HistoryofDigitalCommunicationText13

Intheelectricalcontext,digitalcommunicationhasitsrootsintelegraphy.In1838,samuelF.B.Morsedemonstratedamachine(thetelegraph,meaningdistantwriting)forsendingmessagesrapidlyoverlongdistances,whichforthetimewasremarkableinitself.(Rememberthiswassome60years

priorto

thedemonstrationoflong-distanceradiowavepropagation.)在電氣方面，數字通信已經在電報中根。1838，塞繆爾全莫爾斯展示機（電報，意義遠寫）發送消息迅速在很長的距離，這對于時間顯著本身。（記住這是60年來的遠程無線電波傳播。示范之前）Moreinterestingperhapsisthat

thisfirsthigh-speedelectricaltelecommunicationdevice

utilized

simplecurrent-on/current-offsignalingtobuildacode,ordiscretesignalset,forsendingalphanumeric（字母數字）characters.Thiscode,laterstandardizedasMorsecode,useddots,orshortcurrentpulses,anddashes,orpulsestypicallyabouttwotimesthedurationofdots.更有趣的是，這第一條高速電氣通信設備利用簡單的電流/電流關閉信號建立一個代碼，或離散信號，發送的字母數字字符（字母數字）。這個代碼，后來規范為摩爾斯電碼，用點，或短的電流脈沖的持續時間，和破折號，點或脈沖通常大約兩倍。Thedesignersofthiscodeputtheirgoodsensetowork(longbeforeinformationtheorywasborn)andassignedshortpatternstofrequentlyusedletterssuchase(asingledot)andt(singledash).Numbersandpunctuationmarks,aswellasrareletterssuchasq,x,andz,wereassignedlongerpatterns.Inthisway,telegrapherscouldsendtypicalmessagesinshorttime,andskilledoperatorscouldachievethroughputsofperhaps75wordsperminute,電報員、報務員判斷力強這段代碼的設計師把他們的理智工作（在信息理論出世）和分配的短模式頻繁使用的字母如E（單點）和T（單點）。數字和標點符號，以及罕見的字母，如Q，X，Z，被分配模式的時間。在這種方式中，報務員將在短時間內典型的消息，和熟練的操作能達到75字每分鐘的吞吐量可能，limitedbythekeying

speedofthesenderandtheprocessingspeedofthehumandecoder（譯碼器、解碼器）,butgenerallynotbythe

transmissionmedium.Despitehavingitsgenesis（發生、起源）inthedigitalframework,foraboutthenext100years,communicationbecamepredominantlyanalogintheformsofthetelephone

(inventedbyBellin1872),

radio,andtelevision.由鍵控速度的發送者和人類解碼器的處理速度有限，但一般不通過傳輸介質。盡管其成因在數字的框架，為未來100年，通信成為主要的模擬電話的形式（由貝爾在1872發明的），廣播，電視。

TheworkofNyquistin1920s,wasperhapsthenextmajorconceptualcontribution

tothedevelopmentofdigitalcommunications.

Nyquistdevelopedtherelationship

betweentheavailablechannelbandwidthandthemaximumpulsetransmissionrate

thatwouldsupportzerointerpulseinterferenceandlaidthefoundationforthecelebratedsamplingtheorem:

著名的在上世紀20年代的奈奎斯特工作，也許是下一個重要的概念對數字通信的發展。奈奎斯特可用信道帶寬和最大脈沖的傳輸速率，支持零脈沖干擾和著名的采樣定理的關系發展奠定了基礎：

afrequency-limited

signal

canberepresented

bythevaluesofthesignal

takenatregularintervals

iftheSamplingintervalissufficientlyshort,

thatis,Tsamp<(B)-1,whereBisthesignal’sbandwidth.Thisresultallowscommunicationtobe

atleastadiscrete-timeprocessandis

attheheartofmostmodern（現代）digitalcommunicationsystems,wheresignalssuchasspeecharesampled,quantized,digitallytransmitted,andreconstitutedintocontinuous-timesignalsfortheuser.一個頻帶受限的信號可以通過以規則的時間間隔，如果采樣間隔足夠短，這是信號所代表的價值，tsamp＜（B）-1，其中B是信號帶寬。這個結果讓通信是至少一個離散過程，在最現代數字通信系統的心臟，其中的語音信號進行采樣，量化，數字化傳輸，并重建為用戶連續時間信號。

Ataboutthesametime,theseed

forthemodernviewofinformationtheory

wasplantedbyHartley,whoreasoned（詳盡論述）that

informationwasrelatedtotheprioruncertaintyaboutthemessageandthat

theamountofinformation

contained

wasproportional（成比例）tothelogarithm（對數）ofthenumberofpossiblemessages.Theseideaswerenottakenup（繼續下去、吸收、接納）againuntiltheworkofShannon20yearslater.同時，對信息論的現代觀點種植的種子由哈特利，誰認為信息是關于消息之前的不確定性，包含的信息量是成正比的關系的對數的消息數。這些想法不采取接納直到20年香農工作以后。

ThepatentissuedtoReevesin1938

marksanotherkeystep.Here,

elementary(binary)sequencesoffixedlength,

calledpulsecodes,

wereusedtorepresentanalogsamplevalues

bypartitioningtherangeofanalogvaluesintosmallregionsandtransmitting

theidentificationcodefortheregioninquestion.Thistechnique,

knownaspulsecodemodulation(PCM),

occupiesacentralplacetoday

intransmissionandstorageofspeech,music,visualandtelemetrysignals.談及的標識碼遙測1938標志的另一個關鍵步驟李維斯頒發的專利。在這里，初級（二進制）的固定長度的序列，稱為脈沖碼，采用模擬值的范圍劃分成小區域，這個地區發送識別碼代表的模擬采樣值。這種方法，稱為脈沖編碼調制（PCM），居于核心的位置在今天的演講中，傳輸和存儲音樂，視頻和遙測信號。

Inthe1940sand1950s,majoradvances

weremade

alongdifferenttheoreticallines,

forexample,intreatingcommunicationasaprobabilisticprocessandusing

probabilitytheory（概率論）,whichitselfwasrapidlymaturingasamathematicaldiscipline（學科）,

tooptimizevariousaspects

ofthecommunicationprocess.Fundamental（基本原理）wasthedevelopmentofstochasticnoisetheoryandproceduresforoptimalreceptionofmessage.隨機噪聲理論在1940和1950年代，主要提出了不同的理論線，例如，在處理通信作為一個概率過程，利用概率論，這本身就是快速成熟，為數學學科，優化了通信過程的各個方面。基本原理是對信息的最佳接收隨機噪聲理論和程序的發展。Termssuchasexpectation,

maximumlikelihood,andmatchedfilter

becamepartofthecommunicationtheoretician’slanguage.

Thetreatment

ofthecommunicationprocessasaprobabilisticprocess

raisedtheissueofhowefficientcommunicationcouldultimately（最終）be,givenaprobabilisticsourceandaprobabilisticchannel.Inhislandmark（劃時代的）paperpublishedin1948,如預期，最大似然，和匹配濾波器成為通信理論家的語言的一部分。治療傳播過程的概率過程如何有效溝通提高最終，給出一個概率的來源和概率。在他的劃時代1948發表的論文，Shannonshowedtherearefundamentallimitstothethroughputofinformationimplied（包含）bythenatureofthechannel,butnot

onthereliabilityoraccuracy,providedthesethroughputconstraints（系統規定參數）areobeyed.Morespecifically,Shannonshowedthereisaparameterattachedtoachannel,calledchannelcapacity,denotedC,that

hasthesignificance（意義）thatattempts（試圖）atreliablecommunicationaredoomedto（注定）failureiftheattempteddigitalinformationthroughputexceedsC.香農有基本限制信息的吞吐量包含的信道的性質，但不在可靠性或準確性，提供這些吞吐量的系統規定參數服從。更具體地說，信息顯示有一個參數附加到一個通道，稱為信道容量，記為C，這是有意義的（意義），試圖在可靠的通信是注定要失敗的嘗試如果數字信息吞吐量超過C.Morepositively,though,wecanachievearbitrarilyreliablecommunication

ifwesignalatinformationrateslessthanC,

wherebyreliablewemean“withanarbitrarilysmallmessageerrorrate.”

Shannon’sdemonstrationofthisresult

wasquiteremarkable,beinganexistenceproofsindicatetheneedtosendmessagesinlongblocksasdescribedpreviously.

更加肯定的是，雖然，我們可以實現任意可靠通信如果信號在信息速率小于C，由可靠的意思就是“一個任意小的消息錯誤率。”香農這個結果是相當顯著的，作為一個存在的證據表明需要在長塊如前所述發送消息。Theproofsindicatetheneedtosendmessagesinlongblocksofchannelsymbolstoachievesomekindof

noiseaveraging,butnoconstructivecodeswereproposed（提議、提出）.Shannon’sdiscoverywastrulyarevolutionincommunicationhistory(J.L.Masseyhaslikened（比擬）ittotheCopernicanrevolution),whichoverturned（顛覆）theformercommunicationtheory

ofhowtosendmessagesreliably,thatis,sendthemseveraltimes,perhapsmanytimes,andtakesomesortof

majorityvote.證據表明需要發送消息的長塊信道符號來達到某種噪聲平均，但沒有提出建設性的代碼了。Shannon發現確實是通信史上的一次革命（j.l.massey比作到哥白尼革命），顛覆前通信理論如何發送消息可靠，那是，給他們幾次，也許很多次，并且采取一些投票。

Ofcourse,thethroughput,orchannelutilization,

decreaseswithsuchincreasingrepetitions（重復）.Shannonshoweditwasnotnecessary

toreducethethroughputtonearzero

inordertogetreliabletransmission,butonlylessthanthespecialnumberCalreadymentioned.

Naturally（當然、自然）,thisbetterperformanceshouldnotcomewithoutcost;當然，吞吐量，或信道的利用率，減少重復這樣的增加。香農證明沒有必要降低吞吐量接近零，為了得到可靠的傳輸，但只有不到特殊號碼C已經提到。自然更好的性能，這應該不是沒有成本；wearefacedwithcommunicatingusinglongblocks,andthus

with（伴有）presumably（假定上、大概）longdelay(measuredinsignalintervals),andperhapstousingrathercomplicatedschemesforencodinganddecoding.Around1950,GolayandHammingproposed

thefirstnontrivial（非平凡的）errorcorrectingcodes,whichutilizedanumberof

redundantbitsorparitycheckbits,along

withthe

informationbits,不簡單的我們面對的是用長塊連通，從而推測長延時（信號的時間間隔測量），或者使用相當復雜的方案的編碼和解碼。1950左右，格雷和海明提出的第一個非平凡的糾錯碼，利用多個冗余位或奇偶校驗位，隨著信息，toachieve

betterperformancethananuncodedsystemwouldachieveonthesamechannel.This,coupled（連同）withtheexistenceofstrongercodesshown（指出）toexistbyShannon,

precipitated（使沉淀）awealthofsubsequentwork,andnewmodulation/codingtechniquesarestillanimportantresearchtopic.實現比未編碼系統將實現在同一信道性能更好。這，加上與存在更強的代碼所示存在的香農，沉淀豐富的后續工作，和新的調制編碼技術仍然是一個重要的研究課題

Intermsofsystemdevelopment,theT-carriersystem

initiatedbytheBellSysteminthe1960sfordigitaltelephonyandvideo

represents

thefirstmajorpenetration（滲透）ofdigitaltransmissiontechnologyintoapreviously（先前的）analogworld.TheIntegratedServicesDigitalNetwork(ISDN)represents

aplan

foraworldwideswitcheddigitalinformationnetworkforvoice,data,andvisualinformationtransfer.

以…的觀點在系統開發方面，載波系統由貝爾系統在上世紀60年代發起的數字電話和視頻是第一個主要的滲透數字傳輸技術到以前模擬世界。綜合業務數字網（ISDN）是一個全球計劃交換數字信息網絡的語音，數據，和視覺信息傳遞。Satellite

communicationhas

beenundergoingasteadytransition

fromanalogtodigitaltransmissiontechniques.Inlate1988,theTAT-8transatlanticfiber-opticsystemwasputintoservice,employing（使用）digitallightwavetransmission.

Thissystemconveysabout40,000simultaneous（同時發生的）voiceconversations.Presently,thevisionisseamlesscommunicationofvoice,data,