现代通信技术的发展趋势

现代通信技术的发展趋势

通信技术是信息技术中极重要的组成部分。从广义说,各种信息的传递均可称之为通信。但由于现代信息的内容极为广泛,因而人们并不把所有信息传递纳入通信的范围。通常只把语音、文字、数据、图像等信息的传递和传播称为通信。面向公众的单向通信,如纸、广播、电视便不包括在内。但这种单向传播方式,由于通信技术的发展,也在发生变化。

纵观通信的发展分为以下三个阶段:第一阶段是语言和文字通信阶段。在这一阶段,通信方式简单,内容单一。第二阶段是电通信阶段。1837年,莫尔斯发明电报机,并设计莫尔斯电报码。1876年,贝尔发明电话机。这样,利用电磁波不仅可以传输文字,还可以传输语音,由此大大加快了通信的发展进程。1895年,马可尼发明无线电设备,从而开创了无线电通信发展的道路。第三阶段是电子信息通信阶段。从总体上看,通信技术实际上就是通信系统和通信网的技术。通信系统是指点对点通所需的全部设施,而通信网是由许多通信系统组成的多点之间能相互通信的全部设施。而现代的主要通信技术有数字通信技术,程控交换技术,信息传输技术,通信网络技术,数据通信与数据网,ISDN与ATM技术,宽带IP技术,接入网与接入技术。

现代通信技术的主要内容及发展方向,是以光纤通信为主体调卫星通信、无线电通信为辅助的宽带化、综合化(有的称数字化)、个人化、智能化的通信网络技术。

(1)宽带化

宽带化是指通信系统能传输的频率范围越宽越好,即每单位时间内传输的信息越多越好。由于通信干线已经或正在向数字化转变,宽带化实际是指通信线路能够传输的数字信号的比特率越高越好(一个二进制位即“0”或“1”信号,称为1比特。数字通信中用比特率表示传送二进制数字信号的速率。)而要传输极宽频带的信号,非光纤莫属。据计算,人类有史以来积累起来的知识,在一条单模光纤里,用3—5分钟即可传毕。1966年高锟博士建议用带色层的玻璃丝,即光纤,作通信传输线。这一建议很快得以实现。20多年来,光纤通信发展异常迅速。据统计,到1991年底为止,全球已铺设光缆达563万公里,估计到1995年,铺设光缆总长度可达1100万公里。

光纤传输光信号的优点是:传输频带宽,通信容量大:传输损耗小,中继距离长;抗电磁干扰性能好;保密性好,元串音干扰;体积小,重量轻。光纤通信技术发展的总趋势是:不断提高传输速率和增长无中继距离;从点对点的光纤通信发展到光纤网;采用新技术,其中最重要的是光纤放大器和光电集成及光集成。

(2)综合化(或数字化)

综合就是把各种业务和各种网络综合起来,业务种类繁多,有视频、语音和数据业务。把这些业务数字化后,通信设备易于集成化和大规模生产,在技术上便于与微处理器进行处理和用软件进行控制和管理。

1988年,国际上已一致认为,未来世界网络的发展方向是宽带综合业务数字网,并且在1990年制定出第一批宽带综合业务数字网的国际标准,预计1994年可完成有关的全部标准,而在1995年前达到实用化。

(3)个人化

个人化即通信可以达到“每个人在任何时间和任何地点与任何其它人通信”。每个人将有一个识别号,而不是每一个终端设备(如现在的电话、传真机等)有一个号码。现在的通信,如拨电话、发传真,只是拨向某一设备(话机、传真机等),而不是拨向某人。如果被叫的人外出或到远方去,则不能与该人通话。俪未来的通信只需拨该人的识别号,不论该人在何处,均可拨至该人并与之通信(使用哪一个终端决定于他所持有的或归其暂时使用的设备)。要达到个人化。需有相应终端和高智能化的网络,现尚处在初级研究阶段。

(4)智能化

餐能化就是要建立先进的智能网。一般说来,智能网是能够灵活方便地开设和提供新业务的网络。它是隐藏在现存通信网里的一个网,而不是脱离现有的通信网而另建一个独的“智能网”,而只是在已有的通信网中增加一些功能单元。

在没有智能网时,如果用户需要增加新的业务或改变业务种类时,必须告诉电信局,电信局一般都需要改造一些通信设备,费钱费时,用户难以接受。有了智能网,这些都很容易办到,只要在系统中增加一个或几个模块即可,所花费的时间可能只要几分钟。当网络提供的某种服务因故障中断时,智能网可以自动诊断故障和恢复原来的服务。

上述四个方面是互相联系的,没有数字化,宽带化、智能化和个人化都难以实现;没有宽带综合业务数字网,也就很难实现智能化和个人化。通信技术的“四化”实际上就是彼广为宣传的“信息高速公路”的具体技术内容。

现代通信与传统通信最重要的区别是:在现代通信中,通信技术与计算机技术是紧密结合的。要实现上述四化,必须开发许多领域的技术,如微电子技术(超大规模集成电路)、新的电子器件、。高性能的微处理机、新传输媒体(如光纤、更高波段的电磁波)、新交换技术等。从国外通信技术的发展看,大约从70年代开始,通信即进入了现代通信的新时代。目前,各项通信技术的发展正处在方兴未艾之中。

计算机技术、通信技术主要是指信息处理技术和信息传输技术,传感技术则是信息获取技术。人们一般是通过耳听目视获得几乎全部信息的。因此,扩大耳听目视的自然范围,克服空间、时间及人体器官的有限响应,如波长、灵敏度、信息量的局限等,成为信息获取技术的重要发展方向。为了望远,人们发明了光学望远镜、射电天文望远镜;为了观微,人们发明了光子、电子、离子显微镜;为了观内,人们发明了调光、超声波、,微波、核磁共振成像技术;为了观大,人们发明了飞机与卫星的各种波段的航空航天遥感。这一切都大大扩充了视听的范围。

现代通信系统主要是朝着宽频带、大容量、远距离、多用户、高保密性、高效率、高可靠性、高灵活性的数字化、智能化、综合化的方向发展。具体而言: 1)数字通信系统是一个必然趋势,尤其是大容量的数字微波中继通信系统将成为近年来干线通信系统的发展方向。

2)卫星通信系统可以实现多址通信,它是最理想的通信手段。而数字卫星通信系统将是今后卫星通信系统的重要发展方向,其主要技术发展和应用方向有:

①卫星电视直播成为卫星应用产业的支柱产业②卫星通信网与互联网和陆基电信网的

相互融合正在扩展卫星通信的新领域。卫星互联网内容传送和宽带接入服务等数据传递业务成为推动市场繁荣的新动力,使卫星通信应用向综合化方向发

展。③卫星数字音频广播是即将崛起的新兴产业。④卫星宽带数据接入将出现重大发展,政府和企业市场是主体。静止轨道Ka频段卫星将得到发展,Ku与K a混合网络是近期成功的关键。⑤全球卫星移动通信目前正在恢复活力。

3)由于信息量的不断膨胀,尤其是信息源的种类不断增加,这就要求宽频带、大容量,而光纤的频带极宽,一根头发丝那样细的光纤可以同时传输十亿路电话或1千万套TV,这决不是只能传输几百路电话而用很粗的电缆所能比拟的,且成本低可以节省大量宝贵的金属,因此,光纤通信系统将用于未来的干线通信和多种有线通信这是必然的发展趋势。以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心,并面向IP互联网应用的光波技术已构成了今天的光纤通信研究热点,在未来的一段时间里,人们将继续研究和建设各种先进的光网络,并在验证有关新概念和新方案的同时,对下一代光传送网的关键技术进行更全面、更深入地研究。从技术发展趋势角度来看,WDM技术将朝着更多的信道数、更高的信道速率和更密的信道间隔的方向发展。从应用角度看,光网络则朝着面向IP互联网、能融入更多业务、能进行灵活的资源配置和生存性更强的方向发展,尤其是为了与近期需求相适应,光通信技术在基本实现了超高速、长距离、大容量的传送功能的基础上,将朝着智能化的传送功能发展。

4)由于移动通信具有灵活性、机动性,又可以实现多址及便于组网,故移动通信系统尤其是数字移动通信系统,其主要发展方向为:

①移动网增加数据业务:1xEV-DO、HSDPA(CDMA2000标准系列中专门提供高速分组数据业务的无线标准通信技术)等技术的出现使移动网的数据速率逐渐增加,在原来的移动网上叠加,覆盖可以连续;另外,WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access全球微波接入互操作)的出现加速了新的3G 增强型技术的发展;②固定数据业务增加移动性:WLAN等技术的出现使数据速率提高,固网的覆盖范围逐渐扩大,移动性逐渐增加;移动通信、宽带业务和WiFi (Wireless Fidelity,无线保真)的成功,促成802.16/WiMAX等多种宽带无线接入技术的诞生。

5)为了实现多点对多点之间的网络通信,以数据传输为主的计算机通信网,将成为通信自动化的一种重要手段。从而使基于这一重要手段的综合;业务数字网(N-ISDN或B-ISDN)成为今后新型综合通信系统的重要发展方向。

6)除上述多种现代通信系统之外,还有一种抗干扰能力极强,能充分利用有限的无线电频谱资源,军用战术通信的最主要手段,在民用通信中亦有发展前途的扩频通信系统,也将是今后的重要发展方向。

7)与扩频通信系统同等重要的,为实时和窄带的数据无线提供迅速而可靠的通信手段,非常适于军事指挥,工业控制及生产调度的一种最新型的通信方式——分组无线网,也将是今后要着力发展的重要方向。

8)在上述通信系统或通信方式的基础上,正在迅速崛起,可以真正实现在任何时间、任何空间、任何地点、任何对象以任何方式进行信息交换的个人通信系统,也是现代通信系统的重要发展方向。

社会和市场的需求是刺激技术发展的原动力,对于信息技术的发展,市场同样起着举足轻重的推动作用。随着社会的发展,特别是近年来全球经济的发展,信息在社会生活中的地位越来越重要。以往那种单一、低效的信息传输方式已难以满足社会的需求,人们不仅要求所获取的信息数量更多、质量更好,还要求获得信息的手段更加方便、快捷,并能对信息系统实现实时、交互控制。社会与市场的这种需求再加上现代计算机技术的发展,对现代通信技术的发展起到了举足轻重的促进和导向作用。

最近二十年来电信技术和业务发生了巨大的变化,而为人类提供方便快捷的服务是通信技术永远的追求。通信技术与计算机技术、控制技术、数字信号处理技术相结合是现代通信技术的典型标志,目前通信技术总的发展趋势体现了数字化、综合化、融合化、宽带化、智能化和个人化的特点。这些方式的实现, 最终取决于卫星通信技术、移动通信技术、光纤通信技术三大领域的发展程度。实现毫米波卫星通信和卫星通信体制的数字化及通信网数字化应是今后主要的发展方向

参考文献

《现代通信的发展动态》甘良才武汉大学电子信息学院

《现代通信的未来发展趋势》曾丽斌