現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向

1、1. 簡(jiǎn)要概述現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向； 簡(jiǎn)要概述現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向；光纖通信技術(shù)（現(xiàn)階段主流）： 光纖通信技術(shù)（現(xiàn)階段主流）：光纖通信技術(shù)是以光信號(hào)作為信息載體、以光纖作為傳輸介 質(zhì)的通信技術(shù)。 在光纖通信系統(tǒng)中，因光波頻率極高以及光纖介 質(zhì)損耗極低，故而光纖通信的容量極大，要比微波等通信方式帶寬 大上幾十倍。 光纖主要由纖芯、包層和涂敷層構(gòu)成。 纖芯由高度透明的材 料制成，一般為幾十微米或幾微米，比一根頭發(fā)絲還

2、細(xì)；外面層稱 為包層，它的折射率略小于纖芯，包層的作用就是確保光纖它是電 氣絕緣體，因而不需要擔(dān)心接地回路問(wèn)題；涂敷層的作用是保護(hù)光 線不受水氣侵蝕及機(jī)械擦傷，同時(shí)增加光線的柔韌性；在涂敷層 外，往往加有塑料外套。 光纖的內(nèi)芯非常細(xì)小，由多根纖芯組成光 纜的直徑也非常小，用光纜作為傳輸通道，可以使傳輸系統(tǒng)占極小 空間，解決目前地下管道空間不夠的問(wèn)題。我國(guó)從 １９７４ 年開(kāi)始研究光纖通信技 術(shù)，因光纖體積小、重量輕、傳輸頻帶極寬、傳輸距離

3、遠(yuǎn)、電磁干擾抗性 強(qiáng)以及不易串音等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展十分迅速。 目前，光纖通信在郵電通信 系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域發(fā)展迅猛，光纖通信優(yōu)越的性能及強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，很 快代替了電纜通信，成為電信網(wǎng)中重要的傳輸手段。 從總體趨勢(shì)看， 光纖通信必將成為未來(lái)通信發(fā)展的主要方式。量子通信技術(shù)（特殊需求必須）： 量子通信技術(shù)（特殊需求必須）：在量子通信網(wǎng)絡(luò)中，主要有量子空分交換技術(shù)、量子時(shí)分交換技術(shù)、量子波分交換技 術(shù)等。量子空分交換是通過(guò)改變光量子信號(hào)的 物理傳輸通道

4、來(lái)實(shí)現(xiàn)光量子信號(hào)的交換；量子 時(shí)分交換是在時(shí)間同步的基礎(chǔ)上對(duì)光量子信號(hào) 進(jìn)行時(shí)分復(fù)用而進(jìn)行的交換；量子波分交換是 將光量子信號(hào)經(jīng)過(guò)波分解復(fù)用器、波長(zhǎng)變換器、 波長(zhǎng)濾波器、波分復(fù)用器而進(jìn)行的交換。 量子通信網(wǎng)絡(luò)有三個(gè)功能層面：量子通 信網(wǎng)絡(luò)管理層、量子通信控制層和傳輸信道層。 由量子通信控制層進(jìn)行呼叫連接處理、信道資 源管理和建立路由，進(jìn)而控制光纖通道建立端 到端量子信道，管理層負(fù)責(zé)資源和鏈路等的管理，控制層和管理層的功能由經(jīng)典通信鏈路完

5、2016 年底，北京和上海之間將建成一條 全長(zhǎng) 2000 余公里的量子保密通信骨干線路“京 滬干線”，它是連接北京、上海的高可信、可擴(kuò)展、軍民融合的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，主 要開(kāi)展遠(yuǎn)距離、大尺度量子保密通信關(guān)鍵驗(yàn) 證、應(yīng)用和示范。此干線可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程高清 量子保密視頻會(huì)議系統(tǒng)和其他多媒體跨越互聯(lián) 應(yīng)用，也可以實(shí)現(xiàn)金融、政務(wù)領(lǐng)域的遠(yuǎn)程或同 城數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)，金融機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等應(yīng) 用。2016 年 7 月份中國(guó)將發(fā)射全球首顆量子 科學(xué)實(shí)驗(yàn)

6、通訊衛(wèi)星，這標(biāo)志著我國(guó)通信技術(shù)的 突破性發(fā)展，標(biāo)志著中國(guó)同時(shí)在軍用通信領(lǐng)域 站在了世界的最前列，之后會(huì)陸續(xù)發(fā)射的更多 量子通訊衛(wèi)星，就可以建成全球性的量子通信 網(wǎng)絡(luò)。正如潘建偉院士所說(shuō)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星 的發(fā)射，將表明中國(guó)正從經(jīng)典信息技術(shù)的跟隨 者，轉(zhuǎn)變成未來(lái)信息技術(shù)的并跑者、領(lǐng)跑者， 量子通信將會(huì)盡快走進(jìn)每個(gè)人的生活，就像計(jì) 算機(jī)曾經(jīng)做到的一樣，改變世界。量子通訊衛(wèi) 星和“京滬干線”的成功將意味著一個(gè)天地一 體化的量子通信網(wǎng)絡(luò)的形成。量

7、子通信與傳統(tǒng)的經(jīng)典通信相比，具有 極高的安全性和保密性，且時(shí)效性高傳輸速度 快，沒(méi)有電磁輻射，它的這些優(yōu)點(diǎn)決定了其無(wú) 法估量的應(yīng)用前景。通過(guò)光纖可以實(shí)現(xiàn)城域量 子通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)中繼器連接實(shí)現(xiàn)城際量子網(wǎng) 絡(luò)，通過(guò)衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子通信，最終 構(gòu)成廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)數(shù)年內(nèi)，量子通 信將會(huì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，經(jīng)典通信的硬件設(shè)施 并不會(huì)被完全取代，而是在現(xiàn)有設(shè)施的基礎(chǔ)上 進(jìn)行融合。在通信發(fā)送端和接收端安裝單光子 探測(cè)器、量子網(wǎng)關(guān)等量子加

8、密設(shè)備，即可在電 話、傳真、光纖網(wǎng)絡(luò)等代表在無(wú)線傳輸采 用模擬式的 FM 調(diào)制，將介于 300Hz 到 3400Hz 的語(yǔ)音轉(zhuǎn)換到高頻的載波頻率 MHz 上。此外，1G 只能 應(yīng)用在一般語(yǔ)音傳輸上，且語(yǔ)音品質(zhì)低、訊號(hào)不穩(wěn)定、涵蓋范圍也不夠全面。1G 主要系統(tǒng)為 AMPS，另外還有 NMT 及 TACS，該制式在加拿大、南美、澳洲以及亞太地區(qū)廣泛采 用，而國(guó)內(nèi)在 80 年代初期移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)還屬于一片空白，直到1987 年的廣東第六屆

9、全運(yùn)會(huì)上蜂窩移 動(dòng)通信系統(tǒng)正式啟動(dòng)。 在第 1 代行動(dòng)通信系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)剛剛建立的時(shí)候，我們很多人手中拿的還是大塊頭的摩托羅拉 8000X， 俗稱大哥大（一般人可用不起喲！） 。那個(gè)年代雖然沒(méi)有現(xiàn)在的移動(dòng)、聯(lián)通和電信，卻有著 A網(wǎng)和 B 網(wǎng)之分，而在這兩個(gè)網(wǎng)背后就是主宰模擬時(shí)代的愛(ài)立信和摩托羅拉。模擬通信系統(tǒng)有著很多缺陷，經(jīng)常出現(xiàn)串號(hào)、盜號(hào)等現(xiàn)象。1999 年 A 網(wǎng)和 B 網(wǎng)被正式關(guān)閉，2G 時(shí)代 也來(lái)到了我們身邊。2G:2G 聲音的品

10、質(zhì)較佳，比 1G 多了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆?wù)，數(shù)據(jù)傳輸速度為每秒 9.6——14.4Kbit，最早的文 字簡(jiǎn)訊也從此開(kāi)始。GSM 在 1990 年由歐洲發(fā)展出來(lái)，另外還有 TDMA、CDMA、PDC 與 iDEN。2G 時(shí)代也是移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)爭(zhēng)奪的開(kāi)始， ，GSM 脫穎而出成為最廣泛采用的移動(dòng)通信制式。早在 1989 年歐洲就以 GSM 為通信系統(tǒng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)并正式商業(yè)化，同時(shí)在歐洲起家的諾基亞和愛(ài)立信開(kāi)始 攻占美國(guó)和日本市場(chǎng)，僅僅 10 年功

11、夫諾基亞就成為全球最大的移動(dòng)電話商。GSM：全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System for Mobile Communication） ，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛 的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)，較之以前的標(biāo)準(zhǔn)最大的不同是它的信令和語(yǔ)音信道都是數(shù)字式的。GSM 是一個(gè)當(dāng) 前由 3GPP 開(kāi)發(fā)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。 TDMA：時(shí)分多址(Time Division Multiple Access)，是把時(shí)間分割成周期性的幀(Frame)，每一個(gè) 幀再分割成若

12、干個(gè)時(shí)隙向基站發(fā)送信號(hào)，在滿足定時(shí)和同步的條件下，基站可以分別在各時(shí)隙中接 收到各移動(dòng)終端的信號(hào)而不混擾。同時(shí)，基站發(fā)向多個(gè)移動(dòng)終端的信號(hào)都按順序安排在預(yù)定的時(shí)隙 中傳輸，各移動(dòng)終端只要在指定的時(shí)隙內(nèi)接收，就能在合路的信號(hào)中把發(fā)給它的信號(hào)區(qū)分并接收下來(lái)。CDMA：碼分多址(Code Division Multiple Access)，是在數(shù)字技術(shù)的分支--擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展 起來(lái)的一種嶄新而成熟的無(wú)線通信技術(shù)。CDMA 技術(shù)的原理是基于

13、擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一 定信號(hào)帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬 被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號(hào)作相關(guān)處 理，把寬帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)即解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)信息通信。3G:CDMA 大行其道 隨著人們對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的需求不斷加大，第 3 代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)必須在新的頻譜上制定出新的標(biāo)準(zhǔn)，享用 更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。 在 3G 之下，有了高頻寬和穩(wěn)

14、定的傳輸，影像電話和大量數(shù)據(jù)的傳送更為普遍，行動(dòng)通訊有更多樣化 的應(yīng)用，因此 3G 被視為是開(kāi)啟行動(dòng)通訊新紀(jì)元的重要關(guān)鍵。而支持 3G 網(wǎng)絡(luò)的平板電腦也是在這個(gè)時(shí) 候出現(xiàn)，蘋(píng)果，聯(lián)想和華碩等都推出了一大批優(yōu)秀的平板產(chǎn)品。 中國(guó)于 2009年的 1 月 7 日頒發(fā)了 3 張 3G 牌照，分別是中國(guó)移動(dòng)的 TD-SCDMA，中國(guó)聯(lián)通的WCDMA 和中國(guó)電信的 WCDMA2000。分別是 WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA，WiM