《通信技术导论(原书第5版)》——第1章 计算机和应用技术 1.1 主要的基础技术-阿里云开发者社区

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《通信技术导论(原书第5版)》——第1章 计算机和应用技术 1.1 主要的基础技术

简介: 本节书摘来自华章出版社《通信技术导论(原书第5版)》一书中的第1章,第1.1节,作者:[美]安娜贝尔Z.多德(Annabel Z. Dodd)著 唐艳华 张选涛 译 赵志 审校,更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

本节书摘来自华章出版社《通信技术导论(原书第5版)》一书中的第1章,第1.1节,作者:[美]安娜贝尔Z.多德(Annabel Z. Dodd)著 唐艳华 张选涛 译 赵志 审校,更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

第一部分 应用技术、数据中心和VoIP PBX

第1章 计算机和应用技术

现今技术进步的步伐比以往更加快速。从20世纪80年代后期开始,网络变化的步伐开始加快,到了20世纪90年代后期,随着企业和居民家中个人电脑的增加、移动手机的使用以及网络和多媒体业务总量的增长而进一步加快。与上世纪初的早期革新不同的是,这些新变化直接影响人们的社交方式和日常生活。
最初在20世纪80年代,虽然公司中个人电脑的数量在不断增长,但工作人员之间的电子通信仅限于在同一建筑内。渐渐地随着内网速度的增加和建筑间低成本光纤的到来使位于不同地点的公司间通信变成可能。再后来,强大微处理器和规模化生产的出现使电脑进入普通居民的日常消费行列中。为消费者以及商业客户提供经济、高速的互联网接入带来海啸般快速的变化。
这种变化取得成功在很大程度上依赖于光纤的引入、各种类型的网络设备上多处理计算机芯片的集成和大容量电脑存储器价格的降低。随着元器件尺寸的减小则进一步引起了移动网络、移动设备、有线网络和消费电子产品的巨大改进。在21世纪出生的孩子很难想象一个没有电子邮件和手机的世界是什么样子。这些创新将导致未来革新的速度更快。
计算机正随着虚拟化的引入而发生着显著的变化,而虚拟化则是由于更强大的网络和计算机出现而产生。服务器虚拟化是指多服务存储能力、运行多个操作系统和每个操作系统运行多个应用程序。服务器是运行如电子邮件和网站等应用程序的专用电脑,也可以是运行如记账和销售自动化软件包等应用程序。大量服务器虚拟化的整合使数据中心占用更少的空间、电力和管理工作。这也降低了第三方提供商管理快速增长的数据中心的成本。
虚拟化和强大的网络是云计算实现的关键因素。云计算是指消费者、小企业和大型组织将部分或全部的计算需求交给拥有大型数据中心第三方提供商。客户通常通过互联网访问那些位于数据中心的应用程序和数据。
因为云计算是较新的应用,所以大部分大型商业客户只将重要的应用使用云计算,但不会将核心产品应用到云计算中。这些重要应用包括人力资源系统诸如费用计算和假期报告等。虽然机构对云计算有着高度的兴趣,但是依然存在对安全性、公司数据的控制权、提供商存储器和服务器的容量以及云提供商的稳定性的担忧。
除了上述技术之外,WAN(广域网)提速、优化、压缩和多路复用技术提高了网络的能力。WAN提速缩短了员工从公司网络中心访问应用程序和下载文件的响应时间。没有WAN提速和优化,即使在高速网络上,访问和传输这些应用程序也会产生无法接受的延迟。
移动网络扩宽的另一个主要因素是使用了压缩技术。压缩技术是指使用复杂的数学公式(算法)以减少在网络上传送语音、数据和视频的数据量。在发送时缩减了数据总量,在接收端再还原到几乎同等质量的数据。特别是它能使视频和音乐在不占用移动网络更多带宽的条件下进行高效的传输。这就是智能手机下载应用程序和访问互联网服务的一个基本要素。
最后,多路复用技术大大提高了光纤网络的承载能力。采用多核微芯片的高速多路复用器是通过创建多个数据流、同时传输多路光信号流而非一个流,以提高单对光纤容量的电子设备。如果没有复用技术,那么互联网的容量将会大大降低。因为需要更多的光缆为各州之间、客户到网络之间和城市间进行连接,所以网络的建设成本会非常昂贵。

1.1 主要的基础技术

本节将讨论三种技术—光缆、多芯处理器和存储,它们是现代网络的组成部分。它们能使网络传输更多信息并且速度会更快。存储成本的降低带来了经济型个人电脑和低成本访问光纤网络中海量信息的能力。
1.1.1 光缆:高速网络的基础
如果没有光缆,那么互联网不可能达到链接全球人口所需的容量和速度。在1983年MCI(现威瑞森通信公司一部分)引入光纤布线之前,网络的建设和维护属于劳力密集型产业。铜缆较重,然而承载能力比光纤要小,并且铜线网络需要更多的设备部署与维护。
在铜缆上用于传输语音和数据的电子信号,在传输一段距离后,幅度将衰减。因此在铜线网络上,每隔一英里半则需要安装放大器将电信号进行放大。这需要很多的技术人员安装和维护这些放大器。
相反,光缆上的数据是以非电子的光脉冲形式传输。这些非电子信号在再生之前甚至可以传送80英里。这就节省了大量的劳动力,并且使新的公司可以在城市之间敷设光缆,增加本地的竞争力,在世界范围内建立电话公司。
光缆与电缆和移动通信相比最大的优势在于其有更大的容量。光缆中光信号高速的开和关使它们比其他介质能承载更大量的信息。
一旦光纤布线到位,安装波分复用的电子器件进一步扩大光纤的容量。这些多路复用器实质是将单根光纤划分成许多个信道,每个信道传送光脉冲的高速流,如图1-1所示。当今多路复用器能够传送多达88个信道的信息,每个信道的传输速率达到100Gbit/s。
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光纤及其相关电子设备已经被谷歌、日本KDDI、新加坡电讯和印度Reliance Globalcom等企业财团修建一条容量达到17Tb/s的12芯海底电缆重点使用。(1 Tb=1000Gb)它的速度相当于每秒能传送大英图书馆所有藏书20次。
海底电缆将从新加坡到日本,并延伸到印度尼西亚、菲律宾、泰国和关岛。对于旧网络,一旦将优质光缆布放到壕沟后,可以通过附加电子设备来提高其处理日益增长的包括高清视频流量的能力。挖沟和铺设光缆的成本是光缆升级成本的数倍。这就是铺设新光缆时要考虑预留空闲光纤的原因。
1.1.2 高速、廉价处理器:降低存储的成本
更快的多核处理器比如英特尔制造的,是光纤链路中使用的高速电子设备的一个组成部分。它们使网络能同时处理多个光信号数据流。它们也存在于网络交换机的核心中,并以更高速率传输不断增加的数据。此外,该处理器还提高了个人计算机通过互联网传送的图像和视频的能力。
许多消费类电子产品和手机使用的处理器是基于ARM Holding,Plc公司设计的架构。这种架构采用32位处理(处理数据32位块的能力),这意味着它们处理数据更快。此外,这些处理器体积小、价格廉及功耗低。图1-2所示的是一个电路板上的ARM芯片原型。低功耗可以延长移动设备的电池寿命。ARM 芯片是由ARM Holding,Plc半导体公司设计的,由已经为芯片设计支付了许可费加版税的电子制造商制造。根据其网站统计,世界各地出售的约95%移动设备安装了ARM芯片。
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存储成本的降低使将其嵌入在低成本消费类电子产品和智能手机中变得可行。这也使企业与云提供商可以购买大量的硬盘做备份。例如位于波士顿的Carbonite公司购买足够的存储硬件,并向消费者提供每年低于30美元的普通家用电脑完整冗余备份的服务。

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