通信的三大核心问题之编码问题概述

编码问题概述

日常生活中人们所谓的“通信”其实是不准确的,正确的表述应该是“电信”,那么电信是什么意思呢?电信就是指通过电磁信号传输信息的一种手段,我们平时打电话、发短信都属于电信传播方式。(在本博客中,除非特别描述,我们所提到的通信都是指电信)

通信中最核心的三大问题,指的是编码问题、寻址问题和优化问题,本博文主要对编码问题进行简要的概述。

编码问题,简单地说就是指“信息用什么方式和形式传送到目的地”的问题集合,以语音信号为例,把语音信号变成电磁信号的过程就是编码,任何一种编码都有非常严格规范的定义,每一种编码都是为了适应不同的传输需求。通常所谓的编码,包括信源编码和信道编码两部分,可以细分为数模/模数转换,抽样,复用解复用等,还包括各种数据帧、分组、信元的封装格式等等。

举个例子,如何把通信的过程和交通运输作比较的话,编码就像是解决“如何把货物分装,怎么分装最有利于传输、用什么包装方式最安全方便”的问题。由于交通运输有水陆空三种方式,因此没有一种货运选择是绝对适用于任何场景的,编码也是一样。比如有的货物对时间要求很高,不能延期;而有的货物对时间没有太严格的要求,但是要求质量必须到位,不能缺斤少两;有的货物就比较麻烦了,对效率和质量要求都很高,而且还不想有太多的额外开销,针对这些不同的要求,通信工作者设计了很多不同编码方式,以满足各种情景下的通信要求。

但是,通信和交通运输还是有很大的区别的。对于交通运输,我们很容易区分什么是车,什么是箱子,什么是货物,你看都看得出来嘛。不过对于通信来说,可就没有那么容易咯,因为通信所传输的信号通常是类似于1、0这种高低电压信号,如果没有特殊的技术处理,我们根本区分不出哪些1、0是车厢,哪些1、0才是真正的货物。在后面的博文中,我们会详细的介绍各种技术手段,对于不同的体制(如局域网、IP网、ATM等等),都对应特定的技术把“货物”(即信号)和“车厢”(即信息开销)区分出来。

虽然通信听起来很麻烦,但是和交通运输相比它有一个很大的优点,那就是信号的可复制性和可再生性,任何一个信号丢失了,我们都能够从信号源轻易地复制出一个一样的信号重新发出,因此对于整个通信过程来说,我们只考虑信号有没有丢失,如果丢失,就重新发送就行了。

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