通信技術(shù)基礎(chǔ)第1章-現(xiàn)代通信及應(yīng)用概述課件

1、1.1 通信與現(xiàn)代通信1.1.1 通信的歷史演進(jìn)從通信的發(fā)展可以看到社會(huì)的進(jìn)步的過程。通信發(fā)展的歷史雖然沒有明確的界限，但大致可以分為三個(gè)階段，即古代通信、近代通信、現(xiàn)代通信。1古代通信在遠(yuǎn)古時(shí)候，我們的祖先就已經(jīng)能夠在一定范圍內(nèi)借助于呼叫、打手勢(shì)或采取以物示意的辦法來相互傳遞一些簡(jiǎn)單的信息，至今在我們的生活中仍然能找到這些方式的影子，如旗語（通過各色旗子的舞動(dòng)），號(hào)角、燈塔、喇叭、擊鼓敲鑼、風(fēng)箏、信號(hào)樹、信鴿等。 烽火通信作為一種原始的聲光通信手段，是通過烽火及時(shí)傳遞軍事信息的，遠(yuǎn)在周代時(shí)就服務(wù)于我國(guó)軍事戰(zhàn)爭(zhēng)。烽火臺(tái)的布局十分重要，它分布在高山險(xiǎn)嶺或峰回路轉(zhuǎn)的地方，而且必須是要3個(gè)臺(tái)都能相互

2、望見，以便于看見和傳遞。如圖1.1所示，為我們展現(xiàn)了距今2000多年前我國(guó)西北邊陲“謹(jǐn)侯望，通烽火”的歷史遺跡。 圖1.1 烽火通信遺址古代通信的方式雖然非常簡(jiǎn)單，非常原始，但它基本上滿足了當(dāng)時(shí)人們的生活需要 2近代通信1）電報(bào)與電話的發(fā)明19世紀(jì)30年代隨著電的發(fā)明與應(yīng)用，不少科學(xué)家在法拉第電磁感應(yīng)理論的啟發(fā)下，開始了利用電來傳送信息的試驗(yàn)。俄國(guó)外交家希林格和英國(guó)青年庫(kù)克等都相繼制造出了電報(bào)機(jī)。 1832年，莫爾斯開始對(duì)電磁學(xué)產(chǎn)生濃厚興趣，1834年，他利用電流一通一斷的原理，發(fā)明了用電流的“通”和“斷”來編制代表字母和數(shù)字的代碼，人稱“莫爾斯電碼”。后來他在助手維爾德的幫助下，制成了舉世聞

3、名的莫爾斯電報(bào)機(jī)。 在1896年德國(guó)建立了電報(bào)局如圖1.2所示。 圖1.2 1896年德國(guó)柏林中央電報(bào)局1876年，亞歷山大格雷厄姆貝爾利用電磁感應(yīng)原理發(fā)明了電話，預(yù)示著個(gè)人通信時(shí)代的開始，如圖1.3所示。 圖1.3 貝爾及其發(fā)明的電話機(jī)1879年，第一個(gè)專用人工電話交換系統(tǒng)投入運(yùn)行。 1882年2月，丹麥大北電報(bào)公司在上海外灘揚(yáng)于天路辦起我國(guó)第一個(gè)電話局，用戶25家。如圖1.4所示。 圖1.4 1898年，中國(guó)上海的電話交換局2）無線電通信的誕生電報(bào)，電話的電信號(hào)都是通過金屬線傳送的，線路架設(shè)到的地方，信息才能傳到 。無線通信與早期的電報(bào)、電話通信不同，它不是依靠有形的金屬導(dǎo)線，而是利用無線

4、電波來傳遞信息的。 1888年，赫茲制作的簡(jiǎn)易電磁波發(fā)射和接收裝置如圖1-5所示 圖1.51888年，赫茲制作的簡(jiǎn)易電磁波發(fā)射和接收裝置1895年，20歲的意大利青年馬可尼如圖1.6所示發(fā)明了無線電報(bào)機(jī)。開創(chuàng)了人類利用電磁波進(jìn)行通信的歷史。 圖1.6 無線電通信的創(chuàng)始人馬可尼豪華客輪“泰坦尼克號(hào)”在作處女航時(shí)與冰山相撞，因船上電報(bào)出了故障，導(dǎo)致它與外界的聯(lián)系中斷了7個(gè)小時(shí) 。最終釀成了1500人葬身海底的震驚世界的慘劇。 3）廣播與電視的出現(xiàn)1906年，繼英國(guó)工程師弗萊明發(fā)明真空二極管之后，美國(guó)人福雷斯特又制造出了世界上第一個(gè)真空三極管 。1906年，美籍加拿大人費(fèi)森登在紐約附近設(shè)立了世界上第

5、一個(gè)廣播站 。1925年，英國(guó)人貝爾德發(fā)明了機(jī)械掃描式電視機(jī) 。1936年，電視轉(zhuǎn)播在柏林舉行的第6屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì) 3現(xiàn)代通信電話、電報(bào)從其發(fā)明的時(shí)候起，就開始改變?nèi)祟惖慕?jīng)濟(jì)和社會(huì)生活。但是，只有在以計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信融合為代表的信息技術(shù)，特別是通信信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入商業(yè)化以后，才完成了近代通信技術(shù)向現(xiàn)代通信技術(shù)的轉(zhuǎn)變 。20世紀(jì)60年代，彩色電視問世；阿波羅宇宙飛船登月；數(shù)字傳輸理論與技術(shù)得到迅速發(fā)展；20世紀(jì)70年代，商用衛(wèi)星通信、程控?cái)?shù)字交換機(jī)、光纖通信系統(tǒng)投入使用 可以認(rèn)為：以微電子和光電技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為支撐，以信息處理技術(shù)為主題的信息技術(shù)（Information Techn

6、ology，簡(jiǎn)稱IT）正在改變著我們的生活，數(shù)字化信息時(shí)代已經(jīng)到來。 1.1.2 通信的定義1973年有關(guān)國(guó)際電信公約及規(guī)定將“電信”這一基本術(shù)語定義為：利用有線電、無線電、光學(xué)或其它電磁系統(tǒng)對(duì)于符號(hào)、信號(hào)、文字、影像、聲音或任何信息的傳播、發(fā)射或接收。以上談到的電信，就是本書講的“通信”。簡(jiǎn)言之，通信就是信息的傳遞與交流 。 1970年世界上第一臺(tái)數(shù)字程控交換機(jī)在巴黎投入使用。從此開始了用數(shù)字信號(hào)（瞬時(shí)幅值離散的信號(hào)）來交流和傳遞信息。信息傳遞和交流發(fā)生了根本性的變革。1.1.3 現(xiàn)代通信基本概念當(dāng)前人們經(jīng)常讀到的通信，已經(jīng)屬于現(xiàn)代通信的范疇，什么是現(xiàn)代通信？它是從何開始的呢 ？現(xiàn)代通信離不

7、開“時(shí)代”和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的特定環(huán)境。1現(xiàn)代通信的基本特征數(shù)字化 要實(shí)現(xiàn)信息化，數(shù)字技術(shù)是關(guān)鍵。綜觀我們已經(jīng)使用的信息產(chǎn)品，如數(shù)字光盤、數(shù)字家電、數(shù)字影碟機(jī)、數(shù)字聲響設(shè)備；通信技術(shù)與裝備，如數(shù)字交換機(jī)、數(shù)字傳輸設(shè)備以及更廣泛的信息技術(shù)，如數(shù)字通信、數(shù)字光纖通信、數(shù)字衛(wèi)星通信、數(shù)字移動(dòng)通信、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、數(shù)字電視系統(tǒng)等無不在這些通信技術(shù)前加上“數(shù)字”二字。因此我們可以說，現(xiàn)代通信姓“數(shù)”，顯而易見，現(xiàn)代通信的基本特征即為數(shù)字化，即在通信中采用了數(shù)字技術(shù)。 簡(jiǎn)單地講，“數(shù)字技術(shù)”就是數(shù)字信號(hào)的采掘、加工、處理、運(yùn)算、傳遞、交流、存儲(chǔ)等所采用的技術(shù)的總稱。這里談到的數(shù)字信號(hào)，在通信原理中定義為，在時(shí)

8、間上，瞬時(shí)幅值均離散，編為“1” 和“0”。數(shù)字信號(hào)脈沖波形如圖1.15所示。 圖1.15 數(shù)字信號(hào)脈沖波形 數(shù)字信號(hào)及數(shù)字通信有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：1)數(shù)字信號(hào)便于存儲(chǔ)、處理（加密等）。 2)數(shù)字信號(hào)便于交換和傳輸。 3)數(shù)字信號(hào)便于組成多路通信（系統(tǒng)）。 4)便于組成數(shù)字網(wǎng)。 5)數(shù)字化技術(shù)便于通信設(shè)備小型化、微型化。 6)數(shù)字通信抗干擾性強(qiáng)，噪聲不積累。 如圖1.16（a）所示。在數(shù)字通信中，傳輸?shù)氖菙?shù)字脈沖信號(hào)，這些信號(hào)在傳輸過程中，也同樣會(huì)有能量損失，受到噪聲干擾，當(dāng)信噪比還未惡化到一定程度時(shí)，可在適當(dāng)距離或信號(hào)終端經(jīng)過再生的方法，使之恢復(fù)為原來的脈沖信號(hào)波形，如圖1.16（b）所示。消

9、除了干擾和噪聲積累，就可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離高質(zhì)量的通信。 圖1.16 兩類通信方式抗干擾性能比較 2現(xiàn)代通信技術(shù)的基礎(chǔ)微電子技術(shù) 一片芯片上集成上百億個(gè)元件，并正在向極限挑戰(zhàn)。將來會(huì)把整個(gè)通信設(shè)備集成在一塊芯片上，這為通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)微型化奠定了基礎(chǔ)。3現(xiàn)代通信技術(shù)的核心計(jì)算機(jī)技術(shù)通信與計(jì)算機(jī)融為一體，這使通信技術(shù)得到了飛躍發(fā)展，我們把數(shù)字通信與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合稱為現(xiàn)代通信。 4. 光纖通信基礎(chǔ)光子技術(shù)20世紀(jì)70年代，美國(guó)首先制成了實(shí)用的玻璃光導(dǎo)纖維光纖，使光纖通信成為現(xiàn)實(shí)。 5衛(wèi)星通信基礎(chǔ)空間技術(shù)通信衛(wèi)星送到各種軌道的技術(shù)已經(jīng)成熟，三顆同步衛(wèi)星的通信范圍即可覆蓋全球。1.2 信息時(shí)代與現(xiàn)代通信1.

10、2.1 信息時(shí)代的概念走向以信息技術(shù)為核心的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，這就是所謂的信息時(shí)代。人類從石器時(shí)代到農(nóng)業(yè)時(shí)代，經(jīng)歷了多少萬年，從農(nóng)業(yè)時(shí)代到工業(yè)時(shí)代經(jīng)歷了幾千年，從工業(yè)時(shí)代到信息時(shí)代經(jīng)歷了近百年。直到20世紀(jì)末，人類逐漸把計(jì)算機(jī)技術(shù)作為工具使用。特別是它與數(shù)字通信融合發(fā)展到現(xiàn)代通信。使信息技術(shù)飛躍發(fā)展，信息技術(shù)深入、廣泛應(yīng)用成為這個(gè)時(shí)代的主要標(biāo)志。1.2.2 信息技術(shù)與信息化信息化的概念最早是20世紀(jì)后期日本學(xué)者從社會(huì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演進(jìn)的高度提出來的 。所謂信息化就是工業(yè)社會(huì)向信息社會(huì)前進(jìn)的一個(gè)過程，亦即加快信息高科技術(shù)發(fā)展及其產(chǎn)業(yè)化，提高信息技術(shù)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域的推廣，使用水平，并推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的過

11、程。簡(jiǎn)言之，信息化即為信息技術(shù)的不斷發(fā)展、深入、全面應(yīng)用的過程。什么是信息技術(shù)呢？有一種解釋為：信息技術(shù)是解放、擴(kuò)展人信息功能的技術(shù)，另一種解釋為：信息技術(shù)是研究完成信息采集、加工、處理、傳遞、再生和控制的技術(shù)。 信息技術(shù)可視為“四基元”即感測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)、控制技術(shù)組成，信息技術(shù)組成框圖如圖1.17關(guān)系： 圖1.17 信息技術(shù)組成框圖1.2.3 通信技術(shù)在信息化中的地位與作用信息化是工業(yè)社會(huì)向信息社會(huì)前進(jìn)的一個(gè)過程，是一個(gè)時(shí)代，在這個(gè)信息化過程中是信息技術(shù)推廣應(yīng)用和發(fā)展的過程。在這樣一個(gè)過程中關(guān)鍵是要進(jìn)行信息化建設(shè)與廣泛應(yīng)用。信息化建設(shè)與應(yīng)用有三個(gè)層面：1）信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主要指信

12、息高速公路（寬帶通信網(wǎng)絡(luò)）的建設(shè)2）信息技術(shù)與信息資源開發(fā)與廣泛應(yīng)用3）信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新。在世界上還沒有完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，它是一個(gè)綜合的指標(biāo)，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部于2001年7月公布了國(guó)家信息指標(biāo)構(gòu)成方案，作為信息化量化水平和管理的依據(jù)手段。共有20個(gè)項(xiàng)目組成。如：廣播電視播出時(shí)間（小時(shí)/4人）、人均寬帶擁有量（千比特/人）、人均電話通話次數(shù)（通話總次數(shù)/人、長(zhǎng)途光纜長(zhǎng)度（芯長(zhǎng)公里)、微波占有信道數(shù)（波道公里）、衛(wèi)星站點(diǎn)數(shù)；每百人擁有電話主線數(shù)，每千人有線電視臺(tái)數(shù)；每百萬人互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)；每千人擁有計(jì)算機(jī)數(shù)；每百戶擁有電視機(jī)數(shù)；網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫(kù)總?cè)萘浚℅B）電子商務(wù)交易額（億元）企業(yè)信息技術(shù)類固定

13、投資占同期固定資產(chǎn)投資的比重；信息產(chǎn)業(yè)研究與開發(fā)經(jīng)費(fèi)支出占全國(guó)研究與開發(fā)經(jīng)費(fèi)支出總額的比重 以上指標(biāo)中可以看出廣播電視、寬帶擁有量、人均電話談通話次數(shù)、微波占有信道、衛(wèi)星站點(diǎn)、光纜長(zhǎng)度、電話主線、互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)總?cè)萘俊㈦娮由虅?wù)交易、信息技術(shù)固定投資比重等都是與信息技術(shù)直接相關(guān)的。 廣播電視、微波、衛(wèi)星、互聯(lián)網(wǎng)、電話主線數(shù)等概念都是屬于通信技術(shù)的范疇。而信息技術(shù)主要由通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)組成，由通信技術(shù)完成信息的傳播與交流，以此構(gòu)建的各種通信網(wǎng)絡(luò)等通信技術(shù)應(yīng)用愈來愈廣泛。1.3 通信技術(shù)應(yīng)用概述1.3.1通信與生活 通信在日常生活中應(yīng)用已經(jīng)非常普遍 “在家里工作”一直是很多行業(yè)職工的夢(mèng)

14、想，現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，在家里通過通信網(wǎng)絡(luò)與公司或企業(yè)工廠直接聯(lián)系；通過計(jì)算機(jī)終端的操作進(jìn)行遠(yuǎn)程辦工，處理各種公文 數(shù)字化的家庭 1.3.2 通信與電子政務(wù) 信息社會(huì)即社會(huì)信息化。社會(huì)信息化的基礎(chǔ)就是政府信息化。電子政務(wù)是政府信息化的重要標(biāo)志。 電子政務(wù)是指：政府部門通過通信網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)公眾的服務(wù)，即在網(wǎng)上建立虛擬政府，使政府透過通信網(wǎng)絡(luò)為社會(huì)安定及公眾提供優(yōu)質(zhì)高效滿意的服務(wù) 1.3.3 通信與企業(yè)信息化1、制造業(yè)信息化及有關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)1）信息化投入占固定資產(chǎn)投資比重（%）信息化投入總額的計(jì)算口徑包含軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)、信息化培訓(xùn)、品用專業(yè)IT技術(shù)人員發(fā)生的直接費(fèi)用、通用設(shè)備、維護(hù)費(fèi)用投入。被指

15、標(biāo)的得分有如下計(jì)算公式：2）百人計(jì)算機(jī)擁有量計(jì)算機(jī)擁有量的計(jì)算口徑為：能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的大、中、小型機(jī)以及服務(wù)器和工作站，并包括主頻在75M以上的PC機(jī)。3）通信網(wǎng)絡(luò)性能水平以企業(yè)的出口帶寬為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分，出口帶寬在100M以上為100分。10M和100M（含）之間為90分，2M和10M（含）之間得80分，512k-2M（含）之間為70分，帶寬小于128K的得30分。4）計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)率（%）5）信息采集的信息化手段覆蓋率企業(yè)在進(jìn)行政策法規(guī)、市場(chǎng)、銷售、技術(shù)、管理、人力資源等6個(gè)領(lǐng)域的信息采集時(shí)，信息化手段占有重要位置，每覆蓋一個(gè)領(lǐng)域得16分，全部覆蓋，得100分。6）辦公自動(dòng)化應(yīng)用程度如果沒有建立基于I

16、ntranet/Extranet的企業(yè)網(wǎng)，得0分。在具備基于基于Intranet/Extranet的企業(yè)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)信息流程的跟蹤與監(jiān)控的得5分，實(shí)現(xiàn)面向外部的電子公文交換的得5分，每實(shí)現(xiàn)一個(gè)其他功能得1分，總分乘以3.85，滿分100分。企業(yè)信息化的指標(biāo)還有：生產(chǎn)過程中計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制應(yīng)用率、自動(dòng)控制質(zhì)量水平、企業(yè)門戶網(wǎng)站建設(shè)水平、網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷應(yīng)用率(包括采購(gòu)率和銷售率)、信息化技能普及率、用于信息網(wǎng)絡(luò)安全的費(fèi)用占全部信息化投入的比例等。2、電力部門信息化又稱為數(shù)字電力 3、交通運(yùn)輸信息化 1.3.4 通信與商務(wù)信息化這種在信息時(shí)代通過通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的商品購(gòu)物或商品交易，稱為電子購(gòu)物又稱之為電子商務(wù) 。1.3.5 通信與軍事當(dāng)今信息時(shí)代，通信在軍事的作用某種意義上講起到了非常重要的作用，甚至可以說是