概論01：通信發(fā)展史

《通信概論》1

課程類別：公共選修課程定位：通信科普主講人:林國鈞內(nèi)容安排第一講、通信發(fā)展歷史第二講、電話與通信網(wǎng)第三講、移動通信系統(tǒng)第四講、微波通信系統(tǒng)第五講、光纖通信系統(tǒng)第六講、分組交換系統(tǒng)第七講、衛(wèi)星通信系統(tǒng)第八講、銥星系統(tǒng)思考2指導(dǎo)思想授課角度：側(cè)重于系統(tǒng)描述，對主要功能講述通信技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢通信系統(tǒng)提出的背景、設(shè)計目標、工作方式、應(yīng)用領(lǐng)域。各個時期相關(guān)的歷史人物和重大事件課程定位：通信科普方式（兼顧各類聽眾）；34教學(xué)目的通過課程的學(xué)習(xí)，使大家獲得通信歷史及發(fā)展、現(xiàn)代通信的基本方式以及通信系統(tǒng)的基本組成等各方面的基礎(chǔ)知識。并對具有影響力的發(fā)明家、科學(xué)家以及相關(guān)的重大事件、人物有所了解。拓寬知識面。5參考教材和考核方式參考教材《通信技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）》每次上課的PPT課件；結(jié)束時開卷考試，按百分制計算成績。引言1、通信基本概念2、通信基本目標3、通信業(yè)務(wù)概況4、通信手段概況5、線路技術(shù)概況6、信息安全可靠7、通信網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)61、通信基本概念什么是通信？ 借助技術(shù)手段實現(xiàn)人與人、人與終端、終端之間信息交流。通信舉例程控電話、手機、Internet網(wǎng)等；通信重要性生活、工作、學(xué)習(xí)；72、通信基本目標和要求基本目標滿足任何時候、任何地點、任何人或者任何智能終端設(shè)備之間信息交互的需要?；疽筚|(zhì)量：語音清晰度、數(shù)據(jù)誤碼率；速度：接入、連接速度、傳輸速度；價格：經(jīng)濟上的合理性；使用：系統(tǒng)的可用性和可靠性；83、通信業(yè)務(wù)概況傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)電報、電話、傳真?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信、可視電話通信、圖像通信、電視會議、語言廣播、電視廣播、電子郵件、信息檢索和多媒體通信。多種通信方式點到點、組播和廣播等應(yīng)用方式；94、通信手段概況有線傳輸：架空明線、同軸電纜、光纜等傳輸系統(tǒng)；無線傳輸：短波、超短波和微波為主的各種頻帶的地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)，衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)。105、通信技術(shù)概況復(fù)用技術(shù)：FDM、TDM、CDM、DWDM；壓縮技術(shù)：語音編碼、壓縮編碼；調(diào)制技術(shù)：調(diào)幅、調(diào)頻，幅移鍵控調(diào)制ASK頻移鍵控調(diào)制FSK交換技術(shù)：電路交換、分組交換技術(shù)；116、信息安全可靠重要性信息安全是信息傳送的基本要求；安全技術(shù)語音編碼、加密技術(shù)、密鑰分配和管理、訪問控制。通信可靠差錯檢測、前向糾錯、自動請求重傳。127、通信網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)13應(yīng)用層業(yè)務(wù)網(wǎng)傳送網(wǎng)支撐網(wǎng)支持三個層面，保證網(wǎng)絡(luò)有效正常的各種控制和管理能力：

信令同步電信網(wǎng)管垂直觀點的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)視頻、音頻、數(shù)據(jù)、多媒體。電話網(wǎng)、分組網(wǎng)、智能網(wǎng)、移動網(wǎng)傳輸媒體、傳輸系統(tǒng)7、電信網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)14核心網(wǎng)接入網(wǎng)用戶網(wǎng)水平觀點的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第一講、通信發(fā)展歷史一、古代通信發(fā)展史二、十九世紀通信史三、交換機發(fā)展歷史四、光纖通信發(fā)展史五、微波通信發(fā)展史六、衛(wèi)星通信發(fā)展史七、移動通信發(fā)展史八、因特網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史15一、古代通信發(fā)展史1、原始的光通信方式2、原始的聲音和其它方式3、原始通信—存在的問題161、原始的光通信方式我國古代：烽火臺傳送邊疆警報。希臘古代：火炬的位置表示字母符號，一站一站地傳送信息。172、原始的聲音和其它方式聲音方式：擊鼓鳴金來報時或傳達作戰(zhàn)命令；其他方式：信鴿——傳遞文字信息；旗語——視距范圍內(nèi)交流信息；驛站——一站一站接力傳遞；183、存在的問題范圍小速度低可靠性差有效性低19二、十九世紀通信發(fā)展史1、有線電報通信2、有線電話通信3、無線電報通信201、有線電報通信—誕生莫爾斯（MORSE）電碼（1837）：點、劃、空表示字母和數(shù)字；電報機（1838）：能夠傳遞莫爾斯電碼；電報系統(tǒng)：1844年5月24日，莫爾斯啟用第一條電報線，由華盛頓特區(qū)至巴爾的摩。21221、有線電報通信—誕生1、有線電報通信—應(yīng)用商業(yè)刺激了跨國公司快速增長；推動了州際鐵路的發(fā)展； 軍事改變了戰(zhàn)爭的速度和規(guī)模；新聞大大繁榮了新聞業(yè)；231、有線電報通信—意義快速準確人類第一次以光速（30萬公里/秒）傳遞信息，瞬間可將信息傳到電報機的另一端。電信息傳輸開創(chuàng)電信號傳輸?shù)男聲r代；242、有線電話—發(fā)明電話的發(fā)明： 發(fā)明人：貝爾地點：美國波士頓時間：1876年2月公開展示：費城，建國百年博覽會，通過一條幾百英尺長的銅線電纜，在一個單方向上用電流傳送了聲音。 252、有線電話—特點和意義特點：雙向?qū)崟r通信（全雙工通信）；意義：對于商業(yè)界、政府和普通人來說，電話代表著效率上的一次飛躍。人們不必再去寫信、拍電報，然后等待回音,而實時地進行語音交流。262、有線電話—公司的成立貝爾公司貝爾及其伙伴于1876年7月成立了自己的公司，美國西方電話電報公司,AT＆T的前身。電話取得了迅速的、無與倫比的、商業(yè)性的成功。273、無線電報—概念的形成電磁波的預(yù)言麥克斯韋方程組，表達了法拉弟一系列的電磁實驗結(jié)果，并預(yù)言了電磁波的存在?？茖W(xué)家的貢獻牛頓把天上和地上的運動規(guī)律統(tǒng)一起來，麥克斯韋把電、光統(tǒng)一起來。281831-1879293、無線電報—概念的形成無線電的發(fā)現(xiàn)赫茲實驗報告說明——存在一種電波，以光速在空中運動。馬可尼的設(shè)想（1894年）

“這種電磁波可以用來傳遞信號，能越過很長距離，而無需導(dǎo)線”。無線通信意義實現(xiàn)移動通信，航海、航空、航天；3、無線電報—產(chǎn)品發(fā)明無線電報發(fā)明（1896年）馬可尼在英國取得了專利權(quán)。無線電報發(fā)展（1898年）成功地超越英吉利海峽。無線電報發(fā)展（1901年）成功地實現(xiàn)了由英國橫越大西洋與紐芬蘭的無線電通信，相距2700公里。303、無線電報—普及原因原因一： 1909年1月23日，在濃霧中“共和號”輪船與駛往美洲的意大利“佛羅里達號”相撞。30分鐘后，“共和號”發(fā)出了無線電遇險信號。為航行在該海域的“波羅的號”所截獲，1700人因此獲救。31323、無線電報—普及原因原因二：1912年，“Titanic號”沉沒事件。3、無線電報—普及原因事件原因：雖然發(fā)出信號，但這時，如果離“泰坦尼克號”只有幾英里的“加利福尼亞號”聞訊趕到，船上的人均可得救?？墒?，這條船上的報務(wù)員不值班，未能收到“泰坦尼克號”發(fā)來的求救信息。直到黎明，“卡帕蒂阿號”趕到了出事地點，僅救出705條生命，其余的1503人皆葬身魚腹。333、無線電報—普及程度強制性安裝： 1910年到1912年，由美國、英國和其他靠海國家建立了指示性的24小時航船到岸的通信。1914年倫敦，簽署“海上安全條約”，涉及船舶的構(gòu)造、救生、消防及無線電通信設(shè)備。普及程度（1918年）：已經(jīng)有5700艘航船有無線電報裝置。34三、電話交換技術(shù)的發(fā)展1、電話交換技術(shù)的發(fā)展2、我國電話交換機的發(fā)展3、其它交換技術(shù)的發(fā)展351、電話交換技術(shù)的發(fā)展人工交換：由話務(wù)員用人工拔插方法實現(xiàn)的；機電式：步進制交換機和縱橫制交換機等。程控交換（1965）： 程序控制交換機，現(xiàn)代通信網(wǎng)中交換設(shè)備的主流產(chǎn)品。362、我國程控交換機的發(fā)展誕生時間：80年代未和90年代初誕生。主要特點：HJD04機—性能可靠、價格便宜；重要意義：打破了國外公司壟斷我國萬門以上交換機市場的格局。以此為契機，各種國產(chǎn)的通信機相繼誕生，為通信業(yè)民族品牌打開了局面。373、其它交換技術(shù)的發(fā)展數(shù)字程控交換機 窄帶和寬帶ISDN、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)和CTI技術(shù)也應(yīng)運而生，為數(shù)字程控交換機廣泛應(yīng)用和增值業(yè)務(wù)打開了大門。ATM寬帶交換機語音、視頻、數(shù)據(jù)多種業(yè)務(wù)和高速數(shù)據(jù)。38四、光纖通信技術(shù)1、光纖通信概念2、光纖通信歷史3、光纖通信技術(shù)4、密集波分復(fù)用5、光纖傳輸定律391、光纖通信概念光纖通信設(shè)想既然電可以沿著金屬導(dǎo)線傳輸，光也可以沿著導(dǎo)光的玻璃纖維傳輸。光纖通信預(yù)言—英籍華人高錕“只要能設(shè)法降低玻璃纖維的雜質(zhì)，就有可能使光纖的損耗從每公里1000分貝降低到20分貝／公里，從而有可能用于通信”。 40通信光纖－傳輸原理41只要入射角大于臨界角，就滿足全反射定律，光全部返回。只要彎曲不十分厲害，光也不會折射到包層中去2、光纖通信歷史第一根光纖1970年美國康寧公司，每公里損耗20分貝的光導(dǎo)纖維。第一代光通信系統(tǒng)1977年，0.85μm波長多模光纖，速率為34Mb／s，中繼距離為20km。第二代光通信系統(tǒng)1981年，1.31μm波長多模光纖，速率為140Mb/s，中繼距離為20km。423、光纖通信技術(shù)實用激光器1960年美國人梅曼研制成功世界第一臺紅寶石激光器；低損耗光纖損耗非常低的二氧化硅光導(dǎo)纖維。1550nm波長的光纖損耗僅為0.15db/km434、密集波分復(fù)用DWDM技術(shù)（90年代） 多個波在同一根光纖中傳輸，傳輸能力提高了幾百、幾千倍。傳輸容量描述：80年代末，一根光纖的帶寬僅可達到2.4G。90年代末，用1600個不同的波，通信容量達到1012bps，相當于1秒內(nèi)傳輸1000份30卷的百科全書。445、光纖傳輸定律主要意義顯示了20世紀最后10年通信與信息發(fā)展的速度。摩爾定律每18個月，集成電路處理速度提高1倍、體積和價格下降一半。光纖傳輸定律每6個月光纖傳輸能力就翻一番。45五、微波通信技術(shù)1、無線通信的發(fā)展2、電磁波的劃分3、電磁波的傳播特點4、微波通信產(chǎn)生與應(yīng)用5、成功案例及目前地位6、微波通信之擴頻通信461、無線通信的發(fā)展中波通信1901年馬可尼使用800KHz中波信號進行了從英國—北美紐芬蘭的無線電波的通信試驗。短波通信1923年發(fā)現(xiàn)了短波通信，直到20世紀60年代衛(wèi)星通信的興起，它一直是國際遠距離通信的主要手段，并且對目前的應(yīng)急和軍事通信仍然很重要。472、電磁波的劃分空間傳輸?shù)碾姶挪?，傳播速度等于光速。電磁波的劃分（頻率或波長）：長波：低于300KHz中波：300KHz～3MHz短波：3～30MHz超短波：30～300MHz微波：高于300MHz。483、電磁波的傳播特點中波：沿地面?zhèn)鞑?，繞射能力強，適用于廣播和海上通信。短波：具有較強的電離層反射能力，適用于環(huán)球通信。超短波和微波：繞射能力較差，可作為視距或超視距中繼通信。494、微波通信產(chǎn)生與應(yīng)用微波通信（中繼通信）：1930左右發(fā)明，40～50年代發(fā)展為傳輸頻帶較寬，性能較穩(wěn)定的微波通信。主要特點：通信容量大、投資費用省、建設(shè)速度快，抗災(zāi)能力強；主要應(yīng)用：長距離大容量地面干線無線傳輸；在光纖通信應(yīng)用之前，國內(nèi)長途電話、電視節(jié)目傳送等方面微波通信都發(fā)揮了重要作用。50515、成功案例及目前地位應(yīng)用舉例：在1976年唐山地震中，在京津之間同軸電纜全部斷裂的情況下，六個微波通道全部安然無恙。1998年特大洪災(zāi)、2008年雨雪冰凍災(zāi)害中，微波通信顯示了它的巨大威力。目前地位：因為光纖通信的大容量、高速度，衛(wèi)星通信的大范圍，微波通信逐漸成為輔助、備份的角色。

6、微波通信之擴頻通信擴頻通信：傳輸信息的射頻帶寬遠大于信息本身帶寬的通信方式。（重大突破）信道容量公式：

C=W*log2（1+S/N）數(shù)字擴頻技術(shù)：直序擴頻和跳頻擴頻低功率、抗干擾性能高、實現(xiàn)碼分多址、抗多徑干擾526、微波通信之擴頻通信擴頻通信：通信技術(shù)一次重大突破

具有抗多徑干擾并可以隱藏在噪聲中工作等優(yōu)勢，具備更為強大抗干擾能力和保密性。被廣泛應(yīng)用于軍事、民用等各個方面。53六、衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展1、衛(wèi)星通信基本概念2、衛(wèi)星通信發(fā)展歷史3、我國通信衛(wèi)星歷史4、衛(wèi)星通信高速發(fā)展541、衛(wèi)星通信概念的提出概念的產(chǎn)生時間—1945年10月；人物—英國物理學(xué)家、空軍雷達軍官克拉克；克拉克設(shè)想把中繼站用火箭發(fā)射到赤道上空的靜止軌道上，每隔120度設(shè)一個靜止衛(wèi)星，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離通信，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)全球通信。5556克拉克設(shè)想，把中繼站用火箭發(fā)射到赤道上空的靜止軌道上，每隔120度設(shè)一個靜止衛(wèi)星，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離通信，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)全球通信。57衛(wèi)星通信原理示意圖2、衛(wèi)星通信發(fā)展歷史誕生：1957年人類第一顆人造衛(wèi)星上天。第一代：1965年第一顆地球同步衛(wèi)星“藍鳥1號”發(fā)射成功，開創(chuàng)了衛(wèi)星通信的新紀元。第二代：國際海事衛(wèi)星（七十年代）；第三代：VSAT（八十年代）；第四代：移動衛(wèi)星通信（九十年代）；583、我國通信衛(wèi)星發(fā)展初次應(yīng)用： 1972年，尼克松訪華時租用國際通信衛(wèi)星向全球轉(zhuǎn)播。

初次發(fā)射：1970年4月24日（DFH1）第一顆實驗靜止衛(wèi)星1984年，我國第一顆實驗靜止衛(wèi)星發(fā)射成功（DFH2）594、衛(wèi)星通信高速發(fā)展移動衛(wèi)星通信 國際移動（INMARSAT）95年開通汽車移動電話系統(tǒng)。低軌道衛(wèi)星：90年代初分別提出銥星、全球星計