论通信工程的发展与技术革新获奖科研报告

论通信工程的发展与技术革新获奖科研报告摘

要：通信工程作为信息领域建设发展的一个重要课题，是包括光纤传输、网络通信和移动通信等在内的一项重大工程。目前随着4G网络的快速发展和光纤传输的不断升级优化，通信工程得到了飞速发展。基于此，本文从通信工程的发展历程入手，对通信工程的发展现状与未来技术革新进行了详细的论述。

关键词：通信工程;光纤传输;发展历程;技术革新

1.引言

通信工程（也称为电信工程，原来称作弱电工程和远距离通信工程）作为电子工程的一个重要分支，是信息科学技术中一个迅速发展并极具活力的领域[1]。特别是光纤通信、数字移动通信和Internet网络通信使人们在获得信息以及传递信息方面得到了极大便利[2]。通信工程主要研究的是以声波、电磁波或光波的形式将信息通过电脉冲的形式，从发送端（信源）传送到一个或多个接受端（信宿）的过程。而接受端是否能正确辨认信息，则取决于传输过程中的损耗高低。通信工程中的一个重要环节是信号处理，其中包括过滤，编码和解码等[3]。

2.现代通信的发展

通信的发展历史已经较为悠久。早在远古时期，人们就已经通过简单的壁画和语言等方式交换信息。数千年来，人们一直通过图符、语言、烟火、钟鼓、纸书、竹简等方式传递信息。古人的飞鸽传信、烽火狼烟和驿马邮递就是这种通讯的案例。时至今日，仍有一些國家的个别原始部落，还在保留着像击鼓鸣号这样悠久古老的通信方式。放眼看来，在现代社会，航海中的旗语和交警的指挥手语等也是古老通讯方式进一步发展得到的结果。这些信息传递的基本都是依靠人的听觉与视觉进行。

19世纪中期以后，随着电话、电报的发明和电磁波的发现，人类通信方式产生了本质性的变革。完全实现了通过金属导线来传递信息，甚至能够通过电磁波来进行无线通讯，使得神话故事中的“千里眼”和“顺风耳”变成了现实。此后，人类之间的信息传递能够摆脱常规的听觉视觉方式，利用电信号作为新的载体，以此引发了一系列技术革新，从而开始了人类通信的新时代。

1837年，美国人塞缪乐.莫乐斯成功研制出了世界上第一台电磁式电报机。通过他自己设计的电码，能够将信息转换成一串长短不一的电脉冲，然后传向目的地，最后再转换为原来的信息。莫乐斯于1844年5月24日在国会大厦联邦最高法院会议厅用莫尔斯电码发出了人类历史当中的第一份电报，从而将长途电报通信变为现实。

1864年，英国物理学家麦克斯韦建立了一套电磁理论，指出了电磁波的存在，并说明了电磁波与光具有一样的性质，即两者都是以光速传播的。

1875年，苏格兰青年亚历山大.贝尔发明了世界上第一台电话，并在1876年申请了发明专利。1878年他在波士顿和纽约之间进行了首次长途电话实验，实验获得了成功，随后就成立了著名的贝尔电话公司。

1888年，德国物理学家海因里斯.赫兹用电波环进行了一系列实验，在此过程中发现了电磁波的存在，实验证明了麦克斯韦的电磁理论。这个实验曾轰动了整个科学界，成为了近代科学技术史上的一个重要里程碑，为无线电的诞生和电子技术的发展奠定了牢固的基础。

1894年，俄国科学家波波夫和意大利工程师马可尼在麦克斯韦的电磁波原理基础上，利用电磁波为载体，发明了可以远距离传输信息的无线电报，从而开创了人类通信领域的新纪元。

19世纪，在人类发明无线电报之后，进一步通过电磁波来传送声音。英国工程师佛雷明在1906年发明了真空二极管，美国人弗雷斯特发明了真空三极管。佛雷斯特在1914年使用真空三极管做成了振荡电路，这使得放大器电路得以实现，并为以后的无线通信广播奠定了基础。

1906年，加拿大费森登在纽约建立了第一个广播站，开创了人类无线电广播的新纪元。

直到21世纪60年代，才正式出现了家用按键式电话机。历经了120年的发展与实践，随着电话的普及，交换技术也在大力改进。从当初繁忙的人工接线员到现在的程控交换机的问世，电话这一名词也慢慢变成了人们的口头语。

20世纪90年代，开通了蜂窝电话系统。无线通信技术的持续创新，使得光纤通信得到普遍应用。移动电话、程控电话、传真通信、可视电话、电子邮件、数据通信、卫星通信、互联网通信等标志着以计算机处理为核心的数字化的信息时代已经到来。

3.通信未来发展和技术革新

从长远的战略角度看，通信未来技术革新主要分为以下三方面：

（1）通信网络及其应用。

（2）基于WEB的城市虚拟现实。

（3）电子制造研究。

由专家预测可知，21世纪是网络的世纪，与信息产业相关的领域将成为关键领域。三次网络浪潮的预言已成为现实，我国正在积极努力从二线国家（工业化国家）转型为第三线国家（信息化国家）。网络技术的发展为这一革命性的转变提供了客观条件，传统产业将依赖网络求得新生。而新兴的信息产业将持续高速发展，这意味着依赖网络生存会有更多的机会。

我们认为无线通信网络在中国市场有着更强的适应力（社会需求）和生命力。互联网经济在中国经历了全球化同样的历程，只是稍微滞后了一段时间。我们认为这应该归因于中国本土国情，有线通信网络下的互联网电子商务在中国无法广泛普及，但是，数亿中国人却和世界同步地使用了手机。中国人民更容易接受高效、简洁和容易推广的无线移动终端设备。这种情况很容易使人想到日本手机I-MODE网络模式取得的空前成功。我们认为，在中国将会有一个无线电子商务的盛世，这与世界权威机构所作的预测一致。

5G无线移动网络通信的运营必将带来人们工作和生活方式的变革。其实，无线电子商务和移动办公等无线移动通信技术应用在国外已经趋于成熟，但是这种便捷的方式却无法大面积和国外发达国家高质量的有线通信技术相抗衡，究其原因，主要是无线通信带宽不够。在当今中国，这种情况将会马上改变，信息产业部正在进行5G通信运营部署，其正式运营指日可待。到那时，我们可以迈过有线通信互联网电子商务惨淡经营时代，直接推广无线移动办公和电子商务。

我们将以虚拟现实的方式提供人类的网络交互界面。在复杂的信息时代，人们更加注重效率，节约时间将是人们获