通信系统的现状及发展趋势

通信系统的现状及发展趋势

摘要：通信是一个古老而崭新的话题。其根源可追溯到公元前3500年，苏美尔人发明了楔形文字，埃及人发明了象形文字，这可以说是最古老的通信方式。而中国古代的烽火台和非洲一些地方的“击鼓传信”则是无线通信的鼻祖。现代意义上的通信是在发现了电流之后，1793年，法国查佩兄弟俩在巴黎和里尔之

间架设了一条230千米长的接力方式传送信息的托架式线路。据说两兄弟是第一个使用“电报”这个词的人。现代意义上的无线通信是从莫尔斯开始，1843年，莫尔斯获得了3万美元的资助，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64.4公里。1844年5月24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，向巴尔的摩发出了人类历史上的第一份电报:“上帝创造了何等奇迹！”再回到现在的公元2017年，通信产业仍然有强劲的生命力，依然处在蓬勃发展阶段之中。各种新的技术日新月异，层出不穷。

通信系统现状

（一）通信系统的分类

1、按照通信的业务和用途分类：根据通信的业务和用途分类，有常规通信、控制通信等。其中常规通信又分为话务通信和非话务通信。话务通信业务主要是电话服务为主，程控数字电话交换网络的主要目标就是为普通用户提供电话通信服务。非话务通信主要是分组数据业务、计算机通信、传真、视频通信等等。在过去很长一段时期内，由于电话通信网最为发达，因而其它通信方式往往需要借助于公共电话网进行传输，但是随着Internet网的迅速发展，这一状况已经发生了显著的变化。控制通信主要包括遥测、遥控等等，如卫星测控、导弹测控、遥控指令通信等等都是属于控制通信的范围。

话务通信和非话务通信有着各自的特点。话音业务传输具有三个特点，首先人耳对传输时延十分敏感，如果传输时延超过100ms，通信双方会明显感觉到对方反应“迟钝”，使人感到很不自然；第二要求通信传输时延抖动尽可能小，因为时延的抖动可能会造成话音音调的变化，使得接听者感觉对方声音“变调”，甚至不能通过声音分辨出对方；话音传输的第三个特点是对传输过程中出现的偶然差错并不敏感，传输的偶然差错只会造成瞬间话音的失真和出错，但不会使接听者对讲话人语义的理解造成大的影响。

对于数据信息，通常情况下更关注传输的准确性，有时要求实时传输，有时又可能对实时性要求不高。对于视频信息，对传输时延的要求与话务通信相当，但是视频信息的数据量要比话音要大得多，如语音信号PCM（Pulse Code Modulation）编码的信息速率为64kbps，而MPEG-II（Motion Picture Experts Group）压缩视频的信息速率则在2~8Mbps之间。

目前（截止2006年底），话务通信在电信网中仍然占据着重要的地位，如现有的程控电话交换网络、第二代数字移动通信网络GSM（Global System of Mobile Communications）和IS-95 CDMA所提供的业务都是以话音业务为主，随着Internet的迅猛发展，非话业务也有了长足的发展，在信息流量方面已经超过了

话音信息流量。

2、按调制方式分类：根据是否采用调制，可以将通信系统分为基带传输和调制传输。基带传输是将未经调制的信号直接传送，如音频市内电话（用户线上传输的信号）、Ethernet网中传输的信号等。调制的目的是使载波携带要发送的信息，对于正弦载波调制，可以用要发送的信息去控制或改变载波的幅度、频率或相位。接收端通过解调就可以恢复出信息。在通信系统中，调制的目的主要有以下几个方面：

（1）便于信息的传输。调制过程可以将信号频谱搬移到任何需要的频率范围，便于与信道传输特性相匹配。如无线传输时，必须要将信号调制到相应的射频上才能够进行无线电通信。

（2）改变信号占据的带宽。调制后的信号频谱通常被搬移到某个载频附近的频带内，其有效带宽相对于载频而言是一个窄带信号，在此频带内引入的噪声就减小了，从而可以提高系统的抗干扰性。

（3）改善系统的性能。由信息论可知，有可能通过增加带宽的方式来换取接收信噪比的提高，从而可以提高通信系统的可靠性，各种调制方式正是为了达到这些目的而发展起来的。

3、按传输信号的特征分类：按照信道中所传输的信号是模拟信号还是数字信号，可以相应地把通信系统分成两类，即模拟通信系统和数字通信系统。数字通信系统在最近几十年获得了快速发展，数字通信系统也是目前商用通信系统的主流。

4、按传送信号的复用和多址方式分类：复用是指多路信号利用同一个信道进行独立传输。传送多路信号目前有四种复用方式，即频分复用FDM（Frequency Division Multiplexing）、时分复用TDM（Time Division Multiplexing）、码分复用CDM（Code Division Multiplexing）和波分复用WDM（Wave Division Multiplexing）。

FDM是采用频谱搬移的办法使不同信号分别占据不同的频带进行传输，时分复用是使不同信号分别占据不同的时间片断进行传输，码分复用则是采用一组正交的脉冲序列分别携带不同的信号。波分复用使用在光纤通信中，可以在一条光纤内同时传输多个波长的光信号，成倍提高光纤的传输容量。

多址是指在多用户通信系统中区分多个用户的方式。如在移动通信系统中，同时为多个移动用户提供通信服务，需要采取某种方式区分各个通信用户，多址方式主要有频分多址FDMA（Frequency Division Multiple Access）、时分多址TDMA（Time Division Multiple Access）和码分多址CDMA（Code Division Multiple Access）三种方式。移动通信系统是各种多址技术应用的一个十分典型的例子。第一代移动通信系统，如TACS（Total Access Communications System）、AMPS （Advanced Mobile Phone System）都是FDMA的模拟通信系统，即同一基站下的无线通话用户分别占据不同的频带传输信息。第二代（2G: 2nd Generation）移动通信系统则多是TDMA的数字通信系统，GSM是目前全球市场占有率最高的2G移动通信系统，是典型的TDMA的通信系统。2G移动通信标准中唯一的采用CDMA技术的是IS-95 CDMA通信系统。而第三代（3G: 3rd Generation）移动通信系统的三种主流通信标准W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA则全部是基于CDMA的通信系统。

5、按传输媒介分类：通信系统可以分为有线（包括光纤）和无线通信两大