算法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和抖動。03采用實時操作系統(tǒng)、分布式計算等技術(shù)，提高數(shù)據(jù)處理速度。02實時數(shù)據(jù)處理高速傳輸技術(shù)采用光纖通信、衛(wèi)星通信等高速傳輸技術(shù)，減少信號傳輸時間。01異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合方案網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計設(shè)計靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支持多種接入方式和網(wǎng)絡(luò)融合。01終端兼容性提高終端設(shè)備兼容性，實現(xiàn)多種設(shè)備、多種網(wǎng)絡(luò)的無縫連接。02網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)加強網(wǎng)絡(luò)安全防護，防止網(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)泄露。0305典型應(yīng)用場景5G移動通信系統(tǒng)高速率傳輸大容量連接低延遲通信智能化網(wǎng)絡(luò)5G移動通信系統(tǒng)采用先進的通信技術(shù)和高頻段頻譜資源，實現(xiàn)了極高的傳輸速率，為用戶提供更快的數(shù)據(jù)傳輸體驗。5G移動通信系統(tǒng)具備大容量的連接能力，可以滿足大規(guī)模設(shè)備同時連接的需求，為物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用提供有力支持。5G移動通信系統(tǒng)優(yōu)化了通信流程和技術(shù)，實現(xiàn)了低延遲通信，為實時性要求較高的應(yīng)用提供了有力保障。5G移動通信系統(tǒng)融入了人工智能、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)，實現(xiàn)了智能化網(wǎng)絡(luò)管理和優(yōu)化，提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率和運營效率。物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議棧傳輸層協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議棧中的傳輸層協(xié)議負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，如TCP、UDP等，保證了數(shù)據(jù)的可靠性和傳輸效率。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議棧中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，如IP協(xié)議等，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在不同網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議棧中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在物理層上的傳輸和錯誤校正，如以太網(wǎng)、Wi-Fi等協(xié)議。應(yīng)用層協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議棧中的應(yīng)用層協(xié)議負(fù)責(zé)具體的應(yīng)用場景和業(yè)務(wù)邏輯，如MQTT、CoAP等協(xié)議，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的智能互聯(lián)和互通。衛(wèi)星接入網(wǎng)是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的組成部分，負(fù)責(zé)將用戶終端接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，包括衛(wèi)星電話、衛(wèi)星終端等設(shè)備。衛(wèi)星接入網(wǎng)衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的核心組成部分，負(fù)責(zé)與地面通信網(wǎng)絡(luò)進行連接和數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)衛(wèi)星通信和地面通信的互聯(lián)互通。衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)衛(wèi)星中繼站是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重要組成部分，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)和接收衛(wèi)星信號，擴大衛(wèi)星通信的覆蓋范圍。衛(wèi)星中繼站010302衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)管理負(fù)責(zé)整個衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的管理和運營，包括衛(wèi)星軌道管理、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、故障排除等任務(wù)，保證了衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)管理0406未來演進方向太赫茲通信技術(shù)突破高速率傳輸太赫茲波具有極高的頻率和帶寬，可支持每秒傳輸數(shù)十萬億比特的數(shù)據(jù)，滿足未來大容量、高速率的通信需求。01超短波長特性太赫茲波長短，衍射能力較差，可實現(xiàn)高精度通信和定位，適用于短距離、大容量通信場景。02安全保密性高太赫茲波在大氣中衰減迅速，難以被截獲和破解，具有極高的安全保密性。03技術(shù)挑戰(zhàn)與突破太赫茲通信需要解決收發(fā)端器件、信號調(diào)制與解調(diào)、傳輸損耗等技術(shù)難題，未來可望通過材料科學(xué)、納米技術(shù)等領(lǐng)域的突破實現(xiàn)實用化。04空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星通信系統(tǒng)通過衛(wèi)星實現(xiàn)全球覆蓋的通信，不受地域限制，但衛(wèi)星通信受天氣和地球曲率影響，信號傳輸不穩(wěn)定。一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將空、天、地、海各類通信節(jié)點有機結(jié)合，構(gòu)建全球一體化的通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息的無縫傳輸和共享。無人機與飛艇通信無人機和飛艇可在空中靈活部署，作為中繼節(jié)點實現(xiàn)區(qū)域覆蓋的通信，但需要解決續(xù)航時間和穩(wěn)定性問題。水下通信技術(shù)水下通信受水聲傳播特性限制，難以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高速率通信，未來可望通過聲波、電磁波等多種方式實現(xiàn)水下通信。量子中繼技術(shù)解決量子通信中信號