現(xiàn)代通信工具演變及未來發(fā)展前瞻

1、現(xiàn)代通信工具演變及未來發(fā)展前瞻前言這次，我們研究性學(xué)習(xí)的題目是現(xiàn)代通信工具演變及未來發(fā)展前瞻 。我們這次研究的目的，就是通過對過去一兩百年中，人類交流的方式的變化，通信工具的變化，以及這一變化對人類社會的影響，來展望未來我們將對通信如何進行改進，我們的通信工具將會變成什么我們 意想不到的樣子，而這又將如何影響我們的生活。第一部分 現(xiàn)代通信工具發(fā)展簡史一 電報的發(fā)明1753年2月17日，在蘇格蘭人雜志上發(fā)表了一封署名CM的書信。在這封信中，作者提出了用電流進行通信的大膽設(shè)想。1832 年，俄國外交家希林在當時著名物理學(xué)家奧斯特電磁感應(yīng)理論的啟發(fā)下，制作出了用電流計指 針偏轉(zhuǎn)來接收信息的電報機。1

2、835 年，美國發(fā)明家莫爾斯發(fā)明了第一臺實用電報機。二 電話的發(fā)明1861 年，德國一名教師發(fā)明了最原始的電話機，利用聲波原理可在短距離互相通話，但無法投入真 正的使用。1875 年 6 月 2 日，美國發(fā)明家貝爾利用 “用電流的強弱來模擬聲音大小的變化，從而用電流傳送聲音。 ”的原理發(fā)明出第一臺電話。 1877年，在波士頓和紐約架設(shè)的第一條電話線路開通了，兩地相距 300 公里。三 無線通信領(lǐng)域的開端 -電磁波的發(fā)現(xiàn)1820 年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)， 當金屬導(dǎo)線中有電流通過時， 放在它附近的磁針便會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 接著，學(xué)徒出身的英國物理學(xué)家法拉第明確指出，奧斯特的實驗證明了 “電能生磁 ”

3、。他還通過艱苦的實驗， 發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)線在磁場中運動時會有電流產(chǎn)生的現(xiàn)象，此即所謂的 “電磁感應(yīng) ”現(xiàn)象。1887 年 赫茲得出電磁能量可以越過空間進行傳播的結(jié)論。四 無線電通信的發(fā)明1906 年 12 月 24 日，美國物理學(xué)家費森登花了 4 年的時間設(shè)計出來的，包括特殊的高頻交流無線電 發(fā)射機和能調(diào)制電波振幅的系統(tǒng)完成了第一次發(fā)報任務(wù)，標志著無線電通信的成功。五 尋呼機的發(fā)明1956年，第一個無線電尋呼機在摩托羅拉公司問世，在 1968年，日本率先在 150MHz 移動通信頻 段上開通用聲音發(fā)出通知音和消息的模擬尋呼系統(tǒng)，可以進行單機尋呼。80 年代在美國率先使用了可以顯示文字信息的尋呼機。六

4、蜂窩式移動電話的誕生70 年代初，貝爾實驗室提出蜂窩系統(tǒng)的覆蓋小區(qū)的概念和相關(guān)的理論后，立即得到迅速的發(fā)展， 很快進入了實用階段。在蜂窩式的網(wǎng)絡(luò)中，每一個地理范圍（通常是一座大中城市及其郊區(qū)）都有多個基 站，并受一個移動電話交換機的控制。第一代蜂窩移動電話系統(tǒng)是模擬蜂窩移動電話系統(tǒng)，主要特征是用 模擬方式傳輸模擬信號，美國、英國和日本都開發(fā)了各自的系統(tǒng)。七 GSM 手機的出現(xiàn)進入 80 年代后期，大規(guī)模集成電路、微型計算機、微處理器和數(shù)字信號處理技術(shù)的大量應(yīng)用，為開發(fā) 數(shù)字移動通信系統(tǒng)提供了技術(shù)保障。GSM移動電話系統(tǒng)對頻譜利用率高、容量大，同時可以自動漫游和自動切換，采用EFR （增強全速率

5、編碼）后通信質(zhì)量好，加上其業(yè)務(wù)種類多、易于加密、抗干擾能力強、用戶設(shè)備小、成本低等優(yōu)點，使移 動通信進入了一個新的里程。八 新一代手機的誕生在網(wǎng)絡(luò)化的今天，手機僅僅作為通話的工具無疑是一大浪費，不少有遠見卓識的人看到了最好的個人電子 設(shè)備就是手機，因為它是真正的個人化用品，可以隨時隨地無線接入網(wǎng)絡(luò)。新一代的手機，可以單獨地勝 任某些原來必須要在電腦上才能完成的工作，如上網(wǎng)、記事、日程管理; 也可以和其它設(shè)備如電腦、打印機等配合工作，而且不需要接上這根線那根插頭。手機不會再僅僅是你的個人通訊工具，相信它會成為你可靠的工作助手（上網(wǎng)、記事、制定工作計劃、照相、錄音）和有趣的娛樂伙伴（游戲、聽MP3

6、收音、看電影），而它的形狀也會有各種各樣（手表、頭戴式、分離式、筆式）以適應(yīng)不同人群的要求，讓我們共 同期待移動通信創(chuàng)造的美好未來吧第二部分 當代主流的通信工具及其物理學(xué)原理一 傳真?zhèn)髡鏅C的分類 傳真機的分類主要根據(jù)傳真機的用紙類型進行分類，分為熱敏紙傳真機和普通紙傳真機。前者由于價 錢比較低，合中小型辦公及家庭用戶，后者相對屬于較高檔產(chǎn)品。傳真機的工作原理1. 掃描拾取部分 這部分的作用是分解圖像， 并在分解圖像的同時完成光電變換 從而使二維的圖像信號變換成 一維的傳真情號 （電信號 ）2. 圖像信號處理電路圖像信號處理電路，是保證傳真質(zhì)量、增強傳真機功能和提高信號有效性的重要部分。3. 編

7、解碼器 編碼器的作用是利用圖像的統(tǒng)計特性，實現(xiàn)編碼數(shù)據(jù)壓縮，把傳真信號變換成相應(yīng)的碼字，以 削減傳真信號的冗余度，從而大大提高通信效率。4. 緩沖存儲器 因為每一個編碼行輸出的數(shù)據(jù)量不固定，隨圖像內(nèi)容的變化而變化，所以，編碼器單位時間內(nèi) 輸出的數(shù)據(jù)量不等，也就是說，編碼器輸出的是不均勻數(shù)據(jù)。為使不均勻的編碼數(shù)據(jù)能以固定 的傳輸速率在信道上進行傳輸， 并使傳輸效率達到最高， 必須在文件三類傳真帆中設(shè)置緩沖存 儲器?？梢?，緩沖存儲器的作用是實現(xiàn)速率匹配和自動調(diào)節(jié)供給調(diào)制器的數(shù)據(jù)量。收信時的解碼過程和發(fā)信時的編碼過程相反， 因而同樣需要設(shè)置緩沖存儲器， 其作用是將輸入的均勻數(shù) 據(jù)變?yōu)椴痪鶆虻臄?shù)據(jù)，送

8、給解碼器進行解碼。5. 調(diào)制解調(diào)器制解調(diào)器是文件傳真三類機的重要組成部分， 是解決文件傳真三類機信號傳輸?shù)奈ㄒ徊考?它 不僅要解決數(shù)字信號在模擬信道上傳輸?shù)膯栴}，還要適應(yīng)文件三類傳真機高傳輸速率的要求，較大地減少 通信時間，同時還需適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸自動操作。6. 網(wǎng)絡(luò)控制器網(wǎng)絡(luò)控制器是連接通信線路、電話機和調(diào)制解調(diào)器的接口。7. 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)一般由CPU、ROM、RAM、接口、時鐘電路、控制電路等構(gòu)成。它是整機的指揮系 統(tǒng)，機器的中心，在指令的命令下對整機的各部分進行實時控制，井使文件傳真三類機的通信全過程按照 CCITTT 的 T30 建議規(guī)定的傳真規(guī)程進行。 總之，控制系統(tǒng)將完成對整機進

9、行控制、 指揮和管理的任務(wù)。二 手機通信技術(shù)的發(fā)展首先要提的就是關(guān)于整個手機技術(shù) “代”的劃分。這一概念所產(chǎn)生的誤導(dǎo)作用不亞于其他與手機有關(guān)的術(shù)語，但卻是值得仔細思考的。第一代手機，即“1G”，被稱為模擬式手機。上世紀九十年代初數(shù)碼技術(shù)的崛起在一定程度上解決了上述問題， 這些手機隨后被歸為第二代 (2G) 。 2G 手機按照頻率分配技術(shù)標 準分成了兩大陣營，其中一種名為全球移動通訊系統(tǒng) (Global System for Mobile communications, 簡稱 GSM) 的技術(shù)標準采用了時分多址 (Time Division Multiple Access, 簡稱 TDMA) 技

10、術(shù)。 TDMA 技術(shù)將數(shù)字化 的通話數(shù)據(jù)流分割成數(shù)據(jù)塊，每個數(shù)據(jù)塊都分到一個時間塊，而每位用戶都分到一個時間段，這樣就不必 進行頻道的分割。就象一群人要出門，他們會一個一個的出去，而不會在同一個時間都跑出去。這種技術(shù) 讓數(shù)據(jù)處理變得更為有效，從而讓 GSM 標準能將 8 個通話壓縮到 1 個頻道內(nèi)。不過到了九十年代中晚期，手機不但需要能提供通話服務(wù)，還要能傳輸數(shù)據(jù)的趨勢越來越明顯， 而無論是 GSM 還是 dmaOne 在這方面都不是太理想。 原因很簡單， 這兩種系統(tǒng)在設(shè)計時就不具備此功能。 基于 CDMA 技術(shù)改進而來的 CDMA2000 能提供速度為 30 千字節(jié)至 70 千字節(jié) (kbp

11、s) 的數(shù)據(jù)傳輸，比當時 的撥號上網(wǎng)速度快一倍。至于 GSM 標準，雖然采用了稍有區(qū)別的方式，但傳輸速度與 CDMA2000 相若。GPRS 和 CDMA2000 被稱為 2.5 代技術(shù)，這種技術(shù)介于第二代技術(shù)和第三代技術(shù)之間，運營商無 需進行設(shè)備升級換代。此后 GSM 標準在 GPRS 基礎(chǔ)上又發(fā)展出全球演進式數(shù)據(jù)速率增強技術(shù) (Enhanced Data for Global Evolution, 簡稱 EDGE) ，其理論速度是 GPRS 的 3 倍。不過在第三代技術(shù) (3G) 面世前， 上述這些技術(shù)不過是對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的改良， 而最早實現(xiàn)商用化的 3G 網(wǎng)絡(luò)于 2001 年在日本出現(xiàn)。 原

12、來的 GSM 和 CDMA 兩大陣營均以碼分技術(shù)開發(fā)出 3G 技術(shù)標準，其中 GSM 陣營開發(fā)出 W-CDMA (其中的 W 代表 寬頻)，而高通公司則對現(xiàn)有技術(shù)進行改進后開發(fā)出 CDMA2000 1x 。兩種技術(shù)都是將數(shù)據(jù)分割成字符串， 從而最大限度的利用頻譜，只是兩者之間互不兼容。3G 改進技術(shù)很快就出現(xiàn)了。如今我們許多人已經(jīng)用上了 3.5G 產(chǎn)品， W-CDMA 的升級版正是本文 開頭所提及的 HSDPA ，而 CDMA 陣營則推出演進資料最佳化技術(shù) (Evolution Data Optimized, 簡稱 EV-DO) 兩者的傳輸速度都高達 300 至 700kbps ，有時甚至更快

13、?，F(xiàn)在手機上網(wǎng)的速度可以趕上在家使用寬頻上網(wǎng) 的速度。這并非故事的結(jié)尾，第四代技術(shù) (4G) 很快將出現(xiàn)，其嘆為觀止的程度我們可以拭目以待。手機的工作原理射頻部分通過天線將手機信號發(fā)射出去，與基站保持聯(lián)系的重要部件。邏輯部分在邏輯部分，在接收到信號后，首先利用調(diào)制解調(diào)器進行解調(diào)，然后將解調(diào)后的數(shù)據(jù)傳入CPU 進行解碼。在去掉控制碼后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為語音信號。電源部分至于電源部分，我沒可以簡單的說，電源適配器將電池的電能供向三個部分：CPU 及控制輸入系統(tǒng)，調(diào)制解調(diào)器和發(fā)射天線。手機對人類社會發(fā)展的影響 手機產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展大大加速了信息的交換，也大量滿足了人們的娛樂要求。手機產(chǎn)業(yè)的周邊產(chǎn)品 也深刻的

14、影響了如今人們的生活。1. 手機帶動了短信服務(wù)業(yè)的蓬勃發(fā)展，使短信成為一種文化，有 ”唐詩宋詞元雜劇，明清小說今短 信的說法 ”。2. 手機帶動拇指經(jīng)濟。在中國移動正式推出移動夢網(wǎng)業(yè)務(wù)以后整整4 年的時間里 ,中國的手機短信發(fā)送量從當初的 1 0億余條發(fā)展到 2004年的 21 77億條;據(jù)國外專業(yè)研究報告預(yù)測 ,到 2006年全球手機音樂服務(wù)用戶將達到7億人,2009年手機音樂的收益有望達到93億美元除了直接的電信業(yè)務(wù)消費十分樂觀外 ,隨著諸如手機小說、 手機音樂等手機增值業(yè)務(wù)的不斷拓展 ,手機經(jīng)濟的輻 射效應(yīng)又將進一步加大 , “拇指經(jīng)濟 ”的繁榮將帶來一個共贏的結(jié)果。手機作為社會消費鏈中

15、的一 環(huán),正極大地刺激著消費。3. 手機拓寬社會空間。手機改變了我們的生活工作娛樂方式 ,也搭建了維系人與人之間情感模式的 新橋梁。4. 任何事物都是有利也有弊的 ,手機也一樣。 目前比較突出的問題是手機進入學(xué)生群體,使課堂難以安靜并方便了考試作弊 ,以至一些中小學(xué)校明文禁止學(xué)生攜帶手機入校。不法分子利用手機短信 以訛傳訛、引誘詐騙乃至在一些事件中傳遞不良信息 ,影響社會安定團結(jié) ,也是越來越突顯的問 題。當今社會，手機有已成為人們必不可少的生活用品，手機也給我們的生活影響很深。那么， 現(xiàn)如今人們所期待的手機是什么樣子的呢，我們做了一個社會調(diào)查。針對這次研究，我們在不同的人 群中（學(xué)生 高薪白

16、領(lǐng) 普通工人 企、事業(yè)負責人等）做了分組調(diào)查。調(diào)查問卷格式如下被調(diào)查人 性別社會調(diào)查 對未來手機功能的展望年齡職業(yè)月收入1000 元以下1000 5000 元5000 8000 元8000 元以上6 個）您希望您將來的手機會有以下哪些功能（請在您中意的功能下挑鉤，最多薄如蟬翼具有強大的影音功能超大屏幕具有強大的辦公功能與國際股市匯市金市連接有強大的保密功能和防丟失功能具有網(wǎng)絡(luò)游戲功能具有可與DV相媲美的照，攝相功能具有GPS全球定位功能和有電子地圖功能有遠程控制家電和與私人電腦遠程鏈接的功能具有安全的網(wǎng)上銀行功能備注（其他功能）這次調(diào)查我們共發(fā)出 20張調(diào)查表，被調(diào)查者中有 10名學(xué)生10名以工作的成年人（5名白領(lǐng)5名工薪階層）調(diào)查結(jié)果如下功能票數(shù)得票比率薄如蟬翼54.16 %具有強大的影音功能108.33 %超大屏幕108.33 %具有強大的辦公功能1512.5 %與國際股市匯市金市連接2520.833 %有強大的保密功能和防丟失功能108.33 %具有網(wǎng)絡(luò)游戲功能108.33 %具有可與DV相媲美的照，攝相功 能108.33 %具有GPS全球定位功能和有電子 地圖功能21.66 %有遠程控制家電和與私人電腦遠 程鏈接的功能86.6