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科普貼——漫談數(shù)字通信技術(shù)起源與演變

時(shí)間：2021-11-25 10:51:17
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[導(dǎo)讀]隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到來(lái)，人們對(duì)數(shù)據(jù)和流量的需求急劇增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的光通信技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足人們的需求，這就讓人們不斷地尋求新的傳輸協(xié)議。 通信，是指人與人或者人與自然之間，通過(guò)某些行為或者媒介進(jìn)行信息交流與傳輸，廣義來(lái)講，需要信息的雙方會(huì)采用任意方法、任意媒介，將信息從某一方準(zhǔn)確、安全地傳送給對(duì)方。

通信一詞的由來(lái)
通信一詞，最初出現(xiàn)于《晉書·王澄傳》：“因下牀而謂澄曰：‘何與杜弢通信？” ，“通信”一詞，在這里是指互通音信。唐·李德裕的《代劉沔與回鶻宰相書意》：“又恐回鶻與吐蕃通信，已令兵馬把斷三河口道路。”也提到通信一詞。從以上兩個(gè)說(shuō)法來(lái)看，大抵是指：部族之間，相互聯(lián)絡(luò)、結(jié)盟之意。
后來(lái)，《初刻拍案驚奇》卷五：“那裴仆射家揀定了做親日期，叫媒人到張尚書家來(lái)通信?！薄毒琶嬖返谑嘶兀骸澳囊粋€(gè)不受過(guò)侄老爹大恩，誰(shuí)還去通信呢？”通信一詞，又泛指通報(bào)消息。
到了近現(xiàn)代，通信指用電訊設(shè)備或用書信傳遞消息，反映情況。張鴻在為曾樸做《續(xù)孽?；ā返谖迨兀骸?華福又奏明請(qǐng)頒一種密電本，以便秘密通信?！敝链耍ㄐ乓辉~，基本成型。
古代通信技術(shù)的演進(jìn)
廣義來(lái)說(shuō)，通信是指信息傳遞的意思，原始人為了捕獲獵物，通過(guò)吶喊溝通，呼喚同伴過(guò)來(lái)共同捕獲野獸，即為通信的開端。
再后來(lái)，到了商周時(shí)期，天子為了迅速傳遞邊關(guān)戰(zhàn)報(bào)，遍設(shè)烽火臺(tái)，一有敵情，便點(diǎn)燃烽火狼煙，下級(jí)烽火臺(tái)看到上級(jí)狼煙，也迅速點(diǎn)燃烽火傳遞，這樣一級(jí)一級(jí)往下傳，直到信息到達(dá)京畿，然后由天子號(hào)令諸侯勤王，歷史上最著名的烽火戲諸侯就來(lái)源于此，這也是最早的光通信。
除了采用光做通信介質(zhì)，古人也采用鼓鑼來(lái)傳遞消息。大凡帝王早朝，首先要鳴鞭，云板三響，鼓樂聲中開始議題；又如行軍打仗，鼓手擊鼓號(hào)令三軍，變換陣法；再者，衙門升堂，先要擊鼓。
以上這些都是比較簡(jiǎn)單的信息傳遞，略微復(fù)雜一點(diǎn)的信息如果需要傳輸?shù)脑挘撛趺崔k呢？這里就涉及到兩個(gè)問題，首先是把信息編輯成文字，我們稱之為明文。有些情況下，為了防止敵人破獲這些信息情報(bào)，還會(huì)專門翻譯成密文。文字寫好了，怎么送出去呢？一般會(huì)修建驛道，開設(shè)驛站，派遣專門的驛卒，飛馬傳書，部分交通不便的地方，又有人專門訓(xùn)練鴻雁或者飛鴿，做飛鴿傳書。
近、現(xiàn)代通信
近代通信技術(shù)主要是以1820年，法蘭西人安德烈·瑪麗·安培發(fā)明電報(bào)通信，作為近代數(shù)字通信的開始。此后，電報(bào)技術(shù)不斷完善，到1838年，摩爾斯將電報(bào)通信推向?qū)嵱眯浴?/span>
再后來(lái)，英吉利人亞歷山大·貝爾于1875年發(fā)明了電話機(jī)，被稱為模擬通信的開始。不過(guò)，關(guān)于電話的發(fā)明人，眾說(shuō)紛紜，一說(shuō)是羅馬人安東尼奧·梅烏奇，一說(shuō)是美利堅(jiān)的伊萊沙·格雷。
電話通信作為一種實(shí)時(shí)、交互式通信，比電報(bào)更便于使用。所以，在20世紀(jì)上半葉，采用這種模擬模擬通信技術(shù)的電話通信，得到迅速和廣泛的應(yīng)用。但模擬通信有一個(gè)最大的弊端，即信號(hào)衰減快，容易產(chǎn)生畸變。
到了20世紀(jì)60年代，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)和激光技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字通信在數(shù)據(jù)計(jì)算、字符傳輸、防止信號(hào)失真等方面都大大優(yōu)于模擬通信，因此，數(shù)字通信又得到了爆發(fā)性的增長(zhǎng)。

數(shù)字通信技術(shù)

數(shù)字通信基本概念
通信的目的是傳遞消息。比如，語(yǔ)音、文字、圖像等等，都是消息。我們的消息來(lái)源，可能是模擬信號(hào)，也可能是數(shù)字信號(hào)。對(duì)于模擬信號(hào)，需要做數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字調(diào)制、壓縮打包。這就跟我們午餐點(diǎn)外賣一個(gè)道理，首先需要購(gòu)買食材、然后加工、再后打包，一個(gè)道理。

為何要強(qiáng)烈建議采用數(shù)字通信
通信系統(tǒng)分為模擬通信和數(shù)字通信，無(wú)論是模擬通信系統(tǒng)還是數(shù)字通信系統(tǒng)，總存在噪聲和干擾，引起傳輸信號(hào)的失真，從而影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。
在模擬通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)氖沁B續(xù)的模擬波形，因此要求接收端能以高保真度來(lái)復(fù)原接收到的模擬波形。而這個(gè)過(guò)程需要估算信噪比，是一項(xiàng)非常復(fù)雜的過(guò)程，而且大概率會(huì)丟數(shù)據(jù)。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳輸信息為離散值，只要接收端能正確判斷出離散值即可。對(duì)于接收波形失真，只要不足以影響接收端的判斷，就沒有什么關(guān)系。
打個(gè)比方，我們?nèi)ベI菜，即使極新鮮的白菜，如果運(yùn)輸距離有點(diǎn)遠(yuǎn)，等你買回家里一看，發(fā)現(xiàn)壞了就只能扔了。這就跟模擬傳輸一個(gè)道理，不太好保真。
我很小時(shí)候，最喜歡一種美食——方便面。方便面工廠把方便面里的蔬菜通過(guò)脫水、切割等程序，變成容易保存的食材，等到需要的時(shí)候，再加水還原，即可食用。中國(guó)大多數(shù)老百姓也都利用這一原理來(lái)保存食材，這大概就是數(shù)字傳輸?shù)木杷诎伞?/span>
在數(shù)字通信中，除了對(duì)失真波形的有效恢復(fù)之外，還可以采用糾錯(cuò)編碼，提高系統(tǒng)的抗干擾性；采用數(shù)字加密技術(shù)，提高系統(tǒng)保密系數(shù)；利用數(shù)字集成電路易于集成的特點(diǎn)，縮小產(chǎn)品體積等。

數(shù)字通信系統(tǒng)模型
現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)，主要是對(duì)信源信號(hào)和信道做編碼、調(diào)制，通過(guò)信道發(fā)送到接收端，再通過(guò)解調(diào)、解碼，還原信號(hào)到信宿。

Microchip通信系統(tǒng)一攬子解決方案
隨著5G技術(shù)的加速，世健代理的Microchip產(chǎn)品線，可以為客戶提供通信系統(tǒng)一攬子解決方案，加上世健代理的ADI和高通等其他產(chǎn)品線，更能為客戶提供完整和系統(tǒng)化的產(chǎn)品解決方案。
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