2.2　信息高速公路

2.2.1　信息高速公路的起源

信息高速公路一词源于美国，正式名称是国家信息基础设施，1992年由美国副总统阿尔•戈尔正式提出。1993年克林顿政府正式实施“信息高速公路”计划，以期实现全民信息资源共享，推动经济的快速发展。

信息高速公路顾名思义，可以形象地理解为运输信息的“高速公路”，如图2-1所示。与现实生活中高速公路一样，信息高速公路也具有容量大、速度快等特点。信息高速公路简单地说就是一个复杂庞大的大型网络系统。它以光纤、卫星通信为通信骨干，连接支线光纤及其他传输线路及节点，形成延伸到全国各地涉及各个领域每个设备甚至每个人的复杂信息网络，终端用户在任何时间、任何地点都能方便快捷地实现与信息资源的交流。

2.2.2　信息高速公路的内容

信息高速公路自提出以来一直备受世界范围的关注，但由于其本身的广泛性与复杂性，很难用一句话来概括信息高速公路的定义，就其内容来说，信息高速公路包含四个基本要素：信息资源、信息高速通道、信息设备和应用系统软件。

1．信息资源

信息资源是信息高速公路上需要运载的“货物”。信息资源种类繁多，如文本、图像、音频等，涉及领域广泛，这些信息资源以信息设备能识别的形式在信息高速通道上存储、转换、传输，最终通过显示设备呈现给用户终端，实现信息共享。

2．信息高速通道

信息高速通道是信息传输的“道路”，是各种网络的复杂集合，一般有两种存在形式：有线传输和无线传输。有线传输是以光纤为主，支线光纤、电缆等为辅助传输线路连接而成的信息传输网络；无线传输主要是指通过微波⁽²⁾、卫星通信等数字化、大容量、高速率的传输方式构成无线传输网络。这些传输网络将散落在全国各地的信息设备连接起来，形成高度集成综合的信息传输网络，结合网络传输标准（交通规则）构成信息共享的高速通道。

3．信息设备

信息资源的传输除了有高速公路外，还需要交通工具的搭载才能传输。信息化设备是信息高速公路上运行的交通工具，主要负责信息的打包、装载、加工处理、转换、呈现等。人们通过信息设备获取、发射或利用信息资源，信息资源通过信息设备将信息以人类能识别的方式呈现给用户，信息设备是用户和信息交流的桥梁，是信息实现共享的基础。

4．软件系统设施

软件系统设施是信息设备的“灵魂”，是信息传输过程中整个网络系统正常、高效运行的技术支撑，在整个信息传输系统处于核心地位。

2.2.3　信息高速公路的特征

信息高速公路是世界级热门话题，以交互方式传递信息，它将永远改变着人们的生产生活方式，对经济和社会的发展产生深刻的影响。根据信息高速公路的内容可将其特征主要概括为以下几点。

1．高速度、大容量

信息高速公路以由光导纤维组成的光缆铺设主干“路面”，以激光为数据载体传送信息，每秒钟可以完成30亿比特的信息传输，而且在传递过程中，光纤的抗干扰能力强，信号失真小，具有很好的保密性。

2．交互性

在信息传送过程中，用户与信息可以实现交互式交流，即人们不再是被动地接受呈现的信息，可以按需主动选择增减等。用户既可以是接收者，也可以充当信息发送者的角色。

3．开放性

信息高速公路的建设基于互联网，这就决定了信息高速公路的开放性，始终处于动态补充过程。

除了以上特征外，信息高速公路还具有广泛性等社会属性，其广泛性主要体现在以下几个方面：

（1）广泛受关注。美国提出本国信息高速公路计划，引起许多国家广泛关注，并纷纷构建本国信息高速公路，现在信息高速公路已成为全球性事业。

（2）面向对象广泛。信息高速公路的建设可以服务于社会方方面面，是应用领域非常广泛的网络系统，信息形式多样。

（3）信息来源广泛。信息高速公路的信源来自各大高校、企业、图书馆、行业等数据库，来源广泛，信息丰富。

（4）包含技术广泛。信息高速公路上信息资源底层传送过程烦琐复杂，每一阶段都需要大量的技术处理，如信息获取技术、信息存储技术、光纤通信技术，计算机网络技术、软件技术等。

2.2.4　信息高速公路的关键技术

信息在传输过程中，信息资源的开发、存储、加工、处理，高速通道管理和维护、信息设备的分配和控制等都需要相应的技术做支撑。所以，信息高速公路还是各种高新技术的集成与综合，就通信和计算机领域而言，具体涉及数据库技术、光导通信技术、多媒体技术、无线通信技术及软件技术及其他相关技术。以下简单介绍几种关键技术。

1．数据库技术

信息高速公路上的信息来源于由企业、政府部门、各种图书馆等各行业的信息库集成的综合数据库⁽³⁾，信息高速公路将各大数据库充分连接起来，组成一个庞大数据中心，目的是能充分利用信息资源，实现数据最大程度的共享。在信息高速公路建设过程中，需要数据更加有效且高效地被存储、管理和使用，数据库技术的应用不言而喻。

数据库可以狭义理解为数据的“仓库”，数据库技术就是负责如何高效存储、管理“仓库”里的数据。随着信息化建设的推进，数据在各个领域逐渐占据主导地位，高效处理和利用数据成为关注焦点，数据库技术的应用也日渐广泛。在数据库出现之前，数据的存储经历了三个阶段。计算机的诞生最初只是应用于科学计算，当时数据的组织方式由程序员自行设定，且当时的数据都是面向应用的，所以数据间不共享，也无须保存，所以无需硬件存储设备，更没有专门的软件管理数据。随着电子技术的发展，计算机的应用已经不再局限于科学计算，还用于数据的长期存储、管理，数据开始以文件形式存储，即出现了文件管理系统。但文件管理系统阶段数据冗余度大、数据松散，迫切需要新的数据管理技术来满足人们日益增长的信息需求，于是就出现了数据库技术。数据库技术使数据的存储更加结构化，降低了数据的重复冗余，提高了数据的存取效率和安全性。

2．光纤通信技术

所谓光纤通信，就是利用光纤作为传输介质，以传送承载信息的光波的形式传输信息。光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，根据“光的全反射”原理传导光⁽⁴⁾。实际应用中的光纤通信系统使用的不是单根光纤，而是许多光纤聚集在一起组成的光缆，如图2-2所示。光缆是新一代的通信电缆，光纤是光缆的核心部分，由两个或多个玻璃或塑料光纤芯经过一些构件极其附属保护层的保护就构成了光缆。

图2-3为基本的光纤通信原理图，在信号发送端，来自信源的电信号经光电转换器处理，转换为光信号并送入光纤传送出去。当光沿玻璃纤维传播时，在纤维与空气的界面上发生全反射，即只反射不折射，信号不会丢失，如此不断反射向前传播到达目的地。在接收端接收的光信号经接收装置（光电转换器）接收并转换为电信号，再根据需求由相应的终端设备还原信号，从而实现光纤通信。

与传统的电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信具有通信容量大、速度快、传输距离远、信号干扰小、保密性能好、抗电磁干扰能力强、传输质量高、重量轻、材料来源丰富、无辐射、难于窃听等优点，因此能取代铜质介质成为新一代通信手段，并成为铺设信息高速公路“路面”的核心。

3．多媒体技术

多媒体字面上理解就是信息表现为多种媒体形式，如文字、图像、音频、视频等。多媒体技术就是将信息的各种存在形式经过加工处理以一种综合立体的形式来呈现给用户，达到一种图文、音视频并茂的效果，如现在的多媒体教学系统、可视电话等。信息高速公路上的信息来源广泛，形式多样，多媒体技术的运用使信息的表现形式更加饱满，人与信息的交流更加自然充分，是信息高速公路建设的关键技术之一。

多媒体技术具有应用多领域性，如图2-4所示，不同的应用领域又涉及数字化技术、图形图像处理技术、音视频技术、语音处理技术及网络技术等在内的不同的媒体技术。随着三网融合的逐渐推进，多媒体技术的应用将更加广泛，未来的信息设备将会更加友好、智能。

4．无线通信技术

无线通信包括微波通信和卫星通信，信息高速公路上信息的有线传输以光纤网络为骨干网，卫星通信网则构成了信息无线传输的主干。无线通信技术是利用电磁波可以自由传播的特点实现信息交换的一种通信方式。相比有线传输，无线传输最大的优势就是适应性好，不受地理环境的限制，是对有线传输的补充，促进信息更大程度的共享。

5．软件技术

信息设备的大部分功能都靠软件来实现，传输设备、终端设备的控制与运行，网络的管理、智能服务的提供与监控等都离不开软件技术，软件是信息设备的灵魂，也是整个信息高速公路的灵魂。