《网络基础》课件-第1章 计算机网络概述

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01计算机网络的产生与发展什么是计算机网络？第一代计算机网络第二代计算机网络第三代计算机网络第四代计算机网络1.1计算机网络的产生与发展纵观计算机网络的发展历史发现，计算机网络经历了从简单到复杂，从低级到高级的发展过程在这一过程中，计算机技术与通信技术紧密结合、相互促进、共同发展，最终产生了计算机网络从1946年世界上第一台计算机ENIAC的诞生到现在网络的全面普及，计算机网络的发展大体可以分为以下4个阶段：计算机网络：计算机技术与通信技术相结合的产物面向终端的计算机网络以通信子网为中心的网络标准化网络以下一代Internet为中心的新一代网络1.1计算机网络的产生与发展是以单台计算机（主机）为中心的通信系统在这样的系统中，除中心主机外，其余终端均不具备独立处理功能面向终端的计算机网络在结构上有3种形式（a）计算机与终端直接相连

（b）终端共享通信线路（c）主机前增加CCP或FEP，终端前增加集中器或多路器第一代计算机网络第二代计算机网络第三代计算机网络第四代计算机网络面向终端的计算机网络假设你是一位计算机科学家，回到20世纪60年代，你会如何向一个普通用户解释第一代计算机网络的作用？1.1计算机网络的产生与发展（1）第1种结构：主机与终端直接相连特点：主机负载较重，且一条通信线路只与一个终端相连，通信线路的利用率较低（a）计算机与终端直接相连

面向终端的计算机网络为什么第一代计算机网络无法支持大规模的用户同时接入？第一代计算机网络第二代计算机网络第三代计算机网络第四代计算机网络1.1计算机网络的产生与发展（2）第2种结构：终端共享通信线路特点：有效提高了通信线路的利用率为解决这一问题，主机需增加相应的设备和软件完成通信协议的转换（b）终端共享通信线路但当多个终端同时要求与主机通信时，主机无法确定与哪一个终端进行通信但是这样会使得主机负载加重面向终端的计算机网络第一代计算机网络第二代计算机网络第三代计算机网络第四代计算机网络1.1计算机网络的产生与发展（3）第3种结构：在主机前增加通信控制处理机（communicationcontrolprocessor,CCP）或前端处理机（frontendprocessor,FEP），在终端云集的地方增加集中器或多路器，如图所示CCP或FEP专门负责通信控制，主机专门进行数据处理，可以有效减轻主机负载集中器或多路器实际上是设在远程终端的CCP作用：实现多个终端共享同一条通信线路（c）主机前增加CCP或FEP，终端前增加集中器或多路器面向终端的计算机网络第一代计算机网络第二代计算机网络第三代计算机网络第四代计算机网络1.1计算机网络的产生与发展典型应用：美国航空公司与IBM公司联合研制的老机票订票采统(由1台主机和2000多台终端组成)面向终端的计算机网络当主机负载较重时，会导致系统响应时间过长；可靠性较低，一旦主机发生故障，将导致整个网络系统瘫痪第一代计算机网络第二代计算机网络第三代计算机网络第四代计算机网络缺点1.1计算机网络的产生与发展为了提高网络的可靠性和可用性，人们开始研究将多台计算机相互连接的方法。1969年，美国国防部高级研究计划署开发的计算机分组交换网ARPANET投入运行。以通信子网为中心的网络第一代计算机网络第二代计算机网络第三代计算机网络第四代计算机网络标志着计算机网络的发展进入了一个新纪元，也使计算机网络的概念发生了根本性的变化在物联网和5G时代，通信子网的概念是否仍然适用？为什么？类比：一个城市的交通网络，通信子网就像交通基础设施，保证信息的流通1.1计算机网络的产生与发展分组交换网：以接口信息处理机（interfacemessageprocessor,IMP）构成的通信子网为中心，主机和终端都处在网络的边缘，构成了用户资源子网以通信子网为中心的网络第一代计算机网络第二代计算机网络第三代计算机网络第四代计算机网络各终端不仅可以共享通信子网的资源，还可以共享用户资源子网中丰富的硬件和软件资源对比：早期的面向终端的计算机网络的特点是什么？以通信子网为中心的网络1.1计算机网络的产生与发展在网络中，相互通信的计算机必须高度协调地工作，而这种“协调”是相当复杂的分层设计方法可以将庞大而复杂的问题转化为若干较小且易于处理的子问题国际标准化组织ISO于1977年设立了专门的机构研究不同公司之间的网络无法互连互通的问题，并于不久后提出——开放式系统互连参考模型（opensysteminterconnection/referencemodel,OSI/RM），简称OSI参考模型标准化网络第一代计算机网络第二代计算机网络第三代计算机网络第四代计算机网络一个能够使各种计算机互连的标准框架OSI参考模型的出现，意味着计算机网络发展到第三代，即标准化网络为了降低网络设计的复杂性，早在设计ARPANET时就有专家提出了分层的方法类比：标准化网络像一个国际通用的交通规则，保证不同国家的车辆能够顺利通行1.1计算机网络的产生与发展20世纪80年代末，局域网技术已经逐步发展成熟，光纤、高速网络技术、多媒体技术、智能网络技术等相继出现，整个网络就像一个对用户透明的巨大的计算机系统，并逐步发展为以Internet为代表的互联网，即第四代计算机网络20世纪90年代，微电子技术、大规模集成电路技术、光通信技术和计算机技术不断发展，为网络的发展提供了进一步有力的支持以Internet为代表的新一代网络第一代计算机网络第二代计算机网络第三代计算机网络第四代计算机网络Internet是如何改变我们生活的？如今的计算机网络将无数个具有独立功能的计算机系统通过通信设备和线路相连，并由功能完善的网络软件实现资源共享和数据通信类比：互联网就像是一个全球性的集市，人们可以在这里买卖商品、交流信息感谢观看第1章计算机网络概述

02计算机网络的定义与功能1.2计算机网络的定义与功能应用：政治、经济、军事、教育、医疗等各个领域定义：从资源共享的角度出发，将分布在不同地理位置的具有独立功能的多台计算机，通过通信设备和线路连接起来，在网络操作系统的控制下，按照约定的通信协议进行信息交换，以实现资源共享的系统1.数据通信3.提高系统的可靠性2.资源共享4.均衡负荷与分布式处理功能：1.2计算机网络的定义与功能数据通信资源共享提高系统的可靠性均衡负荷与分布式处理在计算机网络中，计算机与计算机之间可以快速、可靠地相互传递各种信息。利用计算机网络的数据通信功能，人们可以使用网络上的各种应用（也称服务）。如程序、文件、图形、图像、音频、视频等如收发电子邮件，组织视频会议，开展远程教学、远程医疗等假设你正在设计一个在线游戏，你会如何利用数据通信功能来提升用户体验？（提示：从实时数据传输和低延迟的角度出发）类比：数据通信像快递，保证信息能够快速准确地传递1.2计算机网络的定义与功能数据通信资源共享提高系统的可靠性均衡负荷与分布式处理资源共享就是共享计算机网络中的硬件资源、软件资源和信息资源资源共享硬件资源可以让连接在网络上的用户都能使用网络中包括这些昂贵设备在内的各种不同类型的硬件设备软件资源允许多个用户同时调用各种软件资源，并保持数据的完整性和统一性信息资源是一种非常重要和宝贵的资源互联网作为一个巨大的信息资源宝库，其信息资源涉及各个领域，内容极为丰富，每个接入计算机网络的用户都可以搜索、访问、浏览及获取这些信息资源类比：资源共享像一个图书馆，大家共享书籍资源1.2计算机网络的定义与功能（1）硬件资源许多计算机硬件设备是十分昂贵的，如可以进行复杂运算的巨型计算机、海量存储器、高速激光打印机、大型绘图仪和一些特殊的外部设备等（2）软件资源计算机网络中有着极为丰富的软件资源，如网络操作系统、应用软件、工具软件、数据库管理软件等例如，网络中一台低性能的计算机可以通过共享使用不同类型的硬件设备，既解决了当前计算机硬件资源贫乏的问题，同时也有效地利用了现有的资源，充分提高了资源利用率例如，用户可以使用各种网络应用软件共享远程服务器上的软件资源，也可以通过一些网络应用程序，将共享软件下载到本机使用数据通信资源共享提高系统的可靠性均衡负荷与分布式处理1.2计算机网络的定义与功能数据通信资源共享提高系统的可靠性均衡负荷与分布式处理在某些对稳定性和可靠性要求较高的场合，利用计算机网络的备份技术可以有效提高计算机系统的可靠性。当网络中的某台计算机出现故障时，可以立即由另一台计算机代替它完成所承担的任务。当某台计算机负载过重时，通过网络和一些应用程序的管理，可以将任务传送给网络中其他计算机进行处理，以均衡工作负载，减少网络延迟，充分发挥计算机网络中各计算机的作用，提高整个网络的工作效率。这种处理方式称为分布式处理应用：铁路、工业控制、空中交通、电力供应等既方便处理大型任务，减轻计算机负载，又提高了系统的可用性类比：均衡负荷与分布式处理像一个交通指挥中心，合理分配车辆到不同的道路上类比：提高系统的可靠性像一座桥梁，有多个支撑点，防止坍塌感谢观看第1章计算机网络概述

03计算机网络的组成与拓扑结构1.3.1计算机网络的组成典型的计算机网络从逻辑功能上可以分为两个子网：资源子网通信子网计算机网络的组成1.3.1计算机网络的组成资源子网通信子网资源子网主要负责全网的数据处理业务，为全网用户提供各种网络资源与网络服务资源子网由主机、终端、各种软件资源等组成（1）主机：资源子网的主要组成单元，它通过通信线路与通信子网的通信设备相连接主机主要为本地用户访问网络或其他主机设备、共享资源提供服务。根据其作用的不同，可分为：主机大型机微型机小型机中型机文件服务器应用程序服务器通信服务器数据库服务器假设你正在设计一个学校的计算机网络，你会如何利用资源子网来满足学生和教师的需求？（提示：从文件服务器、打印服务器等角度出发）1.3.1计算机网络的组成资源子网通信子网（2）终端：用户访问网络的界面，可以是简单的输入、输出终端，也可以是带有微处理机的智能终端终端可以通过主机连入网内，也可以通过终端控制器或通信设备连入网内（3）网络软件在网络中，每个用户都可以共享其中的各种资源，所以需要对网络资源进行全面的管理、合理的调度和分配，并防止网络资源丢失或被非法访问、破坏网络软件是实现上述功能不可缺少的工具网络协议软件网络通信软件网络操作系统网络管理软件网络应用软件用于控制和协调网络资源的分配、共享，提供网络服务，是最主要的网络软件1.3.1计算机网络的组成资源子网通信子网通信子网主要承担全网的数据传输、转发、加工、转换等通信处理工作（1）通信设备和通信线路通信设备指网络互连设备通信线路指在通信设备与通信设备、通信设备与主机之间提供数据通信的通道通信子网（2）通信协议是通信子网中设备之间进行数据通信时必须遵守的规则、标准和约定（如TCP/IP协议簇），是通信双方关于通信如何进行所达成的协议包括网卡、中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、调制解调器等如同轴电缆、双绞线、光纤等有线通信线路，或无线电波、微波、红外线等无线通信线路通信线路和网络上的各种通信设备共同组成了通信信道例如，用什么样的格式表达、组织和传输数据，如何校验和纠正信息传输中的错误，以及传输信息的时序组织与控制机制等类比：通信子网如一个国际通信线路，连接不同国家的办公室课堂讨论如果一个小型企业要搭建一个内部网络，你认为应该重点考虑资源子网还是通信子网？为什么？幸运儿1.3.2计算机网络的拓扑结构网络拓扑结构是指用传输介质将计算机等各种设备互连起来形成的布局将网络中的计算机等设备抽象为点，称为“节点”信线路抽象为线，称为“链路”由节点和链路构成的抽象结构就是网络拓扑结构总线型拓扑结构网络拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构想一想有哪些拓扑结构1.3.2计算机网络的拓扑结构总线型拓扑结构由单根总线连接网络中所有节点当一个节点向另一个节点发送数据时，它先向整个网络广播一条消息，通知其他节点它将发送数据正式发送数据时，则只有目的节点接收发送给它的数据，其他节点会忽略这条数据总线型拓扑结构在总线型拓扑结构中，所有节点共享总线的全部容量优点缺点结构简单、便于扩充、线路利用率高、安装使用方便由于单信道的限制，一个总线型网络上的节点越多，网络发送和接收数据的效率就越低一旦总线出现故障，整个网络将陷于瘫痪类比：总线型像一条单行道，所有车辆都必须在这条路上行驶总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构1.3.2计算机网络的拓扑结构在星型拓扑结构中，每个节点都通过一条点对点链路与中心节点相连，如图1-5所示任意两个节点之间都必须通过中心节点，并且只能通过中心节点进行通信中心节点通过存储转发技术实现两个节点之间的数据传送，其设备可以是集线器，也可以是交换机星型拓扑结构类比：星型像一个轮毂和辐条，所有设备都连接到中心节点假设你正在设计一个家庭网络，你会选择星型拓扑结构吗？（提示：从中心节点的管理和扩展性的角度出发）优点结构简单、组网容易，便于控制和管理，网络延迟小缺点中心节点负载较重，容易形成系统的“瓶颈”，线路的利用率也不高总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构1.3.2计算机网络的拓扑结构环型拓扑结构是由各节点首尾相连形成的闭合环型结构环型拓扑结构中的数据传送是单向的即沿一个方向从一个节点传送到另一个节点环型拓扑结构类比：环型像一个接力赛，数据在节点之间传递假设你正在设计一个工业控制网络，你会选择环型拓扑结构吗？（提示：从数据传输的可靠性和冗余性的角度出发）优点缺点结构简单，组网容易，便于管理若某个节点发生故障，则整个网络瘫痪；当节点过多时，将影响数据传输效率，非常不利于网络扩展总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构1.3.2计算机网络的拓扑结构总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构在实际组建较大型的网络时，往往采用多级星型网络，并将多级星型网络按层排列，即形成树型网络在树型拓扑结构中，节点按层次进行连接，顶部节点是核心设备，底部节点是终端设备，而其他各层可以是多路转换器、集中器或部门级服务器等设备信息交换主要在上下层互连节点之间进行，同层节点之间一般不进行数据交换或数据交换量小树型拓扑结构类比：树型像一个公司的组织架构，有层级和分支优点缺点易于扩展，可以延伸出许多分支，故障隔离容易越靠近顶部的节点，其可靠性要求就越高树型拓扑结构可以看成是星型拓扑结构的扩展假设你正在设计一个大型企业的网络，你会选择树型拓扑结构吗？（提示：从层次结构和管理效率的角度出发）1.3.2计算机网络的拓扑结构总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构网状拓扑结构类比：像一个蜘蛛网，多个连接点保证了网络的稳定性优点缺点可靠性高，数据传输效率高，单个设备或线路出现故障不影响整个网络的通信结构复杂，必须采用路由选择算法和流量控制方法线路成本高，不易管理和维护在实际组网中，采用的拓扑结构不是单一的，而是要根据具体需要和环境选择一种或多种合适的拓扑结构假设你正在设计一个金融网络，你会选择网状拓扑结构吗？（提示：从高可靠性和冗余性的角度出发）在网状拓扑结构中，每个节点至少通过两条链路与其他节点相连感谢观看移动通信网络规划与优化项目1

认识5G网络任务1.3解析空口关键技术任务1.3任务描述与目标5G空口技术核心研习5G新空口是5G无线接入的核心载体，实现了对4G空口技术的全方位升级，有效支撑高速率、低时延、超可靠及海量连接的多元化业务需求。本任务将围绕核心技术体系展开，深入研习大规模MIMO、毫米波、信道编码等关键技术原理与应用逻辑。01架构与设计认知深入解析5G新空口的整体技术架构，掌握其灵活高效的系统设计特点，从协议栈与物理层视角建立对5G无线接入网的全局认知，理解其支撑多样化业务的底层逻辑。02核心技术原理攻坚熟练掌握大规模MIMO、毫米波通信、新型信道编码（Polar/LDPC）、灵活帧结构及动态频谱共享等关键技术的基础原理，理解各技术模块如何协同提升网络容量与传输效率。03代际演进与优势洞察对比分析5G与4G空口技术的核心差异，明确5G在峰值速率、传输时延、连接密度等维度的革新优势，理解技术演进背后的设计初衷与行业应用价值。1.3.1MassiveMIMO——大规模天线技术技术核心：多天线MassiveMIMOMassiveMIMO通过在基站部署大规模天线阵列，利用空间维度资源，实现信号的精准赋形与多用户并行传输，有效解决频谱资源稀缺难题，是提升5G网络容量与覆盖的核心技术支柱。5G大规模天线技术MassiveMIMO技术优势核心优势——全面释放通信潜能01波束分辨率高信道向量具有极高的指向性分辨率，能像聚光灯般精准聚焦单个用户，大幅减少信号的漫射损耗与覆盖浪费。02用户信道低相关性在城市等强散射环境中，不同用户的信道矩阵呈现极低相关性，有效隔离多用户信号，显著降低相互间的干扰。03空间自由度提高在视距传播场景下，可支持更多的并行数据流同时传输，充分挖掘空间维度的通信资源，大幅提升系统吞吐量。04阵列增益与干扰抑制天线阵列可带来显著的功率叠加增益以增强接收信号强度，同时利用波束赋形技术主动抑制来自其他方向的干扰信号。MassiveMIMO关键技术核心技术：空分复用与智能波束赋形MassiveMIMO作为5G无线通信的核心驱动力，通过部署大规模天线阵列，从空间维度挖掘频谱资源潜力，实现系统容量、覆盖范围与抗干扰能力的全面跃升。技术原理与应用价值01空分复用(SDMA)：利用超过100根天线构建空间隔离，在同一时频资源上并行服务海量用户，突破传统8天线的容量瓶颈，实现频谱利用率的指数级提升。02智能波束赋形：动态调整天线加权系数形成定向波束，增强信号增益与边缘覆盖；通过方向角、倾角等波束4元组实现精准覆盖，抑制干扰并提升用户体验。空分复用波束赋型毫米波技术——大带宽的关键来源毫米波核心价值解析毫米波技术是5G迈向Gbps级超大带宽的核心路径。它利用24GHz以上高频段的连续频谱资源，突破传统频段的带宽瓶颈，结合香农定理实现吞吐量倍增，成为支撑5G超高速率、低时延体验的关键技术之一。01技术原理：带宽基石为满足5G高速率KPI需求，必须依托毫米波的高频段特性。该频段拥有未被充分开发的连续频谱，可提供数百MHz甚至1GHz的超大连续带宽，这是Sub-6G频段无法比拟的，是实现极致速率的物理基础。02性能增益：吞吐倍增根据香农定理，信道容量与带宽成正比。毫米波的超大带宽直接推动吞吐量跃升，再结合高阶调制等提升频谱效率的技术，以及密集站点部署策略，可实现单用户速率的指数级提升，满足海量数据传输需求。03场景适配：热点覆盖毫米波虽覆盖范围有限，但单基站容量极高，是高人流密度场景的理想选择。在商场、体育馆、会展中心等热点区域，它能快速补充网络容量，解决局部流量拥堵，为用户提供稳定的超高速率服务。高频信道传播损耗分析毫米波频段损耗特性与实测数据对比损耗类型维度核心传播特性描述典型场景影响与实测数据自由空间损耗随频率升高呈对数级增长，遵循传输公式，是无线信号传播的基础衰减来源，频率越高衰减速率越快。频率每翻倍损耗增加约6dB；实测10GHz基础损耗+12dB，28GHz升至+20dB，直接导致毫米波覆盖距离大幅缩短。障碍物穿透损耗毫米波波长极短，穿透墙体、树木等障碍物时能量衰减剧烈，其穿透损耗远大于Sub-6G低频段信号。实测对比：28GHz穿墙损耗达+14dB（10GHz为+8dB）；树叶穿透损耗翻倍（+8dBvs+4dB），室内覆盖需部署更多微基站。绕射与遮挡损耗高频信号绕射能力弱，遇到建筑物、地形遮挡时难以绕过障碍物传播，极易形成信号阴影区。实测：28GHz绕射损耗达+10dB，是10GHz（+5dB）的两倍；城市密集区易出现快衰落，对视距传输依赖度高。雨衰与大气吸收大气中的水分子、氧气会对毫米波产生吸收和散射作用，降雨、雾雪等恶劣天气会显著加剧信号衰减。暴雨天气下28GHz损耗额外增加10dB以上；相比10GHz，毫米波对气象条件更为敏感，网络规划需预留充足链路余量。频段实测总览10GHz属中高频，兼顾覆盖与容量，是平衡型选择；28GHz属毫米波，带宽大但损耗极高，需密集组网。实测数据：10GHz综合损耗约30dB，覆盖半径大；28GHz综合损耗高达57dB，主要用于高容量热点的小范围深度覆盖。毫米波技术的应用毫米波技术——突破速率极限的核心引擎毫米波凭借超大带宽成为5G实现Gbps级速率的关键，虽面临传播损耗大的挑战，但通过智能波束管理、固定无线接入（FWA）及高低频协同组网，已成为构建未来超宽带通信的核心支柱。核心技术与应用场景01智能波束管理：通过窄波束成形与智能追踪算法，为用户实时匹配最佳发射-接收波束对，抵消路径损耗，保障毫米波信号的稳定传输与高信噪比。02场景化组网与替代方案：利用FWA替代光纤解决布线难题，同时采用高低频混合组网，低频承载信令与广覆盖，高频在热点区域释放Gbps级超大带宽，兼顾覆盖与速率。高频波束管理高低频混合组网5G新编码：信道编码方案1.3.3编码标准与核心优势编码类型核心应用信道技术特性与核心优势LDPC码

低密度奇偶校验码上下行共享信道(PDSCH/PUSCH)

寻呼信道(PCH)译码速度快且复杂度低，相比传统Turbo码获得0.5dB信噪比增益；专为eMBB大带宽场景设计，完美适配20Gbps超高峰值速率需求，是海量数据传输的最佳选择。Polar码

极化码广播信道(BCH)

控制信道(DCI/UCI)基于信道极化理论，可逼近香农信道容量极限；具备极强的抗干扰能力与传输可靠性，适配小数据包、低时延的控制信令传输，实现极简高效的译码部署。混合编码策略

3GPP标准方案5GNR全系统信道适配

独立部署，按需调度采用“数据信道LDPC+控制信道Polar”的组合架构，既保证了用户面数据的高速率吞吐，又确保了控制面信令的高可靠传输；是兼顾性能与稳定性的最优解，成为5G时代的全球统一标准。5G新空口（NR）与NOMA技术关键技术：波形设计与多址接入优化5G通过灵活的波形设计与先进的多址技术，重构了空口传输能力。下行采用可扩展OFDM适配大带宽需求，上行优化为DFT-S-OFDM降低终端功耗，结合NOMA技术打破正交限制，实现系统容量与连接密度的双重突破。核心技术优势与场景价值01灵活波形设计：下行采用可扩展OFDM波形，支持灵活子载波间隔以适配不同带宽；上行采用DFT-S-OFDM技术，大幅降低峰均比（PAPR），减少终端发射机复杂度与功耗，显著延长手机续航。02NOMA非正交多址：突破正交资源限制，允许多用户共享同一时频资源，通过功率域分配实现用户区分。有效提升系统接入容量与频谱利用率，完美适配高密度物联网与超密集组网场景。可扩展OFDMDFT-S-OFDMNOMA三大场景与MUSA技术突破传统多址限制，赋能5G全场景业务体验升级NOMA通过功率域非正交复用打破传统资源分配瓶颈，让多用户共享时频资源，大幅提升频谱效率。MUSA作为其关键分支，利用稀疏编码进一步强化多用户接入能力，成为支撑5G三大核心场景的技术基石。核心场景赋能与技术优势01三大核心场景：mMTC提升海量设备接入容量，简化随机接入；eMBB通过资源共享增强频谱效率，降低终端功耗；uRLLC实现低时延、高可靠传输，优化空口资源利用效率。02MUSA技术原理：允许多用户复用相同空口资源，利用功率差异与稀疏编码特性区分用户，在提升系统容量的同时，有效降低信令开销与接入时延，是NOMA技术的重要演进方向。NOMA应用场景5G空口技术的革新逻辑5G空口技术：驱动万物互联的无线侧核心引擎01核心革新逻辑通过融合大规模MIMO、毫米波、新型信道编码及NOMA等技术，突破4G性能瓶颈，实现频谱效率、传输带宽与抗干扰能力的质的飞跃，构建5G泛在连接的基础。02大规模MIMO技术部署256天线阵列，利用波束赋形与空间复用技术，将系统频谱效率提升5倍以上，大幅增强多用户并发接入能力与信号覆盖质量。03毫米波与超宽带利用24-100GHz高频段的超大可用带宽，实现数Gbps级的峰值速率，赋能固定无线接入(FWA)与宏微协同的混合组网架构。04新编码与NOMA技术引入LDPC与Polar高效信道编码，结合非正交多址(NOMA)技术，提升传输可靠性与接入容量，全面支撑增强移动宽带、海量机器类通信与高可靠低时延三大场景。谢谢观看第1章计算机网络概述

03计算机网络的组成与拓扑结构1.3.1计算机网络的组成典型的计算机网络从逻辑功能上可以分为两个子网：资源子网通信子网计算机网络的组成1.3.1计算机网络的组成资源子网通信子网资源子网主要负责全网的数据处理业务，为全网用户提供各种网络资源与网络服务资源子网由主机、终端、各种软件资源等组成（1）主机：资源子网的主要组成单元，它通过通信线路与通信子网的通信设备相连接主机主要为本地用户访问网络或其他主机设备、共享资源提供服务。根据其作用的不同，可分为：主机大型机微型机小型机中型机文件服务器应用程序服务器通信服务器数据库服务器假设你正在设计一个学校的计算机网络，你会如何利用资源子网来满足学生和教师的需求？（提示：从文件服务器、打印服务器等角度出发）1.3.1计算机网络的组成资源子网通信子网（2）终端：用户访问网络的界面，可以是简单的输入、输出终端，也可以是带有微处理机的智能终端终端可以通过主机连入网内，也可以通过终端控制器或通信设备连入网内（3）网络软件在网络中，每个用户都可以共享其中的各种资源，所以需要对网络资源进行全面的管理、合理的调度和分配，并防止网络资源丢失或被非法访问、破坏网络软件是实现上述功能不可缺少的工具网络协议软件网络通信软件网络操作系统网络管理软件网络应用软件用于控制和协调网络资源的分配、共享，提供网络服务，是最主要的网络软件1.3.1计算机网络的组成资源子网通信子网通信子网主要承担全网的数据传输、转发、加工、转换等通信处理工作（1）通信设备和通信线路通信设备指网络互连设备通信线路指在通信设备与通信设备、通信设备与主机之间提供数据通信的通道通信子网（2）通信协议是通信子网中设备之间进行数据通信时必须遵守的规则、标准和约定（如TCP/IP协议簇），是通信双方关于通信如何进行所达成的协议包括网卡、中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、调制解调器等如同轴电缆、双绞线、光纤等有线通信线路，或无线电波、微波、红外线等无线通信线路通信线路和网络上的各种通信设备共同组成了通信信道例如，用什么样的格式表达、组织和传输数据，如何校验和纠正信息传输中的错误，以及传输信息的时序组织与控制机制等类比：通信子网如一个国际通信线路，连接不同国家的办公室课堂讨论如果一个小型企业要搭建一个内部网络，你认为应该重点考虑资源子网还是通信子网？为什么？幸运儿感谢观看第1章计算机网络概述

03拓扑结构1.3.2计算机网络的拓扑结构网络拓扑结构是指用传输介质将计算机等各种设备互连起来形成的布局将网络中的计算机等设备抽象为点，称为“节点”信线路抽象为线，称为“链路”由节点和链路构成的抽象结构就是网络拓扑结构总线型拓扑结构网络拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构想一想有哪些拓扑结构点击播放微课计算机网络的拓扑结构1.3.2计算机网络的拓扑结构总线型拓扑结构由单根总线连接网络中所有节点当一个节点向另一个节点发送数据时，它先向整个网络广播一条消息，通知其他节点它将发送数据正式发送数据时，则只有目的节点接收发送给它的数据，其他节点会忽略这条数据总线型拓扑结构在总线型拓扑结构中，所有节点共享总线的全部容量优点缺点结构简单、便于扩充、线路利用率高、安装使用方便由于单信道的限制，一个总线型网络上的节点越多，网络发送和接收数据的效率就越低一旦总线出现故障，整个网络将陷于瘫痪类比：总线型像一条单行道，所有车辆都必须在这条路上行驶总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构1.3.2计算机网络的拓扑结构在星型拓扑结构中，每个节点都通过一条点对点链路与中心节点相连，如图1-5所示任意两个节点之间都必须通过中心节点，并且只能通过中心节点进行通信中心节点通过存储转发技术实现两个节点之间的数据传送，其设备可以是集线器，也可以是交换机星型拓扑结构类比：星型像一个轮毂和辐条，所有设备都连接到中心节点假设你正在设计一个家庭网络，你会选择星型拓扑结构吗？（提示：从中心节点的管理和扩展性的角度出发）优点结构简单、组网容易，便于控制和管理，网络延迟小缺点中心节点负载较重，容易形成系统的“瓶颈”，线路的利用率也不高总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构1.3.2计算机网络的拓扑结构环型拓扑结构是由各节点首尾相连形成的闭合环型结构环型拓扑结构中的数据传送是单向的即沿一个方向从一个节点传送到另一个节点环型拓扑结构类比：环型像一个接力赛，数据在节点之间传递假设你正在设计一个工业控制网络，你会选择环型拓扑结构吗？（提示：从数据传输的可靠性和冗余性的角度出发）优点缺点结构简单，组网容易，便于管理若某个节点发生故障，则整个网络瘫痪；当节点过多时，将影响数据传输效率，非常不利于网络扩展总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构1.3.2计算机网络的拓扑结构总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构在实际组建较大型的网络时，往往采用多级星型网络，并将多级星型网络按层排列，即形成树型网络在树型拓扑结构中，节点按层次进行连接，顶部节点是核心设备，底部节点是终端设备，而其他各层可以是多路转换器、集中器或部门级服务器等设备信息交换主要在上下层互连节点之间进行，同层节点之间一般不进行数据交换或数据交换量小树型拓扑结构类比：树型像一个公司的组织架构，有层级和分支优点缺点易于扩展，可以延伸出许多分支，故障隔离容易越靠近顶部的节点，其可靠性要求就越高树型拓扑结构可以看成是星型拓扑结构的扩展假设你正在设计一个大型企业的网络，你会选择树型拓扑结构吗？（提示：从层次结构和管理效率的角度出发）1.3.2计算机网络的拓扑结构总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构网状拓扑结构类比：像一个蜘蛛网，多个连接点保证了网络的稳定性优点缺点可靠性高，数据传输效率高，单个设备或线路出现故障不影响整个网络的通信结构复杂，必须采用路由选择算法和流量控制方法线路成本高，不易管理和维护在实际组网中，采用的拓扑结构不是单一的，而是要根据具体需要和环境选择一种或多种合适的拓扑结构假设你正在设计一个金融网络，你会选择网状拓扑结构吗？（提示：从高可靠性和冗余性的角度出发）在网状拓扑结构中，每个节点至少通过两条链路与其他节点相连第1章计算机网络概述

03计算机网络的组成与拓扑结构第1章计算机网络概述

04计算机网络的分类1.4计算机网络的分类计算机网络的分类方式有很多，如依据覆盖范围、传输介质、通信方式、使用对象等分类。按覆盖范围分类局域网(LAN)城域网(MAN)广域网(WAN)按网络传输技术分类广播式网络点到点网络按传输介质分类有线网(双绞线网、光纤网)无线网按拓扑结构分类总线型环型星型树型网状型按网络协议分类以太网令牌环网令牌总线网FDDI网ATM网1.4计算机网络的分类依据网络的覆盖范围分类依据网络的传输介质分类常用于连接办公室、校园、工厂及企业的个人计算机或工作站，以便个人计算机或工作站之间共享资源（如打印机）和数据通信指较小地理区域内的计算机相互连接所构成的计算机网络局域网城域网广域网局域网的特征：①局域网覆盖地理范围小，通常为几十米到几千米之间，且采用单一的传输介质②局域网的数据传输速率高，通常为10Mbps～10Gbps③由于数据传输距离短，局域网传输时延低且误码率低④局域网组网方便、使用灵活，是目前计算机网络中最活跃的分支局域网（localareanetwork，LAN）假设你正在设计一个城市的智能交通网络，你会选择哪种网络？1.4计算机网络的分类依据网络的覆盖范围分类依据网络的传输介质分类城域网覆盖范围通常为一个城市，地理范围为方圆几千米至几万米，传输速率在1Mbps以上城域网（metropolitanareanetwork，MAN）局域网城域网广域网典型：Internet，是世界上发展速度最快、应用最广泛和规模最大的公共计算机信息网络系统所采用的技术与局域网类似，只是在覆盖范围上更大一些目前多采用光纤作为传输介质广域网（wideareanetwork,WAN）广域网城域网局域网类比：局域网像一个小区城域网像一个城市广域网像一个国家通常覆盖很大的地理范围，可以是一个地区、一个省、一个国家甚至全球传输速率比局域网低得多有线网：指采用同轴电缆、双绞线、光纤等有线传输介质进行数据传输的网络优点：传输稳定性高、安全性好，数据在有线介质中传输，几乎不受外界环境干扰，

有线网的传输速度快1.4计算机网络的分类依据网络的覆盖范围分类依据网络的传输介质分类无线网：指采用无线电波、微波、红外线等无线传输介质进行数据传输的网络优点：移动性强、安装简易、成本低廉、网络扩展能力强缺点：容易受到信号干扰、安全性较低，并且网络传输速度易受距离和障碍物的影响例如，光纤网络可以实现超高速率的数据传输，满足海量数据传输的需求

但有线网灵活性较差，建设成本高，后期维护也比较麻烦类比：有线网络像一条有轨电车

无线网络像一辆无人驾驶汽车感谢观看移动通信网络规划与优化项目1

认识5G网络任务1.4研究网络关键技术任务1.4任务描述与目标5G核心网关键技术概览5G相较于4G实现了全方位技术升级，不仅革新了无线空口技术，更在组网架构、算力承载与资源调度上突破创新。本任务将深入研习超密集组网(UDN)、云化接入网(CloudRAN)、边缘计算(MEC)及网络切片四大核心技术。🎯核心认知构建：系统掌握5G网络核心技术的基础概念、底层技术原理与整体架构特点，厘清各项技术在5G网络生态中的定位与价值。⚙️技术机制剖析：深入理解超密集组网的干扰协调机制、CloudRAN的集中化处理逻辑、MEC的边缘算力调度模式以及网络切片的资源隔离与灵活部署流程。🚀应用能力提升：通过理论学习与原理拆解，具备分析5G网络部署场景、评估技术选型优劣的能力，为后续5G网络规划、运维优化及创新应用开发奠定坚实的理论基础。SDN/NFV技术——SDNSDN：打破硬件束缚，实现网络的软件化定义与灵活编排核心定义源于OpenFlow，核心理念是网络软件化与能力开放，实现控制面与数据面分离，让网络具备软件般的灵活性与可编程性。三层体系应用层承载各类网络业务与应用；控制层负责网络策略计算与全局资源调度；基础设施层负责数据的高速转发与执行。关键特征资源虚拟化实现逻辑与物理网络分离；控制集中化保障全局流量优化；能力开放化通过API实现应用与网络的无缝集成。架构价值大幅降低网络运维复杂度，加速新业务上线周期，为云网融合、数据中心互联及5G/6G网络提供弹性架构支撑。架构图解：图示清晰展现了SDN的分层交互逻辑，应用层通过北向API与控制层交互获取网络能力，控制层则通过南向接口（如OpenFlow协议）统一管控基础设施层的网络设备，这种解耦设计彻底打破了传统网络的封闭性，是实现未来网络智能化的关键基础。SDN/NFV技术——NFV网络功能虚拟化：重构电信网络的灵活性与效率！核心定义基于云计算与虚拟化技术，将路由器、防火墙等网络功能（VNF）从专用硬件剥离，实现软硬件解耦，让网元以软件形式运行在通用服务器上。核心价值实现硬件资源的统一管理与弹性调度，大幅缩短新业务上线周期（数月→周级），提升资源利用率，降低运营商的资本性支出与运维成本。架构体系由基础设施层（计算/存储/网络硬件）、虚拟层（VNF网元）、管理层（NFVO编排、VNFM管理、VIM虚拟化管理）及业务支撑层（OSS/BSS）组成。应用场景广泛用于移动核心网、宽带接入网、边缘计算节点，适配5G网络切片、物联网网关、企业专网及云网融合的快速部署需求。NFV与SDN的协同效应：NFV解决了“功能硬件化”的僵化问题，SDN解决了“控制与转发紧耦合”的管控问题。二者结合构建出灵活、可编程、弹性的新一代网络架构，成为支撑5G、云原生、AI及数字化转型的关键底层技术。网络切片技术——概念与原理网络切片核心要素解析网络切片是5G及未来网络的关键使能技术，通过虚拟化将单一物理网络切分为多个并行的端到端虚拟逻辑网络。每个切片拥有独立的资源与服务特性，可灵活适配智慧交通、工业互联网、高清直播等差异化场景需求，实现“一网多用、按需定制”。01核心概念定义本质是网络虚拟化技术，将一张物理网切分为多张并行的虚拟逻辑网。每个切片包含独立的控制面、用户面功能及专属的计算、存储、带宽资源。切片具备端到端特性，覆盖从接入网、传输网到核心网的完整路径。面向特定业务场景定制网络特征，如低时延、高带宽或高可靠性。02关键驱动因素业务需求的极端差异化：自动驾驶需毫秒级低时延，VR/AR需吉比特级高带宽，海量IoT需超大规模连接，单一网络无法兼顾。传统网络资源利用率低：静态资源分配导致忙闲不均，切片实现资源动态共享与按需分配。降低运营成本：通过统一基础设施承载多业务，减少专用网络的重复建设投入。03核心价值与优势资源硬隔离：保障业务安全性与可靠性，避免不同业务之间的干扰与拥塞。弹性伸缩：支持切片资源的分钟级动态扩容与缩容，灵活应对突发流量。快速部署：业务切片可实现快速开通与迭代，缩短新业务上线周期。定制化服务：为垂直行业提供专属的网络质量保障，加速数字化转型。网络切片技术的实现基础核心技术架构与管理机制网络切片依托SDN与NFV深度融合，打破传统网络的硬件绑定，实现资源虚拟化与控制面/数据面分离，为5G及未来网络提供按需分配、隔离独立的逻辑网络环境。SDN/NFV：技术底座支撑NFV核心作用：通过软硬件解耦，将网络功能从专用硬件迁移至通用服务器，实现网络资源的弹性扩展与灵活部署。SDN关键价值：实现控制平面与数据平面分离，赋予网络强大的可编程性与集中管控能力，是切片灵活调度的“大脑”。两者结合构建了弹性基础设施，为网络切片的快速部署与实例化提供了底层支撑。切片定义：按需隔离定制灵活定义标准：可根据业务场景（如工业控制、高清视频）、服务等级（时延、带宽）或用户群体等任意维度进行定制化定义。逻辑隔离特性：不同切片在物理层共享基础设施，但在逻辑层面完全隔离，确保业务的安全性与独立性，互不干扰。通过SDN架构实现业务快速实例化，让网络能力适配千行百业的差异化需求。全生命周期：智能动态管控端到端管理：切片管理器负责切片从创建、部署、运行监控到删除的全流程生命周期管控。动态资源调度：基于网络实时负载与业务需求，动态调整切片的资源分配，实现资源利用最大化。支持切片的弹性伸缩与快速重构，满足突发业务场景下的网络需求，提升网络响应速度。多接入边缘计算MEC概念与架构解析核心本质：连接云端算力与终端需求的“边缘智能枢纽”▍MEC三大关键内涵1.多接入：兼容5G/LTE/WiFi等异构网络，提供无缝一致的用户体验；2.边缘侧：将算力与应用下沉至基站/接入网侧，大幅缩短传输路径；3.云协同：融合“云+雾”计算架构，实现弹性资源调度与业务灵活部署。▍核心定位与价值它是IT与CT深度融合的理想载体，打破传统网络“哑管道”瓶颈，为对时延、带宽敏感的业务提供毫秒级响应保障，是支撑万物互联与数字经济的关键底座。⚡核心特性：超低时延·超高带宽·本地分流🚀核心使命：释放边缘潜力，赋能行业数字化转型车路协同与自动驾驶毫秒级通信保障行驶安全工业互联与智能制造本地算力支撑实时控制沉浸式体验(AR/VR)高带宽低卡顿极致享受远程医疗与智慧急救稳定连接保障生命救治MEC典型应用场景MEC应用场景概览01终端计算为物联网终端提供实时追踪与定位服务，辅助终端完成复杂计算任务，有效分担终端的算力与能耗压力。02企业专网在园区部署小基站构建专属网络，提供低时延、高安全的统一通信服务，支撑员工移动办公与业务系统的本地化访问。03智能车联将车联网核心能力下沉至基站侧，通过MEC实现车辆状态实时解析与指令快速下发，显著降低通信时延，保障车路协同安全。04IoT网关在终端侧部署边缘汇聚节点，对海量传感数据进行本地清洗与分析，实现毫秒级低时延响应，提升物联网系统的实时性。05沉浸体验对AR/VR的渲染数据进行边缘侧实时处理，有效减少云端传输时延，提升虚拟画面的同步精度与沉浸式体验的流畅度，打造无卡顿的虚实融合效果。超密集组网UDN超密集组网（UDN）：破解热点流量瓶颈的关键技术方案核心驱动力移动数据业务呈指数级增长，低频段频谱资源日益稀缺，单纯依靠提升频谱效率已难以满足热点区域爆发式的流量需求，这成为UDN技术发展的根本动因。容量倍增效应通过大幅增加基站部署密度，最大化挖掘空间复用潜力，实现频率复用效率的巨大提升，在商场、场馆等局部热点区域可实现百倍量级的容量跃升。典型应用场景主要覆盖人口高度密集的核心区域，包括商业中心、体育场馆、大型演唱会现场、地铁枢纽、高校校园以及高密度住宅区等流量高负荷场景。关键部署挑战需突破站址获取难、建设成本高的现实问题，同时要解决密集组网带来的复杂同频干扰、邻区干扰协调以及网络规划与优化的技术难题。技术总结：UDN通过空间维度的基站密集化部署，从根本上突破了传统频谱资源的限制，是5G及未来6G网络支撑海量连接、超高吞吐量需求的核心组网技术之一，为实现“随时随地高速互联”的愿景提供了坚实的网络基础。虚拟小区（VirtualCell）核心理念：从“蜂窝为中心”到“用户为中心”虚拟小区：随用户移动的“影子服务簇”虚拟小区由用户周围的多个接入节点动态组成，它像“影子”一样随用户移动而实时更新。这一技术打破了传统“固定蜂窝小区”的物理边界，实现了从“用户主动寻找网络”到“网络主动跟随用户”的范式转变，确保用户在高速移动中仍能获得连续、稳定的通信服务。核心技术优势与价值1.无缝体验：消除硬切换感知，保障业务连续性；

2.信令高效：减少频繁切换带来的信令开销；

3.资源最优：动态聚合周边基站资源，提升吞吐量。动态组网无固定边界，随人而动用户锚点始终处于服务资源中心资源聚合多节点联合传输与协作体验跃升低时延、高稳定的连接CloudRAN通过云化架构重构无线网络，实现控制与转发分离、资源池化共享。其三大进阶特征——开放能力、多接入协同与弹性容量，是实现5G+时代极致体验与高效运营的关键。其核心是网络功能虚拟化（NFV）。通过基于行业标准的x86服务器、存储和交换设备，来取代通信网的私有专用网元设备，实现软硬件解耦及功能抽象。特征二：开放能力与MEC下沉将计算与业务处理能力下沉至基站侧（MEC），大幅降低端到端时延，提升AR/VR、车联网等实时业务体验。同时提供标准化开放API，打破封闭架构，加速第三方应用与创新业务的快速孵化与部署。特征三：多接入技术深度聚合支持LTE、5G、WiFi6等多种无线技术的并发接入与流量聚合，实现“1+1>2”的速率叠加效果。不仅提升了单用户峰值速率，还通过多链路备份增强了网络连接的可靠性与灵活性。特征四：云化弹性与资源切片基于通用硬件资源池化，实现算力与带宽资源的动态调度。网络功能可按需灵活拆分部署，通过网络切片技术为不同业务（如eMBB、uRLLC）分配独立的资源隔离环境，最大化资源利用率。无线云化CloudRAN特征一：灵活的网络切片通过云化平台实现通信过程，支持多样化的业务与部署形态。每种切片模式均基于通用IT架构并利用ITBBU通过软件定义，CPU和存储资源可动态分配。谢谢观看第1章计算机网络概述

05计算机网络发展新技术物联网

1.5.1物联网物联网（internetofthings,IoT）：物物相连的互联网物联网是利用射频识别（RFID）系统、传感器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的基础仍然是互联网，它是在互联网的基础上延伸和扩展的网络物联网定义用户终端延伸和扩展到了任何物体，使任何物体之间都可以进行信息交换和通信你能用自己的话简单解释一下物联网的概念吗？物联网的概念让物品能“说话”、能“思考”例：智能音箱能听指令放音乐智能门锁能识别主人身份可以存储在电子标签中，由阅读器读取1.5.1物联网物联网的体系结构物联网的体系结构利用射频识别（RFID）系统、传感器、全球定位系统（GPS）等传感技术和设备，随时随地获取物体的属性信息并传输给网络层通过各种网络，将物体的信息实时、准确地传递给应用层有一个信息处理中心，用来处理从网络层得到的信息，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理静态（如温度、湿度、速度、位置等）需要使用传感器、摄像头或全球定位系统（GPS）等实时监测动态1.5.1物联网物联网作为一种新兴技术，其应用正在迅速向各个领域蔓延，从家居、医疗、物流、交通、零售、金融、工业到农业，物联网的应用无处不在。物联网的应用领域在智能家居系统中，哪些设备属于感知层？物联网的典型应用领域1.5.1物联网智能物流智能农业智能零售智能工业物联网的应用领域课堂讨论（1）同过去相比，现在的快递物流给我们带来了哪些便利？这和物联网有什么联系？（2）如果把洗衣机或冰箱联网，可以共享哪些数据？与谁共享数据？（3）如果你家的监控数据在互联网上人人可见，可能带来哪些安全隐患？幸运儿第1章计算机网络概述

05计算机网络发展的新技术

5G

1.5.2

5G5G是指第五代移动通信技术。与前几代移动通信技术相比，5G不再由某项业务能力或者某个典型技术特征所定义，它不仅是一种更高速率、更大带宽、更强能力的通信技术，还是一个多业务、多技术融合的通信网络，更是面向业务应用和以用户体验为中心的信息生态系统。1.5.2

5G5G的研发历程2013年2月，国际电信联盟无线电通信组（ITU-R）启动5G研究项目，我国也积极参与其中同年4月，工业和信息化部、国家发展和改革委员会与科学技术部联合成立了IMT-2020（5G）推进组，聚合我国产学研力量，推动我国第五代移动通信技术的研究及国际交流与合作1月，我国全面启动5G技术研发试验，分为5G关键技术试验（2015年9月—2016年9月）、5G技术方案验证（2016年6月—2017年9月）和5G系统验证（2017年9月—2018年10月）3个阶段实施6月，工业和信息化部向中国移动、中国联通、中国电信和中国广播电视台颁发5G商用牌照此后，各大运营商加快5G网络建设和业务推广，5G终端设备也逐渐普及这对5G的各项关键技术进行了充分的测试和验证，为后续的商用奠定了基础标志着5G时代正式到来2016年2019年1.5.2

5G5G的研发历程目前，我国不断推进5G网络的深度覆盖和优化，拓展5G应用场景在工业互联网、智能交通、智慧医疗等领域，5G应用取得了显著的成效例如，一些工厂利用5G技术实现了智能化生产和远程控制，一些医院开展了5G远程手术试点等5G的研发历程中，你认为最重要的里程碑是什么？1.5.2

5G5G的优点（1）更高的速率5G的理论峰值速率高达20Gbps，这使得用户能够在极短时间内下载大型文件，如高清电影、大型游戏等同时，高速的数据传输也为高清视频直播、在线云办公等应用提供了流畅无卡顿的使用体验（2）更低的延迟5G技术显著缩短了信息传输的延迟时间，理论上能够将端到端时延降低至1毫秒以内，远低于4G时代的几十毫秒更低的延迟意味着系统可以更快地响应用户指令，从而提高应用的响应速度和准确性1.5.2

5G5G的优点（3）更大的连接密度5G网络每平方千米能够支持数百万个设备的连接，可以满足大量设备同时连接到网络的需求，为智能家居、自动驾驶等领域提供了更好的支持（4）更广的覆盖范围5G采用了新型的信号处理技术和优化的基站布局方案，这使得信号能够更好地穿透建筑物等障碍物，减少信号盲区同时，通过与现有的通信基础设施相结合（如利用4G基站进行部分信号的中继和补充），5G实现了更广泛的地理区域覆盖5G相比4G有哪些显著的优点？你能从速度、延迟等方面来比较一下吗？区别：5G像一条高速公路，4G像一条普通公路1.5.2

5G5G的应用场景随着5G在2019年正式商用，各行业在应用5G后纷纷迸发出了强劲的发展活力。无论是智慧城市的建设、自动驾驶的实现，还是远程医疗、远程教育、远程办公的进一步发展，还是虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、云游戏等娱乐方式的颠覆，都离不开5G的支持。5G的典型应用场景1.5.2

5G拓展6G是指第六代移动通信技术，目前处于研发阶段。6G将在5G的基础上进一步提升性能，提供更高的带宽和更低的时延，通信速度有望比5G快数十倍甚至上百倍，为虚拟现实、增强现实、全息通信等新兴应用提供更强大的网络支持。你认为6G会在2030年后实现《头号玩家》式的“全感官沉浸体验”吗？为什么？拓展阅读全球5G发展浪潮中，中国始终处于领先地位。自2019年6月颁发5G商用牌照以来，我国秉持“适度超前、建用结合”的原则，全力推进5G网络建设。在国家政策的有力引导和全行业的共同努力下，我国5G发展持续加速，网络建设成果斐然。截至2024年11月，全国累计建成5G基站总数达419.1万个占移动基站总数的33.2%5G用户数占全国移动通信用户数

50%以上实现了“县县通千兆、乡乡通5G、村村通宽带”拓展阅读当前，我国5G发展已进入深度商用部署的关键阶段。在全球各国积极加快5G战略布局的大背景下，持续优化完善5G网络覆盖，加速推动5G全面融入千行百业，全面赋能数字中国建设，助力经济社会高质量发展，成为全行业共同肩负的重大使命和责任。远程医疗5G远程教育5G智能家居5G5G融合应用工业矿业电力港口建成700个高水平5G工厂，为全球制造业可持续数字化转型提供了中国方案实现5G应用案例数累计超过13.8万个医疗覆盖41个工业大类云办公云课堂云医疗第1章计算机网络概述

05计算机网络发展的新技术云计算

1.5.3

云计算云计算的基本概念云计算既是一种计算机新技术，也是一种IT服务模式。它将大量物理资源虚拟化成云端资源，并通过互联网进行统一管理和调度，以服务为宗旨，以按需使用、按量计费的方式提供给用户。类比：云计算像一个公共图书馆，你可以随时获取你需要的资源1.5.3

云计算云计算的特点（1）资源虚拟化云计算通过虚拟化技术将物理资源抽象为逻辑资源池，实现多用户、多应用的资源隔离与共享（2）按需分配用户可根据业务需求动态申请、释放资源（如CPU、内存、带宽），并通过自动化工具实现秒级资源分配云计算作为一种计算机新技术，以其独特的架构和技术优势，展现出以下特点（3）高可靠性云计算通过分布式架构与冗余机制，保障用户与云端之间数据传输的稳定性与实时交互效率，同时采用加密技术确保数据安全性1.5.3

云计算云计算的特点（4）高性价比用户采用“按需租用”模式，按实际使用量付费，避免硬件的过度配置和闲置浪费，可以显著降低使用成本云计算作为一种计算机新技术，以其独特的架构和技术优势，展现出以下特点（5）可扩展性云计算平台可以整合数十万，甚至上百万台服务器资源，可以动态扩展计算、存储等能力，以适配业务增长需求1.5.3

云计算云计算的应用场景随着云计算技术的成熟和普及，各行各业开始充分利用云服务提高运营效率和创新能力。企业通过将数据和应用程序托管在云端，实现资源的弹性扩展和成本优化。云平台支持远程办公、在线协作，促进教育、医疗等领域的数字化转型，使得信息共享和决策过程更加高效灵活。同时，云计算为人工智能、大数据分析提供强大计算能力，推动着创新技术的快速发展。云计算的典型应用领域第1章计算机网络概述

05计算机网络发展的新技术人工智能

1.5.4

人工智能人工智能的概念如今，无论是指纹识别、人脸识别、导航系统、美颜相机、新闻推荐、智能搜索、语音助手、翻译助手、垃圾邮件过滤等手机应用，还是智能机器人、自动驾驶汽车、无人机等工业产品，都与人工智能密切相关。人工智能（artificialintelligence,AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门学科人工智能就是让机器像人类一样具有感知能力、思考能力、沟通能力、判断能力等，从而更好地为人类服务目标是生产出能以与人类智能相似的方式做出反应的智能机器假设你是一位科幻作家，要写一个关于人工智能的故事，你会如何定义人工智能？1.5.4

人工智能人工智能的关键技术假设你是一位AI工程师，正在开发一个智能语音助手。你会重点使用哪些人工智能技术？人工智能关键技术计算机视觉机器学习机器人技术语音识别自然语言处理生物特征识别1.5.4

人工智能人工智能的关键技术指使计算机能像人类一样学习，以获取新的知识或技能，并能够重新组织已有的知识结构，从而不断改善自身性能机器学习是使计算机具有智能的根本途径之一，它让计算机不再只是通过预设的程序完成任务，而是可以通过不断学习来掌握本领机器学习计算机视觉生物特征识别自然语言处理语音识别机器人技术类比：像一个学生通过不断做题来提高成绩1.5.4

人工智能人工智能的关键技术指使计算机具有像人类一样通过视觉系统提取、观察、理解和识别图像与视频的能力计算机视觉相当于人工智能的眼睛，如医疗成像分析、智能监控、自动驾驶、机器人等，均需要利用计算机视觉系统提取并识别现场图像或视频信息机器学习计算机视觉生物特征识别自然语言处理语音识别机器人技术假设你是一位自动驾驶汽车工程师，你会如何利用计算机视觉技术来识别交通标志和障碍物？1.5.4

人工智能人工智能的关键技术机器学习计算机视觉生物特征识别自然语言处理语音识别机器人技术指使计算机能根据人的生理或行为特征对人的身份进行识别、认证注册阶段是指通过传感器采集人体的生物特征信息，然后处理这些信息得到特征向量并将其存储到数据库中生物特征识别识别阶段采用与注册阶段相同的方式采集待识别人的生物特征信息并提取特征向量，然后将提取的特征向量与存储的特征向量进行对比、分析，以完成识别或认证类比：像一把独特的钥匙，每个人都有自己的生物特征“钥匙”如摄像头、麦克风等生物特征识别如人脸、指纹、声纹等1.5.4

人工智能人工智能的关键技术机器学习计算机视觉生物特征识别自然语言处理语音识别机器人技术指使计算机拥有理解、处理人类语言的能力一个智能客服系统，能够理解用户的自然语言问题并给出准确回答例如，利用语义理解可以让计算机自动识别文章的核心内容，自动将文章按内容进行分类，自动纠正文本错误，自动提取评论中表达的观点，自动检测文本中蕴含的情绪特征等语义理解问答系统机器翻译情感分析自然语言处理技术已被广泛应用于自动翻译（如百度翻译）、聊天机器人（如小米公司开发的“小爱同学”）、新闻推荐（如今日头条）、简历筛选、垃圾邮件过滤、舆情监控等领域1.5.4

人工智能人工智能的关键技术机器学习计算机视觉生物特征识别自然语言处理语音识别机器人技术指将人类语音中的词汇内容转换为计算机可以理解的数据，即让机器能听懂“人话”语音导航语音拨号语音聊天机器人室内设备语音控制语音搜索语音购物

语音识别应用1.5.4

人工智能人工智能的关键技术机器学习计算机视觉生物特征识别自然语言处理语音识别机器人技术指将计算机视觉、语音识别、自动规划等感知与认知技术整合至极小的高性能传感器、制动器及其他设计巧妙的硬件中，以制造出能在各种环境中灵活处理不同任务的机器人一个工厂中的自动化生产线，机器人完成复杂的装配任务工业机器人服务机器人机器人技术从应用上分1.5.4

人工智能人工智能的关键技术机器学习计算机视觉生物特征识别自然语言处理语音识别机器人技术工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或其他形式的机器装置它可以接受人类指挥，也可以按照预设的程序自动运行工业机器人可以降低劳动力成本、提高生产效率，在制造行业得到广泛应用工业机器人1.5.4

人工智能人工智能的关键技术机器学习计算机视觉生物特征识别自然语言处理语音识别机器人技术服务机器人的定位就是服务从服务机器人的功能特点来看：工业机器人的工作环境通常都是已知的服务机器人的工作环境绝大多数都是未知的，服务机器人的研发难度更大服务机器人1.5.4

人工智能人工智能的应用场景人工智能的应用场景非常广泛，涵盖了从日常生活到前沿科技的多个领域在金融领域，通过搭建风险评估等模型，多维度控制金融机构的信用风险和操作风险，减少资产损失；利用智能客服快速响应客户咨询，提升服务效率。1.5.4

人工智能人工智能的应用场景在交通领域，自动驾驶技术借助人工智能感知路况、规划路线，降低交通事故风险；智能交通系统实时分析车流数据，动态优化信号灯配时，缓解拥堵。1.5.4

人工智能人工智能的应用场景在安防领域，人脸识别技术实现身份快速核验；智能监控通过行为分析及时预警异常情况。在医疗领域，手术机器人能够辅助医生对患者进行治疗；超微AI生命预警手表能够对用户的身体健康指标实施24小时不间断监测，并及时预警心脑血管疾病。1.5.4

人工智能人工智能的应用场景在物流领域，机器人自动分拣货物，路径规划算法优化配送路线，大幅提升物流效率，降低运营成本。计算机网络的产生与发展计算机网络的产生与发展计算机网络的定义与功能计算机网络的组成与拓扑结构计算机网络的分类计算机网络发展新技术本章小结感谢观看第1章计算机网络概述

05计算机网络发展的新技术物联网

1.5.1物联网物联网（internetofthings,IoT）：物物相连的互联网物联网是利用射频识别（RFID）系统、传感器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的基础仍然是互联网，它是在互联网的基础上延伸和扩展的网络物联网定义用户终端延伸和扩展到了任何物体，使任何物体之间都可以进行信息交换和通信你