书城科普走向未来的现代工业(新编科技大博览·A卷)
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第22章 信息技术(3)

我们从信息高速公路的基本组成可以看到,信息高速公路所需的技术,几乎覆盖了当今信息科学领域中的计算机、通信、信息处理等方面的所有尖端技术。通过信息高速公路的建设,必将带动新学科和交叉学科的发展,形成高新技术产业群,进而使劳动生产率大幅度提高,为经济增长注入新的活力。

美国信息高速公路计划的实施在全球产生了巨大的反响。能否快速、准确、安全地处理和传输日益增长的图、文、声、数等各类信息,已成为判断一个国家经济实力和国际竞争力的重要标志。欧盟、英、法、加、日、韩、新加坡、印度、台湾等国家和地区相继提出了各自的信息高速公路计划。信息高速公路的建设不仅是各国(地区)经济发展政策的重点,同时也是彻底改善其教育、医疗、商业服务、社区建设、科研合作、文化娱乐等领域的信息服务和加速社会信息一体化的关键举措。

1993年12月,我国政府成立了国家经济信息化联席会议,开始实施国民经济信息通信网等“三金”工程和“金”字系列工程,并已取得了阶段性成果。可以预计,这些项目的完成将对我国优化产业结构、提高经济效益、追赶世界信息化浪潮具有深远的意义。

1994年9月,美国副总统戈尔又提出了建立全球信息基础设施(GII)的倡议。他建议将各国的国家基础信息设施(NII)联结起来,组成全球信息高速公路。1995年2月,民间国际组织“全球信息基础设施委员会(GIIC)”在此倡议下正式成立。显然,全球信息高速公路的建立,将使人类实现真正的全球信息共享,迈入一个全球信息一体化的新时代。

多媒体通信

多媒体这个术语中的“媒体”是指文本(包括数据、文字、符号)、图形、图像、动画、声音、视频图像等。多媒体是指上述多种类型媒体组成的综合体,简单地说,是“声、图、文”的综合体。早先的通信一般都是单媒体通信,例如电话网络传送的是音频信号,计算机网络传送的是数据。

多媒体通信是要利用通信网络综合地完成多媒体信息的传输和交换。显然,多媒体通信要比单媒体通信复杂得多。首先,多媒体中的各种媒体的表现形式多种多样,如其中有声、图、文。其次,各种媒体对信息的传输有不同的要求。例如:通话信息的传输,对可靠性的要求不是很高,偶尔几个字没有听清关系不大,但对及时性要求很高,因为通话必须马上听到;数据信息的传输,对可靠性的要求很高(如银行的账单),而对及时性的要求可以低一些;视频信息的传输,其要求与通话信息的传输类似,但是信息量相当大,如一幅1024×768点的计算机屏幕图,如果用一个字节表示一个点的颜色和亮度,那么就需要78.6万字节,相当于近40万汉字的一本书;图像信息的传输,其要求与数据信息的传输类似,但是有的图像(如照片)的信息比一幅屏幕的信息还要多得多。第三,要实现多种媒体信息的同时传输。因此,多媒体通信比单媒体通信复杂得多。

与一般的数据通信相比,多媒体通信需要解决以下一些问题:一,各种媒体信息的数字化,即将各种媒体信息的表示统一为数字的形式;二,信息的压缩与解压缩,以减少各种媒体信息的储存量和传输量;三,多种媒体信息的混合传输和同步传输。例如,播放电影时图像与声音必须相配;四,大容量的高速传输技术。例如,播放电影时每秒钟大约需要25~30幅画面,因而要求每秒钟能传输那么多幅画面,且同时传输相应的声音信息。

多媒体通信的应用十分广泛,可用于可视电话、点播电视、远程教学、远程医疗等等。未来的信息高速公路将是一种多媒体通信网络,而未来的家用计算机将可能是集计算机、电视、电话、超级VCD、DVD音响于一身的设备。

数据通信

在谈数据通信之前,让我们先提一下与它相关的一个概念——模拟通信。模拟通信的例子在我们日常生活中很多。例如,广播电台通过空中传输广播节目,无线电视台通过空中传输电视节目,有线电视台通过光缆和同轴电缆传输电视节目,普通电话线传输语音等。就在我们家中,普通的电视机、录像机、CD机、VCD机、音响等设备通过音频、视频信号线互相传输信息,也都是模拟通信的例子。总之,模拟通信需要传输的是音频、视频等模拟信号。

数据通信,是计算机与计算机之间或者计算机与终端之间利用通信系统对二进制数据所进行的传输、交换和处理。它是计算机技术与通信技术相结合的通信方式。数据通信与模拟通信的主要区别是,数据通信要传输的是二进制数据,它可以是二进制编码的字母、数字、汉字和符号,也可以是数字化的声音、视频、图像等信息。

与上述概念相关的还有另两个概念:模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统传输的是模拟信号,而数字通信系统传输的是数字信号。自然,利用模拟通信系统可以进行模拟通信,利用数字通信系统可以进行数据通信。然而,另外两种组合也是可以的,但要采用额外的技术。在利用模拟通信系统进行数据通信时,发送端要先把二进制数据调制成为模拟信号,再送入通信系统进行传输,接收端要把收到的模拟信号解调为原来的二进制数据。这一过程要由调制解调器来完成。同样,在利用数字通信系统进行模拟通信时,传送前要把模拟信息数字化,接收后要把数字信息还原为模拟信息。电话网属于模拟通信系统,而综合业务数字网ISDN则属于数字通信系统。今后的发展方向是数字化和数字通信。在不久的将来,我们所用的电话、电视等都将是数字化的。

微波通信

微波的波长很短,绕过障碍物的能力很小,容易被地球表面吸收,因此,电视广播信号不能用地波方式传播。微波一般能透过电离层,因而也不能利用电离层的反射进行天波传播。电视广播信号主要靠空间波直线传播。这样,电视广播信号的传播距离就受到地球曲率半径的限制。由此可知,电视广播信号直接传播的距离是有限的,接收点距离电视台越远,接收天线需架设得越高,这样才能接收到电视台的信号。例如,当发射天线高度为150米,接收天线高度为10米时,即使没有高山或高大建筑物相阻,则最远只不过在63千米的地方接收到电视信号。

在实际应用中,发射天线和接收天线的高度及传输功率都会受到一定限制。要将电视信号送至千里之外,就必须设立许许多多的微波接力站。每一个接力站在接收到上一接力站的信号后,由接力站的信号放大器来弥补传输信号的损耗,然后再发送至下一个微波接力站,如此一环接一环。由于电波传输的速度极快,几乎在同一瞬间,就可完成全部接力站的传送。因此,相隔千里之遥也能同时观看同一个电视节目。

卫星通信

在地球的卫星家族中,除月亮外,便是种类繁多的人造卫星。目前,人们利用卫星进行通信、侦察、导航和气象观测等工作,已经是常事了。

那么,为什么要用卫星进行通信呢?