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【世说芯语】漫谈数字通信技术起源与演变

时间：2021-11-29 15:08:09

关键字：数字通信通信技术

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[导读]前言随着大数据、云计算和物联网时代到来，人们对数据和流量的需求急剧增长，传统的光通信技术已经远远无法满足人们的需求，这就让人们不断地寻求新的传输协议。通信，是指人与人或者人与自然之间，通过某些行为或者媒介进行信息交流与传输，广义来讲，需要信息的双方会采用任意方法、任意媒介，将信息...

前言

随着大数据、云计算和物联网时代到来，人们对数据和流量的需求急剧增长，传统的光通信技术已经远远无法满足人们的需求，这就让人们不断地寻求新的传输协议。

通信，是指人与人或者人与自然之间，通过某些行为或者媒介进行信息交流与传输，广义来讲，需要信息的双方会采用任意方法、任意媒介，将信息从某一方准确、安全地传送给对方。

通信一词的由来

通信一词，最初出现于《晋书·王澄传》：“因下牀而谓澄曰：‘何与杜弢通信？” ，“通信”一词，在这里是指互通音信。唐·李德裕的《代刘沔与回鹘宰相书意》：“又恐回鹘与吐蕃通信，已令兵马把断三河口道路。”也提到通信一词。从以上两个说法来看，大抵是指：部族之间，相互联络、结盟之意。

后来，《初刻拍案惊奇》卷五：“那裴仆射家拣定了做亲日期，叫媒人到张尚书家来通信。”《九命奇冤》第十八回：“哪一个不受过侄老爹大恩，谁还去通信呢？”通信一词，又泛指通报消息。

到了近现代，通信指用电讯设备或用书信传递消息，反映情况。张鸿在为曾朴做《续孽海花》第五十三回：“ 华福又奏明请颁一种密电本，以便秘密通信。”至此，通信一词，基本成型。

古代通信技术的演进

广义来说，通信是指信息传递的意思，原始人为了捕获猎物，通过呐喊沟通，呼唤同伴过来共同捕获野兽，即为通信的开端。

再后来，到了商周时期，天子为了迅速传递边关战报，遍设烽火台，一有敌情，便点燃烽火狼烟，下级烽火台看到上级狼烟，也迅速点燃烽火传递，这样一级一级往下传，直到信息到达京畿，然后由天子号令诸侯勤王，历史上最著名的烽火戏诸侯就来源于此，这也是最早的光通信。

除了采用光做通信介质，古人也采用鼓锣来传递消息。大凡帝王早朝，首先要鸣鞭，云板三响，鼓乐声中开始议题；又如行军打仗，鼓手击鼓号令三军，变换阵法；再者，衙门升堂，先要击鼓。

以上这些都是比较简单的信息传递，略微复杂一点的信息如果需要传输的话，该怎么办呢？这里就涉及到两个问题，首先是把信息编辑成文字，我们称之为明文。有些情况下，为了防止敌人破获这些信息情报，还会专门翻译成密文。文字写好了，怎么送出去呢？一般会修建驿道，开设驿站，派遣专门的驿卒，飞马传书，部分交通不便的地方，又有人专门训练鸿雁或者飞鸽，做飞鸽传书。

近、现代通信

近代通信技术主要是以1820年，法兰西人安德烈·玛丽·安培发明电报通信，作为近代数字通信的开始。此后，电报技术不断完善，到1838年，摩尔斯将电报通信推向实用性。

再后来，英吉利人亚历山大·贝尔于1875年发明了电话机，被称为模拟通信的开始。不过，关于电话的发明人，众说纷纭，一说是罗马人安东尼奥·梅乌奇，一说是美利坚的伊莱沙·格雷。

电话通信作为一种实时、交互式通信，比电报更便于使用。所以，在20世纪上半叶，采用这种模拟模拟通信技术的电话通信，得到迅速和广泛的应用。但模拟通信有一个最大的弊端，即信号衰减快，容易产生畸变。

到了20世纪60年代，随着半导体技术、计算机和激光技术的飞速发展，数字通信在数据计算、字符传输、防止信号失真等方面都大大优于模拟通信，因此，数字通信又得到了爆发性的增长。

数字通信技术

数字通信基本概念

通信的目的是传递消息。比如，语音、文字、图像等等，都是消息。我们的消息来源，可能是模拟信号，也可能是数字信号。对于模拟信号，需要做数模转换、数字调制、压缩打包。这就跟我们午餐点外卖一个道理，首先需要购买食材、然后加工、再后打包，一个道理。

为何要强烈建议采用数字通信

通信系统分为模拟通信和数字通信，无论是模拟通信系统还是数字通信系统，总存在噪声和干扰，引起传输信号的失真，从而影响信号传输质量。

在模拟通信系统中，传输的是连续的模拟波形，因此要求接收端能以高保真度来复原接收到的模拟波形。而这个过程需要估算信噪比，是一项非常复杂的过程，而且大概率会丢数据。在数字通信系统中，传输信息为离散值，只要接收端能正确判断出离散值即可。对于接收波形失真，只要不足以影响接收端的判断，就没有什么关系。

打个比方，我们去买菜，即使极新鲜的白菜，如果运输距离有点远，等你买回家里一看，发现坏了就只能扔了。这就跟模拟传输一个道理，不太好保真。