电信技术发展史

电信技术发展史 张加成2009年4月7日 前言 感谢电以及电磁感应现像的发现 电 是谁发现的 又是谁发扬光大的 1 电的发现及发展 1799年意大利物理学家伏特表明 把任何潮湿物体放在两个不同金属之间都会产生电流 这一发现直接导致伏特在1800年发明了世界上第一块电池 1821年英国物理学家法拉第发明了世界上第一台电动机 它是今天世界上使用的所有电动机的祖先 这是一项重大的突破 它的发电方法就是电池1831年法拉第发现当磁铁穿过一个闭合线路时 线路内就会有电流产生 这个效应叫电磁感应 是法拉第的一项最伟大的贡献 并由此他发明了世界上第一台能产生连续电流的发电机 以后的发电机都是根据同样的电磁感应原理制成的 从此人类进入了电器应用时代 各种实用电器开始纷纷涌现 2 电磁感应现像的发现 1820年 丹麦物理学家奥斯特发现通电的导线旁磁针会偏转1831年英国物理学家法拉第发现了导线在磁场中运动时会有电流产生 电磁感应 通信的基本要素 信源信道信宿简而言之 信源变成可传输的信号后 通过信道 媒介 传输给信宿的过程就叫通信 电信技术发展概况 烽火 竹信 飞鸽 快马 驿站 暗号 手语 旗帜 信号机 电报 电话 无线电报 无线通讯 卫星通信 古代通信 为博美人一笑 周幽王烽火戏诸候 1793年 法国查佩兄弟俩在巴黎和里尔之间架设了一条230千米长的接力方式传送信息的托架式线路 这是一种由16个信号塔组成的通信系统 信号机由信号员在下边通过绳子和滑轮 操纵支架的不同角度 表示相关的信息最早传递讯信的办法是什么 击鼓传声 现代通信的雏形 1796年 休斯提出了用话筒接力传送语音信息的办法 并且把这种通信方式称为 Telephone 一直延用至今 电话发展到中国后 中国人对它最早的叫法是什么 德律风 电话 是日本人生造的汉语词 用来意译英文的telephone 当初中国人对这个英文词采取了音译 译作 德律风 在一段时期内 电话 和 德律风 两种叫法通用 但后来 德律风 这种叫法终于消失 由于二十世纪初年 一群在日本的绍兴籍留学生曾联名给家乡写回一封长信 其中详细介绍了日本的近代化情形 鲁迅也列名其中 信中说到 电话 时 特意注释道 以电器传达言语 中国人译为 德律风 不如电话之切 所以 以后就叫 电话 了 一 电报的发明 1832年 美国医生杰克逊在大西洋中航行的一艘邮船上 给旅客们讲电磁铁原理 旅客中41岁的美国画家莫尔斯被深深地吸引住了 信号机体系只能凭视力所及传讯数英里 莫尔斯梦想着用电流传输电磁信号 瞬息之间把消息传送到数千英里之外 如果将电流截止片刻发出火花作为一种信号 电流接通而没有火花作为另一种信号 电流接通时间加长又作为一种信号 这三种信号组合起来 就可以代表全部的字母和数字 文字就可以通过电流在电线中传到远处了 1837 1838年 莫尔斯又发明了将电流 通 和 断 来编制代表数字和字母的码 莫尔斯码 1 莫尔斯电码 它是利用 点 划 和 间隔 的不同组合来表示字母 数字 标点和符号 如果用有电流代表 1 无电流代表 0 那么 点 就是1 0 划 就是1 1 1 0 莫尔斯电码是用一点一划代表A 用一划三点代表B 所以A就是101110 B就是1110101010 2 其它的电报发明人 1832年 俄国外交家希林在当时著名物理学家奥斯特电磁感应理论的启发下 制作出了用电流计指针偏转来接收信息的电报机 1837年6月 英国人库克获得第一个电报发明专利权 他制作的电报机首先在铁路上获得使用 上帝创造了何等的奇迹 1844年5月24日 在华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅里 莫尔斯亲手操纵着电报机 随着一连串的 点 划 信号的发出 远在64公里外的巴尔的摩城收到由 嘀 嗒 声组成的世界上第一份电报 上帝创造了何等的奇迹 装满金子的海草标本 1850年8月28日 第一条海缆由约翰和雅各布 布雷特兄弟俩在法国的格里斯 奈兹海角和英国的李塞兰海角之间的公海里铺设 但是 只拍发了几份电报就中断了 原来 有个打渔人用拖网钩起了一段电缆 并截下一节高兴地向别人夸耀这种稀少的 海草 标本 惊奇地说那里装满了金子 在我们的大脑印记中 电报留给我们的是什么 1 嘀嘀哒哒的声音2 密码本3 解密4 战争 3 电报 存在的问题 电报传送的是符号 发送一份电报 得先将报文译成电码 再用电报机发送出去 在收报一方 要经过相反的过程 即将收到的电码译成报文 然后 送到收报人的手里 这不仅手续麻烦 而且也不能进行及时双向信息交流 因此 人们开始探索一种能直接传送人类声音的通信方式 这就是现在无人不晓的 电话 二 电话的发明 国际公认的电话发明人是谁 贝尔 1875年6月2日 在一次试验中 他把金属片连接在电磁开关上 没想到在这种状态下 声音奇妙地变成了电流 1876年2月14日在美国专利局申请电话专利权的 其实 就在他提出申请两小时之后 一个名叫E 格雷的人也申请了电话专利权 1 实现电话需要解决的问题 1 能把声音变成电信号的送话器2 传输导线3 能把电信号变成声音的受话器 2 电话原理的形成及初步商用 1753年2月17日 用电流进行通信的设想首次在一本名为 苏格兰人 的杂志上提出 文章署名为C M 1796年 英国人休斯提出了用话筒接力传送语音的办法 并将之命名为Telephone 这个名字一直沿用至今 1854年 电话原理就已由法国人鲍萨尔设想出来了 1860年德国人赖伊斯又重复了这个设想 原理是 将两块薄金属片用电线相连 一方发出声音时 金属片振动 变成电 传给对方 但这仅仅是一种设想 问题是送话器和受话器的构造 怎样才能把声音这种机械能转换成电能 并进行传送 1 电话原理的形成 1875年6月2日贝尔在一次试验中发现了 金属片在电磁线圈中振动产生感应电流 人对着被电线连接的金属片讲话 使金属片产生振动 而金属片在电磁线圈中的振动产生感应电流 继尔传向电线另一端 1876年3月7日贝尔获得发明电话专利 专利证号码NO 174655 贝尔送话器原理 电磁感应 利用声音大小不同造成金属片振动大小不同 从而产生的电场与磁场的场强不同 格雷送话器原理 液体电阻的变化 格雷的设计原理与贝尔不同的是 他的送话器采用的是液体电阻的变化 爱迪生送话器原理 活性炭的振动 1877年爱迪生又发明了炭精送话器使民话的使用趋于完善 传输导线 铜电阻小惰性强产量大 价格低 受话器 电磁感应 沃森先生 快来帮我 1875年6月2日 贝尔和沃森特正在进行模型的最后设计和改进 最后测试的时刻到了 沃森特在紧闭了门窗的另一房间把耳朵贴在音箱上准备接听 贝尔在最后操作时不小心把硫酸溅到自己的腿上 他疼痛地叫了起来 沃森特先生 快来帮我啊 也有说法是1876年3月10日 在美国国会大厦进行公开实验时发生了上述情况 2 电话的初步商用 1877年 在波士顿和纽约架设的第一条电话线路开通了 两地相距300公里 有人第一次用电话给 波士顿环球报 发送了新闻消息 从此开始了公众使用电话的时代 一年之内 贝尔共安装了230部电话 建立了贝尔电话公司 这是美国电报电话公司 AT T 前身 1877年4月4日 第一部私人电话安装在查理斯 威廉姆斯于波士顿的办公室与马萨诸塞州的家室之间 1877年5月17日 波士顿防盗器商店的爱德文 豪迈士 首次使用电话总机系统 5路支线分别接到安有本店防盗警铃的5个办公室 1878年1月28日 美国康涅狄格州的纽好恩 第一个市内电话交换所开通 当时只有20个用户 1878年 1879年 贝尔架设了波士顿至纽约的300千米长途电话线路 但音量较低 1881年 意大利罗马 法国巴黎 德国柏林先后开通了各自的第一个电话网络 1882年 电话线采用双绞线 这是英国教授休斯1879年发表架空线干扰的论文引起的结果 1884年5月1日 世界上第一幢摩天大楼房产保险公司的10层楼在芝加哥建成 正是电话使摩天大楼在大城市里相继涌现 因如没有电话 大楼里的信息都要靠人工来传递 那么供通信员使用的电梯是远远不够的 1889年5月1日 威廉 葛雷德在康涅狄格州哈特福德市发明了投币电话 不久 街头出现了电话亭 电话发明后 它实现的是一对一的通话 要想实现和多人通话 那就必须同时安装多部电话 怎么办 交换机的发明 最初的人工交换机 人工供电制交换机 1878年出现了人工供电制交换机 它是借助话务员进行话务接续 其效率是很低的 1878年9月1日 埃玛 M 娜特成为世界上第一位女性接线员 3 电话的商用推广 长途传输 电话正式投入商用之后 随着使用人数的增多 推广面积的增大 发现仅仅解决电话机 送话器与受话器的问题还不够 它存在的明显问题就是 1 远距离传输时 声音越来越小 2 话音容易失真 而且不清晰 3 声音延迟较大 如何能把声音传得更远 更快 更清晰 更真实成了电话推广使用过程中的又一个重要课题 1 扩音设备的发明 装载线圈的应用减少了长距离传输的信号损失 电子试管1906年 LeeDe发明了电子试管 它的扩音功能领导了电话服务的方向 电子三极管后来贝尔电话实验室根据电子试管制成了电子三极管 这项研究具有重大意义 真空管扩音机1915年1月25日 第一条跨区电话线在纽约和旧金山之间开通 它使用了2500吨铜丝 13万根电线杆和无数的装载线圈 沿途使用了3部真空管扩音机来加强信号 晶体管1948年7月1日 贝尔实验室的科学家发明了晶体管 2 双绞线的使用 英国教授休斯1879年发表架空线干扰的论文1882年 电话线采用双绞线 3 电话号码的出现 1879年底 电话号码出现 美国马萨诸塞州一位内科医师受马萨诸塞州流行麻疹的启发而提出的 因为一旦接线员病倒 全城电话岂非瘫痪 4 自动接续的交换机 1893年 步进制的交换机问世 它标志着交换技术从人工时代迈入机电交换时代 1938年发明了纵横制交换机解决了速度慢 效率低 杂音大与机械磨损严重等问题 相片传真的实现 1907年11月8日 法国发明家爱德华 贝兰在法国摄影协会大楼里表演了他的研制成果 相片传真 电子计算机的诞生 1946年 埃克特和莫奇利建成了世界上第一台电子计算机 5 程控交换机的诞生 1937年 英国人里夫斯提出用脉冲所有组合来传送语音信息的方法 脉冲编码调制PCM 1965年 第一部由计算机控制的程控电话交换机在美国问世 标志着一个电话新时代的开始 交换机的发展史 6 激光通信的实现 1960年 美国物理学家梅曼用强大的普通光照到人造宝石上 制造出了比太阳光强1000万倍的激光 1966年 英籍华人高锟提出以玻璃纤维进行远距激光通信的设想 三现代固定网通信系统 PSTN公用电话交换网 PublicSwitchTelephoneNetwork ISDN综合业务网 IntegratedServicesDigitalNetwork ATM异步传输模式 AsynchronousTransferMode PCM即脉冲编码调制 pulsecodemodulation T局 关口局 汇接局 端局 长途局LAN局域网 LocalAreaNetwork WAN广域网 WideAreaNetwork WLAN无线局域网 WirelessLAN IP网络之间互连的协议 InternetProtocolIT信息技术informationtechnology 四移动通信技术 自从贝尔发明了电话机 这样人人都能手拿一个 话柄 和远方的亲朋好友谈天说地了 电报和电话的相继发明 使人类获得了远距离传送信息的重要手段 但是 电信号都是通过金属线传送的 线路架设到的地方 信息才能传到 这就大大限制了信息的传播范围 特别是在大海 高山 有没有能让信息无线传播的办法 1 电磁波的发现 1820年 丹麦物理学家奥斯特发现通电的导线旁磁针会偏转1831年英国物理学家法拉第发现了导线在磁场中运动时会有电流产生1864年 科学家麦克斯韦用数学公式表达了电磁感应 并发表了电磁场理论 成为人类历史上预言电磁波存在的第一人 1887年赫兹得出了电磁能量可以越过空间进行传播的结论 从而导致了无线电技术的产生 电磁波的计算公式 c fc 波速 这是一个常量 约等于3 10的8次方幂m s 单位 M Sf 频率 单位 Hz 波长 单位 M 2 无线电报的实现 1894年 波波夫改进了无线电接收机并为之增加了天线 使其灵敏度大大提高 1896年 波波夫成功地用无线电进行莫尔斯电码的传送 距离为250米 电文内容为 海因里斯 赫兹 1897年5月18日 马可尼 改进了无线电传送和接收设备 在布里斯托尔海峡进行无线电通信取得成功 把信息传播了12公里 1898年 马可尼在英国举行的一次游艇赛上 在离岸20英里的海上终点 用自己发明的无线电报机向岸上的观众及时通报了比赛的结果 引起了很大的轰动 这被认为是无线电通信的第一次实际应用 要是我能指挥电磁波 就可飞越整个世界 赫兹发现电磁波的消息远远扩散开来 到了俄国一位正从事电灯推广工作的青年波波夫那儿 他兴奋地说 用我一生的精力去装电灯 对广阔的俄罗斯来说 只不过照亮了很小一角 要是我能指挥电磁波 就可飞越整个世界 3 无线话音传送的实现 广播 无线电广播之父 美国人巴纳特 史特波斐德 他于1886年便开始研究 经过十几年不懈努力而取得了成功 在1902年 他在肯塔基州穆雷市进行了第一次无线电广播 1906年12月24日圣诞节前夕 晚上8点左右由美国物理学家费森登主持和组织的人类历史上第一次无线电广播 1920年 美国匹兹堡的KDKA电台进行了首次商业无线电广播 无线话音传送的实现 对讲机 1941年 摩托罗拉生产出了美军参战时唯一的便携式无线电通讯工具 5磅重手持对讲无线电样机及此后的SCR 300型高频率调频背负式通话机 无线电战争 第二次世界大战 4 无线电报业务的初步商用 寻呼机 1956年 第一个无线电寻呼机也在摩托罗拉公司问世 寻呼机的技术改进史 群呼群响 个体呼叫 向呼叫员询问信息 个体呼叫 打开机器听信息 个体呼叫 打开机器看代码 个体呼叫 打开机器看文字 寻呼机在中国 1983年9月16日 上海用150MHz频段开通了我国第一个模拟寻呼系统 1984年5月1日 广州用150MHz频段开通了我国第一个数字寻呼系统 1991年11月15日 上海首先用150MHz频段开通了汉字寻呼系统 载波人的声音频率f 100 7500赫 假设一个人的声音频率为5000赫由c f c为常量 300000KM S 可计算波长 300000 5000 60KM 5 无线电话梦想的实现 蜂窝式移动电话 步话机在1941年美陆军就开始装备了 当时的使用频段是短波波段 设备是电子管的 从20世纪50年代开始 开始使用150MHz 后来发展为400MHz 紧接着60年代晶体管的出现 专用无线电话系统大量出现 在公安 消防 出租汽车等行业中应用 但这些仅能在少数特殊人群中使用且携带不便 能不能有更小更方便适合大众使用的个人移动电话 蜂窝系统的产生 70年代初 贝尔实验室提出蜂窝系统覆盖小区的概念和相关的理论 蜂窝移动电话的开通 在1975年 美国联邦通信委员会 FCC 开放了移动电话市场 确定了陆地移动电话通信和大容量蜂窝移动电话的频谱 为移动电话投入商用作好了准备 1978年在美国芝加哥开通了世界上第一个移动电话通信系统 1979年 日本开放了世界上第一个蜂窝移动电话网 在1979年 AMPS制模拟蜂窝式移动电话系统在美国芝加哥试验后 在1983年12月在美国投入商用 6 GSM 让手机走近每一个人 模拟式蜂窝电话的缺点 1 在人口密集的大城市 由于模拟式蜂窝电话采用的频分多址技术造成频率资源严重不足 2 模拟式蜂窝电话易被窃听和码机 造成对用户利益的危害 移动通信特别组 GSM 1982年 欧洲成立了GSM 移动通信特别组 最后制定了泛欧洲的数字蜂窝移动通信系统 并用该研究小组名字的缩写 GSM 命名 GSM移动电话系统对频谱利用率高 容量大 同时可以自动漫游和自动切换 采用EFR 增强全速率编码 后通信质量好 加上其业务种类多 易于加密 抗干扰能力强 用户设备小 成本低等优点 使移动通信进入了一个新的里程 1993年9月18日 浙江嘉兴首先开通了我国第一个数字移动通信网 1994年10月 第一个省级数字移动通信网在广东省开通 容量为5万门 从此GSM手机在国内迅速成长 7 卫星通信 1945年10月 英国人A C 克拉克提出静止卫星通信的设想 1954年7月 美国海军利用月球表面对无线电波的反射进行了地球上两地的电话传输试验成功 1956年美国海军在华盛顿和夏威夷之间建立了通信业务 1957年10月4日世界上第一颗人造卫星升空 正式拉开了卫星通信的序幕 8 新一代手机通信 蓝牙 WAPGPRSCDMA 五 中国电信技术的发展 1 中国电信业务经营管理机构的变迁2 中国电话业务的发展3 中国移动通信业务的发展 1 中国电信业务经营管理机构的变迁 清末及民国期间 中华邮政 建国初期 邮电部1949年11月1日 中央人民政府邮电部成立 朱学范为第一任邮电部部长 邮电部移动通信局 1994年3月26日邮电部移动通信局成立 中国联通 1994年7月19日中国联合通信有限公司成立 吉通通信有限公司 1994年1月 成立吉通通信有限公司电信总局 1994年3月改为单独核算的企业局 信息产业部 1998年3月 国务院决定组建信息产业部中国移动通信集团公司 1999年12月中国电信集团公司 2000年1月中国联通 1999年5月 重组 中国网通 1999年4月中国卫星通信集团公司 2000年6月吉通通信有限公司铁道通信信息有限责任公司 2000年12月 二十世纪末 在信息产业部领导下的第二次重组 2002年5月15日中国电信集团公司与中国网络通信集团公司重组 中国电信 中国网通正式挂牌 新组建的中国电信集团公司是由原中国电信南方21省区市的电信公司组成 新组建的中国网通集团公司是由原中国电信北方10省区市电信公司和原中国网通公司 中国吉通公司组成 中国移动 中国电信 中国网通 中国联通 中国铁通和中国卫通六大家 二十一世纪初 工业与信息化部中国联通 由原中国网通与中国联通G网业务合并而成 中国移动 由中国移动与中国铁通合并而成 中国电信 由中国电信与中国卫通 中国联通的C网合并而成 2 中国电话业务的发展 1879年 天津与大沽北塘炮台之间架设了电报线 1881年 英籍电气技师皮晓浦在上海十六铺沿街架起一对露天电话 付36文制钱可通话一次 这是中国的第一部电话 1882年2月 丹麦大北电报公司在上海外滩扬于天路办起我国第一个电话局 用户25家 1882年夏 皮晓浦以 上海电话互助协会 名义开办了第二个电话局 有用户30余家 1882年底 英商 东洋德律风 公司兼并上述两电话局经营 用户仍仅300多家 后又由工部局 华洋德律风 接办 1900年 上海南京电报局开办市内电话 当时只有16部电话 1889年 安徽省安庆州候补知州彭名保 自行设计了一部电话 包括自制的五六十种大小零件 成为我国第一部自行设计制造的电话 1958年8月 首部国产12载波电话设备在上海邮电器材厂研制成功 1960年1月 中国首套1 000门纵横制自动电话交换机在上海吴淞电话局开通使用 1969年 北京长途电信局安装成功中国第一套全自动长途电话设备 1974年 中日海底电缆开始建设 这是中国参与建设的首条国际海底电缆 1975年 中国自行研制设计的纵横制自动电话交换设备通过国家鉴定 开始批量生产1976年3月 中国自己研制的首条大容量传输系统 1800路中同轴电缆载波系统在北京 上海 杭州建成投产 全长1700公里 1982年12月 从日本引进的首个万门程控市话交换系统在福州市电信局投产使用 建成中国首个引进的程控电话局 1982年 中国第一批投币式公用电话在北京市东 西长安街等繁华街道出现 共22个投币式公用电话亭 二十世纪九十年代后 中国才开始大规模的自行研制通信设备中国电子中兴侨兴华为台湾邦毅三汇东进 3 中国移动通信业务的发展 模拟蜂窝移动电话1987年11月18日第一个TACS模拟蜂窝移动电话系统在广东省建成并投入商用 数字移动电话1994年12月底广东首先开通了 数字移动电话网 1995年4月中国移动在全国 个省市也相继建网 GSM数字移动电话网正式开通 1995年7月中国联通GSM130数字移动电话网在北京 天津 上海 广州建成开放 1996年移动电话实现全国漫游 并开始提供国际漫游服务 1997年7月17日中国移动第1000万个移动电话客户在江苏诞生 1997年10月22日 23日广东移动通信和浙江移动通信资产分别注入中国电信 香港 有限公司 后更名为中国移动 香港 有限公司 分别在纽约和香港挂牌上市 CDMA 2 5G 1997年底北京 上海 西安 广州4个CDMA商用实验网先后建成开通 并实现了网间的漫游 2000年2月16日中国联通以运营商的身份与美国高通公司签署了CDMA知识产权框架协议 为中国联通CDMA的建设打清了道路 2000年10月中国联通宣布启动CDMA网络建设 并且于该年年底正式开始了筹备工作 2001年1月原部队所有133CDMA网在经过资产清算后 正式移交中国联通 2001年2月联通公司成立了全资子公司 联通新时空移动通信有限公司 负责整个联通CDMA网络的建设和经营 与此同时 联通CDMA网络建设的具体筹划工作正式展开 2001年3月28日联通CDMA建设一期工程系统设备的采购开始发标 2001年10月13日中国联通上海分公司率先在浦江两岸的中心城区 构筑了cdma 1X高速移动通信试验网 并在召开的技术推介会上展示了初步的应用 2001年12月22日联通新时空CDMA网络建成2002年4月8日联通新时空CDMA网络正式运行2002年10月CDMA全国用户数达到400万 2003年1月28日上海联通率先开通CDMA1X网络 标志着中国联通的CDMA移动通信全面进入了真正的2 5G 2003年3月28日中国联通在京宣布 CDMA1X网络正式建成开通 同时联通还发布了名为 联通无限 U MAX 的无线数据业务品牌 2003年3月31日广东联通正式商用CDMA1X GPRS 2 5G 2001年7月9日中国移动通信GPRS 2 5G 系统投入试商用 2001年12月31日中国移动通信关闭TACS模拟移动电话网 停止经营模拟移动电话业务 2002年5月17日中国移动通信GPRS业务正式投入商用 2002年1