《三网合一技术二》word版.doc

三网合一技术 二三网合一技术(二)2010-11-21 14：01这个带宽关键是那个带的，相对应的，简化成频带，它应该对应着那个这个带宽呢，关键是那个带的，带宽的带字对应的是一个简化的，应该是频带，它应该对应着频带。我不知道大家注意没有，你看每一次因特尔推出一个新的CPU啊，国内有两家对它进行测试，一个就是计算机世界报那个测验实验室，还有一个就是信息产业部那个，信息产业部那个测试点就在紫竹桥的东南角，知道那个楼吗?原来是十四院的楼，就是电子部第十四研究院，现在就改成一个测评的，赛迪测评它叫做。它那个地方，他们在测试的时候你要看它功能的指标，这跟CPU的主频还不一样。我这个CPU有个主频，比如说3.2G，那么你这个配套的CPU那些总线包括片内总线，还有系统总线，它还有个工作频率，那个指标看到过吧?我们公布不管是微型机、小型机都有这个指标，就是CPU的主频指标，是它的振荡指标；还有一个就是配合它的总线，那个总线的指标，它的工作频率是多少?假如说是32位机的话，CPU的主频，我举这样的一个算法，比如说CPU，设CPU，设32位机，CPU主频是3个G，比如说，这个是随便设一下，2G也行的，没关系。那么这时候总线的频率，则总线频率?比如说这样设，我这是32位机，我CPU的主频是3G赫兹，不是DPS，它的单位是赫兹，那么你总线频率是多少?这一下就可以算出来了。你就根据这个，总线的宽度这个概念，这33根线它是对应32位机，它这是四个八位相乘就是32位。32位它是什么呢?它是4乘8等于32位，也就是它同时给你送来32个0、1符号，同时送过来，总线。但是CPU处理的时候按8个连接符号作为一个处理单元，因为什么呢?存储器里边每一个存储单元只能存储8个0、1符号，所以你32位送来后我先把前八个存到存储单元一，然后中间8个存储单元二，再八个单元三，最后那八个单元四，它是这样的。就是你并联送来了32位bete，我处理的时候是8b成一个单元，8b成一个单元，所以我得分四次处理。那么这样你看你这3G赫兹，我这总线同时送进来四个并联的八位信号，那么这个时候我总线的工作频率要是选3个G的话那就错了。因为什么错了?就是你这个CPU处理的速度是慢的，但是我总线送进来的速度是快的，那造成什么呢?造成数据丢失，它处理不完，所以总线的频率，现在我们看到所有这个PC，不管是双核、单核、四核等等，然后再看小型机，它之间的关系都是四到六倍的关系。总线上是四到六分之一，那它等于多少?你要是选四倍的话，750兆就够了。所以我讲到那个总线宽度和带宽，CPU工作频率，还有总线的频率的时候，我都把这一段给学生在黑板上重新演算一下。因为什么演算呢?我就是看了好多微机的书，还有计算机原理的书，都不讲这个，所以学生这一段都糊涂，包括我们申请的那些硕士生都糊涂，没办法。它在这些很重要的专业课里重要的概念现在都不讲。为什么都不讲?最早朱铭德写过一个Z80，我不知道你们看过没有看过。朱铭德，原来清华的一个教授，他写了一个Z80，那是一个8位机，那时候我正在弄得是APPLE公司的那个6502，也是8位机。但是苹果公司出的，Z80是基洛格公司出的，都是八位机。那时候他那本书就讲这个问题。我那本书也讲我那个苹果那个问题。那时候频率低啊，那时候频率才四兆；后来有五兆，很低的，但是概念是一样的。就是这样你一算的话，有心的学生就看出来什么了呢，这两个频率差很多。这个比如说750兆，连1个G还不到呢。你要是六的话，那就是六六三十六，六百兆左右，是不是?3G的六分之一，500兆。你要是有了这个概念，你以后注意一下那两个测评报告，他经常推出新的测评结果，你看一下就会发现里面有一定的逻辑关系。那么到双核，到四核，这些概念都要用。当然这个带宽，这主要的带宽还不是光这个地方用，最主要的是什么呢?最主要的是在通讯网、计算机网，还有视频网上的应用，在计算的时侯也用这个概念。当然这个概念更深入一层地推进，更深入一点的推进是这样一个东西：一线通这个词大家都知道吧，还有ADSL，还有NSDN，NSDN现在网通就叫一线通。ADSL大家给它叫宽带接入。实际上它并不是很宽的，它是从384K到512K，到1024，再到两兆，它就是这样。那个里面也有个，第一它设计带宽，第二在这个带宽的前提下里面的0、1信号是怎么传的，更深层的是这样一个问题。这也是个概念。比如这个NSDN，也叫做窄带综合业务数字网，这是窄带综合业务数字网，这个一般都写成2B+D，它实际上是128kps+D,D就是16K，这都加起来是144K，单位是bps，每秒中的比特数。还有一个是ADSL，这个是384K到512K，到1兆，到2兆，这样。当然现在进入到家庭的是这两个，进入到公司，当然有大公司有小公司，他是这样的：DDN网、帧中继FR网、当然最好的是ATM，当然还有GAIP，还有SDH，还有FDDI，还有DWDM。最原始的就是从XL5开始的。我给大家列了这么几种网，都是现在北京市都存在的，这些网都是在用的。只不过是根据单位性质，比如说国有的国家政府机关吧，国家政府机关用的都是这个-SDH，这个现在被电子政务，听说过这个词吗，包了；现在居民用户是这个，这个就到这儿；这个往下都是企业；这个也叫做BSDN，这个网优化以后现在全世界公认了。这是一个宽带高速网，多媒体信息。所以现在3D网，世界上三大3D网，欧洲的WCDMA，还有美洲的CDMA2000，还有中国今年要推出的TDSCDMA，用的都是这个。这个它理论上的最高速率是622兆bps，这个是10个G。还有刚才给大家说了它是电子政务，电子政务最大一个要求是保密、第二个是安全，第三是自动导。就是我政令发了半截网瘫痪了，出故障了，那是不允许的，但他不可能做到永远无故障。那么怎么办呢?一旦你出故障，你自动导出备份网，它有一个备份网。所以它有一个自愈环，一旦出了问题它能够提前检查出来，它能够自动导，然后它还可以报警，哪个地方出故障了；它要自己修不好的话你这个网络维修人员就可以来了，我们叫做自愈环。自己把网导过去，另外还要进行调试、修理；当然它的速率很高，10个G。像北京市开这个市级的政府工作会议，从市到区县再到乡、镇，然后到村，现在都通了。北京市开市级的政府的、行政的，比如说公安部门发一个通令到派出所，还有政府机关发一个什么，那都可以直接走这个，它很安全，而且是三层结构，核心层在一块，市政府机关的局域网那是一个物理网，没有虚拟网，而且和外界绝对隔离。需要我开市级的联席会议的时候我给它接通，接到区县，区县再往下接到，比如说西城区有十个街道，你需要开市级联席会议的时候，西城区再把十个街道接通。平常它都是隔离的，各级都是隔离的，这样它不就安全了吗?我把这十种网给大家列出来主要是呆会儿我三网合一都要用到，这都是三网合一的基础知识，三网合一的核心知识就是计算机硬件那几条我都说了，还有计算机软件，当然刚才没讲完，就Vista那段，软件一会儿我再给大家说一下，还有就是通讯网。现在通讯网发展很快，当然这是通讯网的一部分，数字有线的通讯网。在北京这十种都实现了，十种都有分工的：像DWDM，这是四十个G，就这个。北京网通有两个通讯公司，区公司用的是这个。一个是皂君庙电信局，就是我现在住的那个地方，今天那个师傅到皂君庙那儿停下来了，后来我就看到了，那是一个出口局；还有就是三元桥有一个，三元桥那个出口局也是这个。北京市所有的，从农村到城镇到街道，所有的信号都走到这两个网，这两个网站出去到国外。包括你上因特网查国外的所有信息都是这样。像从你们单位出来，你们都是2字头的，62后头六个数那个，2字头就归皂君庙电信局，它是北区局，它一直管到昌平。那么这个地方为什么设一个40G的交换网呢?是因为这个局的北边和西边大学云集，而且是国家级大学云集。就我住那一块，我前头是中央财大；我旁边就是交大、邮电大学、师范大学、政法大学；我西边就是理工大、民族大学、人民大学；北边就是北航、北大、清华，这些学校它的学生每年的三到五月份是上网查出国学校留学信息的集中点。大概算下来每年光是本科生都有十万人，在这两个月间要查国外有关大学的各种信息。包括考试科目、提供的奖学金数量、种类，还有讲课的情况，还有他的科研什么都得查。这个查大量的是图片信息。所以你这个地方必须得用目前能够传送上的最高速度的数字网配到那个地方，29所大学所有信息都集中到这个地方，它直接出去。你要在黄村设一个40G的就麻烦了，所有东西都集中到黄村，那就多条高速公路路通到黄村，不是交通公路，是信息公路。那个你这个设置投入太大，浪费也太大。三元桥那个主要考虑那边东面南面有二百个国外的国家驻中国的使馆、领事馆，还有商贸大公司，那200个他们是24小时租用，大量的是DDN，这个是18兆，这个是155兆，现在我知道中央机关租这个的比较多，155兆。全北京大概有500个大户，我们那里有一个学生叫徐冠英，一个女同志。她就是北京网通大户室的主任，这五百个对电信来说是大用户，电信的大用户，得维护好关系，经常给送点小礼品，访问访问，征求征求意见。他们租用的大量都是这个，花国家的钱，他不在乎这个。DDN网租赁一年是两万，NSDN租赁一年是两千，但那个带宽小，带宽128K，128K是什么概念呢，就是咱们讲那个IP电话，一路IP电话是64K，单位是bps每秒.。这个数怎么来的?这个在大学的入门课程，来源就是人的讲话的音频是300到3400赫兹，然后把音频转成数字信号，所以要对它进行采样，采样是8000次每秒钟，采样以后你这个样本还是模拟信号，你是采样，讲话是模拟信号，你采样还是模拟信号，所以还要量化，8b量化，这样就算出来了。采样为什么是8000次，这当然是根据奈科斯的定理，从数学上推出来的。比如说我这个模拟信号的正弦波形，正弦的衰减波或者上升波，余弦也可以的，我要是给它变成数字信号，最后我想复原成原来的模拟信号，那么采样次数有个最低值，必须是最高频率的两倍，这就是奈科斯采样定理，奈科斯是一个人。所以你最低的采样次数应该是6800次一秒钟，这个3000次是一秒钟它这个音频变化3400次，你这个采样频率必须得6800.，国际上统一规定8000次，都是这样，留点富裕。非常小没法画，我给学生讲的时候就把音频线先画出来，然后采样以后等于取了很多脉冲，把那个对应上去，每个脉冲再用8b给它量化，采样幅度越高，8b量化后就相当于8个1或者是7个1，你这个幅度很小相当于只有一个一，其他都是0，位数变化，用8b量化，最后每秒钟采样8000次，所以一秒钟的比特数就是8乘8000，64K，这个64K就是这样来的。这个地方有个什么问题需要提醒大家呢?就是好多书上把K当成1024，好多计算机书一到这里就犯浑。这个怎么定义，很清楚，每秒钟采样8000次，8b的量化，这两个一乘的话，就是八八六十四K，这个K是1000，根本没有1024的事，就是现在还没有到1024。二进制运算就会出现1024，明白了吧，你现在还是十进制运算，所以好多书在这个地方就开始犯错误。往后到那个兆，学生说是两个1024相乘，那是二进制运算，兆是两个1024，你现在是十进制运算根本没到那一步，这就是咱们现在的书的混乱，我发现好多基础概念就开始乱了，往上就愈发不可收拾。所以你有了这个概念八八六十四K，128K的意思就是这个网每秒钟可以传送128K，所以128K对应的是两路电话。所以后来学生问我这两路电话是不是两个人同时打，打这个IP电话并着传过去，这就错了。那是模拟信号。模拟信号那时候最早上海开那个900路，960路那个，960个北京人跟960个上海人对通，大家并行传过去，它里面有960根双绞线，也可以叫960对双绞线。你打你的电话，我打我的电话，我有我的线路，你有你的线路，互不干扰，这是一根，决不是两个人打电话的时候同时传，传的时候不是同时传，宏观上看是两个人同时打电话，各打各的；到微观上就进入有线数字网的时候就变成串行，所以它才出现这个128K，每秒钟要传这些，这一秒钟的前0.5秒我传那个人的电话，后0.5秒我传这个人的电话，交叉着传。这就是宏观上的并联到微观上的串联，微观上要串联就要求网络的传输速率很高，要是传输速率低的话，宏观上的并联没法改成微观上的并联，交叉互相干扰；如果想不互相干扰就多设几条电路，各走各的路。现在所有PHDN网就是这样，翻译成中文是公共交换电话网，实际是公共电话交换网，把这两个字交换一下，这就是一个人打电话，必有一段电路别人占用不了。比如家里的座机就是这个概念，那是模拟信号。你家座机的电话从你拿起的一瞬间到你出局，比如我住的那个地方属于二局，我只要一拿，皂君庙电信局的交换机上跟我对应的红灯就亮了。你要是住在西单，你一拿你的电话西单交换局，西单商场对个那个局它那个红灯和你连的就亮了，这一片你占用了，别人用不了。数字不是这样，数字信号，像刚才说的它是每秒钟传这么多。40个G等于40乘10的九次方bps。每秒钟它传40乘10的九次方个bete，打电话的模拟信号是64K，全部变成数字信号，我只需要64K。我打模拟电话最后进入到数字网每秒钟只要64K就行了。64K，0.5秒传过去它不管，1秒传过去也可以，0.1秒传过去也可以，但是你不能两秒传过去，你要是2秒传过去对方听着就别扭了。这句话能不能理解?我给你打电话用了1秒钟，对应的数字信号是64K，那么你电话网络一秒钟得把64K传过去，然后对方一听是连贯的，话听着很自然，你要是半秒钟传过去那没关系。你半秒钟传过去以后到了交换机的地方它再给你延迟半秒。明白了吧?它不是你半秒传过去它就给你传过去，你听着就别扭了，那句话没完这句话就过来了，那就麻烦了。所以他给你延迟半秒，到终端恢复成1秒钟64K，包括数据压缩的技术这里面都用上了。我现在讲还没有用到压缩，只是最原始的转换过程。你想想64K在这个线路上传只需要多少秒，大家能算出来的，我主要算的是这个，0.6微秒，时间很短。引出这个概念主要想说明这个问题，就是这个网如果打IP电话的话，每秒钟可以打660000个IP电话。意思是北京有660000万人发话，上海、南京、美国等等有660000人接电话。为什么这个网能传这么多的电话，因为这个网的工作频率非常高，所以它才能传这么多，分到一个人那就非常短了。660000个，一秒钟拿64K来传的话,你一算就知道了，不是660000嘛，64K，你给它俩一比，一路电话是这样，还是没有压缩的。意思是说这个网一秒钟可以有660000个IP电话发出去、传过去，具体到一个IP电话需要的时间是非常短的。这个你能算出来就明白我刚才说的那句话了。宏观上是660000人同时往外打电话，实际上摊到每一个人时间非常短。为什么时间非常短?因为这6600000个电话不能并行在一个网上传，并行在一个网上传就互相交叉、互相干扰，必须改成串行。串行必须得每个时间非常短，然后才能一块儿送到终端，它感觉的出来。所以计算就是这样，要涉及到压缩的时候，现在数据压缩技术是这样的：mp3大家知道，压缩倍数最高到15倍，mp4到20倍。mp3的压缩用到这顶上的话，你就知道了容量又可以往上翻好几倍。当然现在语音压缩和音频压缩还不太一样，因为音频压缩带宽很宽，到两万。咱们讲模拟电话是3400赫兹，那是20K，两万赫兹。语音电话压缩比例国际上用的是三分之一到五分之一，也就是压缩三倍到五倍，这样对方听起来感觉没什么失真，能够容忍。按三倍来算，3乘660000，就相当于二百万个发话人，那边有二百万个接话人，这就是数据压缩。所以说数据压缩这门技术很重要。我96年就给他们开这个课了。就是北京市教委高教处举办的，北京市去了六十多个大学，九十多个老师。我给他们讲数据压缩技术，这个很有前途。现在光盘里存的是压缩的，网上传的是压缩的，到RAM里也是压缩的，所以这个技术非常重要。我专门有一道题，第六题，七种数据压缩技术分析比较，包括字符的压缩，包括音频的压缩，包括语音的压缩，包括视频的压缩，还包括电视信号的压缩，而且我顶上写了要分析比较，一一的以mp3、mp4、mp5为例进行分析。我讲那三种学生都爱听，他们都有mp3，mp4不一定每人都有，一说那个他们有兴趣，但一说里头的结构都全瞪眼了，里头最主要有个DSP电路集成块，不知道你们听说过没有，DSP，数字信号处理。这是一个专用的超大规模集成电路，全世界只有一家生产。美国有个天爱公司，德克萨斯仪器仪表公司。上海交大出事就在这个问题上栽了。去年上海交大工程技术学院院长带了十多个老师、科研人员到天爱公司去参观。因为他们接了一个计划，中国也要搞DSP专用集成电路。接了这个任务以后，他们参观完了之后买了几十个回来。回来以后把人家那个超大规模集成电路正面的漆质给涂掉了，然后盖上他们自己的编号。后来过了一年多上海交大的校级学术委员会的鉴定、上海市的市级学术委员会的鉴定、然后通过了国家级就是科技部的学术委员会的鉴定，所以去年把科技部部长第二个免职，第一个就是卫生部部长，第二个就是科技部部长徐冠华免职了。为什么?就是他答记者问非常没水平，显得交大涂涂改改就把人家的商品变成交大的发明成果了，手段很低级。以这个回答，科技部长说了，什么叫手段高级，蒙骗发现不了就叫做高级，这个回答还当部长，我都感到奇怪这些部长怎么当上去的，中国就出这种事。后来一抹到底院长也被开除了。去年复旦处理那三个教授还没一抹到底，没开除，至少他们退下来之后退休金还有，那个他们全没了。就因为交大给了五百万，国家科技部又给他五百万，最后这五百万，交大那一期鉴定每个委员给了一万的红包，上海市每个委员给了三万元红包，到了国家科技部鉴定每个委员给五万红包，还都组织三天到一个礼拜全国游，你们随便去吧，就这弄法，后来我一听这事就可笑。美国那么多顶尖的高科技公司都没人敢接这个活，他就敢接，你接也老老实实做一做。这比CPU难做，因为CPU数字信号处理重点是处理音频信号和视频信号，这比CPU难多了。CPU主要难在速度要快，计算速度要快，运行的速度要快。所以现在CPU那个AMD公司推出了一个新的四核的，他说我最大的优点是逻辑关系转换的时间大大缩短。他自己说的。当然现在我们还没有看到测试的结果。什么叫逻辑关系转换?CPU里面有与门、或门、非门，这大家知道。还有储发器、RS转换器，这个都知道的。每一个门的形态变化、还有转换器的变化，实际上都是一个逻辑关系的转换。逻辑关系转换的时间短的话，你整个速度就提高了。原来在线宽上做工夫，现在变成45纳米。45纳米相当于什么，人的一根头发是50微米到100微米的直径，你算吧，一纳米是一微米的千分之一。意思就是说线宽越小的话，集成块顶上容纳的元器件数量就越多。原来每条线都很宽，里面有很多连线，线宽占了好多面积，所以现在做到一亿以上了，就是一平方公分的二氧化硅，纯硅，九个九那个，纯硅晶片上能做到一亿以上的元器件，就是二极管、三极管，各种与、或、非门，还有各种储发器、转换器。现在人家已经抠到45纳米没法再小了。现在我把逻辑关系转换占用的时间也压缩，压缩的话整个计算机的速度就提高了，这是正路。像交大这个事，还有复旦这个事、前天又出了中山大学那个事，听说了吗，揭发了。香港大学搞了一个生物科学方面的一个研究，那篇论文写得很好，发表了，他从那顶上摘了好多，也没给人家打招呼，他这边也发表了。现在学术学风腐败，剽窃抄袭，弄虚作假相当严重、非常严重。我刚才给你们看了我是北京人事局有一个IT行业的，我是那的高评委，就是评41.38正高到那个地方去，好多论文我一看就知道肯定是假的。我当时就可以下结论。但是你当时从哪抄的我现在说不上，但只要查一下就能查出来，一看内容我就知道你不是第一份。这方面要比那些大贪官没法比了，但这些问题最后的结果你知道是什么，现在年轻的高校教师特浮躁，有的想炒股发大财，有的想倒卖房子发大财，就没人想在做学问上下功夫。所以现在给学生讲课都是对付，包括给毕业生写的评语都是错的，根本没指出学生的论文在什么地方，评语都写错了，知识面啊，呵呵，我走词了。通讯这一块要是你们都了解的话我就不说了，要是不了解我再多说点。ATM是个非常重要的一个网，因为这个网在93年推出来的时候法国内部争得很厉害，因为他93年在欧盟的范围做这个试验。因为欧盟国家都很小，所以一个小国做实验意义不大，跨国做实验够一定的长度那个网，节点数也得一定。像北京到上海的高速网，中间有六个节点，北京一站到天津，天津下一站就是徐州，然后到蚌埠、到南京，到上海。每一个点叫节点。你的节点数越多故障率就越大，延时也越大。网络指标里第一个指标就是延时。网络你一定要传一个数据包它就会造成延时，因为网的速度不是无穷大，它就要延时；节点数越多为什么丢包率越大呢?因为每一个包到了新的节点以后，在节点的入门的地方有一个存储，缓冲存储，在那儿存一下，它看看你得包送到哪个目的地，它得查一下，再给你选一个物理路由或者虚拟路由，甚至逻辑路由都可以的，这都需要时间的。这样全网加起来时间是相当可观的。所以这个网一开始争论，93年的时候国外的文章我看到过，到96年中国在邮电大学建第一个ATM网，国家试验室投了七千万的时候也是争论很大，说这个网没有前途，有一种言论就是这样说，早晚要淘汰，后来还是建了。建了之后这10年的发展看来它变成宽带骨干网是因为它有好多原始的设计、想法是比较好的。这十年全世界都在使用它、修改它、补充它。所以到了3G网，我把这一段3G网，给它加了一个优化ATM网，这个网一开始诞生的时候也是很困难，各种说法都有，但是要在使用过程中逐渐给它改进、优化、提高它，这十几年证明这是对的，所以这个网很有前途。所以大家要是有时间，你们要是想在三网合一、两网合一还有四网交叉的这三个题目上做学问的话，ATM网是个基础知识。这个里面也用了模式识别、人工智能技术，还用到动态数据库。我不知道动态数据库这个词你们懂不懂，有静态数据库，有数据仓库，数据挖掘、数据分析，现在又提出动态数据库。就是对高速网，动态数据库非常重要。ATM主要是世界公认的一个宽带、高速网。还有一个问题是虚拟网，虚拟网是VPA那个，那个网也是大量存在的。比如公司明天要开一个全国的会议，或者跟外地的用户交流，就用临时的，提前一天给北京网通打电话，我要租用一个多少带宽的一个网，希望几点开始，