通信工程专业及其产业背景.docx
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通信工程专业及其产业背景
通信工程专业及其产业背景
班级：
通信工程学院08级11班
作者：
满达52081105
李洋52081115
黄明瑞52081125
韦万壮52081130
2010年8月20日
摘要
本文以时间为脉络主要介绍了通信工程专业及其产业的发展历程，从原始的通信手段开始，介绍了第一代模拟通信、第二代数字通信技术的发展变化以致最终通信网的形成过程。
其间，有通信工程专业一些理论知识的发现，还有随之而来的通信工程产业的发展。
然后，又着重介绍了现代通信网的组成、分类、主要性能评价指标等知识。
随后，又简单介绍了通信工程领域里的几项新技术，有第三代移动通信技术（3G），物联网，三网融合，下一代网络（NGN）等，以及互联网的新协议IPV6。
最后，再对通信工程专业及其产业的未来做了一个展望。
关键词：
模拟通信，数字通信，通信网，通信新技术
Abstract
Thispaperintroducesthecommunicationengineeringanditsindustrydevelopmentinthehistoryprocessbythecontextoftime,andintroducingfromtheoriginalmeansofcommunication,itpresentedthefirstgenerationofanalogcommunication、thechangesinSecond-generationdigitalcommunicationtechnologytotheformationofcommunicationnetworks..Inthemeantime,therearesomediscoveriesontheoreticalknowledgeofcommunicationengineering,therefollowedthedevelopmentofcommunicationsengineeringindustry.Then,itfocusesonsomeknowledgeonmoderncommunicationnetworks,suchas,composition,classificationandthemainperformanceevaluation.Later,abriefintroductiontonewtechnologyonseveralareasofcommunicationsengineeringispresented,includingthethirdgenerationmobilecommunicationtechnology（3G）,Internetofthings,Tripleplay,Next-generationNetwork（NGN）andsoon,aswellasthenewInternetProtocolcalledasIPV6.Finally,thispapermadeaprospectoncommunicationsengineeringandthefutureofitsindustry.
Keywords:
analogcommunication ，digitalcommunications ，networkofcommunication ，newtechniquesof communication
一、引言
本文写于我们大学的第二学年末，即将进入第三学年的学习之时，经过前两年的普通类课程及部分专业基础课的学习，以及自己这两年对通信工程专业及其产业知识的搜集了解，我们通过本文呈现出自己对本专业及其产业背景的认识，本文主要介绍了通信工程专业的各个发展阶段，重点按通信系统的组成来概括地介绍通信工程专业及其产业的发展现状及其背景，最后简略而大胆的阐述了通信工程专业及其产业的未来发展趋势及个人的看法，限于个人知识和认知的程度，文中难免有所失误，望斧正。
背景，对人物、事件等起作用的历史情况或现实环境，对事态的发生、发展、变化起重要作用的客观情况。
所谓通信工程专业发展及其背景，就是对通信工程专业及其产生产、发展、变化等起到重要作用的历史状况或客观情况。
二、通信工程专业及其产业发展历程
自有人类以来，就离不开信息的传递。
通信是人与人或人与自然这三者之间通过某种方式及媒介进行的信息交流，在古代，人们通过烽火传递军情预警、通过驿站间快马接力传递文件战报，通过信鸽传递机密文件等等，其信息的传递方式虽然各有不同，但都是古代人们实现通信的手段。
随着近代工业、商业等产业的发展，原始的通信手段不能满足日益增长的需求，通信手段亟待发展。
随着社会分工的细化，以及通信领域内各项理论的逐渐揭示，通信渐渐成为一个专业，伴随而来的是通信产业的形成和发展。
第一代：
电通信时代，及模拟通信时代①。
19世纪，随着科学技术的迅猛发展，人们发现了电能以光速沿导线传播。
1837年莫尔斯发明了莫尔斯电码，并制造出电报机；1844年由莫尔斯设计修建的从尔的摩到华盛顿的世界上第一电报线路修建成功并投入运营；1854年，英军第一次在战争中采用了电报，海底电报于1851年开始于多佛和加莱之间，然后发展到一方面用于伦敦和巴黎之间的远距离电报通讯，另一方面则用于协约国克里米亚战争的瓦诺基地，由此，世界上第一个电报通信网建成；1864年，麦克斯韦从理论上证明了电磁波的存在；1887年赫兹从实验上验证了电磁波的存在，马可尼、波波夫等人用电磁波实现了远距离通信试验，由此，由有线电话，电报和无线电台等通信方式的模拟通信时代到来。
再加上20世纪30年代尤其是50年代后，随着香农信息论，纠错编码理论，调制理论，信号检测理论，信号与噪声理论，信源统计特性理论等通信专业理论的研究与发展，通信专业有了长足的发展，伴随而来的就是通信产业的如雨后春笋一般的出现，有限电报网的铺设，有线电话网的铺设，无线电台的建设，都需要从通信设备的设计与制造企业到通信网线路的铺设等工程施工企业，还需要为广大公众服务的运营商，一级监督工程公司施工一级通信设备运营状况的监理公司，自此通信产业及其服务日趋完善。
模拟信号指幅度的取值是连续的（幅值可由无限个数值表示）。
时间上连续的模拟信号连续变化的图像（电视、传真）信号等，时间上离散的模拟信号是一种抽样信号。
模拟通信的优点是直观且容易实现，但存在两个主要缺点。
模拟通信，尤其是微波通信和有线明线通信，很容易被窃听。
只要收到模拟信号，就容易得到通信内容.电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。
线路越长，噪声的积累也就越多。
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。
Nordic移动电话（NMT）就是这样一种标准，应用于Nordic国家、东欧以及俄罗斯。
其它还包括美国的高级移动电话系统（AMPS），英国的总访问通信系统（TACS）以及日本的JTAGS，西德的C-Netz，法国的Radiocom2000和意大利的RTMI。
模拟蜂窝服务在许多地方正被逐步淘汰。
第二代：
数字通信时代①
随着现代科技的发展，晶体管，半导体集成电路相继问世。
1951年英国建立了100个中继站的微波接力通信线路；20世纪60年代，基于脉冲编码调制（PCM）的数字传输体系开始建立；1965年美国AT＆T公司建立了一个程控本地交换系统；再加上脉码通信，微波通信，卫星通信，光缆通信等通信手段的产生一级计算机的问世并将微机应用在管理控制领域中，自此通信对象从人与人扩展到人与机器，机器与机器之间②。
20世纪70~80年代，是通信迅猛发展的时期。
1960年，美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器，给光通信带来了希望，和普通光相比，激光具有波谱宽度窄，主向性极好以及频率和相位较一致的良好特性，激光是一种相干光，它的特性和无线电波相似，是一种理想的光载波。
继红宝石激光器之后，氦氖激光器、二氧化碳激光器先后出现并投入实际应用；1966年分组交换实验网-ARPA网开始建设，并于1971年投入试验运行；1970年美国康宁公司研制成功涂有二氧化硅的光导纤维材料，并将损耗降低到20db/km；1972年康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4db/km;1973年美国贝尔实验室取得了更大成绩，光损耗降低到2.5db/km，1976年，日本电报电话公司将光纤损耗降低到0.47db/km；1979年损耗降低到0.2db/km，1984年事0.157db/km；1986年是0.154db/km，接近了光纤最低损耗的理论极限②。
随着非语言内容的增加，大容量光纤传输以及数字微波系统的形成，通信自此进入了数字通信时代，数字通信体制相比于模拟通信体制，其抗干扰能力强，便于计算机处理，高安性加密，很好满足了现代通信自动控制的要求，它是通过自动交换、数字传输体系以及卫星通信等共同作用来实现的综合通信网②。
三、现代通信系统③
基本的点对点通信，均是把发送端的消息通过某种信道传到接收端。
因而，这种通信系统可由图1-1中模型加以概括。
图中，在发送端信息源（也称发终端）的作用是把各种可能消息转换成原始电信号。
为了使这个原始信号适合在信道中传输，由发送设备对原始信号完成某种变换，然后再送入信道。
信道是指信号传输的通道。
在接受端，接收设备的功能与发送设备的功能相反，它能从接收信号中恢复出相应的原始信号，而受信者（也称信息宿或收终端）是将复原的原始信号转换成相应的消息。
途中的噪声源是信道中的噪声及分散在通信系统其他各处的噪声集中表示。
图1-1通信系统的一种简化模型
通信系统有不同分类方法。
这里从通信系统模型的角度讨论分类。
1.按消息的物理特征分类
根据消息的物理特征的不同，通信系统可以分类为电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统等。
由于电话通信系统网最为普及，因而其他消息常常通过公共的电话通信网传送。
例如，电报常通过电话信道传送。
又如，随着电子计算机发展而迅速增长起来的数据通信，在远距离传输数据时也常常利用电话信道传送。
在综合业务通信网中，各类类型的消息都在统一的通信网中转送。
2.按调制方式分类
前面已经指出，根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带（调制）传输。
基带传输时将未经频带调制的信号直接传送，如音频市内电话；频带传输是对各种信号调制后传输的总称。
调制方式很多，常见的一些如表1-1所例。
表1-1常用调制方式及用途
调制方式
用途举例
载
波
调
制
线性调制
常规双边带调幅AM
广播
单边带调制SSB
载波通信、短波或者无线电话通信
双边带调制DSB
立体声广播
残留边带调制VSB
电视广播、传真
非线性调制
频率调制FM
微波中继、卫星通信
相位调制PM
中间调制方式
数字调制
振幅键控ASK
数据传输
频移键控FSK
数据传输
相位键控PSK、DPSK
数据传输
其他高效数字调制QAM、MSK
数字微波、空间通信
脉
冲
调
制
脉冲模拟调制
脉幅调制PAM
中间调制方式、遥测
脉宽调制PDM
中间调制方式
脉位调制PPM
遥测、光纤传输
脉冲数字调制
脉码调制PCM
市话中继线、卫星、空间通信
增量调制DM（△M）
军用电话、民用数字电话
差分脉码调制DPCM
电视电话、图像编码
其他编码方式ADPCM
中途数字电话
3.按信号特征分类
前面已经指出，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以将相应地把通信系统分成模拟通信系统与数字通信系统。
4.按传输媒介分类
按传输媒介，通信系统可分为有限（包括光纤）和无线两类。
5.按信号复用方式分类
传送多路信号有三种复用方式，即频分复用，时分复用和码分复用。
频分复用是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围；时分复用是用抽样或者脉冲调制方法使不同信号占据不同的时间区码；码分复用则是一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。
主要性能指标：
1、对于模拟通信系统来说，信息传输速度主要决定与消息所含的信息量和对连续消息（即信息源）的处理。
处理的目的在于使单位时间内传送更多的消息，从信息论观点来说，消息传输速度可用单位时间内传送的信息量来衡量。
模拟通信中还有一个重要性能指标，即均方误差。
它是衡量发送的模拟信号与接收端复制的模拟信号之间误差程度的质量指标。
均方误差越小，说明复制的信号越逼真。
2、在数字通信系统里，主要的性能指标有两个，即传输速率和差错率。
（1）传输速率，它通常以码元传输速率来衡量。
码元传输速率，又称码元速率或传码率。
它被定义为每秒钟传送码元的数目，单位为“波特”，。
常用符号“B”表示。
传输速率还可用信息传输速率来表征。
信息传输速率又称为信息速率或传输率。
它被定义为每秒钟传送的信息量，单位完事比特/秒，或记为bit/s（或可写成bps）。
（2）现在来讨论数字通信的另一性能指标——差错率。
它是衡量系统正常工作时，传输消息可靠程度的重要性能指标。
差错率有两种表述方式：
误码率及误信率。
所谓误码率，是指错误接受的码元数在传送总码元数中占的比例，或者更确切的说，误码率即码元在传输系统中被传错的概率。
所谓误信率，又称误比特率，是指错误接受的消息量在传送总量中所占比例，或者说，它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。
四、通信新技术
1、物联网⑥（TheInternetofthings）的定义是：
通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网的概念是在1999年提出的。
物联网就是“物物相连的互联网”。
这有两层意思：
第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。
物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。
在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。
其实质是利用射频自动识别（RFID）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。
物联网中非常重要的技术是射频识别（RFID）技术。
“物联网”概念的问世,打破了之前的传统思维。
过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：
一方面是机场、公路、建筑物,而另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。
而在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。
2、所谓“三网融合”⑦，就是指电信网、广播电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。
“三网融合”是为了实现网络资源的共享，避免低水平的重复建设，形成适应性广、容易维护、费用低的高速宽带的多媒体基础平台。
三网融合是一种广义的、社会化的说法，在现阶段它是指在信息传递中，把广播传输中的“点”对“面”，通信传输中的“点”对“点”，计算机中的存储时移融合在一起，更好为人类服务，并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一，而三网融合主要是指高层业务应用的融合。
其表现为技术上趋向一致，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的IP协议，在经营上互相竞争、互相合作，朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起，行业管制和政策方面也逐渐趋向统一④。
3、第三代移动通信技术⑧（3rd-generation，3G），是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。
3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。
目前3G存在四种标准：
CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。
3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。
为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps（兆比特/每秒）、384kbps（千比特/每秒）以及144kbps的传输速度（此数值根据网络环境会发生变化）。
GSM设备采用的是时分多址，而CDMA使用码分扩频技术，先进功率和话音激活至少可提供大于3倍GSM网络容量，,3G主要特征是可提供移动宽带多媒体业务⑤。
4、IPv6⑨是IETF（互联网工程任务组，InternetEngineeringTaskForce）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议。
目前我们使用的第二代互联网IPv4技术，核心技术属于美国。
它的最大问题是网络地址资源有限，从理论上讲，编址1600万个网络、40亿台主机。
但采用A、B、C三类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣，以至目前的IP地址近乎枯竭。
一方面是地址资源数量的限制，另一方面是随着电子技术及网络技术的发展，计算机网络将进入人们的日常生活，可能身边的每一样东西都需要连入全球因特网。
在这样的环境下，IPv6应运而生。
单从数字上来说，IPv6所拥有的地址容量是IPv4的约8×10^28倍，达到2^128-1个。
这不但解决了网络地址资源数量的问题，同时也为除电脑外的设备连入互联网在数量限制上扫清了障碍。
但是与IPv4一样，IPv6一样会造成大量的IP地址浪费。
准确的说，使用IPv6的网络并没有2^128-1个能充分利用的地址。
首先，要实现IP地址的自动配置，局域网所使用的子网的前缀必须等于64，但是很少有一个局域网能容纳2^64个网络终端；其次，由于IPv6的地址分配必须遵循聚类的原则，地址的浪费在所难免。
但是，如果说IPv4实现的只是人机对话，而IPv6则扩展到任意事物之间的对话，它不仅可以为人类服务，还将服务于众多硬件设备，如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等，它将是无时不在，无处不在的深入社会每个角落的真正的宽带网。
而且它所带来的经济效益将非常巨大。
当然，IPv6并非十全十美、一劳永逸，不可能解决所有问题。
IPv6只能在发展中不断完善，也不可能在一夜之间发生，过渡需要时间和成本，但从长远看，IPv6有利于互联网的持续和长久发展。
目前，国际互联网组织已经决定成立两个专门工作组，制定相应的国际标准。
5、下一代网络⑩（NextGenerationNetwork），又称为次世代网络。
主要思想是在一个统一的网络平台上以统一管理的方式提供多媒体业务，整合现有的市内固定电话、移动电话的基础上（统称FMC），增加多媒体数据服务及其他增值型服务。
其中话音的交换将采用软交换技术，而平台的主要实现方式为IP技术，逐步实现统一通信,其中VoIP将是下一代网络中的一个重点。
NGN是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术，实现业务功能与底层传送技术的分离；它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入，并支持通用移动性，实现用户对业务使用的一致性和统一性。
它是以软交换为核心的，能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业务的基于分组技术的综合开放的网络架构，代表了通信网络发展的方向。
NGN具有分组传送、控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分离、业务提供与网络分离、提供开放接口、利用各基本的业务组成模块、提供广泛的业务和应用、端到端QoS和透明的传输能力通过开放的接口规范与传统网络实现互通、通用移动性、允许用户自由地接入不同业务提供商、支持多样标志体系，融合固定与移动业务等等特征。
五、总结
时代科技的发展日新月异，通信工程专业及其产业也同样迅猛的发展，从原始的古代通信到第一代模拟通信经历了几千年的漫长历程，期间的发展更是缓慢无比，直到近代科学技术革命才为通信的发展提供了理论土壤，自此通信工程专业及其产业进入了一个飞速发展的阶段，从第一代模拟通信的形成倒被第二代数字通信所替代期间仅用了百年时间，而新一轮的通信变革正在如火如荼的进行中，3g技术的成熟与3g牌照正式下发形成的产业也不过距第二代通信的成熟仅仅几十年的时间。
而3g还没有完全进入商业化的普及阶段，下一代的通信技术的研究已经取得了重大成果。
可以预见，在不久的将来我们还在期盼的3g服务将会渐渐过渡到另一个全新的阶段。
所有的通信手段都是为了更好实现信息的传递，在不久的将来，物联网、宽带移动互联网、宽带智能网、无线传感器网络、智能代理和移动代理技术、全光与智能光网络、主动网络、下一代网络等一大批新的通信产业手段必将为我们的生活带来更大的方面便。
参考文献：
1.《中国电信业》，2010.08，总地116期，从人民邮电报社ISBN1671-3060.
2.《现代通信网概括》，秦国主编，秦亚莉，韩林霞编著，北京：
人民邮电出版社，2004.2
3.《现代通信系统》，郑林华、丁宏、向立年编著，北京：
电子工业出版社，2008.7
4.《通信技术政策研究》，2010第2期（总第166期），信息产业部研究院.
5.《通信产业报》，2010年8月9日，总第716期.
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