越来越宽的信息之路
【学习目标】
1。常识性了解卫星通信、光纤通信、网络通信。
2。通过学习现代通信知识,了解科技为人类带来的便利,提高学科学的兴趣。
【基础知识精讲】
随着社会的进步,人类传递的信息量越来越大,由无线广播发展到电视,增加了图像的信息,但如同人类的进步无法停止,信息的传递继续发展。
信息传输的多少与什么有关呢?信息理论表明,作为载体的电磁波,频率越高,相同时间内传输的信息就越多。
根据电磁波家族成员特点:c=λf可知,波长越短的电磁波,频率越高。相对无线电波,(长波、中波、短波)微波的波长更短、频率更高,因此可以传输更多的信息。我们可以形象地比喻为——信息之路越来越宽了。
1微波通信
同无线电波相比,微波的波长更短,在1mm至10m之间,频率更高,在30MHz至3×105MHz之间,一条微波线路可以传输更多的信息,因此可在上面通行几千、几万路电话。
但微波传输过程需要在其中建中继站,因为地球是球形。微波性质更接近光波,大致沿直线传播,不能沿地球表面绕射。所以在每传播一定距离后需将微波向地面引,如图9-7所示。根据实际情况必须每隔大约50km左右就要建设一个微波中继站。而且传播的越远中继站需要的越多。
图9-7
微波通信受到挑战是因为必须建设中继站,并且在遇到雪山,大洋根本无法建设,这样就受到限制。如何解决这一问题呢?
开始有人想利用月球做中继站,但由于月球离我们太远,没有足够能量的微波无法到达月球,更无从谈到携带信息反射回地面。后来人们想在天空中人造一个卫星做中继站,现在已经实现了,这得益于人造卫星的发展。
2卫星通信
航天事业的发展使人类已飞出地球,在太空中建立太空站,可以发射人造卫星为我们服务,用地球同步卫星做微波中继站,很好地解决了地面中继站的弊端,实现无障碍中继,覆盖整个地球(360°)只需三颗通讯卫星如图9-8。卫星通讯标志着信息已可全球化。
图9-8
3光纤通信
依然根据c=λf。比微波频率更高的电磁波是光波。能否运用光波传送信息呢?如果用光波传送信息,这条“信息高速路”要比短波、微波宽出百万倍、千万倍。但发展光波通讯遇到这样一个问题,普通的光源夹杂了许多不同波长的光,难以携带信息或无法从光波中分离出信息。要想解决问题得制造一种单一且方向高度集中的光,作为载体才行。1960年,美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器,激光是一种单一,方向高度集中的光,它携带信息时,可以从中将信息分离出来。
图9-9
激光用于通信,由于携带信息量可以更多,因此得到快速发展,各个国家都有光缆的通信工程,光缆是光信息的路径,是一种用玻璃做成的光导纤维,光在里面经过数次反射,最终从光缆另一头射出。如图9-9所示。光导纤维内心是空的,外面敷上保护层。由于光的频率很高,所以可以同时传递声音、图像等信息。
4网络通信
信息的发送和接收都已经知道,但信息量的增大使人们面临着管理或挑选的问题,计算机可以处理大量的信息,而且速度快。
把计算机同信息网络连在一起,就叫做网络通信。网络通信的优越性是很明显的,由于计算机介入信息的管理,人们又步入了一个崭新的信息时代。
目前使用最频繁的网络通信形式是电子邮件。