簡(jiǎn)單地說(shuō)，通信是指把信息從一處（發(fā)送端）傳遞到另一處（接收端）的過(guò)程。通信的兩端可以是人，也可以是物。“信息”則是一個(gè)具有豐富內(nèi)涵的詞（“通信”也是），它可以是存在于聲音、圖像、符號(hào)、文本中的，任何發(fā)送者認(rèn)為有意義而接收者不知道的事情。

為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的通信，需要某種信號(hào)（即某種隨時(shí)間或空間變化的物理量）來(lái)表示信息，并用某種通信技術(shù)來(lái)傳遞信號(hào)。廣義上通信技術(shù)的歷史和人類社會(huì)歷史一樣久遠(yuǎn)，例如中國(guó)古代的烽火臺(tái)和驛站，從一定程度上可比擬今天使用的基站和路由器。而今天所說(shuō)的通信技術(shù)一般是指用電信號(hào)或光信號(hào)通過(guò)線纜進(jìn)行信息傳遞的有線通信，以及通過(guò)電磁波在開(kāi)放的空間進(jìn)行信息傳遞的無(wú)線通信。

現(xiàn)代通信技術(shù)從早期理論和實(shí)驗(yàn)室錐形發(fā)展成為如今信息社會(huì)的基礎(chǔ)技術(shù)之一，大約經(jīng)歷了近兩個(gè)世紀(jì)。在此期間，通信理論的豐富、工程技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)需求的旺盛共同促進(jìn)了通信技術(shù)的不斷創(chuàng)新和更新?lián)Q代，而今這一技術(shù)領(lǐng)域還在繼續(xù)發(fā)展之中。

1.有線通信和無(wú)線通信

有線通信起源于19世紀(jì)的電報(bào)和電話系統(tǒng)，最初使用有線電纜作為電信號(hào)的傳輸介質(zhì)。19世紀(jì)30年代莫爾斯發(fā)明了電報(bào)，70年代貝爾等人發(fā)明了電話。電報(bào)和電話系統(tǒng)從19世紀(jì)后半葉開(kāi)始飛速發(fā)展，通信的地理范圍越來(lái)越大。

19世紀(jì)60年代建設(shè)的跨洋電報(bào)電纜極大便利了歐洲和美洲之間的生活和商業(yè)等方面的信息傳遞，而20世紀(jì)中期的跨洋電話電纜則為之后的互聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代起，傳遞光信號(hào)的光纖技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)一步提高了信息傳輸?shù)乃俾屎途嚯x，隨后逐步取代銅纜的地位，成為有線通信的主要傳輸介質(zhì)。

無(wú)線通信是從19世紀(jì)電磁波理論建立以來(lái)的、基于電磁信號(hào)和理論的通信技術(shù)。19世紀(jì)70年代麥克斯韋在電與磁之間建立了明確的數(shù)學(xué)關(guān)系，并從理論上預(yù)測(cè)了電磁波的存在，80年代赫茲使用振蕩器證明了麥克斯韋的預(yù)測(cè)，90年代馬可尼則用電磁波實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電報(bào)的跨洋傳送，從而開(kāi)啟了無(wú)線通信的實(shí)用時(shí)代。

無(wú)線通信不受鋪設(shè)線纜的束縛，更為靈活。最早的廣播電視系統(tǒng)也是使用無(wú)線技術(shù)進(jìn)行圖像傳輸?shù)摹?0世紀(jì)中葉無(wú)線通信被應(yīng)用在衛(wèi)星通信當(dāng)中，而無(wú)線通信最廣泛的應(yīng)用是在開(kāi)始于20世紀(jì)后期的移動(dòng)通信系統(tǒng)中（見(jiàn)1.1.2節(jié)）。

2.點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信和通信網(wǎng)絡(luò)

一般將發(fā)送信息的一端稱為信源或發(fā)送端，而接收信息的一端稱為信宿或接收端。信源到信宿的通信稱為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，常將這兩者及其之間的信息傳輸通道稱為一條通信鏈路，可以用鏈路模型來(lái)概括。模型中間的信道部分對(duì)于有線通信是電纜或光纜，對(duì)于無(wú)線通信則是電磁波的空間傳播路徑。發(fā)送端要將原始信息轉(zhuǎn)換成適合在信道上傳輸?shù)男盘?hào)。信號(hào)在信道中傳輸時(shí)，會(huì)發(fā)生能量上的衰減，并受到噪聲和干擾的影響。

注意圖中的模型僅給出了單向的信息傳遞，發(fā)送端和接收端的角色是固定的，信道也是單向的，可稱該系統(tǒng)或信道是單工（Simplex）模式。而大多數(shù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信是對(duì)稱的，即一端既是發(fā)送端，也是接收端，它與對(duì)端雙向交互信息，稱為雙工（Duplex）模式。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的一種變化形式是廣播通信（Multicast），即信息的發(fā)送端只有一個(gè)，而接收端有多個(gè)。

廣播往往是單向的，相應(yīng)的稱點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信為單播（Unicast）通信距離增大、用戶增多后，在任意通信雙方間用線纜或無(wú)線信道架設(shè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路的方式顯然效率低下。連接大量通信端點(diǎn)的并為它們之間自動(dòng)建立通信鏈路的交換機(jī)在19世紀(jì)80年代開(kāi)始應(yīng)用，形成了通信網(wǎng)絡(luò)。

在通信網(wǎng)絡(luò)中，通信雙方之間的信息交互可以稱為一個(gè)會(huì)話（盡管信息不僅局限于話音，這個(gè)從電話網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的歷史名詞現(xiàn)今仍在沿用），會(huì)話使用由多段點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路所組成的一條“邏輯”通信連接來(lái)傳遞信息。此時(shí)如果想強(qiáng)調(diào)發(fā)送端和接收端之間的通信是由多個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的通信鏈路組成，則稱其為端到端通信。

多個(gè)通信連接（或會(huì)話）可使用同一條點(diǎn)對(duì)點(diǎn)物理鏈路，使得它們可服務(wù)的會(huì)話數(shù)量（即容量）增加。而通信連接又可以通過(guò)增加物理鏈路的數(shù)量來(lái)延伸到更遠(yuǎn)更廣的地方。因此，使用交換機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)極大擴(kuò)張了通信系統(tǒng)的容量和范圍。

當(dāng)一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路承載多個(gè)通信連接時(shí)，就需要某種共享信道的復(fù)用（MulTIplexing）技術(shù)。最早使用的是時(shí)分復(fù)用（TIme Division MulTIplexing，TDM），即將時(shí)間分為等長(zhǎng)的時(shí)隙，不同連接使用不同的時(shí)隙；以及頻分復(fù)用（Frequency Division MulTIplexing，F(xiàn)DM），即不同連接使用光/電信號(hào)的不同頻率范圍攜帶信息。

對(duì)于信息傳輸速率給定的會(huì)話，如話音通信，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)所能提供的信息傳輸速率越高，能復(fù)用在一起的連接數(shù)或會(huì)話數(shù)就越多（或說(shuō)容量越大）。另外，交換機(jī)要有效地利用所有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路，組織起滿足任意兩端間通信需求的連接。因此，可將一直以來(lái)通信技術(shù)發(fā)展所追求的兩大方向概括如下：

（1）提高點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路的信息傳輸速率；

（2）構(gòu)建高效率的通信網(wǎng)絡(luò)。

通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著豐富的內(nèi)容和類型。可根據(jù)其服務(wù)范圍從小到大，將通信網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)、接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等；也常以網(wǎng)絡(luò)使用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信技術(shù)來(lái)稱呼一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，例如有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；還會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所承載的信息類型而稱其為電話網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等。

在互聯(lián)網(wǎng)之前，用戶和設(shè)備規(guī)模最大的通信網(wǎng)絡(luò)是各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（Public Switched Telephone Network，PSTN），提供撥號(hào)語(yǔ)音服務(wù)。不同網(wǎng)絡(luò)采用了適合各自特點(diǎn)的不同技術(shù)，但在發(fā)展方向上卻有著共同的趨勢(shì)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信技術(shù)從模擬方式進(jìn)化為數(shù)字方式，而通信網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的工作方式也從電路交換演進(jìn)為分組交換。