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1、现代通信新技术现代通讯技术的发展历程现代通讯技术的发展历程19世纪通讯技术的发展 19世纪上半叶科学技术的发展，有力地推动了军事通讯技术的进步，突出地表现在电报的运用和电话的发明上。 发明电报机 19世纪30年代，欧洲和美洲先后出现了商用电报机。在这方面有代表性的发明家是英国的高斯、韦伯和美国的莫尔斯。1833年，高斯和韦伯制作出第一个可供实用的电磁指针电报机。此后不久，另一个年轻的英国人库克和伦敦高等学院的教授惠斯登发明了新型电报机，并取得第一个专利。1837年，美国人莫尔斯的发明，把电报技术向前大大推进了一步。他用一套点、划符号代表字母和数字(即莫尔斯电码)，并设计了一套线路，发报端是一个
2、电键，该电键把以长短电流脉冲形式出现的电码馈入导线，在接收端电流脉冲激励电报装置中的电磁铁，使笔尖在不断移动的纸带上记录下电码。经过不断改进，这套电报系统于1844年达到实用阶段，在巴尔的摩和华盛顿之间首次建立了电报联系。 电报机应用 由于战争比人类任何其它活动都更加依赖于当时最有效的通信手段，因此电报一经出现，便立即引起了军界的关注。1854年，英军第一次在战争中采用了电报。海底电报约于1851年开始用于多佛和加莱之间，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。 1857年，在印度的独立战争中，设在加尔各答的政府和四处分散的英军所以能保持
3、联系，主要靠的是电报。186l至1865年的美国南北战争，是第一次大规模使用电信技术的战争。战争期间，联邦政府架设了2400公里的电报线路，把北方部队同陆军部和陆军司令联结在一起，共发送了650万份电报。 轻便发报装置 陆军的一名上校迈尔，不仅发明了旗语通信，还于1861年夏发明了一种能够沟通集团军司令和下属部队联系的轻便发报装置，在战斗中发挥了很大作用。 发明了第一台电话机 由于电报在收发时需要转译电码，人们嫌它迟缓不便，于是便进一步寻求更便捷的通讯方式，电话也就应运而生。英国的胡克首先提出在远距离上传输语音的建议。 1837年，美国医生佩奇发现，当铁的磁性迅速改变时，会发出一种音乐般的悦耳
4、声音，这种声音的响度随磁性变化的频率而改变。他把这种声音称作“电流音乐”。大约在1860年，德国的赖斯第一次将一曲旋律用电发送了一段距离，他把这个装置叫作“电话”，这个名称于是沿用下来。直到1876年，美国的贝尔终于发明了第一台电话机。 电话及此前发明的电报的运用，使军事通讯产生了革命性的变革。 通信技术 人类传递信息不足 19世纪以前，漫长的历史时期内，人类传递信息主要依靠人力、畜力，也曾使用信鸽或借助烽火等方式来实现。这些通信方式效率极低，都受到地理距离及地理障碍的极大限制。 通信迅猛的发展 1844年，美国人莫尔斯(SBMorse)发明了莫尔斯电码，并在电报机上传递了第一条电报，大大缩小
5、了通信时空的差距。1876年贝尔发明了电话，首次使相距数百米的两个人可以直接清晰地进行对话。随着社会的发展，人们对信息传递和交换的要求越来越高，通信技术得到了迅猛的发展。 终端设备 通信的基础设施是终端设备、传输设备和交换设备，它们共同构成了通信网。 终端设备包括电话机、传真机、电报机、数据终端和图像终端等。有线通信的传输设备有电缆、海底电缆、光缆和海底光缆等。无线通信的传输设备有微波收信机、微波发信机、通信卫星等。交换设备处在通信网络的中心，是实现用户终端设备中信号交换、接续的装置，如电话交换机、电报交换机等。 现代通信技术 主要表现在现代通信技术的进步，主要表现在数字程控交换技术、光纤通信
6、、卫星通信、智能终端等方面，而覆盖全球的个人通信则是通信技术的发展方向。 数字程控交换技术 交换机 两部电话机用一对导线连接起来，就能实现两个用户间的通话。若3个用户，要实现任意两个用户间的通话，就需要3对导线；5个用户时，需要10对导线；10 个用户时，需要45对导线；N个用户时，需要N(N-1)/2对导线。这种连线方式很不经济。经济的接线方式是每个用户的电话机用一对导线连接到各用户共同使用的一个交换设备上。该交换设备位于各用户的中心，这个设备就叫交换机。 最初的交换机也叫人工交换机，是由话务员来完成用户之间的连接的。以后又出现过“步进制交换机”、“纵横制交换机”，它们都属于机电制自动交换机
7、，但是由于是靠物理接触的方式传递信号，设备容易磨损。目前，世界上仍有一些国家和地区在使用纵横制交换机。 程控交换机 计算机产生以后，人们将交换机的各项功能编成程序，并存放在计算机的存储器中。这种用存储程序方式构成控制系统的交换机，就称为存储程序控制交换机，简称程控交换机。程控交换机实质上就是计算机控制的交换机。 世界上第一台程控交换机是1965年由美国贝尔电话公司制造的。程控交换机最突出的优点是：改变系统的操作时，无需改动交换设备，只要改变程序的指令就可以了，这使交换系统具有很大的灵活性，便于开发新的通信业务，为用户提供多种服务项目，如电话网中传输数据等。 在通信网中传输或交换的信号有两类：模
8、拟信号和数字信号。相应的传输或交换方式分别称为模拟信号方式和数字信号方式。 模拟信号 模拟信号是连续的。例如，电话用户说话的声音引起电话机送话器中振动膜片的振动，振动膜片的振动导致了大小正负变化电流的产生。电流的这种变化，模拟了声波的振幅和频率。这种装载着声音信息的电流就是模拟信号，它在用户与交换机之间以及交换机内部未经任何加工地交换或传输下去，这就是模拟信号方式。模拟信号方式简单易行，但是模拟化的声音信号经过长距离的传输以后，会受各种干扰的影响，声音的质量较差，甚至发生失真等。 数字信号 数字信号是不连续的。如果打电话的人说话的模拟信号传到交换机以后，交换机并不急于交换到被叫者，而是先将这个
9、模拟信号通过编码器转变成一系列的“0”和 “1”，这种由“0”和“1”组成的信号称之为数字信号。这样，人的声音由我们平时能听到的模拟信号转变成为一种人听不懂，只有计算机才能听懂的声音了。交换机在完成取样编码后，再将数字信号传输出去，最后数字信号经解码器再转变为模拟信号，被受话人接受。 数字信号优点 信号数字化的最大优点是抗干扰能力强。我们做两个假设：第一，信号“0”和“1”用电压的高低来表示，即5V的电压代表“1”， 0V的电压代表“0”；第二，接收信号的设备收到一个电压在35V之间的信号，则认为收到一个“1”；收到电压在02V之间的信号，则认为收到一个 “0”。我们现在要传输0110这4个数
10、字的一串信号，在传输过程中由于干扰，代表“1”的5V电压变成了只有 37V，接收设备收到电压为37V的信号后，计算机仍认为它代表对方传过来一个“1”，而不会认为是“0”。这样，即使传输过程有干扰，只要干扰在一定范围内，这一串数字信号还是被正确地接收下来了。 数字程控交换机优点 数字程控交换机与机电制交换机相比还有许多优点：接续速度快；容量大，阻塞概率低；节省建筑投资；减少维护人员；为用户提供新的业务，除提供电话外还可提供数据、传真、可视电话、可视数据等；具有新的服务性能，如缩位拨号、叫醒服务、呼叫转移等。 目前的电话通信网中，交换机内部以及交换机之间信号的交换和传输都是采用数字信号方式；而用户
11、到交换机之间，即用户线上，由于成本问题仍采用模拟信号方式。 数字网 目前的数字网有ISDN (综合业务数字网)、ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line ，非对称数字用户环路是一种新的数据传输方式）等。ISDN即一线通，ADSL是数字用户线（DSL）技术的一种，可在普通铜线电话用户线上传送电话业务的同时，向用户提供8Mb/s速率的数字业务，在上行、下行方向的传输速率不对称。 ADSL的全称是不对称数字用户线，从字面上可以了解到，ADSL是一种数字编码的接入线路技术，而且其上行带宽和下行带宽是不对称的。现有ADSL系统的组网形式一般可以分为宽带接入服务器（B
12、RAS）、ATM（ATM-Asynchronous Transfer Mode异步传输模式的缩写）网和ADSL传送系统三部分。其中ADSL传送子系统由局端设备（DSLAM）和用户端设备（CPE）组成，负责铜线段的 ADSL线路编解码和传送，ATM网负责将来自DSLAM设备的用户数据以ATM PVC方式汇集到宽带接入服务器，宽带接入服务器对ATM信元和用户的PPP呼叫进行处理，完成与IP网之间的转换，将用户接入到Internet。 ADSL的局端设备和用户端设备之间通过普通的电话铜线连接，无须对入户线缆进行改造就可以为现有的大量电话用户提供ADSL宽带接入。根据实际测试数据和使用情况，在目前大量
13、采用的线径双续电话线上，速率为/s下行和512kbit/s上行的ADSL传输距离可以达到23公里。 光纤通信 光纤是光导纤维的简称，它是一种传播光波的线路。利用光纤中传播的光波作载波传递信息的通信方式就叫光纤通信。 优点 通信容量大是光纤通信最大的优点。根据通信原理，通信容量与电磁波的频率成正比。微波的频率在1010Hz左右，光波的频率(1014Hz)比微波的频率大100010000倍，相应的光通信容量要比微波通信的容量大1万倍。英国华裔科学家高锟在1966年从理论上论证了光导纤维作为光通信介质的可能性，被尊称为“现代光通信之父”。 光纤比头发丝还要细，一般由两层不同的玻璃组成，里面一层叫纤芯
14、或内芯，直径约为510m；外面一层叫包层，外径约为100300m。为保护光纤，包层外面往往覆盖一层塑料。在光通信工程中应用的是光缆，它是由许多根光纤组合在一起并经加固处理而成的。 低损耗是光纤通信的又一优点。因为纤芯和包层的折射率不同，前者略大于后者。光通信的光源是激光。当纤芯内的光线入射到包层界面时，只要其入射角大于某个临界值，光就会在纤芯内发生全反射，并且不断地全反射传播下去，不会有光漏射到包层中。用光纤通信的中继距离比用同轴电缆等其他通信方式长许多倍。现在已建成了欧亚大陆、亚欧海底、亚美海底的光缆系统。 若要用光传送声音，首先应像普通电话那样，把声音信号变为电信号，再将载有声音信息的电信
15、号通过发光器件(如发光二极管 LED和半导体激光二极管LD)变换成光信号，最后使用光纤将这个光信号传送到远方。在光纤传输的接受端，把这个光信号通过光电检测器件(如PIN光电二极管等)先转变成电信号，然后再将电信号还原成声音信号，这样就实现了通话。 光缆与铜电缆相比，具有体积小、重量轻、柔韧性强、容量大、不怕干扰、不会泄密、安装维护容易、费用低廉等优点。在军事上也得到了广泛的应用。 美国贝尔实验室已实现1根光纤同步传输50部电影，即400G数据(1G=1000M，1M=1024千个字节)。按现在开发光纤容量的速度，专家预测，在10年内1根光纤可同步传输5亿部电影，将能为用户提供接近无限的带宽。因
16、此，光纤被称为信息传输的“超高速公路”。 我国在1999年建成了8纵8横覆盖全国的光缆工程。以后将在全国完成8000km两个管道内共铺设96芯G655光纤的基础设施，同时分装4个空管，为新光纤的使用作准备。 卫星通信 卫星通信以微波为载波。微波是指波长为1m1mm或频率为300MHz300GHz范围内的电磁波。它是直线传播的。微波传输的优点是不需要敷设或架设线路，但是如果想要在地球上进行长距离的微波通信，由于地球是球形的，必须每隔50km就修建一座微波站，用于接力传输通信信号。从北京到广州，若用微波进行通信，则必须在北京和广州之间修建50座微波中继站。如此多的传输环节，不仅严重影响通信的质量，而且投资巨大。 建立卫星通信系统，就可以解决微波通信中的众多中继站。 一个卫星通信系统由通信卫星和地球站(或
