認識通信 課件 第0-2章 通信對人類文明進程的影響、回溯冷兵器時代的通信、有線通信的前世今生

認識通信內(nèi)容簡介2第0章通信對人類文明進程的影響0.1人類通信的早期啟蒙0.2通信進步的第一個突破0.3通信進步的第二個突破0.4通信進步的第三個突破0.5通信進步的第四個突破3考古發(fā)現(xiàn)，440萬年前就出現(xiàn)南方古猿，被確定為是人類歷史的起源。人類的遠祖大約在9萬年前的某個時候開始“說話”，大約在3.5萬年前的某一時期開始使用語言。語言的使用，促進了人類對知識的掌握和傳播，但語言只能口口相傳，面對面?zhèn)魇?，只能在部落?nèi)、相近年代人之間傳播，不同地域間的原始人類之間還不能交流和共享人類知識。0.1人類通信的早期啟蒙4為了實現(xiàn)知識的長時間記憶，公元前3500年左右人類開始使用圖像符號，進而演化出文字。文字的產(chǎn)生和運用的意義：使人類擺脫了聲音符號傳播受時間和空間的局限有了文字就能記錄知識和經(jīng)驗，它比其他符號更使人容易明白，更容易解釋，更容易保存。異地傳播長時間保存解決知識5文字的出現(xiàn)使人類獲取知識和信息更便捷、更容易，知識積累更多，人類通向文明的步伐加快，原來依靠竹簡、羊皮、絲布記錄文字的方法逐漸不能滿足需要，公元105年蔡倫發(fā)明了被稱之為四大發(fā)明之一的造紙術(shù)?？梢粤畠r跨地域傳輸(空間)可以跨時間保存紙產(chǎn)生和運用的意義跨空間傳輸促進了不同國家、不同民族之間的交流，促進了世界范圍內(nèi)全人類的知識共享。知識6跨時間的知識傳承，使人類可以學(xué)習(xí)、繼承、發(fā)揚前人思想，使人類的知識積累大大增加，可以做到秀才不出門，全知天下事。人們學(xué)習(xí)、了解、研究自然現(xiàn)象和自然規(guī)律可以只在家中完成，不必事事都要親身體驗，加速了人類前進的步伐。但人類很快發(fā)現(xiàn)這種交流通常是非實時性，現(xiàn)實世界所發(fā)生的事情，經(jīng)過記錄、傳遞后到達其他人手中時，往往已過去了很長時間，傳遞所能達到的范圍只能是人的足力所能達到的范圍。7為了盡可能快的傳遞信息，公元前490年希臘信使裴地比第斯從馬拉松跑到雅典城中央廣場，跑了42．195公里，結(jié)果活活累死。8公元前772年周幽王點燃了烽火臺，利用狼煙和火光調(diào)動鄰近的諸侯；我國古代有3000多年利用郵驛傳遞信息的歷史，唐朝最盛時全國有1639個驛站，傳遞信息最快要求日馳500里。利用聲、光可傳輸實時信息，但信息量少。如軍隊作戰(zhàn)時利用鳴鼓則進、鳴金則退來指揮近距離軍隊，利用放炮為號來指揮遠距離軍隊，利用旗語調(diào)度軍隊進攻方向，夜間利用火光調(diào)度軍隊。9電的發(fā)明使人類結(jié)束千年封建古代，走向了近代文明。盡管遠在2500多年前，古希臘人就發(fā)現(xiàn)用毛皮磨擦過的琥珀能吸引一些像絨毛、麥桿等一些輕小的東西，他們把這種現(xiàn)象稱作“電”，但這并未給人類文明帶來實質(zhì)影響。電0.2通信進步的第一個突破10公元1600年，英國醫(yī)生吉爾伯特發(fā)現(xiàn)了“電力”，“電吸引”等許多現(xiàn)象，并最先使用了“電力”、“電吸引”等專用術(shù)語，因此許多人稱他是電學(xué)研究之父。111752年美國大電學(xué)家富蘭克林著名的風(fēng)箏實驗，“捕捉天電”，證明天空的閃電和地面上的電是一回事。一年后富蘭克林制造出了世界上第一個避雷針。電流現(xiàn)象的研究，對于人們深入研究電學(xué)和電磁現(xiàn)象有著重要的意義。121800年春季，伏打發(fā)明了著名的“伏打電池”。使人們第一次獲得了可以人為控制的持續(xù)電流，為今后電流現(xiàn)象的研究提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，并很快成為進行電磁學(xué)和化學(xué)研究的有力工具。13發(fā)電機給人類生活帶來了巨大的變化，使人類可以自己產(chǎn)生電并控制電，有力的促進了現(xiàn)代社會的到來。以電為基礎(chǔ)誕生了電報、電話、計算機、通信網(wǎng)絡(luò)使我們進入了通信時代。1820年，丹麥哥本哈根大學(xué)的奧斯特，偶然發(fā)現(xiàn)一根帶電的導(dǎo)線，能使貼近它的磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而不再指向南極或者北極。1821年9月3日，法拉第讓通電的導(dǎo)線在磁場中發(fā)生旋轉(zhuǎn)。1831年10月17日，他將磁轉(zhuǎn)換為了電。隨后制造了世界上第一臺電磁感應(yīng)發(fā)電機。1873年，格拉姆將發(fā)電機變成了電動機。141790年，法國工程師勞德·查佩兄弟成功地研制出了一個實用的通信系統(tǒng)，能將報文發(fā)送到全法國。據(jù)說兩兄弟之一是第一個使用“電報”這個詞的人。電報早年收發(fā)電報模擬

1747年，在英國，廉.華士爵士發(fā)現(xiàn)有可能在金屬導(dǎo)體上傳播電流。0.3通信進步的第二個突破151835年，莫爾斯研制出電磁電報機的樣機。1836年，莫爾斯提出著名的“莫爾斯電碼”，是電信史上最早的編碼，是電報發(fā)明史上的重大突破。1844年5月24日，是世界電信史上光輝的一頁。在華盛頓國會大廈聯(lián)邦最高法院會議廳里，莫爾斯親手操縱著電報機，隨著一連串的“點”、“劃”信號的發(fā)出，遠在64公里外的巴爾的摩城收到由“嘀”、“嗒”聲組成的世界上第一份電報：“上帝創(chuàng)造了何等的奇跡！”。莫爾斯電報的成功轟動了美國、英國和世界其他各國，他的電報很快風(fēng)靡全球。電報機房

早年票據(jù)

電報收發(fā)161858年，歐洲許多國家聯(lián)合給莫爾斯一筆40萬法郎的獎金。在莫爾斯垂暮之年，紐約市在中央公園為他塑造了雕像，用巨大的榮譽，來補償曾使這位科學(xué)家陷于饑餓境地的過錯。電傳打字機

17電報的發(fā)明，開始了用電作為信息載體的歷史。通過對電報、無線電通信的深入研究，開始了人類通信歷史上的一次巨大的飛躍。電報的發(fā)明的意義在于：解決了人類出現(xiàn)已來一直沒有解決的實時遠程傳輸問題時間空間電報跨越電報傳輸

181796年，英國人休斯提出了用話筒接力傳送語音的辦法，并將之命名為Telephone。電話是日本人生造的漢語詞，用來意譯英文的telephone，中國人譯為‘德律風(fēng)’。電話美國發(fā)明家A.G.貝爾貝爾、梅烏奇、格雷、愛迪生安東尼奧·梅烏奇托馬斯·阿爾瓦·愛迪生領(lǐng)頭人0.4通信進步的第三個突破191875年6月2日，沃森特在緊閉了門窗的房間把耳朵貼在音箱上聽到貝爾疼痛叫聲:“沃森特先生，快來幫我?。　边@句話通過他實驗中的電話傳到了在另一個房間工作的沃森特先生的耳朵里。這句極普通的話，也就成為人類第一句通過電話傳送的話音而記入史冊。2002年6月15日，美國議會通過議案，認定安東尼奧·梅烏奇為電話的發(fā)明者。貝爾

20與貝爾名字有關(guān)的另一個重要事實是：1925年1月1日，成立了一個叫做“貝爾電話實驗室公司”在過去的一個世紀(jì)中，貝爾實驗室為全世界帶來的創(chuàng)新技術(shù)與產(chǎn)品包括：第一臺傳真機、按鍵電話、數(shù)字調(diào)制解調(diào)器、蜂窩電話、通信衛(wèi)星、高速無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)、太陽能電池、電荷耦合器件、數(shù)字信號處理器、激光器、光纖、光放大器、密集波分復(fù)用系統(tǒng)、首次長途電視傳輸、高清晰度電視、語音合成、存儲程序控制和電子交換、數(shù)據(jù)庫及分組技術(shù)、UNIX操作系統(tǒng)、C和C＋＋語言，而由貝爾實驗室推出的網(wǎng)絡(luò)管理與操作系統(tǒng)每天支持著世界范圍內(nèi)數(shù)十億的電話呼叫與數(shù)據(jù)連接。21可以說，人類邁向信息文明社會的每一步都與貝爾實驗室息息相關(guān)。貝爾實驗室是公認的當(dāng)今通信界最具創(chuàng)造性的研發(fā)機構(gòu)，在全球擁有10000多名科學(xué)家和工程師。共獲得兩萬五千多項專利，六次獲諾貝爾物理學(xué)獎?，F(xiàn)在平均每個工作日獲得三項多專利。實現(xiàn)了實時語音遠距離傳輸通信簡單便捷電話發(fā)明的意義在于：22貝爾實驗室貝爾實驗室美國總部

發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射

用激光冷卻和捕獲鈉原子

貝爾實驗室大樓人類歷史上第一個晶體管問世

電子的分數(shù)量子霍爾效應(yīng)菲利普·安德森打開了研制電子開關(guān)和電腦存儲設(shè)備的大門萊斯特·格莫爾驗證電子波動性231891年3月10日，美國的史端喬發(fā)明步進制自動電話接線器。1892年11月3日，在美國印第安納州的拉波特城投入使用，這便是世界上第一個自動電話局。從此，電話通信跨入了一個新時代。1919年，瑞典的帕爾姆格倫和貝塔蘭德發(fā)明了“縱橫制接線器”。1929年，瑞典松茲瓦爾市建成了世界上第一個大型縱橫制電話局。1965年5月，美國貝爾系統(tǒng)的世界上第一部程控電話交換機問世。電話交換的誕生241887年，赫茲通過實驗，他得出了電磁能量可以越過空間進行傳播的結(jié)論。1887年成為了近代科學(xué)技術(shù)史的一座里程碑，為了紀(jì)念這位杰出的科學(xué)家，電磁波的單位便命名為“赫茲（Hz）”。1864年，麥克斯韋發(fā)表了電磁場理論，成為人類歷史上預(yù)言電磁波存在的第一人。移動通信的誕生25證明了麥克斯韋理論的正確導(dǎo)致了無線電的誕生開辟了電子技術(shù)的新紀(jì)元應(yīng)該說，從這時開始，人類開始進入了無線通信的新領(lǐng)域。標(biāo)志著從“有線電通信”向“無線電通信”的轉(zhuǎn)折點，是整個移動通信的發(fā)源點。赫茲的發(fā)現(xiàn)具有劃時代的意義261895年，俄國青年教師波波夫和意大利青年大學(xué)生馬可尼分別發(fā)明了無線電報機。波波夫與馬可尼的貢獻在于實現(xiàn)了有線通信到無線通信的進步使越洋通信和移動通信成為可能271903年，無線電話試驗成功。1947年，美國貝爾實驗室提出了蜂窩通信的概念，將移動電話的服務(wù)區(qū)劃分成若干個小區(qū)，每個小區(qū)設(shè)立一個基站，構(gòu)成蜂窩移動通信系統(tǒng)。1978年，貝爾實驗室的科學(xué)家們在芝加哥試驗成功了世界上第一個蜂窩移動通信系統(tǒng)，并于1983年正式投入商用。蜂窩移動的意義在于解決了頻率復(fù)用的問題這是移動通信發(fā)展史上的重大突破281982年，歐洲成立了GSM，為以后GSM移動電話系統(tǒng)開辟了新的天地。2001年，ITU-D第7專題組提出以SCDMA無線技術(shù)作為接入手段的固定電話業(yè)務(wù)--“大靈通”。1980年前后，無繩電話首次出現(xiàn)。1996年～1997年，小靈通問世?？蓪崿F(xiàn)任何時間、任何地點、任何人的通信可上網(wǎng)讀報紙、查信息、下載文件和圖片、看視頻人類實現(xiàn)移動通信的意義獲取、處理、存貯信息的速度提高291887年，美國發(fā)明家柏林納發(fā)明滾筒式留聲機，第二年發(fā)明盤式留聲機和唱片。1902年，美國人巴納特．史特波斐德成功進行了廣播與礦石收音機試驗。媒體的革命1925年，貝爾德，發(fā)明機械掃描式電視攝像機和接收機、機動式電視。被后來的英國人尊稱為電視之父。貝爾德實際上是機械電視之父。1913年，法國人E.貝蘭研制出第一臺傳真機。傳真與廣播電視301923年，美籍人茲沃利金發(fā)明靜電積貯式攝像管，1931年研究成功電視顯像管。應(yīng)當(dāng)是電子電視之父。1936年11月2日，世界上第一個定期播放電視節(jié)目的電視臺——英國BBC電視臺開播，它把人類帶進入了一個電視時代。傳真與廣播電視出現(xiàn)的意義實現(xiàn)新聞的快速傳播可提供休閑、娛樂、了解世界動態(tài)推動社會民主、文明傳播進程311842年，多普勒率先提出利用多普勒效應(yīng)的多普勒式雷達。1925年，伯烈特與杜武合作，第一次成功使用雷達，把從電離層反射回來的無線電短脈沖顯示在陰極射線管上。1935年英國科學(xué)家在R．W．瓦特領(lǐng)導(dǎo)下研制成功第一部能用來探測飛機的雷達。1945年，美國雷神公司(Raytheon)工程師珀西·斯賓塞把微波應(yīng)用到廚房烹飪上，于是微波爐誕生了。雷達32

1850年8月28日，第一條海纜由約翰和雅各布.布雷特兄弟倆在法國的公海里鋪設(shè)。1880年，美國紐約敷設(shè)了第一條電話電纜。1960年，美國物理學(xué)家梅曼用強大的普通光照到人造寶石上，制造出了比太陽光強1000萬倍的激光。1966年，英籍華人高錕發(fā)表“光通信”基礎(chǔ)理論,提出以玻璃纖維進行遠距激光通信的設(shè)想。1977年，世界上第一個商用光纖通信系統(tǒng)在美國芝加哥和圣塔摩尼卡之間的兩個電話局之間開通。長途通信33

1970年代，美國研制出空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)GPS。1946年，美國用雷達接收月球表面回波。50年代，創(chuàng)造出了微波接力通信。1954年7月，美國海軍利用月球表面對無線電波的反射進行了地球上兩地電話的傳輸試驗。1957年10月4日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星“衛(wèi)星1號”。1960年8月，美國發(fā)射世界第一個“無源通信衛(wèi)星”。1965年4月6日，美國成功發(fā)射了世界第一顆實用靜止軌道通信衛(wèi)星。衛(wèi)星通信34雷達與衛(wèi)星通信出現(xiàn)的意義延伸了人類的感知導(dǎo)致了射電天文學(xué)的出現(xiàn)將人類的觸覺延伸到整個宇宙351948年7月1日，貝爾實驗室的科學(xué)家發(fā)明了晶體管。計算機與網(wǎng)絡(luò)1969年，美國國防部高級研究計劃署(ARPA)建成ARPA網(wǎng)，標(biāo)志著計算機通信的發(fā)展進入了一個嶄新的紀(jì)元。1946年，美國人?？颂睾湍胬l(fā)明了世界上第一臺電子計算機ENIAC。1959年，美國人基爾比和諾伊斯發(fā)明了集成電路。0.5通信進步的第四個突破361988年，美國伊利諾斯大學(xué)的學(xué)生(當(dāng)時)史蒂夫.多那(SteveDorner)開始開發(fā)電子郵件軟件“Eudora”。1960年代早期，由DonaldDavies和保羅·巴蘭發(fā)明分組交換packetswitching。1973年，文頓·瑟夫做了因特網(wǎng)最初的設(shè)計工作，20年后，網(wǎng)景公司正式推出了萬維網(wǎng)服務(wù)，普通人才能隨意使用網(wǎng)絡(luò)。文頓.瑟夫等被譽為“互聯(lián)網(wǎng)之父”。37

計算機與網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的意義增加了人類獲取、加工、存儲信息的能力導(dǎo)致了信息爆炸時代的來臨人類進入地球村計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)豐富了人與人之間的交流方式，提高了人與人之間的交流效率，縮短了時間和空間的距離，使得我們的日常生活發(fā)生了翻天覆地的變化。381980年代末，人們利用并行計算來解決大型問題，采用了一種稱之為的網(wǎng)格計算的方法。1990年代末，又將計算資源作為可計量的服務(wù)，提供一種公用計算手段，這可看作為云計算的前身。云計算已成為2009年IT領(lǐng)域最火熱的概念之一。Google云計算數(shù)據(jù)中心云計算39云計算是繼傳統(tǒng)的個人計算機、客戶，服務(wù)器的計算模式之后，信息技術(shù)產(chǎn)生的一次新的進步。網(wǎng)格計算與云計算理念相似40

1993年，美國政府提出建設(shè)國家“信息高速公路”的建設(shè)計劃。中間件感知網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)物流安檢農(nóng)牧業(yè)醫(yī)療二維碼二維碼RFIDRFID溫度物聯(lián)濕度物聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)41

2009年，美國提出的“智慧地球”概念并上升至美國的國家戰(zhàn)略，被認為是確立全球競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵戰(zhàn)略。422009年8月7日，溫家寶提出建立“感知中國”中心。4344

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47云計算和物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)的意義擴大了人類的感知范圍和信息處理能力將地球上的所有目標(biāo)同人類聯(lián)系在一起人類進入感知和超能世界云計算擴大人類的智慧和能力，物聯(lián)網(wǎng)進一步引入了人與物之間的交流，其發(fā)展目標(biāo)是使人們可以在任何時間，任何地點都可以與任何物品相聯(lián)系，這又將給人類日常生活帶來革命性的變化。從這個觀點講，物聯(lián)網(wǎng)將是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，同時也是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要趨勢。48移動IP是移動通信和IP的深層融合，也是對現(xiàn)有移動通信方式的深刻變革，它將真正實現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)融合，它的目標(biāo)是將無線話音和無線數(shù)據(jù)綜合到IP平臺上傳輸。讓人們能夠隨時、隨地訪問Internet，是下一代真正的個人通信技術(shù)的目標(biāo)。移動IP49①手機廉價通話短信業(yè)務(wù)消失②手機電視廣播廣播電視消失③手機圖書書店、網(wǎng)吧消失④手機娛樂影院消失⑤手機購物超市消失⑥手機銀行各行業(yè)售票點消失⑦手機云電腦市場消失⑧手機物聯(lián)網(wǎng)家庭辦公盛行新技術(shù)的誕生舊技術(shù)的淡出50移動IP可以在外地便能隨時通過物聯(lián)網(wǎng)的傳感器了解家里的情況，控制家里的門窗、電器開關(guān)，對工作現(xiàn)場進行遠程監(jiān)控，對災(zāi)情進行預(yù)警，對環(huán)境進行監(jiān)視，對物流進行跟蹤，對危險施工進行遠程處理，對飛機、火車、汽車進行遠程跟蹤。最終實現(xiàn)一機在手便可感知世界、控制世界、享受世界。移動IP出現(xiàn)的意義人類不僅感知，而且控制和享受世界511957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星“斯普特尼克1號”從拜科努爾發(fā)射場升空。雖然這顆衛(wèi)星只會在太空噼啪作響，但它標(biāo)志著人類的活動疆域已經(jīng)從陸地、海洋、大氣層擴大到了宇宙空間，人類從此打開天門，放眼宇宙。深空通信52進入21世紀(jì)以來，隨著美國“機遇號”、“勇氣號”火星探測器成功登陸火星，“卡西尼號”探測器飛抵土星并成功釋放“惠更斯號”探測器著陸土衛(wèi)六，深空探測越來越成為人類關(guān)注的焦點。深空通信網(wǎng)絡(luò)53嫦娥二號衛(wèi)星我國成為世界上繼歐空局和美國之后第三個造訪L2點的國家和組織。拉格朗日點是指衛(wèi)星受太陽、地球兩大天體引力作用，能保持相對靜止的點，由法國數(shù)學(xué)家拉格朗日1772年推導(dǎo)證明出，共有5個，其中L2點位于日地連線上、地球外側(cè)約150萬公里處。在L2點上，衛(wèi)星消耗很少的燃料即可長期駐留，是探測器、天體望遠鏡定位和觀測太陽系的理想位置54深空通信出現(xiàn)的意義將人類的感知范圍延伸到了宇宙空間將太陽系中的其他星體同人類聯(lián)系在一起人類進入探索與“外星人”通信的時代深空通信將人類的觸角帶出了地球，使人類進入了探索宇宙空間的“地球人”時代。從這個觀點講，深空通信是人類下一步奮斗的目標(biāo)。552012年6月28日5時29分,“蛟龍”號在西太平洋的馬里亞納海溝進行了7062米下潛試驗。所采用的高速數(shù)字化水聲通信，可向母船傳輸文字、語音、圖像，是“蛟龍”號的另一先進技術(shù)。即使水聲通信出現(xiàn)故障，還有一套水聲電話備用。這標(biāo)志著我國深海通信取得新進展。人類的觸角能力已經(jīng)可上天入海深海通信的意義深海通信56571997年年底，位于奧地利的蔡林格研究小組首次在實驗平臺上幾米的距離內(nèi)成功地進行了量子通信實驗。2004年，利用多瑙河底的光纖信道，將量子隱形傳態(tài)距離提高到600米。1999年，蔡林格研究小組的論文與倫琴發(fā)現(xiàn)x射線、愛因斯坦建立相對論等重大研究成果一起，被英國《自然》雜志選為“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”。2010年，中科大－清華聯(lián)合小組的研究人員從北京八達嶺長城腳下一個旅館向16公里外的河北省張家口市懷來縣發(fā)出一段量子態(tài)信息。量子通信的意義：把人類帶向魔幻時代!量子通信58量子通信（QuantumTeleportation）是指利用量子糾纏效應(yīng)進行信息傳遞的一種新型的通信方式。59通信通訊電電報電話巖畫文字紙印刷電、電話晶體管、計算機分組網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)信息爆炸1831法拉弟

擊鼓、烽火、旗語在2700多年前，中國周朝時的烽火告警系統(tǒng)就已經(jīng)很完備了。

1843莫爾斯

1876貝爾模擬、數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)

1年產(chǎn)生的信息量比過去1萬年還多!93%的信息以數(shù)字形式產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)1969ARPA網(wǎng)現(xiàn)在每年產(chǎn)生100億億比特信息人類的進步源于通信技術(shù)的發(fā)展通信改變社會生活通信顛覆世界面貌通信鑄造未來夢想通信成就壯闊人生讓我們一起來認識通信！山再高往上攀總能登頂路再長走下去定能到達結(jié)束語61第0章通信對人類文明進程的影響0.1人類通信的早期啟蒙0.2通信進步的第一個突破0.3通信進步的第二個突破0.4通信進步的第三個突破0.5通信進步的第四個突破本講內(nèi)容小結(jié)62在信息爆炸的時代，世界上增長最快的是信息而不是物質(zhì)。信息的增長速度比所有的生物產(chǎn)能、人類的生產(chǎn)力都快。對于信息爆炸的形象描述，可以這樣講:現(xiàn)今人類每秒鐘創(chuàng)造的網(wǎng)線長度已經(jīng)超過了聲速，信息膨脹的速度和原子彈爆炸的速度是一樣，而且這個爆炸是持續(xù)的。有人推測，到2050年，數(shù)據(jù)量將達到100萬Zetabit。1Zetabit=1024Tbit1Tbit=1024Gbit1Gbit=1024Mbit1Mbit=1024*1024bit內(nèi)容回眸63縱觀人類社會進步，其發(fā)展過程不是均衡不變的，有若干關(guān)鍵性的突破，成就了今天的人類：第一個關(guān)鍵點：人類學(xué)會語言，取得這一進步，人類花了400多萬年的漫長年代。第二個關(guān)鍵點：人類學(xué)會文字，取得這一進步，人類花了3萬多年的時間。第三個關(guān)鍵點：人類學(xué)會造紙，取得這一進步，人類花了3600多年的時間。第四個關(guān)鍵點：人類學(xué)會發(fā)電，取得這一進步，人類花了1700多年的時間。64第五個關(guān)鍵點：人類發(fā)明電報電話，取得這一進步，人類花了6和41年的時間。第六個關(guān)鍵點：人類制造出計算機，取得這一進步，人類花了71年的時間。第七個關(guān)鍵點：人類使用互聯(lián)網(wǎng)，取得這一進步，人類花了23年的時間。第八個關(guān)鍵點：掌握深空、深海、深地通信……可以看出，人類通向文明的步伐是越來越快的，這應(yīng)當(dāng)歸功于四個信息要素處理方面的技術(shù)突破，即信息的產(chǎn)生與獲?。ㄕZ言）、信息的存儲（文字）、信息的處理（研究）、信息的傳遞（旅行）。651、如何看待通信技術(shù)的發(fā)展演進？答：人類通信的通信技術(shù)的發(fā)展演進，經(jīng)歷了漫長的早期啟蒙階段和四個突破、八個關(guān)鍵點?？梢钥闯觯祟愅ㄏ蛭拿鞯牟椒ナ窃絹碓娇斓?，這應(yīng)當(dāng)歸功于四個信息要素處理方面的技術(shù)突破，即信息的產(chǎn)生與獲取（語言）、信息的存儲（文字）、信息的處理（研究）、信息的傳遞（旅行）。2、人類通信的早期啟蒙階段取得的通信進步有哪些？答：語言、符號、文字、造紙、聲、光、驛站。3、人類通信進步的四個突破是什么？答：電、電報、電話、計算機與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)明和使用。4、人類通信進步的八個關(guān)鍵點是什么？答：人類學(xué)會語言文字、學(xué)會造紙、學(xué)會發(fā)電、發(fā)明電報電話、制造出計算機、使用互聯(lián)網(wǎng)、掌握深空、深海、深地通信技術(shù)。思考題66近年指導(dǎo)學(xué)生獲獎部分獎狀67再見人類美好明天認識通信第1章回溯冷兵器時代的通信1.1原始的聲波通信1.2演進的圖像文字通信1.3代價高昂的遠程中繼接力通信內(nèi)容簡介6970豐功和智慧1.1原始的聲波通信猴啼猿叫演化為各種語言人類像形圖案各種文字進化成竹簡記事創(chuàng)造出紙張印書風(fēng)火狼煙改進成快馬驛站從最初的千百成年知識沉淀凝聚了前人的71440萬～150萬年從古猿到人類過程中使用工具直立行走通常意義下的信息交換1.1.1南方古猿的啼聲通信學(xué)會例如：發(fā)現(xiàn)食物、危險、面臨生死等高興或悲傷場景語言出現(xiàn)之前交流思想各種啼叫聲、肢體動作實現(xiàn)我們現(xiàn)在講的一切通信系統(tǒng)信源信道通信終端信源信道信宿聲波聲波原始古猿啼嘯叫聲構(gòu)成的點對點通信系統(tǒng)信宿古猿通信系統(tǒng)721.1.2史前人類的語言通信大約在9萬年前大約3.5萬年前開始“說話”開始使用語言是人類遠祖語言的產(chǎn)生人類進步的一大質(zhì)的飛躍人與動物的本質(zhì)區(qū)別之一只有掌握這種編碼的人群才能解碼并聽懂語言所要表達的意思語言的本質(zhì)信息的復(fù)雜交流方式對信息的不同編碼是73近距離無記憶通信方式語音通信特點空氣阻力擴散衰減只能語音通信啼聲通信區(qū)別信息量大信息量小編碼復(fù)雜編碼簡單需要學(xué)習(xí)無需學(xué)習(xí)74中繼接力語言長途通信和廣播通信信宿D(zhuǎn)

D信宿E雙向通信單向通信單向通信中繼B中繼C信源A信宿F(a)中繼接力語言長途通信（b）語音廣播通信75廣播通信一點對多點的通信76語言通信的問題只能口口相傳面對面?zhèn)魇谥荒茉诓柯鋬?nèi)傳播相近年代人之間傳播這導(dǎo)致一旦掌握這些知識的人員過世，積累的知識和信息便隨之丟失。知識積累過程依然很慢，人類文明進步的速度受到極大的制約。其結(jié)果交流、通信人類知識廣泛傳播、共享、保存不同地域間、世代的人類77300萬年～1萬年舊石器時代內(nèi)蒙古陰山的原始人類開始使用巖畫1.2演進的圖像文字通信1.2.1陰山巖畫的圖像通信公元前3500年左右的時段圖像符號開始逐漸演變成了圖像通信知識或信息以符號、圖案的形式被記錄在巖壁或物體上，人們通過眼睛識別符號、圖案來獲取信息。特點78A地符號圖案（信源）B地符號圖案（信宿）固定或可攜帶移動物體承載符號圖案的物體（信道）原始的圖像通信可攜帶的石塊、木塊或獸皮信源是通過人手繪制的符號圖案信宿是人的眼睛，完成對編碼圖像信息的解碼過程79案例：現(xiàn)在人們在一些巖洞、石壁、古墓穴中見到的一些符號和圖案，這就是知識的長期保存的典型。通信距離、世代薪火相傳問題原始的圖像通信中符號圖案承載信息解決的是信息的存儲問題易于攜帶的物體有利用將人類知識經(jīng)驗信息傳輸?shù)饺祟惪梢缘竭_的地方解決的是知識不會因為前人的過世而失傳可攜帶的知識可使知識得以廣泛傳播有利用人類文明的進程加速801.2.2大麥地開始的文字通信所能表達的信息量有限符號和圖案通信的缺陷約1．5萬年的寧夏衛(wèi)寧北山地區(qū)大麥地的巖畫上有了類似文字性質(zhì)的符號，呈現(xiàn)出早期巖畫的象形性，與漢字的象形字型相類似。原始文字早期巖畫演化甲骨文像形文字小篆隸書繁體文字語言通信文字通信演化演化演化演化演化繁體文字演化81用眼讀取文字信息的人是通信的接收方信源文字表達發(fā)起方所要傳遞的信息寫上文字的棉帛、羊皮、竹簡是信息載體人對刻寫有文字的載體的攜帶和轉(zhuǎn)移是信息的傳輸過程信宿信道手寫文字接收文字寫在棉帛、羊皮、竹簡上的文字信息，可以長期保存和從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方，從而解決了信息的可大量記憶和遠距離、跨世代傳輸問題。821.2.3蔡倫始創(chuàng)的紙張書信通信公元105年東漢用破布、樹皮、麻頭、等為原料，搗爛成漿糊狀，再撈在細竹簾上，漏去水分，留在簾子上的纖維薄片定型干燥后便成了“蔡侯紙”。蔡倫雙向通信單向通信信宿D(zhuǎn)中繼B中繼C信源A單向通信中繼接力的長途紙張書信通信83跨時間保存有利于知識的傳承，使人類可以學(xué)習(xí)、繼承、發(fā)揚前人思想，知識積累大大增加。紙張產(chǎn)生運用信息載體的成本問題解決的是廉價的文字通信方式實現(xiàn)的是特點廉價跨地域空間傳輸廉價跨時間長期保存知識可以跨空間傳輸促進了不同國家、不同民族之間的交流，促進了世界范圍內(nèi)全人類的知識共享。841.2.4畢昇促進的書籍廣播通信公元1048年北宋發(fā)明了活字印刷術(shù)，解決了大批量復(fù)制文字信息的難題，從而導(dǎo)致大量低成本書籍的流行和使用。畢昇書籍廣播通信讀者信宿C單向通信讀者信宿D(zhuǎn)印刷廠廣播站B作者信源A讀者信宿E廣播

單向通信銷售851.3代價高昂的遠程中繼接力通信1.3.1成吉思汗的驛傳通信對于戰(zhàn)爭而言，信息獲取的實時性往往直接關(guān)系到戰(zhàn)爭的勝敗和國家的興衰。現(xiàn)實世界所發(fā)生的事情經(jīng)過記錄、傳遞的文字通信到達接收者手中時往往已經(jīng)過時間可能許多信息已經(jīng)沒有實用價值或意義86公元前490年馬拉松戰(zhàn)役長跑能手菲迪皮季斯從馬拉松戰(zhàn)場出發(fā)奔跑了42.195公里到達雅典城的中央廣場準(zhǔn)實時通信單靠個人作信使進行跑步傳輸信息的通信距離是有限的經(jīng)驗證明腳力通信87我國有3000多年利用郵驛傳遞信息的歷史唐朝最盛時期全國有1639個驛站準(zhǔn)實時通信傳遞信息最快要求日馳500里

中繼A中繼B中繼C信宿信源

驛站A驛站B驛站C發(fā)出命令接收命令幾十公里幾十公里蒙古軍可在情況緊急時，24小時馳400里郵驛通信88古代利用鴿子能夠找到原來巢穴的特點將書信捆在鴿子腿上，當(dāng)鴿子回到原巢穴時，主人取下鴿子腿上的文書準(zhǔn)實時通信飛鴿傳書文字通信信宿信源發(fā)出命令接收命令鴿子的飛行速度在70千米110千米每小時急速飛行速度在90千米～150千米每小時500公里的路程，平原地帶需要7個小時以上89中繼接力遠程通信1.3.2周幽王的狼煙峰火通信

中繼A中繼B中繼C信宿信源

峰火臺A峰火臺B峰火臺C發(fā)出命令接收命令狼煙通信公元前772年的周幽王時代為了防范北方游牧部落入侵，周幽王在邊境的山峰上設(shè)立綿延不絕的烽火臺監(jiān)視遠方敵人的活動實時通信遠程自由空間光通信90旗語通信近距離實時通信顏色通信91金鼓通信號角通信92第1章回溯冷兵器時代的通信 1.1原始的聲波通信 1.1.1南方古猿的啼聲通信 1.1.2史前人類的語言通信 1.2演進的圖像文字通信 1.2.1陰山巖畫的圖像通信 1.2.2大麥地開始的文字通信 1.2.3蔡倫始創(chuàng)的紙張書信通信 1.2.4畢昇促進的書籍廣播通信 1.3代價高昂的遠程中繼接力通信 1.3.1成吉思汗的驛傳通信 1.3.2周幽王的狼煙峰火通信

本講內(nèi)容小結(jié)93在原始的通信時代，人們?yōu)榱私涣?，先是發(fā)出各叫聲，進而演化成語言。面對面的語言交流解決了實時通信問題，但這種通信方式的明顯缺點是通信距離近且難以被不同部落理解。為了保存信息，產(chǎn)生了巖畫和符號，進而演化成文字。然而文字需要附著在物體上，為了便于攜帶和記載，最初采用竹簡、綿帛來記載。這種通信方式的缺點是文字載體成本高，不便普及。由此催生出的紙張使書信成本降低到普通人可以接受的程度。知識可以被記在書上，通過看書就可吸收大量前人的知識，這種通信的問題是信息往往是非實時的，甚至可能已經(jīng)失效。為了能即時獲取當(dāng)前正在發(fā)生的信息，便產(chǎn)生了驛站通信、聲光通信。內(nèi)容回眸謝謝認識通信96只能在人、動物行走范圍所及距離的非適時通信上章回顧語言通信解決本地實時通信問題只能在本部落內(nèi)、相近兩三代人之間通信文字通信解決信息的存貯與異地通信問題內(nèi)容簡介97第2章有線電通信的前世今生2.1揭開電的神秘面紗2.2沿著導(dǎo)線延伸的電波2.3五花八門的傳輸線98遠在公元前585年古希臘第一位自然哲學(xué)家泰勒斯已經(jīng)注意到這是西方世界關(guān)于電這種自然現(xiàn)象的最早觀察記錄2.1.1泰勒斯對磨擦生電的觀察用毛皮磨擦過的琥珀能吸引一些絨毛、麥桿等小而輕的東西并把這種現(xiàn)象稱作“電”2.1揭開電的神秘面紗991600年英國物理學(xué)家、醫(yī)生吉爾伯特出版《論磁性、磁體和巨大地磁體》許多人稱他是電學(xué)研究之父他用了17年的時間來研究電，記錄了600余個實驗發(fā)現(xiàn)了“電力”，“電吸引”等許多現(xiàn)象最先使用了相關(guān)專用術(shù)語摩擦生電現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)100金屬帶電后，內(nèi)中多余的電子會相互排斥而迅速擴散到電子密度低的地方，或傳導(dǎo)到與其接觸的其它物體兩種不同的材料發(fā)生摩擦?xí)r發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生靜電電荷積累得到電子的物體帶負電失去電子的物體帶正電摩擦生電現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)101?空氣→人手→石棉→兔毛→玻璃→云母→人發(fā)一尼龍→羊毛→鉛→絲綢→鋁一紙→棉花→鋼鐵→木→琥珀→蠟→硬橡膠→鎳／銅→黃銅/銀→金/鉑→硫磺→人造絲→聚酯→賽璐珞→奧綸→聚氨酯→聚乙烯→聚丙烯→聚氯乙烯→二氧化硅→聚四氟乙烯

。不同物質(zhì)摩擦起電所帶電荷由正到負的排列順序獲得電子而帶負電有些物質(zhì)傾向于失去電子而帶正電越有帶正電傾向的物質(zhì)與越有帶負電傾向的物質(zhì)摩擦后，所產(chǎn)生的靜電量就越大。2.1.2克萊斯特錯失的放電沖擊機遇1745年普魯士的克萊斯特副主教利用導(dǎo)線將摩擦所產(chǎn)生的電荷引向裝有鐵釘?shù)牟Ａ慨?dāng)他手觸鐵釘時受到猛烈的一擊，由此發(fā)現(xiàn)了放電現(xiàn)象102然而遺憾的是，克萊斯特沒有進一步研究這種放電現(xiàn)象的本質(zhì)，從而失去了發(fā)現(xiàn)電位差和電流的重大機遇。1031746年荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)教授馬森布羅克用一支槍管懸在空中，用銅線將起電機與槍管連接在一起，另用一根銅線從槍管中引出，浸入一個盛有水的玻璃瓶中實驗中，他的助手偶然將另一只手碰觸到了槍管上，結(jié)果受到強烈的電擊。他與助手互換位置結(jié)果相同。他得出結(jié)論：把帶電體放在玻璃瓶內(nèi)可以保存電荷。馬森布羅克的“萊頓瓶實驗”實際上已發(fā)現(xiàn)了電流現(xiàn)象。但他就此止步，未能成為電流的發(fā)明人。1041747年末美國物理學(xué)家本杰明.富蘭克林2.1.3富蘭克林捕捉天電的冒險把電分為正(+)負(-)，認為兩者的數(shù)量是守恒的多次實驗摸索后第一個發(fā)現(xiàn)了金屬尖端放電現(xiàn)象認為所謂放電現(xiàn)象是正電荷流向負電荷的過程提出電荷守恒定律實際的電流是電子從電源的負極流向正極的過程提出“電流”這一術(shù)語1051752年富蘭克林帶著兒子威廉和一個大風(fēng)箏及一個萊頓瓶來到了一處曠野富蘭克林成功制造出了世界上第一個避雷針?biāo)麄冺樦L(fēng)向?qū)⒔z綢風(fēng)箏放入高空。風(fēng)箏頂端安了一段長長的鐵絲，用一根麻繩牽引風(fēng)箏，在麻繩的末端系著一塊綢帶，在綢帶和麻繩之間掛有鑰匙。他成功將部分天上的雷電引到了地面?；丶液?，他用儲存在萊頓瓶中的電產(chǎn)生的火花點燃了酒精燈，說明閃電確實是一種放電現(xiàn)象，它和實驗室的電火花完全一樣。1061780年意大利物理學(xué)家、醫(yī)生伽伐尼教授進行一次例行的解剖青蛙的實驗時2.1.4蛙腿抽搐引出的伏打電池他把已解剖剝了皮的青蛙放在一個潮濕的鐵案上，解剖刀無意中觸及到蛙腿上外露的神經(jīng)，突然死蛙的腿猛烈地抽搐了一下，同時出現(xiàn)電火花。他認為痙攣起因于動物體上存在電，他還把這種電叫做“動物電”。107意大利物理學(xué)家伏打教授認為伽伐尼所指的蛙腿放電，實質(zhì)上是一種物理生電現(xiàn)象，是外來的電使蛙腿痙攣。他把金屬鋅、浸透鹽水的紙、銀環(huán)疊成一個柱狀，產(chǎn)生了明顯的電流，而且這個堆柱疊得越高，電流就越強。伏打發(fā)明電池認為產(chǎn)生電的是鐵盤和銅刀伏打電池實驗成果：當(dāng)兩種不同的金屬接觸時，就會在其表面出現(xiàn)異性電荷，導(dǎo)致電位差的出現(xiàn)，這就是電池兩端出現(xiàn)電壓的機理。108任何一種金屬與后面的金屬相接觸時，總是前面帶上正電，后面帶負電。伏打?qū)嶒瀯?chuàng)立電位差理論不同金屬接觸表面會出現(xiàn)異性電荷形成電壓伏打電位序例+鋁、鋅、錫、鎘、銻、鉍、汞、鐵、銅、銀、金、鉑、鈀—。這是世界上第一個電氣元素表科學(xué)界用他的姓氏命名電勢、電壓的單位，為“伏特”1092.1.5奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)在大約唐朝以前中國人制成了羅盤用于導(dǎo)航。但再未進行深入的研究，從而錯失由磁生電的先機。1820年4月奧斯特把一條細鉑導(dǎo)線放在用玻璃罩著的小磁針上方，通電瞬間，磁針跳動了一下。發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)揭開了物理學(xué)史上的一個新紀(jì)元（ｂ）電流磁效應(yīng)

（ａ）安培右手定則

（ｂ）空心螺旋線圈的電流磁效應(yīng)

1102.1.6法拉第用磁生電的發(fā)電機1831年10月17日法拉第把磁鐵很快插入線圈里，突然指針奇跡般地擺動了一下，然后又回到零刻度線。發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)體周圍有變化的磁場后就會在導(dǎo)體中形成電流歷史上第一臺不使用化學(xué)方法產(chǎn)生持續(xù)電能的發(fā)電機就這樣誕生了1873年格拉姆發(fā)明電動機1111753年發(fā)電機使人類可以自己產(chǎn)生電并控制電，以電為基礎(chǔ)，誕生了后來的電報、電話、通信網(wǎng)絡(luò)等使信息得以實時、快速、遠距離傳輸、獲取和存儲的通信手段。2.2.1電報的早期探索2.2沿著導(dǎo)線延伸的電波英國人提出把26根金屬線的一端接在靜電機上，遠端接一個有英文字母的球。球下掛著寫有這個字母的紙片。發(fā)報時哪一條線接通電流，對方的小球上的靜電便把紙片吸起來。1121793年法國工程師查佩兄弟在巴黎和里爾之間架設(shè)了一條230公里長的用接力方式傳送信息的托架式線路。據(jù)說他們是第一個使用“電報”這個詞的人。1804年西班牙的薩瓦設(shè)計的一種電報機，他將許多代表不同字母和符號的金屬線浸在鹽水中，電報接收裝置是裝有鹽水的玻璃管，當(dāng)電流通過時，鹽水被電解，產(chǎn)生出小氣泡，根據(jù)這些氣泡來識別字母，從而接收到傳送來的信息。1132.2.2開創(chuàng)通信先河的莫爾斯電報1837年9月4日莫爾斯制造出了由電鍵和一組電池組成的電報機。當(dāng)按下按鍵A時，便有電流由電源正經(jīng)觸點B到電源負。按的時間短促表示“點”信號，按的時間長些表示、“劃”信號，這樣在正負之間就產(chǎn)生斷續(xù)的電流。（a）莫爾斯發(fā)報機

（b）莫爾斯收報機

1142.2.3電話發(fā)明專利權(quán)之爭電話發(fā)明人菲利普.萊斯安東尼奧.梅烏奇亞歷山大.格拉漢姆.貝爾伊萊沙.格雷托馬斯.阿爾瓦.愛迪生1850至1862年期間，梅烏奇制作了幾種不同形式的稱作“遠距離傳話筒”的聲音傳送儀器。美國國會2002年6月15日通過269號決議，確認安東尼奧.梅烏奇為電話的發(fā)明人115貝爾和助手沃森特在進行電話模型的最后設(shè)計和改進時，沃森特在緊閉了門窗的另一房間把耳朵貼在音箱上準(zhǔn)備接聽，貝爾在最后操作時不小心把硫酸濺到自己的腿上，他疼痛地叫了起來:“沃森特先生，快來幫我??！”，這句話通過他實驗室放置的電話傳到了在另一個房間的助手沃森特的耳朵里。1875年6月2日1876年2月14日，貝爾向美國專利局提出申請電話專利權(quán)兩小時后，伊萊沙.格雷申請電話專利權(quán)。1877年，愛迪生取得了發(fā)明碳粒送話器的專利1162.2.4貝爾實驗室的輝煌直到20世紀(jì)后期，AT&T的下屬公司曾擁有美國電話市場的80%。1878年，貝爾電話公司正式成立1895年，貝爾公司將其正在開發(fā)的美國長途業(yè)務(wù)項目分割，建立了一家獨立的公司，稱為美國電話電報公司，也就是大名鼎鼎的AT&T。1899年，AT&T整合了美國貝爾的業(yè)務(wù)和資產(chǎn)，成為貝爾系統(tǒng)的母公司。117還有更多科學(xué)家獲得了其它國家的高等獎?wù)拢瓦B實驗室也成為史上第一個獲得美國國家技術(shù)獎的機構(gòu)。貝爾實驗室為人類在邁向現(xiàn)代信息文明社會的過程中作出了巨大的貢獻誕生了3萬多件專利走出了15位獲得諾貝爾獎的科學(xué)家16位獲美國國家科學(xué)獎?wù)潞兔绹鴩壹夹g(shù)獎?wù)?位獲得了堪稱“計算機界的諾貝爾獎”的圖靈獎1182.2.5揭密電話的通信過程常見類型有電容、晶體、碳質(zhì)麥克風(fēng)如何將隨聲音連續(xù)變化的電流信號還原為發(fā)話人當(dāng)初的聲波信號電話通信過程如何將發(fā)話人的聲音信號轉(zhuǎn)換為隨聲音變化的電流信號傳向遠方聲能與電能相互轉(zhuǎn)換的過程電話發(fā)送端采集話音的設(shè)備電話接收端還原聲音的設(shè)備常見有受話器、聽筒、喇叭、助聽器、揚聲器1191、單向電話通信①發(fā)話者拿起電話機時，發(fā)端開關(guān)接通，講話人向送話器講話時，聲帶的振動激勵空氣振動，形成聲波。②聲波作用于送話器的鼓膜上，使送話器中的碳精砂受到聲波擠壓。壓緊時，電阻增大，松馳時電阻減小。當(dāng)送話器的兩個電極接上電壓源時，就會在送話器的兩個電極間產(chǎn)生隨聲音變化的話音電流。120③發(fā)信A端產(chǎn)生的話音電流經(jīng)過耦合變壓器將話音信號耦合到傳輸線路，經(jīng)傳輸后到達接收信號的B端。④話音電流流經(jīng)對方受話器的電磁線圈，產(chǎn)生隨話音電流變化的洛倫茲力，牽引受話器上的金屬桿運動，并由金屬桿帶動振動膜振動，從而將話音電流轉(zhuǎn)化為聲波，通過空氣傳至人的耳朵中。單向通信或單工通信方式121兩根線用作收信（來話）2、雙向電話通信通信雙方既能發(fā)信又能收信的通信方式稱為雙向通信雙向通信四條傳輸線兩根線用作發(fā)信（去話）雙向通信二條傳輸線兩根線上的信號是雙向傳輸?shù)牟罘蛛娐返淖饔檬潜苊庠斐勺园l(fā)自收的干擾122感應(yīng)線圈式消側(cè)音電路和等效電路選擇合適的參數(shù)，使流過N1的電流iL、與流過N2的電流iP等大反相，側(cè)N1繞組與N2繞組的磁通量相等，兩個繞組的交變磁通互相抵消，線圈N3中便無感應(yīng)電動勢，受話器BE中就聽不到發(fā)話聲，達到消側(cè)音目的。講話時BM為信號源產(chǎn)生兩路電流一路電流為iL經(jīng)N1→ZL→B端，該電流是送往對方話機的有效電流一路為iP經(jīng)N2→ZP→B端，該電流消耗在平衡網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。1232.2.6送話器聲電轉(zhuǎn)換過程送話器（MIC）在聲波作用下產(chǎn)生與輸入聲波相對應(yīng)的電信號的聲/電轉(zhuǎn)換器件1、駐極體送話器①基本結(jié)構(gòu)由駐極體頭和阻抗變換器組成駐極體頭具有高達幾百兆歐的輸出阻抗，因此要在它的輸出端接一個由場效應(yīng)管構(gòu)成的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，以降低其輸出阻抗。124②工作原理由于駐極體表面極化電荷的作用，在金屬極板表面產(chǎn)生異號感應(yīng)電荷。當(dāng)膜片在聲波作用下向內(nèi)彎曲時，駐極體與后電極間的空氣隙減小，后電極上的感應(yīng)電荷增多，兩電極之間的電位差升高；反之，膜片振動向外彎曲時，駐極體與后電極間的空氣隙增大，后電極板上感應(yīng)電荷減少，兩電極之間的電位差降低。這樣就產(chǎn)生了隨聲波變化的音頻信號。這一微弱的信號電壓直接輸入場效應(yīng)管柵極（G），經(jīng)放大后由漏極（D）或源極（S）輸出。125圓形的振動膜片外緣固定在送話器外殼上，振動膜片的中間粘連著一個線圈，線圈處于永久磁鐵與極靴的間隙中，當(dāng)膜片振動時，帶動線圈沿磁鐵軸向往復(fù)振動。①基本結(jié)構(gòu)2、動圈式送話器動圈式送話器與揚聲器不同之處在于，它的線圈阻抗比揚聲器高，通常為200Ω～300Ω。126根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在一個恒定的磁場中，線圈切割磁力線運動時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)聲波作用于送話器的振動膜片，膜片帶動線圈作切割磁力線運動時，線圈中就會產(chǎn)生音頻電流。②工作原理由于線圈的振動是由聲波推動的，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電流的頻率取決于聲波的頻率，感應(yīng)電流的振幅也取決于振動的幅度。1272.2.7受話器電聲還原機理受話器(耳機)能按音頻電流的變化規(guī)律產(chǎn)生相應(yīng)的聲波振動1、動圈式受話器工作原理當(dāng)線圈通過音頻電流時，線圈受磁場作用力將垂直磁場移動。當(dāng)音頻電流從線圈Y1端流入，從Y2流出時，根據(jù)左手定則，線圈將向下移動；當(dāng)音頻電流方向改變時，則線圈向上移動。線圈上下運動就帶動膜片發(fā)出聲音。1282、壓電式陶瓷受話器①基本結(jié)構(gòu)壓電式陶瓷受話器主要由振動片、卷口銅圈、前蓋板和基座組成。將壓電材料經(jīng)高溫?zé)茷樘沾?，再加直流高壓極化，就成了壓電陶瓷片。當(dāng)給壓電片兩面加上交變電壓，壓電片會變形產(chǎn)生機械振動，這種現(xiàn)象稱為負壓電效應(yīng)；反過來，如給壓電片加上機械壓力使它變形，則又會產(chǎn)生出電壓，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。129②工作原理在單個壓電陶瓷片上加入一交流電壓，當(dāng)外加電壓與極化方向相同時，就使極化強度增大，壓電片沿徑向伸長，如圖(a)所示。反之，當(dāng)外加電壓與極化方向相反時，壓電片沿徑向收縮，如圖(b)所示。130②工作原理如果薄銅片兩面粘著一對極化方向相反的壓電陶瓷片，當(dāng)音頻電流為正半周時如圖（c）所示，外加電壓方向與上陶瓷片的極化方向一致，與下陶瓷片的極化方向相反，因而使上陶瓷片徑向伸張，下陶瓷片徑向收縮，則整個振動片向上凸出。當(dāng)音頻電流為負半周時如圖（d）所示，下陶瓷片徑向伸張，則整個振動片向下凸出。當(dāng)輸入為不斷變化的音頻電流時，使電壓方向不斷變化，則振動薄片隨著彎曲振動，從而激勵空氣發(fā)出聲音來。1312.2.8延長距離的中繼長途通信中，無論傳輸線的質(zhì)量有多高，導(dǎo)線對信號的損耗有多小，總會使信號受到衰減，最終使B端無法收聽到A端的講話。單跨距通信的傳輸距離，對于金屬導(dǎo)線通常在100公里之內(nèi)，光纖可以做到上千公里。衰減132在信號尚未衰減到收端難以識別的程度之前就進行放大延長通信距離方法中繼傳輸方式問題放大器只能單向放大導(dǎo)致雙向四線傳輸中繼完成信號放大的設(shè)備叫中繼設(shè)備，所在位置叫中繼站133長途傳輸設(shè)備是長途電話傳輸?shù)陌l(fā)起站和結(jié)束站的設(shè)備傳輸終端無人中繼站邊遠地區(qū)無人維護的傳輸設(shè)備位置有人中繼站城市地區(qū)有人維護的傳輸設(shè)備位置兩傳輸終端間的線路和設(shè)備稱長話線路狹義信道通信系統(tǒng)由信源、廣義信道、信宿所組成的系統(tǒng)134傳輸終端的任務(wù)②將市話二線通道在發(fā)送端合并成群路信號，接收端再將群路信號分開成單路信號傳向市話二線用戶；③插入監(jiān)測頻率信號到群路信號中，使有人中繼站和對方傳輸終端通過儀表指示群路信號的傳輸質(zhì)量；④通過調(diào)整放大器、限幅器和衰減器使傳輸通路中各監(jiān)測點的電平達到規(guī)定數(shù)值；⑤通過調(diào)整濾波器和均衡器，使傳輸信號中的所有頻率的電平都達到規(guī)定值，同時濾除掉無用頻率；⑥通過預(yù)加重高頻率信號的電平值，使接收端的高頻信號的衰減量與低頻信號的衰減量不要相差太多。①將連接用戶的市話二線傳輸轉(zhuǎn)換為適應(yīng)長途中繼傳輸?shù)乃木€傳輸；135傳輸線路和設(shè)備各位置電信號強度的表示電平表示通信設(shè)備各監(jiān)測點處信號幅度的大小x處電平功率電平電壓電平Px=10lg（Px/P0）分貝（db）Ux=20lg（Ux/U0）分貝（db）P0是用來比較的標(biāo)準(zhǔn)功率參考值，一般定為1毫瓦。U0是比較的標(biāo)準(zhǔn)電壓參考值，一般定為600歐姆電阻上產(chǎn)生1毫瓦功率時的電壓，即0.775V。各電路板的輸入和輸出都有規(guī)定的頻率和電平值，測試某點的電平值就可得知某處電路信號是否正常。136金屬導(dǎo)線構(gòu)成的傳輸信道室內(nèi)電話線架空明線市話電纜對稱電纜同軸電纜等2.3.1常見金屬導(dǎo)體傳輸線傳輸線對信號衰減越小，信號傳輸距離越遠；傳輸線頻帶越寬，傳輸?shù)男畔⒘烤驮酱蟆?.3五花八門的傳輸線傳輸線也叫有線傳輸信道，起著引導(dǎo)信號在其上傳輸而不能跑到傳輸線以外的其他地方去的引導(dǎo)和約束作用。137特點1、通信電纜傳輸頻帶寬通信容量大傳輸穩(wěn)定性好保密性強受外界干擾小等通信電纜傳輸電話、電報、數(shù)據(jù)、傳真文件、電視、廣播節(jié)目和其他電信號的各類電纜線總稱對電信號市內(nèi)通信電纜長途對稱電纜同軸電纜海底電纜射頻電纜光纖電纜分類1382、電話線電話線從電信公司的市話分線盒接到用戶家庭電話插座的連接導(dǎo)線、從用戶家庭插座到電話座機之間的一段電話連線用戶電話線分線盒到用戶家庭插座這段線是由兩根較粗的鋁質(zhì)金屬導(dǎo)線絞合在一起構(gòu)成，阻抗為600歐姆，傳輸音頻信號可達數(shù)百米座機電話線用戶家庭插座到電話機之間的連線，一般在幾米之內(nèi)，材質(zhì)較軟，便于布放(a)用戶電話線(b)座機電話線1393、互聯(lián)網(wǎng)線互聯(lián)網(wǎng)線從互聯(lián)網(wǎng)路由器或交換機到用戶電腦網(wǎng)卡或到用戶WIFI之間的連接線路常見的互聯(lián)網(wǎng)線中有4對雙絞線，但實際應(yīng)用中只用了2對，一對用于發(fā)送數(shù)據(jù)，另一對用于接收數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)通信實際上采用的是四線傳輸方式雙絞線進行絞合的目的是減少相鄰導(dǎo)線間的電磁偶合干擾，絞合的密度越大抗干擾能力越強。1404、分段接續(xù)的市話電纜市話電纜從電信公司市話配線架到用戶住地附近的傳輸線路特點：傳輸距離遠，用戶集中，常將幾十至上千對雙絞的電話線做在一根電纜中，便于施工鋪設(shè)。市話電纜內(nèi)可達2400多對電話線，無法接入用戶家庭。采用分段布放不同規(guī)格電纜，逐段減小電纜的容量，到用戶家庭時只有一對芯線。1415、長途電纜長途電纜在長途傳輸設(shè)備之間遠距傳輸大容量模擬頻載波或數(shù)字信號的傳輸電纜包括長途對稱電纜(最多可傳輸60個話路的載波信號)、小同軸電纜(最多可傳輸3600個話路載波信號)、中同軸電纜(最多可傳輸10800個話路載波信號)、海底電纜(最多可傳輸10800個話路載波信號)、光纖電纜。1426、其他電纜視頻電纜用于傳輸電視信號的電纜，屬同軸電纜射頻電纜用于傳