无线电通信发展史和国际电联综述

1、20第二章无线电通信发展史和国际电联什么是无线电波无线电波是电磁谱的一部分，它像水池中的波纹一样像个各方向传播，电场和磁场瞬间变化，以光速进行传播。电磁谱的组成如图1所示。电波无线电波红外线 可见光 紫外线X射线Y射线宇宙射线3K 30K300K 3M 30M300M 3G 30G300G 3000GVLFLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF456789101112图一.无线电频谱示意图1873 年麦克斯韦尔建立了电磁场理论。 1887年赫兹验证了电磁波的存在。 1895 年马克尼发明了无线电，开创了无线电波的实际应 用价值。无线电波的频率范围从3000Hz到3000GHz。马克尼最初

2、的实验是在较低的频率上进行的。在马克尼向英国邮政局的官员演示他发明的无线电报后不久， 1896年，在船和海岸之间实现了第一次无线电通信，开创了无线电 通信的新纪元。最初的正常通信应用是在 1898年英格兰海岸用无线电报报告派 救生艇营救海上遇难者。 1901年12月 12日马克尼的历史性无线电 信号跨越了大西洋。在马克尼发明无线电报后的几年中， 认为只有无线电频谱较低的 部分适合无线电通信而且仅能用于有限的用途。直到 1938年开罗会 议 30MHz 以上的频率划分给业余业务和实验无线电业务。 第二次世 界大战的紧急需要几乎一夜就改变了这种观点。在 1943年美国军队 制定一个频率高达 300

3、MHz 的划分规划。科学研究和技术的发展以及战争的结果， 世界日益增长的需求和 空间时代的到来， 加速了对无线电通信的需求， 频谱的使用和为其划 分频率已是必然趋势。一 .频谱划分的发展过程无线电波的传播是没有国界的， 使用中必须有某些规划。 各国使 用前必须进行协调才能避免相互干扰。 飞机和船舶可以到处在世界范 围航行，无线电台要能在世界范围工作， 遇险和标准时间和信号频率 也需全球范围的协调和保护。频率划分是与管理和核准使用分不开的，国际和国内都是一样 的。频率的使用和设备有密切关系， 事先对设备操作进行规划， 确保 设备和操作的电磁兼容， 设备和使用的国际标准化， 以及无线电操作 的国际

4、保护，使生产和操作者可以在实际使用很早以前做出计划和实 验成为可能，并能知道可用的频率。国际划分（统一世界使用）将促 进无线电设备的生产和标准化。国际频率划分国际频率划分是由国际电联无线电行政大会考虑会员国的建议 的基础上确定的，是国际无线电规则的重要组成部分。第一次国际频率划分是在 1906年柏林无线电大会，指定 500 和 1000kHz 频率为船到岸电报的一般公众业务频率。因为只有一种业 务，不能叫做频率划分表。 船 岸无线电通信集中在 500kHz 开始 不久，很大程度上，因为船载天线的共振特性，该频率很快成为全球 呼叫和遇险频率，并保持到今天。船 岸电台工作频率围绕 500kHz 分

5、组工作在 375550kHz 频段。长距离点到点通信开发 200kHz 以 下的频率，因为这个数量级的频率的传播特性适合长距离无线电通 信。无线电广播在 550 600kHz 范围开始工作，并在一段时间内与 海上移动业务争夺恰好高于 500kHz 的频谱空间；但最后确定在 5351605 kHz 频段。这样，在 1912 年制定了第一的国际频率划分 表，正式开始了为各种无线电业务划分频率。两次世界大战的需要， 生活各方面需要的扩大， 科研和开发的增 加，满足这些需求和新技术的出现， 例如空间无线电通信已为加强频 谱的使用施加无情的压力， 使用频率越来越向高端扩展。 第一次世界 大战证明高频世界

6、范围的无线电通信是非常重要的， 对率划分提出强 烈的需求 1927 年华盛顿无线电大会增加了频率划分。 五年后，1932 年马德里无线电大会将划分表扩展到 30MHz 。六年后， 1938 年开罗 无线电大会将划分表扩展到200MHz （欧洲地区），在美洲大陆频谱 扩展到 300MHz ,供进一步研究和试验用。第二次世界大战为频谱带来新的应用， 例如雷达， 民航需要瞬时 和可靠的全球通信有巨大的扩展，广泛使用双向无线电， FM/TV 广 播和微波中继通信。仅美国军队具有一个频率高达 30 MHz 的频率划 分计划。这些新的需求和 1938年开罗无线电大会以来九年的发展导 致 1947年大西洋城

7、无线电大会将频率划分表扩展到10.5GHz 并且无线电业务扩展到 15 种。空间活动的开展， 成功的建立了卫星通信系统， 对射电天文兴趣 的增加，用于无线电导航和定位的雷达需要更多的频谱， 船载电传和 传真系统的需要达到了顶点， 在 1959年和 1963 年日内瓦无线电大会 将划分表扩展到40GHz,无线电业务增加到26种。971年日内瓦空间 业务无线电大会将频率划分表扩展到 275GHz ,增加了大量新的卫星 业务，无线电业务已达 41 种。1974年日内瓦水上移动业务无线电大 会对划分表也作了修改。 1977 年日内瓦广播卫星大会对有关业务频 段作了修改。 1978 年日内瓦航空业务大会

8、对航空业务频段作了修改。1979 年世界无线电行政大会，对划分表作了全面修改，频段扩 展到 300GHz ,业务增加到 46 种,1982年出版新的国际频率划分表。 1983年日内瓦移动业务大会（ MOB-83），1985 年日内瓦卫星业务规 划大会（ORB-85）,1987年日内瓦高频广播规划大会（HFBC-87）, 1987 年日内瓦移动业务大会（MOB-87）和1988年日内瓦卫星业务规划大 会（ORB-88）对相应业务频段进行了修改并做出相应业务规划。1992 年马拉加-托雷莫里诺斯世界无线电行政大会 （WARC-92） ,1995年日 内瓦世界无线电通信大会（WRC-95）和1997

9、年日内瓦世界无线电通 信大会（WRC-97）对频率划分表都作了重大修改并于 1998年出版新 的国际频率划分表，频率划分扩展到 400GHz。2000年伊斯坦布尔世界无线电通信大会（WRC-2000）增加第三 代移动业务频率划分。我国新的频率划分表就是根据 1998年版频率 划分表和 WRC-2000 的修改意见为基础并结合我国实际情况修订的。二. ITU 的历史和回顾1837 年莫尔斯发明电报， 1844年 5月 24日，莫尔斯通过华 盛顿和巴尔地摩之间的一条电报线发送了他的第一个公众电报。 通过 他的创举，他成为远程通信时代的先驱。刚刚十年后，电报已成为一 般公众业务。但在这些时间里，电报

10、线路没有跨越国界。这是因为每 个国家使用不同的体制，电报在边界进行转录，翻译和处理，然后通 过邻国的电报线路进行转发。由于这种系统速度慢和使用困难， 许多国家最后决定签定有利于 国家之间的网络互连的协议。 但是，因为这样的协议是在每个国家的 国内进行管理，建立电报电路需要很多单独协议。例如在普鲁士，从 首都到与其它德国各州接壤的边境地区的线路需要 15 个以上协议。 为了简化手续，各国开始签订双边或区域性协议，这样，到 1864 年， 已有好几个区域协议生效。 在很多国家电报线路连续快速发展， 最后， 是 20 个欧洲国家在一起制订一个包括国际互连在内的框架协议。同 时，这些国家决定在共同的规

11、则下， 使设备标准化， 有利于国际互连， 采用各国都适用的统一的操作要求， 并制订共同的国际收费标准和帐 务规则。1865年 5月 17日，经过两个半月艰苦谈判之后， 20个创建国在 巴黎签订了第一个国际电报公约，国际电报联盟（ ITU 的前身）正 式成立了。 130 多年的今天，建立国际电联的理由仍然成立，该组织 的基本目标没有改变。1868年 在维也纳召开第一次电报大会。决定在波恩建立联1869 年电报杂志开始出版。 1934 年重新命名为电信杂志， 现在以“ ITU 新闻”名字出版发行。随着 1876 年电话专利的开始和电话业务的发展，国际电报联盟 在 1885 年开始起草管理电话的国际

12、法规。1894年马克尼开发一个发送和接收无线电信号的更实际的方法。 马克尼在柏林演示了他的系统并申请他的第一个专利。1903 年，由于无线电通信以及这种新技术在水上和其他通信领 域的应用， 国际电报联盟决定召开一次预备无线电大会， 研究国际无 线电报通信规则问题。1906 年在柏林召开第一次国际无线电报大会，签署了第一个国 际无线电报公约和包含有第一个无线电报规则的公约的附件。 这些规 则被以后大会多次扩充和修改，现在被称为无线电规则 （Radio Regulations）。全世界采用“ SOS”紧急遇险信号。首次利用无线电 话进行广播（声音和音乐）实验。1924 年创建国际电话咨询委员会（

13、CCIF ）.1925 年创建国际电报咨询委员会（ CCIT ）。1927 年在华盛顿召开无线电报大会（全权代表大会） ，建立了国 际无线电咨询委员会（ CCIR）。 CCIR 负责技术研究，测试，和各钟 电信领域进行的测量的协调以及起草国际标准。1927 年国际无线电报大会修改了频率划分表，当时为固定，水 上和航空移动，广播，业余和实验业务划分了频段，确保无线电通信 业务和每种业务的技术特性日益增加的情况下更有效的工作。1932 年在马德里会上，决定将 1865年的国际电报公约和 1906 年的国际无线电报公约合并为国际电信公约。 并决定将联盟的名字改 为国际电信联盟。新的名字在 1934年

14、 1月 1日生效，选择这个名字 恰当的反映了联盟的全部职责， 当时包括了全部有线和无线通信的各 种形式。1947 年，第二次世界大战后，为了达到发展和使组织机构现代 化的目的， ITU 在大西洋城召开了无线电大会，在新建立的联合国 的同意下，国际电联在 1947年 10月15日成为联合国的专门机构， 并决定将总部由波恩迁到日内瓦。并宣布 1912 年通过的频率划分表 是强制性的。同时，国际频率登记委员会（ IFRB ）正式成立， 对电 联会员的频率指配进行登记和纪录，并维护国际频率登记总 表（IFRL ）,以便协调日益增加的管理频谱的复杂任务。ITU建立 徽标。1948 年国际电联的总部由波恩

15、迁到日内瓦。1952 年在布宜诺斯艾利斯召开全权代表大会。 国际电联 开始技术合作项目。1956年，CCIT和CCIF合并成国际电报电话咨询委员会 CCITT， 便更有效的适应这两种通信发展的需求。1959 年在日内瓦世界无线电行政大会上第一次将国际无线电规 则作了全面修改。为了迎接新的空间通信的挑战， CCIR 建立一个研 究空间业务的研究组。1963年在日内瓦召开了第一次空间业务的特别无线电行政大会， 为各种空间业务划分频率。在以后的各次大会作了进一步频率划分， 并制订卫星使用频谱和轨道位置的规定。1965 年在 Montreux 召开全权代表大会。国际电联成立一百 周年。在巴黎举行一百周

16、年纪念大会。1971年 ITU 第一次举办世界电信展览会和研讨会TELECOM 71 。1973 年在马里加 -托雷莫里诺斯召开全权代表大会。1982 年在内罗毕召开全权代表大会。 成立独立的全球电 信发展委员会。1983 年联合国声明 ITU 是世界电信年的领导机构。1985 年 ITU 首次在亚太地区举办地区电信展览会，ASIA Telecom85 。1986 年 ITU 首次在非洲举办地区电信展览会 AFRICA-Telecom 86 。1987 年在日内瓦召开 HF 广播业务大会，修改划分给广播业务的频段并通过了单边带无线电业务技术标准和程 序。1988 年 ITU 首次在美洲举办地区

17、电信展览会 Americas Telecom88。1988 年在日内瓦召开世界静止卫星轨道利用无线电大 会（ ORB-88 ）,通过了平等权利使用静止卫星轨道的规划。 完成一个复杂的世界卫星直播广播业务规划。1989 年在 尼斯举行的全权代表大会承认在标准和频谱管理的 传统活动方面给预发展中国家技术援助的重要性。 为此，建立了通信 发展局（ BDT ），努力改善发展中国家的电信事业。同时，针对全球 电信市场日益全球化和逐渐自由化的背景， 尼斯全权代表大会开始对 电联的机构， 操作，工作方式进行重新评估并分配资源以便能够达到 其改革目标。 本次大会建立一个高级专家委员会， 其任务是向电联提 出改

18、革的建议，确保电联继续能够有效的响应会员国的需求。1992 年为利用非静止卫星的新的空间业务，为被称作全球卫星 移动个人通信 （GMPCS）业务第一次划分频率。同年，为全球个人 陆地移动通信业务（GPLMTS）确定使用的频谱（后来改为IMT-2000）， ITU 开始制定第三代数字移动通信系统全球标准。为了在新千年初 期实现商用， IMT-2000 将协调全球正在使用的不兼容的移动系统，为能处理话音，数据，多媒体业务并能与在线业务相连接，例如与 Internet 相连接的新的，高速的无线通信设备提供技术基础。1992 年，增开的全权代表大会在日内瓦召开，使电联的机构进 行了重大改革， 其目的就

19、是使电联有更大的灵活性来适应目前的日益 复杂，相互影响和竞争的环境。作为重组的结果，电联分成与其三个 主要活动范围相对应的三个部门 -电信标准（ ITU-T ），无线电通信 （ITU-R）和电信发展（ITU-D ）部门。合并前IFRB,CCIR,CCITT 和 BDT 所承担的职能。新的体制也采用一个定期开会制度以便帮助电 联迅速适应新技术发展的需要。改革后的国际电联的组织机构如图二所示。 1993年在赫尔辛基召开第一次世界电信标准大会。在日内瓦召 开第一次世界无线电通信大会（WRC-93）和无线电通信全会（ RA-93）。1994 年在布宜诺斯艾利斯召开第一次世界电信发展大 会。1994 年

20、京都全权代表大会通过了电联第一个战略规划，提倡更 面向用户的方式和集中围绕着改变任务， 需求和成员国作用的活动计 划。此外，京都大会确定召开一次论坛， 委员会的成员非正式的讨论 全球电信政策和战略。为此，建立世界电信政策论坛（ WTPF）, 个临时的专门会议鼓励对改变电信环境引起的紧急政策的自由交换 意见和信息。1996年在日内瓦举行第一次世界电信政策论坛（ WTPF）,题目 是卫星全球移动个人通信（GMPCS）。通过了通用国际自由电话号码的 第一个国际标准（ UIFN）。1997 年制订 GMPCS 的谅解备忘录 （MoU ）并通了一套 GMPCS 终端使用的安排。在日内瓦通过了重建 Int

21、ernet 的第一个谅解备忘录。召 开第一次交互式媒体展览和论坛 -TELECOM INTERACTIVE 97 。1998 年在 MINNEAPOLIS 召开的全权代表大会根据私 营部门会员的广泛权利和义务采用了单一部门会员类别。1998 年在芬兰的坦佩雷通过了第一个应急通信公约。1998在日内瓦召开第二次世界电信政策论坛（ WTPF），题目是 电信业务的贸易。1998年 10月 12日至 11 月6日在 Minneapolis 举行全权代表大 会，重点是加强专业部门参加电联工作问题， 并通过一系列增加部门 成员权力的决议以及提供 ITU 处理工业部门的时间限制和操作的实 践所需要的灵活性和

22、行动自由的措施。 本次大会还通过了召开一个关 于信息社会的新的世界大会，并要求 ITU 更多的参与作为全球通信手段的 Internet 发展工作1999年 ITU 成为支持签名和编号 Internet 合作组织创建成 员（ ICANN PSO）。2000年在希腊的伊斯坦布尔召开了世界无线电通信大会，对第三代移动通信（IMT-2000）业务划分新的频段。进入新千年， ITU 将继续审查和调整其工作重点和方法以确保 在全球电信环境迅速变化面前做出相关的响应。 对商业，交通和使用 信息来说，世界已成为越来越离不开通信技术了。 ITU 在出现的新 系统的标准化和鼓励共同的全球政策方面的作用比从前更加重

23、要了。三. 无线电通信发展中的重要历史人物 从最初的电报开始经过 150 多年的现代电信的发展是来自各界 的成千上万科学家， 工程师和研究人员的辛勤劳动的结果。 他们当中 只有少数独立负责发明的人成了名， 而大多数达到顶点的发明是许多 个人的成果。克拉克1917年出生英格兰的Minehead。在苏联（USSR）发射第一个人 造地球卫星 Sputnik-1 前 12 年，克拉克于 1945 年在“无线世界”中 发表文章建议利用静止卫星实现世界范围的无线电覆盖。 从此，卫星 通信成为世界通系统的非常重要的组成部分。克拉克的其它发明有地球观测的卫星平台的利用和操作灵活的低加速的星际间飞行的太阳帆巴登

24、（Bardeen），比拉特恩（Brattain）和邵克莱（Shockley）晶体管是由在美国贝尔实验室工作的三位物理学家于 1947 年发 明的。他们是巴登，比拉特恩和邵克来。晶体管可以检波， 放大，整流并能将其打开和关闭。 他们非常小， 便宜，能耗非常小。这些特性使它开发通信交换机成为可能，没有晶 体管就没有卫星通信。晶体管使现代计算机，袖珍计算器，助听器， 袖珍收音机，盒式播放器，高保真系统和他们设备的主机成为可能。莫尔斯莫尔斯 1791 年 4 月 27 日生于美国麻萨诸塞州查尔斯顿 市。1872 年 4 月日在纽约城去世。 莫尔斯是电磁纪录电报的发明者，是点划电报码的开发 者， 即称为

25、莫尔斯码。莫尔斯在其早年酷爱艺术，一直到 1832 年，在 41 岁的 时候，莫尔斯完成了他的电报的设计，在1837 年 8 月进行公开演示。莫尔斯提出专利申请，获得美国专利。但他向国会申请 贷款建设实验性公众电报线路直到 1843 年才获得批准。最 后在 1844 年 5 月 24 日莫尔斯从华盛顿向巴尔地摩 （60 公里） 发送了他的第一次电报。虽然电报现在已在很大程度上被较多的现代通信业务 代替，但莫尔斯的最初的概念应在使用并且莫尔斯码仍然保 持为发送信息的通用标准。贝尔贝尔于 1847 年 4月 3日生于苏格兰的爱丁堡。 1922 年 8月2日在Baddeck去世。1876年 3月 1

26、0日贝尔在美国波斯顿宣布“瓦特森先生 来了，我需要您” ，组成第一个智能句子在电话线里传送。 虽然有一些其它发明者在所建议的系统上将声音在一定的 距离传送，但贝尔是第一个获得发明专利的。仅在两年后， 1878 年 3月 25日他做出了如下预测： “电 话电缆可以铺在地下或架空，利用支线将私人住宅，乡村， 商店，工厂等连接起来，通过主电缆和中心交换实现任何两 个地方的直接通信是可能的。我相信，电话面向公众是必然 的结果，不仅如此，我确信，在将来，电线将不同城市的电 话公司的电话局连接起来，部分乡村的一个人能够与不同地 方的人打电话” 。贝尔不但在 29 岁时发明了电话，他在电信和航空方面 有许多

27、发明。他整个一生还努力帮助聋哑人。马克尼马克尼于 1874 年 4 月 25 日生于意大利的宝龙那 (Bolongna )。1937 年 7月 20 日在罗马去世。作为一个学生的马克尼 对电磁和赫兹波的应用特别感兴趣。 1896 年 6月 2 日他申请 了他的第一个关于无线电的专利。马克尼是高度实践和企业 化的人， 他很快将他的发明商业化，并于 1897 年 7 月在伦 敦建立他的第一个无线电报公司。在 1899 年，他操纵发送跨英吉利海峡的无线电信号。 1901 年发送了跨大西洋(从英格兰的康沃尔到荷兰的信号 山)的信号。1907 年，开通了大西洋彼岸的无线电业务， 1909 年他 获得了诺

28、贝尔物理奖。 1920 年在改进的马克尼公司演播室开始 声音广播。在 1924 年，他发明了能提供世界范围通信业务的天 波传输。马克尼的一生都贡献给无线电通信的发展并由他自己或 其 领导的公司共获得近 800 项专利。波波夫波波夫 1859 年 3 月 16 日生于乌克兰。 1906年 1月 13 日在圣彼得堡去世。波波夫是圣彼得堡附近的 Kronstadt 的诺罗斯皇家海军 学校的物理讲师。在赫兹演示他的电磁波的存在之后，波波夫进行了利用接收机监测电磁波存在的实验。在1895 年 5月 7 日向耨罗斯物理和化学学会演示了他的实验，几天后， 在喀琅施塔德斯基 提出报告。该报告的结论是试验的目的

29、 “是为了显示在一定距离不用导线传送信号在理论上是可 行的，换句话说，发送无线电报，必须借助电磁发射” 。斯戳格( Strowger )1838 年生于 Rochester 附近。 1902 年去世。在 1889 年 他发明了自动电话交换机，他觉察到由于设计或差错，本地 电话操作者将其业务电话接到他的竞争对手的电话局。因 此，他有了自动电话交换机的设想，根据这个思想终于在美 国的 La Port( Indiana) 安装了世界第一个商用自动交换机。考劳罗夫 ( Korolev )1906 年 12 月 30 日生于苏联的 Zhitomir 。 1966 年 1 月 14 日在莫斯科去世。从 1

30、947 年开始，考劳罗夫指导苏联火 箭设计，在 1957 年 10 月 4 日发射了第一颗人造地球卫星。 他负责指导更多的现代火箭的开发工作。火箭技术对人造地 球卫星的发射是非常重要的。他还指导包括 Molniya-1 通信 卫星系列在内的很多卫星的开发工作。赫兹1857 年 2 月 22 日生于德国的汉堡， 1894 年 1 月 1 日在波恩去世赫兹在于 1887-1888 年在 Karisruhe 大学发现电磁波。 1887 年赫兹验证了电磁波的存在。 证明了麦克斯威尔的电磁场的 论。赫兹的发现是无线电技术的基础， 也是后来广播和电视的发 展的基础。伏特1745 年 2 月 18 日生于意

31、大利的科摩( Como)， 1827 年 3 月 5日在科摩去世。伏特研究利用化学反应产生电。他发现第一个电荷，他 是开发通信用电池的先驱。特斯拉1856年 7月 10日生于塞尔维亚的斯密廉 ( Smilian )。1943 年 1 月 7日在纽约城去世。特斯拉研究交流电和高频无线电波。在 1899 年他演示 了不用导线传送电能的实验，并在美国克罗里达州建设一座 发射台，它可以清楚的接收到一千里外的信号。他发明了两 个电路间感应耦合系统。他得到了一百多项专利，例如电容 器的制造，电导体的绝缘，频率表等。波特1845 年 9月 11 日生于法国的 Magneux 。1943 年 3 月 28日在

32、法国的 Sceaux 去世。 他用终生来开发一种快速印字电报。当他成功的改进了 各种装置后，在国际电器展览会上演示了能同时发送六种信 息的设备。 波特系统在全世界的地面和水上通信链路使用70多年。李德.福利特( Lee de Forest )1906 年他在夫莱名的二极管上又加上一个电极，他的三级管改 善了接收并可以进行放大。四.无线电通信发展的重大事件1873年 麦克斯韦尔确定了像可见光一样的电磁波。1887年 赫兹演示了麦克斯韦尔预测的无线电波的存在。1894年 Sir Oliver Lodge 用粉末检波器检测无线电波并演示无 线 电波可以传送信号。1895年 马克尼开发一个发送和接收无线电信号的更实际的方 法，但意大利当局无动于衷。1896年 马克尼在柏林演示了他的系统并申请他的第一个专利。1898年 在海军舰艇调动中首次使用无线电。1899年 在英国和法国之间首次国际无线电通信。1899 年 从灯塔船( East Goodwin lightship )首次发出遇险呼 叫。1901 年 首次实现康沃尔和纽芬兰之间的大西洋彼岸的通信。1902