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第七章 电信、互联网和无线技术
现代重工创造了无线船坞
世界上最大的造船厂将会是什么样子的呢？向生产了世界船只数量10%的位于韩国蔚山的现代重工（HHI）企业进行询问。现代重工生产油船、散货船、集装箱船、加油站、化学载体、船舶发动机、海上石油和天然气钻井平台，以及海底管道。
协调和优化多种产品的生产显然是一项艰巨的任务。公司已经在工厂计划软件上投资了将近5000万美元，为了帮助管理这项工作。但是现代重工的“工厂”占地11平方公里（4.2平方英里），横跨陆地和海洋，其中包括9个干船坞，其中最大的一个横跨7个足球场，以支持同时建造4艘船。超过12000名工人一次性建造了多达30艘船，使用了数百万个零件，大小从小零件到五层楼高的建筑不等。
这种生产环境证实，它太大并且太复杂以至于在发生这些事件时无法轻松地实时跟踪零件和库存的运动。没有最新的数据，企业资源计划软件的效率将会非常有限。更糟糕的是，由于世界贸易和运输量暴跌，最近的经济下滑对HHI的打击尤为严重。2009年新船订单下降至790万总补偿吨（CGT，该尺寸是对船舶尺寸的衡量），低于上一年的1.5亿总补偿吨 。在这种经济环境下，现代重工一直在寻找减少开支和简化生产的新方法。
HHI的解决方案是编辑整个造船厂的高速无线网络，该网络由韩国最大的电信公司KT Crop.建立。 它能以每秒4兆的速率传输数据，比向美国家庭提供高速互联网服务的典型电缆调制解调器快约4倍。该公司使用无线电传感器跟踪零件从制造车间移动到船坞侧面，然后到在建船舶上的运动。船上的工人使用笔记本电脑或者手持移动电话来访问计划，以及与一英里之外的船厂设计师进行双向视频对话。
在过去，在低于地面或低于海平面的船只内的工人必须与某人交谈时，只能爬上顶部以使用电话或对讲机。新的无线网络连接到船上的电线，在建造过程中将数字数据传送到船体周围的WI-FI无线发射器。员工的互联网电话，网络摄像头和PC已链接到WI-FI系统，因此员工可以使用Skype VoIP在地面上给同时打电话。距施工现场一英里的办公楼中的设计师使用网络摄像头来调查问题。 在船厂的道路上，30辆运输卡车连接到无线网络的接收器上，然后每20秒钟将它们的位置更新到控制室。这有助于调度员将运输商的位置与零件订单进行匹配，从而缩短每辆卡车的行程。当天的所有动作都在下午6点之前完成，而不是晚上8点。通过提高运营效率和减少人工成本，无线技术有望每年为现代重工节省4000万美元。
来源：Evan Ramstad, “High-Speed Wireless Transforms a Shipyard,” The Wall Street Journal, March 15, 2010 and “Hyundai Heavy Plans Wireless Shipyard,” The Korea Herald, March 30, 2010.
现代重工的经验显示出了当代网络技术提供的一些强大功能和机遇。该公司使用无线网络技术将设计师，工人，在建船舶和运输车辆连接起来，以加快沟通和协调，并减少执行任务所需的时间，距离或步骤数。
本章开头的图表提醒您注意本案例和本章提出的要点。现代重工生产的船舶和其他产品非常劳动密集，并且对全球经济状况的变化敏感。 它的生产环境庞大，复杂，并且极难协调和管理。该公司需要保持运营成本尽可能低。HHI的造船厂遍布广阔的区域，监视和协调不同的项目和工作团队非常困难。该网络还将院子与HHI办公室一英里外的设计师联系起来。 该网络使跟踪零件和生产活动以及优化运输卡车的运动变得更加容易。为了利用新技术，HHI必须重新设计其生产和其他工作流程。
7.1 当今商业世界中的电信和网络
如果您是在企业中运营或工作，那么就离不开网络。 您需要与客户，供应商和员工进行快速沟通。直到1990年左右，企业使用带有语音或传真的邮政系统或电话系统进行通信。 但是今天为了这个目的，您和您的员工使用连接到无线网络的计算机和电子邮件，互联网，手机和笔记本电脑。 网络和互联网现在几乎是开展业务的代名词。
网络和交流趋势
过去，企业使用两种根本不同的网络类型：电话网络和计算机网络。 电话网络历来处理语音通信，而计算机网络处理数据流量。电话网络是在20世纪由电话公司使用语音传输技术（硬件和软件）建立的，这些公司几乎始终在世界范围内作为受监管的垄断者运作。计算机网络最初是由寻求在不同位置的计算机之间传输数据的计算机公司建立的。
由于持续的电信管制放松和信息技术创新，电话和计算机网络已使用基于互联网的共享标准和设备融合为一个数字网络。如今，AT＆T和Verizon等电信提供商提供数据传输，互联网访问，蜂窝电话服务，电视节目以及语音服务。 （请参阅第3章的打开案例。）有线电视公司，例如Cablevision和Comcast，现在提供语音服务和互联网访问。计算机网络已经扩展到包括互联网电话和有限的视频服务。所有这些语音，视频和数据通信越来越多地基于互联网技术。
语音和数据通信网络也已经变得更强大（更快），更便携（更小和更具可移动性）并且更便宜。 例如，2000年典型的互联网连接速度为每秒56kb，但如今，超过60％的美国互联网用户拥有电话和有线电视公司提供的高速宽带连接，其运行速度为每秒1至1500万比特。这项服务的成本已急剧下降，从2000年的每千比特25美分下降到如今的1美分。
语音和数据通信以及Internet访问越来越多地通过宽带无线平台进行，例如手机，移动手持设备和无线网络中的PC。几年之内，美国超过一半的互联网用户将使用智能手机和移动上网本访问互联网。2010年，有8400万美国人通过移动设备访问互联网，并且这一数字到2014年有望翻番（eMarketer，2010年）。
计算机网络是什么呢？
如果必须在同一办公室将两个或更多员工的计算机连接在一起，则需要一个计算机网络。究竟什么是网络？以最简单的形式来说，网络由两台或更多台相连的计算机组成。图7-1说明了简单网络中使用的主要硬件，软件和传输组件：客户端计算机和专用服务器计算机，网络接口，连接介质，网络操作系统软件以及集线器或交换机。
网络上的每台计算机都包含一个称为网络接口卡（NIC）的网络接口设备。 当今大多数个人计算机都将该卡内置在主板中。在手机和无线局域网（Wi-Fi网络）的情况下，用于链接网络组件的连接介质可以是电话线，同轴电缆或无线电信号。
网络操作系统（NOS）路由和管理网络上的通信并协调网络资源。 它可以驻留在网络中的每台计算机上，也可以主要驻留在网络上所有应用程序的专用服务器计算机上。服务器计算机是网络上的计算机，它为客户端计算机执行重要的网络功能，例如提供网页，存储数据并存储网络操作系统（从而控制网络）。服务器软件（例如Microsoft Windows Server，Linux和Novell Open Enterprise Server）是使用最广泛的网络操作系统。
大多数网络还包含充当计算机之间连接点的交换机或集线器。 集线器是连接网络组件的非常简单的设备，将数据包发送到所有其他连接的设备。交换机比集线器具有更多的智能，并且可以过滤数据并将其转发到网络上的指定目的地。如果要与另一个网络（例如互联网）通信怎么办？您将需要一个路由器。路由器是一种通信处理器，用于通过不同的网络路由数据包，以确保发送的数据到达正确的地址。
图7-1 简单计算机网络的组件
大型企业里的网络
我们刚刚描述的网络可能适合小型企业。 但是，拥有许多不同地点且拥有数千名员工的大公司呢？ 随着公司的成长，并收集了数百个小型局域网，这些网络可以捆绑到整个公司范围的网络基础架构中。大型公司的网络基础结构由与其他局域网和公司范围内的公司网络链接的大量这些小型局域网组成。许多强大的服务器支持公司网站、公司内部网、甚至外部网。其中一些服务器链接到其他支持后端系统的大型计算机。
图7-2提供了这些更复杂，规模更大的公司范围网络的图示。在这里，您可以看到公司网络基础结构支持使用手机和智能手机的移动销售人员，链接到公司网站的移动员工，使用移动无线局域网（Wi-Fi网络）的公司内部网络以及用于 支持世界各地的经理。除了这些计算机网络之外，公司的基础设施通常还包括一个处理大多数语音数据的独立电话网络。许多公司正在放弃其传统电话网络，而使用在其现有数据网络上运行的互联网电话（稍后描述）。
从该图可以看出，大型公司网络基础结构使用了各种各样的技术，从普通电话服务和公司数据网络到互联网服务，无线网络和移动电话，应有尽有。
图7-2 企业网络基础架构
当今的公司网络基础结构是从公用电话交换网到Internet到将工作组，部门或办公室地板连接起来的公司局域网的许多不同网络的集合。
当今公司面临的主要问题之一是如何将所有不同的通信网络和渠道集成到一个一致的系统中，该系统使信息能够从公司的一部分流到另一部分，再从一个系统流到另一个系统。 随着越来越多的通信网络成为基于互联网技术的数字网络，集成它们将变得更加容易。
关键数字网络技术
当代的数字网络和互联网基于三种关键技术：客户端/服务器计算，数据包交换的使用以及广泛使用的通信标准的发展（其中最重要的是传输控制协议/Internet协议或TCP/IP）以链接不同的网络和计算机。
客户端/服务器计算
我们在第5章中介绍了客户端/服务器计算。客户端/服务器计算是一种分布式计算模型，其中某些处理能力位于小型廉价的客户端计算机中，并且实际上位于台式机，便携式计算机或手持设备中。这些功能强大的客户端通过由网络服务器计算机控制的网络相互链接。服务器设置网络的通信规则，并为每个客户端提供一个地址，以便其他人可以在网络上找到它。
客户/服务器计算已大大取代了集中式大型机计算，在集中式大型机计算中，几乎所有处理都在中央大型大型机计算机上进行。客户/服务器计算已将计算扩展到部门，工作组，工厂车间和其他业务，而集中式架构无法满足这些需求。互联网是客户端/服务器计算的最大实现。
数据包交换
数据包交换是一种将数字消息切成称为数据包的包裹，在数据包可用时沿不同的通信路径发送数据包，然后在到达目的地后重新组装数据包的方法（请参见图7-3）。在开发分组交换之前，计算机网络使用租用的专用电话电路与远程位置的其他计算机进行通信。在诸如电话系统的电路交换网络中，组装了完整的点对点电路，然后可以进行通信。这些专用的电路交换技术非常昂贵，并且浪费了可用的通信容量——无论是否发送任何数据，电路都得以维护。
数据包交换可以更有效地利用网络的通信容量。 在分组交换网络中，消息首先被分解成小的固定数据束，称为数据包。数据包包括用于将分组定向到正确的地址以及用于与数据一起检查传输错误的信息。使用路由器在各种通信信道上传输数据包，每个数据包独立传输。起源于同一个源的数据包在到达目的地之前将被重新路由成许多原始路径，然后通过许多不同的路径和网络进行路由。
TCP/IP和连接
在典型的电信网络中，各种硬件和软件组件需要协同工作以传输信息。网络中的不同组件只能通过遵循称为协议的一组通用规则来相互通信。 协议是一组规则和过程，用于管理网络中两点之间的信息传输。
图7-3 分组交换网络和分组通信
过去，许多不同的专有和不兼容协议通常迫使商业公司从单个供应商那里购买计算和通信设备。但是，如今企业网络越来越多地使用称为传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）的单一通用全球标准。TCP/IP是在1970年代初期开发的，旨在支持美国国防部高级研究计划局（DARPA）的工作，以帮助科学家在不同类型的计算机之间进行长距离传输。
TCP/IP使用一套协议，主要协议是TCP和IP。 TCP是指传输控制协议（TCP），用于处理计算机之间的数据移动。TCP在计算机之间建立连接，对数据包的传输进行排序，并确认发送的数据包。IP是指互联网协议（IP），负责传送数据包，并包括在传输过程中分解和重新组装数据包。图7-4说明了用于TCP/IP的四层国防部参考模型。
1，应用层。应用程序层使客户端应用程序能够访问其他层，并定义应用程序用来交换数据的协议。这些应用程序协议之一是超文本传输协议（HTTP），用于传输网页文件。
2，传输层。传输层负责为应用层提供通信和分组服务。该层包括TCP和其他协议。
3，互联网层。互联网层负责寻址，路由和打包称为IP数据报的数据包。 Internet协议是此层中使用的协议之一。
4，网络接口层。在参考模型的底部，网络接口层负责将数据包放置在网络介质上并从网络介质接收数据包，网络介质可以是任何联网技术。
图7-4 传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）参考模型
即使使用基于不同硬件和软件平台的两台使用TCP/IP的计算机也可以通信。从一台计算机发送到另一台计算机的数据向下穿过所有四个层，从发送计算机的应用程序层开始，然后穿过网络接口层。数据到达接收方主机后，它们将遍历各层，并重新组合为接收方计算机可以使用的格式。如果接收方计算机发现损坏的数据包，则要求发送方计算机重新传输它。接收计算机响应时，此过程将反向进行。
7.2 通讯网络
让我们更仔细地研究企业可用的替代网络技术。
信号：数字VS模拟
有两种在网络中传递消息的方式：使用模拟信号或数字信号。 模拟信号由经过通信介质并已用于语音通信的连续波形表示。 最常见的模拟设备是电话听筒，计算机上的扬声器或iPod耳机，所有这些设备都会产生您的耳朵可以听到的模拟波形。
数字信号是离散的二进制波形，而不是连续的波形。 数字信号以两种离散状态的字符串形式传递信息：一位和零位，分别表示为开/关电脉冲。
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