信息传输技术的发展描述

信息传输技术简史

现代物理学知识告诉我们，物质的本质是信息和能量，爱因斯坦的相对论将物质和能量统一起来，而电磁学和信息论又将信息建立在了能量的基础上。随着人们对物质、能量和信息关系认识的不断深入，信息传播手段也在不断进步。

一、工业革命之前

最初，人类经过漫长的演化，发展出来语言这种短距离、同时空的信息传播技能，相对于动物简单的信号传递而言，这是重大的进步。此时，信息的长距离和隔代传播只能通过口耳相传的模式进行，此时，每个人的大脑相当于是信息的存储器，其容量是有限的，也容易受外界因素的干扰。

稍后，各个地区的人类在语言和绘画的基础上发明出了文字，相当于将信息的存储从人的大脑转移到了其他物质上，由此，信息的保真度得以大幅提高，信息的长距离传输和隔代传播也容易了很多，这个伟大的发明距今只有几千年的历史。文字发明以后，信息传播变成了信息介质的保存和空间移动，先后出现的信息介质有石头、龟甲、陶瓷、青铜器、动物毛皮、竹片、木片、绢等。最终，人类在距今2000年前发明出了纸张，纸张发明出来以后，很快成了信息传播的主要介质。纸张时代一直维持到工业革命发生以后，在这个时代，信息传输的主要手段是驿使系统、信鸽、商旅客的携带等，其传播速度等同于人或动物的移动速度。

二、模拟通信时代

18年世纪中叶以后，工业革命从英国开始，并逐渐扩散到西欧、北美地区。随着铁路、轮船等交通工具的发展，亟需信息传播手段的革新。此时在美国人富兰克林（1752年）、意大利人伽伐尼（1780年）和伏特（1799年）、英国人法拉第（1821年）和麦克斯韦（1873年）、德国人西门子（1866年）和赫兹（1888年）等研发的基础上，电磁理论和技术逐渐成熟，为信息传播模式的进步奠定了基础。

1830年代，有线电报发明；1840年代，传真发明；1860年代，有线电话发明；1880年代，有线广播和电影发明；1890年代，无线电报发明；1900年代，无线广播出现；1920年代，电视发明；1940年代；有线电视出现。这些技术传播的基本上都是模拟信号，因此，19世纪到1960年代之前，可以说是人类的模拟通信时代。在这个时期，实际所传输的信息基本上是模拟信号（连续信号），利用的是电磁波（无线）的扩散或电子（有线）的移动，后者的传播介质主要是金属导体（如铜），因此又有人称之为电气通信时代。

三、数字通信时代

1960年代，通信领域出现了三大突破：一个是卫星通信的实现（1965年，国际通信卫星组织）；二是光纤发明、光纤通信理论的提出（1966年，英籍华人高锟）；三是数字通信开始实现（1962年，美国）。卫星通信为移动通信的大发展打下了基础，而后两者则为模拟通信时代迈向数字通信时代奠定了基础。

1970年代，作为信息存储和处理工具的计算机的逻辑元件开始

采用大规模和超大规模集成电路，这导致了微型计算机的出现，此后，PC机开始走向家庭。在数字通信和终端PC机的基础上，互联网（1969年，美国国防部阿帕网（ARPAnet）和美国国家科学基金会NSF网）、因特网（1974年，TCP/IP——著名的网际互联协议IP和传输控制协议TCP出现；1982年，ARPA接受了TCP/IP，选定Internet为主要的计算机通信系统，并把其它的军用计算机网络都转换到TCP/IP；1983年，ARPAnet分成两部分：一部分军用，称为MILNET；另一部分仍称ARPAnet，供民用）、尤其是万维网（1989年，欧洲粒子物理实验室，伯纳斯；1991年，WWW）发展起来，网络逐渐成了信息传播和交流的主要方式。计算机的发展，解决了信息以数字信号方式储存和传输时的巨量运算问题（转码和解码）；互联网的发展，又使得信息以数字信号的方式传输极为便利。因此，随着PC机及互联网的普及，数字通信时代到来。

1980年代末，第二代移动通信技术（2G）也开始采用数字信号，这使得数字通信时代取代模拟通信时代的趋势越发明显。如今，移动通信技术已经发展到了第四代（4G），预计5G将于2018-2020年投入商用。

注：表格为作者根据网络资料整理。

数字通信时代的几个趋势是：

1、模拟通信让位于数字通信

相比于模拟通信，数字通信具有多种优势，包括抗干扰能力强，通信质量不受距离影响，能适应各种通信业务的要求，便于采用大规模集成电路，便于实现保密通信和计算机管理等。不足之处是占用的信道频带较宽，数字处理（转码和解码等过程）较为复杂。但是随着光纤技术和计算机技术的发展，带宽问题和计算问题的限制已经被打破，因此，越来越多的模拟通信让位于数字通信。比如，电话、电视现在基本上都采用了数字通信的形式。

2、固定网络让位于移动网络

比于固定网络，移动网络具有很强的便利性。随着移动网络终端——智能手机的快速发展，移动宽带在互联网接入、数据服务方面，越来越多的替代了固定网络的作用。智能手机成为访问主流互联网应用最常见的工具，越来越多的消费者退订了有线电视，成为YouTube、Netflix这类互联网在线视频网站的用户，他们舍弃了电视，更偏爱智能手机、平板电脑和笔记本电脑等便携式终端。即使是在发展中国家，智能手机也是接入互联网最首选的方式。当然，另一方面，移动

网络往往也需要借助于固定网络的基础设施。

3、随着5G到来，物联网应用将涌现

如今，美国、中国（华为）、韩国（三星电子）、日本、欧盟都在投入相当的资源研发第五代移动通信技术（5G）。在推进5G时代到来的过程中，中国将发挥更为重要的作用。在1G发展时，还没有中国人的影子；到了2G，中国人只能跟在西方通讯企业的后面，被别人“牵着鼻子走”；到了3G，中国人决心另立门户，但国际认可度并不高；到了4G，中国人几乎和西方同时推出了自己的技术，并成为国际两大移动通信标准之一，跻身行业标准制定者；面对即将到来的5G时代，可以预见中国人将作出更大的贡献。

首先，就市场而言，中国拥有全球最大的市场。经过多年的努力，中国已建成全球最大的4G网络，基站规模超过200万个，用户数突破5亿；拥有全球第一的互联网用户数和移动互联网用户数，成为全球最大的电子信息产品生产基地和最具成长性的信息消费市场。

其次，就企业而言，中国巨大的市场培育了不少优秀的企业。目前，在通讯设备制造领域，华为是全球第一，中兴是第五，此外普天、大唐等也颇具实力。另外，在通信网络建设上，中国移动建设的网络无疑是品质还是规模都是全球第一。正是有了这些优秀的企业，中国在5G的研发投资上具有强大的实力。

第三，就现状而言，在标准、专利布局及在商用进程上，中国处在了前列。在5G标准制定上，IMT-2020（5G）推进组已经成为仅次于欧洲METIS、5GPP的联合的标准组织。在商用进程上，中、日、韩