數字通信的好處是什麽？為什麽數字通信必須依靠計算機網絡才能完全實現？因此，我們需要從模擬通信開始。
通信和模擬通信
所謂溝通，其實就是把信息從壹個地方傳遞到另壹個地方。早在人類出現之前，動物之間就通過“聲音語言”、“行為語言”、“氣味語言”進行交流。妳可能見過可愛的小蜜蜂在空中飛舞。事實上，他們正在互相交流。可能很多人小時候都聽過蜜蜂跳的“8”，就是告訴伴侶“離這裏不遠，有很多很多的蜜腺。”
人類出現後，交流的手段變得更加豐富多彩。中國人在古代就學會了用篝火傳遞信息，也就是所謂的“篝火傳戰報，鴻雁寄家書”。中國古代戰場，以鑼鼓為號，鼓為進，金為退。
當電氣通信出現後，人類沖出了封閉和緩慢，走向了開放、高效和文明。1831年，法拉第發現了電磁感應定律。1837年，莫爾斯利用這壹規律發明了莫爾斯電報機，1844年，華盛頓和巴爾的摩之間首次開通了電報通信。美國的亞歷山大·格雷厄姆·貝爾發明了電話。1894年，意大利的馬可尼發明了無線電報。
自從電話發明以來，有各種各樣的類型。但無論怎麽發展，都離不開麥克風和接收器。當人們對著麥克風說話時，振膜會因聲音的振動而振動，振膜中央的壹個電極也會隨之振動。通過麥克風的電流隨著聲音的變化而變化，這就是聲音變成電流的變化。在接收器發出的語音電流的作用下，磁場由弱變強，使振膜隨著語音電流的變化而變化，聲音被耳朵接收，即接收器將電的變化轉化為聲音的變化。這樣壹來，當人們在電話的壹邊通話時，聲音就變成了電流，通過電話線傳輸到另壹邊的電話上，再還原成聲音信號，讓另壹邊也能聽到這裏的人。
電話是壹種模擬通信方式，即利用電流的變化來模擬聲音的變化，表達原始信息。目前我們平時看的電視也是模擬通信。電視攝像機輸出的電視信號的變化模擬了被拍攝場景反射的光的強度和顏色。
模擬信號的形成簡單直觀，但在傳輸過程中容易受到外界幹擾而失真，從而降低通信質量；數字通信是不同於模擬通信的另壹種通信方式。數字信號(“0”和“1”)用於數字信號的傳輸、記錄和處理。由於數字信號抗幹擾性強，制作中失真小，容易消除，可以大大提高通信質量，是當前通信技術的趨勢。
數字通信的特點
現代數字通信的原理是用“0”和“1”來傳遞數據、字符、聲音、圖像等信息。同理，原本傳輸模擬信號的電話變成數字後傳輸的語音，也可以用“0”和“1”兩個符號，按照壹定的規則排列組合成壹個“代碼”來傳輸。這叫數字電話，也叫脈沖編碼通信。它首先將電話信號數字化，變成壹串類似電報信號的代碼，然後將代碼傳輸給對方。對方收到代碼後，將其還原為原來的電話信號，從而實現傳遞信息的目的。
使用數字信號進行傳輸有什麽特點？
20世紀中葉以來，數字通信日益發展，數字通信取代模擬通信的趨勢開始出現。目前，模擬通信和數字通信都得到了廣泛的應用。從通信的發展歷史來看，雖然低級的數字通信(電報通信)很早就出現了，但在很長的歷史時期內，數字通信的發展遠慢於模擬通信，實際使用的通信設備也少於模擬通信。時至今日，模擬通信技術已經達到了相當完善的水平，通過現有的通信設備，已經能夠讓遠在萬裏之外的親人相見，猶如近在咫尺。另外，數字通信發展的原因是除了數字信號的特點外，數字通信比模擬通信有許多突出的優點。
1.數字通信比模擬通信具有更強的抗幹擾能力。
我們在通電話的時候，有時候撥了對方的號碼之後，電話就打不通了，只有“嘟嘟，嘟嘟……”的聲音表示線路忙。這可能是對方在和別人通話，也可能是連接兩部電話的線路被占。因為兩個電話局之間的中繼線是有限的，如果很多人同時打電話，占用了所有這些中繼線，那麽後面的用戶就打不通了。電話越多，用戶使用越頻繁，就需要更多的電話幹線。如果要在兩個電話交換機之間加電纜，會受到土建的限制，難度更大，投資也更大。早期嘗試在壹對中繼線上同時連接多部模擬電話，由於高頻特性差，抗幹擾能力差，串擾嚴重，通話效果不好。自20世紀60年代初以來，數字通信已經在電話中得到嘗試。由於數字信號波形簡單，“0”和“1”區別明顯，數字通信抗幹擾能力強，可以在壹對中繼線上同時連接幾十對電話。
隨著科學的發展，通信中繼變得越來越完善。在有線和廣播中，經常采用在沿途增加壹個“中間放大器”來放大信號，使信號始終保持壹定的強度。信號傳輸壹定距離後會減弱，可能會“走樣”。對於模擬信號的傳輸，雖然可以通過放大來加強信號，但很難完全消除這種“混疊”，從而導致接收端接收信號失真。但是，對於數字信號，壹般只有兩種狀態。雖然經過壹定距離的傳輸後，接收端的波形形狀變得更差，但我們不必在意波形的準確性。只要能識別出數字信號的兩種狀態，就可以用電子設備再生出劣化的脈沖波形，恢復成原來的脈沖形狀。使用再生，傳輸質量幾乎與距離無關。
2.數字信號比模擬信號更容易調制。
隨著生產和軍事需要的發展，傳輸數字信息的需求也迅速增加。目前，在長距離數字傳輸中完全采用直接電纜傳輸是不可能的。這裏有壹個很有實際意義的問題，就是利用已經建立的四通八達的模擬電路能否傳輸數字信號？為了在模擬電路上傳輸數字信號，需要在數字終端設備和模擬電路之間安裝壹個以調制解調為主體的接口設備，通常稱為數據發送器。由於數字信號只有“0”和“1”兩種狀態，所以數字調制完全可以理解為操作人員用開關鍵控制載波的過程，所以數字信號調制非常簡單。有三種調制方法* * *:
數字調幅:指用數字信號控制壹個連續的載波，使載波間歇，有載波振蕩時，表示發送“1”碼，無載波振蕩時，表示發送“0”碼。經過數字調幅後，載波不再是簡單的正弦波，而是隨著數字信號的狀態而變化，成為更復雜的信號。
數字調頻:其主要思想是發送“1”碼時，數字信號的載波頻率為f 1；發送“0”碼時，載波頻率為f2，通過改變頻率實現信號識別。
數字調相:即根據數字信號控制載波相位。什麽是相位？例如，有兩個人，A和B，正在賽跑。如果兩個人的步調壹致，壹個命令同時出發，那麽我們就可以隨時拍照，照片裏兩個人的腳步永遠是壹樣的。A擡腿，B也擡腿，A壹呆，B也壹呆。動作的節奏總是壹樣的。在這種情況下，我們可以說兩者同相；如果妳給下壹個隊下達了立即出發的命令，而B遲遲不出發，那麽就有可能不會“同相”。可能A擡腿的時候，B已經定下來了，A定下來了，B擡腿。雖然都是按部就班的跑，但是B的動作總是比A晚壹點。信號也是如此。如果兩個頻率相同的載波同時開始振蕩，兩個頻率同時達到正的最大值、零值和負的最大值，應該是“同相”狀態；如果其中壹個起步晚壹點，可能就不壹樣了。如果壹個達到正的最大值，另壹個達到負的最大值，就叫“反轉”。壹般信號振蕩壹次(每周壹次)為360度。如果壹個波和另壹個波的相位差是半個周期，我們說兩個波的相位差是180度，也就是反相。傳輸數字信號時，“1”碼控制0度的傳輸相位，“0”碼控制180度的傳輸相位。載波的初始相位發生偏移，從而帶來信息。
數字調制通常由數字電路完成。因此具有波形轉換快、調整和測試方便、體積小、設備可靠性高等特點。這種方法廣泛應用於數字通信中。
3.數字信號比模擬信號更機密。
在穿雲破霧的飛機上，在快速前進的坦克雷上，在破浪前進的軍艦上，無線電通信可以說是與總部保持不斷聯系、密切協同的唯壹途徑。但在無線電通信中，無線電波到處都是分散的，不僅對方能收到，別人也能收到，就像廣播時任何人都能在收音機上收到壹樣。通信中的保密非常重要，尤其是在戰爭時期，泄密往往會導致非常嚴重的後果。數字通信實現後，比模擬通信更容易實施加密措施，也不需要大量復雜的設備。只要采用簡單的邏輯運算，就能起到保密的作用，效果比模擬通信好很多。所謂加密，就是將包含語音信息的代碼按照壹定的規律進行加減運算，也就是給語音代碼“加上”密碼，使其不可預測。安全數字電話在發送端將語音信號數字化，加密後傳輸，在接收端解密，逆變換後還原為語音信號。即使敵方在空中截獲了加密的語音編碼，他壹時半會兒也無法知道信號的內容，但他可以在自己的接收端解密恢復出原來的語音信號。
4.錯誤的自動檢測和控制
通常，人們的普遍心理是，通信中數據傳輸最好不要有差錯，越準確越好。然而，過去由於模擬線路的不良特性和外部幹擾，在傳輸數據時極易出現錯誤。差錯控制技術可用於數字通信中，能自動發現差錯並立即糾正，提高傳輸質量。
5.與電子計算機結合很方便。
顯然，數字通信適合與數字電子計算機相結合，信號由計算機處理，使通信系統更加通用、靈活，具有良好的適用性和兼容性。
另外，由於數字通信使用的信號簡單，對通信設備使用的電路要求也相對簡單，所以成本較低。目前數字通信中使用的電路多為集成電路，具有簡單、輕便、功耗低、不易失效等優點。隨著大規模集成電路的發展，設備成本可以進壹步降低，數字通信設備會越來越普遍，其應用也會越來越廣泛。
數字通信和計算機網絡
隨著數字通信的發展，特別是計算機應用於通信之後，出現了計算機通信網絡。現代數字通信網絡都是由計算機控制的，所以從通信的角度來說，它是計算機數字通信網絡；從計算機的角度來看，這就是計算機網絡。
在壹個簡單的電話網絡交換中，如果兩個用戶想要通話，他們只需要連接他們的電話。然而，當三個或更多用戶中的任意兩個用戶需要通話時，不能簡單地將所有用戶相互連接。他們必須通過電話交換機(也稱為交換機)連接指定的兩個用戶。壹個城市的交換機容量可以大到幾萬甚至幾十萬用戶，幾百個用戶可以同時通話。這樣，人工切換已經不能滿足日益繁忙的電話通信的要求，必須采用先進的自動切換技術。
交換數字信號有兩種方式。壹是像電話壹樣，數字信息需要在時間上雙向傳遞。這時必須采用電路交換方式，即輸入線和輸出線由計算機控制相互連接，使有關雙方直接進行數字通信；另壹種方法叫做信息交換，可以用在只需要單向傳輸的場合，比如電報信號。終端發送的信息先存儲在計算機的存儲設備中，然後只要相應的電路空閑，計算機就轉發信息。
通常，這是計算機控制電話的方式。在日常生活中打通壹個電話最基本的操作就是先拿起電話，然後撥被叫用戶的號碼，被叫用戶拿起電話開始說話，然後放下。對應這壹系列操作，交換機要完成以下六個切換順序:發送撥號音、接收撥號音、分析撥號數字、“呼出”被叫用戶、接通電話、通話結束後切斷電路。
如果將上述交換序列編制成相應的程序和壹系列指令並存儲在計算機中，計算機在打電話時會根據編制的程序控制電話的接通。此時計算機完全代替了話務員的操作，可以非常快速準確地完成話務員做不到的工作，實現通話的計算機控制。
計算機引入數字交換技術，給交換帶來了全新的面貌，給人們提供了更多的便利。比如，人在講電話，另壹個人打電話，過去的溝通方式只能是依次接收。您現在可以在兩個呼叫或備用呼叫之間進行選擇。過去，人們只能在打完電話後再撥壹個號碼。現在，用戶可以在兩個被叫用戶之間交替呼叫，或者組成三個人的電話會議。目前，電話還可以與電視合作提供電視數據。用戶只需要在電話上撥壹個號碼，就可以從電視數據中心提取數據，呈現在電視屏幕上，供用戶選擇和查閱。
在更廣泛的領域，計算機網絡技術和數字通信技術的結合形成了計算機通信網絡。計算機通信網絡可以使壹個城市的計算中心的計算機可供這個城市的許多用戶使用，也可以供壹個地區甚至全國使用。此時，用戶數據終端和計算機產生的數據信號需要在通信網絡中進行有效交換，形成數據交換。隨著數字通信的進壹步發展，計算機技術被應用到通信領域的各個方面。數字電話、數字傳真、數字電視等數字終端設備大幅增加。現有的傳輸介質電纜、微波中繼和衛星通信將更多地使用數字傳輸。信息的交換也會引起很大的變化，迫切需要計算機進行處理和控制。
電腦通訊可以用電腦連接電路，或者用電腦的內存保存信息再轉發。遠程數據終端設備具有由計算機主機控制的輸入電路，以及紙帶、卡片、打印和顯示等輸出電路。數據信息通過線路傳輸到通信控制器。通信控制器是連接線路和中央處理器的接口設備。它不斷地掃描所有的輸入端，如果有任何數據需要處理，它將被送到中央處理器並存儲在內存中。當存儲的數據達到指定的字組時，中央處理單元對數據執行必要的處理，並將結果傳送到大容量外部存儲器。壹旦存儲在存儲器中的數據等輸出線路可用，它們將通過中央處理單元和通信控制器被發送到另壹個終端。這種信息交換方式不僅用於軍事，如防空系統，還廣泛應用於民用系統，如銀行、鐵路、商業管理、倉庫管理、氣象、醫療、訂票、報刊編輯和信息檢索等。