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用其光纤通信的先进技术,在发展多媒体系统上紧追美国其后。欧洲各国、
韩国、台湾等国家和地区也都纷纷制定各自的“信息高速公路计划”。围绕
多媒体技术的全球竞争正逐步展开。中国也正在积极投入到市场竞争中。
3。通信技术的发展
通信网络是人类社会的神经系统。当代通信技术取得的惊人进步,是以
往任何时代无法相比的。60年代中期,卫星通信迅速崛起。70年代后期,光
纤通信开始出现。80年代,数字通信系统进入实用阶段。各种先进通信手段
的广泛应用,使今天的地球变小了,使世界上相隔的人们有了更紧密的联系。
(1)卫星通信
1957年,世界上第一颗人造地球卫星发射成功,开拓了人类利用卫星通
信的新时期。
早在1945年,英国的科学幻想小说家克拉克(1917—)就曾提出了卫星
通信的设想。他在英国《世界无线电》杂志上发表了“地球外的中继”的论
文。文章指出,用地球同步卫星作中继站,就可以转送地球上通信站发送的
微波通信信息和电视信息;如果在赤道上空的静止轨道上相距 120°设置3
颗卫星,就可以建成覆盖全球的卫星通信网。当时,克拉克所说的纯属一种
大胆的幻想。但不到20年,这一幻想竟变成了现实。克拉克具有惊人的预见。
他于1959年预言人类将在1969年6月前后首次登月,结果真的如他所料。
从克拉克提出卫星通信设想到现在,卫星通信经历了两个阶段:1945—
1965为卫星通信实验阶段;1965年,以后卫星通信进入了实用阶段。
1958年12月,美国发射了第一颗军用通信卫星“斯柯尔号”。它是单
向传输延迟通信卫星,上面带有一盘录音磁带,录制了美国总统的圣诞贺词。
由地面发出信号触发号,卫星就向地球播放了录音。1960年8月,美国发射
了“回声1号”人造卫星。它是用聚酯材料制成的一个直径30米的大气球。
表面涂以金属薄层,可将地面发射的微波信号反射回大地。它是无源通信卫
星,通信容量仅为1路双向电话,而且需要大功率的地面发射机和高灵敏度
的接收机,但收到的信号仍十分微弱。因此,各国以后基本上不再采用无源
通信卫星系统了。1962年7月,美国发射了“电星1号”人造卫星。它是历
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史上第一颗有源通信卫星,携带3600个太阳能电池和无线电转发器等电子设
备,能够接收地球发来的信号,经中继放大,再返回地球。通过“电星1号”
的转播,人类首次将电视广播节目送过了大西洋,实现了17年前克拉克提出
的“地球外中继”的设想。但是“电星1号”还不能与地球保持同步,而同
步地球卫星的发射是建立全球性卫星通信系统的首要条件。1963—1964年,
美国发射了3颗试验性的地球同步卫星,其中1964年10月发射的“辛康3
号”获得完全成功。它重39公斤,装有两部转发器,可各通一路电视。它在
太平洋上空同步静止轨道成功地定位,并向美国转播了在日本举行的奥运会
实况。“辛康3号”发射成功的第二天,以美国通信卫星公司为首、11个国
家参加的“国际通信卫星组织”成立。1965年,“国际通信卫星组织”共同
投资,发射了“晨鸟”通信卫星。与此同时,原苏联也发射了它的第一颗“闪
电Ⅰ型”实用通信卫星。它的轨道是奇特的高椭圆轨道,周期为12小时,每
天两次飞经原苏联本土上空,覆盖其境内时间达15小时。几颗这样的卫星顺
序飞行,可提供24小时连续通信。1974年7月,原苏联发射了第一颗正式
的地球同步轨道卫星。
“晨鸟”通信卫星的发射使用,标志着通信卫星从试验阶段进入了实用
阶段。到1980年底,国际通信卫星已发展到第五代,通信容量由1965年的
240话路增至12000话路。同时,通信卫星的寿命增长,租用一条线路的价
格更为便宜。
由于卫星通信系统具有容量大、覆盖面广、通信距离远等优点,所以其
发展非常迅速,应用范围日益广泛。卫星通信一出现就被用于军事。在 80
年代初,美国提出的“星球大战计划”中,通信卫星与其他卫星扮演着十分
重要的角色。在幅员辽阔的国家,通信卫星被用作国内通信。1972年,加拿
大发射了“安烈克”号卫星,解决了国内地理隔绝地区的通信问题。70年代
后期,卫星教育逐渐兴起。印度尼西亚把一所大学的授课,经卫星转播给另
外10所大学;学生还可以通过返回的电话信道经卫星发问。1983年10月,
商业卫星通信业务发展起来。它能承担各种数字通信业务,包括电话、电传、
高低速传真、高低速数据等。
中国于1984年发射了第一颗地球同步试验通信卫星,成为世界上第五个
发射通信卫星的国家。1986年2月,中国又发射了一颗实用的地球同步通信
卫星。到1991年,中国已发射了5颗通信卫星,有卫星转发器12个,其波
束已能覆盖全国。它们承担了电话、传真、电视、广播、数据通信、图像传
递等业务。许多部门都已建立起专业卫星通信网。
悄然兴起的甚小卫星数据站(VSAT),是80年代卫星通信方面颇具重要
意义的新成就。它是一种带有收发功能的小型卫星通信地球站。它的通信天
线口径小,只有1。2—1。8米;它设备紧凑、架设方便。用户利用VSAT可在
办公室内直接通过卫星线路与世界各地进行数据、话音、图文传真的高速传
输。90年代初,世界上已建立十几万个VSAT终端站。1992年,中国以话音
为主的VSAT系统也已投入运行。
卫星通信已成为当代通信技术中最重要的途径之一。目前,70%以上的
国际长途电话是由同步卫星传送的,全部国际电视节目是通过地球同步卫星
转播的。卫星通信仍在不断发展,应用更加广泛。一种经卫星传播的电视电
话会议网络已开始萌芽,预计到2000年将被普遍应用,成为国际卫星通信系
统一种重要的通信业务。
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(2)光纤通信
光通信历史久远。中国古代很早就使用烽火报警。西周时期的“烽火戏
诸侯”就是一个非常著名的历史典故。公元前490年,古希腊人曾用盾牌反
射日光进行光通信,并曾用火光接力的办法传递胜利的消息。
近代以来,人们对光通信进行了许多研究。贝尔 (1847—1922)在发明
电话后4年,于1880年又发明了光电话。此后,光电话又有所发展。但光通
信远没有无线电通信发展迅速。其原因在于:1。没有找到象无线电波那样的
相干光频电磁波;2。光波在大气中传播易受气候影响。
本世纪60—70年代,激光和光导纤维相继出现,使上述两个关键技术问
题迎刃而解。激光以其独特的良好性能,成为运载信息的理想工具。光导纤
维则为光传播提供了适宜的通路。
激光刚一诞生,人们立即用它进行无线电通信试验,但结果并不如意。
于是人们转向光的有线通信研究。
早在1854年,英国的丁铎尔(1820—1893)就提出,利用光的全反射原
理可以进行光的传输。1927年,英国的贝尔德提出了用石英纤维作摄像传递
装置的专利。1930年,德国人兰姆发现光可沿着透明弯曲的石英纤维传输。
这为以后的光导纤维传输激光提供了依据。但由于技术水平所限,这一阶段
的光导纤维传输光的性能很差,光在其中衰减很快,传不了几米。
1951年,英国的霍布金斯等人利用柔性玻璃纤维,制成了医用纤维内窥
镜。它可以把人体内部的信息通过玻璃纤维送到体外。这在光纤通信方面前
进了一步。
在光纤通信发展中做出卓越贡献的是英籍华人高锟博士。从 1963年开
始,经过三年探索,他和同事霍克亥姆共同发表了“光波介质表面波导”的
论文,指出光信号在玻璃纤维中损耗太大的原因在于其中含�