通信發(fā)展史01.ppt

通信發(fā)展史 課程目的 北郵第一次開(kāi)設(shè)這門課 目的 作為未來(lái)的通信領(lǐng)域的工作者和建設(shè)者 有必要了解通信發(fā)展史通過(guò)了解通信發(fā)展史 激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)通信知識(shí)和課程的興趣 更加自覺(jué)地努力學(xué)習(xí)好自己的專業(yè)課程 成績(jī)寫(xiě)一篇文章 報(bào)告 可以不聽(tīng) 但不能影響別人 可以不來(lái)上課 但需要按時(shí)交作業(yè) 否則沒(méi)成績(jī) 通信的起源 什么是通信 人類進(jìn)行通信的歷史已很悠久 早在遠(yuǎn)古時(shí)期 人們就通過(guò)簡(jiǎn)單的語(yǔ)言 壁畫(huà)等方式交換信息 千百年來(lái) 人們一直在用語(yǔ)言 圖符 鐘鼓 煙火 竹簡(jiǎn) 紙書(shū)等傳遞信息 古代人的烽火狼煙 飛鴿傳信 驛馬郵遞就是這方面的例子 在現(xiàn)代社會(huì)中 交通警的指揮手語(yǔ) 航海中的旗語(yǔ)等不過(guò)是古老通信方式進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果 這些信息傳遞的基本方都是依靠人的視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué) 通信的起源 19世紀(jì)中葉以后 隨著電報(bào) 電話的發(fā)現(xiàn) 電磁波的發(fā)現(xiàn) 人類通信領(lǐng)域產(chǎn)生了根本性的巨大變革 實(shí)現(xiàn)了利用金屬導(dǎo)線來(lái)傳遞信息 甚至通過(guò)電磁波來(lái)進(jìn)行無(wú)線通信 使神話中的 順風(fēng)耳 千里眼 變成了現(xiàn)實(shí) 從此 人類的信息傳遞可以脫離常規(guī)的視聽(tīng)覺(jué)方式 用電信號(hào)作為新的載體 同此帶來(lái)了一系列技術(shù)革新 開(kāi)始了人類通信的新時(shí)代 電報(bào)的誕生和發(fā)展 19世紀(jì)30年代 有線電報(bào)通信試驗(yàn)成功后 用電磁系統(tǒng)傳遞信息的電信事業(yè)便迅速發(fā)展起來(lái) 它的興起與發(fā)展 大致經(jīng)歷了電報(bào)的發(fā)明和應(yīng)用 電話的發(fā)明和應(yīng)用 大容量自動(dòng)化通信網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用 數(shù)字通信的誕生和發(fā)展等四個(gè)時(shí)期 人類歷史上最早的通信手段和現(xiàn)在一樣是 無(wú)線 的 如利用以火光傳遞信息的烽火臺(tái) 通常大家認(rèn)為這是最早傳遞消息的方式 事實(shí)上不是 在我國(guó)和非洲古代 擊鼓傳信是最早最方便的辦法 非洲人用圓木特制的大鼓可傳聲至三四公里遠(yuǎn) 再通過(guò) 鼓聲接力 和專門的 擊鼓語(yǔ)言 可在很短的時(shí)間內(nèi)把消息準(zhǔn)確地傳到50公里以外的另一個(gè)部落 不會(huì)像前段時(shí)間湖南衛(wèi)視的 悄悄話接力 那樣傳得完全變了樣 1753年2月17日 在 蘇格蘭人 雜志上發(fā)表了一封署名C M的書(shū)信 在這封信中 作者提出了用電流進(jìn)行通信的大膽設(shè)想 雖然在當(dāng)時(shí)還不十分成熟 而且缺乏應(yīng)用推廣的經(jīng)濟(jì)環(huán)境 卻使人們看到了電信時(shí)代的一縷曙光 電報(bào)的誕生和發(fā)展 1793年 法國(guó)查佩兄弟倆在巴黎和里爾之間架設(shè)了一條230千米長(zhǎng)的接力方式傳送信息的托架式線路 據(jù)說(shuō)兩兄弟是第一個(gè)使用 電報(bào) 這個(gè)詞的人 1832年 俄國(guó)外交家希林在當(dāng)時(shí)著名物理學(xué)家?jiàn)W斯特電磁感應(yīng)理論的啟發(fā)下 制作出了用電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)來(lái)接收信息的電報(bào)機(jī) 1837年6月 英國(guó)青年庫(kù)克獲得了第一個(gè)電報(bào)發(fā)明專利權(quán) 他制作的電報(bào)機(jī)首先在鐵路上獲得應(yīng)用 不過(guò) 這種方式很不方便和實(shí)用 無(wú)法投入真正的實(shí)用階段 歷史到了這關(guān)鍵的時(shí)候 仿佛停頓了下來(lái) 還得等待一個(gè)畫(huà)家來(lái)解決 電報(bào)的誕生和發(fā)展 美國(guó)畫(huà)家莫爾斯在1832年旅歐學(xué)習(xí)途中 開(kāi)始對(duì)這種新生的技術(shù)發(fā)生了興趣 經(jīng)過(guò)3年的鉆研之后 在1835年 第一臺(tái)電報(bào)機(jī)問(wèn)世 但如何把電報(bào)和人類的語(yǔ)言連接起來(lái) 是擺在莫爾斯面前的一大難題 在一絲靈感來(lái)臨的瞬間 他在筆記本上記下這樣一段話 電流是神速的 如果它能夠不停頓走十英里 我就讓他走遍全世界 電流只要停止片刻 就會(huì)出現(xiàn)火花 火花是一種符號(hào) 沒(méi)有火花是另一種符號(hào) 沒(méi)有火花的時(shí)間長(zhǎng)又是一種符號(hào) 這里有三種符號(hào)可組合起來(lái) 代表數(shù)字和字母 它們可以構(gòu)成字母 文字就可以通過(guò)導(dǎo)線傳送了 這樣 能夠把消息傳到遠(yuǎn)處的嶄新工具就可以實(shí)現(xiàn)了 隨著這種偉大思想的成熟 莫爾斯成功地用電流的 通 斷 和 長(zhǎng)斷 來(lái)代替了人類的文字進(jìn)行傳送 這就是鼎鼎大名的莫爾斯電碼 電報(bào)的誕生和發(fā)展 1835年莫爾斯創(chuàng)造了電報(bào)通信用的莫爾斯電碼 1837年他得到機(jī)械師A L 維爾的幫助 研制出了電磁式電報(bào)機(jī) 后來(lái)被稱為莫爾斯人工電報(bào)機(jī) 并在紐約試驗(yàn)成功 電報(bào)的誕生和發(fā)展 桌子上放著的是莫爾斯人工電報(bào)機(jī) 偏左的那一個(gè) 和韋斯登重錘式電報(bào)機(jī) 1843年 莫爾斯獲得了3萬(wàn)美元的資助 他用這筆款修建成了從華盛頓到巴爾的摩的電報(bào)線路 全長(zhǎng)64 4公里 1844年5月24日 在座無(wú)虛席的國(guó)會(huì)大廈里 莫爾斯用他那激動(dòng)得有些顫抖的雙手 操縱著他傾十余年心血研制成功的電報(bào)機(jī) 向巴爾的摩發(fā)出了人類歷史上的第一份電報(bào) 上帝創(chuàng)造了何等奇跡 電報(bào)的發(fā)明 拉開(kāi)了電信時(shí)代的序幕 開(kāi)創(chuàng)了人類利用電來(lái)傳遞信息的歷史 從此 信息傳遞的速度大大加快了 嘀 嗒 一響 1秒鐘 電報(bào)便可以載著人們所要傳送的信息繞地球走上7圈半 這種速度是以往任何一種古代的通信工具所望塵莫及的 電報(bào)的誕生和發(fā)展 說(shuō)到電報(bào) 還有一個(gè)故事必須提到 1912年 泰坦尼克 號(hào)撞到冰山后 發(fā)出電報(bào) SOS 速來(lái) 我們撞上了冰山 幾英里之外的 加利福尼亞 號(hào)客輪本應(yīng)能夠救起數(shù)百條生命 但是這條船上的報(bào)務(wù)員不值班 因此沒(méi)有收到這條信息 從此以后 所有的輪船都開(kāi)始了全天候的無(wú)線電信號(hào)監(jiān)聽(tīng) 電報(bào)的誕生和發(fā)展 電報(bào)的發(fā)明是電氣通信的開(kāi)始 人們利用電報(bào) 可以遠(yuǎn)距離快速地傳送文字信息 薩繆爾 莫爾斯 此后莫爾斯人工電報(bào)機(jī)和莫爾斯電碼在世界各國(guó)得到廣泛的應(yīng)用 電報(bào)最初用架空鐵線傳送 只能在陸地上使用 1850年英國(guó)在英吉利海峽敷設(shè)了海底電纜 1866年橫渡大西洋的海底電纜敷設(shè)成功 實(shí)現(xiàn)了越洋電報(bào)通信 后來(lái) 各大洲之間和沿海各地敷設(shè)了許多條海底電纜 構(gòu)成了全球電報(bào)通信網(wǎng) 莫爾斯碼表 電報(bào)通信是一種數(shù)據(jù)通信 下面簡(jiǎn)單介紹一下數(shù)據(jù)通信的有關(guān)概念和原理 數(shù)據(jù) 是指用數(shù)字信號(hào)代表的字母 英文大 小寫(xiě)字母共52個(gè) 數(shù)字 0 9共10個(gè) 字符 共32個(gè) 及符號(hào) 共34個(gè) 以上字母 數(shù)字 字符及符號(hào)共128個(gè) 每個(gè)編為7bit二進(jìn)制碼組 再加上第8位做奇偶校驗(yàn)位 b1b2b3b4b5b6b7b8奇偶校驗(yàn)位1奇校驗(yàn)位1001010偶校驗(yàn)位所謂數(shù)據(jù)本質(zhì)上仍是以8bit為一個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào) 數(shù)據(jù)通信的概念 電報(bào)的發(fā)明給人類的通信帶來(lái)了前所未有的變化 但是 電報(bào)傳送的是符號(hào) 發(fā)送一份電報(bào) 得先將報(bào)文譯成電碼 再用電報(bào)機(jī)發(fā)送出去 在收?qǐng)?bào)一方 要經(jīng)過(guò)相反的過(guò)程 即將收到的電碼譯成報(bào)文 然后 送到收?qǐng)?bào)人的手里 這不僅手續(xù)麻煩 而且也不能進(jìn)行及時(shí)雙向信息交流 因此 人們開(kāi)始探索一種能直接傳送人類聲音的通信方式 這就是現(xiàn)在無(wú)人不曉的 電話 在1796年 休斯提出了用話筒接力傳送語(yǔ)音信息的辦法 雖然這種方法不太切合實(shí)際 但他賜給這種通信方式一個(gè)名字 Telephone 電話 一直沿用至今 1861年 德國(guó)一名教師發(fā)明了最原始的電話機(jī) 利用聲波原理可在短距離互相通話 但無(wú)法投入真正的使用 電話的發(fā)明 早在1854年 電話原理就已由法國(guó)人鮑薩爾設(shè)想出來(lái)了 6年之后德國(guó)人賴伊斯又重復(fù)了這個(gè)設(shè)想 原理是 將兩塊薄金屬片用電線相連 一方發(fā)出聲音時(shí) 金屬片振動(dòng) 變成電 傳給對(duì)方 但這僅僅是一種設(shè)想 問(wèn)題是送話器和受話器的構(gòu)造 怎樣才能把聲音這種機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能 并進(jìn)行傳送 1875年世界第一臺(tái)電話機(jī)問(wèn)世 這臺(tái)電話機(jī)的發(fā)明者是蘇格蘭青年亞歷山大 貝爾 電話的發(fā)明 1869年22歲的貝爾受聘為美國(guó)波士頓大學(xué)語(yǔ)言學(xué)教授 擔(dān)任聲學(xué)講座的主講 在莫爾斯電報(bào)發(fā)明后的20多年中無(wú)數(shù)科學(xué)家試圖直接用電流傳遞語(yǔ)音 貝爾也把發(fā)明電話作為自己義不容辭的責(zé)任 由于電話是傳遞連續(xù)的信號(hào)而不是電報(bào)那樣不連續(xù)的通斷信號(hào) 在當(dāng)時(shí)的難度好比登天 他曾試圖用連續(xù)振動(dòng)的曲線來(lái)使聾啞人看出 話 來(lái) 沒(méi)有成功 但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣現(xiàn)象 每次電流通斷時(shí)線圈發(fā)出類似于莫爾斯電碼的 滴答 聲 這引起貝爾大膽的設(shè)想 用電流的強(qiáng)弱來(lái)模擬聲音大小的變化 從而用電流傳送聲音 電話的發(fā)明 隨后的兩年內(nèi)貝爾刻苦用功掌握了電學(xué) 再加上他扎實(shí)的語(yǔ)言學(xué)知識(shí) 使他如同插上了翅膀 他辭去了教授職務(wù) 一心扎入發(fā)明電話的試驗(yàn)中 在萬(wàn)事俱備只缺合作者時(shí)他偶然遇到了18歲的電氣工程師沃特森 兩年后 經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次失敗后他們終于制成了兩臺(tái)粗糙的樣機(jī) 圓筒底部的薄膜中央連接著插入硫酸的碳棒 人說(shuō)話時(shí)薄膜振動(dòng)改變電阻使電流變化 在接收處再利用電磁原理將電信號(hào)變回語(yǔ)音 但不幸的是試驗(yàn)失敗了 兩人的聲音是通過(guò)公寓的天花板而不是通過(guò)機(jī)器互相傳遞的 電話的發(fā)明 正在他們冥思苦想之時(shí) 窗外吉他的丁冬聲提醒了他們 送話器和受話器的靈敏度太低了 他們連續(xù)兩天兩夜自制了音箱 改進(jìn)了機(jī)器 1875年6月2日 貝爾和助手沃森特正在進(jìn)行模型的最后設(shè)計(jì)和改進(jìn) 最后測(cè)試的時(shí)刻到了 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(tīng) 貝爾在最后操作時(shí)不小心把硫酸濺到自己的腿上 他疼痛地叫了起來(lái) 沃森特先生 快來(lái)幫我啊 沒(méi)有想到 這句話通過(guò)他實(shí)驗(yàn)中的電話傳到了在另一個(gè)房間工作的沃森特先生的耳朵里 1875年6月2日傍晚 當(dāng)時(shí)貝爾28歲 沃特森21歲 他們趁熱打鐵 幾經(jīng)半年的改進(jìn) 終于制成了世界上第一臺(tái)實(shí)用的電話機(jī) 電話的發(fā)明 貝爾在1876年2月14日在美國(guó)專利局申請(qǐng)電話專利權(quán)的 就在他提出申請(qǐng)兩小時(shí)之后 一個(gè)名叫E 格雷的人也申請(qǐng)了電話專利權(quán) 由于這幾個(gè)小時(shí)之差 美國(guó)最高法院裁定貝爾為電話的發(fā)明者 1876年3月3日 貝爾的29歲生日 貝爾的專利申請(qǐng)被批準(zhǔn) 專利號(hào)為美國(guó)174465 格雷的設(shè)計(jì)原理與貝爾有所不同 是利用送話器內(nèi)部液體的電阻變化 而受話器則與貝爾的完全相同 1877年 愛(ài)迪生又取得了發(fā)明碳粒送話器的專利 同時(shí) 還有很多人對(duì)電話的工作方式進(jìn)行了各種各樣的改進(jìn) 1878年在相距300公里的波士頓和紐約之間進(jìn)行了首次長(zhǎng)途電話實(shí)驗(yàn) 并獲得了成功 后來(lái)就成立了著名的貝爾電話公司 電話的發(fā)明 專利之爭(zhēng)錯(cuò)綜復(fù)雜 直到1892年才算告一段落 造成這種局面的一個(gè)原因是 當(dāng)時(shí)美國(guó)最大的西部聯(lián)合電報(bào)公司買下了格雷和愛(ài)迪生的專利權(quán) 與貝爾的電話公司對(duì)抗 長(zhǎng)時(shí)期專利之爭(zhēng)的結(jié)果是雙方達(dá)成一項(xiàng)協(xié)議 西部聯(lián)合電報(bào)公司完全承認(rèn)貝爾的專利權(quán) 從此不再染指電話業(yè) 交換條件是17年之內(nèi)分享貝爾電話公司收入的20 電話的發(fā)明 貝爾電話公司是美國(guó)電報(bào)電話公司 AT T 前身電話傳入我國(guó) 是在1881年 英籍電氣技師皮曉浦在上海十六鋪沿街架起一對(duì)露天電話 付36文制錢可通話一次 這是中國(guó)的第一部電話 1882年2月 丹麥大北電報(bào)公司在上海外灘揚(yáng)于天路辦起我國(guó)第一個(gè)電話局 用戶25家 1889年 安徽省安慶州候補(bǔ)知州彭名保 自行設(shè)計(jì)了一部電話 包括自制的五六十種大小零件 成為我國(guó)第一部自行設(shè)計(jì)制造的電話 最初的電話并沒(méi)有撥號(hào)盤(pán) 所有的通話都是通過(guò)接線員進(jìn)行 由接線員將通話人接上正確的線路 撥號(hào)盤(pán)始于20世紀(jì)初 當(dāng)時(shí)馬薩諸塞州流行麻疹 一位內(nèi)科醫(yī)生因擔(dān)心一旦接線員病倒造成全城電話癱瘓而提起的 電話的發(fā)明 美國(guó)科學(xué)家A G 貝爾于1876年發(fā)明了電話 有了電話 人們可以遠(yuǎn)距離進(jìn)行交談 最早的商用電話局于1878年設(shè)立于美國(guó)紐黑文市 有21家用戶 亞歷山大 格雷厄姆 貝爾 1880年許多城市之間也架設(shè)了電話線 開(kāi)通了長(zhǎng)途電話 歐洲一些國(guó)家也紛紛設(shè)立電話局 早期的電話機(jī)非常簡(jiǎn)陋 通話的聲音不很清晰 通話的距離也不遠(yuǎn) 炭精粉送話器的發(fā)明 傳輸話音的單鐵線改用雙銅線 使通話質(zhì)量有所提高 通話距離有所增加 貝爾發(fā)明的第一部電話 1899年美國(guó)M I 普平教授成功地采用了加感技術(shù) 使利用電纜傳輸電話的通信距離增加了三倍以上 1906年L D 福雷斯特發(fā)明了三極電子管 以后 利用電子管制成的增音機(jī) 實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離電話通信 1889年A B 史端喬發(fā)明了自動(dòng)交換的步進(jìn)制電話交換機(jī) 可以裝更多的用戶電話 不但使用方便 并可節(jié)省許多話務(wù)員 步進(jìn)制電話交換機(jī)是由選擇器和繼電器組成的一種自動(dòng)電話交換機(jī) 它以機(jī)械動(dòng)作代替人工電話交換機(jī)話務(wù)員的接線動(dòng)作 當(dāng)用戶撥號(hào)時(shí) 交換機(jī)內(nèi)相應(yīng)的選擇器就隨著撥號(hào)時(shí)發(fā)出的脈沖電流一步一步地改變接續(xù)位置 將主叫和被叫用戶間的電話線路自動(dòng)接通 1889年美國(guó)人A B 史端喬發(fā)明步進(jìn)制電話交換機(jī)的關(guān)鍵部件三磁鐵上升旋轉(zhuǎn)型選擇器 1892年第一個(gè)史端喬步進(jìn)制電話局投入使用 1909年德國(guó)西門子公司對(duì)史端喬步進(jìn)制電話交換機(jī)作了改進(jìn) 主要是將三磁鐵上升旋轉(zhuǎn)型選擇器改為二磁鐵的選擇器 制成西門子步進(jìn)制電話交換機(jī) 隨后 縱橫制電話交換機(jī) 半電子制電話交換機(jī)等自動(dòng)電話設(shè)備也相繼問(wèn)世 促使電話通信有了更大的發(fā)展 1918年出現(xiàn)了載波電話 在一對(duì)銅線上可開(kāi)通4路電話 1941年開(kāi)始使用的同軸電纜上可以開(kāi)通480路電話 隨后發(fā)展至1800路 2700路甚至1萬(wàn)多路電話 載波電話是將發(fā)送端若干個(gè)電話電路的音頻信號(hào) 通過(guò)多次調(diào)制 分別調(diào)制到不同的頻帶上 經(jīng)線路和增音設(shè)備傳送到接收端 再由帶通濾波器選出各路信號(hào) 經(jīng)解調(diào)還原成各路音頻信號(hào) 由于用濾波器將各路信號(hào)按頻率分開(kāi) 因此許多路電話可同時(shí)在一對(duì)導(dǎo)線上傳輸而互不干擾 實(shí)現(xiàn)頻分多路復(fù)用 1939年英國(guó)人A H 里夫斯發(fā)明脈碼調(diào)制 可以將長(zhǎng)期以來(lái)電話通信使用的模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào) 但當(dāng)時(shí)采用電子管 成本過(guò)高 難以推廣 1948年晶體管發(fā)明后 1962年才制成了24路脈碼調(diào)制設(shè)備并在市內(nèi)通信網(wǎng)中應(yīng)用 60年代集成電路尤其是大規(guī)模集成電路的出現(xiàn) 使脈碼調(diào)制方式變?yōu)楹?jiǎn)單易行 1975年脈碼調(diào)制設(shè)備已復(fù)用到4032路 同時(shí)存儲(chǔ)程序控制電子交換機(jī)亦已研制成功 具備了由模擬網(wǎng)發(fā)展到數(shù)字網(wǎng)的條件 采用數(shù)字通信對(duì)電報(bào)和數(shù)據(jù)通信有更大的優(yōu)越性 一條數(shù)字電話電路可以比模擬電話電路傳遞效率提高十幾倍至幾十倍 在大力推廣電子計(jì)算機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用的時(shí)代 數(shù)據(jù)通信占有重要的地位 此外 現(xiàn)代傳輸設(shè)備如光纖通信是傳送數(shù)字信號(hào)的 衛(wèi)星通信如使用數(shù)字信號(hào)亦可提高效率 因此通信網(wǎng)正由模擬網(wǎng)向著數(shù)字網(wǎng)方向發(fā)展 各種電信業(yè)務(wù) 包括電話 電報(bào) 數(shù)據(jù) 傳真 圖象等將合并在一個(gè)通信網(wǎng)內(nèi) 這種通信網(wǎng)稱為綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) 百年疑案 電話發(fā)明權(quán)之爭(zhēng) 電話已經(jīng)有一百多年的歷史了 在它問(wèn)世之初 便引發(fā)了多起電話發(fā)明權(quán)之爭(zhēng) 這場(chǎng)爭(zhēng)論持續(xù)了十余年之久 最后以美國(guó)最高法院把電話發(fā)明家的桂冠戴在亞歷山大 格雷厄姆 貝爾的頭上而告終結(jié) 當(dāng)時(shí)與貝爾并肩而行 而且所發(fā)明的磁石電話機(jī)在原理上也與貝爾的別無(wú)二致的另一個(gè)電話發(fā)明家格雷 只因申請(qǐng)專利的時(shí)間比貝爾晚了幾個(gè)小時(shí)而敗北 從19世紀(jì)50年代起 致力于用電傳送聲音研究的 還不只是貝爾和格雷 而是有一批人 他們各有各的成就 因此很難以法院的一紙論英雄 譬如 在德國(guó)人的心目中 李斯博士才是電話發(fā)明的先驅(qū) 因?yàn)樗缲悹?5年便制造了 電話 他們?cè)诜ㄌm克福為李斯建了一座紀(jì)念碑 以永遠(yuǎn)紀(jì)念他們心目中的英雄 有線傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì)的基本概念傳輸介質(zhì)是連接通信設(shè)備 為通信設(shè)備之間提供信息傳輸?shù)奈锢硗ǖ?是信息傳輸?shù)膶?shí)際載體 從本質(zhì)上講 有線信道與無(wú)線信道都是電磁波在不同介質(zhì)中的傳播過(guò)程 有線介質(zhì)的分類很多介質(zhì)都可以作為通信中使用的傳輸介質(zhì) 但這些介質(zhì)本身有著不同的屬性 適用于不同的環(huán)境條件 同時(shí)通信業(yè)務(wù)本身也會(huì)對(duì)傳輸介質(zhì)的使用提出不同的要求 因此 在實(shí)際的應(yīng)用中存在著多種多樣的傳輸介質(zhì) 以下是兩類常見(jiàn)的傳輸介質(zhì) 有線電纜 通信中常見(jiàn)的有線電纜包括非屏蔽雙絞線 屏蔽雙絞線和同軸電纜等 有線電纜的特點(diǎn)是成本低 安裝簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)是頻譜有限 而且安裝以后不便移動(dòng) 電纜是有線通信中 特別是接入網(wǎng)絡(luò)中最常見(jiàn)的傳輸介質(zhì) 光纖 光纖也是一種有線介質(zhì) 它可以提供高達(dá)太赫茲級(jí)別的帶寬 而且誤碼率非常低 但缺點(diǎn)是安裝復(fù)雜 需要專業(yè)的人員和專業(yè)的設(shè)備 目前 光纖還是主要應(yīng)用于骨干網(wǎng)絡(luò)中 一 雙絞線 1 雙絞線的特點(diǎn)雙絞線具有以下的優(yōu)點(diǎn) 1 低成本 易于安裝 相對(duì)于各種同軸電纜 雙絞線是比較容易制作的 它的材料成本與安裝成本也都比較低 這使得雙絞線得到了廣泛的應(yīng)用 2 應(yīng)用廣泛 目前在世界范圍內(nèi)已經(jīng)安裝了大量的雙絞線 絕大多數(shù)以太網(wǎng)線和用戶電話線都是雙絞線 這對(duì)于接入網(wǎng)的建設(shè)產(chǎn)生了巨大的影響 因?yàn)槎虝r(shí)間內(nèi)全部替換這些雙絞線的可能性幾乎是不存在的 雙絞線的結(jié)構(gòu) 同時(shí)雙絞線還具有很多的缺點(diǎn) 1 帶寬有限 由于材料與本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 雙絞線的頻帶寬度是有限的 像在千兆以太網(wǎng)中就不得不使用4對(duì)導(dǎo)線同時(shí)進(jìn)行傳輸 此時(shí)單對(duì)導(dǎo)線已無(wú)法滿足要求 2 信號(hào)傳輸距離短 雙絞線的傳輸距離只能達(dá)到1000m左右 這對(duì)于很多應(yīng)用場(chǎng)合的布線存在著比較大的限制 而且傳輸距離的增長(zhǎng)還會(huì)伴隨著傳輸性能的下降 3 抗干擾能力不強(qiáng) 雙絞線對(duì)于外部干擾很敏感 特別是外來(lái)的電磁干擾 而且濕氣 腐蝕以及相鄰的其他電纜等這些環(huán)境因素都會(huì)對(duì)雙絞線產(chǎn)生干擾 在實(shí)際的布線中雙絞線一般不應(yīng)與電源線平行布置 否則就會(huì)引入干擾 而且對(duì)于需要埋入建筑物的雙絞線 還應(yīng)套入其他防腐防潮的管材中 以消除濕氣的影響 2 雙絞線的應(yīng)用ISDN 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) IntegratedServicesDigitalNetwork ISDN 是一個(gè)數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 是一種典型的電路交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 它通過(guò)普通的銅纜以更高的速率和質(zhì)量傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù) ISDN是普及的電話網(wǎng)絡(luò)形式 GSM移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)也可以基于ISDN傳輸數(shù)據(jù) 窄帶ISDN中的基本速率接口 BRI 和基群速率接口 PRI 常使用雙絞線作為傳輸介質(zhì) ISDN用于接入網(wǎng)時(shí)常采用BRI接口 此時(shí)就可以直接利用原先的電話線路作為接入線路 2 xDSL 基于數(shù)字用戶線路技術(shù) DSL 存在著多種接入網(wǎng)絡(luò)解決方案 如ADSL SDSL VDSL等 它們共同的特點(diǎn)是通過(guò)使用調(diào)制和編碼技術(shù)在雙絞線上實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸 達(dá)到了較高的接入速率 但這些DSL技術(shù)又在通信距離 是否對(duì)稱傳輸 最高速率 使用雙絞線對(duì)數(shù)等很多方面存在著不同 根據(jù)本地網(wǎng)絡(luò)狀況 帶寬要求 用戶使用習(xí)慣等不同 它們有著不同的應(yīng)用場(chǎng)合 目前在我國(guó) 非對(duì)稱數(shù)字用戶線路 ADSL 技術(shù)被大規(guī)模地用于接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中 在我國(guó)的電話網(wǎng)絡(luò)中 特別是公共電話網(wǎng)絡(luò)用戶線路的布線中還存在著大量的平行線 在電話通信中使用平行線代替雙絞線的影響不大 但當(dāng)利用這樣的接入線路作ADSL接入時(shí) 就會(huì)產(chǎn)生較大的影響 ADSL下行的最大速率可以達(dá)到8Mbit s 而采用平行線替代了雙絞線一般只能達(dá)到數(shù)百千比特每秒的下行速率 3 以太網(wǎng) 目前十兆 百兆 千兆以太網(wǎng)的主要傳輸介質(zhì)都是雙絞線 這其中 十兆或百兆以太網(wǎng)使用了2對(duì)雙絞線 千兆以太網(wǎng)使用了4對(duì)雙絞線 一般的以太網(wǎng)都包含4對(duì)雙絞線 部分以太網(wǎng)線也采用平行線或同軸電纜作為傳輸介質(zhì) 同軸電纜 1 同軸電纜的特點(diǎn)1 可用頻帶寬 同軸電纜可供傳輸?shù)念l譜寬度最高可達(dá)吉赫茲 比雙絞線更適合于提供視頻或是寬帶接入業(yè)務(wù) 也可以采用調(diào)制和復(fù)用技術(shù)來(lái)支持多信道傳輸 2 抗干擾能力強(qiáng) 誤碼率低 但這會(huì)受到屏蔽層接地質(zhì)量的影響 同軸電纜的結(jié)構(gòu) 3 性能價(jià)格比高 雖然同軸電纜的成本要高于雙絞線 但是它也有著明顯優(yōu)于雙絞線的傳輸性能 而且絕對(duì)成本并不很高 因此其性能價(jià)格比還是比較合適的 4 安裝較復(fù)雜 雙絞線和同軸電纜一樣 線纜都是制作好的 我們使用時(shí)需要的是截取相應(yīng)的長(zhǎng)度并與相應(yīng)的連接件相連 在這一環(huán)節(jié)中 由于同軸電纜的銅導(dǎo)體較粗 因此一般需要通過(guò)焊接與連接件相連 其安裝比雙絞線更為復(fù)雜 2 同軸電纜的應(yīng)用同軸電纜以其良好的性能在很多方面得到了應(yīng)用 1 局域網(wǎng) 目前仍有相當(dāng)數(shù)量的以太網(wǎng)采用同軸電纜作為傳輸介質(zhì) 當(dāng)用于10Mbit s以太網(wǎng)時(shí) 傳輸距離可以達(dá)到1000m 很多生產(chǎn)年份較早的網(wǎng)卡均同時(shí)提供連接同軸電纜和雙絞線的兩種接口 2 局間中繼線路 同軸電纜也被廣泛地用于電話通信網(wǎng)中局端設(shè)備之間的連接 特別是作為PCME1鏈路的傳輸介質(zhì) 3 有線電視 CATV 系統(tǒng)的信號(hào)線 直接與用戶電視機(jī)相連的電視電纜多是采用同軸電纜 這一電纜一般既可以用于模擬傳輸 也可以用于數(shù)字傳輸 在傳輸電視信號(hào)時(shí)一般是利用調(diào)制和頻分復(fù)用技術(shù)將聲音和視頻信號(hào)在不同的信道上分別傳送 4 射頻信號(hào)線 同軸電纜也經(jīng)常在通信設(shè)備中用作射頻信號(hào)線 例如基站設(shè)備中功率放大器與天線之間的連接線 相對(duì)于用做基帶信號(hào)傳輸?shù)耐S電纜 如以太網(wǎng) 用于射頻信號(hào)傳輸?shù)耐S電纜對(duì)于屏蔽層接地的要求更為嚴(yán)格 自從貝爾發(fā)明了電話機(jī) 人們可以手拿一個(gè) 話柄 和遠(yuǎn)方的親朋好友通話了 電報(bào)和電話的相繼發(fā)明 使人類獲得了遠(yuǎn)距離傳送信息的重要手段 但是 電信號(hào)都是通過(guò)金屬線傳送的 線路架設(shè)到的地方 信息才能傳到 這就大大限制了信息的傳播范圍 特別是在大海 高山 有沒(méi)有能讓信息無(wú)線傳播的辦法 1820年 丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn) 當(dāng)金屬導(dǎo)線中有電流通過(guò)時(shí) 放在它附近的磁針便會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) 接著 學(xué)徒出身的英國(guó)物理學(xué)家法拉第明確指出 奧斯特的實(shí)驗(yàn)證明了 電能生磁 他還通過(guò)艱苦的實(shí)驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有電流產(chǎn)生的現(xiàn)象 此即所謂的 電磁感應(yīng) 現(xiàn)象 電磁波的發(fā)現(xiàn) 1864年 英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋 J c Maxwel 建立了一套電磁理論 證明了電磁波的存在 說(shuō)明了電磁波與光具有相同的性質(zhì) 兩者都是以光速傳播的 成為人類歷史上預(yù)言電磁波存在的第一人 1888年 德國(guó)青年物理學(xué)家海因里斯 赫茲 H R Hertz 用電波環(huán)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)了電磁波的存在 他用實(shí)驗(yàn)證明了麥克斯韋的電磁理論 導(dǎo)致了無(wú)線電的誕生和電子技術(shù)的發(fā)展 電磁波的發(fā)現(xiàn) 麥克斯韋 赫茲 1887年的一天 赫茲在一間暗室里做實(shí)驗(yàn) 他在兩個(gè)相隔很近的金屬小球上加上高電壓 隨之便產(chǎn)生一陣陣噼噼啪啪的火花放電 這時(shí) 在他身后放著一個(gè)沒(méi)有封口的圓環(huán) 當(dāng)赫茲把圓環(huán)的開(kāi)口處調(diào)小到一定程度時(shí) 便看到有火花越過(guò)縫隙 通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn) 他得出了電磁能量可以越過(guò)空間進(jìn)行傳播的結(jié)論 赫茲的發(fā)現(xiàn)公布之后 轟動(dòng)了全世界的科學(xué)界 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 赫茲的發(fā)現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義 它不但證明了麥克斯韋理論的正確 更重要的是導(dǎo)致了無(wú)線電的誕生 開(kāi)辟了電子技術(shù)的新紀(jì)元 標(biāo)志著從 有線電通信 向 無(wú)線電通信 的轉(zhuǎn)折點(diǎn) 也是整個(gè)移動(dòng)通信的發(fā)源點(diǎn) 應(yīng)該說(shuō) 從這時(shí)開(kāi)始 人類開(kāi)始進(jìn)入了無(wú)線通信的新領(lǐng)域 電磁波的發(fā)現(xiàn) 赫茲測(cè)量了輻射的波長(zhǎng)和頻率 從而確定了電磁輻射的傳播速度 并發(fā)現(xiàn)它與光速一樣 然后他又研究了電磁輻射從拋光表面上反射的情況以及輻射從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)的折射情況 還進(jìn)行了相干實(shí)驗(yàn) 極化實(shí)驗(yàn)等等 總之 赫茲利用這一輻射進(jìn)行了先前用光作過(guò)的全部實(shí)驗(yàn) 并發(fā)現(xiàn)電磁輻射的行為始終和光的行為一樣 唯一的區(qū)別就在于它是看不見(jiàn)的 基于自己的實(shí)驗(yàn) 赫茲得到以下結(jié)論 我覺(jué)得 所談到的這些實(shí)驗(yàn)至少削除了在光 熱輻射和電磁波運(yùn)動(dòng)的等同性問(wèn)題上的懷疑 電磁波的發(fā)現(xiàn) 赫茲通過(guò)閃爍的火花 第一次證實(shí)了電磁波的存在 但他卻斷然否定利用電磁波進(jìn)行通信的可能性 他認(rèn)為 若要利用電磁波進(jìn)行通信 需要有一個(gè)面積與歐洲大陸相當(dāng)?shù)木扌头瓷溏R 顯然這是不可能的 但是 赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波的消息遠(yuǎn)遠(yuǎn)擴(kuò)散開(kāi)來(lái) 到了俄國(guó)一位正從事電燈推廣工作的青年波波夫那兒 他興奮地說(shuō) 用我一生的精力去裝電燈 對(duì)廣闊的俄羅斯來(lái)說(shuō) 只不過(guò)照亮了很小一角 要是我能指揮電磁波 就可飛越整個(gè)世界 1894年 波波夫改進(jìn)了無(wú)線電接收機(jī)并為之增加了天線 使其靈敏度大大提高 1896年 波波夫成功地用無(wú)線電進(jìn)行莫爾斯電碼的傳送 距離為250米 電文內(nèi)容為 海因里斯 赫茲 無(wú)線電報(bào)的發(fā)明 在1897年5月18日 另一位研究無(wú)線電的年輕人 馬可尼 改進(jìn)了無(wú)線電傳送和接收設(shè)備 在布里斯托爾海峽進(jìn)行無(wú)線電通信取得成功 把信息傳播了12公里 1898年 英國(guó)舉行了一次游艇賽 終點(diǎn)設(shè)在離岸20英里的海上 都柏林快報(bào) 特聘馬可尼為信息員 他在賽程的終點(diǎn)用自己發(fā)明的無(wú)線電報(bào)機(jī)向岸上的觀眾及時(shí)通報(bào)了比賽的結(jié)果 引起了很大的轟動(dòng) 這被認(rèn)為是無(wú)線電通信的第一次實(shí)際應(yīng)用 緊接著 馬可尼在英國(guó)建立了世界上第一家無(wú)線電器材公司 英國(guó)馬可尼公司 2005年10月25日 愛(ài)立信正式與馬可尼公共股份公司 MarconiCorporationplc 簽署協(xié)議 宣布以168億瑞典克朗 12億英鎊 收購(gòu)馬可尼的部分電信業(yè)務(wù) 無(wú)線電報(bào)的發(fā)明 1901年 英國(guó)的無(wú)線電報(bào)能發(fā)送到大西洋彼岸 不過(guò)當(dāng)時(shí)的天線是用風(fēng)箏牽著的金屬導(dǎo)線 1902年在英國(guó)與加拿大之間正式開(kāi)通了越洋無(wú)線電報(bào)通信電路 使國(guó)際間電報(bào)通信躍入到一個(gè)新的階段 由于無(wú)線電通信不需要昂貴的地面通信線路和海底電纜 因而很快便受到人們的重視 它首先被用于敷設(shè)線路困難的海上通信 第一艘裝有無(wú)線電臺(tái)的船只是美國(guó)的 圣保羅 號(hào)郵船 后來(lái) 海上無(wú)線電通信接二連三地在援救海上遇險(xiǎn)船只的行動(dòng)中發(fā)揮作用 從而初露頭角 讓我們想起波波夫的那句話 要是我能指揮電磁波 就可飛越整個(gè)世界 無(wú)線電報(bào)的發(fā)明 電磁波的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了巨大影響 不到6年的時(shí)間 俄國(guó)的波波夫 意大利的馬可尼分別發(fā)明了無(wú)線電報(bào) 實(shí)現(xiàn)了信息的無(wú)線電傳播 1904年英國(guó)電氣工程師弗萊明發(fā)明了二極管 1906年美國(guó)物理學(xué)家費(fèi)森登成功地研究出無(wú)線電廣播 1907年美國(guó)物理學(xué)家德福萊斯特發(fā)明了真空三極管 美國(guó)電氣工程師阿姆斯特朗應(yīng)用電子器件發(fā)明了超外差式接收裝置 1920年美國(guó)無(wú)線電專家康拉德在匹茲堡建立了世界上第一家商業(yè)無(wú)線電廣播電臺(tái) 從此廣播事業(yè)在世界各地蓬勃發(fā)展 收音機(jī)成為人們了解時(shí)事新聞的方便途徑 1924年第一條短波通信線路在瑙恩和布宜諾斯艾利斯之間建立 1933年法國(guó)人克拉維爾建立了英法之間和第一第商用微波無(wú)線電線路 推動(dòng)了無(wú)線電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展 電磁波的發(fā)現(xiàn)所帶來(lái)的影響 電磁波的發(fā)現(xiàn)也促使圖像傳播技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)1922年 16歲的美國(guó)中學(xué)生菲羅 法恩斯沃斯設(shè)計(jì)出第一幅電視傳真原理圖 1929年申請(qǐng)了發(fā)明專利 被裁定為發(fā)明電視機(jī)的第一人 1928年美國(guó)西屋電器公司的茲沃爾金發(fā)明了光電顯像管 并同工程師范瓦斯合作 實(shí)現(xiàn)了電子掃描方式的電視發(fā)送和傳輸 1935年美國(guó)紐約帝國(guó)大廈設(shè)立了一座電視臺(tái) 次年就成功地把電視節(jié)目發(fā)送到70公里以外的地方 1938年茲沃爾金又制造出第一臺(tái)符合實(shí)用要求的電視攝像機(jī) 1945年在三基色工作原理的基礎(chǔ)上美國(guó)無(wú)線電公司制成了世界上第一臺(tái)全電子管彩色電視機(jī) 1946年 美國(guó)人羅斯 威瑪發(fā)明了高靈敏度攝像管 同年日本人八本教授解決了家用電視機(jī)接收天線問(wèn)題 從此一些國(guó)家相繼建立了超短波轉(zhuǎn)播站 電視迅速普及開(kāi)來(lái) 電磁波的發(fā)現(xiàn)所帶來(lái)的影響 1906年12月24日圣誕節(jié)前夕 晚上8點(diǎn)左右 在美國(guó)新英格蘭海岸附近穿梭往來(lái)的船只上 一些聽(tīng)?wèi)T了 嘀嘀嗒嗒 莫爾斯電碼聲的報(bào)務(wù)員們 忽然聽(tīng)到耳機(jī)中傳來(lái)有人正在朗讀圣經(jīng)的故事 有人拉著小提琴 還伴奏有亨德?tīng)柕?舒緩曲 報(bào)務(wù)員們怔住了 他們大聲地叫喊著同伴的名字 紛紛把耳機(jī)傳遞給同伴聽(tīng) 果然 大家都清晰地聽(tīng)到說(shuō)話聲和樂(lè)曲聲 最后還聽(tīng)到親切的祝福聲 幾分鐘后 耳機(jī)中又傳出那聽(tīng)?wèi)T了的電碼聲 其實(shí)這并不是什么奇跡的出現(xiàn) 而是由美國(guó)物理學(xué)家費(fèi)森登主持和組織的人類歷史上第一次無(wú)線電廣播 這套廣播設(shè)備是由費(fèi)森登花了4年的時(shí)間設(shè)計(jì)出來(lái)的 包括特殊的高頻交流無(wú)線電發(fā)射機(jī)和能調(diào)制電波振幅的系統(tǒng) 無(wú)線通信的誕生與發(fā)展 在物理學(xué)家費(fèi)森登之前 也有無(wú)數(shù)人在無(wú)線電研究上取得了成果 其中最出名的就是無(wú)線電廣播之父 美國(guó)人巴納特 史特波斐德 他于1886年便開(kāi)始研究 經(jīng)過(guò)十幾年不懈努力而取得了成功 在1902年 他在肯塔基州穆雷市進(jìn)行了第一次無(wú)線電廣播 他們?cè)谀吕讖V場(chǎng)放好話筒 由巴納特 史特波斐德的兒子在話筒前說(shuō)話 吹奏口琴 他在附近的樹(shù)林里放置了5臺(tái)礦石收音機(jī) 均能清晰地聽(tīng)到說(shuō)話和口琴聲 試驗(yàn)獲得了成功 之后又在費(fèi)城進(jìn)行了廣播 并獲得了專利權(quán) 現(xiàn)在 州立穆雷大學(xué)仍樹(shù)有 無(wú)線電廣播之父 巴納特 史特波斐德 的紀(jì)念碑 無(wú)線通信的誕生與發(fā)展 在第一次和第二次世界大戰(zhàn)中 無(wú)線通信發(fā)揮了很大的威力 以致有人把第二次世界大戰(zhàn)稱之為 無(wú)線電戰(zhàn)爭(zhēng) 1920年 美國(guó)匹茲堡的KDKA電臺(tái)進(jìn)行了首次商業(yè)無(wú)線電廣播 廣播很快成為一種重要的信息媒體而受到各國(guó)的重視 后來(lái) 無(wú)線電廣播從 調(diào)幅 制發(fā)展到了 調(diào)頻 制