书城科普日新月异的信息科学(新编科技大博览·A卷)
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第12章 通信技术(1)

信息研究探源人们交换信息、交流感情,离不开语言;文字发明以后,人类便可以进行远距离信息交流了,例如写信等。不仅如此,前代人的信息还可以留给后代,例如书籍、信札等。这样,便使信息交流的时空得到了扩展。

中国古代传递信息,主要靠人传递,交通工具是马匹,沿路设驿站。不过那时主要是为政府传递信息的。当然,还可以传递别的信息,例如,杨贵妃要吃新鲜荔枝,唐明皇便派人把这一信息传到南方,南方的州县便根据这一信息,立即在产荔枝的地方采购。然后便快马加鞭,日夜兼程,最后把新鲜荔枝送到长安城,以满足贵妃的需求。

驿站是周朝建立的通信设施。每隔一定的距离设一个驿站,备有马匹和供邮差食宿的设施。

在国外,也有与中国相似的通信设施。例如,古代罗马、埃及等许多国家,也是靠人送达信息的,马车和船便是主要的交通工具。

古代军事上传递信息,除了用上述方法以外,还采用烽火台传递信息。例如,在京城和边防要地之间,隔一定距离设一个烽火台,如果遇到外敌入侵,夜晚便点起火,白天则烧狼粪放烟。这样一个烽火台传至下一个烽火台,下一个烽火台再传到下一个,很快就把信息传到京城,京城的军政要人便根据信息采取措施。当然,有时只在局部地区设防的范围内传递,边防将会根据信息,采取军事措施。所以,古代著作中常以“狼烟”、“烽火”比喻战争。

关于烽火台传递信息的记载,在《东周列国志》中,就有“周幽王烽火戏诸侯”的故事,从中我们可以看到当时烽火台传递信息的速度和作用。万里长城上每隔一段,就有一个烽火台。明代戚继光抗倭,曾在山东胶东半岛北部临渤海湾处设“烟台”,所以烟台市的地名也由此而来。

利用烽火台传递军事信息,一直延续到清代。近代则发展了邮车和邮船,使信息传递工具大为改进。

靠人来传递信息,由于使用的交通工具比较落后,速度较慢;用烽火台传递军事信息,显然很难表达复杂的信息内容。比如,烽火台能够传递有外敌入侵的消息,但是,敌人有多少兵力,武器装备怎样,采取什么样的战略战术,就很难表达了。

直到19世纪,人们发明了电报和电话。这种无线电通信技术使远距离通信既快、又可以传达复杂的信息内容了。

现代通信网络

现代通信网络是人类社会的神经系统。

在信息时代,我们的社会生活的范围扩大、节奏加快,现代通信网络技术已经成为社会交往中须臾不可离开的手段。各种通信手段,如信件、电话、传真等,把人们紧密地联结在一起。

现代通信网络大体由终端设备、传输设备和交换设备组成。

通信终端设备包括电话机、传真机、用户电报机(电传机)、数据终端和图像终端等。

传输设备的功能是把信号从一个地方传送到另一个地方。电缆、海底电缆及光缆等是有线传输设备,而微波收发机及通信卫星是无线通信的传输设备。

交换设备是实现用户终端设备中信号交换、接续的装置,例如电话交换机、电报交换机等。

现代通信网络中有各种分类方式。如果按交换方式分,有电路交换网、电文交换网、分组交换网等。如果按信号形式分,则有模拟通信网和数字通信网。

数字通信网比模拟通信网具有更大的优越性。采用数字信号,一条电话线路在同一时间内传送的话路比用模拟信号传送的要多,而且所受到的干扰少。数字网可节省设备费用,提高传输性能。在数字网中由于各种通信业务都用数字信号来传递,因此可以使用相同的设备与技术,通过同一通信网传送,从而能方便地扩大业务种类以及开办综合性业务。

现代通信网络所用的主要设备之一是程控交换机。它的任务是对电话系统的运行进行控制。从电话接通到通话结束,都离不开电话线路的交换与接续的设备——交换机。从20世纪60年代开始,电子交换机迅速发展起来。1965年,世界上第一部用电子计算机控制的电话交换机问世,它利用预先编制好的程序来控制电话的交换接续。这种控制方式称为“存储程序控制”,简称程控。用程控交换机接续的电话机,称为“程控自动电话”,即常说的程控电话。

程控交换机的突出优点是,为了改变交换系统的操作,不需改动交换设备,只要改变程序的指令就可以了,从而不仅使交换系统具有更大的灵活性、适应性和开放性,而且便于开发新的通信业务,能灵活方便地为用户提供多种服务功能。程控电话具有的各种特殊功能都是由程控交换机提供的。程控交换机既可用于电话,也可用于传真等非话通信业务。

常用的数字程控交换机有专用自动小交换机和用户交换机。

专用自动小交换机具有与计算机联网通信的功能,可以与计算机连接进行数据通信。用户能利用一般的计算机对外置数据库作大量的存取,开展电话号码查询、电话计费等服务。

用户交换机是供机关、厂矿、学校等单位内部电话接续用的一种交换机,它又称为“小交换机”,即通常所说的“总机”,而它的用户话机通常称为分机。

全自动用户交换机,是一种以微处理器为核心的交换系统。利用它,分机与市话网用户通话及分机相互呼叫等全部都是自动接续的,而且还能进行多种复杂的话务管理。近年在国内流行的“电脑话务员”,就是用户交换机的一种新颖附加装置,可代替人工话务员转接内线分机的劳动。

信息社会需要不断革新通信技术。现代通信网络技术的发展趋势是实现数字化、宽带化、综合化、智能化。目前许多国家在发展综合业务数字网的基础上,正朝宽带综合业务数字网、智能化和个人化信息网迈进。

信息高速公路

近年来,“信息高速公路”一词频频出现于各国的报刊、杂志,成为人们谈论的热门话题,一些青少年朋友也对此发生了浓厚的兴趣。

什么是信息高速公路呢?通俗地说,它是由高速通信网将计算机系统和各类信息源连接起来,构成的开放式综合巨型网络系统。这一网络系统能覆盖整个国家甚至全球,能以每秒传输10个二进制码元级的速度传递信息,以先进的技术采集、处理信息,并供全社会成员方便地利用信息。因而它是现代社会的国家信息基础结构。

1995年五六月间,新闻媒介报道了这样一条消息:清华大学学生朱令身患一种怪病,病情迅速发展,生命垂危,医务工作者对此病的诊断和治疗一时难作结论。为挽救她的生命,她的同学在全球计算机互联网Internet上发出了呼吁。这一呼吁立即在全世界引起反响,数以千计的专家、学者、医务工作者纷纷献计献策,很快确诊她患的是铊中毒症,对症治疗使她的生命得到了挽救。这一生动的事实,使我们切实感受到现代化的信息技术将对人类的生活产生多么巨大的影响。

今天,人类已从工业社会进入信息社会。信息资源和信息资源的开发利用必将成为21世纪国际竞争的焦点。美国克林顿政府为了争夺高新技术发展优势,抢占未来巨大的信息市场,于1993年9月提出《国家信息基础结构:行动计划》的政府报告,宣布将投资4000亿美元,用20年时间建成美国国家信息基础结构(NII),俗称“信息高速公路”。这一行动在全世界形成巨大的冲击,引起强烈反响,各国争先恐后纷纷投入这一跨世纪的工程,形成一股强大的全球信息化大潮。

众所周知,现在的有线电视网是非交互式网络,节目由电视台播出,用户接收,信息只能单向传输。而NII构成的电视网信息可以交互传输,用户不仅仅是被动的接收,用户需求的信息也可以通过NII网反向传给电视台,“点播”电视节目。

信息高速公路不仅是交互式网络,还是高速、智能、综合网。它能将现有的电信网、计算机网及电视网综合成一个统一网,各种信息业务(包括电话、编码电报、传真、计算机通信、电视等)都在同一个网络中完成。可以设想,这样一来该能节省多少人力、物力、财力。

信息高速公路的建设将极大地推动经济增长,将使人类的工作、学习、生活方式得到极大的改善。首先,它能使居家上班成为潮流。工作效率提高以后,工作时间便会相应缩短。科学家预计,到那时,将实现每周工作20小时。学生也可以在家享受异地学校的教学、辅导,所有的学生都可以受到最好的学校、最好的教师、最好的课程的教育。现在,瑞士已经有了借助NII办一所“世界大学”的计划。如果你生病了,你的家人再也不必到处奔走求医问药,借助NII你可以请任何一位名医来为你对症下药。至于居家购物、居家旅行等,都已变得轻而易举了。

讲了信息高速公路的这么多本领,有的青少年朋友已经迫不及待地问:那现在信息高速公路问世了没有啊?答案是不会令你失望的。现在,信息高速公路基础结构的很大一部分——信息借拿“信息高速公路”和公路相比,你会发现什么?以传输的电缆或电线,已经建成或正在建设中。现在,大容量电缆已经遍布美国,连接着各大城市。美国已初步建好一条高速公路并开始为公众服务。它实质上是一个由许多小网络拼凑在一起组成的蔓延四方、组织松散的计算机通信网络,它脱胎于美国国防部的一个系统,现在不属于任何单一团体。直到前不久,它的主要用户还是大学的研究人员、大公司的研究开发机构和政府部门。但现在,越来越多的小公司和个人用户正在以极快的速度涌入网络。

我国也已经开始建设信息高速公路并命名为“中国信息基础结构”,英文简称CNII,上网的用户也越来越多。

信息高速公路对人类社会生活的影响

信息高速公路的兴建,将使人类生活于一个无所不在的信息网之中:通畅的信息网把大量的图像、声音、文字、数据等信息及时地传送到信息的需求者手里;信息资源得到充分开发和利用;信息成为继物质和能源之后人类生存和发展的第三大支柱。人类从此将真正步入信息化时代,人类社会生活的各个方面也将随之发生重大变化。

在经济生活方面,信息高速公路的建设将加速信息产业化、经济信息化和市场一体化的进程,使信息跃居为首要的经济战略资源。

(1)信息产业化。首先,信息技术产品制造业在巨大市场需求的拉动下空前繁荣;其次,信息技术与商业、大众传媒、医疗、教育等行业相融合,导致了大量新型信息服务业的产生;其三,在信息产业成为新的经济增长点的同时,通过对传统产业的信息技术改造,使传统产业的生产智能化,并实现了资源的节约和成本的降低,为解决能源、交通、环境等社会问题以及社会的可持续发展开辟了新的道路。

(2)经济信息化。从宏观上讲,在技术上已能实现对宏观经济信息的全面采集、存储和分析处理,使宏观经济调控和国民经济发展战略建立在及时、准确和科学的基础之上;从微观上讲,企业的微观经济活动将日益依赖信息的传输和处理,届时将出现依据市场信息而灵活调整的小批量柔性制造技术,具体的创新活动会变得分散而具有活力,企业组织结构和经营管理模式也将变得灵活多样,企业间竞争也会更加剧烈。

(3)市场一体化。信息一体化必然导致全球市场一体化,使国内与国际经济活动联为一体,跨国经营和形成国际竞争力成为所有企业的努力方向。由此将会产生世界范围的产业分工,信息技术先进的国家将在新一轮经济角逐中占有绝对优势,国与国间的贫富悬殊可能进信息高速公路带来了全球性的信息革命,它对人类生活的各个层面的都产生了深刻的影响一步拉大。

在政治生活方面,信息高速公路将会在个人参与、社会控制与管理、国家概念和国际关系等三个层面上带来一些引人注目的影响。就个人参与政治的程度而言,信息高速公路无疑会使广大公众参与公共事务的机会有一个绝对的增加,但同时对这种广泛参与的规范也会成为一个新的难题;就社会控制与管理而言,信息高速公路将使社会组织日益分散化,管理方式柔性化,同时也更加复杂化;就国家概念和国际关系而言,随着公众通过网络与世界接触机会的增多,各国公众、尤其是信息产业落后国家的公众心目中的国家概念可能淡化,在国际关系中信息实力将会成为国家综合国力的重要标志。

在文化文面,信息高速公路将对世界文化产生巨大的冲击。一方面,信息高速公路可以为各国用来积极地宣传和推介本国的文化,使多元文化在全球一体的信息空间中得以充分展示;另一方面,如果不发达国家的文化战略不当,各国丰富的文化极有可能受到信息技术发达国家的文化沙文主义的有意或无意的侵蚀。