“有线”与“无线”通信，有什么异同？

文摘 2025-01-15 07:00 上海

作为一名射频领域的从业者，自读书的时候起，我们好像便不自觉地将“通信”与“无线通信”紧密地联系在一起。在我们的学习历程中，“通信”一词仿佛自然而然地与“无线通信”划上了等号，而提及“有线通信”时，则需特意加以说明。

图：国防工业出版社出版的有关通信的书籍

在过去几十年的通信技术发展中，移动通信迅猛崛起，也将学术界与产业界的目光紧紧聚焦在了手机上。作为移动通信的杰出代表，手机中广泛应用的蜂窝网络、Wi-Fi、蓝牙、NFC、UWB以及卫星通信等技术，都是依托射频实现的“无线”通信。这一现象不仅彰显了无线通信技术的强大能力，也加强了其在通信领域的代表性地位。

慧智微起初深耕于手机应用的射频芯片，所以在日常交流中自然而然地聚焦于“无线”通信技术。然而，近年来，随着路由器、GPON厂商对慧智微Wi-Fi6/Wi-Fi7 FEM产品的广泛采用，我们逐渐感受到，通信领域并非无线通信的单一舞台，有线通信同样无可替代。路由器、GPON厂商的产品核心功能在于将“有线”的光信号或电信号转换为“无线”的射频信号。在与这些客户专家及工程师的深入交流中，我们也逐渐感受到有线通信与无线通信思考角度的不同。

图：手机是无线协议的集合；路由器设备是有线通信到无线通信的界面

在与专家和工程师们的深入交流中，我们感受到了有线通信的技术特点与发展脉络，也体会到区分通信中的“有线”与“无线”绝非咬文嚼字这么简单。在一种通信技术中的创新，可能是基于其独特的属性应运而生。比如因为无线通信中频谱的宝贵，所以对高阶调制技术有了极致探索（比如Wi-Fi7中的4096QAM），另外，频率资源的珍贵也使得无线通信对多频段聚合和MIMO技术的不断精进。

有线与无线是实现通信的两种方式，有时在一种通信技术中遇到的难题，换用另一种通信技术却能迎刃而解。通过对比这两种技术，我们能够更加清晰地洞察每种技术的独特优势、适用场景及应用边界。

因此，本文旨在通过对比有线通信与无线通信的技术特点，探讨并增进对这两种通信技术的理解。

通信技术的发展历程

通信技术的发展概述

通信技术的诞生与发展，源自于人类对沟通的渴望与追求。

自古以来，人类便不断探索各种通信方式，从最初的语言交流、文字记载，到后来的飞鸽传书、烽火狼烟，无不彰显着人类突破时空限制、追求自由通信的梦想。而现代通信技术的飞速发展，则让这一梦想成为了现实。

有线通信技术，作为通信技术的重要分支，自其诞生以来便承载着人类对于高效、稳定通信的期望。

随着时间的推移，有线通信技术的媒介经历了多次技术革新，从最初的铜线，到后来的同轴电缆，再到如今广泛普及的光纤，每一次迭代都伴随着通信速率的显著提升。

随着人类对通信速率要求的不断提高，有线通信技术也在不断演进，最新的光纤通信技术已经能够实现高达800Gb/s以上的传输速率，为人们的日常生活和工作带来了前所未有的便捷与高效。

图：有线通信的应用

相比于有线通信技术，无线通信技术的诞生相对较晚。在1831年，法拉第发现电磁感应现象，这一里程碑式的发现为人类打开了无线通信的大门，让人们开始憧憬一种更加自由、便捷的通信方式。随后，得益于麦克斯韦、赫兹、马可尼等杰出科学家与工程师的不懈努力，无线通信逐渐从理论走向现实。

自20世纪90年代起，随着蜂窝移动通信技术的迅猛发展，无线通信也迎来了发展的黄金时期。科学家们和工程师们不断创新，研发出众多新技术，将无线通信的性能推向了物理极限。时至今日，5G及Wi-Fi7网络已经能够提供高达40Gb/s的通信速率。

图：无线通信的应用

在发展过程中，关于哪种技术将成为未来发展主流，以及哪种技术将取代另一种技术的讨论屡见不鲜。然而，随着技术的不断进步，人们逐渐认识到，有线与无线通信技术各有其独特的优势和局限。

有线技术，如光纤，能够提供极高的带宽和卓越的传输质量，一旦部署完成，数据传输成本极低，但其初始部署成本却相对较高。

相比之下，无线宽带技术，如Wi-Fi、5G等，则为用户带来了更加灵活便捷的接入方式。然而，由于无线通信频谱的共享特性，当多用户同时接入时，传输速率可能会受到影响，且多频率间的干扰问题也不容忽视。

人类追求的是快速、低成本、无处不在的通信接入服务。在选择宽带接入技术时，需要综合考虑带宽需求、成本、部署难度、覆盖范围等多个因素。而不同地区、不同场景下的技术选择和成本、物理限制、技术约束均存在差异，因此，没有哪一种通信技术能够独占市场。

未来，随着物联网、大数据和人工智能等新兴技术的蓬勃发展，通信技术将面临更多的挑战和机遇。有线和无线两种通信方式将相互补充，共同快速发展，以满足人类日益增长的通信需求。

有线通信的发展

有线通信的研究与发展历史可追溯至200年前的19世纪初。1835年，塞缪尔·F·B·莫尔斯（Samuel F. B. Morse）成功研制出第一台有线电报机，标志着有线电报的诞生。相比之下，无线通信的首次应用则要到1900年前后，有线通信的发展因此领先了近一个世纪。

图：莫尔斯1835年发明的有线电报机

有线电报发明后，迅速被应用于军事、民用等多个领域。1866年，横跨大西洋的海底电缆成功铺设，将欧美大陆紧密相连，有线电报通信因此成为全球性的通信方式。

紧接着，在1876年，亚历山大·格拉汉姆·贝尔发明了世界上第一部电话，标志着电话技术的诞生。经过近百年的蓬勃发展，到20世纪中期，电话线路已在全球范围内普及，成为人们生活中必不可少的通信工具。

图：20世界中期的电话广告，当时电话已进入寻常百姓家

从1835年至1970年左右的这一百多年间，利用电报、电话的承载，人类逐步发现并在全球范围内应用了“有线通信”这一通信方式。而1970年之后，随着互联网的飞速发展，有线通信的发展踏上了高速车道。

1969年，美国国防部国防高级研究计划署（DARPA）资助建立了名为ARPANET（阿帕网）的网络。ARPANET首次实现了计算机之间的互联，通过通信线路将不同地点的计算机主机连接起来。它被誉为世界上第一个计算机网络，也是今天因特网的前身，标志着计算机互联通信迈入了一个崭新的时代。

图：最早的有线计算机网络ARPANET的诞生与发展

计算机互联需要依赖传输媒介，在各种计算机高速互联需求的推动下，有线传输媒介开始迅速迭代发展。

在过去的五十年里，随着有线通信速率需求的不断提升，以下几种技术方案得到了广泛应用：

基于有线电话线的拨号上网技术；
基于同轴电缆的有线电视网络技术；
基于以太网线的互联网网络技术；
基于光纤介质的光纤通信技术。

互联网初生：基于有线电话线的拨号网络

1969年，互联网概念初露端倪之时，全球有线电话网络已发展得相当完善。在大多数大型城市，电话线路已广泛覆盖，国家间也建立了国际长途电话线路和交换中心，实现了跨境通信。同时，电话通信技术日益成熟，不仅语音通信清晰，还具备了基本的呼叫控制和管理功能。

正是得益于有线电话网络的硬件基础，在互联网开始普及的阶段，电话线因其广泛的分布和较高的可靠性，成为了实现信息互联的理想载体。利用已广泛铺设的电话线网络进行互联网部署，可以显著降低互联网建设的经济成本。于是，基于电话线的有线通信互联网逐步发展起来。

早期，通过有线电话线进行有线网络连接时，数据需先转化为模拟信号进行传输，这一过程称为“调制”。数据到达接收端后，模拟信号再被还原为原始数据，这一过程称为“解调”。调制和解调的过程合称为Modem（中文译为“调制解调器”），也常被人们亲切地称为“猫”。

在Windows早期的拨号界面中，还可以清楚的看到有线电话线实现的拔号网络拓扑结构。

图：早期Windows电脑拨号上网界面，及有线拔号网络拓扑

早期的电话线原本是为传递声音而设计的，因此在进行数据传输时，信号也被当作一种类似声音的信号来处理。拨号、传输等整个过程，都与人们打电话的方式极为相似，只不过这时的通话对象从人变成了“猫”。有过那个时期上网经历的朋友，对那段拨号上网的声音一定还记忆犹新。

声音：早期窄带拨号上网连接声

然而，拨号上网由于占用的是普通电话线，因此也存在一些明显的局限：

上网和打电话不能同时进行，一旦上网，电话线就被“占线”了。
传输速率慢，最高仅能达到56Kb/s，仅能满足基本的文本浏览需求。
稳定性不够理想，容易受到电话线质量的影响。

尽管现在看来，有线电话线在通信方面存在诸多不便，但在当时，它确实为每一个使用者打开了连接世界的大门。一根电话线，一个“猫”，就让每个人与世界紧密相连，全球互联网时代就此拉开序幕。

图：早期拨号上网“猫”的广告

探索新介质：基于同轴线的有线电视网络

在电话线实现互联网连接之后，人类深切体会到了全球互联给社会和生活带来的巨大变革。

随后，人们不再满足于仅传输文字，对图像、视频的传输需求日益凸显。此时，基于电话线的网络已无法满足这些更高的传输需求，于是人类开始寻找新的通信介质。

有线电视网络自1970年起迅速爆发和普及。随着全球经济的复苏，人们对生活品质的要求不断提高，对新闻、娱乐、教育等信息的获取需求也日益增长。有线电视网络通过同轴电缆将电视节目传输到千家万户，让人们在家中就能享受丰富多彩的娱乐内容，极大地满足了人们的生活需求。随着电视技术的不断进步和成本的降低，有线电视迅速普及，有线电视网络也成为了除电话线路之外，另一根深入千家万户的网络线路。

图：有线电视是寻常人家的第二个有线网络

有线电视网络在设计之初便兼顾了宽带信号传输的需求，以应对视频传输的挑战。它采用的是同轴电缆，这种电缆具有较低的信号衰减特性，使得信号能够传输得更远。此外，同轴电缆的屏蔽结构有效抵御了外部干扰，确保了信号传输的稳定性。

图：用于连接有线电视的同轴电缆

随着人类对互联网网络速率要求的不断提升，电话线的拨号上网方式已难以满足需求。在此背景下，有线电视网络凭借其优势，成为了新的有线通信载体之选。基于有线电视网络，可以实现数十Mb/s乃至数百Mb/s的高速信号传输，为用户带来了前所未有的上网体验。

当通过有线电视网络上网时，信号同样需要经过调制与解调的过程，以适应有线电视网络的传输特性。值得一提的是，调制后的信号并不会占用有线电视原有的带宽，因此用户在观看电视节目时不会受到任何影响，对“猫”的存在几乎毫无察觉。

图：有线电视宽带网络架构示意图

有线电视网络作为有线通信的一种方式，被使用了相当长的时间，并且至今仍然广泛应用于众多家庭。在许多新建小区，当光纤等其他高速有线网络尚未部署时，有线电视服务商提供的宽带服务往往成为了居民们的最佳选择。

图：广电集团早期推出的基于有线电视的宽带服务

电话线的飞跃：铜质双绞线的升级

随着有线电视网络在宽带互联领域的广泛应用，有线电话线产业也迎来了改造升级的新篇章。

1989年，贝尔实验室研发出DSL（数字用户线路）技术，让普通电话线也能高速传输数据。随着互联网的蓬勃发展，DSL技术迅速普及，成为家庭和小型企业接入互联网的首选之一。

DSL技术巧妙利用现有电话线路，通过数字调制与解调，在不影响语音通话的同时，提供高达几十甚至几百Mb/s的通信速率。

图：DSL技术对于原有电话线的改进

借助DSL技术，用户彻底告别了繁琐的拨号过程，网络保持持续在线状态，从此无需在上网和打电话之间做出选择，用户体验得到了显著提升。此刻的上网体验，真正让人感受到了“冲浪”般的畅快。

图：DSL技术发明后，一些杂志对“上网冲浪”做的形象化宣传

为了满足用户不同的上传和下载需求，以及家庭用户与企业用户之间数据传输的差异，DSL技术不断演进，衍生出了ADSL（非对称数字用户线）、HDSL（高速数字用户线）、VDSL（甚高速数字用户线）等多种类型。每种类型都针对特定的应用场景，发挥着各自的优势。

图：中国电信在2002年推出的ADSL上网卡

值得一提的是，DSL技术依然沿用着与电话线相同的铜质线缆。为了追求更高的传输速率，线缆从单线逐渐发展双绞线。在当今的铜质线缆传输中，双绞线结构已成为主流。

双绞线，由两根绝缘铜导线相互绞合而成，这种独特结构使得外部有干扰磁场时，感应电流可以自己对消，有效减少了电磁干扰（EMI）和串扰，显著提升了数据传输的稳定性和可靠性。

图：双绞线结构及其技术原理

双绞线在高速数据传输领域的发展历程，经过从模拟到数字、从低速到高速、从简单到复杂的演进。

早期，一类线至四类线（CAT1至CAT4）主宰着市场，它们主要用于语音传输，在1990年之前广泛应用于各个领域。
进入2000年之前，五类线（CAT5）诞生，支持100MHz传输信号带宽，实现了100Mb/s的传输速率，成为数字信号有线传输的重要里程碑。
2001年，超五类线（CAT5e）标准应运而生，最高支持1Gb/s的传输速率，至今仍是应用最广泛的网线之一。
随后，六类线（CAT6）将最大带宽提升至250MHz，并加入十字形骨架减少串扰，达到了1Gb/s的稳定传输速率。
超六类线（CAT6a）更是将最大带宽扩大到500MHz，稳定支持10Gb/s的传输速率。
七类线（CAT7）的带宽增加至600MHz，稳定支持10Gb/s的传输速率，在特定环境下甚至能支持到40Gb/s的速率。
而最新的八类线（CAT8），带宽更是飙升至2000MHz，稳定实现40Gb/s甚至更高的速率传输，引领着未来数据传输的新潮流。

图：不同双绞线类型及速率

全新网络时代：光纤通信的崛起

如果说ADSL网络、有线电视宽带网络是在原有电话、电视网络基础上的升级，那么光纤通信网络则是为全球宽带有线通信量身打造的全新网络体系。

1966年，华裔科学家高锟发表了一篇里程碑式的论文《光频率介质纤维表面波导》，首次阐述了光导纤维在通信领域应用的基本原理。在那个时代，光纤的传播损耗高达每公里1000dB，但高锟教授却预言，光导纤维的损耗可以降低至每公里20dB以下，从而实现通信的飞跃。

图：高锟教授1966年所发表的论文

高锟教授的这一理论为光纤通信的发展指明了方向，并因此改变了全人类的通信技术。2009年，他因此项荣获诺贝尔奖，也成为了通信界的传奇人物。

高锟教授1933年出生于上海金山，后在香港、英国求学深造。1964年，在英国求学期间，他提出了一个革命性的设想：用光代替电流，用玻璃纤维代替导线来构建电话网络。这一想法在当时被视为天方夜谭，甚至遭人嘲笑。然而，高锟教授并未放弃，他坚信自己的理念，经过多年的不懈努力，光纤技术终于成为全球范围内的主流技术，他也因此被誉为“光纤之父”。

除了科学家的身份，高锟还是一位杰出的教育家。1970年，他加入香港中文大学，参与筹办电子学系。1987年至1996年间，他更是担任了香港中文大学的校长。然而，2003年，高锟教授被确诊患有阿兹海默病，记忆力和表达能力逐渐衰退。即便如此，2009年当他荣获诺贝尔奖时，依然通过视频发表了感人的获奖感言，展现了他的坚韧与不屈，也让人为之动容。

图：高锟教授（右）及夫人展示诺贝尔奖章

1966年，高锟教授奠定了光纤传输的理论基础，随后产业界积极投身研究，不断取得技术突破。

1970年，康宁公司成功研制出传输损耗每千米仅20dB的石英光纤，这一成果有力证明了光纤作为通信介质的巨大潜力。
1972年，随着光纤制备工艺中原材料提纯、制棒和检验技术的持续提升，光纤的传输损耗进一步降低至每公里4dB，标志着光纤通信时代的正式开启。
1976年，美国西屋电信公司在亚特兰大成功进行了世界上首个44.736Mb/s、传输距离达110公里的光纤通信系统试验，这一里程碑式的成就使光纤通信向实用化迈出了坚实的一步。
同年，日本电报电话公司也将光纤损耗降低到了0.5dB/km，而现代通信光纤的损耗已经可以进一步降低到0.17dB/km至0.2dB/km的极低水平。

1980年代，光纤通信迈入了大规模商用化的崭新阶段。得益于光纤制备工艺的持续改进，光纤的传输损耗不断降低，传输距离和带宽则显著提升。与此同时，光放大器、光开关、光复用器等各类光纤通信设备和系统应运而生，为光纤通信的广泛应用奠定了坚实基础。

图：用于有线通信的光纤

历经近半个世纪的发展，光纤网络产业和技术已日趋成熟。如今，商用光纤通信系统的传输速率已高达100Gb/s、400Gb/s，甚至更高，在互联网、电视、电话等多个领域得到了广泛应用。随着技术的不断革新和应用需求的持续增长，预计未来几年内，光纤通信系统的传输速率将跃升至Tb/s级别。

相较于传统铜线网络，光纤网络展现出诸多优势：传输速率更快（从几十Gb/s提升至几百Gb/s甚至更高）、传播距离更远（从几百米延伸至数百公里）、损耗更低，且抗干扰性更强。因此，光纤网络已成为长距离通信、骨干网通信、数据中心等大容量通信传输中的核心支撑技术。

近年来，AI人工智能技术得到了大规模推广与应用，推动了数据规模的持续膨胀。AI模型在训练、推理等环节中需处理海量数据，这对数据传输的速度和带宽提出了前所未有的高要求。光纤技术，凭借其高速、大容量的独特优势，成为了支撑AI技术发展的核心基础设施。

在数据中心互联（DCI）领域，AI等应用的核心诉求之一是实现数据中心间的高速数据传输，以满足云计算、大数据、人工智能等对高带宽、低延迟网络的迫切需求。为应对这一挑战，光纤有线通信中的光模块技术不断迭代升级，800G、1.6T等超高速光模块已逐步应用于DCI场景，为数据传输提供了强有力的支撑。

图：数据中心内部用于数据的传输和交换的有线光纤网络

AI技术的兴起与爆发，为有线通信中的光纤技术带来了新的发展契机与挑战。光纤技术持续创新与发展，以满足AI技术对数据传输的更高标准。同时，光纤技术也为AI技术的蓬勃发展提供了坚实保障。AI应用与有线光通信相辅相成，共同驱动着整个社会的数字化转型与智能化升级。

无线通信的发展

如果说有线通信是人类对于网速无限追求所绘就的鸿篇巨制，那么无线通信就是人类挣脱有线束缚的灵动之舞。

无论有线通信的速率如何日新月异，它始终无法摆脱一个根本性的局限：需要物理介质进行传输。这意味着，人类必须先铺设好“有线”的网络，才能实现通信。这无疑大大限制了人类的自由活动空间。

正是人类对通信“自由”的不懈追求，催生了无线通信技术的迅猛发展。

1831年，英国科学家法拉第首次揭示了电磁感应现象，这一重大发现不仅为电磁理论的发展奠定了坚实基础，更为无线通信技术的崛起埋下了伏笔。1964年，麦克斯韦完善了电磁理论。1887年，德国科学家赫兹通过严谨的实验，证实了电磁波的真实存在。紧接着，1899马可尼也实现了无线电报的传输，这些里程碑式的成就共同标志着无线通信技术的正式诞生。

图：无线通信的重要发展历程碑事件

随着无线电通信技术的日益成熟，其应用范围也迅速拓展。20世纪初，无线电报在海上通信中崭露头角，极大地提升了航海的安全性和效率。随后，广播技术的横空出世，更是让无线通信走进了寻常百姓家，成为人们获取新闻、娱乐等重要信息不可或缺的渠道。

如今，无线通信技术已经取得了长足的发展，其在人类生活中的应用也愈发广泛。从仅覆盖几米的蓝牙耳机，到能覆盖几百米的无线局域网；从连接几公里基站的手机通信，到实现数万公里跨洋通信的卫星技术，无线通信已经深深渗透到人们生活的方方面面，成为现代社会不可或缺的一部分。

尽管都是依托射频技术实现通信，但不同的无线通信技术在其发展路径和技术思路上却各具特色。根据通信距离的不同，无线通信技术主要可以分为以下几类代表性技术：

短距离通信：以无线局域网为代表，满足近距离的数据传输需求。
长距离通信：蜂窝网络技术，实现广域覆盖的移动通信。
远距离通信：卫星通信技术，跨越天际，实现全球范围内的通信连接。

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短距离通信：有线网络的延申与扩展
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虽然无线通信网络在无线电报、海上

救援等领域已有应用，但真正走进大众视野，并受到广泛关注，还得归功于无线局域网（WLAN，Wireless Local Area Network）技术的蓬勃发展。

无线局域网技术的起源可以追溯到20世纪70年代，当时美国夏威夷大学的研究人员从美军二战期间使用的无线电传输技术中汲取灵感，成功创建了第一个基于封包式技术的无线电通信网络——ALOHA NET，这标志着无线局域网的雏形初现。

图：早期的无线通信网络ALOHA NET的设想图

进入20世纪80年代，随着个人电脑的广泛普及和移动办公需求的日益增长，人们迫切需要一种能够摆脱有线网络束缚，实现设备间无线互联的技术。无线局域网技术凭借其无需布线、灵活便捷、易于扩展等显著优势，迅速赢得了人们的青睐和关注。

1990年，电气和电子工程师协会（IEEE）成立了802.11 WLAN工作委员会，专注于无线局域网标准的制定与推广工作。经过数年的努力，1997年IEEE正式发布了首个WLAN标准——IEEE 802.11，该标准为无线局域网的物理层和MAC层设定了统一规范，极大地促进了无线局域网技术的迅猛发展。随着标准的持续完善与更新，无线局域网技术的性能不断提升，功能也日益丰富，充分满足了用户对高速、稳定、安全网络连接的需求。

1999年，苹果公司推出了iBook笔记本电脑，这是无线网络技术首次被融入笔记本电脑中的创举。这一创新举措为后来设备的移动联网奠定了坚实的基础。在iBook的发布会上，苹果公司的传奇领袖乔布斯为了展示电脑确实没有连接任何网络线，在台上用呼啦圈绕着电脑旋转，这一魔术般的操作引发了场下观众的长时间惊叹，而这一幕也成为了科技史上的经典瞬间。

图：1999年苹果iBook发布中的经典一幕，乔布斯用呼啦圈证明笔记本的无线连接

无线局域网（WLAN）实质上是有线互联网在终端接入段的延伸与补充。在有线网络广泛铺设的基础上，WLAN技术凭借无线传输的优势，填补了有线网络难以覆盖或不便布线的区域空白。它将有线网络的信号无缝传递至用户身边的每一个角落，为用户提供了便捷、灵活的网络连接体验。通过WLAN，用户可以摆脱线缆的束缚，随时随地畅享互联网服务，极大地提升了生活的便捷性和工作效率。

随着科技的飞速发展，为了满足人类日益膨胀的数据传输需求，IEEE 802.11协议不断演进，从802.11a、802.11b逐步升级到802.11ac，再到如今的802.11ax（即Wi-Fi 6）以及最新的802.11be（即Wi-Fi 7）。每一次更新不仅见证了技术的巨大飞跃，更带来了数据传输速率的显著提升。从最初的几Mb/s跃升至如今高达46Gb/s的峰值速率，Wi-Fi正以前所未有的速度满足现代社会对高速无线通信的迫切需求。

图：Wi-Fi速率的飞跃发展

Wi-Fi虽是短距离通信技术的杰出代表，但短距离通信领域还有其他多种技术，蓝牙、UWB、星闪等多种通信技术同样各具特色。这些技术为设备间的短距离无线连接提供了丰富多样的选择，满足了不同场景下的特定通信需求。

以星闪技术为例，这是一项由华为牵头，并联合多家企业共同研发的新型无线短距离通信技术。星闪技术以其低功耗、高速率、低时延的显著优势，能够支持多达数百台量级设备的互联，这一连接能力远超传统的蓝牙和Wi-Fi技术。星闪独特的设计架构，通过灵活的通信接口，既满足了高速率、大传输量、高质量连接的需求，又兼顾了低功耗、轻量级的连接场景。同时，星闪技术还融入了循环前缀正交频分复用（CP-OFDM）波形、Polar信道编码等多种先进通信技术，进一步提升了通信的性能和可靠性。凭借这些优势，星闪技术有望在智能汽车、智能终端、智能家居、工业智造等多个行业领域展现广泛的应用前景。

图：星闪作为新一代近距离无线连接技术的特点

长距离通信：开启自在互联新时代

无线局域网虽已极大地改变了我们的互联网接入方式，让联网体验实现了质的飞跃，但其连接范围仍局限于几米之内，主要服务于室内环境。一旦走出无线网络覆盖区，便会失去网络连接，这显然无法满足人类对随时随地、自由互联的渴望。

要实现这种自在互联，有线通信技术显然力不从心，还是需要借助于无线通信技术。于是，无线电话系统应运而生，为人类的通信方式带来了新的变革。

然而，人类并不需要手机与全球每一部手机都直接相连。因为我们在短时间内的移动范围相对有限，通常只有几公里。如果在这段时间内，我们的手机能够始终保持与一个稳定的无线网络连接，并在移动到下一个区域时，顺利切换到下一个无线网络，那么对于我们来说，就仿佛一直处于联网状态，实时在线。因此，构建一个能够连续覆盖、无缝衔接的全球无线网络，成为了实现人类自在通信的可行技术方案。

这个技术实现的方案就是蜂窝网络。

20世纪40年代，贝尔实验室凭借射频技术，推出了首个无线电话系统。该系统通过射频信号，在固定的基站与移动的车载电话之间建立通信联系，尽管当时需要人工接线员进行呼叫转接，且每个城市仅支持3名用户同时连接，但其“固定基站”+“移动终端”的通信模式却为后来的蜂窝网络普及奠定了坚实基础。

随后，美国、欧洲、日本等地纷纷着手发展和改进无线电话系统，大多数系统都沿用了“固定基站”+“移动终端”这一核心模式。人们将覆盖区域细分为多个小区，每个小区均配备一个基站和一个控制器，基站负责连接并服务其覆盖范围内的移动终端。而不同基站之间，则通过有线电话网实现互联互通。这种覆盖网络因其形似蜜蜂窝的结构，而得名蜂窝网络；同时，由于其如细胞般的分布特点，也被称作Cellular（细胞）网络。

图：蜂窝网络结构示意图

20世纪70年代至80年代，射频无线通信系统逐步迈向全球化阶段，涌现出一系列标准化、兼容化的1G通信系统。到了1991年，蜂窝网络迎来重大升级，全球较为统一的2G标准GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）应运而生。GSM标准以其高效的频谱利用率、高质量的语音和数据传输能力，以及低成本的设备服务等优势，赢得了全球众多国家和地区的广泛支持和采用，成为当时最流行的2G系统。基于GSM标准的手机实现了全球漫游，让人们能够无障碍地与全球伙伴保持联系。

尝到了全球射频无线标准统一的甜头后，全球各国和地区在蜂窝通信协议的发展上保持了紧密的合作与步调一致。大约每10年，蜂窝通信协议就会迎来一次重大演进：2001年左右诞生了3G，2011年左右迎来了4G，而到了2019年左右，5G技术应运而生。随着通信协议的不断进步，通信速率也在持续提升，但全球各国和地区始终保持着一致的发展步伐。

经过近50年的蓬勃发展，蜂窝网络的通信速率实现了飞跃式提升。在5G蜂窝网络中，无线通信已经可以实现20Gb/s以上的峰值速率。

图：蜂窝网络的技术演进

远距离通信：卫星通信开启全球直连新篇章

蜂窝网络虽已带来近乎全球的无线互联体验，但其运行基础仍依赖于几公里范围内的有线通信基站部署。这意味着，蜂窝网络主要覆盖城市、乡村等人口密集区域，而对于全球广袤的沙漠（占比约10%）和浩瀚的海洋（占比约71%），蜂窝网络则力不从心。

这些区域虽人口稀少，但对通信的需求却尤为迫切。人类要探索未知，拓展边界，就必须掌握在这些区域的通信能力。而预先铺设有线电缆显然不切实际，因此，无线远距离通信成为了这些区域的唯一可行方案。

在这些应用场景中，卫星通信成为实现全球直连的关键技术。

卫星通信是一种利用卫星进行信息传输的技术，自1957年苏联成功发射第一颗人造卫星以来，便开启了人类卫星时代的新篇章。1962年，AT&T公司发射的卫星首次横跨大西洋，实现了大洋两岸的电话和电视转播，这标志着商用卫星通信技术的正式诞生。此后，卫星通信技术迅猛发展，被广泛应用于电视转播、电话通信、电报传输、传真服务等多种通信业务领域。

根据卫星在轨高度的不同，卫星移动通信可分为GEO（静止轨道）卫星系统、MEO（中轨道）卫星系统和LEO（低轨道）卫星系统三大类。

图：卫星的分类

GEO（静止轨道）卫星系统运行在赤道上方35,800公里处，与地球保持同步，仅需少数几颗卫星即可实现全球覆盖（除极低地区外）。然而，由于其运行高度较高，导致传播延时相对较大。Inmarsat系统便是GEO卫星系统的典型代表，它由13颗卫星组成，为国际船舶、飞机等提供电话、传真和数据业务，目前拥有约30万用户。

MEO（中轨道）卫星系统的轨道高度介于2,000至30,000公里之间，由于无法与地球保持同步，其发展速度相对GEO和LEO系统较慢。Odyssey系统是MEO卫星系统的典型代表，由12颗卫星组成，服务全球280万用户，但通信速率相对较低。

近年来，LEO（低轨道）卫星系统备受关注。其轨道高度在1,500公里以下，虽然需要较多的卫星才能实现全球覆盖，但其传播损耗小、时延短，特别适合多用户全球互联，因此成为宽带卫星通信的重点发展方向。

卫星通信作为无线通信的一种重要方式，使得终端的连接距离突破了数万公里的限制，真正实现了覆盖整个地球的无线互联。它将无线通信的无限互联特性发挥到了极致，为人类的通信事业带来了前所未有的变革。

图：卫星无线通信将带来人类互联的变革

有线与无线通信的对比

有线通信和无线通信，虽然都是用于将信息从一个地点传递到另一个地点的通信方式，但两者之间存在着诸多显著差异。这些差异不仅影响了它们的设计思路，也决定了它们各自的演进逻辑。

具体来说，有线通信与无线通信的不同主要体现在以下几个方面：

传输媒介不同；
传输特性各异；
应用场景有别。

传输媒介的差异

有线通信与无线通信之间最为本质的区别在于它们的传输媒介。

有线通信依赖于金属导线、光纤等有形媒质来传输信息，而无线通信则是通过电磁波在空间中传播信号。这一传输基础的不同，奠定了两种通信技术的根本差异。

这一差异直接导致了若干显性的技术特点。例如，有线通信需要预先进行网络部署，而无线通信则无需此步骤。

此外，传输媒介的差异还对技术的发展产生了深远的影响：

有线通信对传输媒介具有独占性，而无线通信则需共享空中的传输媒介；
有线通信可以拥有多个传输通路，而无线通信在不进行信息处理复用的情况下，在一定距离范围内通只有一条传输路径；
有线通信具有较强的抗干扰能力，而无线通信则需对干扰进行更多考虑和处理；
有线通信中信号传输的功率可预测性较高，而无线通信由于路径复杂，损耗更为不可控。

由于上述根本差异，无线通信与有线通信之间的区别远非仅仅将网线替换为无线信号那么简单。这导致了两种通信技术在研究重点上常常存在巨大的差异。

以我个人在无线通信领域的经验为例，我们关注的是如何在有限带宽内实现信号的纯净传输，如何设计滤波器以有效抑制带外干扰，确保我们发射的信号仅占据指定的频段，不对其他频段造成干扰。我们的工作始终围绕着“窄带”信号处理展开。

而在与有线光通信行业的同行交流时，我发现工程师的思考方式截然不同。大家致力于拓宽电路的带宽，做的是“宽带”电路，以充分利用有线媒介的全部传输能力。这是因为有线媒介是独占的，无需与其他用户共享。

此外，由于无线通信网络中的所有用户需要共享同一网络资源，这促使无线通信技术中大量研究了复用技术，如时分复用、频分复用、码分复用等，竭尽所能地提高无线网络的用户容量。而在有线通信中，这种复用技术的应用则相对不那么极致。

另外，在干扰处理，功率控制算法等方面，二者也表现出明显的不同。

图：有线通信与无线通信传输媒介的对比

传输特性的差异

有线通信与无线通信由于传输媒介的不同，展现出截然不同的传输特性。

在使用带宽、调制方式、传输速率这些与传输特性紧密相关的方面，两者存在显著差异。

就使用带宽而言，有线通信能够利用的带宽范围广泛，可达几GHz甚至几十GHz。而无线通信虽然总频谱宽度也达到数十GHz，但由于需要与众多无线通信应用共享，因此单个通信技术下的单个用户通常只能使用几十MHz的带宽，甚至在一些频谱资源紧张的地区或运营商网络中，信号带宽可能仅限于几MHz。

就调制方式来说，在无线通信中，频谱资源极为宝贵，因此调制方式成为了重点研究的领域，并取得了诸多改进。

例如，最新的Wi-Fi7协议已经采用了4096QAM的信号调制技术，每个符号位可以携带12bit的信号信息。而在光纤通信中，广泛使用的仍是NRZ（非归零）和PAM4（四电平脉冲幅度调制）技术，每个符号位仅携带1~2bit的信号信息。此时，如果传递同样12bit的信息，NRZ和PAM4调制分别需要12个以及6个时钟周期传递完成，而4096QAM只需要1个时钟周期就可以传递完成。

图：有线及无线不同的调制方式的对比

就传输速率而言，随着通信技术的不断进步，有线通信和无线通信在速率上都实现了显著提升。然而，由于有线通信具有信道独享的优势，其速率始终保持在明显高于无线通信的水平。

值得注意的是，无线通信的峰值速率通常是在用户独享信道时的理论值。在实际无线网络环境中，由于多用户接入和非理想特性的影响，实际体验速率往往远低于理论速率。例如，尽管5G和Wi-Fi7技术理论上可达到数十Gb/s以上的传输速率，但在日常手机使用中，实际速率通常仅在100Mb/s以下。

下图展示了过去50年中，有线通信与无线通信代表技术的速率演进情况。

图：有线通信与无线通信演进速率比较

应用场景的差异

尽管在速率比拼上，无线通信可能不及有线通信，但这并不意味着无线通信就此“落败”。衡量通信也不是只有速率这唯一指标。

从过去的1G到如今的5G，无线通信技术经历了飞速的迭代与发展，传输速率实现了百万倍的提升。然而，速率并非衡量通信技术的唯一指标。通信技术还具备诸多其他特性，这些特性相互融合，使得在某些特定场景中，无线通信技术能够脱颖而出，成为无可替代的选择。

有线通信：高可靠、大容量通信的首选

有线通信凭借其出色的稳定性和大容量传输能力，已成为高可靠性、大容量通信领域的首选。

通过光纤、同轴电缆、双绞线等物理导线进行信号传输，有线通信确保了信息在传输过程中的低损耗、高保真度。特别是在需要高速率数据传输的场景中，有线通信展现出了无可匹敌的优势。

无论是固定通信网络的建设，还是对通信质量和可靠性要求极高的AI数据中心服务器等应用场景，有线通信都以其独特的优势，赢得了业界的广泛认可，成为首选的通信方式。

图：用于数据中心有线通信的光纤互联

无线通信：打造多样化应用场景

无线通信则以其灵活便捷的特性，开创了丰富多彩的应用场景。

无线通信使终端摆脱了线缆的束缚，实现了信息的空中自由传递。在移动通信、物联网等领域，无线通信发挥出了其独特的优势。无论是日常的个人通讯，还是智能设备的互联互通，无线通信都以其高效、广泛的覆盖范围，成为了一种灵动且不可或缺的通信方式。

图：无线通信可实现不同距离的丰富覆盖

“有线”与“无线”通信未来展望

有线通信与无线通信技术，作为现代通信领域的两大核心支柱，各自秉持着独特的优势与无限的发展潜力，未来必将绽放出更加璀璨的光芒。

有线通信技术，以其卓越的稳定性和大容量传输能力，长期以来一直是固定网络和数据中心的基石。在未来，随着AI技术的蓬勃发展，对高速、低延迟、高可靠性的通信需求将愈发迫切。这将推动有线通信技术不断创新与突破，尤其是在光纤通信领域，更高速率、更低损耗的光纤传输技术将不断涌现，为AI数据中心、云计算等高性能应用场景提供强有力的支撑。同时，有线通信技术也将与新兴技术如量子通信等深度融合，探索出更多前所未有的通信方式，迎来有线通信技术的再次爆发。

而无线通信技术，作为连接世界的纽带，其灵活性和广泛性早已深入人心。未来，无线通信技术还将继续以惊人的速度发展，不断拓宽其应用边界。随着5G技术的全面商用和6G技术的研发推进，无线通信技术将实现更高速率、更低时延、更广泛覆盖的连接，为移动通信、物联网、车联网等领域带来革命性的变化。同时，无线通信技术也将与人工智能设备、大数据等新兴技术深度融合，催生出更多创新应用和服务，让社会变得更加智能、便捷和多姿多彩。未来社会，无线通信将无处不在，成为推动社会进步和发展的重要力量。

另外，有线与无线通信技术各有千秋，未来一些技术可以相互借鉴，共同发展。例如无线通信可借鉴有线通信的大带宽传输优势，探索更高频率、更宽频谱的通信技术。而有线通信则能从无线通信的高阶调制、多用户复用技术中汲取灵感，提升光纤资源利用效率。二者相互促进，可能可以提供更高效、更智能的通信解决方案，共同推动人类世界向更加智能、便捷的方向发展。

图：有线与无线通信还将继续发展

结语

在技术研究中，通过对比不同技术，可以更深刻理解每种技术的背后的本质。

有线通信与无线通信，作为通信技术的两大分支，正是适合拿来对比研究的对象。它们各自承载着信息传输的重任，却以不同的方式实现着这一目标。通过对比这两种技术，不仅可以看到它们在传输媒介、传输特性以及应用场景上的显著差异，更深刻理解了它们各自的优势与局限，也可以更深刻的理解技术原理。

在对比的过程中，也可以发现，技术的发展并非孤立存在，而是可以相互借鉴、共同进步的。有线通信与无线通信在演进过程中，不断从对方身上汲取灵感，实现了技术的突破与创新。这种相互借鉴、共同发展的模式，为未来的技术发展提供了更多的可能性。

展望未来，有线通信与无线通信将继续携手并进，共同推动通信技术的蓬勃发展。随着AI、大数据等新兴技术的不断涌现和融合，未来的通信技术将更加高效、智能、便捷。而在这个过程中，有线通信与无线通信的对比研究将继续发挥重要作用，引领人类走向更加广阔的通信世界。

您认为有线通信和无线通信未来有什么样的发展？欢迎留言讨论。我们将对优秀留言送上《慧智微2025射频百科日历》。

参考文献

[1]. 无线重构世界，电子工业出版社

[2]. Wi-Fi7协议，IEEE P802.11be™/D3.0, 2023-1

[3]. 5G NR协议，3GPP TS 38.101-1 V18.6.0, 2024-06

[4]. Wi-Fi市场探析：今日应用与未来趋势，慧智微

[5]. 传遍朋友圈的“iPhone 13支持卫星通信”，支持的究竟是什么？，慧智微

[6]. Historical Trends in Wireline Communications 60 Improvement in Speed in 20 Years，Razavi，2015

[7]. 国际星闪无线短距通信联盟，https://www.sparklink.org.cn/

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