概论01：通信发展史

《通信概论》1

课程类别：公共选修课程定位：通信科普主讲人:林国钧内容安排第一讲、通信发展历史第二讲、电话与通信网第三讲、移动通信系统第四讲、微波通信系统第五讲、光纤通信系统第六讲、分组交换系统第七讲、卫星通信系统第八讲、铱星系统思考2指导思想授课角度：侧重于系统描述，对主要功能讲述通信技术的历史、现状与发展趋势通信系统提出的背景、设计目标、工作方式、应用领域。各个时期相关的历史人物和重大事件课程定位：通信科普方式（兼顾各类听众）；34教学目的通过课程的学习，使大家获得通信历史及发展、现代通信的基本方式以及通信系统的基本组成等各方面的基础知识。并对具有影响力的发明家、科学家以及相关的重大事件、人物有所了解。拓宽知识面。5参考教材和考核方式参考教材《通信技术基础（第二版）》每次上课的PPT课件；结束时开卷考试，按百分制计算成绩。引言1、通信基本概念2、通信基本目标3、通信业务概况4、通信手段概况5、线路技术概况6、信息安全可靠7、通信网分层结构61、通信基本概念什么是通信？ 借助技术手段实现人与人、人与终端、终端之间信息交流。通信举例程控电话、手机、Internet网等；通信重要性生活、工作、学习；72、通信基本目标和要求基本目标满足任何时候、任何地点、任何人或者任何智能终端设备之间信息交互的需要。基本要求质量：语音清晰度、数据误码率；速度：接入、连接速度、传输速度；价格：经济上的合理性；使用：系统的可用性和可靠性；83、通信业务概况传统通信业务电报、电话、传真。现代数据通信数据通信、可视电话通信、图像通信、电视会议、语言广播、电视广播、电子邮件、信息检索和多媒体通信。多种通信方式点到点、组播和广播等应用方式；94、通信手段概况有线传输：架空明线、同轴电缆、光缆等传输系统；无线传输：短波、超短波和微波为主的各种频带的地面传输系统，卫星传输系统。105、通信技术概况复用技术：FDM、TDM、CDM、DWDM；压缩技术：语音编码、压缩编码；调制技术：调幅、调频，幅移键控调制ASK频移键控调制FSK交换技术：电路交换、分组交换技术；116、信息安全可靠重要性信息安全是信息传送的基本要求；安全技术语音编码、加密技术、密钥分配和管理、访问控制。通信可靠差错检测、前向纠错、自动请求重传。127、通信网分层结构13应用层业务网传送网支撑网支持三个层面，保证网络有效正常的各种控制和管理能力：

信令同步电信网管垂直观点的网络结构视频、音频、数据、多媒体。电话网、分组网、智能网、移动网传输媒体、传输系统7、电信网分层结构14核心网接入网用户网水平观点的网络结构第一讲、通信发展历史一、古代通信发展史二、十九世纪通信史三、交换机发展历史四、光纤通信发展史五、微波通信发展史六、卫星通信发展史七、移动通信发展史八、因特网络发展史15一、古代通信发展史1、原始的光通信方式2、原始的声音和其它方式3、原始通信—存在的问题161、原始的光通信方式我国古代：烽火台传送边疆警报。希腊古代：火炬的位置表示字母符号，一站一站地传送信息。172、原始的声音和其它方式声音方式：击鼓鸣金来报时或传达作战命令；其他方式：信鸽——传递文字信息；旗语——视距范围内交流信息；驿站——一站一站接力传递；183、存在的问题范围小速度低可靠性差有效性低19二、十九世纪通信发展史1、有线电报通信2、有线电话通信3、无线电报通信201、有线电报通信—诞生莫尔斯（MORSE）电码（1837）：点、划、空表示字母和数字；电报机（1838）：能够传递莫尔斯电码；电报系统：1844年5月24日，莫尔斯启用第一条电报线，由华盛顿特区至巴尔的摩。21221、有线电报通信—诞生1、有线电报通信—应用商业刺激了跨国公司快速增长；推动了州际铁路的发展； 军事改变了战争的速度和规模；新闻大大繁荣了新闻业；231、有线电报通信—意义快速准确人类第一次以光速（30万公里/秒）传递信息，瞬间可将信息传到电报机的另一端。电信息传输开创电信号传输的新时代；242、有线电话—发明电话的发明： 发明人：贝尔地点：美国波士顿时间：1876年2月公开展示：费城，建国百年博览会，通过一条几百英尺长的铜线电缆，在一个单方向上用电流传送了声音。 252、有线电话—特点和意义特点：双向实时通信（全双工通信）；意义：对于商业界、政府和普通人来说，电话代表着效率上的一次飞跃。人们不必再去写信、拍电报，然后等待回音,而实时地进行语音交流。262、有线电话—公司的成立贝尔公司贝尔及其伙伴于1876年7月成立了自己的公司，美国西方电话电报公司,AT＆T的前身。电话取得了迅速的、无与伦比的、商业性的成功。273、无线电报—概念的形成电磁波的预言麦克斯韦方程组，表达了法拉弟一系列的电磁实验结果，并预言了电磁波的存在。科学家的贡献牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，麦克斯韦把电、光统一起来。281831-1879293、无线电报—概念的形成无线电的发现赫兹实验报告说明——存在一种电波，以光速在空中运动。马可尼的设想（1894年）

“这种电磁波可以用来传递信号，能越过很长距离，而无需导线”。无线通信意义实现移动通信，航海、航空、航天；3、无线电报—产品发明无线电报发明（1896年）马可尼在英国取得了专利权。无线电报发展（1898年）成功地超越英吉利海峡。无线电报发展（1901年）成功地实现了由英国横越大西洋与纽芬兰的无线电通信，相距2700公里。303、无线电报—普及原因原因一： 1909年1月23日，在浓雾中“共和号”轮船与驶往美洲的意大利“佛罗里达号”相撞。30分钟后，“共和号”发出了无线电遇险信号。为航行在该海域的“波罗的号”所截获，1700人因此获救。31323、无线电报—普及原因原因二：1912年，“Titanic号”沉没事件。3、无线电报—普及原因事件原因：虽然发出信号，但这时，如果离“泰坦尼克号”只有几英里的“加利福尼亚号”闻讯赶到，船上的人均可得救。可是，这条船上的报务员不值班，未能收到“泰坦尼克号”发来的求救信息。直到黎明，“卡帕蒂阿号”赶到了出事地点，仅救出705条生命，其余的1503人皆葬身鱼腹。333、无线电报—普及程度强制性安装： 1910年到1912年，由美国、英国和其他靠海国家建立了指示性的24小时航船到岸的通信。1914年伦敦，签署“海上安全条约”，涉及船舶的构造、救生、消防及无线电通信设备。普及程度（1918年）：已经有5700艘航船有无线电报装置。34三、电话交换技术的发展1、电话交换技术的发展2、我国电话交换机的发展3、其它交换技术的发展351、电话交换技术的发展人工交换：由话务员用人工拔插方法实现的；机电式：步进制交换机和纵横制交换机等。程控交换（1965）： 程序控制交换机，现代通信网中交换设备的主流产品。362、我国程控交换机的发展诞生时间：80年代未和90年代初诞生。主要特点：HJD04机—性能可靠、价格便宜；重要意义：打破了国外公司垄断我国万门以上交换机市场的格局。以此为契机，各种国产的通信机相继诞生，为通信业民族品牌打开了局面。373、其它交换技术的发展数字程控交换机 窄带和宽带ISDN、智能网业务和CTI技术也应运而生，为数字程控交换机广泛应用和增值业务打开了大门。ATM宽带交换机语音、视频、数据多种业务和高速数据。38四、光纤通信技术1、光纤通信概念2、光纤通信历史3、光纤通信技术4、密集波分复用5、光纤传输定律391、光纤通信概念光纤通信设想既然电可以沿着金属导线传输，光也可以沿着导光的玻璃纤维传输。光纤通信预言—英籍华人高锟“只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从每公里1000分贝降低到20分贝／公里，从而有可能用于通信”。 40通信光纤－传输原理41只要入射角大于临界角，就满足全反射定律，光全部返回。只要弯曲不十分厉害，光也不会折射到包层中去2、光纤通信历史第一根光纤1970年美国康宁公司，每公里损耗20分贝的光导纤维。第一代光通信系统1977年，0.85μm波长多模光纤，速率为34Mb／s，中继距离为20km。第二代光通信系统1981年，1.31μm波长多模光纤，速率为140Mb/s，中继距离为20km。423、光纤通信技术实用激光器1960年美国人梅曼研制成功世界第一台红宝石激光器；低损耗光纤损耗非常低的二氧化硅光导纤维。1550nm波长的光纤损耗仅为0.15db/km434、密集波分复用DWDM技术（90年代） 多个波在同一根光纤中传输，传输能力提高了几百、几千倍。传输容量描述：80年代末，一根光纤的带宽仅可达到2.4G。90年代末，用1600个不同的波，通信容量达到1012bps，相当于1秒内传输1000份30卷的百科全书。445、光纤传输定律主要意义显示了20世纪最后10年通信与信息发展的速度。摩尔定律每18个月，集成电路处理速度提高1倍、体积和价格下降一半。光纤传输定律每6个月光纤传输能力就翻一番。45五、微波通信技术1、无线通信的发展2、电磁波的划分3、电磁波的传播特点4、微波通信产生与应用5、成功案例及目前地位6、微波通信之扩频通信461、无线通信的发展中波通信1901年马可尼使用800KHz中波信号进行了从英国—北美纽芬兰的无线电波的通信试验。短波通信1923年发现了短波通信，直到20世纪60年代卫星通信的兴起，它一直是国际远距离通信的主要手段，并且对目前的应急和军事通信仍然很重要。472、电磁波的划分空间传输的电磁波，传播速度等于光速。电磁波的划分（频率或波长）：长波：低于300KHz中波：300KHz～3MHz短波：3～30MHz超短波：30～300MHz微波：高于300MHz。483、电磁波的传播特点中波：沿地面传播，绕射能力强，适用于广播和海上通信。短波：具有较强的电离层反射能力，适用于环球通信。超短波和微波：绕射能力较差，可作为视距或超视距中继通信。494、微波通信产生与应用微波通信（中继通信）：1930左右发明，40～50年代发展为传输频带较宽，性能较稳定的微波通信。主要特点：通信容量大、投资费用省、建设速度快，抗灾能力强；主要应用：长距离大容量地面干线无线传输；在光纤通信应用之前，国内长途电话、电视节目传送等方面微波通信都发挥了重要作用。50515、成功案例及目前地位应用举例：在1976年唐山地震中，在京津之间同轴电缆全部断裂的情况下，六个微波通道全部安然无恙。1998年特大洪灾、2008年雨雪冰冻灾害中，微波通信显示了它的巨大威力。目前地位：因为光纤通信的大容量、高速度，卫星通信的大范围，微波通信逐渐成为辅助、备份的角色。

6、微波通信之扩频通信扩频通信：传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的通信方式。（重大突破）信道容量公式：

C=W*log2（1+S/N）数字扩频技术：直序扩频和跳频扩频低功率、抗干扰性能高、实现码分多址、抗多径干扰526、微波通信之扩频通信扩频通信：通信技术一次重大突破

具有抗多径干扰并可以隐藏在噪声中工作等优势，具备更为强大抗干扰能力和保密性。被广泛应用于军事、民用等各个方面。53六、卫星通信技术的发展1、卫星通信基本概念2、卫星通信发展历史3、我国通信卫星历史4、卫星通信高速发展541、卫星通信概念的提出概念的产生时间—1945年10月；人物—英国物理学家、空军雷达军官克拉克；克拉克设想把中继站用火箭发射到赤道上空的静止轨道上，每隔120度设一个静止卫星，这样不仅能够实现远距离通信，而且还能够实现全球通信。5556克拉克设想，把中继站用火箭发射到赤道上空的静止轨道上，每隔120度设一个静止卫星，这样不仅能够实现远距离通信，而且还能够实现全球通信。57卫星通信原理示意图2、卫星通信发展历史诞生：1957年人类第一颗人造卫星上天。第一代：1965年第一颗地球同步卫星“蓝鸟1号”发射成功，开创了卫星通信的新纪元。第二代：国际海事卫星（七十年代）；第三代：VSAT（八十年代）；第四代：移动卫星通信（九十年代）；583、我国通信卫星发展初次应用： 1972年，尼克松访华时租用国际通信卫星向全球转播。

初次发射：1970年4月24日（DFH1）第一颗实验静止卫星1984年，我国第一颗实验静止卫星发射成功（DFH2）594、卫星通信高速发展移动卫星通信 国际移动（INMARSAT）95年开通汽车移动电话系统。低轨道卫星：90年代初分别提出铱星、全球星计