第第 1 章绪论章绪论 本章简介本章简介:信息时代的一个主要特征是信息、信息源及信息的获取、传递、处理等能 力的高速发展。通信技术的飞速发展，不仅改变了人类的生产和生活，还必将对全球军事、 经济领域产生强烈的冲击。 本章主要介绍通信技术的发展， 通信系统的模型与基本概念、 通信系统的分类及通信方 式、信息的度量方式、通信系统的主要性能指标等。 1.1通信的发展通信的发展 1.1.1 古代通信的发展古代通信的发展 最早的通信方式可以追溯到 2700 多年前的周朝，利用烽火来传递信息。 “信鸽传书” 、 “击鼓传声” 、 “风筝传讯” 、 “天灯” 、 “旗语”以及依托于文字的“信件”都属于古代的通信 方式。 这些通信方式， 要么利用声音， 要么利用视觉或文字等， 都满足信息传递的基本要求， 但是这些通信方式也存在着传递范围小，传输速度低，可靠性差，有效性低等缺点。 1.1.2 近代通信的发展近代通信的发展 到了近代，随着电报、电话的发明，电磁波的发现，人类通信领域产生了根本性的巨大 变革。人类的信息传递脱离了常规的视听觉方式，利用电信号作为新的载体，同时带来了一 系列的技术革新，开始了人类通信的新时代。利用电和磁技术，来实现通信的目的，是近代 通信起始的标志。下面简单介绍一下电通信的发展过程。 1835 年，美国雕塑家、画家、科学爱好者塞缪乐莫尔斯（Samuel Morse）成功地研制 出世界上第一台电磁式（有线）电报机。电磁式（有线）电报机如图 1-1 所示。他发明了莫 尔斯电码，利用“点” 、 “划”和“间隔” ，将信息转换成一串或长或短的电脉冲传向目的 地，再转换为原来的信息。1844 年 5 月 24 日，莫尔斯在国会大厦联邦最高法院会议厅利用 “莫尔斯电码”发出了人类历史上的第一份电报，从而实现了长途电报通信。 图图 1-1电磁式（有线）电报机电磁式（有线）电报机 1843 年，美国物理学家亚历山大贝思（Alexander Bain）根据钟摆原理发明了传真，传 真如图 1-2 所示。 图图 1-2传真机传真机 1875 年，贝尔和他的助手托马斯沃森在波士顿研究多工电报机，它们分别在两个屋子 联合试验时， 沃森看管的一台电报机上的一根弹簧突然被粘在磁铁上。 沃森把粘住的弹簧拉 开， 这时贝尔发现另一个屋子里的电报机上的弹簧开始颤动起来并发出声音。 正是这一振动 产生的波动电流沿着导线传到另一屋子里。贝尔由此得到启发，他想，假如对铁片讲话，声 音就会引起铁片的振动，在铁片后面放有绕着导线的磁铁，铁片振动时，就会在导线中产生 大小变化的电流，这样一方的话音就会传到另一方去。经过不断的研究和努力，苏格兰青年 亚历山大贝尔发明了世界上第一台电话机，世界上第一台电话机如图 1-3 所示。1878 年， 在相距 300 公里的波士顿和纽约之间进行了首次长途电话实验， 并获得了成功。 后来他成立 了著名的贝尔电话公司。 图图 1-3世界上第一台电话机世界上第一台电话机 如果仅有电话机，只能满足两个人之间的通话，无法与第三个人之间进行通话。如果 将多个用户连接起来进行通话，不仅需要的连线多，而且两个用户进行通话时，所连接的其 他用户无法进行隔离。要解决这个问题，交换机产生了。第一台交换机于 1878 年安装在美 国，当时共有 21 个用户。这种交换机依靠接线员为用户接线。1892 年美国人阿尔蒙史瑞 乔研发了步进式 IPM 电话交换机。 1901 年，意大利工程师马可尼发明了无线电发报机，成功发射穿越大西洋的长波无线 电信号。1906 年，美国物理学家费森登成功的研究出无线电广播。 电报和电话开启了近代通信历史，但是都是小范围的应用，更大规模，更快速度的应用 在第一次世界大战后，得到迅猛发展。 1922 年 16 岁的美国中学生菲罗 法恩斯沃斯设计出第一幅电视传真原理图， 1929 年申 请了发明专利，被裁定为发明电视机的第一人。1924 年第一条短波通信线路建立，1933 年 法国人克拉维尔建立了英法之间的第一条商用微波无线线路， 推动了无线电技术的进一步发 展。 1928 年美国西屋电器公司的兹沃尔金发明了光电显像管，并同工程师范瓦斯合作，实 现了电子扫描方式的电视发送和传输。1930 年，发明超短波通信。1931 年利用超短波跨越 英吉利海峡通话取得成功。1934 年在英国和意大利，开始利用超短波频段进行多路（67 路）通信。1940 年德国首先应用超短波中继通信。中国于 1946 年开始用超短波中继电路， 开通 4 路电话。1956 年，建设欧美长途海底电话电缆传输系统。 20 世纪 50 年代以后，元件、光纤、收音机、电视机、计算机、广播电视、数字通信业 都有极大发展。1962 年，地球同步卫星发射成功。1967 年大规模集成电路诞生了，一块米 粒般大小的硅晶片上可以集成 1 千多个晶体管的线路。1972 年，发明光纤。1972 年以前， 只存在一种基本网络形态，这就是基于模拟传输，有链接操作寻址和同步转移模式（STM） 的工种交换电话网（PSTN）网络形态。这种技术体系和网络形态一直沿用到现在。 1973 年，美国摩托罗拉公司的马丁库帕博士发明第一台便携式蜂窝电话，也就是我们 所说的“大哥大” ，第一个蜂窝移动电话如图 1-4 所示。一直到 1985 年，才诞生出第一台现 代意义上的、真正可以移动的电话，即“肩背电话” 。 图图 1-4第一个蜂窝移动电话第一个蜂窝移动电话 1972 年1980 年是大规模集成电路、卫星通信、光纤通信，程控数字交换机和微处理机 等技术的快速发展期。 1.1.3 移动通信的发展移动通信的发展 当代通信是移动通信和互联网通信时代，这个时代的特征是，在全球范围内，形成数字 传输、程控电话交换通信为主，其他通信方式为辅的综合电信通信系统。电话网向移动方向 延伸，并日益与计算机、电视等技术融合。 1982 年，发明了第二代蜂窝移动通信系统，分别是欧洲标准的 GSM，美国标准的 DAMPS 和日本标准的 DNTT。1983 年，TCP/IP 协议成为 Arpanet 的唯一正式协议，伯 克利大学提出内涵 TCP/IP 的 UNIX 软件协议。20 世纪 80 年代末多媒体技术的兴起，使计 算机具备了综合处理文字、声音、图像、影视等各种形式信息的能力，日益成为信息处理最 重要和必不可少的工具。1988 年，成立“欧洲电信标准协会” （ETSI） 。1989 年，原子能研 究组织（CERN）发明万维网（WWW） 。20 年代 90 年代爆发的互联网，更是彻底改变了人 的工作方式和生活习惯。2000 年，提出了第三代多媒体蜂窝移动通信系统标准，其中包括 欧洲的 WCDMA、美国的 CDMA2000 和中国的 TDSCDMA，中国的第一次电信体质改革 完成。2007 年，ITU 将 WIMAX 补选为第三代移动通信标准。现在就处于当代通信的时代， 只要你打开电脑、手机、PDA、车载 GPS，很容易就实现彼此之间的联系，人们生活更加 便利。 未来通信是大融合时代，1996 年，专家们提出了全球信息基础设施总体构思方法，电 信网络发展进入网络融合发展的历程， 随后， 以思科为代表的设备制造商推出了 “统一通信” 的理念，未来的通信可能沿着融合 2G、3G 以及 4G 和 WLAN，宽带网络的方向发展，但是 不管如何，绝不会脱离现在科学技术的发展，依照其内在规律来发展，期待着未来移动与宽 带等的统一、融合以及演进，可以说“一切，皆有可能” 。