电信是通过有线、无线电、光学或其他电磁系统传输任何性质的符号、信号、消息、文字、文字、图像和声音或信息的技术总称。[1][2] 当通信的信息交换包括使用特定技术时，就涉及到了电信。它通过介质传输，例如物理介质，如通过电缆，或者通过空间进行电磁辐射（无线电或光）。[3][4][5][6][7][8]这种传输路径通常被分成具有多路复用优点的通信信道。因为拉丁语communicatio被认为是信息交换的社会过程，因此telecommunications一词通常以复数形式使用，因为它涉及许多不同的技术。[9]
早期的远距离通信方式包括视觉信号，如信标、烟雾信号、信号量电报、信号标志和光学日照仪[10]，前现代电信的其它例子包括音频消息的编码鼓点、肺吹喇叭和响亮哨声。20世纪和21世纪的电信技术通常涉及电气和电磁技术，例如电报、电话和电传打字机、网络、无线电、微波传输、光纤和通信卫星。
无线通信领域的革命始于20世纪的第一个十年，伴随着1909年获得诺贝尔物理学奖的Guglielmo Marconi以及电气和电子通信领域其他著名的先驱发明者和开发者在无线电通信方面的开拓性发展。其中包括查尔斯·惠斯通和萨缪尔·摩尔斯(电报的发明者)，亚历山大·格拉汉姆·贝尔(电话的发明者)，埃德温·阿姆斯特朗和李·德富雷斯特(无线电的发明者)，以及弗拉基米尔·佐利金，约翰·洛吉·贝尔德和费罗·法恩斯沃斯(电视机的一些发明者)。
telecommunication是希腊语前缀 tele（τηλε）的复合词，意思是distant, far off, or afar,[11]拉丁语中communicare的意思是分享。它的现代用法是根据法语改编的，[7]因为它的书面使用是由法国工程师和小说家爱德华·埃斯塔尼埃在1904年记录的。[12][13] Communication 第一次作为英语单词使用是在14世纪后期，它来自于古法语(14c., Modern French communication)，拉丁语 communicationem(nominative communicatio)意为“分享、分割，交流、传授、告知；加入、联合、参与“，communis的字面意思是“共同”。[11]
在历史长河中，信鸽被不同文化的社会用作信息传递工具。飞鸽传书起源于波斯，后来被罗马人用来帮助他们的军队。弗朗提努斯说：朱利叶斯·凯撒在征服高卢时用鸽子作为信使。[14]希腊人也用信鸽将奥运会获胜者的名字传递给各个城市。[15]19世纪初，荷兰政府在爪哇和苏门答腊使用了该系统。1849年，保罗·朱利叶斯·路透(Paul Julius Reuter )开始了一项鸽子服务，在便亚琛和布鲁塞尔之间传递股票价格，这项服务运行了一年，直到电报链路的缺口被弥合。[16]
在中世纪，信标链通常在山顶上用作信号传递的中继。信标链的缺点是它们只能传递一点点信息，因此必须事先就“敌人已经被发现”等信息的含义达成一致。使用它们的一个显著例子是西班牙无敌舰队，当时一个信标链将信号从普利茅斯传递到伦敦。[17]
1792年，法国工程师克劳德·查佩尔在里尔和巴黎之间建造了第一个固定的可视电报系统(或旗语线)。[18]然而信号量需要熟练的操作员和昂贵的中继塔，间隔为10到30公里(6到19英里)。由于电报业的普及，最后一条商业线路于1880年被放弃。[19]
1837年7月25日，1837年7月25日，英国发明家威廉·福瑟吉尔·库克爵士和英国科学家查尔斯·惠斯通爵士展示了第一部商用电报机。[20][21]两位发明人都认为他们的设备是“对现有电磁电报的改进”，而不是一种新设备。[22]
萨缪尔·摩尔斯独立开发了一种电报版本，但在1837年9月2日演示失败。他的代码是惠斯通信号方法的一个重要进步。第一根跨大西洋电报电缆于1866年7月27日成功完工，首次进行跨大西洋通信。[23]
传统电话是由亚历山大·贝尔和伊丽莎白·格雷于1876年独立发明的。[24] 安东尼奥·梅乌奇在1849年发明了第一个允许通过线路进行语音传输的电子设备。然而，梅乌奇的设备几乎没有实用价值，因为它依赖于电泳效应，因此需要用户将接收器放在嘴里“听到”正在说的话。[25]第一批商业电话服务于1878年和1879年在大西洋两岸的纽黑文和伦敦两个城市建立。[26][27]
从1894年开始，意大利发明家古列尔莫·马可尼开始利用当时新发现的无线电波现象发展无线通信，在1901年证明了它们可以通过大西洋传播。[28]这是无线电报的开始。声音和音乐在1900年和1906年得到了展示，但早期很少成功。 第一次世界大战加速了军事通信无线电的发展。战后，商业电台AM调幅广播开始于20世纪20年代，成为娱乐和新闻的重要大众媒体。第二次世界大战再次加速了用于战时飞机和陆地通信、导航和雷达的无线电发展。[29]无线电立体声 FM广播的发展是从20世纪30年代的美国开始的，到20世纪60年代取代AM成为主导商业无线电标准，到70年代在英国取代AM成为主导。[30]
1925年3月25日，约翰·洛吉·贝尔德在伦敦Selfridges 百货公司演示电影的传输。贝尔德的设备依赖于Nipkow盘，因此被称为机械电视。它是英国广播公司从1929年9月30日开始进行的实验性广播的基础。[31]然而，在二十世纪的大部分时间里，电视依赖于卡尔·布劳恩发明的阴极射线管。费罗·法恩斯沃斯制作了第一个展示的电视版本，并于1927年9月7日向家人展示。[32]第二次世界大战后，中断的电视实验重新开始，电视也成为重要的家庭娱乐广播媒体。
2001年10月29日，在欧空局的卫星实现并演示了第一个数字电影传输，[33][34][35] 讲述的是伯纳德·保罗金，[36]阿兰·洛伦兹，雷蒙德·梅尔维格[37]菲利普·比南特的一部故事片。[38]
1940年9月11日，乔治·斯蒂比兹用电传打字机为他在纽约的复杂数字计数机传送了问题，并在新罕布什尔的达特茅斯学院收到了计算结果。[39]具有远程哑终端的集中式计算机（主机）的这种配置在20世纪70年代仍然流行。然而，早在20世纪60年代，研究人员就开始调查包交换技术，一种不通过集中的主机将消息部分异步发送到目的地的技术。1969年12月5日出现了一个四节点网络，构成了ARPANET的开端，到1981年已经增长到213个节点。[40]ARPANET最终与其他网络合并，形成了互联网。虽然互联网发展是互联网工程任务组（IETF）的一个焦点，但同时也发布了一系列征求意见文件，促使了其他网络进步，如以太网的局域网（LAN）发展（1983）和令牌环协议（1984）。
现代电信建立在一系列关键概念的基础上，这些概念经历了一个多世纪的发展和完善。
电信技术主要可以分为有线和无线两种。总体而言，基本的通信系统由三个主要部分组成，它们总是以某种形式存在:
例如，无线电广播电台站的发射机一般具有大功率的放大器；和广播天线是功率放大器和“自由空间通道”之间的接口。自由空间信道是传输介质；接收机的天线是自由空间信道和接收机之间的接口。接下来是无线电接收器是无线电信号的目的地，这是它从电转换成声音供人们听的设备。
有时，通信系统是双工的(双向系统)，指的是一个电子设备同时充当发射机和接收机，或者称为收发器。例如，蜂窝电话。[41]收发器内的传输电子器件和接收器电子器件实际上是相互独立的。这可以很容易地通过以下事实来解释: 无线电发射机包含功率放大器，该功率放大器以瓦特或千瓦级别的电功率工作，但是无线电接收机以微瓦特或纳瓦特级别的电功率工作。因此，收发器必须小心地设计和制造，以将它们的高功率电路和低功率电路彼此隔离，以免引起干扰。
固定线路上的通信称为点对点通信，因为它位于一个发射机和一个接收机之间。通过无线电广播进行的通信称为广播通信，因为它位于一个强大的发射机和许多低功率但敏感的无线电接收机之间。[41]
设计了多个发射机和多个接收机来协作和共享同一物理信道的通信称为多路复用系统。使用多路复用共享物理信道通常会大大降低成本。多路复用系统布置在通信网络中，多路复用信号在节点处切换到正确的终端接收机。
通信信号可以通过模拟信号或数字信号发送。有模拟通信系统和数字通信系统。对于模拟信号，信号相对于信息连续变化。在数字信号中，信息被编码为一组离散值(例如1和0)。在传播和接收过程中，模拟信号中包含的信息将不可避免地被不期望的物理噪声降级。(对于所有的实际用途，发射机的输出一般是无噪声的。)通常，通信系统中的噪声可以表示为以完全随机的方式从期望的信号中添加或减去。这种形式的噪声被称为加性噪声，理解为噪声在不同时刻可能是负的或正的。非附加的噪声更难描述或分析，这里将省略这些其他类型的噪声。
另一方面，除非附加噪声干扰超过某个阈值，否则数字信号中包含的信息将保持不变。抗噪声能力是数字信号优于模拟信号的一个关键优势。[42]
通信网络是相互发送消息的发射机、接收机和通信信道的集合。一些数字通信网络包含一个或多个路由器，它们一起向正确的用户传输信息。模拟通信网络由一个或多个在两个或多个用户之间建立连接的交换机组成。对于这两种类型的网络，中继器在信号长距离传输时可能有必要放大或重建信号。这是为了对抗衰减，这种衰减会使信号无法与噪声区分开来。[43]数字系统相对于模拟系统的另一个优势是，它们的输出更容易存储在存储器中，即两种电压状态(高和低)比连续范围的状态更容易存储。
“信道”一词有两种不同的含义。在某种意义上，信道是在发射机和接收机之间传输信号的物理媒体。这方面的例子包括空气对于声音通信，玻璃光纤对于某些种类的光通信，同轴电缆对于通过其中的电压和电流，以及自由空间对于通信使用可见光，红外线波，紫外线，和无线电波。同轴电缆类型按照RG类型或“无线电指南”进行分类，无线电指南是从第二次世界大战中派生出来的术语。各种RG名称用于分类特定的信号传输应用。[44]最后一个信道被称为“自由空间信道”。从一个地方向另一个地方发送无线电波与两者之间是否存在大气层无关。无线电波在完美的真空中传播，就像它们在空气、雾、云或任何其他种类的气体中传播一样容易。
通信术语“信道”的其他含义出现在短语“通信信道”中，它是传输介质的一个子部分，因此可以用于同时发送多个信息流。例如，一个无线电台可以在94.5MHz（兆赫兹）附近的频率向自由空间广播无线电波，而另一个无线电台可以在96.1MHz附近的频率同时广播无线电波。每个无线电台将在大约180kHz（千赫兹）的带宽上发射无线电波，以诸如上述的频率为中心，称为“载波频率”。该示例中的每个站与其相邻站分开200kHz，并且200kHz和180kHz（20kHz）之间的差异是通信系统中允许的缺陷范围。
在上面的例子中，“自由空间信道”已经根据频率被划分成通信信道，并且每个信道被分配有单独的频率带宽，在该带宽中广播无线电波。这种根据频率将介质分成通道的系统被称为“频分多路复用”。同一概念的另一个术语是“波分复用”，其中多个发射机共享同一个物理媒体，常用于光通信。
将通信介质分成信道的另一种方法是给每个发送者分配一个重复的时间段(一个“时隙”，如20毫秒)，并且允许每个发送者仅在其自己的时隙内发送消息。这种将媒质分成通信信道的方法叫做“时分多路复用”(时分复用)，用于光纤通信。一些无线电通信系统在分配的FDM信道内使用时分复用TDM，这种技术称为TDM和FDM混合技术。
传递信息的信号整形称为调制。调制可用于将数字消息表示为模拟波形。这通常被称为“键控”，这是一个源自旧莫尔斯电码中使用的术语，几种常见键控技术包括相移键控、频移键控和幅移键控法。例如，“蓝牙”系统使用相移键控在各种设备之间交换信息。[45][46]此外，在大容量数字无线电通信系统中使用的还有相移键控和幅移键控法的组合，称为“正交幅度调制”(QAM)。
调制也可用于在较高频率传输低频模拟信号的信息。这种方法因为低频模拟信号不能在自由空间有效传输而变得很有价值。因此，来自低频模拟信号的信息必须在传输之前被施加到高频信号(“载波”)中。有几种不同的调制方案可以实现这种调制，其中最基本的两种是调幅和调频。一个例子是音乐节目主持人的声音被压入96 MHz频率调制的载波(然后语音将作为信道“96 FM”在无线电上被接收 )。[47]此外，调制的优点是它可以使用频分复用(FDM)。
通信有着重要的社会、文化和经济影响。2008年，估计通信业的收入为4.7万亿美元或略低于世界总产值(官方汇率)的3%。[48]以下几节将讨论通信对社会的影响。
微观经济学
在微观经济层面上，公司利用电子通信帮助建立全球商业帝国。网络零售商Amazon.com 的案例就是一个很好地说明，但是根据学者爱德华·利内特的说法，即使是传统零售商沃尔玛也从与其竞争对手相比更好的通信基础设施中受益。[49]在世界各地的城市，房主使用他们的电话订购和安排各种各样的家庭服务，从送披萨到电工。甚至相对贫穷的社区也意识到利用通信对他们的益处。在孟加拉的纳尔辛格迪区，孤立的村民使用手机直接与批发商通话，并为他们的商品提供更好的价格。在科特迪瓦，咖啡种植者共享移动电话，以跟踪咖啡价格的每小时变化，并以最佳价格销售。[50]
宏观经济学
在宏观经济层面，拉斯-亨德里克·勒和伦纳德·韦弗曼提出了良好的电子通信基础设施与经济增长之间的因果关系。[51][52]尽管有人认为将这种关系视为因果关系是错误的，但很少有人质疑之间存在的相关性。[53]
由于良好的通信基础设施带来的经济利益，人们越来越担心世界各国在获得通信服务方面的不平等——这就是所谓的“数字鸿沟”。国际电信联盟(国际电联)2003年的一项调查显示，大约三分之一的国家每20个人拥有不到一个移动用户，三分之一的国家每20个人拥有不到一个陆上电话用户。就互联网接入而言，大约一半的国家的互联网接入人口不到其总人口的20分之一。根据这些信息和教育数据，国际电联编制了一个指数，用来衡量公民获取和使用信息和通信技术的总体能力。[54]用这个标准衡量，瑞典、丹麦和冰岛排名最高，而非洲国家尼日利亚、布基纳法索和马里排名最低。[55]
通信在社会关系中发挥了重要作用。然而，像电话系统这样的设备最初的广告强调的是设备的实际应用范畴（例如开展业务或订购家庭服务的能力），而不是社交维度。直到20世纪20年代末和30年代，该设备的社交维度才成为电话广告中的突出主题。新的促销活动开始吸引消费者的情绪，强调社交对话以及与家人和朋友保持联系的重要性。[56]
从那时起，电子通信在社会关系中的作用变得越来越重要。近年来，社交网站的受欢迎程度急剧上升。这些网站允许用户相互交流，并发布照片、事件和个人资料供他人查看。简档可以列出一个人的年龄、兴趣、性偏好和关系状况。这样，这些网站可以在从组织社交活动到求爱的方方面面发挥重要作用。[57]
在社交网站出现之前，短信服务 (SMS)和电话等技术也对社交互动产生了重大影响。2000年，市场研究小组Ipsos MORI 报告称，英国81%的15至24岁手机短信用户使用这项服务来协调社会安排，42%的人用来调情。[58]
| 本地电视 | 59% |
| 国家电视台 | 47% |
| 收音机 | 44% |
| 本地报纸 | 38% |
| 因特网 | 23% |
| 国家报纸 | 12% |
| 调查中存在多选 | |
在文化方面，通信提高了公众获取音乐和电影的能力。有了电视，人们可以在自己家里看以前没看过的电影，而不必去音像店或电影院。有了收音机和互联网，人们可以听他们以前没听过的音乐，而不必去音像店。
通信也改变了人们接收新闻的方式。非营利性的皮尤互联网和美国生活项目于2006年在美国对3000多名美国人进行的一项调查(右表)显示，大多数人通过报纸、收看电视或广播获取新闻。
通信对广告产生了同样重要的影响。TNS媒体报道称，2007年，美国58%的广告支出用于依赖通信的媒体。[60]
| 中等 | 开销 | |
|---|---|---|
| 因特网 | 7.6% | 113.1 亿美元 |
| 收音机 | 7.2% | 106.9 亿美元 |
| 有线电视 | 12.1% | 180.2 亿美元 |
| 联合电视 | 2.8% | 41.7 亿美元 |
| 现场电视 | 11.3% | 168.2 亿美元 |
| 网络电视 | 17.1% | 254.2 亿美元 |
| 报纸 | 18.9% | 282.2 亿美元 |
| 杂志 | 20.4% | 303.3 亿美元 |
| 户外的 | 2.7% | 40.2 亿美元 |
| 总数 | 100% | 1490 亿美元 |
许多国家颁布了符合国际电信联盟(国际电联)制定的“国际电信规则”，国际电信联盟是“负责信息和通信技术问题的主要联合国机构”。[61]1947年，在大西洋城会议，国际电联决定“对在新的国际频率清单中登记并按照《无线电条例》使用的所有频率提供国际保护”。根据国际电联在大西洋城通过的“无线电规则”，国际频率登记委员会提及的所有频率，由理事会审查并在国际频率表上登记“均有权受到国际保护，免受有害干扰”。[62]
从全球角度来看，在通信和广播管理方面存在政治辩论和立法。《The history of broadcasting 》讨论了一些关于平衡传统通信(如印刷)和电子通信(如无线电广播)的辩论。[63]第二次世界大战的爆发导致了国际广播宣传的首次爆发。[63]国家、政府、叛乱分子、恐怖分子和民兵都使用通信和广播技术来宣传。[63][64]政治运动和殖民化的爱国宣传始于20世纪30年代中期。1936年，英国广播公司向阿拉伯世界广播宣传，以反击意大利的类似广播，这是由于意大利在北非也有殖民利益。[63]
现代叛乱分子，如最近的伊拉克战争中的叛乱分子，经常使用恐吓电话、短信和在行动后几小时内分发复杂的袭击联军的视频。“逊尼派叛乱分子甚至有自己的电视台Al-Zawraa，虽然被伊拉克政府禁止，尽管联军的压力迫使它多次更换卫星主机，但仍然从伊拉克库尔德斯坦的埃尔比勒广播。”[64]
2014年11月10日，奥巴马总统建议联邦通信委员会将宽带互联网服务重新分类为通信服务，以保持网络中立性。[65][66]
根据 Gartner[67][68] 和 Ars Technica[69]收集的数据，全球主要客户的电信设备销售额(单位:百万)为:
| 设备/年 | 1975 | 1980 | 1985 | 1990 | 1994 | 1996 | 1998 | 2000 | 2002 | 2004 | 2006 | 2008 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 计算机 | 0 | 1 | 8 | 20 | 40 | 75 | 100 | 135 | 130 | 175 | 230 | 280 |
| 手机 | N/A | N/A | N/A | N/A | N/A | N/A | 180 | 400 | 420 | 660 | 830 | 1000 |
在电话网络中，呼叫者通过各种电话交换机上的交换机连接到他们想要通话的人。这些开关在两个用户之间形成电连接，并且当呼叫者拨打号码时，这些开关的设置是通过电子方式确定的。一旦建立连接，呼叫者的声音就通过呼叫者手机中的小麦克风转换成电信号。然后，该电信号通过网络发送到另一端的用户，最终通过接受者手机中的小扬声器将其转换回声音。
截至2015年，大多数住宅中的座机电话都是模拟的——也就是说，扬声器的声音直接决定信号的电压。[70]虽然短距离呼叫可以作为模拟信号端到端处理，但越来越多的电话服务提供商将信号透明地转换为数字信号进行传输。其优点是数字化语音数据可以与来自互联网的数据并行传输，并且可以在长距离通信中完美地再现(与不可避免地受到噪声影响的模拟信号相反)。
手机对电话网络产生了重大影响。在许多市场，手机用户现在超过了固定电话用户。2005年手机销售总额为8.166亿美元， 亚洲/太平洋市场(2.04亿)、西欧市场(1.64亿)、CEMEA市场(中欧、中东和非洲中部市场)(1.535亿)、北美市场(1.48亿)和拉丁美洲市场(1.02亿)几乎平分了这一数量。[71]从1999年起的五年中，非洲的新用户数量增长了58.2%，超过了其他市场。[72]这些电话越来越多地由以数字方式传输语音内容的系统提供服务，如GSM 或W-CDMA ，许多市场选择淘汰模拟系统，如 AMPS 。[73]
幕后电话也发生了巨大的变化。从1988年TAT-8 开始运行，20世纪90年代广泛采用了基于光纤的系统。与光纤通信的好处是它们可以大幅增加数据容量。TAT-8本身能够承载的电话数量是当时铺设的最后一根铜缆的10倍，今天的光缆能够承载的电话数量是TAT-8的25倍。[74]数据容量的增加来源于几个因素: 首先，光纤在物理上比竞争技术小得多。其次，它们不会受到串扰的影响，这意味着数百个串扰可以很容易地捆绑在一根电缆中。[75]最后，多路复用的改进使得单根光纤的数据容量呈指数级增长。[76][77]
协助许多现代光纤网络之间的通信是一种称为异步传输模式(ATM)。ATM协议允许第二段提到的并排数据传输。它适用于公共电话网络，因为它建立了通过网络的数据路径，并将流量协议与该通道关联起来。流量协议本质上是客户端和网络之间关于网络如何处理数据的协议；如果网络不能满足流量协议的条件，它就不接受连接。这一点很重要，因为电话可以协商一个协议，以保证自己恒定的比特率，这将确保呼叫者的声音不会被部分延迟或完全切断。[78]ATM协议有一些竞争对手，如多协议标签交换 (MPLS)，它们执行类似的任务，并有望在未来取代ATM协议。[79][80]
在广播系统中，中央高功率广播塔向多个低功率接收器发射高频电磁波。由塔发送的高频波信号被包含视觉或听觉信息的信号调制。然后对接收机进行调谐，以便拾取高频波，并且使用解调器来检索包含视觉或音频信息的信号。广播信号既可以是模拟信号(信号相对于信息连续变化)，也可以是数字信号(信息被编码为一组离散值)。[41][81]
广播媒体行业正处于发展的关键转折点，许多国家从模拟广播转向数字广播。生产更便宜、更快、更好性能的集成电路产品使这一举措成为可能。数字广播的主要优势在于，它们防止了传统模拟广播常见的许多投诉。对于电视来说，这包括消除雪花图片，重像和其它失真。这是因为模拟传输的性质，这意味着噪声引起的扰动在最终输出中很明显。数字传输克服了这个问题，因为数字信号在接收时被减小到离散值，因此小的扰动不会影响最终输出。在一个简化的例子中，如果以信号幅度[1.0±0.0±1.0±1.0]发送二进制消息1011，并且以信号幅度[0.9±0.2±1.1±0.9]接收二进制消息1011，它仍将解码成二进制消息1011——发送的内容将完美再现。从这个例子中，也可以看出数字传输的一个问题，如果噪声足够大，它可以显著改变解码的消息。使用前向纠错，接收方可以纠正消息中的少量误码，但是过多的噪声将导致不可理解的输出，从而导致传输失败。[82][83]
在数字电视广播中，有三个相互竞争的标准可能会在世界范围内被采用。分别是 ATSC 、 DVB 和ISDB标准；到目前为止，采用这些标准的情况显示在右上方的图例中。所有这三个标准都使用MPEG-2 进行视频压缩。ATSC使用 Dolby Digital AC-3 进行音频压缩，ISDB使用高级音频编码技术 (MPEG-2 Part 7)，DVB没有音频压缩标准，但通常使用 MPEG-1 Part 3 Layer 2。[84][85]调制的选择也因方案而异。在数字音频广播中，标准更加统一，几乎所有国家都选择采用数字音频广播标准(也称为Eureka 147 标准)。美国是个例外，它选择采用高清广播。与Eureka 147不同，高清无线电基于一种被称为“带内同频道”传输的传输方法，这种方法允许数字信息“搭载”在正常的AM或FM模拟传输上。[86]
然而，尽管即将转向数字，模拟电视仍然在大多数国家使用。美国在两次推迟转换截止日期后于2009年6月12日结束了模拟电视传输（除了极低功率电视台之外的所有电视台）[87]。肯尼亚也在多次延迟后于2014年12月结束了模拟电视的历史。对模拟电视来说，有三种标准用于广播彩色电视(见采用地图)。分别称为PAL(德国设计)，NTSC(美国设计)，以及SECAM制式(法国设计)。对于模拟无线电，数字接收机的成本较高，使得转换到数字无线电变得更加困难。[88]模拟无线电的调制选择通常在幅度(AM)或频率调制(FM)中。为了实现立体声回放，幅度调制的子载波用于立体声FM，并且正交幅度调制用于立体声AM或C-QUAM。
互联网是使用互联网协议 (IP)的计算机和计算机网络之间相互通信的全球网络。[89]互联网上的任何计算机都有唯一的 IP地址，其他计算机可以使用该地址对信息进行传递。因此，互联网上的任何计算机都可以使用其IP地址向任何其他计算机发送消息。这些消息携带始发计算机的IP地址，允许双向通信。因此，互联网是计算机之间信息交换的途径。[90]
据估计，2000年通过双向通信网络流动的信息有51%是通过互联网流动的(其余的大部分(42%)是通过固定电话)。到2007年，互联网显然主导并捕获了通信网络中97%的信息(其余大部分(2%)通过手机)。[91] 截至2008年，北美(73.6%)、大洋洲/澳大利亚(59.5%)和欧洲(48.1%)，世界上估计有21.9%的人口可以访问互联网(按人口百分比衡量)。[92]在宽带接入方面，冰岛(26.7%)、韩国(25.4%)和荷兰(25.3%)居世界首位。[93]
互联网的工作原理是因为协议控制着计算机和路由器之间的通信方式。计算机网络通信的本质是一种分层法，其中协议栈中的各个协议或多或少独立于其他协议运行。这允许根据网络情况定制低级协议，同时不改变高级协议的操作方式。这一点重要的一个实际例子是协议允许互联网浏览器运行相同的代码，而不管它运行的计算机是通过以太网还是无线网络连接到互联网。协议通常是根据它们在OSI参考模型中的位置来讨论的(见右图)，OSI参考模型出现于1983年，是构建普遍采用的网络协议套件失败的第一步。[94]
对于互联网，物理媒体协议和数据链路协议可以随着数据包在全球范围内的传播而变化多次。这是因为互联网对物理媒质协议或数据链路协议的使用没有受到任何限制。从而采用最适合本地网络情况的媒质和协议。实际上，大多数洲际通信将在光纤上使用异步传输模式(ATM)协议(或现代等效协议)。这是因为对于大多数洲际通信来说，互联网与公共交换电话网络共享相同的基础设施。
在网络层，事情变得标准化，随着采用互联网协议进行逻辑地址的转变。对于万维网，这些“IP地址”源于人类可读的域名系统(例如，72.14.207.99来自于www.google.com)。目前，互联网协议最广泛使用的版本是IP4，但向IP6的转移迫在眉睫。[95]
在传输层，大多数通信采用传输控制协议(TCP)或用户数据报协议(UDP)。当发送的每条消息都被另一台计算机接收并被判断是必要的时候，就使用TCP，而当只需要时，就使用UDP。使用TCP时，如果数据包丢失并按顺序排列，则在提交给更高层之前会重新传输。使用UDP时，数据包不会排序，也不会在丢失时重新传输。TCP和UDP数据包都带有端口号，以指定数据包应由哪个应用程序或进程处理。[96]因为某些应用程序级协议使用某些端口，所以网络管理员可以分配流量来满足特定要求。例如，通过阻止发往特定端口的流量来限制互联网访问，或者通过分配优先级来控制某些应用程序的性能。
在传输层之上，有些协议有时被使用并且松散地适合会话和表示层，最显著的是安全链路层(SSL)和安全传输层协议(TLS)。这些协议确保双方之间传输的数据完全保密。[97]最后，在应用层，互联网用户会熟悉许多协议，例如HTTP(网络浏览)，POP3(电子邮件)，FTP(文件传输)，IRC(网络聊天)，BitTorrent(文件共享)和XMPP(即时通讯)。
网络电话(网络电话)允许数据包用于同步的语音通信。数据分组被标记为语音类型分组，并且可以被网络管理员区分优先级，使得实时同步会话较少受到与其他类型的数据通信量的竞争，这些数据通信量可以被延迟(即文件传输或电子邮件)或提前缓冲(即音频和视频)，而不会受到损害。当网络具有足够的容量用于同时进行所有VoIP呼叫，并且网络能够进行优先化时（即专用公司风格的网络），这种优先化是想当有利的，但是互联网通常不以这种方式管理，因此通过专用网络和通过公共互联网的VoIP呼叫的质量可能会有很大的差异。[98]
尽管互联网在发展，但局域网（LAN）——不超过几公里的计算机网络——的特征仍然很明显。这是因为这种规模的网络不需要与较大网络相关联的所有功能，但仍存在较大的成本效益和效率。当它们没有连接到互联网时，具有有隐私和安全的优势。然而，故意缺乏与互联网的直接连接并不能确保免受黑客、军队或经济力量的攻击。如果有任何远程连接局域网的方法，就会存在这些威胁。
广域网(WAN)是可以延伸数千公里的专用计算机网络。同样，他们的一些优势包括隐私和安全。私有局域网和广域网的主要用户包括军队和情报机构，它们必须保持信息的安全和秘密。
20世纪80年代中期，出现了几套通信协议来填补数据链路层和OSI参考模型的应用层之间的空白。其中包括Appletalk，IPX和NetBIOS，20世纪90年代初制定的主要协议是IPX，因为它在MS-DOS 用户中很受欢迎。TCP/IP 那时就已经存在，但它通常只被政府和大型研究机构使用。[99]
随着互联网的日益普及，其流量需要路由到专用网络，TCP/IP协议取代了现有的局域网技术。其他技术，如DHCP ，允许基于TCP/IP的计算机在网络中进行自我配置。Appletalk/ IPX/NetBIOS也有这种功能。[100]
异步传输模式(ATM)或多协议标签交换(MPLS)是广域网等大型网络的典型数据链路协议；以太网和令牌环网是局域网的典型数据链路协议。这些协议与以前的协议的不同之处在于它们更简单，例如，它们省略了诸如服务质量保证之类的功能，并提供了冲突预防。这种差异可以适应一些比较经济的系统。[101]
尽管20世纪80年代和90年代IBM令牌环网略有流行，但现在几乎所有局域网都使用有线或无线以太网设施。在物理层，大多数有线以太网实施都使用铜质双绞线电缆(包括常见的10BASE-T 网络)。然而，一些早期的实现使用较重的同轴电缆，现如今大都(特别是高速电缆)使用光纤。[102]当使用光纤时，必须区分多模光纤和单模光纤。多模光纤可以被认为是较厚的光纤，制造设备成本较低，但可用带宽较低，衰减较大，这意味着长距离性能较差。[103]
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