第一节“英雄迟暮”——载波通信
载波是可调频中的高频波，它将信息调制在高频振荡波或脉冲波上，并通过各种不同媒介传送到远方去。由于高频波或脉冲波上载有信息，所以叫做载波。载波通信是基于频分复用技术的电话多路通信体制，它属于经典模拟通信的制式。载波通信是在一对线或两对线(四线制)上同时传输多路电话的通信方式，它可分为频分多路的模拟载波通信和时分多路的数字载波通信。
按照国际通用标准，多路载波通信1个通路的有效传输频带为300～3400赫(赫兹)，称为1个话路。每个话路通道能容纳16～24路报路。从广义上说，载波通信还包括时分制载波通信、频分制载波通信，它是利用脉冲编码原理来实现多路通信的。时分制的通信质量比频分制的高，但后者较前者技术简单，比较经济。
载波通信能大大提高架空明线、对称电缆和同轴电缆通信线路的利用率。
载波通信已有半个世纪的历史，到20世纪80年代技术上更臻成熟。频分制载波通信的话路容量，国际水平达13200路，最高频率为65兆赫(兆赫兹)。时分制载波通信的话路容量，20世纪70年代末达5760路；80年代有的国家研制成千兆比特/秒(Gb/s)脉码调制通信设备，容量为17280路。
载波通信是长途通信网中采用的重要手段。在我国新闻通信中，新华社是采取租用邮电部国内有线载波通信专线的方式，进行电话、图片传真和文字传真以及1200比特/秒(b/s)速率计算机中文数据通信。
载波通信的发展趋势，在信号方面是采用数字通信，在载体方面是采用光纤通信。在实际工作环境中，一路电话所用的电信号频谱被限制在300~3400赫的范围；考虑到保护性的频率间隔，一路电话所占的频带宽度为4千赫。因此，根据实用信道的不同频带宽度，就可以在一个信道的频带宽度内复用不同路数的电话信号。
从总体上说，通信技术正在大踏步地走向数字化。数字光纤通信、数字卫星通信和数字微波通信系统占有越来越大的比重，模拟的载波通信系统日益收缩。但在一定时期内，载波通信在支线和农村地区仍然会继续发挥作用。
第二节信息快车——光纤通信
人类很早以前就认识到光可以传递信息。2000多年前，我国就有了光传递远距离信息的设施——烽火台，后来又有了利用灯光闪烁传递信息的方法。1880年发明家贝尔利用太阳光作光源，有色晶体作为光接收器件，成功进行了光电话实验，通话距离最远达到了213米。美中不足的是用大气作为传输介质，损耗大，而且无法避免外界干扰，光信号最多能传递几百米远。人们又不得不寻求可以在封闭状态下传递光信号的办法，例如利用波导管、棱镜、透镜折射等来传递光。
1966年英国标准电信研究所的英裔华人高锟和英国人霍克哈姆大胆预言：只要能通过设计降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤损耗从每千米1000分贝降低到20分贝，从而应用于通信领域。
2000年末，光纤通信已成为世界上发展最快的领域之一，同时光纤通信对于互联网及相关软硬件产品的未来发展具有不寻常的意义。这也是我国与国际先进水平差距最小的领域之一。
光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
光纤是光导纤维的简称，是指一种利用光与光纤传递资讯的一种方式，它属于有线通信的一种。光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显着优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光——光纤通信。
光纤通信具有许多优点，现在它已经成为当今最主要的有线通信方式。
光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。光纤通信之所以发展迅猛，主要缘于它具有以下特点：
(1)通信容量大、传输距离远。一根光纤的潜在带宽可达20太赫兹。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。光纤的损耗极低，比目前任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百千米。
(2)信号串扰小、保密性能好。
(3)抗电磁干扰、传输质量佳。电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。
(4)光纤尺寸小、重量轻，便于敷设和运输。
(5)材料来源丰富，环境保护好，有利于节约有色金属铜。
(6)无辐射，难于窃听。因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。
(7)光缆适应性强，寿命长。
在实际应用中，光纤通信将需传送的信息在发送端输入到发送机中，将信息叠加或调制到作为信息信号载体的载波上，然后将已调制的载波通过传输媒质传送到远处的接收端，由接收机解调出原来的信息。
光纤常被电话公司用于传递电话、因特网，或是有线电视的讯号，有时候利用一条光纤就可以同时传递上述的所有讯号，与传统的铜线相比，光纤的讯号衰减与遭受干扰的情形都改善很多。特别是长距离以及大量传输的使用场合中，光纤的优势更为明显。
然而，在城市之间利用光纤的通信基础建设通常施工难度以及材料成本难以控制，完工后的系统维运复杂度与成本也居高不下。
因此，早期光纤通信系统多半应用在长途的通信需求中，这样才能让光纤的优势彻底发挥，并且抑制住不断增加的成本。
对于光纤通信产业而言，1990年光放大器正式进入商业市场的应用后，很多超长距离的光纤通信才得以真正实现，例如越洋的海底电缆。到了2002年时，越洋海底电缆的总长已经超过25万千米，每秒能携带的信息量也非常大。
光经过调变后便能携带资讯。自20世纪80年代起，光纤通信系统对于电信工业产生了革命性的作用，同时也在后来的数字时代扮演着非常重要的角色。
光经过发射器产生光形式的信息讯号，然后信息通过光纤层层传递，同时光讯号在光纤流量中要保持不会减弱或严重变形，最后用特殊接收器接受传输过来的光讯号。根据信号的调制方式不同，光纤通信可以分为数字光纤通信和模拟光纤通信。光纤通信的产业包括了光纤光缆、光器件、光设备、光通信仪表、光通信集成电路等多个领域。
1.一应俱全——光纤通信的组成
现代的光纤通信系统通常包括一个发射器，将电讯号转换成光讯号，再透过光纤将光讯号传递。光纤通常埋在地下，连接不同的建筑物。系统中还包括数种光放大器，以及一个光接收器将光讯号转换回电讯号。在光纤通信系统中传递的通常是数位讯号，来源包括电脑、电话系统，或是有线电视系统。
基本元件——发射器
在光纤通信系统中通常作为光源的半导体元件是发光二极管或是镭射二极管。使用半导体作为光源的好处是体积小、发光效率高、可靠度佳，并可以将波长最佳化。更重要的是半导体光源可以在高频操作下直接调变，非常适合光纤通信系统的需求。
发光二极管借助电激发光的原理发出非同调性的光，频谱通常分散在30～60纳米间。它的成本比较低廉，常用于光纤通信中。一般光纤通信的发光二极管的主要材料是砷化镓或是砷化镓磷，后者的发光波长为1300纳米左右，比砷化镓的810纳米至870纳米更适合光纤通信。
通常发光二极管用在传输速率10兆字节/秒至100兆字节/秒的局域网路，传输距离也在数千米之内。目前也有发光二极管内包含了数个量子井的结构，使得发光二极管可以发出不同波长的光，涵盖较宽的频谱。
这种发光二极管被广泛应用在区域性的波长分波多工的网络中。
半导体激光的输出功率通常在100微瓦特左右，而且为同调性质的光源，方向性相对而言较强，通常和单模光纤的耦合效率可达50%。半导体激光可由输入的电流核直接调变它的开关状态和输出讯号，不过对于某些传输速率非常高或是传输距离很长的应用，激光光源可能会以连续波的形式控制。
核心材料——光导纤维
光纤缆线包含一个核心、纤壳以及外层的保护被覆。核心与折射率较高的纤壳通常用高品质的硅石玻璃制成，但是现在也有使用塑胶作为材质的光纤。又因为光纤的外层有经过紫外线固化后的压克力被覆，可以如铜缆一样埋藏于地下，不需要太多维护费用。然而，如果光纤被弯折得太过剧烈，仍然有折断的危险。而且因为光纤两端连接需要十分精密的校准，所以折断的光纤也难以重新接合。
主要部件——光放大器
在以前，光纤通信的距离限制主要根源于讯号在光纤内的衰减以及讯号变形，而解决的方式是利用光电转换的中继器。这种中继器先将光讯号转回电讯号放大后再转换成较强的光讯号传往下一个中继器。然而这样的系统架构无疑较为复杂，不适用于新一代的波长分波多工技术。同时，每隔20千米就需要一个中继器，让整个系统的成本也难以降低。
光放大器的目的即是在不用作光电与电光转换下就直接放大光讯号。光放大器的原理是在一段光纤内掺杂稀土族元素如铒，再以短波长激光激发之。如此便能放大光讯号，取代中继器。
“末梢神经”——接收器
构成光接收器的主要元件是光侦测器，利用光电效应将入射的光讯号转为电讯号。光侦测器通常是半导体为基础的光二极管，被应用在光再生器或是波长分波多工器中。
光接收器电路通常使用转阻放大器以及限幅放大器处理由光侦测器转换出的光电流，转阻放大器和限幅放大器可以将光电流转换成振幅较小的电压讯号，再通过后端的比较器电路转换成数位讯号。对于高速光纤通信系统而言，讯号常常相对地衰减较为严重。为了避免接收器电路输出的数位讯号变形超出规格，通常在接收器电路的后级也会加上时脉恢复电路以及锁相回路将讯号做适度处理再输出。
2.瑕不掩瑜——光纤通信的缺陷
“金无足赤，人无完人。”光纤通信有诸多的特性和优点，是目前最先进的通信手段之一，然而它也有一些不尽人意的缺陷，有待于研究人员进一步去改进。
就目前而言，光纤通信主要有四个方面需要改进：
（1）讯号色散
对于现代的玻璃光纤而言，最严重的问题并非讯号的衰减，而是色散问题，也就是讯号在光纤内传输一段距离后逐渐扩散重叠，使得接收端难以判别讯号的高或低。造成光纤内色散的成因很多。以模态色散为例，讯号的横模轴速度不一致导致色散，这也限制了多模光纤的应用。在单模光纤中，模态间的色散可以被压抑得很低。
但是在单模光纤中一样有色散问题，通常称为群速色散，起因是对不同波长的入射光波而言，玻璃的折射率略有不同，而光源所发射的光波不可能没有频谱的分布，这也造成了光波在光纤内部会因为波长的些微差异而有不同的折射行为。另外一种在单模光纤中常见的色散称为极化模态色散，起因是单模光纤内虽然一次只能容纳一个横模的光波，但是这个横模的光波却可以有两个方向的极化，而光纤内的任何结构缺陷与变形都可能让这两个极化方向的光波产生不一样的传递速度，这又称为光纤的双折射现象。这个现象可以通过极化恒持光纤加以抑制。
（2）讯号衰减
讯号在光纤内衰减也造成光放大器成为光纤通信系统所必需的元件。光波在光纤内衰减的主因有物质吸收、瑞利散射、米氏散射以及连接器造成的损失。其他造成讯号衰减的原因还包括应力对光纤造成的变形、光纤密度的微小扰动，或是接合的技术仍有待加强。
（3）讯号再生
现代的光纤通信系统因为引进了很多新技术降低讯号衰减的程度，因此讯号再生只需要用于距离数百千米远的通信系统中。这使得光纤通信系统的建置费用与维运成本大幅降低，特别对于越洋的海底光纤而言，中继器的稳定度往往是维护成本居高不下的主因。这些突破对于控制系统的色散也有很大的助益，足以降低色散造成的非线性现象。此外，光固子也是另外一项可以大幅降低长距离通信系统中色散的关键技术。
（4）“最后一哩”光纤网络
虽然光纤网络享有高容量的优势，但是在达成普及化的目标，也就是“光纤到家”以及“最后一哩”的网络布建上仍然有很多困难待克服。然而，随着网络带宽的需求日增，已经有越来越多国家逐渐达到这个目的。以日本为例，光纤网络系统已经开始取代使用铜线的数位用户回路系统。
第三节太空天线——卫星通信
简单地说，卫星通信就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。
