内容简介
通信是人类的语言、文字、图像、数据、符号等信息的传输与交换的一种手段。通信是随着人类进步而不断发展的,它不断推动人类社会发展和进步。在古代人们用灯光、旗鼓、烽火等简单方式来传送信息。后来统治者为“发布政令”方便起见,建立了通邮驿站,但靠步行通邮,急件则用贴有鸡毛的“鸡毛信”快马加鞭地传递。公元前五百年,古希腊人在马拉松打败了波斯人的入侵,选出壮士“飞毛脚”一路奔跑到雅典报捷。
19世纪中期电报、电话的发明和应用,逐步代替了一部分邮件传递。20世纪无线电的发明,无线电广播、传真、电视的广泛应用使人们坐在家里也能知道世界上发生了哪些大事了,而且可以聆听和欣赏到世界各地歌舞、风土人情及历史文化艺术作品。特别是近几十年现代短波通信、微波、卫星通信和光纤通信以及移动通信的发展,人类通信已“全球漫游”,瞬息亿万里,天涯咫尺间,而今用计算机存储、处理信息及通过网络传送信息。网络对话,一听音乐,点想看的电影只需要动动鼠标就可办到了。使办公室及商贸通信对纸张、电话、邮件的依赖性大大减少。现代通信已成为当今社会生活和经济生话的“神经系统”。通信是军事高科技战中的“千里跟、顺风耳”。
21世纪人类正在步入信息和网络时代,社会信息化又促进网络技术的创新和应用,各类信息网络扩展到世界每个角落,将整个世界更为紧密地联系在一起。人们惊叹:“世界越来越小!”通信网络将生产、分配、交换、消费有机地联系起来,加速了生产和流通过程,给社会带来巨大的经济效益,同时也提高了人们精神文化生活质量。高速信息流、物流打破了地域限制。时间和空间变小了,通信是信息化的重要组成部分,信息化是现代社会的重要标志之一。因此人们急需学习通信技术方面的基本科学知识。
《<信息世界与人类>科普丛书·人类社会的神经系统:现代通信技术(第2版)》是《信息世界与人类》科普系列丛书中的一本,与信息世界和信息技术相关的其他知识,都可以在丛书的其他姊妹篇中获得更多、更详细的知识。
《<信息世界与人类>科普丛书·人类社会的神经系统:现代通信技术(第2版)》内容广泛,涉及很多方面的技术知识,编者引用了不少文献中较为通俗、技术较成熟的部分,在此对所有引用文献的作者表示衷心的感谢。
内页插图
目录
第一章 通信开拓发展的历程
一、通信发展史上的里程碑
二、业余无线电爱好者的功勋
三、初期的通信系统
四、通信技术的基础知识
五、无线电通信系统
六.频分复用实现多路通信
七、离散信号通信——时分复用
八、数字信号通信
九、交换和网络
第二章 短波、超短波通信系统
一、现代短波通信
一、电波奇特的传播特性
三、无线电信号传输系统
四、单边带通信技术
五、现代自适应通信
六、对讲系统及应用
七、神奇保密的扩频、跳频通信
八、短波、超短波通信在军事上的应用
九、对流层散射通信的应用
十、刀光剑影的保密与窃密斗争
第三章 微波接力通信
一、奇特的“大锅”
一、微波——电磁波“家族”中的重要成员
三、微波通信——微波携带信息在天空飞驰
四、为什么地面微波通信要接力传输
五、微波的定向传输与奇特的“大锅”
六、宽阔的无线电信息“公路”——微波接力通信发展的历史回顾
七、怎样实现多路通信——各路信号依次分道传输
八、频分复用多路通信——各路信号按频率分道依次传输
九、成百上千路电话是怎样频分复用的——频分复用多路电话的群路等级系列
十、时分复用多路通信——各路信号按时间分道依次间断地交错传输
十一、数字通信——用脉码组作为载体携带信息在信道上传输
十二、数字信号的码元、码元速率和信息速率
十三、为什么数字通信将会逐渐取代模拟通信
十四、30路数字电话是怎样时分复用的-PCM路系统的帧结构
十五、成百上千路数字电话是怎样时分复用的——数字电话多路复用的群路等级系列
十六、世界统一采用的数字复接群路等级系列——同步数字复接系列
十七、微波接力通信线路的组成
十八、现代通信传输的主要支柱——微波接力通信的发展趋向
第四章 卫星通信技术
一、卫星通信之父克拉克的出色预见
……
《信息世界与人类》科普丛书·人类社会的神经系统:现代通信技术(第2版) 第一章:从远古的呼唤到数字的脉搏——通信技术的起源与演进 在人类文明的黎明,信息传递的手段简陋而原始。一声长啸,一次击鼓,一次篝火的升起,都承载着至关重要的信息,跨越有限的空间,连接着分散的个体。这些早期信号的传递,虽然微弱,却是人类社会集体意识萌芽的起点,是信息流通最朴素的雏形。随着人类智慧的不断拓展,符号、文字应运而生,它们将信息固化,使其得以跨越时空的限制,在更广阔的范围内传播。信使奔走,书信往来,这些古老的方式,在漫长的历史长河中,编织着人类社会的信息网络,维系着文明的延续与发展。 然而,真正意义上的通信革命,始于对电磁波的发现和运用。从电报的诞生,跨越山川湖海,实现瞬息万里的信息传递,到电话的发明,将声音的传递从文字的束缚中解放出来,人类社会的信息传递能力实现了质的飞跃。无线电的出现,更是打破了空间的壁垒,信息得以以更自由、更广泛的方式传播。每一次技术的突破,都深刻地改变着人类的生产方式、生活模式乃至思维方式。从广播中的声音,到电视里的影像,再到互联网的连接,信息以前所未有的速度和规模,涌入人类生活的每一个角落。 本章将深入探讨这些早期通信技术的原理、发展历程及其对人类社会产生的深远影响。我们将追溯从古老的信号传递到现代数字脉搏的演变轨迹,理解每一次技术革新背后所蕴含的科学原理和人类的智慧结晶。我们将看到,通信技术并非孤立的技术发展,而是与社会、经济、文化紧密相连,共同塑造了今天的世界。 第二章:数字洪流的构建——信息编码、传输与交换的基础 现代通信技术的核心,在于将纷繁复杂的信息转化为计算机能够理解和处理的数字信号,并通过高效的媒介进行传输和交换。本章将揭示数字信息世界的奥秘,深入剖析信息编码、传输与交换的关键技术。 信息编码:从模拟到数字的转换 我们将从信息源开始,探讨如何将模拟信号(如声音、图像)通过采样、量化等过程,转化为离散的数字比特流。我们将理解不同编码方式(如PCM、JPEG、MPEG)的原理,以及它们如何平衡信息保真度与压缩效率。编码技术是数字通信的基石,它决定了信息的存储、处理和传输效率。 数字信号的传输:信号的旅程 数字信号并非孤立存在,它们需要通过各种媒介进行传输。本章将详细介绍不同传输介质的特性,包括同轴电缆、光纤、无线电波等。我们将深入理解信号在传输过程中可能遇到的挑战,如衰减、噪声、失真,以及纠错编码、信道均衡等技术如何确保信号的可靠传输。 网络交换:信息流动的神经网络 信息在现代社会如同血液,在庞大的网络中流动。本章将重点阐述分组交换和电路交换的原理,以及它们在构建现代通信网络中的作用。我们将了解路由器、交换机等网络设备的功能,以及TCP/IP协议栈如何协调海量数据的传输与路由。从局域网到广域网,再到互联网,网络交换技术构建了连接世界的数字神经网络。 第三章:连接世界的网络——互联网的架构、协议与应用 互联网,作为人类历史上最伟大的信息基础设施之一,已经深刻地改变了我们的生活。本章将剥开互联网的神秘面纱,深入探究其底层的架构、核心的协议以及丰富多彩的应用。 互联网的架构:分层的设计哲学 我们将认识到互联网并非一个单一的实体,而是一个由无数独立网络互联而成的庞大体系。本章将详细介绍互联网的分层结构,从物理层到应用层,逐一解析各层的功能和作用。我们将理解IP地址、域名系统(DNS)等在网络寻址中的关键角色。 核心协议:互联网的语言 在信息浩瀚的海洋中,协议是不同设备之间进行有效沟通的语言。本章将重点讲解TCP/IP协议族的组成和工作原理,包括TCP提供的可靠传输、UDP提供的快速传输,以及HTTP、FTP等应用层协议如何支持网页浏览、文件传输等活动。理解这些协议,就如同掌握了互联网的运行规则。 互联网的应用:改变世界的数字服务 从最初的电子邮件、网页浏览,到如今的社交媒体、在线视频、云计算、物联网,互联网的应用层出不穷,深刻地改变着人们的工作、学习、娱乐和社交方式。本章将回顾互联网应用的发展历程,并展望未来可能出现的新型应用和服务。 第四章:无处不在的连接——移动通信的演进与技术 智能手机的普及,让通信技术以前所未有的方式融入了我们的日常生活。本章将聚焦移动通信领域,回顾其从2G到5G的演进历程,并解析其中的关键技术。 从2G到5G:通信速度与能力的飞跃 我们将回顾2G时代的短信和语音通话,3G时代的数据传输突破,4G时代的高速上网体验,以及5G时代所带来的超低延迟、海量连接等革命性变化。本章将详细介绍每个代际通信技术的核心特征和技术突破。 蜂窝网络:移动通信的基石 我们将深入理解蜂窝网络的工作原理,包括基站、小区划分、频率复用等概念。我们将了解移动设备如何与基站进行通信,以及数据如何在网络中进行传递。 无线传输技术:连接的无形之手 本章将介绍Wi-Fi、蓝牙等无线通信技术,以及它们在短距离通信中的重要作用。我们还将探讨5G技术中的关键技术,如大规模MIMO、波束赋形、网络切片等,理解它们如何实现更高的数据传输速率和更低的延迟。 第五章:信息的安全卫士——通信安全与隐私保护 随着通信的普及,信息安全与隐私保护的重要性日益凸显。本章将探讨通信过程中面临的各种安全威胁,以及保障信息安全的关键技术。 通信安全威胁:潜藏的风险 我们将分析各种常见的通信安全威胁,如窃听、篡改、欺骗、拒绝服务攻击等。了解这些威胁的原理,有助于我们更好地防范。 加密技术:信息的盾牌 本章将深入浅出地介绍加密技术,包括对称加密和非对称加密的原理,以及公钥基础设施(PKI)在数字证书和身份验证中的作用。我们将理解SSL/TLS等协议如何为互联网通信提供安全保障。 隐私保护:数字时代的公民权利 随着大数据时代的到来,个人隐私的边界日益模糊。本章将探讨用户数据在通信过程中的收集、存储和使用,以及相关的隐私政策和法律法规。我们将了解匿名化技术、差分隐私等在保护个人隐私方面的应用。 第六章:通信技术的未来——展望智能互联的新纪元 通信技术的发展永不止步,它正引领我们迈向一个更加智能、更加互联的未来。本章将展望通信技术的未来发展趋势,以及它们可能带来的深刻变革。 万物互联:智能化的世界 我们将探讨物联网(IoT)的发展,包括传感器、嵌入式设备如何连接到网络,实现物理世界与数字世界的融合。智能家居、智能城市、工业自动化等应用将展现万物互联的巨大潜力。 人工智能与通信的融合 人工智能正在深刻地改变通信的各个环节,从网络优化、流量预测,到智能语音助手、个性化内容推荐,AI的应用将使通信更加高效、智能和人性化。 下一代通信技术:6G与beyond 我们还将简要展望6G技术的发展方向,包括太赫兹通信、空天地一体化网络、量子通信等前沿技术,以及它们可能为社会带来的颠覆性影响。 《信息世界与人类》科普丛书·人类社会的神经系统:现代通信技术(第2版),旨在为广大读者提供一个全面、深入、易懂的视角,理解现代通信技术如何构建起信息世界的脉络,又如何与人类社会紧密相连,共同演进。通过本书,您将不仅能掌握通信技术的奥秘,更能深刻体会信息时代对人类文明的塑造与影响。