通信发展史01.ppt

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1、通信发展史通信发展史北京邮电大学信息与通信工程学院北京邮电大学信息与通信工程学院赵成林赵成林课程目的课程目的n北邮第一次开设这门课，目的：北邮第一次开设这门课，目的：作作为未来的通信领域的工作者和建设者，有必要为未来的通信领域的工作者和建设者，有必要了解通信发展史了解通信发展史 通过了解通信发展史，激发同学们学习通信知识通过了解通信发展史，激发同学们学习通信知识和课程的兴趣，更加自觉地努力学习好自己的专业和课程的兴趣，更加自觉地努力学习好自己的专业课程。课程。n成绩成绩 写一篇文章（报告）写一篇文章（报告）n 可以不听，但不能影响别人；可以不来上课，但需可以不听，但不能影响别人；可以不来上课，

2、但需要按时交作业，否则没成绩。要按时交作业，否则没成绩。通信的起源通信的起源什么是通信？什么是通信？人类进行通信的历史已很悠久。人类进行通信的历史已很悠久。早在远早在远古时期，人们就通过简单的语言、壁画等古时期，人们就通过简单的语言、壁画等方式交换信息。方式交换信息。千百年来，人们一直在用语言、图符、千百年来，人们一直在用语言、图符、钟鼓、烟火、竹简、纸书等传递信息，古钟鼓、烟火、竹简、纸书等传递信息，古代人的烽火狼烟、飞鸽传信、驿马邮递就代人的烽火狼烟、飞鸽传信、驿马邮递就是这方面的例子。是这方面的例子。在现代社会中，交通警的指挥手语、航在现代社会中，交通警的指挥手语、航海中的旗语等不过是古

3、老通信方式进一步海中的旗语等不过是古老通信方式进一步发展的结果。这些信息传递的基本方都是发展的结果。这些信息传递的基本方都是依靠人的视觉与听觉。依靠人的视觉与听觉。通信的起源通信的起源1919世纪中叶以后，随着电报、电话的发现，电磁波的发世纪中叶以后，随着电报、电话的发现，电磁波的发现，人类通信领域产生了根本性的巨大变革，实现了利用现，人类通信领域产生了根本性的巨大变革，实现了利用金属导线来传递信息，甚至通过电磁波来金属导线来传递信息，甚至通过电磁波来进行无线通信，进行无线通信，使神话中的使神话中的“顺风耳顺风耳”、“千里眼千里眼”变成了现实。变成了现实。从此，人类的信息传递可以脱离常规的视听

4、觉方式，从此，人类的信息传递可以脱离常规的视听觉方式，用电信号作为新的载体，同此带来了一系列技术革新，开用电信号作为新的载体，同此带来了一系列技术革新，开始了人类通信的新时代。始了人类通信的新时代。电报的诞生和发展电报的诞生和发展o19世纪30年代，有线电报通信试验成功后，用电磁系统传递信息的电信事业便迅速发展起来。它的兴起与发展，大致经历了电报的发明和应用、电话的发明和应用、大容量自动化通信网的发展和应用、数字通信的诞生和发展等四个时期。人类历史上最早的通信手段和现在一样是人类历史上最早的通信手段和现在一样是“无线无线”的，如利用的，如利用以火光传递信息的烽火台，通常大家认为这是最早传递消息

5、的方以火光传递信息的烽火台，通常大家认为这是最早传递消息的方式。事实上不是，在我国和非洲古代，击鼓传信是最早最方便的式。事实上不是，在我国和非洲古代，击鼓传信是最早最方便的办法，非洲人用圆木特制的大鼓可传声至三四公里远，再通过办法，非洲人用圆木特制的大鼓可传声至三四公里远，再通过“鼓声接力鼓声接力”和专门的和专门的“击鼓语言击鼓语言”，可在很短的时间内把消息准，可在很短的时间内把消息准确地传到确地传到5050公里以外的另一个部落，不会像前段时间湖南卫视的公里以外的另一个部落，不会像前段时间湖南卫视的“悄悄话接力悄悄话接力”那样传得完全变了样。那样传得完全变了样。17531753年年2 2月月1

6、717日，在日，在苏格兰人苏格兰人杂志上发表了一封署名杂志上发表了一封署名CCMM的书信。在这封信中，作者提出了用电流进行通信的大胆的书信。在这封信中，作者提出了用电流进行通信的大胆设想。虽然在当时还不十分成熟，而且缺乏应用推广的经济环境，设想。虽然在当时还不十分成熟，而且缺乏应用推广的经济环境，却使人们看到了电信时代的一缕曙光。却使人们看到了电信时代的一缕曙光。电报的诞生和发展电报的诞生和发展17931793年，法国查佩兄弟俩在巴黎和里尔之间架设了一条年，法国查佩兄弟俩在巴黎和里尔之间架设了一条230230千米长的接力方式传送信息的托架式线路。据说两兄弟是第一千米长的接力方式传送信息的托架式

7、线路。据说两兄弟是第一个使用个使用“电报电报”这个词的人。这个词的人。18321832年，俄国外交家希林在当时著名物理学家奥斯特电磁感年，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报机;18371837年年6 6月，英国青年库克获得了第一个电报发明专利权。月，英国青年库克获得了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应用。不过，这种方式很不他制作的电报机首先在铁路上获得应用。不过，这种方式很不方便和实用，无法投入真正的实用阶段。方便和实用，无法投入真正的实用阶段。历史到

8、了这关键的时候，仿佛停顿了下来，还得等待一个历史到了这关键的时候，仿佛停顿了下来，还得等待一个画家来解决。画家来解决。电报的诞生和发展电报的诞生和发展美国美国画家画家莫尔斯在莫尔斯在18321832年旅欧学习途中，开始对这种新生的技年旅欧学习途中，开始对这种新生的技术发生了兴趣，经过术发生了兴趣，经过3 3年的钻研之后，在年的钻研之后，在18351835年，第一台电报机问年，第一台电报机问世。但如何把电报和人类的语言连接起来，是摆在莫尔斯面前的一世。但如何把电报和人类的语言连接起来，是摆在莫尔斯面前的一大难题，在一丝灵感来临的瞬间，他在笔记本上记下这样一段话大难题，在一丝灵感来临的瞬间，他在笔

9、记本上记下这样一段话:“电流是神速的，如果它能够不停顿走十英里，我就让他走遍全世电流是神速的，如果它能够不停顿走十英里，我就让他走遍全世界。电流只要停止片刻，就会出现火花，火花是一种符号，没有火界。电流只要停止片刻，就会出现火花，火花是一种符号，没有火花是另一种符号，没有火花的时间长又是一种符号。这里有三种符花是另一种符号，没有火花的时间长又是一种符号。这里有三种符号可组合起来，代表数字和字母。它们可以构成字母，文字就可以号可组合起来，代表数字和字母。它们可以构成字母，文字就可以通过导线传送了。这样，能够把消息传到远处的崭新工具就可以实通过导线传送了。这样，能够把消息传到远处的崭新工具就可以实

10、现了！现了！”随着这种伟大思想的成熟，莫尔斯成功地用电流的随着这种伟大思想的成熟，莫尔斯成功地用电流的“通通”、“断断”和和“长断长断”来代替了人类的文字进行传送，这就是鼎鼎大名的来代替了人类的文字进行传送，这就是鼎鼎大名的莫尔斯电码。莫尔斯电码。电报的诞生和发展电报的诞生和发展1835年莫尔斯创造了电报通信年莫尔斯创造了电报通信用的莫尔斯电码用的莫尔斯电码；1837年他得到机械师年他得到机械师A.L.维尔维尔的帮助，研制出了电磁式电报机的帮助，研制出了电磁式电报机（后来被称为（后来被称为莫尔斯人工电报机莫尔斯人工电报机），并在纽约试验成功。，并在纽约试验成功。电报的诞生和发展电报的诞生和发展

11、桌子上放着的是莫尔斯人工电莫尔斯人工电报机报机（偏左的那一个）和韦斯韦斯登重锤式电报机登重锤式电报机 18431843年，莫尔斯获得了年，莫尔斯获得了3 3万美元的资助，他用这笔款修建成了从华万美元的资助，他用这笔款修建成了从华盛顿到巴尔的摩的电报线路，全长盛顿到巴尔的摩的电报线路，全长64.464.4公里。公里。18441844年年5 5月月2424日，在座无虚席的国会大厦里，莫尔斯用他那激动日，在座无虚席的国会大厦里，莫尔斯用他那激动得有些颤抖的双手，操纵着他倾十余年心血研制成功的电报机，得有些颤抖的双手，操纵着他倾十余年心血研制成功的电报机，向向巴尔的摩发出了人类历史上的第一份电报巴尔的

12、摩发出了人类历史上的第一份电报:“上帝创造了何等奇迹！上帝创造了何等奇迹！”电报的发明，拉开了电信时代的序幕，开创了人类利用电来传电报的发明，拉开了电信时代的序幕，开创了人类利用电来传递信息的历史。从此，信息传递的速度大大加快了。递信息的历史。从此，信息传递的速度大大加快了。“嘀嘀嗒嗒”一一响响(1(1秒钟秒钟)，电报便可以载着人们所要传送的信息绕地球走上，电报便可以载着人们所要传送的信息绕地球走上7 7圈半。圈半。这种速度是以往任何一种古代的通信工具所望尘莫及的。这种速度是以往任何一种古代的通信工具所望尘莫及的。电报的诞生和发展电报的诞生和发展说到电报，还有一个故事必须提到，说到电报，还有一

13、个故事必须提到，19121912年年“泰坦尼克泰坦尼克”号撞到冰山后，发出电报号撞到冰山后，发出电报“SOSSOS，速来，我们撞上了冰山。，速来，我们撞上了冰山。”几英里之外的几英里之外的“加利福尼亚加利福尼亚”号客轮本应能够救起数百条号客轮本应能够救起数百条生命，但是这条船上的报务员不值班，因此没有收到这条信生命，但是这条船上的报务员不值班，因此没有收到这条信息。从此以后，所有的轮船都开始了全天候的无线电信号监息。从此以后，所有的轮船都开始了全天候的无线电信号监听。听。电报的诞生和发展电报的诞生和发展o电报的发明是电气通信的开始，人们利用电报，电报的发明是电气通信的开始，人们利用电报，可以远

14、距离快速地传送文字信息。可以远距离快速地传送文字信息。萨缪尔莫尔斯o此后莫尔斯人工电报机和莫尔斯电码在世界各国此后莫尔斯人工电报机和莫尔斯电码在世界各国得到广泛的应用。电报最初用架空铁线传送，只得到广泛的应用。电报最初用架空铁线传送，只能在陆地上使用。能在陆地上使用。18501850年英国在英吉利海峡敷设年英国在英吉利海峡敷设了海底电缆，了海底电缆，18661866年横渡大西洋的海底电缆敷设年横渡大西洋的海底电缆敷设成功，实现了越洋电报通信。后来，各大洲之间成功，实现了越洋电报通信。后来，各大洲之间和沿海各地敷设了许多条海底电缆，构成了全球和沿海各地敷设了许多条海底电缆，构成了全球电报通信网。

15、电报通信网。莫尔斯码表莫尔斯码表电报通信是一种数据通信，下面简单介绍一下数据通信的电报通信是一种数据通信，下面简单介绍一下数据通信的有关概念和原理：有关概念和原理：“数据数据”是指用数字信号代表的字母是指用数字信号代表的字母(英文大、小写字母英文大、小写字母共共52 52 个个)、数字、数字(0(09 9共共10 10 个个)、字符、字符(共共32 32 个个)及符号及符号(共共34 34 个个)。以上字母、数字、字符及符号共以上字母、数字、字符及符号共128 128 个，每个编为个，每个编为7 bit 7 bit 二进二进 制码组，再加上第制码组，再加上第8 8 位做奇偶校验位。位做奇偶校验

16、位。b 1 b 2 b3 b4 b5 b6 b 7 b 8 b 1 b 2 b3 b4 b5 b6 b 7 b 8 奇偶校验位奇偶校验位 1 1 奇校验位奇校验位1 11 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 偶校验位偶校验位2 所谓数据本质上仍是以所谓数据本质上仍是以8 bit 8 bit 为一个字节的二进制数字信为一个字节的二进制数字信号号数据通信的概念数据通信的概念电报的发明给人类的通信带来了前所未有的变化，但是，电报传电报的发明给人类的通信带来了前所未有的变化，但是，电报传送的是符号。发送一份电报，得先将报文译成电码，再用电报机发送的是符号。发送一份电报，得先将报文译成电

17、码，再用电报机发送出去送出去;在收报一方，要经过相反的过程，即将收到的电码译成报文，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信方式，这就是现在无人不晓的“电话电话”。在在17961796年，休斯提出了用话筒接力传送语音信息的办法。虽然这年，休斯提出了用话筒接力传送语音信息的办法。虽然这种方法不太切合实际，种方法不太切合实际，

18、但他赐给这种通信方式一个名字但他赐给这种通信方式一个名字Telephone(Telephone(电话电话)，一直沿用至今。，一直沿用至今。18611861年，德国一名教师发明了最原始的电话机，利用声波原理可年，德国一名教师发明了最原始的电话机，利用声波原理可在短距离互相通话，但无法投入真正的使用。在短距离互相通话，但无法投入真正的使用。电话的发明电话的发明早在早在18541854年，电话原理就已由法国人鲍萨尔设想出年，电话原理就已由法国人鲍萨尔设想出来了，来了，6 6年之后德国人赖伊斯又重复了这个设想。原年之后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，理是

19、：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。金属片振动，变成电，传给对方。但这仅仅是一种设想，问题是但这仅仅是一种设想，问题是送话器和受话器送话器和受话器的构的构造，怎样才能造，怎样才能把声音这种机械能转换成电能把声音这种机械能转换成电能，并进行，并进行传送。传送。18751875年世界第一台电话机问世。这台电话机年世界第一台电话机问世。这台电话机的发明者是苏格兰青年的发明者是苏格兰青年亚历山大亚历山大贝尔贝尔。电话的发明电话的发明18691869年年2222岁的贝尔受聘为美国波士顿大学岁的贝尔受聘为美国波士顿大学语言学教语言学教授授，担任，担任声学声学讲座的主讲

20、。在莫尔斯电报发明后的讲座的主讲。在莫尔斯电报发明后的2020多年中无数科学家试图直接用电流传递语音，贝尔也多年中无数科学家试图直接用电流传递语音，贝尔也把发明电话作为自己义不容辞的责任。把发明电话作为自己义不容辞的责任。由于电话是传递连续的信号而不是电报那样不连续由于电话是传递连续的信号而不是电报那样不连续的通断信号，在当时的难度好比登天。他曾试图用连的通断信号，在当时的难度好比登天。他曾试图用连续振动的曲线来使聋哑人看出续振动的曲线来使聋哑人看出“话话”来，没有成功。来，没有成功。但在实验中发现了一个有趣现象：每次电流通断时线但在实验中发现了一个有趣现象：每次电流通断时线圈发出类似于莫尔斯

21、电码的圈发出类似于莫尔斯电码的“滴答滴答”声，这引起贝尔声，这引起贝尔大胆的设想：大胆的设想：“用电流的强弱来模拟声音大小的变化，用电流的强弱来模拟声音大小的变化，从而用电流传送声音从而用电流传送声音”。电话的发明电话的发明随后的两年内贝尔刻苦用功掌握了电学，再加上他随后的两年内贝尔刻苦用功掌握了电学，再加上他扎实的语言学知识，使他如同插上了翅膀。他扎实的语言学知识，使他如同插上了翅膀。他辞去了辞去了教授职务教授职务，一心扎入发明电话的试验中。在万事俱备，一心扎入发明电话的试验中。在万事俱备只缺只缺合作者合作者时他偶然遇到了时他偶然遇到了1818岁的电气工程师岁的电气工程师沃特森沃特森。两年两

22、年后，经过无数次失败后他们终于制成了两台粗糙后，经过无数次失败后他们终于制成了两台粗糙的样机：圆筒底部的薄膜中央连接着插入硫酸的碳棒，的样机：圆筒底部的薄膜中央连接着插入硫酸的碳棒，人说话时薄膜振动改变电阻使电流变化，在接收处再人说话时薄膜振动改变电阻使电流变化，在接收处再利用电磁原理将电信号变回语音。但不幸的是试验失利用电磁原理将电信号变回语音。但不幸的是试验失败了，两人的声音是通过公寓的天花板而不是通过机败了，两人的声音是通过公寓的天花板而不是通过机器互相传递的。器互相传递的。电话的发明电话的发明正在他们冥思苦想之时，窗外吉他的丁冬声提醒了他们：正在他们冥思苦想之时，窗外吉他的丁冬声提醒了

23、他们：送话器和受话器的灵敏度太低了！他们连续两天两夜自制送话器和受话器的灵敏度太低了！他们连续两天两夜自制了音箱、改进了机器。了音箱、改进了机器。18751875年年6 6月月2 2日，贝尔和助手沃森特正在进行模型的最后日，贝尔和助手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！沃森特先生，快来帮我啊

24、！”没有想到，这句话通过他实没有想到，这句话通过他实验中的电话传到了在另一个房间工作的沃森特先生的耳朵验中的电话传到了在另一个房间工作的沃森特先生的耳朵里。里。18751875年年6 6月月2 2日傍晚，当时贝尔日傍晚，当时贝尔2828岁，沃特森岁，沃特森2121岁。岁。他们趁热打铁，几经半年的改进，终于制成了世界上第他们趁热打铁，几经半年的改进，终于制成了世界上第一台实用的电话机。一台实用的电话机。电话的发明电话的发明贝尔贝尔在在18761876年年2 2月月1414日在美国专利局申请电话专利权的。日在美国专利局申请电话专利权的。就在他提出申请两小时之后，一个名叫就在他提出申请两小时之后，一

25、个名叫E E 格雷格雷的人也申请的人也申请了电话专利权。由于这几个小时之差，美国最高法院裁定了电话专利权。由于这几个小时之差，美国最高法院裁定贝尔为电话的发明者。贝尔为电话的发明者。18761876年年3 3月月3 3日（贝尔的日（贝尔的2929岁生日），贝尔的专利申请被岁生日），贝尔的专利申请被批准，专利号为美国批准，专利号为美国174465174465。格雷格雷的设计原理与贝尔有所不同，是利用送话器内部液的设计原理与贝尔有所不同，是利用送话器内部液体的电阻变化，而受话器则与贝尔的完全相同。体的电阻变化，而受话器则与贝尔的完全相同。18771877年，年，爱迪生爱迪生又取得了发明碳粒送话器的

26、专利。同时，还有很多又取得了发明碳粒送话器的专利。同时，还有很多人对电话的工作方式进行了各种各样的改进。人对电话的工作方式进行了各种各样的改进。18781878年在相距年在相距300300公里的波士顿和纽约之间进行了首次公里的波士顿和纽约之间进行了首次长途电话实验，并获得了成功，后来就成立了著名的长途电话实验，并获得了成功，后来就成立了著名的贝尔贝尔电话公司电话公司。电话的发明电话的发明专利之争专利之争错综复杂，直到错综复杂，直到18921892年才算告一段落。年才算告一段落。造成这种局面的一个原因是，当时美国最大的造成这种局面的一个原因是，当时美国最大的西部西部联合电报公司联合电报公司买下了

27、格雷和爱迪生的专利权，与贝买下了格雷和爱迪生的专利权，与贝尔的电话公司对抗。长时期专利之争的结果是双方尔的电话公司对抗。长时期专利之争的结果是双方达成一项协议，西部联合电报公司完全承认贝尔的达成一项协议，西部联合电报公司完全承认贝尔的专利权，从此不再染指电话业，交换条件是专利权，从此不再染指电话业，交换条件是1717年年之内分享贝尔电话公司收入的之内分享贝尔电话公司收入的20%20%。电话的发明电话的发明贝尔电话公司是贝尔电话公司是美国电报电话公司美国电报电话公司(AT&T)(AT&T)前身前身 电话传入我国，是在电话传入我国，是在18811881年，英籍电气技师皮晓浦在年，英籍电气技师皮晓浦

28、在上海十六铺沿街架起一对露天电话，付上海十六铺沿街架起一对露天电话，付3636文制钱可通话一文制钱可通话一次，这是中国的第一部电话。次，这是中国的第一部电话。18821882年年2 2月，丹麦大北电报公司在上海外滩扬于天路办月，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，用户起我国第一个电话局，用户2525家。家。18891889年，安徽省安庆州候补知州彭名保，自行设计了一年，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。自行设计制造的电话。最初的电话并没有拨号盘，所有

29、的通话都是通过接线最初的电话并没有拨号盘，所有的通话都是通过接线员进行，由接线员将通话人接上正确的线路，拨号盘始于员进行，由接线员将通话人接上正确的线路，拨号盘始于2020世纪初，当时马萨诸塞州流行麻疹，一位世纪初，当时马萨诸塞州流行麻疹，一位内科医生内科医生因担因担心一旦接线员病倒造成全城电话瘫痪而提起的。心一旦接线员病倒造成全城电话瘫痪而提起的。电话的发明电话的发明o美国科学家A.G.贝尔于1876年发明了电话。有了电话，人们可以远距离进行交谈。最早的商用电话局于1878年设立于美国纽黑文市，有21家用户。亚历山大格雷厄姆贝尔o1880年许多城市之间也架设了电话线，开通了长途电话。欧洲一些

30、国家也纷纷设立电话局。早期的电话机非常简陋，通话的声音不很清晰，通话的距离也不远。炭精粉送话器的发明，传输话音的单铁线改用双铜线，使通话质量有所提高，通话距离有所增加。贝尔发明的第一部电话o1899年美国M.I.普平教授成功地采用了加感技术，使利用电缆传输电话的通信距离增加了三倍以上。1906年L.D.福雷斯特发明了三极电子管；以后，利用电子管制成的增音机，实现了长距离电话通信。o1889年A.B.史端乔发明了自动交换的步进制电话交换机，可以装更多的用户电话，不但使用方便，并可节省许多话务员。o步进制电话交换机是由选择器和继电器组成的一种自动电话交换机。它以机械动作代替人工电话交换机话务员的接

31、线动作。当用户拨号时，交换机内相应的选择器就随着拨号时发出的脉冲电流一步一步地改变接续位置，将主叫和被叫用户间的电话线路自动接通。o1889年美国人A.B.史端乔发明步进制电话步进制电话交换机交换机的关键部件三磁铁上升旋转型选择器。1892年第一个史端乔步进制电话局投入使用。1909年德国西门子公司对史端乔步进制电话交换机作了改进，主要是将三磁铁上升旋转型选择器改为二磁铁的选择器，制成西门子步进制电话交换机电话交换机。o随后，纵横制电话交换机、半电子制电话交换机等自动电话设备也相继问世，促使电话通信有了更大的发展。o1918年出现了载波电话，在一对铜线上可开通4路电话。1941年开始使用的同轴

32、电缆上可以开通480路电话，随后发展至1800路、2700路甚至1万多路电话。o载波电话是将发送端若干个电话电路的音频信号，通过多次调制，分别调制到不同的频带上，经线路和增音设备传送到接收端。再由带通滤波器选出各路信号，经解调还原成各路音频信号。由于用滤波器将各路信号按频率分开，因此许多路电话可同时在一对导线上传输而互不干扰，实现频分多路复用。o1939年英国人A.H.里夫斯发明脉码调制，可以将长期以来电话通信使用的模拟信号变成数字信号，但当时采用电子管，成本过高，难以推广。1948年晶体管发明后，1962年才制成了24路脉码调制设备并在市内通信网中应用。60年代集成电路尤其是大规模集成电路的

33、出现，使脉码调制方式变为简单易行。o1975年脉码调制设备已复用到4032路。同时存储程序控制电子交换机亦已研制成功，具备了由模拟网发展到数字网的条件。采用数字通信对电报和数据通信有更大的优越性，一条数字电话电路可以比模拟电话电路传递效率提高十几倍至几十倍。o在大力推广电子计算机在各个领域中应用的时代，数据通信占有重要的地位。此外，现代传输设备如光纤通信是传送数字信号的，卫星通信如使用数字信号亦可提高效率。因此通信网正由模拟网向着数字网方向发展。各种电信业务，包括电话、电报、数据、传真、图象等将合并在一个通信网内。这种通信网称为综合业务数字网。百年疑案：电话发明权之争百年疑案：电话发明权之争o

34、电话已经有一百多年的历史了。在它问世之初，便引发了多起电话发明权之争。这场争论持续了十余年之久，最后以美国最高法院把电话发明家的桂冠戴在亚历山大格雷厄姆贝尔的头上而告终结。o当时与贝尔并肩而行，而且所发明的磁石电话机在原理上也与贝尔的别无二致的另一个电话发明家格雷，只因申请专利的时间比贝尔晚了几个小时而败北。从19世纪50年代起，致力于用电传送声音研究的，还不只是贝尔和格雷，而是有一批人。o他们各有各的成就，因此很难以法院的一纸论英雄。譬如，在德国人的心目中，李斯博士才是电话发明的先驱。因为他早贝尔15年便制造了“电话”。他们在法兰克福为李斯建了一座纪念碑，以永远纪念他们心目中的英雄有线传输介

35、质有线传输介质o传输介质的基本概念传输介质的基本概念 传输介质是连接通信设备，为通信设备之间提供信息传输的物理通道；是信息传输的实际载体。从本质上讲，有线信道与无线信道都是电磁波在不同介质中的传播过程。o 有线介质的分类有线介质的分类 很多介质都可以作为通信中使用的传输介质，但这些介质本身有着不同的属性，适用于不同的环境条件，同时通信业务本身也会对传输介质的使用提出不同的要求。因此，在实际的应用中存在着多种多样的传输介质，以下是两类常见的传输介质：o有线电缆：通信中常见的有线电缆包括非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和同轴电缆等。有线电缆的特点是成本低，安装简单；缺点是频谱有限，而且安装以后不便移动。电

36、缆是有线通信中，特别是接入网络中最常见的传输介质。o 光纤：光纤也是一种有线介质，它可以提供高达太赫兹级别的带宽，而且误码率非常低，但缺点是安装复杂，需要专业的人员和专业的设备。目前，光纤还是主要应用于骨干网络中。o一、双绞线一、双绞线o(1)双绞线的特点双绞线的特点o双绞线具有以下的优点：o1)低成本，易于安装：相对于各种同轴电缆，双绞线是比较容易制作的，它的材料成本与安装成本也都比较低，这使得双绞线得到了广泛的应用；o2)应用广泛：目前在世界范围内已经安装了大量的双绞线，绝大多数以太网线和用户电话线都是双绞线，这对于接入网的建设产生了巨大的影响，因为短时间内全部替换这些双绞线的可能性几乎是

37、不存在的。双绞线的结构o同时双绞线还具有很多的缺点：1)带宽有限：由于材料与本身结构的特点，双绞线的频带宽度是有限的。像在千兆以太网中就不得不使用4对导线同时进行传输，此时单对导线已无法满足要求。2)信号传输距离短：双绞线的传输距离只能达到1000m左右，这对于很多应用场合的布线存在着比较大的限制，而且传输距离的增长还会伴随着传输性能的下降。3)抗干扰能力不强：双绞线对于外部干扰很敏感，特别是外来的电磁干扰，而且湿气、腐蚀以及相邻的其他电缆等这些环境因素都会对双绞线产生干扰。在实际的布线中双绞线一般不应与电源线平行布置，否则就会引入干扰；而且对于需要埋入建筑物的双绞线，还应套入其他防腐防潮的管

38、材中，以消除湿气的影响。o(2)双绞线的应用双绞线的应用1)ISDN：综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）是一个数字电话网络国际标准，是一种典型的电路交换网络系统。它通过普通的铜缆以更高的速率和质量传输语音和数据。ISDN是普及的电话网络形式。GSM移动电话标准也可以基于ISDN传输数据。2)窄带ISDN中的基本速率接口(BRI)和基群速率接口(PRI)常使用双绞线作为传输介质。ISDN用于接入网时常采用BRI接口，此时就可以直接利用原先的电话线路作为接入线路。2)xDSL:基于数字用户线路技术(DSL)存在着多种接入网络解决方案，

39、如ADSL、SDSL、VDSL等，它们共同的特点是通过使用调制和编码技术在双绞线上实现了数字传输，达到了较高的接入速率。但这些DSL技术又在通信距离、是否对称传输、最高速率、使用双绞线对数等很多方面存在着不同。o根据本地网络状况、带宽要求、用户使用习惯等不同，它们有着不同的应用场合。目前在我国，非对称数字用户线路(ADSL)技术被大规模地用于接入网络建设中。在我国的电话网络中，特别是公共电话网络用户线路的布线中还存在着大量的平行线，在电话通信中使用平行线代替双绞线的影响不大，但当利用这样的接入线路作ADSL接入时，就会产生较大的影响。oADSL下行的最大速率可以达到8Mbit/s，而采用平行线

40、替代了双绞线一般只能达到数百千比特每秒的下行速率。o3)以太网：目前十兆/百兆/千兆以太网的主要传输介质都是双绞线，这其中，十兆或百兆以太网使用了2对双绞线，千兆以太网使用了4对双绞线，一般的以太网都包含4对双绞线。部分以太网线也采用平行线或同轴电缆作为传输介质。o同轴电缆同轴电缆o(1)同轴电缆的特点同轴电缆的特点o1)可用频带宽：同轴电缆可供传输的频谱宽度最高可达吉赫兹，比双绞线更适合于提供视频或是宽带接入业务，也可以采用调制和复用技术来支持多信道传输；o2)抗干扰能力强：误码率低，但这会受到屏蔽层接地质量的影响；同轴电缆的结构o3)性能价格比高：虽然同轴电缆的成本要高于双绞线，但是它也有

41、着明显优于双绞线的传输性能，而且绝对成本并不很高，因此其性能价格比还是比较合适的；o4)安装较复杂：双绞线和同轴电缆一样，线缆都是制作好的，我们使用时需要的是截取相应的长度并与相应的连接件相连。在这一环节中，由于同轴电缆的铜导体较粗，因此一般需要通过焊接与连接件相连。其安装比双绞线更为复杂。o(2)同轴电缆的应用同轴电缆的应用同轴电缆以其良好的性能在很多方面得到了应用：1)局域网：目前仍有相当数量的以太网采用同轴电缆作为传输介质，当用于10Mbit/s以太网时，传输距离可以达到1000m。很多生产年份较早的网卡均同时提供连接同轴电缆和双绞线的两种接口。2)局间中继线路：同轴电缆也被广泛地用于电

42、话通信网中局端设备之间的连接，特别是作为PCM E1链路的传输介质。3)有线电视(CATV)系统的信号线：直接与用户电视机相连的电视电缆多是采用同轴电缆。这一电缆一般既可以用于模拟传输，也可以用于数字传输。在传输电视信号时一般是利用调制和频分复用技术将声音和视频信号在不同的信道上分别传送。4)射频信号线：同轴电缆也经常在通信设备中用作射频信号线，例如基站设备中功率放大器与天线之间的连接线。相对于用做基带信号传输的同轴电缆(如以太网)，用于射频信号传输的同轴电缆对于屏蔽层接地的要求更为严格。自从贝尔发明了电话机，人们可以手拿一个自从贝尔发明了电话机，人们可以手拿一个“话柄话柄”，和远方的，和远方

43、的亲朋好友通话了。电报和电话的相继发明，使人类获得了远距离亲朋好友通话了。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？围，特别是在大海、高山，有没有能让信息无线传播的办法？18201820年，丹麦物理学家奥斯特发现，当金属导线中有电流通过时，年，丹麦物理学家奥斯特发现，当金属导线中有电流通过时，放在它附近的磁针便会发生偏转。

44、接着，学徒出身的英国物理学放在它附近的磁针便会发生偏转。接着，学徒出身的英国物理学家法拉第明确指出，奥斯特的实验证明了家法拉第明确指出，奥斯特的实验证明了“电能生磁电能生磁”。他还通。他还通过艰苦的实验，发现了导线在磁场中运动时会有电流产生的现象，过艰苦的实验，发现了导线在磁场中运动时会有电流产生的现象，此即所谓的此即所谓的“电磁感应电磁感应”现象。现象。电磁波的发现电磁波的发现18641864年，英国物理学家麦克斯韦（年，英国物理学家麦克斯韦（J.c.MaxwelJ.c.Maxwel）建立了一套）建立了一套电磁理论，证明了电磁波的存在，说明了电磁波与光具有相同电磁理论，证明了电磁波的存在，说

45、明了电磁波与光具有相同的性质，两者都是以光速传播的。的性质，两者都是以光速传播的。成为人类历史上预言电磁波成为人类历史上预言电磁波存在的第一人。存在的第一人。18881888年，德国青年物理学家海因里斯年，德国青年物理学家海因里斯.赫兹（赫兹（H.R.HertzH.R.Hertz）用电）用电波环进行了一系列实验，发现了电磁波的存在，他用实验证明波环进行了一系列实验，发现了电磁波的存在，他用实验证明了麦克斯韦的电磁理论，导致了无线电的诞生和电子技术的发了麦克斯韦的电磁理论，导致了无线电的诞生和电子技术的发展。展。电磁波的发现电磁波的发现麦克斯韦麦克斯韦赫兹赫兹 18871887年的一天，赫兹在一

46、间暗室里做实验。他在两个相隔很近年的一天，赫兹在一间暗室里做实验。他在两个相隔很近的金属小球上加上高电压，随之便产生一阵阵噼噼啪啪的火花放的金属小球上加上高电压，随之便产生一阵阵噼噼啪啪的火花放电。这时，在他身后放着一个没有封口的圆环。当赫兹把圆环的电。这时，在他身后放着一个没有封口的圆环。当赫兹把圆环的开口处调小到一定程度时，便看到有火花越过缝隙。通过这个实开口处调小到一定程度时，便看到有火花越过缝隙。通过这个实验，他得出了电磁能量可以越过空间进行传播的结论。验，他得出了电磁能量可以越过空间进行传播的结论。赫兹的发现公布之后，轰动了全世界的科学界，赫兹的发现公布之后，轰动了全世界的科学界，1

47、8871887年成为了年成为了近代科学技术史的一座里程碑，为了纪念这位杰出的科学家，电近代科学技术史的一座里程碑，为了纪念这位杰出的科学家，电磁波的单位便命名为磁波的单位便命名为“赫兹赫兹(Hz)(Hz)”。赫兹的发现具有划时代的意义，它不但证明了麦克斯韦理论的赫兹的发现具有划时代的意义，它不但证明了麦克斯韦理论的正确，更重要的是导致了无线电的诞生，开辟了电子技术的新纪正确，更重要的是导致了无线电的诞生，开辟了电子技术的新纪元，标志着从元，标志着从“有线电通信有线电通信”向向“无线电通信无线电通信”的转折点。也是的转折点。也是整个移动通信的发源点，应该说，从这时开始，人类开始进入了整个移动通信

48、的发源点，应该说，从这时开始，人类开始进入了无线通信的新领域。无线通信的新领域。电磁波的发现电磁波的发现赫兹测量了辐射的波长和频率，从而确定了电磁辐射的传播速度，赫兹测量了辐射的波长和频率，从而确定了电磁辐射的传播速度，并发现它与光速一样。然后他又研究了电磁辐射从抛光表面上反并发现它与光速一样。然后他又研究了电磁辐射从抛光表面上反射的情况以及辐射从一种介质进入另一种介质的折射情况；还进射的情况以及辐射从一种介质进入另一种介质的折射情况；还进行了相干实验，极化实验等等。总之，赫兹利用这一辐射进行了行了相干实验，极化实验等等。总之，赫兹利用这一辐射进行了先前用光作过的全部实验，并发现电磁辐射的行为

49、始终和光的行先前用光作过的全部实验，并发现电磁辐射的行为始终和光的行为一样，唯一的区别就在于它是看不见的。为一样，唯一的区别就在于它是看不见的。基于自己的实验，赫兹得到以下结论：基于自己的实验，赫兹得到以下结论：“我觉得，所谈到的这些我觉得，所谈到的这些实验至少削除了在光、热辐射和电磁波运动的等同性问题上的怀实验至少削除了在光、热辐射和电磁波运动的等同性问题上的怀疑。疑。”电磁波的发现电磁波的发现赫兹通过闪烁的火花，第一次证实了电磁波的存在，赫兹通过闪烁的火花，第一次证实了电磁波的存在，但他却断然但他却断然否定利用电磁波进行通信的可能性否定利用电磁波进行通信的可能性。他认为，若要利用电磁波进行

50、。他认为，若要利用电磁波进行通信，需要有一个面积与欧洲大陆相当的巨型反射镜，显然这是不通信，需要有一个面积与欧洲大陆相当的巨型反射镜，显然这是不可能的。可能的。但是，赫兹发现电磁波的消息远远扩散开来，到了俄国一位正但是，赫兹发现电磁波的消息远远扩散开来，到了俄国一位正从从事电灯推广工作事电灯推广工作的青年波波夫那儿，他兴奋地说的青年波波夫那儿，他兴奋地说:“用我一生的精力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！能指挥电磁波，就可飞越整个世界！”18941894年，波波夫改进