三、通信技术
通信技术是利用有线电、无线电、光或其他电磁系统,对符号、信号、声音、图像或其他性质的信息进行传输、发送和接收的技术。通信技术是伴随着社会信息化水平的提高而发展起来的,它的不断发展克服了信息传递在时间和空间上的阻隔,大大地扩展了人的神经系统的作用。
(一)通信技术的发展
自美国艺术家和发明家莫尔斯于1837年发明电报从而揭开了通信时代的序幕以来,通信技术的发展已经走过了160多年的历程。迄今为止,在我们这个星球上,通信网络星罗棋布,通信业务遍及全世界,以不同的形式沟通着人们之间的信息交流。近二三十年来,随着微电子技术、光电技术、计算机技术等的飞速发展,尤其是计算机技术与通信技术的融合,通信技术更是进入了一个快速发展的时期。目前,通信技术主要是沿着数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化的方向发展:——数字化。数字化是把模拟信号在发送之前先变成数字信号后再传送,它构成了通信技术继续发展的基础。
——综合化。综合化是将电话、电报、传真、数据、图像、广播、电视等各种通信网络用程控数字交换机和光纤传输系统联接起来,综合在一个网里(称为综合业务数字网,ISDN)实现信息收集、传递、处理和控制的一体化,以提供比电话网传递速度更快、容量更大、质量更高的信息通道。
——宽带化。高速数据传输、高速文件传输、电视电话、会议电视、高清晰度电视、多媒体通信等新的通信业务的提供都需要有高速宽带的信息通道。目前世界各国都在加紧研究宽带综合业务数字网(B—ISDN)的技术,并积极实施能传递宽频带业务的光纤到大楼或光纤到家的计划。
——智能化。智能化的目的是使通信网能迅速、经济地提供用户所需要的各种通信新业务,使用户对通信网有更强的控制能力和更大的使用灵活性,以至用户能够按自己的要求和安排获得满意的服务。
——个人化。个人化是将各种移动通信系统结合在一起,实现任何个人在任何时间、任何地点都能与另外的任何个人以任何一种方式(话音、数据或图像)建立通信联系,从而把通信服务从现在的“服务到家”(服务到固定的终端,如电话机)推向“服务到个人”。
(二)数字通信
通信是用电信号来传送信息的。电信号有模拟信号和数字信号两种形式。传送模拟信号的通信称为“模拟通信”,传送数字信号的通信称为“数字通信”。数字通信与模拟通信相比有许多明显的优点:首先,抗干扰能力强。由于数字通信所传送的信息是包含在脉冲的有无之中的,只要干扰或噪声不超过能判断脉冲“有”或“无”的限度,就能保证通信质量;其次,能实现无距离传送,通信距离不受限制。数字通信采用“再生中继”的方式,在传输中可将受到损耗或损伤的数字信号再生成原来的数字信号,从而避免了干扰和噪声的积累,使得通信的质量不受距离的影响;其三,数字信号能同时适应各种通信业务的要求。数字化的通信能将电话、电报、数据、传真、图像等多种信号全都变成数字信号,在同一个通信网(综合业务数字网)中进行传输。
此外,数字化的通信还便于采用大规模、超大规模集成电路,便于缩小通信设备的体积,增强功能,实现加密,便于实现通信网的计算机管理等。因此,通信的数字化不仅是现代通信技术发展的基础,也是实现综合化、宽带化、智能化等的基础。
(三)数据通信
数据通信是计算机技术与通信技术相结合而产生的一种通信方式。与电报、电话通信不同,数据通信所实现的通信主要是“人一机”通信(即人与计算机之间的通信)和“机一机”通信(即计算机与计算机之间的通信)。数据通信总是和远程信息处理相联系的,远程信息处理包括科学计算、过程控制、信息检索等内容。任何一个远程信息处理系统或计算机网络都有数据通信和信息处理两方面的功能,数据通信提供信息传输服务,而信息处理则是在数据通信传送信息的基础上实现信息系统的应用。数据通信的传输信道可以是固定的,但大多数是利用数据通信交换网提供的非固定信道。数据交换的方式主要有两种:电路交换与分组交换。现在数据通信网中多数是采用分组交换技术。
随着计算机及各种具有处理功能的智能设备在各个领域中的广泛应用,数据通信的应用范围也日益扩大,其中,最典型的应用有:文件传输、电子邮件、话音信箱、目录查询、遥测遥控等。除此之外,一些新的应用也正在不断地涌现,例如电子数据互换(EDI)、多媒体通信、快速分组交换、移动数据通信等。
(四)多媒体通信
多媒体是“多种信息媒体”的意思,如语言、声音、文字、图像等。多媒体通信是指在一次通信过程中能同时传送多种媒体信息的通信方式。多媒体通信是一种新型的通信方式,由于通过多媒体通信相隔万里的用户可以随意控制传送声音、文字、数据、图像,实现用户与用户之间、用户和计算机之问的双向数据交流和通信,从而使得多媒体通信具有分布性、同步性和交互性等特点。多媒体通信的应用范围十分广泛。例如,它可以做到与对方通电话时同时看到对方的形象;与地域相隔很远的对方谈判时,可以看到对方提供的样品以及相关的文件、资料、图纸等,可以把已经签字的合同立即传送给对方;可以在办公室里或家里,用自己的计算机和分散在国内外的同行进行交流和“对话”,等等。
现在,在个人计算机上加上多媒体卡,就可以使计算机具有处理多媒体的性能。但是要在大范围内实现如此方便的多媒体通信,还需要解决许多技术问题。其中最主要的是要有一个适合多媒体通信的网络,而该网络又能灵活地传送和交换具有不同传输速率、不同性能要求的多媒体信息。举例来说,传送普通电视的图像信息就需要至少比传送电话话音高百倍以至几百倍的传输速率,而且要能双向交流。这就要求通信网络必须是宽频带的综合业务数字网。另外,对音频、视频信号的频带压缩技术,也是实现多媒体通信的关键技术。
四、计算机技术与通信技术的融合
通信技术与计算机技术本来是彼此独立发展起来的两种技术,但在其发展的过程中却逐渐产生了融合。从目前的情况来看,计算机与通信(c&;c)这种融合体已经成为信息系统的核心技术。日新月异的现代通信、互联网络和信息高速公路等,就是计算机技术与通信技术融合的产物。
(一)信息系统的核心技术
目前,各种信息系统都离不开通信技术和计算机技术。没有通信技术,信息就不能及时流通,信息的作用和意义就会极其有限,甚至毫无功用;没有计算机技术,信息系统的处理能力就不能提高,对信息的利用也只能停留在很低的水平。
从计算机的发展过程来看,计算机的功能是由单一功能向多功能发展的,处理信息的方式是从集中处理向分布处理发展的。
例如,最早的计算机是以计算火炮的弹道数据为目的而设计的,它的功能只有一种即作高速的数值计算。后来,随着计算机应用的扩展,逐渐出现了多功能的计算机,它不仅具有数值计算的功能,还有处理大量数据的能力,并能够实时地收集和分析数据;在处理数据的方式方面,早期是趋向由一台大型计算机来集中处理多种业务,因此计算机硬件越来越大,运行的程序也越来越大型化和复杂化。后来在应用中发现,由一台计算机作集中处理,不如由多台计算机分担业务更为合理,因此出现了分布处理型计算机系统。分布处理型计算机分散设置在不同的地点,它们之间的联系就需要依靠通信技术来实现。随着微型计算机的出现,推动了计算机应用的大众化,数据库和对话型处理方式也随之逐渐普及。远距离使用计算机以及远距离计算机用户之间进行信息交换和资源共享等等,也都必须要有通信技术的支持。
从通信技术的发展过程来看,早期的通信技术无论是电话、传真等终端设备,还是电话的交换机和传输,都是以模拟通信方式各自发展起来的。到2世纪70年代以后,它们各自逐渐引入数字技术,开始向数字化方向发展,最后“殊途同归”,发展到了以数字技术作为共同的基础。
计算机技术向分布式处理方式的发展和通信技术的数字化,使得计算机技术和通信技术在数字技术的基础上逐渐靠拢,并日益趋向同一性质,相互融合已成为其发展的必然趋势。目前,计算机技术与通信技术的融合已经构成了当代信息系统的核心,成为了推动人类社会走向信息社会的一个重要技术动向。
(二)现代通信
现代通信和以往的通信相比较,其主要特点和优势在于现代通信的各种设施中引进了计算机技术。现代通信不仅包含信息的传递,还包含信息处理功能。一般来说,现代通信具有以下三个方面的基本功能:(1)信息生成功能。即把传递的信息加工处理成对方容易接收的形式。对信息进行的这样一种加工和处理,就要应用计算机技术;(2)信息传递功能。现代通信将用更先进的手段更迅速、更准确、更方便地将信息传送到远距离的对方,具体的通信技术有光纤通信、卫星通信、移动通信、海底光缆通信等;(3)信息存储功能。目前已经有多种信息存储和转发的电信业务,可以实现文件、信函、传真、电报、图像、语音等信息的寄存、检索、转发等。由于现代通信包含了信息生成、信息传递、信息存储等功能,而信息生成和信息存储又都含有“智能”
的内容,因此,可以说现代通信是充分利用了计算机技术的智能信息通信。
(三)网络技术
计算机网络是由多台计算机或一组独立的计算机系统通过数据通信线路互相联结起来而组成的系统。把计算机联成网络的主要目的是实现“资源”包括信息资源、硬件资源、软件资源以及通信资源的共享。所谓资源共享,就是使网络上的每台计算机都可以使用网上另外一些计算机的资源,包括使用网上另一台计算机的软盘、硬盘、打印机、程序和数据等。从联网的范围来看,在一个较小的地理范围(如一幢大型建筑物、一个企事业单位)
内建立的计算机网络称为“局域网”(简称LAN);在一个城市或地区的范围内建立的计算机网络称为“城域网”(简称MAN);在一个超越了城市、国家直至全球的地理范围内形成的计算机网络则称为“广域网”(简称wAN)。人们熟知的因特网(国际互联网络)就是世界上规模最大的广域网。
因特网的英文名称是Internet,最早产生于美国。1969年,美国国防部高级研究计划署研制成功供军事研究使用的计算机实验网——阿帕网(ARPANET),它最初只有4台计算机联网。
1986年,美国国家科学基金会租用电信线路建立了一个新的互联网——NSF网。1989年,这个网络对公众开放,从此成为因特网最重要的通信骨干网络。此后,美国国内的许多网络如商业网等都纷纷加入成为因特网的成员,各国的计算机网络很快也都陆续加入其中。我国加入因特网较晚,1995年4月,中国公用计算机互联网络向社会正式开放,国内用户在全国各地电信局都可以办理因特网的入网手续。
因特网上的信息资源几乎是无穷无尽、无所不包,囊括了科学计算资源、图书索引、信息数据库、电子报刊等等。因特网提供的信息服务种类也是多种多样的,其中最基本的有这样几种:(1)电子邮件,它是利用计算机存储、转发的原理,通过计算机终端和通信网络进行信息的传送,能传送文本、声音、图像等多种类型的信息;(2)远程登录,它是指用户通过因特网使用远处的大型计算机的硬件资源和软件资源,即远程使用大型计算机及其相关设备;(3)文件传送,是一种实时的联机服务功能,可将一台计算机上的文件传送到另一台计算机上;(4)信息查询,它能够帮助用户方便地获取所需的信息。近年来先后开发出了众多功能完善、使用方便的查询工具,其中最引人注目的是“万维网”(简称www)。万维网是目前因特网上最流行的一种交互式信息查询服务,使用这种具查询信息,用户只需提出查询的要求,剩下的一切事情如到哪里去查询、如何去查询等,就都能够由“万维网”自动去完成了,用户完全不用操心。目前,因特网已经成为全球范围的公共网,它不仅是人们从事科学研究、商业活动和共享信息资源的重要手段,也构成了未来“信息高速公路”的雏形。
(四)信息高速公路
1993年9月,美国政府宣布了建设“信息高速公路”的计划。按照美国政府的解释,“信息高速公路”的含义是:“一个能给用户提供大量信息的,由通信网、计算机、数据库以及日用电子产品组成的网络。”信息高速公路的作用在于,它“能使所有美国人享用信息,并在任何时间和地点,通过声音、数据、图像或影像相互传递信息。”
实际上,“信息高速公路”只是一个便于理解的形象化的名词,它的真实含义是:一个大容量的、高速率的信息传输网络,正式名称应该为“国家信息基础结构”(英文缩写为NII)。美国克林顿政府之所以提出“信息高速公路”计划,是因为这项计划将给美国带来巨大的潜在利益。比如,单是建设信息高速公路的计划本身,就将使一系列工业部门每年增加多达3000亿美元的产销额。又如,仅仅是发展个人通信业务一项,在10一15年内就将增加30万个就业机会。此外,“信息高速公路”还将促进科学研究、教育事业、全民医疗保健事业的发展;可以实现“电子化政府”,既能提高政府的工作效能,改进其服务质量,又能节约政府的行政开支。
“信息高速公路”的构想提出以后,在世界范围内引起了强烈的反响,并引发了世界各国建设“信息高速公路”的热潮。
“信息高速公路”的实质在于,它是计算机技术和现代通信技术发展的融合,构成了信息时代信息流通的主干线。