第1章 移动通信的前世今生

本章首先对通信的概念做一个、通俗的解读，然后介绍古人是如何实现通信的，介绍现代人类的通信方式，从感性上介绍移动通信的前世与今生。第2章，将深入讨论通信的基本概念。

本章主要涉及的知识点如下所示。

通信的概念：什么是通信，为何要通信。

古代通信：现代通信技术的前世。

现代通信：移动通信横空出世。

1.1 初 识 通 信

本节将通过笔者普通的24小时来了解日常生活中的通信行为，顺便介绍通信的一些基本概念及为何要通信的问题。本书说的就是移动通信的那些事儿，我们的移动通信之旅，就从何为通信开始吧。

1.1.1 为何要通信——我们要信息

近年来，"通信"与"信息"这两个词语早已经深入到中国社会的各个角落中，信息化也成了当今世界不可阻挡的潮流，通信技术也已经在普通百姓的生活中生根发芽，人们的生活越来越离不开信息与通信技术。人与人之间沟通交流要通信，企业联系业务要通信，国家之间要通信，航天飞机上天也要与地面保持视频通话。

从人们的日常行为来说通信在当今社会用得有点泛滥了，无论从农村到城市，从婴儿到老人，从普通市民到专家教授，大家每天都在用通信技术和产品，如图1.1所示。通信是信息技术(information technology，简称IT)的一个分支，笔者在攻读硕士学位期间的专业名称就叫做"通信与信息系统"。

从古代的邮驿到今天的手机，从手写的书信到计算机网络即时通信软件，从古代的烽火台到今天的卫星通信，从飞鸽传书到今天的物联网，人类社会发展进步的每一个脚印都可视为通信技术发展的烙印。可以说，通信技术的进步是人类社会发展的一个缩影。

下面就先来看看生活中的通信技术吧。

1.生活中的通信

以笔者生活中普通的24小时为例，看看人们平时都用到哪些通信？

早上7：30，恪尽职守的闹钟无情地把笔者从美梦中叫醒。闹钟的铃声传到笔者的耳朵里，这就是一种通信，闹钟的铃声传递给笔者的信息是：你得起床了！

图1.1 各行各业的通信

洗漱完毕，7：45，笔者走出宿舍门，按一下电梯的下行键，笔者走进电梯。笔者按电梯的按键也是一个通信的过程，按键被按下这个动作向电梯的处理系统发送有人要坐电梯下楼的信息。

8：00，笔者从学生餐厅出来直冲实验室而去，路遇一美女脚步轻盈地从对面走来，轻启朱唇道："同学，你好，我是北x大的，请问教三怎么走？"。"教三不远，你可以这么走……"如图1.2所示。

遇见美女就有通信了吗？呵呵，这个可以有。此处的通信就是不借助任何工具的美女和笔者的对话过程。我们通过对话来实现通信，一方的嘴唇充当信源(通信的源头)的时候，另外一方的耳朵扮演的是信宿(通信的归宿)的角色。在我们通信的过程中，通信的编码格式是中文的普通话，信道是空气，所以尽管这里的通信距离比较短，但还是有通信的，而且还是无线通信！

2.几个基本通信概念

结合上面的例子，这里补充几个通信的基本概念。在通信中，如下几个概念是经常要用到的。

(1)信源：顾名思义，信源就是信息的源头。在上面的例子中，闹钟把笔者叫醒的时候，闹钟是信源，笔者按电梯下行键的时候，笔者(或者说是笔者的手指)是信源，美女和笔者说话的时候，美女就是信源。

(2)信宿：和信源类似，信宿就是信息的"归宿"，即信息传达的目的地。前文提到的电梯、闹钟闹的对象——本人、本人回答美女问路时候的美女都是信宿。

图1.2 笔者的24小时

(3)信道：信道就是信源与信宿通信的媒介，空气、电缆、光缆、石头、钢管等都可以充当通信的信道。

(4)信息：通信就是信源向信宿传递信息的过程，那什么叫信息呢？信息就是有价值的消息。有用的消息才叫信息，没用的消息不叫信息。用术语说就是通信传递的消息必须要有信息量，没用信息量的消息也就不叫信息。比如，笔者刚看过了今天美国篮球职业联赛季后赛的第三场，凯尔特人大比分输给骑士队，一个哥们过来和笔者说：

"Hey，man！今天我皇赢了你凯！"

"Shut up！Boy！早知道结果了，我凯在为总冠军攒人品呢！你甭和我废话！xxxx！"，这个哥们说的话对笔者来说没有任何的信息量，因为笔者早已经知道了这场比赛的结果了，所以这不是一个成功的通信过程。

上边的笔者和美女的聊天过程为什么是一次通信过程呢？因为笔者给她提供了有价值的信息，告诉了她怎样走到教三！

(5)双工方式：双工方式分为双工、半双工和单工3种方式，简单地说，双工就是通信双方可以同时既作为信源也扮演信宿。举个不恰当的例子，夫妻两人在激烈争吵，两人同时指责对方，此时就是全双工；半双工就是一方在做信源的时候，另一方充当信宿。反之亦然，比如，前面笔者和美女的对话就是半双工，美女问笔者听着，笔者回答美女听着，这就是半双工；单工就是在通信的过程中，信源与信宿的角色不能互换，信源只能做信源，不能做信宿，信宿只能做信宿，不能做信源。生活中的广播电视就是单工通信的典型，永远是电视塔发射信号，电视机接收信号，电视机不能向电视塔发射信号，至少现在的家用电视机暂时还不能。当然，早上闹钟叫醒笔者的过程也是单工通信的过程。

?注意：通过概念一定先熟悉双工与单工的区别。

3.网络即时通信

闲言少叙，继续说笔者的24小时。恋恋不舍地告别了美女，本大侠施展出八步赶蝉的轻身功夫，大步流星地朝着实验室迈进。8：10，准时到达实验室，到了自己的座位坐下，打开电脑电源，选择了Windows系统。和往常一样，刚进入系统，就先打开QQ、微信、MSN，看看有没有人留言，接着进入邮箱查收电子邮件。不一会，QQ的小企鹅头像在闪动，打开一看是鹏哥。鹏哥是笔者大学时的舍友，山西大汉，为人极其仗义，有"及时雨"之称，鹏哥要我给他传一个学习资料，遂给其发了过去。

过了一会，敬爱的Z老师发了个飞信过来，"那个863项目申请书修改意见已经发你邮箱，请中午11：00之前修改完发给我！谢谢！"Z老师总是这么客气，我回复，"好的，别客气"，马上投入到项目申请书的修改中。10：30，修改完毕，给Z老师发了邮件。

上午的任务基本完成，在MSN上和工作了的同学闲聊了几句，趁着老师不在，偷偷地去淘宝网上"淘淘宝"，功夫不负有心人，还真有一款喜欢的，用阿里旺旺和店主联系之后，搞定了球鞋。

在实验室的一上午的时间都用到了哪些通信工具呢？这个貌似还真不少，如图1.3所示。有点小乱，一个一个地捋捋：

图1.3 众多的即时通信软件

(1)QQ：QQ想必是华语世界网络即时通信软件中最为流行的一款了，它的前身就是欧洲的ICQ。腾讯将开放源代码的ICQ做成收费版，而且越做越大，不能不说是一个奇迹。正所谓"一直在模仿，从未被超越"(纯属戏言，请勿当真，谢绝跨省追捕)。

(2)微信：腾讯推出的一款手机聊天软件，超过3亿人使用的手机应用，支持发送语音短信、视频、图片和文字，目前微信已经成了人们生活中通信的一种方式。

(3)MSN：微软推出的一款即时通信软件，是国际上用得最多的一款即时通信软件，在中国用户受众多为公司白领。记得2009年中国台湾地震，中美间的太平洋海底电光缆被震坏，直接导致了中国大陆的MSN用户无法登录，众多的公司职员没办法只能使用QQ联系业务。

(4)阿里旺旺：淘宝网推出的一款即时通信软件，是使用淘宝买卖宝贝的卖家和买家之间沟通的工具。由于网上购物的兴起，引发了阿里旺旺的用户急剧增多。

在食堂吃过午饭，回实验室的路上，遇见一位母亲抱着自己的宝宝，宝宝哭个不停，孩子的母亲有点郁闷。大街上人这么多，就算是喂奶也得等到回家再喂啊，还好年轻的母亲拿出制胜武器，将一个奶嘴放在宝宝嘴里，宝宝马上停止了哭泣，如图1.4所示。看来这孩子虽小却已经懂得了通信的道理，小孩儿先通过哭声向母亲传递一个信息：我要吃奶！母亲通过对孩子哭声的正确解码明白了孩子的意思，给孩子一个奶嘴叼着，多么实用的一个通信过程啊，看来通信确实是人类生存的必备的基本本领。

图1.4 小孩哭泣吃奶嘴

一路无话，到了实验室休息片刻，打开网页看看新闻，头条新闻是我国云南鲁甸地震的报道。中国的很多网民可以从网络上实时地了解鲁甸地震的灾情，看来互联网的通信真是及时有效，特别受年轻人的追捧。有一条鲁甸地震的消息引起笔者的特别注意，某些偏僻的乡镇由于线路被震坏导致了移动通信网络中断，当地政府调用卫星电话指挥抗震抢险，有的老乡则是用卫星电话给震区以外的家人报平安。这里面用到的卫星电话也是无线通信的一种，利用卫星传递消息，发送端发送的消息经过无线信道发送给卫星，卫星经过处理转发给接收的手机。卫星电话在海事船只、科学考察、沙漠戈壁、矿藏勘探等方面用得比较多，在日常生活中，除非遇到灾难，否则一般不会动用卫星电话。

看完了新闻，心里默默地为灾区祈福，把QQ、MSN的签名及人人网的状态都改成了为鲁甸祈福。光悲痛解决不了问题，擦干眼泪，好好干活建设家园才是王道啊。

下午干活的时候，手机响了起来，"Can you feel it？super size…"的经典音乐想起，赶紧接通后才知是上午在淘宝买的鞋到了，这也太快了，效率真是高啊。取了鞋子，十分高兴，真是又好又便宜啊。手机可是平时人们用得最多的一个通信工具之一了，平时人们不仅用它打电话，还可以发短信、上网、登录手机QQ、微信，离开了手机真是难以想象生活会变成什么样子。

这就是笔者普通的24小时中涉及的通信过程与行为，这里面有说话这种人类自然的通信，也有更多的人工通信，有固话通信也有移动通信，有有线通信也有无线通信。

总结上面的通信过程，会发现通信确实是信源向信宿传递信息量的过程。通信的英文翻译是communication，而communication这个词有交流的意思，广义的通信就是交流。

4.通信与人类社会——层次拔高

人类与动物的区别在于人类的社会属性，而不是人的自然属性，因为动物也有自然属性——生老病死，但是动物之所以不能称之为人，就在于它们缺乏人类特有的社会属性。人类的社会属性集中表现为人和人之间的社会关系上，社会关系就是人和人联系的关系，人和人不联系就没有社会关系的产生。俗话说得好，"好亲戚在于走动"也就是说亲戚之间多来往才比较亲，长时间不来往就疏远了。

"远亲不如近邻"很好地佐证了这点，离得远，通信就会少些，人与人之间通信少了，关系就会疏远。所以，人类必须要通信，长时间与世隔绝的鲁宾逊就是因为长时间没和人类通信，尽管后来他逃离了孤岛，但是他最终还是无法再次融入人类社会而被视为野人，长时间缺乏与人类的沟通导致了他的社会属性的缺失，如图1.5所示。

图1.5 鲁滨逊孤岛无通信

为了美好的生活，远离寂寞，从通信开始。

1.1.2 通信的基本形式

既然通信这么美好，那通信都有哪些形式呢？

(1)从通信的信道来划分，通信可以分为：有线通信、无线通信。固定电话属于有线通信的终端，而手机、PDA等属于无线通信的范畴。

(2)从通信的实时性来说，通信可以分为：实时通信与非实时通信。手机打电话属于实时通信，用手机上网属于非实时通信。

(3)从通信的双工方式来说，通信可以分为：单工通信与双工通信；收音机、电视广播等属于单工通信，手机与即时通信软件等属于双工通信。

(4)从通信的运营模式来说，通信大致可以分为：互联网通信、电信网通信与广播电视网的通信。目前国务院大力推动的三网融合指的就是这3个网的融合。

这里重点说说这个三网融合。三网融合的概念最早在20世纪90年代就有人提出了，但是为何至今还没融合呢？首先应该弄明白这3个网都是谁在运营，说的通俗点就是谁在收钱？

先看互联网，互联网是谁在运营呢，用最简单的办法，看看上网费交给谁了，宽带xx业务要到哪里办理和交钱呢？答曰：原来是网通、电信等，现在3家电信运营商分家后，交给……总之就是给电信运营商。

再看电信网，人们的花费交给谁了？电信运营商。

是广播电视网，平时的有线电视费用交给谁了？广播电视总局。

电信运营商隶属于工业与信息化部(原来的信息产业部，前身是邮电部)管理，到这里思路有点明朗了吧。三网融合就是要工信部的网和广电总局的网合三为一，尽管人们平时都说凡是钱能解决的问题都不是问题，但是这里较大的问题就是钱的问题！三网融合之后管理权归谁所有？管理权决定着网费和有线电视费交给谁的问题。谈钱确实有点俗了……但是赵本山说过生活就是大俗，没有大俗哪里来的大雅呢？国家的GDP(国内生产总值)不就是钱吗？所以钱还真是个问题，就差钱啊！

既然人民对三网融合的推进是支持的，三网融合是符合最广大的人民利益的，那三网融合的推进就是任何势力都阻挡不了的，相信在不久的将来，三网融合的梦想必然会实现。

?提示：三网融合的三网指的是电信网、互联网和广播电视网。

1.2 古代通信——通信基本靠吼

现代社会的通信方式多种多样，在古代古人也需要交流，也要通信，那么古人是如何实现通信的呢？

1.2.1 最古老的官方通信——快马+驿站

通信是信源给信宿传递信息量的过程，当信源和信宿距离较近的时候，人类的话音可以传播到的范围，人们可以通过语言来交流，古人见面打招呼"吃了吗？"就是这样的情况。但是当距离增大到人类的声音无法传播到的时候怎么办呢？在古代，封建王朝的统治疆域辽阔，中央怎样实现与地方之间传递政令，与边疆军队互通军事信息呢？普通的平民百姓又是怎样和远方的亲戚朋友通信交流的呢？

中华儿女的智慧总是无穷无尽的，聪明的古人发明了驿站来解决这个问题。驿站在古代是为传递官府文书和军事情报的人员提供食宿和换马的场所，驿站里备好脚力好的马匹，隔一段距离设置一个驿站。朝廷的通信官员骑着快马，五百里加急！呼啸而至，驿站的工作人员赶紧把提前备好的马匹换上，这位仁兄稍做调整，顾不上休息，上马飞驰，向下一个驿站出发！如图1.6所示。

图1.6 驿站飞马

我国是世界上最早使用驿站实现通信、传递消息的国家，大约在3000年前的周朝中国就已经建立了完备的邮驿系统。据马可波罗的记载，在元朝共有大型驿站上万处，驿马30万匹，尽管这里的数字可能不够，但是当时驿站的发达程度可以管中窥豹，略见一斑了。至今在江苏高邮和河北怀来还保存着完整的古代驿站遗址，古代帝王就是靠着邮驿系统来政令和收集各地的信息反馈，从而实现自己的统治的。

由于驿站本身不只是传递官方的政令和军队的战事信息，有时还可以承担一定的经济作用，所以在某种意义上讲，它还类似于今天的物流中心。唐朝时，李隆基为了爱妃杨玉环能吃到新鲜的荔枝，专门从今天的四川到西安铺设一路邮驿，正所谓"一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来"说的就是此事。

和现代通信系统中有鉴权认证系统一样，驿站的使用是需要凭证的，特别是官方的使用，对这种凭证有着严格的管理。官府使用的凭证叫勘合，军方使用的叫伙牌，而紧急公文上标注几百里加急是论文重要程度的体现，这点类似于现代邮政系统中的优先级，如果七十里是普通挂号信的话，那八百里加急就是今天的特快专递。

驿站+快马构成了中国最古老的有线通信，为何说是有线通信呢？因为驿站的通信是送信人骑着快马，沿着驿道跑，尽管马匹不停地换，但是驿道是不变的。这就和现代通信中的电话有些类似，电话的信号是电信号沿着电话网在跑，最终到达通信的另一个电话端；而古代的送信人也是沿着一条条的驿道组成的驿道网来实现通信，最终把信送到目的地。

驿站文明不但巩固了古代封建帝王的统治，同时也带动了驿站周围经济文化的发展，笔者的家乡在辽宁省，省会沈阳市就是一个由驿站逐步发展起来的城市。

1.2.2 最古老的军事通信——烽火台的狼烟

古代的有线通信是随着驿站的出现而出现的，据考证至少在周朝就已经有了成熟的邮驿系统，够早的了吧。几乎与邮驿系统同时出现的还有烽火台，早在商朝就有了烽火 台——中国历史上最早的军事通信网。

烽火台在古代主要用于军事，当时约定，若有敌军进犯，皇帝就命人把烽火台的狼烟或者柴草点着，狼烟的升起意味着有敌人进犯，而诸侯必须按时救援。烽火台白天用狼烟发信号，晚上用点燃的柴草发信号。晚上柴草的火光容易被人发现，而白天用狼烟的原因是狼粪点燃后的烟很浓而且会升得很高而不散。狼烟就是信号，它包含的信息就是敌人来犯，信源是烽火台，信宿是诸侯们，信道是空气，故称之为人类历史上最古老的应急通信。

人们之所以对烽火台这么熟悉，一个古代的历史事件功不可没，它就是传说中的烽火戏诸侯。周幽王有个爱妃叫褒姒，貌若天仙，是个难得一见的美女，但是此美女有个特 点——从来不笑。周幽王很郁闷，美人越是不笑，周幽王越好奇，难道天下还有我皇帝做不到事情？为了博得美人一笑，周幽然决然地点燃了烽火台的狼烟，诸侯们看见狼烟以为皇帝出事了，有敌人进犯了，赶紧往京城赶。到了一看，皇帝拥着笑吟吟的褒姒"我逗你玩"，诸侯很生气，后果很严重。后来真来了敌人，诸侯看见烽火台的狼烟也不去京城救驾了，总是逗着玩，还去干嘛(如图1.7所示)。

图1.7 烽火戏诸侯

周幽王估计肠子都悔青了，西周灭亡了，江山丢了，美女也没了，早知道真应该找个会笑的美女……此事件告诉人们：

西周的烽火军事通信网已经成形。

通信(特别是应急通信)有风险，使用需谨慎！

找女朋友要找爱笑的。

这种使用烽火台来传递军事情报的方式得到了很好的沿用。到了汉朝的时候，烽火台的使用已经十分完备。从甘肃到新疆都有烽火台的设置，烽火台上有兵丁把守，朝廷专门设置了管理烽火台的各级官吏，甚至可以用烽火的道数来表示来犯敌人的数目。

但是这种通信方式也有不足之处，例如无法地描述来犯敌人的方位、人数、兵种、进犯的目标等。同时烽火台的通信方式是单工的，只能将敌人进犯的消息传递出去，无法把作战命令等传递到战场。

?注意：烽火台的通信是单工方式的哦。

1.2.3 中国古代民间通信

中国古代官方通信用的是驿站，那么古代民间怎样通信呢？非常遗憾，当时的平民百姓没有邮政快递，更没有电话手机，当时的民间通信主要靠托人捎信的方式。有钱人可以雇人去送信，穷苦百姓雇不起人，只有自己亲自去送信……于是才有了飞鸽传书这样的 故事。

最早的民间通信组织大约出现在唐朝，传说当时在四川住着一批湖北移民，他们很思念自己的故乡，于是每年推选出代