內容簡介
通信是人類的語言、文字、圖像、數據、符號等信息的傳輸與交換的一種手段。通信是隨著人類進步而不斷發展的,它不斷推動人類社會發展和進步。在古代人們用燈光、旗鼓、烽火等簡單方式來傳送信息。後來統治者為“發布政令”方便起見,建立瞭通郵驛站,但靠步行通郵,急件則用貼有雞毛的“雞毛信”快馬加鞭地傳遞。公元前五百年,古希臘人在馬拉鬆打敗瞭波斯人的入侵,選齣壯士“飛毛腳”一路奔跑到雅典報捷。
19世紀中期電報、電話的發明和應用,逐步代替瞭一部分郵件傳遞。20世紀無綫電的發明,無綫電廣播、傳真、電視的廣泛應用使人們坐在傢裏也能知道世界上發生瞭哪些大事瞭,而且可以聆聽和欣賞到世界各地歌舞、風土人情及曆史文化藝術作品。特彆是近幾十年現代短波通信、微波、衛星通信和光縴通信以及移動通信的發展,人類通信已“全球漫遊”,瞬息億萬裏,天涯咫尺間,而今用計算機存儲、處理信息及通過網絡傳送信息。網絡對話,一聽音樂,點想看的電影隻需要動動鼠標就可辦到瞭。使辦公室及商貿通信對紙張、電話、郵件的依賴性大大減少。現代通信已成為當今社會生活和經濟生話的“神經係統”。通信是軍事高科技戰中的“韆裏跟、順風耳”。
21世紀人類正在步入信息和網絡時代,社會信息化又促進網絡技術的創新和應用,各類信息網絡擴展到世界每個角落,將整個世界更為緊密地聯係在一起。人們驚嘆:“世界越來越小!”通信網絡將生産、分配、交換、消費有機地聯係起來,加速瞭生産和流通過程,給社會帶來巨大的經濟效益,同時也提高瞭人們精神文化生活質量。高速信息流、物流打破瞭地域限製。時間和空間變小瞭,通信是信息化的重要組成部分,信息化是現代社會的重要標誌之一。因此人們急需學習通信技術方麵的基本科學知識。
《<信息世界與人類>科普叢書·人類社會的神經係統:現代通信技術(第2版)》是《信息世界與人類》科普係列叢書中的一本,與信息世界和信息技術相關的其他知識,都可以在叢書的其他姊妹篇中獲得更多、更詳細的知識。
《<信息世界與人類>科普叢書·人類社會的神經係統:現代通信技術(第2版)》內容廣泛,涉及很多方麵的技術知識,編者引用瞭不少文獻中較為通俗、技術較成熟的部分,在此對所有引用文獻的作者錶示衷心的感謝。
內頁插圖
目錄
第一章 通信開拓發展的曆程
一、通信發展史上的裏程碑
二、業餘無綫電愛好者的功勛
三、初期的通信係統
四、通信技術的基礎知識
五、無綫電通信係統
六.頻分復用實現多路通信
七、離散信號通信——時分復用
八、數字信號通信
九、交換和網絡
第二章 短波、超短波通信係統
一、現代短波通信
一、電波奇特的傳播特性
三、無綫電信號傳輸係統
四、單邊帶通信技術
五、現代自適應通信
六、對講係統及應用
七、神奇保密的擴頻、跳頻通信
八、短波、超短波通信在軍事上的應用
九、對流層散射通信的應用
十、刀光劍影的保密與竊密鬥爭
第三章 微波接力通信
一、奇特的“大鍋”
一、微波——電磁波“傢族”中的重要成員
三、微波通信——微波攜帶信息在天空飛馳
四、為什麼地麵微波通信要接力傳輸
五、微波的定嚮傳輸與奇特的“大鍋”
六、寬闊的無綫電信息“公路”——微波接力通信發展的曆史迴顧
七、怎樣實現多路通信——各路信號依次分道傳輸
八、頻分復用多路通信——各路信號按頻率分道依次傳輸
九、成百上韆路電話是怎樣頻分復用的——頻分復用多路電話的群路等級係列
十、時分復用多路通信——各路信號按時間分道依次間斷地交錯傳輸
十一、數字通信——用脈碼組作為載體攜帶信息在信道上傳輸
十二、數字信號的碼元、碼元速率和信息速率
十三、為什麼數字通信將會逐漸取代模擬通信
十四、30路數字電話是怎樣時分復用的-PCM路係統的幀結構
十五、成百上韆路數字電話是怎樣時分復用的——數字電話多路復用的群路等級係列
十六、世界統一采用的數字復接群路等級係列——同步數字復接係列
十七、微波接力通信綫路的組成
十八、現代通信傳輸的主要支柱——微波接力通信的發展趨嚮
第四章 衛星通信技術
一、衛星通信之父剋拉剋的齣色預見
……
《信息世界與人類》科普叢書·人類社會的神經係統:現代通信技術(第2版) 第一章:從遠古的呼喚到數字的脈搏——通信技術的起源與演進 在人類文明的黎明,信息傳遞的手段簡陋而原始。一聲長嘯,一次擊鼓,一次篝火的升起,都承載著至關重要的信息,跨越有限的空間,連接著分散的個體。這些早期信號的傳遞,雖然微弱,卻是人類社會集體意識萌芽的起點,是信息流通最樸素的雛形。隨著人類智慧的不斷拓展,符號、文字應運而生,它們將信息固化,使其得以跨越時空的限製,在更廣闊的範圍內傳播。信使奔走,書信往來,這些古老的方式,在漫長的曆史長河中,編織著人類社會的信息網絡,維係著文明的延續與發展。 然而,真正意義上的通信革命,始於對電磁波的發現和運用。從電報的誕生,跨越山川湖海,實現瞬息萬裏的信息傳遞,到電話的發明,將聲音的傳遞從文字的束縛中解放齣來,人類社會的信息傳遞能力實現瞭質的飛躍。無綫電的齣現,更是打破瞭空間的壁壘,信息得以以更自由、更廣泛的方式傳播。每一次技術的突破,都深刻地改變著人類的生産方式、生活模式乃至思維方式。從廣播中的聲音,到電視裏的影像,再到互聯網的連接,信息以前所未有的速度和規模,湧入人類生活的每一個角落。 本章將深入探討這些早期通信技術的原理、發展曆程及其對人類社會産生的深遠影響。我們將追溯從古老的信號傳遞到現代數字脈搏的演變軌跡,理解每一次技術革新背後所蘊含的科學原理和人類的智慧結晶。我們將看到,通信技術並非孤立的技術發展,而是與社會、經濟、文化緊密相連,共同塑造瞭今天的世界。 第二章:數字洪流的構建——信息編碼、傳輸與交換的基礎 現代通信技術的核心,在於將紛繁復雜的信息轉化為計算機能夠理解和處理的數字信號,並通過高效的媒介進行傳輸和交換。本章將揭示數字信息世界的奧秘,深入剖析信息編碼、傳輸與交換的關鍵技術。 信息編碼:從模擬到數字的轉換 我們將從信息源開始,探討如何將模擬信號(如聲音、圖像)通過采樣、量化等過程,轉化為離散的數字比特流。我們將理解不同編碼方式(如PCM、JPEG、MPEG)的原理,以及它們如何平衡信息保真度與壓縮效率。編碼技術是數字通信的基石,它決定瞭信息的存儲、處理和傳輸效率。 數字信號的傳輸:信號的旅程 數字信號並非孤立存在,它們需要通過各種媒介進行傳輸。本章將詳細介紹不同傳輸介質的特性,包括同軸電纜、光縴、無綫電波等。我們將深入理解信號在傳輸過程中可能遇到的挑戰,如衰減、噪聲、失真,以及糾錯編碼、信道均衡等技術如何確保信號的可靠傳輸。 網絡交換:信息流動的神經網絡 信息在現代社會如同血液,在龐大的網絡中流動。本章將重點闡述分組交換和電路交換的原理,以及它們在構建現代通信網絡中的作用。我們將瞭解路由器、交換機等網絡設備的功能,以及TCP/IP協議棧如何協調海量數據的傳輸與路由。從局域網到廣域網,再到互聯網,網絡交換技術構建瞭連接世界的數字神經網絡。 第三章:連接世界的網絡——互聯網的架構、協議與應用 互聯網,作為人類曆史上最偉大的信息基礎設施之一,已經深刻地改變瞭我們的生活。本章將剝開互聯網的神秘麵紗,深入探究其底層的架構、核心的協議以及豐富多彩的應用。 互聯網的架構:分層的設計哲學 我們將認識到互聯網並非一個單一的實體,而是一個由無數獨立網絡互聯而成的龐大體係。本章將詳細介紹互聯網的分層結構,從物理層到應用層,逐一解析各層的功能和作用。我們將理解IP地址、域名係統(DNS)等在網絡尋址中的關鍵角色。 核心協議:互聯網的語言 在信息浩瀚的海洋中,協議是不同設備之間進行有效溝通的語言。本章將重點講解TCP/IP協議族的組成和工作原理,包括TCP提供的可靠傳輸、UDP提供的快速傳輸,以及HTTP、FTP等應用層協議如何支持網頁瀏覽、文件傳輸等活動。理解這些協議,就如同掌握瞭互聯網的運行規則。 互聯網的應用:改變世界的數字服務 從最初的電子郵件、網頁瀏覽,到如今的社交媒體、在綫視頻、雲計算、物聯網,互聯網的應用層齣不窮,深刻地改變著人們的工作、學習、娛樂和社交方式。本章將迴顧互聯網應用的發展曆程,並展望未來可能齣現的新型應用和服務。 第四章:無處不在的連接——移動通信的演進與技術 智能手機的普及,讓通信技術以前所未有的方式融入瞭我們的日常生活。本章將聚焦移動通信領域,迴顧其從2G到5G的演進曆程,並解析其中的關鍵技術。 從2G到5G:通信速度與能力的飛躍 我們將迴顧2G時代的短信和語音通話,3G時代的數據傳輸突破,4G時代的高速上網體驗,以及5G時代所帶來的超低延遲、海量連接等革命性變化。本章將詳細介紹每個代際通信技術的核心特徵和技術突破。 蜂窩網絡:移動通信的基石 我們將深入理解蜂窩網絡的工作原理,包括基站、小區劃分、頻率復用等概念。我們將瞭解移動設備如何與基站進行通信,以及數據如何在網絡中進行傳遞。 無綫傳輸技術:連接的無形之手 本章將介紹Wi-Fi、藍牙等無綫通信技術,以及它們在短距離通信中的重要作用。我們還將探討5G技術中的關鍵技術,如大規模MIMO、波束賦形、網絡切片等,理解它們如何實現更高的數據傳輸速率和更低的延遲。 第五章:信息的安全衛士——通信安全與隱私保護 隨著通信的普及,信息安全與隱私保護的重要性日益凸顯。本章將探討通信過程中麵臨的各種安全威脅,以及保障信息安全的關鍵技術。 通信安全威脅:潛藏的風險 我們將分析各種常見的通信安全威脅,如竊聽、篡改、欺騙、拒絕服務攻擊等。瞭解這些威脅的原理,有助於我們更好地防範。 加密技術:信息的盾牌 本章將深入淺齣地介紹加密技術,包括對稱加密和非對稱加密的原理,以及公鑰基礎設施(PKI)在數字證書和身份驗證中的作用。我們將理解SSL/TLS等協議如何為互聯網通信提供安全保障。 隱私保護:數字時代的公民權利 隨著大數據時代的到來,個人隱私的邊界日益模糊。本章將探討用戶數據在通信過程中的收集、存儲和使用,以及相關的隱私政策和法律法規。我們將瞭解匿名化技術、差分隱私等在保護個人隱私方麵的應用。 第六章:通信技術的未來——展望智能互聯的新紀元 通信技術的發展永不止步,它正引領我們邁嚮一個更加智能、更加互聯的未來。本章將展望通信技術的未來發展趨勢,以及它們可能帶來的深刻變革。 萬物互聯:智能化的世界 我們將探討物聯網(IoT)的發展,包括傳感器、嵌入式設備如何連接到網絡,實現物理世界與數字世界的融閤。智能傢居、智能城市、工業自動化等應用將展現萬物互聯的巨大潛力。 人工智能與通信的融閤 人工智能正在深刻地改變通信的各個環節,從網絡優化、流量預測,到智能語音助手、個性化內容推薦,AI的應用將使通信更加高效、智能和人性化。 下一代通信技術:6G與beyond 我們還將簡要展望6G技術的發展方嚮,包括太赫茲通信、空天地一體化網絡、量子通信等前沿技術,以及它們可能為社會帶來的顛覆性影響。 《信息世界與人類》科普叢書·人類社會的神經係統:現代通信技術(第2版),旨在為廣大讀者提供一個全麵、深入、易懂的視角,理解現代通信技術如何構建起信息世界的脈絡,又如何與人類社會緊密相連,共同演進。通過本書,您將不僅能掌握通信技術的奧秘,更能深刻體會信息時代對人類文明的塑造與影響。