第三节 信息技术
微电子技术、计算机技术、通讯技术的有机结合构成了信息社会的基石，也是新技术革命的重要标志。
一、微电子技术
微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术，包括系统和电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术，对信息时代具有巨大影响。微电子技术是信息社会的基石，实现网络的信息化，其关键部件不管是计算机还是通讯装备，都以集成电路为基础。
(一)微电子技术的由来
微电子技术是在电子电路和系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的，
电子技术是关于在各种控制条件下产生电子现象及其应用的技术，后来扩展到利用电子运动特性制成各种电子产品及电子设备的诸多技术和产业领域。电子技术源于通讯技术，初期包括电信、广播技术及电子管、矿石检波器、电子显微镜、X射线的应用，二战中扩展到雷达和微波技术、脉冲通讯、电子计算机以及数字控制。
1947年晶体管发明，尤其是1958年集成电路(Integrated Circuit，IC)发明后，微电子技术异军突起，迅速发展。
集成电路是微电子技术的代表。集成电路是在数平方毫米的半导体材料上，用微米及亚微米刻蚀加工技术，制造成10万以上晶体管构成的微缩单元电子电路，俗称集成块，并应用这种芯片装配成各种微型电子设备。其特点是精细或超精细微加工技术。单位面积芯片上制造的晶体管数量称为集成度，是标志集成电路工艺水平的重要指标。
(二)微电子技术的应用
集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点;同时成本低，便于大规模生产。不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛应用。用集成电路装配电子设备，其装配密度比晶体管提高几十至几千倍，设备的可靠性也可大大提高。
几乎所有的传统产业，只要与微电子技术结合，用集成电路芯片进行智能改造，就会焕然一新。例如，微机控制的数控机床己不再是传统的机床;又如，汽车的电子化导致汽车工业的革命，先进的现代化汽车其电子装备已占其总成本的70%。进入信息化社会，集成电路成为武器的一个组成单元，于是电子战、智能武器应运而生;雷达的精确定位和导航，战略导弹的减重增程，战术导弹的精确制导，巡航导弹的图形识别与匹配，以及各类卫星的有效载荷和寿命的提高等等，其核心技术都是微电子技术。
集成电路在整机中的应用，以计算机居首，其次是通讯，第三位则是消费类电子。集成电路技术是一种使其他所有工业黯然失色，又使其他工业得以繁荣发展的技术，芯片体积从1959年到1999年40年间缩小到140分之一，而价格降低到107分之一。2000年以集成电路为基础的电子信息产业成为世界第一大产业。
微电子技术的发展水平和产业规模是一个国家经济实力的重要标志。
(三)微电子技术的展望
当前微电子技术发展已经进入系统集成芯片(SOC)的时代。可将整个系统或子系统集成在一个硅芯片上。
进一步发展，可以将各种物理的、化学的和生物的敏感器(执行信息获取功能)和执行器与信息处理系统集成在一起，从而完成从信息获取、处理、存储、传输到执行的系统功能，这是一个更广义上的系统集成芯片。
可以认为这是微电子技术的又一次革命性变革。如同细胞组成人体一样，它将成为现代工农业、国防装备和家庭耐用消费品的“细胞”。
二、计算机技术
电子计算机，俗称电脑，是一种能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。
电子计算机是20世纪最伟大的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展。它的应用领域从最初的军事科研扩展到社会的各个领域，形成规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，引发了深刻的社会变革。计算机已遍及世界各个角落，进入千家万户，成为信息社会必不可少的工具。它是人类进入信息时代的重要标志之一。
(一)计算机的分类
1.超级计算机(Supercomputers)
指由数百数千甚至更多的处理器组成、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。
超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，是一个国家科技发展水平和综合国力的重要标志。
超级计算机拥有最强的并行计算能力，主要用于科学计算。在气象、军事、能源、航天、探矿等领域承担大规模、高速度的计算任务。
2012年6月18日，国际超级计算机组织公布最新的全球超级计算机500强名单，美国超级计算机“红杉”夺取世界第一宝座。“红杉”的持续运算测试达到每秒16324万亿次运算，其峰值运算速度高达每秒20132万亿次。“中国国家超级计算天津中心的“天河一号”超级计算机名列第五，深圳中心的“星云”超级计算机排名第十。
2.网络计算机
(1)服务器(Server)
专指某些高性能计算机，能通过网络对外提供服务。相对于普通电脑来说，稳定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此在CPU、芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件方面和普通电脑有所不同。服务器是网络的节点，存储、处理网络上80%的数据、信息，在网络中起到举足轻重的作用。它们是为客户端计算机提供各种服务的高性能计算机，其高性能主要表现在高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。
服务器主要有网络服务器DNS(Domain Name Service，域名系统)和DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机设置协议)、打印服务器、终端服务器、磁盘服务器、邮件服务器、文件服务器等。
(2)工作站(Workstation)
是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而开发的高性能计算机。它属于一种高档电脑，一般拥有较大屏幕显示器和大容量的内存和硬盘，也拥有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。
(3)集线器(HUB)
是一种共享介质的网络设备，它的作用可以简单地理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。
(4)交换机(Switch)
是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。
(5)路由器(Router)
是一种负责寻径的网络设备，它在互联网络中从多条路径中寻找通讯量最少的一条网络路径提供给用户通信。
3.工业控制计算机
是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的计算机系统的总称，简称工控机。
工控机由计算机和过程输入、输出(I/O)两大部分组成。计算机由主机、输入输出设备和外部磁盘机、磁带机等组成。在计算机外部又增加一部分过程输入/输出通道，一方面，这部分过程输入/输出通道能把生产过程的检测数据送入计算机进行处理;另一方面，这部分过程输入/输出通道能将计算机对生产过程行使的控制命令、信息转换成工业控制对象的控制变量信号，再送往工业控制对象的控制器，由控制器对生产设备行使运行控制。
工控机主要有以下五类:
(1)IPC(Industrial Personal Computer，PC总线工业电脑)
(2)PLC(Programmable Logic Controller，可编程控制系统)
(3)DCS(Distributed Control System，分散型控制系统)
(4)FCS(Fieldbus Control System，现场总线系统)
(5)CNC(Computer Numerical Cntrol，数控机床系统)
4.个人计算机
(1)台式机(Desktop)
也叫桌面机。是一种独立相分离的计算机，跟其他部件无联系，相对于笔记本和上网本体积较大，主机、显示器等设备一般相对独立，一般需要放置在电脑桌或者专门的工作台上，因此命名为台式机。多数家庭和公司用的都是台式机。性能相对较笔记本电脑更强。
(2)电脑一体机
芯片、主板与显示器集成在一起，显示器就是一台电脑，只要将键盘和鼠标连接到显示器上，机器就能使用。随着无线技术的发展，电脑一体机的键盘、鼠标与显示器可实现无线链接，机器只有一根电源线。解决了台式机线缆多、杂的问题。有的电脑一体机具有电视接收、AV(影音播放设备系统)功能。
(3)笔记本电脑(Notebook或Laptop)
又称手提电脑或膝上型电脑，是一种小型、可携带的个人电脑，通常重1～3公斤。笔记本电脑除了键盘外，还提供了触控板(Touch Pad)或触控点(Pointing Stick)，提供了更好的定位和输入功能。
笔记本电脑分为6类:商务型、时尚型、多媒体应用型、上网型、学习型、特殊用途。
(4)掌上电脑(PDA)
一种运行在嵌入式操作系统和内嵌式应用软件之上的小巧、轻便、易带、实用、价廉的手持式计算设备。无论体积、功能和硬件配备，比笔记本电脑简单，轻便。
掌上电脑除了用来管理个人信息(如通讯录、计划等)，还可以上网浏览页面，收发Email(Electronic mail，电子邮件)，还有录音机功能、英汉—汉英词典功能、全球时钟对照功能、提醒功能、休闲娱乐功能、传真管理功能等。
在掌上电脑基础上加上手机功能，就成了智能手机(Smart phone)。
(5)平板电脑
是一款无须翻盖、没有键盘却功能完整的电脑，其构成组件与笔记本电脑基本相同，但它是利用触笔在屏幕上书写，而不是使用键盘和鼠标输入，并且打破了笔记本电脑键盘与屏幕垂直的J型设计模式。除了拥有笔记本电脑的所有功能外，还支持手写输入或语音输入，移动性和便携性更胜一筹。
5.嵌入式计算机
即嵌入式系统(Embedded systems)，是一种以应用为中心，以微处理器为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。
它是计算机市场中增长最快的领域，也是种类繁多，形态多种多样的计算机系统。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上PDA、计算器、电视机顶盒、手机、数字电视、多媒体播放器、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。
嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器，分成四类:
(1)嵌入式微控制器( Micro Contrller Unit，MCU，俗称单片机)
(2)嵌入式微处理器( Micro Processor Unit，MPU)
(3)嵌入式DSP处理器( Digital Signal Processor，DSP)
(4)嵌入式芯片系统( System on Chip，SOC)
(二)计算机的特点
1.计算速度快
超级计算机的运算速度已达每秒亿亿次，微机也可达每秒亿次以上，使大量复杂的科学计算问题得以解决。例如卫星轨道的计算、大型水坝的计算、24小时天气预报的计算等，过去人工计算需要几年、几十年，而现在只需几天甚至几分钟就可完成。
2.计算精确度高
科学技术的发展，特别是尖端科学技术的发展，需要高度精确的计算。计算机控制的导弹之所以能准确击中预定的目标，是与计算机的精确计算分不开的。一般计算机可以有十几位甚至几十位(二进制)有效数字，计算精度可由千分之几到百万分之几，是其他计算工具望尘莫及的。
3.有逻辑判断能力
随着计算机存储容量的不断增大，可存储记忆的信息越来越多。计算机不仅能进行计算，而且能把参加运算的数据、程序以及中间结果和最后结果保存起来，以供用户随时调用;还可以对各种信息(如语言、文字、图形、图像、音乐等)通过编码技术进行算术运算和逻辑运算，甚至进行推理和证明。
4.有自动控制能力
计算机内部操作是根据人们事先编好的程序自动控制进行的。用户事先设计好运行步骤与程序，计算机严格按程序规定的步骤操作，整个过程不需人工干预。
(三)计算机的发展简史
1.大型主机阶段
20世纪40～50年代，是第一代电子管计算机。经历了电子管数字计算机、晶体管数字计算机、集成电路数字计算机的发展历程，计算机技术逐渐走向成熟。
2.小型计算机阶段
20世纪60、70年代，是对大型主机进行的第一次“缩小化”，以满足中小企业、事业单位的信息处理要求，成本较低，价格可被接受。
3.微型计算机阶段
20世纪70、80年代，是对大型主机进行的第二次“缩小化”。1976年美国苹果公司成立，1977年就推出了AppleII计算机，大获成功。1981年IBM(International Business Machines Corporation，美国国际商业机器公司)推出IBM－PC(Personal Computer，个人计算机)，此后它经历了若干代的演进，占领了个人计算机市场，使得个人计算机得到了很大的普及。
4.客户机/服务器(Client/Server，C/S)阶段
随着1964年IBM与美国航空公司建立了第一个全球联机订票系统，把美国当时2000多个订票的终端用电话线连接在了一起，标志着计算机进入了客户机/服务器阶段，这种模式至今仍在大量使用。
在客户机/服务器网络中，服务器是网络的核心，而客户机是网络的基础，客户机依靠服务器获得所需要的网络资源，而服务器为客户机提供网络必须地资源。C/S结构的优点是能充分发挥客户端PC的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器，大大减轻了服务器的压力。
5. Internet阶段
也称互联网、因特网、网际网阶段。互联网即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。
互联网始于1969年，是在ARPA(美国国防部研究计划署)制定的协定下将美国西南部的大学UCLA(加利福尼亚大学洛杉矶分校)、Stanford Research Institute(史坦福大学研究学院)、UCSB(加利福尼亚大学)和University of Utah(犹他州大学)的四台主要的计算机连接起来。此后经历了文本到图片，到语音、视频等阶段，宽带越来越快，功能越来越强。
互联网的特征是:全球性、海量性、匿名性、交互性、成长性、扁平性、即时性、多媒体性、成瘾性、喧哗性。
互联网的意义不应低估。它是人类迈向地球村坚实的一步。
6.云计算时代
从2008年起，云计算(Cloud Computing)概念逐渐流行起来，它正在成为一个通俗和大众化(Popular)的词语。
云计算被视为“革命性的计算模型”，因为它使得超级计算能力通过互联网自由流通成为了可能。企业与个人用户无需再投入昂贵的硬件购置成本，只需要通过互联网来购买租赁计算力，用户只用为自己需要的功能付钱，同时消除传统软件在硬件、软件、专业技能方面的花费。
云计算让用户脱离技术与部署上的复杂性而获得应用。云计算囊括了开发、架构、负载平衡和商业模式等，是软件业的未来模式。它基于Web的服务，也是以互联网为中心。
(四)计算机的应用领域
计算机的应用已渗透到社会的各个领域，正在改变着人们的工作、学习和生活的方式，推动着社会的发展。归纳起来可分为以下几个方面:
1.科学计算
也称数值计算。计算机最开始是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数值计算而研制的计算工具。随着现代科学技术的进一步发展，数值计算在现代科学研究中的地位不断提高，在尖端科学领域中，显得尤为重要。例如，人造卫星轨迹的计算，房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船的研究设计都离不开计算机的精确计算。在工业、农业以及人类社会的各领域中，计算机的应用都取得了许多重大突破，就连我们每天收听收看的天气预报都离不开计算机的科学计算。
2.数据处理
在科学研究和工程技术中，会得到大量的原始数据，其中包括大量数字、图片、文字、声音等信息。数据处理就是对数据进行收集、分类、排序、存储、计算、传输、制表等操作。
目前计算机的信息处理应用已非常普遍，如人事管理、库存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索、经济管理等。
信息处理已成为当代计算机的主要任务。是现代化管理的基础。
3.自动控制
是指通过计算机对某一过程进行自动操作，它不需人工干预，能按人预定的目标和预定的状态进行过程控制。
所谓过程控制是指对操作数据进行实时采集、检测、处理和判断，按最佳值进行调节的过程。目前被广泛用于操作复杂的钢铁工业、石油化工、医药工业等生产中。
使用计算机进行自动控制可大大提高控制的实时性和准确性，提高劳动效率、产品质量，降低成本，缩短生产周期。
计算机自动控制还在国防和航空航天领域中起决定性作用，例如，无人驾驶飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等飞行器的控制，都是靠计算机实现的。可以说计算机是现代国防和航空航天领域的神经中枢。
4.辅助设计
计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)是指借助计算机的帮助，自动或半自动地完成各类工程设计工作。
目前CAD技术已应用于飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计等。采用计算机辅助设计，可缩短设计时间，提高工作效率，节省人力、物力和财力，更重要的是提高设计质量。CAD已得到各国工程技术人员的高度重视。
有些国家把CAD和CAM(Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)、CAT(Computer Aided Test，计算机辅助测试)及CAE(Computer Aided Engineering，计算机辅助工程)组成一个集成系统，使设计、制造、测试和管理有机地组成为一体，形成高度的自动化系统，由此产生了自动化生产线和“无人工厂”。
计算机辅助教学(Computer Aided Instruction，CAI)是指用计算机来辅助完成教学计划或模拟某个实验过程。计算机可按不同要求，分别提供所需教材内容，还可以个别教学，及时指出该学生在学习中出现的错误，根据计算机对该生的测试成绩决定该生的学习从一个阶段进入另一个阶段。CAI不仅能减轻教师的负担，还能激发学生的学习兴趣，提高教学质量，为培养现代化、高质量人才提供了有效方法。
5.人工智能
人工智能(Artificial Intelligence，AI)是指计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。
人工智能是计算机应用的一个新领域，这方面的研究和应用正处于发展阶段，在医疗诊断、定理证明、语言翻译、机器人等方面，已有了显著的成效。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行思维、学习、推理、联想和决策，使计算机具有一定“思维能力”。我国已开发成功一些中医专家诊断系统，可以模拟名医给患者诊病开方。
机器人是计算机人工智能的典型例子。机器人的核心是计算机。第一代机器人是机械手;第二代机器人对外界信息能够反馈，有一定的触觉、视觉、听觉;第三代机器人是智能机器人，具有感知和理解周围环境，使用语言、推理、规划和操纵工具的技能，模仿人完成某些动作。机器人不怕疲劳，精确度高，适应力强，已用于搬运、喷漆、焊接、装配等工作或生产线。机器人能代替人在危险工作中进行繁重的劳动，如在有放射线、污染有毒、高温、低温、高压、水下等环境中工作。机器人已进入家庭，能代替人做部分家务，如清洁地面、擦窗玻璃、看护小孩、烹饪等。
机器人外貌是否酷似人类并不重要，关键是它应该可以离开人的控制，独立地感知外部环境并独立地做出反应。因此人们正在研究如何让计算机能听懂人的说话、看懂人写的文字的技术，称为“模式识别”。
6.多媒体应用
随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展，人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来，构成一种全新的概念——多媒体(Multimedia)。在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领域中，多媒体的应用发展很快。
7.计算机网络
由一些独立的和具备信息交换能力的计算机互联构成的系统，以实现资源共享。计算机在网络方面的应用使人类之间的交流跨越了时间和空间障碍。计算机网络已成为人类建立信息社会的物质基础，它给我们的生活和工作带来极大的方便和快捷，如在全国范围内的银行信用卡的使用，火车和飞机购票系统的使用等。现在，可以在全球最大的互联网络——Internet上进行浏览、检索信息、收发电子邮件、阅读书报、玩网络游戏、选购商品、参与众多问题的讨论、实现远程医疗服务等。
(五)未来的计算机
1.分子计算机
分子计算机体积小，耗电省，运算快，存储量大。
分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。转换开关为酶，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。
生物分子组成的计算机能在生化环境下，甚至在生物有机体中运行，并能以其他分子形式与外部环境交换。因此它将在医疗诊治、遗传追踪和仿生工程中发挥无法替代的作用。
分子芯片体积可比现在的芯片大大减小，而效率大大提高，分子计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。分子计算机具有惊人的存储容量，1立方米的DNA溶液可存储1万亿亿的二进制数据。分子计算机消耗的能量非常少，只有电子计算机的十亿分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白质分子，所以分子计算机既有自我修复的功能，又可直接与分子活体相连。
2.量子计算机
据美国IBM公司科学家伊萨克·张介绍，量子计算机是利用原子所具有的量子特性进行信息处理的一种全新概念的计算机。
量子理论认为，非相互作用下，原子在任一时刻都处于两种状态，称之为量子超态。原子会旋转，即同时沿上、下两个方向自旋，这正好与电子计算机0与1完全吻合。如果把一群原子聚在一起，它们不会像电子计算机那样进行线性运算，而是同时进行所有可能的运算，因此量子计算机处理数据时不是分步进行而是同时完成。只要40个原子一起计算，就相当于今天一台超级计算机的性能。量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，其运算速度可比奔腾4芯片快10亿倍，就像一枚信息火箭，在一瞬间搜寻整个互联网，可以轻易破解任何安全密码，黑客任务轻而易举，难怪美国中央情报局对它特别感兴趣。
3.光子计算机
光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机。光子计算机的基本组成部件是集成光路，要有激光器、透镜和核镜。
由于光子比电子速度快，光子计算机的运行速度可高达一万亿次。它的存贮量是现代计算机的几万倍，还可以对语言、图形和手势进行识别与合成。与电子计算机相比，能量消耗小，散发热量低。
目前，光子计算机的许多关键技术，如光存储技术、光互连技术、光电子集成电路等都已经获得突破，最大幅度地提高光子计算机的运算能力是当前科研工作面临的攻关课题。
1990年初，美国贝尔实验室制成世界上第一台原始的光子计算机。
光子计算机的问世和进一步完善，将为人类跨向更加美好的明天，提供无穷的力量。在不久的将来，光子计算机将成为人类普遍的工具。
4.纳米计算机
纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围，质地坚固，有极强的导电性，代替硅芯片制造计算机。
纳米是一个计量单位，一个纳米等于10－9米，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从20世纪80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。
现在纳米技术正从微电子机械系统起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积只有数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。
5.生物计算机
20世纪80年代以来，生物工程学家对人脑、神经元和感受器的研究倾注了很大精力，以期研制出可以模拟人脑思维、低耗、高效的第六代计算机——生物计算机。用蛋白质制造的电脑芯片，存储量可以达到普通电脑的10亿倍。生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息的速度也比人脑思维的速度快100万倍。
6.神经计算机
其特点是可以实现分布式联想记忆．并能在一定程度上模拟人和动物的学习功能。它是一种有知识、会学习、能推理的计算机，具有能理解自然语言、声音、文字和图像的能力，并且具有说话的能力，使人机能够用自然语言直接对话，它可以利用已有的和不断学习到的知识，进行思维、联想、推理，并得出结论，能解决复杂问题，具有汇集、记忆、检索有关知识的能力。
三、通信技术
通信技术的任务是要高速度、高质量、准确及时、安全可靠地传递和交换各种形式的信息。
19世纪上半叶科学技术的发展，有力地推动了军事通讯技术的进步，突出地表现在电报的运用和电话的发明上。
现代通信技术的进步，其基础是数字技术、计算机技术、微电子与光电子技术。总的趋势是数字化、宽带化、综合化、智能化与个人化，最终将构成一个全球一体的宽带、智能、个人化的综合业务数据网，即“全球一网”。现代通信的三股热流是光纤通信，卫星通信与移动通信。
(一)数字技术
1.数字程控交换
多个用户通话，经济的接线方式是每个用户的电话机用一对导线连接到各用户共同使用的一个交换设备上，该交换设备位于各用户的中心，这个设备就叫交换机。
计算机出现以后，人们将交换机的各项功能编成程序，存放在计算机的存储器中，这种用存储程序方式构成控制系统的交换机，称为存储程序控制交换机，简称程控交换机。
程控交换机突出的优点，是改变系统的操作时，无需改动交换设备，只要改变程序的指令就可以了，这使交换系统具有很大的灵活性，便于开发新的通信业务，为用户提供多种服务项目，如电话网中传输数据等。
在通信网中传输或交换的信号有两类:模拟信号和数字信号。相应的传输或交换方式分别称为模拟信号方式和数字信号方式。
模拟信号是连续的。例如，电话用户说话的声音引起电话机送话器中振动膜片的振动，振动膜片的振动导致了大小正负变化电流的产生。电流的这种变化，模拟了声波的振幅和频率。这种装载着声音信息的电流就是模拟信号。它在用户与交换机之间以及交换机内部未经任何加工地交换或传输下去，这就是模拟信号方式。模拟信号方式简单易行，但是模拟声音信号长距离传输时，会受各种干扰影响，声音质量较差，甚至发生失真。
数字信号是不连续的。如果打电话的人说话的声音传到交换机以后，交换机不急于交换到被叫者，而是先将这个模拟信号通过编码器转变成一系列的“0”和“1”，这种由“0”和“1”组成的信号称之为数字信号。这样，人的声音由我们平时能听到的模拟信号转变成为一种只有计算机能听懂的信号了。交换机在完成取样编码后，再将数字信号传输出去，最后数字信号经解码器，再转变为模拟信号，被受话人接受。
信号数字化的优点是抗干扰能力强。我们做两个假设:第一，信号“0”和“1”用电压的高低来表示，即5V电压代表“1”，0V电压代表“0”;第二，接收信号的设备收到一个电压在3～5V之间的信号，则认为收到一个“1”;收到电压在0～2V之间的信号，则认为收到一个“0”。我们现在要传输0110这4个数字的一串信号，在传输过程中由于干扰，代表“1”的5V电压变成了只有3．7V，接收设备收到电压为3．7V的信号后，计算机仍认为它代表对方传过来一个“1”，而不会认为是“0”。这样，即使传输过程有干扰，只要干扰在一定范围内，这一串数字信号还是被正确地接收下来了。
数字程控交换机与传输模拟信号的机电制交换机相比，不仅抗干扰能力强，而且接受速度快;容量大;节省投资;减少维护人员;能为用户提供更多业务，除提供电话外还可提供数据、传真、可视电话、可视数据等;并具有新的服务性能，如缩位拨号、叫醒服务、呼叫转移等。
2.数字用户线路(DSL)
数字用户线路(Digital Subscriber Line，DSL)，是通过铜线或者本地电话网提供数字连接的一种技术。
电话系统起初用来传送话音呼叫，出于经济的考虑，电话系统设计传送的信号频率为300Hz～3.4kHz。然而本地电话网到最终用户的铜缆实际上可以提供更高的带宽，从最低频率到200～800kHz不等。DSL服务通过利用电话线的多余频段成功克服了在话音频带上传送大量数据的难题。DSL服务通常保留0.3～4kHz这个频段给话音服务，也就是所谓的普通老式电话业务(POTS);而这个范围以外的频率，则用来传送数据。
使用DSL系统时，首先在用户终端设备DSL MODEM(Modulator+ Demodulator，调制解调器)和电话交换机之间建立DSL连接，交换机再通过协议与用户真正要连接的ISP(Internet Service Provider，互联网服务提供商)建立连接。这不同于普通公共电话网与用户的端到端电话连接，如果用户与交换机距离超过5.5公里，服务质量会由于干扰急剧下降。
用户终端设备DSL MODEM即DSL调制解调器，它能转换二进制数据到数字电脉冲，使信号在数字音频流的频段内传输。如果用户在同一根线路上使用老式电话，还需加装一个被动电子滤波器，这样能保证调制解调器和电话只接受他们各自使用的信号。在交换机端使用DSLAM(数字用户线接入复用设备)，将DSL电路上的数据汇聚转发到其他的网络，同时分离出电话语音。
协议和配置:DSL设备可以创建网桥或者路由网络，在网桥模式，一组用户的计算机可以方便的连接到一个子网。设备后来一般使用PPPoE(以太网上的PPP)或者PPPoA(ATM网上的点到点协议)，验证的时候使用用户名和密码，然后使用PPP原理去分配网络配置(IP地址，子网掩码(子网络遮罩)，网关(默认闸道器)，DNS等)。
DSL极大地方便了用户对互联网的访问，迄今已发展成传输技术的组合，包括HDSL高速用户数字线路)、SDSL(对称数字用户线路，标准版HDSL)、G.SHDSL(ITU－T标准，替换早期SDSL)、VDSL(超高速用户数字线路)、ADSL(非对称用户数字线路)和RADSL(速率自适应数字用户线路)等，一般称之为x DSL。它们的区别主要是信号传输速度、传输距离不同以及上行速率、下行速率对称性不同这两个方面。
3.非对称数字用户线路(ADSL)
ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户线路)是DSL数字连接技术中应用最普遍的一种，在我国俗称拨号上网。
ADSL因为上行(从用户到电信服务提供商方向，即上传)和下行(从电信服务提供商到用户的方向，即下载)带宽不对称(即上行和下行的速率不相同)，因此称为非对称数字用户线路。它采用频分多路复用技术，把普通电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道。对于电话信号，仍使用原先的频带;而基于ADSL的业务，使用的是话音以外的频带。因此避免了相互之间的干扰，原先的电话业务不受任何影响。即使边打电话边上网，也不会发生上网速率和通话质量下降的情况。通常ADSL在不影响正常电话通信的情况下可以提供最高3.5Mbps的上行速度和最高24Mbps的下行速度。由于ADSL是一种非对称的DSL技术，特别适合传输多媒体信息业务，如视频点播(VOD)、多媒体信息检索和其他交互式业务。
在电信服务提供商端，需要将每条开通ADSL业务的电话线路连接在数字用户线路访问多路复用器(DSLAM)上。而在用户端，用户需要使用一个ADSL终端(CPE，和传统调制解调器Modem类似，俗称“猫”)来连接电话线路。由于ADSL使用高频信号，所以在两端还要安装ADSL信号分离器，将ADSL数据信号和普通音频电话信号分离开来，避免打电话的时候出现噪音干扰。由于受到传输高频信号的限制，ADSL需要电信服务提供商端接入设备和用户终端之间的距离不超过5千米。
ADSL系统的组网形式一般分为宽带接入服务器(BRAS)、ATM网和ADSL传送系统三部分。其中ADSL传送子系统由局端设备(DSLAM)和用户端设备(CPE)组成，负责铜线段的ADSL线路编、解码和传送;ATM网负责将来自DSLAM设备的用户数据以ATM PVC方式汇集到宽带接入服务器(BRAS);宽带接入服务器对ATM信元和用户的PPP呼叫进行处理，完成与IP网之间的转换，将用户接入到Internet。ADSL的局端设备(DSLAM)和用户端设备(CPE)之间通过普通的电话铜线连接，无须对入户线缆进行改造，就可以为现有的大量电话用户提供ADSL宽带接入。
ADSL接入互联网有专线接入和虚拟拨号两种方式。通常提供三种网络登录方式。桥接(用设备把几个网络串起来);PPPoA(PPPoverATM，基于ATM的端对端协议);PPPoE(PPPoverEthernet，基于以太网的端对端协议)。桥接是直接提供静态IP，而后两种通常不提供静态IP，是动态的给用户分配网络地址。
ADSL的主要特点:
(1)一条电话线可同时接听，拨打电话并进行数据传输，两者互不影响。
(2)虽然使用的还是原来的电话线，但ADSL传输的数据并不通过电话交换机，所以ADSL上网不需要缴付额外的电话费，节省费用。
(3)ADSL的数据传输速率是根据线路的情况自动调整的，它以“尽力而为”的方式进行数据传输。
ADSL是众多DSL技术中较为成熟的一种，其带宽较大，连接简单，投资较小，能够满足广大用户的需要，是最具有竞争力的一项技术，因此发展很快，而区域性应用更是发展快速。使用ADSL技术，通过家里的电话线，以比DSL(普通MODEM)快百倍的速度浏览因特网，通过网络学习、娱乐、购物，享受先进的数据服务如视频会议、视频点播、网上音乐、网上电视、网上MTV，今天已经成为现实。
2002年7月，ITU—T(国际电信联盟远程通信标准化组织)公布了ADSL的两个新标准(G.992.3和G.992.4)，也就是所谓的ADSL2。ADSL2在速率、覆盖范围上比第一代ADSL性能更优。ADSL2下行最高速率可达12 Mbit/s，上行最高速率可达1 Mbit/s。与第一代ADSL相比，在长距离电话线路上，ADSL2在上行和下行线路上提供比第一代ADSL多50 kbit/s的速率增量。在相同速率条件下，ADSL2增加传输距离约180 m，相当于增加了覆盖面积6%。
2003年3月，在第一代ADSL标准的基础上，ITU—T又制订了G.992.5，即ADSL2plus，又称ADSL2+。ADSL2+除了具备ADSL2的技术特点外，在1.5 km内的下行速率有非常大的提高，可达20 Mbit/s以上;上行速率大约是1 Mbit/s，这要取决于线路的状况。使用ADSL2+可以有效地减少串话干扰。对于ADSL业务，如何实现故障的快速定位是一个巨大的挑战。为解决这个问题，ADSL2+传送器增强了诊断工具，这些工具提供了安装阶段解决问题的手段、服务阶段的监听手段和工具的更新升级。
不管是在覆盖距离、出线率、下行带宽方面还是在电源管理、故障检测等方面，ADSL2、ADSL2+相对ADSL技术都有了很大的改善，拥有许多新的特性与功能。这些新的特性和功能进一步提高网络的性能和协同工作能力，这样运营商可以通过对现有设备的升级来实现新技术应用部署，而不是淘汰现有设备，同时更好地支持新的应用和服务。因此，在有条件的地方可以逐步应用ADSL/ADSL2+技术，通过对现有ADSL设备的升级，使其具有ADSL/ADSL2+的能力。
但从技术角度看，ADSL对宽带业务来说，还只是一种过渡。
4.综合业务数字网(ISDN)
综合业务数字网(Integrated Services Digital Network)是一个数字电话网络国际标准，是一种典型的电路交换网络系统。它通过普通的铜缆以更高的速率和质量传输语音和数据。因为是全部数字化的电路，能实现更多的模拟线路无法或者难以保证质量的数字信息业务。除了基本的打电话功能之外，还能提供视频、图像与数据服务，俗称“一线通”。
ISDN的特点:(1)高速。上网速度64KB/s～128KB/s，快于modem(DSL)。(2)多能。通过一条普通用户线，连接8个相同或不同的终端;允许2个终端同时通信:边上网边打电话，两部电话同时使用，边上网边发传真;可实现语音数据传真，桌面会议，局域互联网，租用专线的备份等。
作为数据连接服务，ISDN事实上已经被DSL技术淘汰，现在已是一种过时的技术。但对于没有宽带接入的用户，ISDN似乎成了唯一可以选择的高速上网的解决办法，毕竟128kbps的速度比modem快多了;ISDN和电话一样按时间收费，所以对于某些上网时间比较少的用户(比如每月20小时以下的用户)要比使用ADSL便宜很多。另外，由于ISDN线路属于数字线路，所以用它来打电话(包括网络电话)效果比普通电话要好得多。
5.无线宽带
无线宽带是ISP(互联网服务提供商)基于自己的网络，将自己的服务与Wi－Fi无线上网进行融合后的新产品。客户可通过电脑的无线上网卡或Wi－Fi模块，使用界面统一的无线宽带客户端软件，选择ISP或Wi－Fi的网络接入方式，确保在任何地方皆可随时稳定、高速无线上网。
Wi－Fi的设置至少需要一个AP(Access Point，接入点)和一个或一个以上的Client(用户端)。AP每100ms将服务集标识(Service Set Identifier，SSID，即你的无线网络名称)经由Beacons(信号台)封包广播一次，Beacons封包的传输速率是1 Mbit/s，并且长度相当的短，所以这个广播动作对网络效能的影响不大。因为Wi－Fi规定的最低传输速率是1 Mbit/s，所以确保所有的Wi－Fi Client端都能收到这个SSID广播封包，Client可以借此决定是否要和这一个SSID的AP连线。使用者可以设定要连线到哪一个SSID。Wi－Fi系统总是对用户端开放其连接标准，并支援漫游，这就是Wi－Fi的好处。
(二)光纤通信
1.什么是光纤通信
光纤是光导纤维的简称，它是一种传播光波的线路。光纤比头发丝还要细，一般由两层不同的玻璃组成，里面一层叫纤芯或内芯，直径约为5～10μm;外面一层叫包层，外径约为100～300μm。为了保护光纤，包层外面往往覆盖一层塑料。在光通信工程中应用的是光缆，它是由许多根光纤组合在一起并经加固处理而成的。
利用光纤中传播的光波作载波传递信息的通信方式就叫光纤通信。若要用光传送声音，首先应像普通电话那样，把声音信号变为电信号，再将载有声音信息的电信号通过发光器件(如发光二极管LED和半导体激光二极管LD)变换成光信号，最后使用光纤将这个光信号传送到远方。在光纤传输的接受端，把这个光信号通过光电检测器件(如PIN光电二极管等)先转变成电信号，然后再将电信号还原成声音信号，这样就实现了通话。
2.光纤通信的特点
(1)通信容量大是光纤通信最大的优点
根据通信原理，通信容量与电磁波的频率成正比。微波的频率在1010 Hz左右，光波的频率(1014 Hz)比微波的频率大1000～10000倍，相应的光通信容量要比微波通信容量大10000倍。光纤可为用户提供接近无限的带宽，因此被称为信息传输的“超高速公路”。1966年，英国华裔科学家高锟从理论上论证了光导纤维作为光通信介质的可能性，被尊称为“现代光通信之父”。
(2)低损耗是光纤通信的又一优点
纤芯和包层的折射率不同，前者略大于后者。光通信的光源是激光。当纤芯内的光线入射到包层界面时，只要其入射角大于某个临界值，光就会在纤芯内发生全反射，并且不断地全反射传播下去，不会有光漏射到包层中。用光纤通信的中继距离比用同轴电缆等其他通信方式长许多倍。现在已建成了欧亚大陆、亚欧海底、亚美海底的光缆系统。
光缆与铜电缆相比，具有体积小、重量轻、柔韧性强、容量大、不怕干扰、不会泄密、安装维护容易、费用低廉等优点，在军事上也得到了广泛的应用。
我国在1999年建成了8纵8横覆盖全国的光缆工程。以后将在全国完成8000km两个管道内共铺设96芯G655光纤的基础设施，同时分装4个空管，为新光纤的使用作准备。
3.光纤宽带的应用
光纤宽带就是把要传送的数据由光信号转换为电信号进行通讯。在光纤的两端分别都装有“光猫”进行信号转换。
光纤是宽带网络中多种传输媒介中最理想的一种，它的特点是传输容量大，传输质量好，损耗小，中继距离长等。光纤传输使用的是波分复用，即是把小区里的多个用户的数据分别调制成不同波长的光信号在一根光纤里传输。光纤宽带和ADSL接入方式的区别就是:ADSL是电信号传播，光纤宽带是光信号传播。
光纤接入网从技术上可分为两大类:有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)。
由于光纤接入网使用的传输媒介是光纤，因此根据光纤深入用户群的程度，可将光纤接入网分为FTTC(光纤到路边)、FTTZ(光纤到小区)、FTTB(光纤到大楼)、FTTO(光纤到办公室)和FTTH(光纤到户)，统称为FTTx。
作为提供光纤到户的最终网络形式，FTTH去掉了整个铜线设施。对所有的宽带应用而言，这种结构是最可靠和长久的未来解决方案。它还去掉了铜线所需要的所有维护工作，大大延长了网络寿命。
网络的连接末端是用户住宅设备。在用户家里，需要一个网络终接设备将带宽和数据流转换成可接收的视频信号、数据业务及语音业务。
光纤接入的步骤:
(1)把客户端的网卡或普通的路由器，与客户端光电转换器“光猫”相连。
(2)把客户端的光电转换器通过光纤直接与离客户端最近的城域网节点的光纤设备相连。
(3)通过ISP(互联网服务提供商)公司的骨干网出口接入到Internet。
2012年6月26日，国务院发布《关于大力推进信息化发展和切实保障信息安全的若干意见》，要求实施“宽带中国”工程，构建下一代信息基础设施。包括加快发展宽带网络。以光纤宽带和宽带无线移动通信为重点，加快信息网络宽带化升级。推进城镇光纤到户和行政村宽带普遍服务，提高接入带宽、网络速率和宽带普及率。
(三)卫星通信
1.卫星通信的原理
卫星通信以微波为载波。微波是指波长为1m～1mm或频率为300MHz～300GHz范围内的电磁波。它是直线传播的。微波传输的优点是不需要敷设或架设线路，但是如果想要在地球上进行长距离的微波通信，由于地球是球形的，必须每隔50km就修建一座微波站，用于接力传输通信信号。如此一来，不仅严重影响通信的质量，而且投资巨大。建立卫星通信系统，可以很好地解决微波通信的中继问题。一个卫星通信系统由通信卫星和地球站(或称卫星地面站)组成。卫星通信就是利用卫星作为中继站来转发微波，实现两个或多个地球站之间的通信。
2.同步卫星的通信
(1)地球同步通信卫星
地球同步通信卫星在地球赤道上空约3．6×104 km的圆形轨道上绕地球运行，它的运行轨道平面与赤道平面的夹角保持为零度，其运行一周的时间与地球自转一周的时间同为24h。这样，它与地球处于相对静止状态，因此称为同步卫星或静止卫星，其运行轨道称为同步轨道或静止轨道。
(2)同步卫星通信特点
对于同步通信卫星来说，它可以俯瞰地球表面约40%的面积，要想实现全球通信，就需要3颗相隔120°的同步通信卫星。例如，A地球站要与另一地区的B地球站通信时，A站将微波信号发射给卫星，卫星将收到的信号进行放大、频率变换等处理后再转发给B站，于是A、B两个地球站就实现了通信联系。
同步卫星通信有许多优点:
·通信距离远。因为卫星距地面高达3．6×104 km，经卫星直接传输，地面最远的通信距离可达1．3×104 km。
·通信不受地理条件(如山河海洋阻隔)的限制，也不受自然灾害或人为事件的影响。
·通信质量高。
·通信容量大。第九代国际通信卫星有60个转发器，可同时提供几万路电话线路或转发几十路电视。可提供各种相关服务业务。
同步卫星通信也存在缺点:
·传输时延大。信号由地球站到卫星再到地球站，传输距离大，发话方听到对方的回话至少在半秒钟之后。
·由于同步轨道平面与赤道平面为同一平面，高纬度地区难以实现卫星通信，即地球两极附近，存在卫星通信的“盲区”。
同步卫星通信自1960年代中期开始发展，至今全世界已有200个国家总共建立了上百万个地球站。世界上全部电视转播业务和2/3的跨洋电信业务由卫星通信系统承担。通信卫星还用于传送卫星云图，监测森林或草原的火情及洪涝灾害，测算受灾地区的面积等。
1984年4月8日19时20分，中国成功地发射了第一颗试验通信卫星，使中国成为世界上第五个自行发射地球静止轨道卫星的国家。
3.甚小天线地球站(VSAT)
近年来，通信卫星的服务业务得到迅速的发展，这与20世纪80年代中期出现的甚小天线地球站(Very Small Aperture Terminal，VSAT)密切相关。
VSAT是一种具有收发功能的小型卫星通信地球站。
VSAT系统的通信天线口径小，一般在0.3～2.4m之间，它设备紧凑、架设方便、功耗小、价格低。VSAT系统中的用户小站对环境要求不高，可以直接安装在用户屋顶。用户只要坐在装有VSAT系统的屋内，就能直接通过卫星线路与世界各地进行数据、语音、图文传真等的高速传输。
目前，我国除了邮电部门提供的公用VSAT系统外，一些部委或企业都有自己的VSAT系统，构成本系统内的专用通信网。例如，中国人民银行采用VSAT系统建成了覆盖全国的金融信息卫星通信专用网，形成全国性的资金清算及汇划系统，这个系统简称“电子联行”(EIS)。
(四)移动通信
移动通信(Mobile communication)是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。包括陆、海、空移动通信。采用的频段遍及低频、中频、高频、甚高频和特高频。
1.移动通信的原理
移动通信系统由移动台、基台、移动交换局组成。若要同某移动台通信，移动交换局通过各基台向全网发出呼叫，被叫台收到后发出应答信号，移动交换局收到应答后分配一个信道给该移动台并从此话路信道中传送一信令使其振铃。
2.移动通信的特点
(1)移动性
要保持物体在移动状态中的通信，必须是无线通信，或无线通信与有线通信的结合。
(2)电波传播条件复杂
移动体在各种可能环境中运动，电磁波在传播时会产生反射、折射、绕射、多普勒效应等现象，产生多径干扰、信号传播延迟和展宽等效应。
(3)噪声和干扰严重
城市环境存在汽车噪声、工业噪声，移动用户之间有互调干扰、邻道干扰、同频干扰等。
(4)系统和网络结构复杂
移动通信系统是一个多用户通信系统和网络，必须使用户之间互不干扰，能协调一致地工作。
此外，还要与市话网、卫星通信网、数据网等互连，整个网络结构很复杂。
(5)要求频带利用率高、设备性能好
3.移动通信的类别
(1)集群移动通信
也称大区制移动通信。特点是一个基站，天线高度几十至百余米，覆盖半径30公里，发射机功率可高达200瓦。用户数约几十至几百，可以是车载台或手持台，它们可以与基站通信，也可通过基站与其他移动台及市话用户通信，基站与市站有线网连接。
(2)蜂窝移动通信
也称小区制移动通信。特点是把大范围的服务区分成许多小区，每小区设置一基站，负责本小区各个移动台的联络与控制。各基站通过移动交换中心相互联系，并与市话局连接。利用超短波传播距离有限的特点，离开一定距离的小区可以重复使用频率，使频率资源充分利用。每个小区用户在1000以上，全部覆盖区最终的容量可达100万用户。
①发展历程
·1G
模拟制式的移动通信系统，得益于70年代两项关键突破——微处理器的发明和交换及控制链路的数字化。
AMPS(Advanced Mobile Phone Service，高级移动电话服务)是美国推出的世界上第一个1G移动通信系统，充分利用了FDMA(Frequency Division Multiple Access，频分多址)技术实现国内范围的语音通信。
·2G
风靡全球十几年的数字蜂窝通信系统，1980年代末开发。2G是包括语音在内的全数字化系统，新技术体现在通话质量和系统容量的提升。
GSM(Global System for Mobile Communication，全球移动通讯系统)是第一个商业运营的2G系统，GSM采用TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)技术。
·2.5G
在2G基础上提供增强业务，如WAP(Wireless Application Protocol，无线应用协议)。
·3G
移动多媒体通信系统。提供的业务包括语音、传真、数据、多媒体娱乐和全球无缝漫游等。
NTT(Nippon Telegraph and Telephone corporation，日本电信电话株式会社)和爱立信于1996年、ETSI(European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准化协会)于1998年开始开发3G。
1998年，国际电联推出WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)和CDMA2000(Code Division Multiple Access，码分多址)两个商用标准。中国2000年推出TD－SCDMA(Time Division－Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)标准，2001年3月被3GPP(The 3rd Generation Partnership Project，3G技术规范机构)接纳。
2001年，第一个3G网络在日本运营。
3G技术提供2Mbps(bits per second，比特/秒)标准用户速率(高速移动下提供144Kbps速率)。
·4G
是真正意义的高速移动通信系统，用户速率20Mbps。4G支持交互多媒体业务，高质量影像，3D(Three Dimensions，立体技术)动画和宽带互联网接入，是宽带大容量的高速蜂窝系统。2005年初，NTTDoCoMo(DO Communications Over Mobile Network，日本移动通信运营商)演示的4G移动通信系统在20Km/小时下实现1Gbps的实时传输速率，该系统采用4×4天线M IMO(Multiple－Input Multiple－Out－put，多输入多输出)技术和VSF－OFDM(Variable Spreading Factor－Orthogonal Frequency Division Multiplexing，可变扩频因子正交频分复用)接入技术。
②智能终端
融合3C(Computer、Communication、Consumer)的智能手机将成为未来手机发展的新方向。智能手机(Smart phone)，是指像个人电脑一样，具有独立的操作系统，可以由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序来不断对手机的功能进行扩充，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称，可以理解为“智能手机=掌上电脑+手机”。广义来说，智能手机除了具备手机的通话功能外，还具备了PDA(Personal Digital Assistant，掌上电脑)的大部分功能，特别是个人信息管理以及基于无线数据通信的浏览器和电子邮件功能。智能手机为用户提供了足够的屏幕尺寸和带宽，既方便随身携带，又为软件运行和内容服务提供了广阔的舞台，很多增值业务可以就此展开，如炒股、新闻、天气、交通、商品、应用程序下载、音乐图片下载等等。故又称为智能终端。
(3)卫星移动通信
利用卫星转发信号实现移动通信。对于车载移动通信，采用赤道固定卫星。对手持终端，采用中低轨道的多颗星座卫星较为有利。
移动卫星系统按应用领域可分为海事移动卫星系统(MMSS)，航空移动卫星系统(AMSS)和陆地移动卫星系统(LMSS)。
海事移动卫星系统(MMSS)，其宗旨是改善海上救援工作，提高船舶使用效率和管理水平，增强海上通信业务和无线电定位能力。1979年7月16日，国际海事卫星组织(INMARSAT)宣告成立，现为国际移动卫星组织。INMARSAT系统由船站、岸站、网路协调站和12颗静止卫星组成。卫星分布在大西洋东西洋区、印度洋和太平洋上空，覆盖了极地地区以外的整个地球，并使四大洋地区的任何一点都能最佳地接入卫星。岸站就是设在海岸附近的地球站，它既是卫星系统和地面系统的接口，又是一个控制和接入中心。岸站的功能有:对从船舶或陆上来的呼叫分配和建立频道;对遇难信息进行监收;对船站识别码进行核对;登记呼号，产生计费信息;对船舶终端进行基本测试等。船站就是设在船上的地球站，船站天线必须跟踪卫星。网路协调站是整个系统的一个重要组成部分。负责整个系统运行的管理中心设在伦敦总部。海事卫星通信最重要的用途是确保海上船舶的安全。它可提供全球定位系统(GPS)的监测业务，提供增强型船群呼叫业务，通过大容量、高可靠的卫星广播信道向一群船只或某特定区域发送海事安全信息，如天气预报、暴风警报、险情报告等。
(4)无绳电话
对于室内外慢速移动的手持终端的通信，采用小功率、通信距离近、轻便的无绳电话机。它们可以经过通信点与市话用户进行单向或双向通信。
4.移动通信的未来
总的发展趋势，是数字化、宽带花、智能化、小型化与个人化。
其中，蜂窝移动通信系统从20世纪80年代诞生，到2020年，大体经历5代的发展历程。2010年开始，从第4代(3G)向第5代(4G)过渡。
在4G时代，除蜂窝电话系统(即手机)外，宽带无线接入(Broadband Wireless Access，BWA)系统、毫米波局域网(Local Area Network，LAN)、智能传输系统(Intelligent Transport System，ITS)和同温层平台(High Altitude Platform Station，HAPS)系统陆续投入使用。
未来移动通信系统最明显的趋势，是要求高数据速率、高机动性和无缝隙漫游。实现这些要求，在技术上将面临更大的挑战。此外，系统性能(如蜂窝规模和传输速率)在很大程度上将取决于频率的高低。考虑到这些技术问题，有的系统将侧重提供高数据速率，有的系统将侧重增强机动性或扩大覆盖范围。
从用户角度看，未来可以使用的接入技术包括:蜂窝移动无线系统，如4G;无绳系统，如DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunications数字增强无绳通信);近距离通信系统，如蓝牙或DECT数据系统;无线局域网(Wireless Local Area Networks，Wireless LAN，WLAN)系统;固定无线接入或无线本地环路系统;卫星系统;广播系统，如DAB(Digital Audio Broadcasting，数字信号广播)和DVB－T(Digital Video Broadcasting－Terrestrial，地面无线数字视频广播);ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户环路)和Cable Modem(CM，有线电视网络线缆调制解调器)。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
