信息传输技术发展-“发展史与未来趋势”

信息传输技术的发展——“发展史与未来趋势”组长、组员1、组员2、组员3辽东学院信息工程学院，B1x0x班摘要：自人类文明起源以来，对于人们传输信息就有很多种方式、方法。从以语言为主，通过人力、马力、烽火等原始手段传输信息的方式，到以文字、邮政、印刷等方式更广地传输信息的方式，随着近代科学技术的发展，又实现了通过电报、电话、广播等方式传输信息，再到现代的信息时代，除了语言之外，还包括了图像、声音、多媒体等各种信息，传输技术利用电流、电磁波、声波、光波等多种传输介质实现多样化信息的传输。信息传输技术爆炸式的推动了信息交流，同时也推动着信息技术的进一步发展。随着宽带技术的发展，人们能更加便捷的“访问世界”。通过数据通信、传真，可视电话、可视图文等服务形式，将大量的初等、中等、高等教育的课程及其它科学技术、生活、市场、金融、体育、娱乐、医疗等信息以联机方式存放，用户可有选择地获取信息。当这样的公共信息基础设施同家庭信息系统相连接，就彻底地改变了信息获取和利用的方式，进而也改变了社会的教育模式。现代是一个信息时代，对于未来信息传输技术的发展，大数据成为趋势。光是极具发展潜力的传输介质，光势必会在未来信息传输技术中占有一席之地。硅光子技术超高效率、超低耗能也是看点之一。关键词：数据通信；发展史；数据传输方式；未来趋势一、信息传输技术的发展史（一）、原始时代信息传输技术原始时代没有文字，原始人通过一些辅助的东西或简单的图画来表述信息。例如北美的印第安人离家狩猎，在屋子旁边钉下几根带有横杆的木橛，一根表示要过一昼夜才回来，两根表示两昼夜。还有“结绳记事”，根据绳子上打结的个数和绳子的颜色来记录容易忘记的事情。（二）、古代信息传输技术随着生产力的提高，人们的认识也一步一步由低级向高级发展，人类进入了文明社会，信息技术也有了新的发展。文字的出现时信息传输技术的一大变革。甲骨文是我国最早的文字，它最初是在原始画的基础上发展起来的。文字的发明使得人们能够方便的进行信息的传输。目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。（三）、微波通信技术微波被广泛应用于通信方面，主要是由微波本身的特殊性所决定的。微波的绕射能力很强，它具有类似光一样的特性，而且具有穿透性、宽屏带宽性、散射效应、抵抗低频干扰性等等。微波通信是在上世纪50年代被广泛应用于通信方面的。由于它具有通信容量大，投资费用节省，建设速度快，抗灾能力强等优点，因而取得了迅速的发展。同时，由于微波通信的频带宽，容量大，它可以用于各种电信业务的传送，如电话，电报，数据，传真以及彩色电视等均可通过微波电路传输。微波通信具有良好的抗灾性能，对于水灾，风灾等自然灾害，微波通信一般都不受影响。例如在1976年的唐山大地震中，北京和天津之间的同轴电缆全部断裂，而六个微波通道全部安然无恙。一个典型的微波通信系统通常由终端站，枢纽站，分路站，和若干个中继站组成，长度在几百公里甚至达一二千公里。其中终端站的作用是将数字复用设备送来的基带信号或从电视台送来的。电视信号经微波设备处理后由微机发信机发射给中继站，同时将微波接收机接收到的信号经微波设备处理后变成基带信号送给数字复用设备。枢纽站处在微波通信线路的中间，处于有两条以上微波通信线路汇接的城市，既可以进行本线路的用户间信息交换，也可以与其他线路的用户进行信息交流构成通信网。分路站是为了适应一些地方的小容量的信息交换而设置，这种站型一般很少设置。中继站的作用是将信号进行再生、放大处理后，再转发给下一个中继站，以确保传输信号的质量。一般来说，由于地球幽面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要设置中继站，将电波放大转发而延伸，这种通信方式，也称为微波中继通信或微波接力通信。长距离微波通信干线可经过几十次而传至数千公里仍保持很高的通信质量。就目前来说，发达国家微波中继通信在长途通信网中所占比例已经过半，我国自从1956年从东德引进第一套通信设备后，经过仿制和自发研制过程也取得了很大的成就。与声波相似，微波在传播过程中，也会收到很多方面的影响。例如，树林，山丘，高楼等对于的阻挡作用。微波在传播过程中会难免受到地形，地物及气候状况的影响而引起反射，折射，散射和吸收现象，产生传播衰落和传播失真，会使波的能量衰落，微波在空间传输中会受到大气效应和地面效应的影响，导致出现衰落现象，衰落的类型有很多种。微波通信在传输过程中，信号强度会出现多种衰落，目前采用最广泛的就是分集技术。一种有效地抗衰落措施就是采用两种或两种以上的方法来接受同一个信号，借此来减少衰减带来的影响。它的基本思想就是通过分离原始信号为多个不相关的独立信号，采用不同的技术来接受着些分散信号，再进行组合。在微波传输过程中，要用到天线。天线的作用就是将无线电波转换为导波能量用来辐射和接受无线电波。微波通信中使用的天线，通常都是架设在高台上，这是因为微波通信要靠几个甚至几十个微波站接力进行无线电波的发射和接收，以达到远距离通信的目的，微波为直线传播，微波间站属于视距通信，两站间应无任何障碍才能进行很好的通信。天线架得高受到地面的干扰阻碍就小，但是这其中设备的造价也就要提高，通常是因地制宜的。当然，卫星通信恰恰是避讳了陆地上的阻碍，才使得传播无阻。智能天线的问世使得数据传输质量更高。智能天线的理论基础是信号统计监测与计理论，信号处理及最优制理论。目前在基站端使用智能天线，已经取得了很大的作用。三、信息传输技术的未来趋势（一）、光通信技术光通信技术中的复用维度包括时分、波分、频分、码分、模分等。目前40GPON是采用了时分和波分两维复用，这也是100GPON的可行方式之一。业界将探索上述更多维度的组合，为用户提供更大的带宽。此外，在接收端采用相干接收方式，可在一根光纤承载超过1000个波长，每波长1G/10G，无源传输距离达到100km，实现T比特接入。为用户提供更大带宽、更低时延的接入服务，为运营商提供高效和低运维成本的网络。当前通信网络采用多层多域网络承载业务，设备种类繁多，海量数据的分组处理能力呈指数级别提高，同时对超大容量路由运算能力提出越来越高的要求,导致机房空间紧张、能耗高、效率低。IP与光网络的融合是解决问题的有效方式之一。IP与光网络融合可以通过统一交换内核技术来实现，具有分组/ODUk/VC集中交换功能，从而减少网络层次、节省网络投资、降低维护成本，实现网络节点集约化。通过提高单槽位线卡转发能力和采用多框集群技术，可以大幅提升单节点转发能力;通过多核处理器、分布式软件架构、模块化管理等技术，可实现千万级别路由表管理。涵盖骨干、汇聚和接入网络的IP与光融合，具有千万级别路由表项的超大容量路由器，提供全网端到端解决方案，运营商已经展开了试点。当前随着100G技术的规模部署，超100G技术的蓬勃发展，WDM/OTN系统的传输容量提升较快，光层的灵活调度和高效处理成为了光网络节点的一个重要需求。随着WSS光模块集成度的进一步提升，采用WSS光模块构建的具备CDC-F(Colorless,Directionless,Contentionless,FlexGrid)特性的光交叉组网技术在超大网络节点应用时，因同时拥有超大交换容量、波长及业务灵活调度、低功耗、低时延等关键特性，易于构建灵活、高效的光网络。伴随着大数据和云技术的蓬勃发展，短到芯片片上和片间、长到机柜间和数据中心间的大规模数据交换处理，都渴望高速、稳定、可靠的互联，常规电缆连接将无法应对。目前看来，芯片间和板间的解决方案可以利用硅基光电集成来有效实现光互联。机房间互联、机架间互联、机框间互联、机盘间互联可以利用光电转换和光传输技术取代传统的电缆，主要解决方案包括硅基的光电集成、高速VCSEL和直调DFB等。其中硅基光电集成方案具有CMOS工艺兼容，集成度高，成本低的优势。未来几年，光互联技术将在芯片内部、芯片间、板间、机柜间、机房间普及应用。（二）、大数据是信息通信技术发展必然趋势大数据是信息通信技术发展的一个必然趋势，据预测，到2020年，全球大数据量将增长到40ZB。大数据是信息通信技术发展的一个必然趋势，对大规模、非结构化数据进行及时处理和分析，让数据为经济所用，从而拉动经济增长。全球成倍增长的数据量是该技术发展的驱动力。据预测，到2020年，全球大数据量将增长到40ZB，主要有以下几方面原因：首先，最近几年，数字化服务在互联网（如社交网络、B2B或B2C的电子商务）领域的应用数量、质量及频率都大幅上升。同时，移动互联网相关服务模式迅猛发展，除语音和数据通信外，终端设备中的传感器也对数据爆炸产生了重要作用。其次，物联网发展推动了数据量的提升。越来越多的基础设施、机械设备和日常用品都具备智能化功能并接入网络，通过传感器、RFID芯片、照相机等，街道、照明、工业厂房、电力设施及家用电器、汽车、产品包装都在持续产生不断更新的数据。最后，科学实验和理论研究也是数据爆炸的原因之一，特别是自然技术学科以及医学领域的创新。这些创新过程产生的海量数据也将成为经济发展的推动力。参考文献：（1）樊永军.微波通信技术在新时期的发展与应用[J].无线通信技术,1999(2):12-15.（2）黄睿.卫星通信技术的应用体会及未来趋势展望[J].科技创新与应用,2013(20):81-81.（3）史为超.光纤通信技术应用及发展探究[J].硅谷,2010(15):26-26.（4）赵泽鑫.光纤通信技术应用及发展探析[J].硅谷,2009(11).（5）张树京,欧冬秀,毛倩.信息传输技术原理及应用[M].电子工业出版社,2010.