1、电报机的发展电报机的发展 作者： 日期： 信息工程导论1.电报机的原理 无线电收发原理是：发报，是发报机按发出信息的要求，而发出不同频率和波长的电流，使发射天线上电子按照频率不断改变旋转方向，其磁力线尾巴不断断掉而弹出，其运动磁力线两端不断吸引空间自由宇丹质微粒使自己增长，在空间各个方向形成不同频率和波长的疏密平面“波”。这种“波”碰到无线电接收天线，便带动其表面自由电子按“波”的频率和波长绕天线旋进而形成交变电流，这种微弱的电流经过放大，便成了收报机的接收信息。 电报有用莫尔斯码，现在在特殊场合，如部队中，还有使用，其优点是速率可随意控制，抗干扰能力最强；要求设备最简单，在救灾中，通信设备受
2、损条件下，也能使用。通信部门使用的是机械式、电子式电传机，与电脑敲键盘差不多，传送数字脉冲信号，可直接打印出数字及字母，后期发展到能直接译出汉字。电报挂号主要是为单位服务，发电报时不必写对方单位名称和地址，可省不少字和麻烦，只要一个4位数就行了，相当于只要一个汉字。电报主要是劳动效率比较低，传送过程比较复杂，还要专人及时送到对方接收人处，价格就不可能低。2.为什么说电报机开启了新纪元促进信息的传递，拉近了人与人之间的距离，带动了信息化历史的进程3光纤的历史1 引言1970年被称为光纤通信元年。在这一年发生了通信史上的两件大事：一是由被称为世界光纤之父的华裔科学家高锟提出的，用作光通信传输媒质的
3、光导纤维，其损耗降到20dB/km；二是美国贝尔实验室制作出可在室温下连续工作的铝镓砷半导体激光器、这两项科学成就为光纤通信的发展奠定了基础。此后，光纤通信以令人眩目的速度发展了起来。本文对现代光纤通信的历史、现状及发展趋势进行了概括介绍，这种分析了光纤通信在网络上的应用情况。2 光通信的发展历史11880年，贝尔发明了“光话”。他以日光为光源，大气为传输媒质，传输距离是200m。这标志着现代光通信的开始。他建立了自己的理论，但由于没有可靠、高强度的光源和没有稳定、低损耗的传输媒质，贝尔的“光话”始终没有走上实用化阶段。由于以上所说的两个障碍，光通信的研究一度沉寂。1960年，第一台相干振荡光
4、源红宝石激光器问世，激起了世界性的光通信研究热潮。1962年半导体激光器的出现给实用化通信光源带来了希望。1970年，首次研究出在室温下连续工作的双异质结半导体激光器，为使用化的通信光源奠定了基础。在研究光通信光源的同时，人们进行了各种光波导的研究，其中包括了光导纤维。虽然光导纤维以内部全反射限制光波的传输原理早为人知，并且已经应用在医学上。但在当时作为光导纤维材料的石英玻璃损耗很大。这个问题在早期一直没有得到解决，所以没有办法应用在作为光通信传输媒质。1966年，英国标准电信研究所的华裔科学家高锟博士发表了一篇重要的文章，提出了可以利用带有包层材料的石英玻璃光纤作为光通信的传输媒质。他还预言
5、，通过降低材料的杂质含量和改进制造工艺，可使光纤的衰减下降到20dB/km，甚至更小。1970年，美国Corning玻璃有限公司果然制成了衰减为20dB/km的低损耗石英光纤。它的制成使人们确认光导纤维完全能胜任作为光通信的传输媒质，从而确立了光通信发展的明确目标，揭开了光纤通信发展的新篇章。光纤通信经过了20年的发展，已经有四代光纤通信进入了使用。在光纤通信发展历史上另一重要里程碑是掺铒光纤放大器的出现，1986年，英国南安敦大学制作出了最初的掺铒光纤放大器。从此，我们迎来了掺铒光纤放大器的黄金时代。3 光通信的现状及发展趋势23.1智能化的光传输网络与ASON多年来，智能化的光传输技术一直
6、为业内人士所关注。人们希望通过构建智能化的光传输网络来解决现有传输网络存在的两个方面的问题。传统网络难以适应网上快速增长的数据业务所具有的不可预见性，实现网络带宽的动态分配；传统光传输网主要依靠人工配置网络连接，耗时费力且难以适应现代网络拓展新业务的需要。ASON正是在这一需求的牵引下产生的。和传统的光网络技术相比，ASON的优点均来源于它所具有的智能，具体来说是来源于“自动交换”。3.2更高的传送容量和更长的传输距离近两年来，能够普遍应用的基于单波道的最高传输容量一直停留在SDH 10Gb/s。40Gb/s的应用需求仍然存在，但它在节点技术、网络应用和系统的性能价格比等方面存在的问题仍然没有
7、很好地得到解决。另外，由于存在具有部分可替代性的解决方案（如DWDM），这也在一定程度上进一步影响了40Gb/s SDH系统走向商用的步伐。和具有更高的传输容量一样，具有更长的传输距离同样是光通信技术不断前进的方向之一。有关这一方面的技术与应用研究已经达到了一个较高的水平：OFC2002就已经有实现Tb/s级容量传输11000km的报导。OFC-2003报导的最长传输距离也是11000km，传输容量为3.73Tb/s。另外，OFC-2003报导的最高传输速率6.4Tb/s系统的传输距离长达3200km。近年来，国内相关部门非常重视超长距离（ULH）光传输技术的研究工作，并将其列入国家863计划
8、。2004年初武汉邮电科学研究院承担的“863”ULH项目顺利通过了863专家组的验收。此项目是在该院已投入商用的1.6Tb/s DWDM系统的平台上，实现了在3000多公里实际G.652/655光纤上的ULH传输，其中某些关键技术已经应用于国内一级干线工程。3.3城域WDM技术的发展及CWDM随着城域网内传输带宽需求的不断增长，WDM系统越来越多地应用于城域传输网络。和长途光网络相比，城域光网络具有传输距离较短、拓扑灵活，以及接入业务类型丰富等特点。因此，应用于城域环境的WDM系统，在具有大容量特点的同时，还具有组网灵活、易扩展、低成本和易管理等优点。城域WDM系统包括城域DWDM和CWDM
9、。应用环境的不同，使城域WDM系统的设备配置及技术发展出现了一系列新的特点。由于城域网内的传输距离一般在100公里以下，因而相应WDM系统通常无须使用光放大器，对光收发模块的要求也明显降低。由于可能省掉光放大器，WDM系统波长数目的增加将不再受到光放大器有效增益带宽（增益平坦）的限制，可以允许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度相对较低的光收、发模块和合、分波器件，进一步降低系统成本。当系统的波长间隔扩大到一定程度（如大于2nm）时，就是CWDM。CWDM也是城域光网络中值得关注的一项技术。和城域DWDM主要应用于城域骨干网络不同，CWDM更多应用于城域网络的边缘。CWDM对器件的要求比DWDM
10、低得多。以分波器为例，DWDM系统中使用的100GHz（0.8nm）滤波器一般大约有150层，而CWDM系统中使用的2500GHz（20nm）滤波器只需50层，其成本比DWDM滤波器的成本少50，而且预计在未来的2到3年内，实现自动化生产后的成本可望再降低1/3。3.4宽带无源光网络的技术发展无源光网络（PON）技术是为了支持点到多点应用而发展起来的光接入技术。由于采用光纤作为传输媒质，并使用无源光分配网，PON避免了外部设备的电磁干扰和环境影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统的可靠性，同时节约了维护成本。窄带PON几乎没有怎么实际应用就被宽带PON（BPON）取代了，BPON目前出
11、现了APON、EPON和GPON这3种技术。3.5走进电信基础网络的城域光以太网技术光以太网技术是构建光城域网的主流技术之一，它将以太网的优越性扩展到了城域网范围，具有很好的扩展性，可以非常方便地扩展用户的数量。进一步提高光以太网的可运营、可管理能力，一直是该技术的主要发展方向。在这一需求的牵引下，城域光以太网正在从过去简单的Ethernet over fiber、Ethernet over DWDM向Ethernet over RPR，甚至Ethernet over SDH/SONET发展。为了提高以太网的可运营、可管理能力，人们试图通过附加各种技术对传统以太网进行改造，以提高其智能化程度，
12、具体包括：利用MPLSoE、带宽控制等技术实现对以太网的控制和分等级的QoS，利用VLAN、策略路由、Web认证等技术增强以太网的安全性和可管理性；利用AAA等技术实现对以太网接人用户的计费和行为审计；将CDN技术、L4-L7交换技术应用于以太网交换设备中，提供面向用户的个性化网络服务。需要注意的是，在通过附加新的技术对以太网进行改造时，必须尽量保持以太网的简捷性，降低节点成本，简化配置，否则会失去以太网的传统优势，得不偿失。从2001年起，ITU-T围绕EOT（Ethernet over Transport）技术开展了一系列研究工作。到目前为止，已经完成了包括以太网层网络体系结构（G.801
13、0）、以太网业务框架（G.8011/Y.1307）、以太网专线业务（G.8011.1/Y.1307.1）、以太网接口和传送网承载以太网的NNI接口（G.8012）、以太网传送网设备功能块特性（G.8021/Y.1341）等标准，其他一些标准则仍处于讨论过程中，如以太网业务复用（G.esm）、以太网OAM机制（Y.17ethoam）等。与此同时，从2004年开始，ITU-T有关MOT（MPLS over Transport）方面的一系列标准化工作也已经全面展开。另外，城域以太网论坛（MEF）和IEEE也加快了有关以太网技术的标准化工作。标准化程度的不断深入必将极大地推动光以太网技术的应用和推广。
14、4 结束语通信发展的目标，是适应社会生产力的发展，不断提高传输容量，延长通信距离及开拓新的业务。21世纪以来，光通信技术取得了极大的进步.随着光通信技术进一步发展，必将对21世纪通信行业的进步，乃至整个社会经济的发展产生巨大影响。本文对现代光纤通信的历史、现状及发展趋势进行了概括介绍，这种分析了光纤通信在网络上的应用情况，对以后的发展方向有一定的借鉴作用。我国的物联网发展和外国物联网发展，建议国内外物联网发展现状及存在问题几年前IBM率先提出了“服务科学管理与工程”(SSME)，对一些工业已经较发达国家的经济结构转型起到了积极作用。当然对IBM本公司的发展也起了不小作用。我国从国家经济发展的角
15、度提出以科学发展观理论指导做好经济结构调整和转型，并及时地提出了努力发展我国现代服务业，几年来我国在该领域已取得不少成果。这一次又是IBM它提出“智慧地球、物联网和云计算”，它打动了美国政府。不少专家认为，这次由美国引发的世界性经济风暴，美国若无创新的技术出现和支撑，很难让美国的经济顺利复苏。更不可能达到风暴前的称王称霸的地位。因此美国的奥巴马政府不仅对IBM的“智慧地球、物联网、云计算”给予高度重视，更提出要关注全球互联网的管理和安全问题。可见这些内容已纳入美国新的国策。目的是用这些创新技术以求得新的经济复苏。我国不失时机的提出了发展物联网，提出“感知中国”，“感知城市”，也是为了推动我国的
16、经济发展和结构调整与转型，同样我国也要占据人类未来发展的方向的制高点。本文将先讨论一下何为“物联网”，然后讨论国内外物联网发展状况。最后讨论一下现代服务业与物联网的关系。(二)、何为物联网现在对物联网的定义至少有几十种，都是不同领域专家从不同领域定义的，我们选几种有代表性的供大家参考：1、英语中“物联网”一词：InternetofThings，可译成物的互联网。2、2005年ITU关于物联网概念：是一个具有可识别，可定位的传感网络。3、物联网是一个概念：指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器与互联网结合起来。其目的是把所有物品连接在一起。4、
17、经过接口与无线网络(也含固定网络)，把物体与物体之间的实现沟通和对话，人与物体之间实现沟通与对话。能实现上述功能的网称为物联网。国内外物联网发展现状及存在问题几年前IBM率先提出了“服务科学管理与工程”(SSME)，对一些工业已经较发达国家的经济结构转型起到了积极作用。当然对IBM本公司的发展也起了不小作用。我国从国家经济发展的角度提出以科学发展观理论指导做好经济结构调整和转型，并及时地提出了努力发展我国现代服务业，几年来我国在该领域已取得不少成果。这一次又是IBM它提出“智慧地球、物联网和云计算”，它打动了美国政府。不少专家认为，这次由美国引发的世界性经济风暴，美国若无创新的技术出现和支撑，
18、很难让美国的经济顺利复苏。更不可能达到风暴前的称王称霸的地位。因此美国的奥巴马政府不仅对IBM的“智慧地球、物联网、云计算”给予高度重视，更提出要关注全球互联网的管理和安全问题。可见这些内容已纳入美国新的国策。目的是用这些创新技术以求得新的经济复苏。我国不失时机的提出了发展物联网，提出“感知中国”，“感知城市”，也是为了推动我国的经济发展和结构调整与转型，同样我国也要占据人类未来发展的方向的制高点。本文将先讨论一下何为“物联网”，然后讨论国内外物联网发展状况。最后讨论一下现代服务业与物联网的关系。(二)、何为物联网现在对物联网的定义至少有几十种，都是不同领域专家从不同领域定义的，我们选几种有代
19、表性的供大家参考：1、英语中“物联网”一词：InternetofThings，可译成物的互联网。2、2005年ITU关于物联网概念：是一个具有可识别，可定位的传感网络。3、物联网是一个概念：指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器与互联网结合起来。其目的是把所有物品连接在一起。4、经过接口与无线网络(也含固定网络)，把物体与物体之间的实现沟通和对话，人与物体之间实现沟通与对话。能实现上述功能的网称为物联网。3G网的发展历史交换机的原理和发展交换（switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合
20、要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。我们以前介绍过的HUB集线器就是一种共享设备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数
21、据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MAC地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送
22、数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于210Mbps20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。 从广义上来看，交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信
23、用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如PC机及网络打印机等。从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。各厂商划分的尺度并不是完全一致的，一般来讲，企业级交换机都是机架式，部门级交换机可以是机架式（插槽数较少），也可以是固定配置式，而工作组级交换机为固定配置式（功能较为简单）。另一方面，从应用的规模来看，作为骨干交换机时，支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机，支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级
24、交换机，而支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。本文所介绍的交换机指的是局域网交换机。 2.网络交换机的功能 交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。 消除回路：当交换机包括一个冗余回
25、路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和快速以太网）之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。一般来说，交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但是有时为了提供更快的接入速度，我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样，网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度，支持更大的信息流量。交换机”是一个舶来词，源自英文“Switch，原意是“开关”，我国技术界在引入
26、这个词汇时，翻译为“交换”。在英文中，动词“交换”和名词“交换机”是同一个词（注意这里的“交换”特指电信技术中的信号交换，与物品交换不是同一个概念）。 1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。 交换技术允许共享型和专用
27、型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。 类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。 利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网端口对
28、含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流X14880bps/道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下得以实现上述性能，其端口造价低于传统型桥接器。云计算和其关键技术云计算（cloudcomputing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。美国国家标准与技术研究院（NIST）定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资
29、源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。XenSystem，以及在国外已经非常成熟的Intel 和IBM，各种“云计算”的应用服务范围正日渐扩大，影响力也无可估量。由于云计算应用的不断深入，以及对大数据处理需求的不断扩大，用户对性能强大、可用性高的4路、8路服务器需求出现明显提速，这一细分产品同比增速超过200%。IBM在这一领域占有相当的优势，更值得关注的是，浪潮仅以天梭TS850一款产品在2011实现了超过15%的市场占有率，以不到1%的差距排名IBM，HP之后，成为中国高端服务器三强。目前浪潮斥
30、资近十亿元研发的32路高端容错服务器天梭K1系统尚未面世，其巨大的市场潜力有待挖掘。1983年，太阳电脑（Sun Microsystems）提出“网络是电脑”（“The Network is the Computer”）,2006年3月，亚马逊（Amazon）推出弹性计算云（Elastic Compute Cloud；EC2）服务。2006年8月9日，Google首席执行官埃里克施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大会（SES San Jose 2006）首次提出“云计算”（Cloud Computing）的概念。Google“云端计算”源于Google工程师克里斯托弗比希利亚所做的“
31、Google 101”项目。2007年10月，Google与IBM开始在美国大学校园，包括卡内基梅隆大学、麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学柏克莱分校及马里兰大学等，推广云计算的计划，这项计划希望能降低分布式计算技术在学术研究方面的成本，并为这些大学提供相关的软硬件设备及技术支持（包括数百台个人电脑及BladeCenter与System x服务器，这些计算平台将提供1600个处理器，支持包括Linux、Xen、Hadoop等开放源代码平台）。而学生则可以通过网络开发各项以大规模计算为基础的研究计划。2008年1月30日，Google宣布在台湾启动“云计算学术计划”，将与台湾台大、交大等学校合作
32、，将这种先进的大规模、快速将云计算技术推广到校园。2008年2月1日，IBM（NYSE: IBM）宣布将在中国无锡太湖新城科教产业园为中国的软件公司建立全球第一个云计算中心（Cloud Computing Center）。2008年7月29日，雅虎、惠普和英特尔宣布一项涵盖美国、德国和新加坡的联合研究计划，推出云计算研究测试床，推进云计算。该计划要与合作伙伴创建6个数据中心作为研究试验平台，每个数据中心配置1400个至4000个处理器。这些合作伙伴包括新加坡资讯通信发展管理局、德国卡尔斯鲁厄大学Steinbuch计算中心、美国伊利诺伊大学香宾分校、英特尔研究院、惠普实验室和雅虎。2008年8月3
