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【世說芯語】漫談數(shù)字通信技術起源與演變

時間：2021-11-29 15:08:09

關鍵字：數(shù)字通信通信技術

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[導讀]前言隨著大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)時代到來，人們對數(shù)據(jù)和流量的需求急劇增長，傳統(tǒng)的光通信技術已經(jīng)遠遠無法滿足人們的需求，這就讓人們不斷地尋求新的傳輸協(xié)議。通信，是指人與人或者人與自然之間，通過某些行為或者媒介進行信息交流與傳輸，廣義來講，需要信息的雙方會采用任意方法、任意媒介，將信息...

前言

隨著大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)時代到來，人們對數(shù)據(jù)和流量的需求急劇增長，傳統(tǒng)的光通信技術已經(jīng)遠遠無法滿足人們的需求，這就讓人們不斷地尋求新的傳輸協(xié)議。

通信，是指人與人或者人與自然之間，通過某些行為或者媒介進行信息交流與傳輸，廣義來講，需要信息的雙方會采用任意方法、任意媒介，將信息從某一方準確、安全地傳送給對方。

通信一詞的由來

通信一詞，最初出現(xiàn)于《晉書·王澄傳》：“因下牀而謂澄曰：‘何與杜弢通信？” ，“通信”一詞，在這里是指互通音信。唐·李德裕的《代劉沔與回鶻宰相書意》：“又恐回鶻與吐蕃通信，已令兵馬把斷三河口道路?！币蔡岬酵ㄐ乓辉~。從以上兩個說法來看，大抵是指：部族之間，相互聯(lián)絡、結盟之意。

后來，《初刻拍案驚奇》卷五：“那裴仆射家揀定了做親日期，叫媒人到張尚書家來通信?！薄毒琶嬖返谑嘶兀骸澳囊粋€不受過侄老爹大恩，誰還去通信呢？”通信一詞，又泛指通報消息。

到了近現(xiàn)代，通信指用電訊設備或用書信傳遞消息，反映情況。張鴻在為曾樸做《續(xù)孽?；ā返谖迨兀骸?華福又奏明請頒一種密電本，以便秘密通信?！敝链耍ㄐ乓辉~，基本成型。

古代通信技術的演進

廣義來說，通信是指信息傳遞的意思，原始人為了捕獲獵物，通過吶喊溝通，呼喚同伴過來共同捕獲野獸，即為通信的開端。

再后來，到了商周時期，天子為了迅速傳遞邊關戰(zhàn)報，遍設烽火臺，一有敵情，便點燃烽火狼煙，下級烽火臺看到上級狼煙，也迅速點燃烽火傳遞，這樣一級一級往下傳，直到信息到達京畿，然后由天子號令諸侯勤王，歷史上最著名的烽火戲諸侯就來源于此，這也是最早的光通信。

除了采用光做通信介質，古人也采用鼓鑼來傳遞消息。大凡帝王早朝，首先要鳴鞭，云板三響，鼓樂聲中開始議題；又如行軍打仗，鼓手擊鼓號令三軍，變換陣法；再者，衙門升堂，先要擊鼓。

以上這些都是比較簡單的信息傳遞，略微復雜一點的信息如果需要傳輸?shù)脑?，該怎么辦呢？這里就涉及到兩個問題，首先是把信息編輯成文字，我們稱之為明文。有些情況下，為了防止敵人破獲這些信息情報，還會專門翻譯成密文。文字寫好了，怎么送出去呢？一般會修建驛道，開設驛站，派遣專門的驛卒，飛馬傳書，部分交通不便的地方，又有人專門訓練鴻雁或者飛鴿，做飛鴿傳書。

近、現(xiàn)代通信

近代通信技術主要是以1820年，法蘭西人安德烈·瑪麗·安培發(fā)明電報通信，作為近代數(shù)字通信的開始。此后，電報技術不斷完善，到1838年，摩爾斯將電報通信推向實用性。

再后來，英吉利人亞歷山大·貝爾于1875年發(fā)明了電話機，被稱為模擬通信的開始。不過，關于電話的發(fā)明人，眾說紛紜，一說是羅馬人安東尼奧·梅烏奇，一說是美利堅的伊萊沙·格雷。

電話通信作為一種實時、交互式通信，比電報更便于使用。所以，在20世紀上半葉，采用這種模擬模擬通信技術的電話通信，得到迅速和廣泛的應用。但模擬通信有一個最大的弊端，即信號衰減快，容易產(chǎn)生畸變。

到了20世紀60年代，隨著半導體技術、計算機和激光技術的飛速發(fā)展，數(shù)字通信在數(shù)據(jù)計算、字符傳輸、防止信號失真等方面都大大優(yōu)于模擬通信，因此，數(shù)字通信又得到了爆發(fā)性的增長。

數(shù)字通信技術

數(shù)字通信基本概念

通信的目的是傳遞消息。比如，語音、文字、圖像等等，都是消息。我們的消息來源，可能是模擬信號，也可能是數(shù)字信號。對于模擬信號，需要做數(shù)模轉換、數(shù)字調制、壓縮打包。這就跟我們午餐點外賣一個道理，首先需要購買食材、然后加工、再后打包，一個道理。

為何要強烈建議采用數(shù)字通信

通信系統(tǒng)分為模擬通信和數(shù)字通信，無論是模擬通信系統(tǒng)還是數(shù)字通信系統(tǒng)，總存在噪聲和干擾，引起傳輸信號的失真，從而影響信號傳輸質量。

在模擬通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)氖沁B續(xù)的模擬波形，因此要求接收端能以高保真度來復原接收到的模擬波形。而這個過程需要估算信噪比，是一項非常復雜的過程，而且大概率會丟數(shù)據(jù)。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳輸信息為離散值，只要接收端能正確判斷出離散值即可。對于接收波形失真，只要不足以影響接收端的判斷，就沒有什么關系。

打個比方，我們去買菜，即使極新鮮的白菜，如果運輸距離有點遠，等你買回家里一看，發(fā)現(xiàn)壞了就只能扔了。這就跟模擬傳輸一個道理，不太好保真。

我很小時候，最喜歡一種美食——方便面。方便面工廠把方便面里的蔬菜通過脫水、切割等程序，變成容易保存的食材，等到需要的時候，再加水還原，即可食用。中國大多數(shù)老百姓也都利用這一原理來保存食材，這大概就是數(shù)字傳輸?shù)木杷诎伞?/span>

在數(shù)字通信中，除了對失真波形的有效恢復之外，還可以采用糾錯編碼，提高系統(tǒng)的抗干擾性；采用數(shù)字加密技術，提高系統(tǒng)保密系數(shù)；利用數(shù)字集成電路易于集成的特點，縮小產(chǎn)品體積等。

數(shù)字通信系統(tǒng)模型

現(xiàn)代數(shù)字通信技術，主要是對信源信號和信道做編碼、調制，通過信道發(fā)送到接收端，再通過解調、解碼，還原信號到信宿。

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