概论01：通信发展史-PPT精品文档

《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。–2019年特大洪灾、2019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