通信的发展历程.docx

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通信的发展历程

通信的发展历程

一、通信的起源

人类进行通信的历史已很悠久。

早在远古时期，人们就通过简单的语言、壁画等方式交换信息。

千百年来，人们一直在用语言、图符、钟鼓、烟火、竹简、纸书等传递信息，古代人的烽火狼烟、飞鸽传信、驿马邮递就是这方面的例子。

现在还有一些国家的个别原始部落，仍然保留着诸如击鼓鸣号这样古老的通信方式。

在现代社会中，交通警的指挥手语、航海中的旗语等不过是古老通信方式进一步发展的结果。

这些信息传递的基本方都是依靠人的视觉与听觉。

随着人类社会的发展，人们的生活范围，交际圈子的不断扩展。

相互之间的交流就显得越发重要。

在19世纪中叶以后，随着电报、电话的发有，电磁波的发现，人类通信领域产生了根本性的巨大变革，实现了利用金属导线来传递信息，甚至通过电磁波来进行无线通信，使神话中的“顺风耳”、“千里眼”变成了现实。

从此，人类的信息传递可以脱离常规的视听觉方式，用电信号作为新的载体，与此同时也进行了一系列技术革新，开始了人类通信的新时代。

二、通信的技术革新

1837年，美国人塞缪乐.莫乐斯（SamuelMorse）成功地研制出世界上第一台电磁式电报机，实现了长途电报通信。

1864年，英国物理学家麦克斯韦（J.c.Maxwel）建立了一套电磁理论，预言了电磁波的存在，说明了电磁波与光具有相同的性质，两者都是以光速传播的。

1875年，苏格兰青年亚历山大.贝尔（A.G.Bell）发明了世界上第一台电话机。

1888年，德国青年物理学家海因里斯.赫兹（H.R.Hertz）用电波环进行了一系列实验，发现了电磁波的存在，他用实验证明了麦克斯韦的电磁理论，导致了无线电的诞生和电子技术的发展。

电磁波的发现产生了巨大影响。

不到6年的时间，俄国的波波夫、意大利的马可尼分别发明了无线电报，实现了信息的无线电传播，其他的无线电技术也如雨后春笋般涌现出来。

1904年英国电气工程师弗莱明发明了二极管。

1906年美国物理学家费森登成功地研究出无线电广播。

1907年美国物理学家德福莱斯特发明了真空三极管，美国电气工程师阿姆斯特朗应用电子器件发明了超外差式接收装置。

1920年美国无线电专家康拉德在匹兹堡建立了世界上第一家商业无线电广播电台，从此广播事业在世界各地蓬勃发展，收音机成为人们了解时事新闻的方便途径。

1924年第一条短波通信线路在瑙恩和布宜诺斯艾利斯之间建立。

1933年法国人克拉维尔建立了英法之间和第一第商用微波无线电线路，推动了无线电技术的进一步发展。

电磁波的发现也促使图像传播技术迅速发展起来。

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。

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。

1935年美国纽约帝国大厦设立了一座电视台，次年就成功地把电视节目发送到70公里以外的地方。

1938年兹沃尔金又制造出第一台符合实用要求的电视摄像机。

经过人们的不断探索和改进，1945年在三基色工作原理的基础上美国无线电公司制成了世界上第一台全电子管彩色电视机。

直到1946年，美国人罗斯.威玛发明了高灵敏度摄像管，同年日本人八本教授解决了家用电视机接收天线问题，从此一些国家相继建立了超短波转播站，电视迅速普及开来。

图像传真也是一项重要的通信。

自从1925年美国无线电公司研制出第一部实用的传真机以后，传真技术不断革新。

1972年以前，该技术主要用于新闻、出版、气象和广播行业；1972年至1980年间，传真技术已完成从模拟向数字、从机械扫描向电子扫描、从低速向高速的转变，除代替电报和用于传送气象图、新闻稿、照片、卫星云图外，还在医疗、图书馆管理、情报咨询、金融数据、电子邮政等方面得到应用；1980年后，传真技术向综合处理终端设备过渡，除承担通信任务外，它还具备图像处理和数据处理的能力，成为综合性处理终端。

静电复印机、磁性录音机、雷达、激光器等等都是信息技术史上的重要发明。

此外，作为信息超远控制的遥控、遥测和遥感技术也是非常重要的技术。

遥控是利用通信线路对远处被控对象进行控制的一种技术，用于电气事业、输油管道、化学工业、军事和航天事业；遥测是将远处需要测量的物理量如电压、电流、气压、温度、流量等变换成电量，利用通信线路传送到观察点的一种测量技术，用于气象、军事和航空航天业；遥感是一门综合性的测量技术，在高空或远处利用传感器接收物体辐射的电磁波信息，经过加工处理或能够识别的图像或电子计算机用的记录磁带，提示被测物体一性质、形状和变化动态，主要用于气象、军事和航空航天事业。

随着电子技术的高速发展，军事、科研迫切需要解决的计算工具也大大改进。

1946年美国宾夕法尼亚大学的埃克特和莫希里研制出世界上第一台电子计算机。

电子元器件材料的革新进一步促使电子计算机朝小型化、高精度、高可靠性方向发展。

20世纪40年代，科学家们发现了半导体材料，用它制成晶体管，替代了电子管。

1948年美国贝尔实验室的肖克莱、巴丁和布拉坦发明了晶体三极管，于是晶体管收音机、晶体管电视、晶体管计算机很快代替了各式各样的真空电子管产品。

1959年美国的基尔比和诺伊斯发明了集成电路，从此微电子技术诞生了。

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。

1977年美国、日本科学家制成超大规模集成电路，30平方毫米的硅晶片上集成了13万个晶体管。

微电子技术极大地推动了电子计算机的更新换代，使电子计算机显示了前所未有的信息处理功能，成为现代高新科技的重要标志。

为了解决资源共享问题，单一计算机很快发展成计算机联网，实现了计算机之间的数据通信、数据共享。

通信介质从普通导线、同轴电缆发展到双绞线、光纤导线、光缆；电子计算机的输入输出设备也飞速发展起来，扫描仪、绘图仪、音频视频设备等，使计算机如虎添翼，可以处理更多的复杂问题。

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。

至此，我们可以初步认为：

信息技术（InformationTechnology，简称IT）是以微电子和光电技术为基础，以计算机和通信技术为支撑，以信息处理技术为主题的技术系统的总称，是一门综合性的技术。

电子计算机和通信技术的紧密结合，标志着数字化信息时代的到来

三、通信的演进过程

早在1897年，马可尼在陆地和一只拖船之间用无线电进行了消息传输，成为了移动通信的开端。

至今，移动通信已有100多年的历史，在这期间移动通信技术日新月异，从1978年的第一代模拟蜂窝网电网系统的诞生到第二代全数字蜂窝网电话系统的问世，将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的第三代移动通信系统，现如今正在兴起的LTE（LongTermEvolution,长期演进）及将要进入的集3G与WLAN于一体的第四代移动通信。

1、第一代移动通信

1.1概念

第一代移动通信技术（1G）是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，制定于上世纪80年代。

第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS（AdvancedMobilePhoneService）系统（先进移动电话系统）和后来的改进型系统TACS（TotalAccessCommunicationsSystem）系统（全入网通信系统），以及瑞典，挪威和丹麦的NMT（NordicMobileTelephony北欧移动电话）和NTT（NipponTelegraphAndTelephoneCorporation日本电信电话株式会社）等。

1.2、利用技术及特点

第一代移动通信主要采用的是模拟技术和频分多址FDMA（frequencydivision multipleaccess）技术。

FDMA是数据通信中的一种技术，即不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上。

按照这种技术，把在频分多路传输系统中集中控制的频段根据要求分配给用户。

同固定分配系统相比，频分多址使通道容量可根据要求动态地进行交换。

此系统是使用单个大功率的发射机和高塔，覆盖地区超过50km，仅能以半双工模式提供语音服务，使用120kHz带宽。

由于模拟系统的系统容量小，还有FDMA技术在信道之间必须有警界波段来使站点之间相互分开，这样在警界波段就会成很大的带宽浪费。

而且，模拟系统的安全性能很差，任何有全波段无线电接收机的人都可以收听到一个单元里的所有通话。

另外，此技术对天线和基站的破坏也很严重。

因此模拟系统主要以语音业务为主，基本上很难开展数据业务。

1.3、缺点

众所周知,传输和处理模拟信号的系统称为模拟通信系统,而传输和处理数字信号的系统称为数字通信系统。

目前,实际中应用的移动通信,大多属于数字通信。

因为模拟移动通信系统投入运行以来,其用户虽迅速增长,但对经济发达国家和地区,存在很多不足之处,这主要表现在以下几点:

（1）模拟移动通信系统制式复杂,不易实现国际漫游。

（2）模拟移动通信系统不能提供综合业务数字网（ISDN）业务,而通信网的发展趋势最终将向ISDN过渡。

因此随着非话业务的发展,综合业务数字网逐步投入使用,对移动通信领域数字化要求越来越迫切。

　　（3）模拟移动通信系统设备价钱高,手机体积大,电池充电后有效工作时间短,目前只能持续工作8小时,给用户带来不便。

　　（4）模拟移动通信系统用户容量受限制,在人口密度很大的城市,系统扩容困难.

2、第二代移动通信

2.1、概念

由于模拟移动通信所带来的局限性，到20世纪80年代中期到21世纪初，数字移动通信系统得到了大规模应用，其代表技术是欧洲的GSM，也就是通常所说的第二代移动通信技术（2G）。

GSM是由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准。

GSM是全球移动通信系统（GlobalSystemofMobilecommunication）的简称。

它的空中接口采用时分多址技术.自90年代中期投入商用以来，被全球超过100个国家采用。

GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80%以上。

2.2、技术及特点

（1）频谱效率由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术，使系统具有高频谱效率。

（2）容量由于每个信道传输带宽增加，使同频复用栽干比要求降低至9dB，故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小（模拟系统为7/21）；加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数，使GSM系统的容量效率（每兆赫每小区的信道数）比TACS系统高3～5倍。

（3）话音质量鉴于数字传输技术的特点以及GSM规范中有关空中接口和话音编码的定义，在门限值以上时，话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。

（4）开放的接口GSM标准所提供的开放性接口，不仅限于空中接口，而且报刊网络直接以及网络中各设备实体之间，例如A接口和Abis接口。

（5）安全性通过鉴权、加密和TMSI号码的使用，达到安全的目的。

鉴权用来验证用户的入网权利。

加密用于空中接口，由SIM卡和网络AUC的密钥决定。

TMSI是一个由业务网络给用户指定的临时识别号，以防止有人跟踪而泄漏其地理位置。

2.3、系统组成

GSM被分成三个子系统：

网络交换子系统（NetworkSwitchingSubsystemNSS）；基站子系统（BaseStationSubsystemBSS）；网络管理子系统（NetworkManagementSubsystemNMS），网络管理子系统（NMS）又叫操作与维护中心（OMC--Operation&MaintenanceCenter）。

　　网络子系统NSS是整个GSM系统的核心。

它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换连接与管理的功能。

基站子系