Развитие человечества никогда не происходило равномерно, были периоды застоя и технологических прорывов. Точно так же развивалась и история средств Интересные факты и открытия данной сферы в исторической последовательности представлены в этой статье. Невероятно, но то, без чего современное общество не представляет сегодня своего существования, человечество в начале ХХ века считало невозможным и фантастическим, а зачастую и абсурдным.
На заре развития
Начиная с самых древних времен и до нашей эры человечество активно использовало звук и свет как основные средства передачи информации, история их использования насчитывает тысячелетия. Помимо разнообразных звуков, с помощью которых наши древние предки предупреждали соплеменников об опасности или созывали их на охоту, свет также стал возможностью предавать важные сообщения на большие расстояния. Для этого использовали сигнальные костры, факелы, горящие копья, стрелы и другие приспособления. Вокруг селений сооружали сторожевые посты с сигнальным огнем, чтобы опасность не застала людей врасплох. Разнообразие информации, которую необходимо было передать, привело к использованию своего рода кодов и вспомогательных технических звуковых элементов, таких, как барабаны, свистки, гонги, рога животных и другие.
Использование кодов в море как прообраз телеграфа
Особое развитие кодировка получила при перемещении по воде. Когда человек впервые вышел в море, появились первые маяки. Древние греки при помощи определенных комбинаций из факелов передавали сообщения по буквам. Также в море применились различные по форме и цвету сигнальные флаги. Таким образом, появилось такое понятие, как семафор, когда с помощью особых положений флажков или фонарей можно было передавать разные сообщения. Это были первые попытки телеграфирования. Позднее появились ракеты. Несмотря на то что история развития средств передачи информации не стоит на месте, и от первобытных времен произошла невероятная эволюция, эти средства связи во многих странах и сферах жизни до сих пор не потеряли своего значения.
Первые способы хранения информации
Однако человечество волновали не только средства передачи информации. История ее хранения также восходит еще к началу времен. Примером этому служат наскальные рисунки в различных древних пещерах, ведь именно благодаря им можно судить о некоторых аспектах жизни людей в давние времена. Способы запоминания, записи и хранения информации развивались, и на смену рисункам в пещерах пришла клинопись, следом - иероглифы, и наконец письменность. Можно сказать, что с этого момента начинается история создания средств передачи информации в глобальном масштабе.
Изобретение письменности стало первой информационной революцией в истории человечества, ведь появилась возможность накапливать, распространять и передавать знания следующим поколениям. Письменность дала мощный толчок культурному и экономическому развитию тех цивилизаций, которые освоили ее раньше других. В XVI веке было изобретено книгопечатание, что стало новой волной информационной революции. Появилась возможность хранить информацию в больших объемах, и она стала доступнее, вследствие чего понятие «грамотность» стало более массовым. Это очень важный момент в истории общечеловеческой цивилизации, потому как книги становились достоянием не только одной страны, но и целого мира.
Почтовое сообщение
Почта как средство связи начала использоваться еще до изобретения письменности. Посланцы изначально передавали устные сообщения. Однако с появлением возможности написать сообщение этот вид связи стал еще более востребованным. Гонцы изначально были пешие, позднее - конные. В развитых древних цивилизациях была хорошо налаженная почтовая связь по принципу эстафеты. Первые почтовые службы возникли в Древнем Египте и Месопотамии. В основном они использовались в военных целях. Египетская почтовая система была одной из первых и высокоразвитых, именно египтяне впервые начали использовать почтовых голубей. В дальнейшем почта стала распространяться в другие цивилизации.
(Документ)
n1.doc
Содержание
Введение
Основная часть
История развития линий связи
Конструкция и характеристика оптических кабелей связи
Оптические волокна и особенности их изготовления
Конструкции оптических кабелей
Основные требования к линиям связи
Достоинства и недостатки оптических кабелей
Вывод
Список литературы
Введение
Сегодня, как никогда ранее, регионы стран СНГ нуждаются в связи, как в количественном, так и в качественном плане. Руководители регионов в первую очередь озабочены социальным аспектом этой проблемы, ведь телефон-это предмет первой необходимости. Связь влияет и на экономическое развитие региона, его инвестиционную привлекательность. Вместе с тем операторы электросвязи, тратящие массу сил и средств на поддержку дряхлеющей телефонной сети, все же изыскивают средства на развитие своих сетей, на оцифрование, внедрение оптоволоконных и беспроводных технологий.
В данный момент времени сложилась ситуация, когда практически все крупнейшие российские ведомства проводят масштабную модернизацию своих телекоммуникационных сетей.
За последний период развития в области связи, наибольшее распространение получили оптические кабели (ОК) и волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) которые по своим характеристикам намного превосходят все традиционные кабели системы связи. Связь по волоконно-оптическим кабелям, является одним из главных направлений научно-технического прогресса. Оптические системы и кабели используются не только для организации телефонной городской и междугородней связи, но и для кабельного телевидения, видеотелефонирования, радиовещания, вычислительной техники, технологической связи и т.д.
Применяя волоконно-оптическую связь, резко увеличивается объем передаваемой информации по сравнению с такими широко распространенными средствами, как спутниковая связь и радиорелейные линии, это объясняется тем, что волоконно-оптические системы передачи имеют более широкую полосу пропускания.
Для любой системы связи важное значение имеют три фактора:
Информационная емкость системы, выраженная в числе каналов связи, или скорость передачи информации, выраженная в бит в секунду;
Затухание, определяющее максимальную длину участка регенерации;
Стойкость к воздействию окружающей среды;
Важнейшим фактором в развитии оптических систем и кабелей связи явилось появление оптического квантового генератора - лазера. Слово лазер составлено из первых букв фразы Light Amplification by Emission of Radiation - усиление света с помощью индуцированного излучения. Лазерные системы работают в оптическом диапазоне волн. Если при передачи по кабелям используются частоты - мегагерцы, а по волноводам - гигагерцы, то для лазерных систем используется видимый и инфракрасный спектр оптического диапазона волн (сотни гигагерц).
Направляющей системой для оптоволоконных систем связи являются диэлектрические волноводы, или волокна, как их называют из-за малых поперечных размеров и метода получения. В то время когда был получен первый световод, затухание составляло порядка 1000 дб/км это объяснялось потерями из-за различных примесей присутствующих в волокне. В 1970 г. были созданы волоконные световоды с затуханием 20 дб/км. Сердечник этого световода был изготовлен из кварца с добавкой титана для увеличения коэффициента преломления, а оболочкой служил чистый кварц. В 1974г. затухание было снижено до 4 дб/км, а в 1979г. Получены световоды с затуханием 0,2дб/км на длине волны 1,55мкм.
Успехи в технологии получения световодов с малыми потерями стимулировали работы по созданию оптоволоконных линий связи.
Оптоволоконные линии связи по сравнению с обычными кабельными линиями имеют следующие преимущества:
Высокая помехоустойчивость, нечувствительность к внешним электромагнитным полям и практически отсутствие перекрестных помех между отдельными волокнами, уложенными вместе в кабель.
Значительно большая широкополосность.
Малая масса и габаритные размеры. Что уменьшает стоимость и время прокладки оптического кабеля.
Полная электрическая изоляция между входом и выходом системы связи, поэтому не требуется общее заземление передатчика и приемника. Можно производить ремонт оптического кабеля, не выключая оборудования.
Отсутствие коротких замыканий, вследствие чего волоконные световоды могут быть использованы для пересечения опасных зон без боязни коротких замыканий, являющихся причиной пожара в зонах с горючими и легковоспламеняющимися средами.
Потенциально низкая стоимость. Хотя волоконные световоды изготавливаются из ультра чистого стекла, имеющего примеси меньше чем несколько частей на миллион, при массовом производстве их стоимость не велика. Кроме того, в производстве световодов не используются такие дорогостоящие металлы, как медь и свинец, запасы которых на Земле ограничены. Стоимость же электрических линий коаксиальных кабелей и волноводов постоянно увеличивается как с дефицитом меди, так и с удорожанием энергетических затрат на производство меди и алюминия.
В мире вырос огромный прогресс в развитии оптоволоконных линий связи (ОВЛС). В настоящее время оптоволоконные кабели и системы передачи для них, выпускаются многими странами мира.
Особое внимание у нас и за рубежом уделяется созданию и внедрению одномодовых систем передачи по оптическим кабелям, которые рассматриваются как наиболее перспективное направление развития техники связи. Достоинством одномодовых систем является возможность передачи большого потока информации на требуемые расстояния при больших длинах регенерационных участков. Уже сейчас имеются оптоволоконные линии на большое число каналов с длиной регенерационного участка 100... 150 км. Последнее время в США ежегодно изготовляется по 1,6 млн. Км. оптических волокон, причем 80% из них - в одноподовом варианте.
Получили широкое применение современные отечественные оптоволоконные кабели второго поколения, выпуск которых освоен отечественной кабельной промышленностью к ним, относятся кабели типа:
ОКК - для городских телефонных сетей;
ОКЗ - для внутризональных;
ОКЛ - для магистральных сетей связи;
Оптоволоконные системы передачи применяются на всех участках первичной сети ВСС для магистральной, зональной и местной связи. Требования, которые предъявляются к таким системам передачи, отличаются числом каналов, параметрами и технико-экономическими показателями.
На магистральной и зональных сетях применяются цифровые оптоволоконные системы передачи, на местных сетях для организации соединительных линий между АТС также применяются цифровые оптоволоконные системы передачи, а на абонентском участке сети могут использоваться как аналоговые (например, для организации канала телевидения), так и цифровые системы передачи.
Максимальная протяженность линейных трактов магистральных систем передачи составляет 12500 км. При средней длине порядка 500 км. Максимальная протяженность линейных трактов систем передачи внутризоновой первичной сети может быть не более 600 км. При средней длине 200 км. Предельная протяженность городских соединительных линий для различных систем передачи составляет 80...100 км.
У человека имеется пять органов чувств, но один из них особенно важен - это зрение. Глазами человек воспринимает большую часть информации об окружающем его мире в 100 раз больше, чем посредством слуха, не говоря уже об осязании, обонянии и вкусе.
использовал огонь, а затем различные виды искусственных световых источников для подачи сигналов. Теперь в руках человека был как световой источник, так и процесс модуляции света. Он фактически построил то, что сегодня мы называем оптической линией связи или оптической системой связи, включающей передатчик (источник), модулятор, оптическую кабельную линию и приемник (глаз). Определив в качестве модуляции преобразование механического сигнала в оптический, например открытие и закрытие источника света, мы можем наблюдать в приемнике обратный процесс - демодуляцию: преобразование оптического сигнала в сигнал другого рода для дальнейшей обработки в приемнике.
Такая обработка может представлять собой, например, превращение
светового образа в глазу в последовательность электрических импульсов
нервной системы человека. Головной мозг включается в процесс обработки как последнее звено цепи.
Другим, очень важным параметром, используемым при передаче сообщений, является скорость модуляции. Глаз в этом отношении имеет ограничения. Он хорошо приспособлен к восприятию и анализу сложных картин окружающего мира, но не может следить за простыми колебаниями яркости, когда они следуют быстрее 16 раз в секунду.
История развития линий связи
Линии связи возникли одновременно с появлением электрического телеграфа. Первые линии связи были кабельными. Однако вследствие несовершенства конструкции кабелей подземные кабельные линии связи вскоре уступили место воздушным. Первая воздушная линия большой протяженности была построена в 1854 г. между Петербургом и Варшавой. В начале 70-х годов прошлого столетия была построена воздушная телеграфная линия от Петербурга до Владивостока длиной около 10 тыс. км. В 1939 г. была пущена в эксплуатацию величайшая в мире по протяженности высокочастотная телефонная магистраль Москва-Хабаровск длиной 8300 км.
Создание первых кабельных линий связано с именем русского ученого П. Л. Шиллинга. Еще в 1812 г. Шиллинг в Петербурге демонстрировал взрывы морских мин, использовав для этой цели созданный им изолированный проводник.
В 1851 г. одновременно с постройкой железной дороги между Москвой и Петербургом был проложен телеграфный кабель, изолированный гуттаперчей. Первые подводные кабели были проложены в 1852 г. через Северную Двину и в 1879 г. через Каспийское море между Баку и Красноводском. В 1866 г. вступила в строй кабельная трансатлантическая магистраль телеграфной связи между Францией и США,
В 1882-1884 гг. в Москве, Петрограде, Риге, Одессе были построены первые в России городские телефонные сети. В 90-х годах прошлого столетия на городских телефонных сетях Москвы и Петрограда были подвешены первые кабели, насчитывающие до 54 жил. В 1901 г. началась постройка подземной городской телефонной сети.
Первые конструкции кабелей связи, относящиеся к началу XX века, позволили осуществлять телефонную передачу на небольшие расстояния. Это были так называемые городские телефонные кабели с воздушно-бумажной изоляцией жил и парной их скруткой. В 1900-1902 гг. была сделана успешная попытка повысить дальность передачи методами искусственного увеличения индуктивности кабелей путем включения в цепь катушек индуктивности (предложение Пупина), а также применения токопроводящих жил с ферромагнитной обмоткой (предложение Крарупа). Такие способы на том этапе позволили увеличить дальность телеграфной и телефонной связи в несколько раз.
Важным этапом в развитии техники связи явилось изобретение, а начиная с 1912-1913 гг. освоение производства электронных ламп. В 1917 г. В. И. Коваленковым был разработан и испытан на линии телефонный усилитель на электронных лампах. В 1923 г. была осуществлена телефонная связь с усилителями на линии Харьков-Москва-Петроград.
В 30-х годах началось развитие многоканальных систем передачи. В последующем стремление расширить спектр передаваемых частот и увеличить пропускную способность линий привело к созданию новых типов кабелей, так называемых коаксиальных. Но массовое изготовление их относится лишь к 1935 г., к моменту появления новых высококачественных диэлектриков типа эскапона, высокочастотной керамики, полистирола, стирофлекса и т. д. Эти кабели допускают передачу энергии при частоте токов до нескольких миллионов герц и позволяют производить по ним передачу телевизионных программ на большие расстояния. Первая коаксиальная линия на 240 каналов ВЧ телефонирования была проложена в 1936 г. По первым трансатлантическим подводным кабелям, проложенным в 1856 г., организовывали лишь телеграфную связь, и только через 100 лет, в 1956 г., была сооружена подводная коаксиальная магистраль между Европой и Америкой для многоканальной телефонной связи.
В 1965-1967 гг. появились опытные волноводные линии связи для передачи широкополосной информации, а также криогенные сверхпроводящие кабельные линии с весьма малым затуханием. С 1970 г. активно развернулись работы по созданию световодов и оптических кабелей, использующих видимое и инфракрасное излучения оптического диапазона волн.
Создание волоконного световода и получение непрерывной генерации полупроводникового лазера сыграли решающую роль в быстром развитии волоконно-оптической связи. К началу 80-х годов были разработаны и испытаны в реальных условиях волоконно-оптические системы связи. Основные сферы применения таких систем - телефонная сеть, кабельное телевидение, внутри объектовая связь, вычислительная техника, система контроля и управления технологическими процессами и т. д.
В России и других странах проложены городские и междугородные волоконно-оптические линии связи. Им отводится ведущее место в научно-техническом прогрессе отрасли связи.
Конструкция и характеристика оптических кабелей связи
Разновидности оптических кабелей связи
Оптический кабель состоит из скрученных по определенной системе оптических волокон из кварцевого стекла (световодов), заключенных в общую защитную оболочку. При необходимости кабель может содержать силовые (упрочняющие) и демпфирующие элементы.
Существующие ОК по своему назначению могут быть классифицированы на три группы: магистральные, зональные и городские. В отдельные группы выделяется подводные, объектовые и монтажные ОК.
Магистральные ОК предназначаются для передачи информации на большие расстояния и значительное число каналов. Они должны обладать малыми затуханием и дисперсией и большой информационно-пропускной способностью. Используется одномодовое волокно с размерами сердцевины и оболочки 8/125 мкм. Длина волны 1,3...1,55 мкм.
Зональные ОК служат для организации многоканальной связи между областным центром и районами с дальностью связи до 250 км. Используются градиентные волокна с размерами 50/125 мкм. Длина волны 1,3 мкм.
Городские ОК применяются в качестве соединительных между городскими АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния (до |10 км) и большое число каналов. Волокна - градиентные (50/125 мкм). Длина волны 0,85 и 1,3 мкм. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов.
Подводные ОК предназначаются для осуществления связи через большие водные преграды. Они должны обладать высокой механической прочностью на разрыв и иметь надежные влагостойкие покрытия. Для подводной связи также важно иметь малое затухание и большие длины регенерационных участков.
Объектовые ОК служат для передачи информации внутри объекта. Сюда относятся учрежденческая и видеотелефонная связь, внутренняя сеть кабельного телевидения, а также бортовые информационные системы подвижных объектов (самолет, корабль и др.).
Монтажные ОК используются для внутри- и межблочного монтажа аппаратуры. Они выполняются в виде жгутов или плоских лент.
Оптические волокна и особенности их изготовления
Основным элементом ОК является оптическое волокно (световод), выполненное в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы, по которому передаются световые сигналы с длинами волны 0,85...1,6 мкм, что соответствует диапазону частот (2,3...1,2) 10 14 Гц.
Световод имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления. Сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии. Назначение оболочки - создание лучших условий отражения на границе “сердцевина - оболочка” и защита от помех из окружающего пространства.
Сердцевина волокна, как правило, состоит из кварца, а оболочка может быть кварцевая или полимерная. Первое волокно называется кварц-кварц, а второе кварц-полимер (кремнеор-ганический компаунд). Исходя из физико-оптических характеристик предпочтение отдается первому. Кварцевое стекло обладает следующими свойствами: показатель преломления 1,46, коэффициент теплопроводности 1,4 Вт/мк, плотность 2203 кг/м 3 .
Снаружи световода располагается защитное покрытие для предохранения его от механических воздействий и нанесения расцветки. Защитное покрытие обычно изготавливается двухслойным: вначале кремнеорганический компаунд (СИЭЛ), а затем-эпоксидакрылат, фторопласт, нейлон, полиэтилен или лак. Общий диаметр волокна 500...800 мкм
В существующих конструкциях ОК применяются световоды трех типов: ступенчатые с диаметром сердцевины 50 мкм, градиентные со сложным (параболическим) профилем показателя преломления сердцевины и одномодовые с тонкой сердцевиной (6...8 мкм)
По частотно-пропускной способности и дальности передачи лучшими являются одномодовые световоды, а худшими - ступенчатые.
Важнейшая проблема оптической связи - создание оптических волокон (ОВ) с малыми потерями. В качестве исходного материала для изготовления ОВ используется кварцевое стекло, которое является хорошей средой для распространения световой энергии. Однако, как правило, стекло содержит большое количество посторонних примесей, таких как металлы (железо, кобальт, никель, медь) и гидроксильные группы (ОН). Эти примеси приводят к существенному увеличению потерь за счет поглощения и рассеяния света. Для получения ОВ с малыми потерями и затуханием необходимо избавиться от примесей, чтобы было химически чистое стекло.
В настоящее время наиболее распространен метод создания ОВ с малыми потерями путем химического осаждения из газовой фазы.
Получение ОВ путем химического осаждения из газовой фазы выполняется в два этапа: изготовляется двухслойная кварцевая заготовка и из нее вытягивается волокно. Заготовка изготавливается следующим образом
Во внутрь полой кварцевой трубки с показателем преломления длиной 0,5...2 м и диаметром 16...18 мм подается струя хлорированного кварца и кислорода. В результате химической реакции при высокой температуре (1500...1700° С) на внутренней поверхности трубки слоями осаждается чистый кварц. Таким образом, заполняется вся внутренняя полость трубки, кроме самого центра. Чтобы ликвидировать этот воздушный канал, подается еще более высокая температура (1900° С), за счет которой происходит схлопывание и трубчатая заготовка превращается в сплошную цилиндрическую заготовку. Чистый осажденный кварц затем становится сердечником ОВ с показателем преломления ,
а сама трубка выполняет роль оболочки с показателем преломления .
Вытяжка волокна из заготовки и намотка его на приемный барабан производятся при температуре размягчения стекла (1800...2200° С). Из заготовки длиной в 1 м получается свыше 1 км оптического волокна.
Достоинством данного способа является не только получение ОВ с сердечником из химически чистого кварца, но и возможность создания градиентных волокон с заданным профилем показателя преломления. Это осуществляется: за счет применения легированного кварца с присадкой титана, германия, бора, фосфора или других реагентов. В зависимости от применяемой присадки показатель преломления волокна может изменяться. Так, германий увеличивает, а бор уменьшает показатель преломления. Подбирая рецептуру легированного кварца и соблюдая определенный объем присадки в осаждаемых на внутренней поверхности трубки слоях, можно обеспечить требуемый характер изменения по сечению сердечника волокна.
Конструкции оптических кабелей
Конструкции ОК в основном определяются назначением и областью их применения. В связи с этим имеется много конструктивных вариантов. В настоящее время в различных странах разрабатывается и изготавливается большое число типов кабелей.
Однако все многообразие существующих типов кабелей можно подразделять на три группы
кабели повивной концентрической скрутки
кабели с фигурным сердечником
плоские кабели ленточного типа.
Кабели первой группы имеют традиционную повивную концентрическую скрутку сердечника по аналогии с электрическими кабелями. Каждый последующий повив сердечника по сравнению с предыдущим имеет на шесть волокон больше. Известны такие кабели преимущественно с числом волокон 7, 12, 19. Чаще всего волокна располагаются в отдельных пластмассовых трубках, образуя модули.
Кабели второй группы имеют в центре фигурный пластмассовый сердечник с пазами, в которых размещаются ОВ. Пазы и соответственно волокна располагаются по геликоиде, и поэтому они не испытывают продольного воздействия на разрыв. Такие кабели могут содержать 4, 6, 8 и 10 волокон. Если необходимо иметь кабель большой емкости, то применяется несколько первичных модулей.
Кабель ленточного типа состоит из стопки плоских пластмассовых лент, в которые вмонтировано определенное число ОВ. Чаще всего в ленте располагается 12 волокон, а число лент составляет 6, 8 и 12. При 12 лентах такой кабель может содержать 144 волокна.
В оптических кабелях кромеОВ, как правило, имеются следующие элементы:
силовые (упрочняющие) стержни, воспринимающие на себя продольную нагрузку, на разрыв;
заполнители в виде сплошных пластмассовых нитей;
армирующие элементы, повышающие стойкость кабеля при механических воздействиях;
наружные защитные оболочки, предохраняющие кабель от проникновения влаги, паров вредных веществ и внешних механических воздействий.
Представляют интерес ОК французского производства. Они, как правило, комплектуются из унифицированных модулей, состоящих из пластмассового стержня диаметром 4 мм с ребрами по периметру и десяти ОВ, расположенных по периферии этого стержня. Кабели содержат 1, 4, 7 таких модулей. Снаружи кабели имеют алюминиевую и затем полиэтиленовую оболочку.
Американский кабель, широко используемый на ГТС, представляет собой стопку плоских пластмассовых лент, содержащих по 12 ОВ. Кабель может иметь от 4 до 12 лент, содержащих 48- 144 волокна.
В Англии построена опытная линия электропередачи с фазными проводами, содержащими ОВ для, технологической связи вдоль ЛЭП. В центре провода ЛЭП располагаются четыре ОВ.
Применяются также подвесные ОК. Они имеют металлический трос, встроенный в кабельную оболочку. Кабели предназначаются для подвески по опорам воздушных линий и стенам зданий.
Для подводной связи проектируются ОК, как правило, с наружным броневым покровом из стальных проволок (рис.11). В центре располагается модуль с шестью ОВ. Кабель имеет медную или алюминиевую трубку. По цепи “трубка-вода” подается ток дистанционного питания на подводные необслуживаемые усилительные пункты.
Основные требования к линиям связи
В общем виде требования, предъявляемые высокоразвитой современной техникой электросвязи к междугородным линиям связи, могут быть сформулированы следующим образом:
осуществление связи на расстояния до 12500 км в пределах страны и до 25 000 для международной связи;
широкополосность и пригодность для передачи различных видов современной информации (телевидение, телефонирование, передача данных, вещание, передача полос газет и т. д.);
защищенность цепей от взаимных и внешних помех, а также от грозы и коррозии;
стабильность электрических параметров линии, устойчивость и надежность связи;
экономичность системы связи в целом.
В соответствии с этим кабельная техника развивается в следующих направлениях:
Преимущественное развитие коаксиальных систем, позволяющих организовать мощные пучки связи и передачу программ телевидения на большие расстояния по однокабельной системе связи.
Создание и внедрение перспективных ОК связи, обеспечивающих получение большого числа каналов и не требующих для своего производства дефицитных металлов (медь, свинец).
Широкое внедрение в кабельную технику пластмасс (полиэтилена, полистирола, полипропилена и др.), обладающих хорошими электрическими и механическими характеристиками и позволяющих автоматизировать производство.
Внедрение алюминиевых, стальных и пластмассовых оболочек вместо свинцовых. Оболочки должны обладать герметичностью и обеспечивать стабильность электрических параметров кабеля в течение всего срока службы.
Разработка и внедрение в производство экономичных конструкций кабелей внутризоновой связи (однокоаксиальных, одночетверочных, безбронных).
Создание экранированных кабелей, надежно защищающих передаваемую по ним информацию от внешних электромагнитных влияний и грозы, в частности кабелей в двухслойных оболочках типа алюминий - сталь и алюминий - свинец.
Повышение электрической прочности изоляции кабелей связи. Современный кабель должен обладать одновременно свойствами как высокочастотного кабеля, так и силового электрического кабеля, и обеспечивать передачу токов высокого напряжения для дистанционного электропитания необслуживаемых усилительных пунктов на большие расстояния.
Наряду с экономией цветных металлов, и в первую очередь меди, оптические кабели обладают следующими достоинствами:
широкополосность, возможность передачи большого потока информации (несколько тысяч каналов);
малые потери и соответственно большие длины трансляционных участков (30...70 и 100 км);
малые габаритные размеры и масса (в 10 раз меньше, чем электрических кабелей);
высокая защищенность от внешних воздействий и переходных помех;
надежная техника безопасности (отсутствие искрения и короткого замыкания).
К недостаткам оптических кабелей можно отнести:
подверженность волоконных световодов радиации, за счет которой появляются пятна затемнения и возрастает затухание;
водородная коррозия стекла, приводящая к микротрещинам световода и ухудшению его свойств.
Достоинства и недостатки оптоволоконной связи
Достоинства открытых систем связи:
Более высокое отношение мощности принимаемого сигнала к излучаемой мощности при меньших апертурах антенн передатчика и приемника.
Лучшее пространственное разрешение при меньших апертурах антенн передатчика и приемника
Очень малые габариты передающего и приемного модулей, используемых для связи на расстояния до 1 км
Хорошая скрытность связи
Освоение неиспользуемого участка спектра электромагнитных излучений
Отсутствие необходимости получения разрешение на эксплуатацию системы связи
Недостатки открытых систем связи:
Малая пригодность для радио вещания из-за высокой направленности лазерного пучка.
Высокая требуемая точность наведения антенн передатчика и приемника
Низкий КПД оптических излучателей
Сравнительно высокий уровень шума в приемнике, частично обусловленный квантовой природой процесса детектирования оптического сигнала
Влияние характеристик атмосферы на надежность связи
Возможность отказов аппаратуры.
Достоинства направляющих систем связи:
Возможность получений световодов с малыми затуханием и дисперсией, что позволяет сделать большим расстояния между ретрансляторами (10 … 50 км)
Малый диаметр одноволоконного кабеля
Допустимость изгиба световода под малыми радиусами
Малая масса оптического кабеля при высокой информационной пропускной способности
Низкая стоимость материала световода
Возможность получения оптический кабелей, не обладающих электропроводностью и индуктивностью
Пренебрежимо малые перекрестные помехи
Высоко скрытость связи: ответвление сигнала возможно только при непосредственном подсоединении к отдельному волокну
Гибкость в реализации требуемой полосы пропускания: световоды различных типов позволяет заменить электрические кабели в цифровых системах связи всех уровней иерархии
Возможность постоянного усовершенствования системы связи
Недостатки направляющих систем связи:
Трудность соединения (сращивания) оптических волокон
Необходимость прокладки дополнительных электропроводящих жил в оптическом кабеле для обеспечения электропитания дистанционно управляемой аппаратуры
Чувствительность оптического волокна к воздействию воды при ее попадании в кабель
Чувствительность оптического волокна к воздействию ионизирующего излучения
Низкий КПД источников оптического излучения при ограниченной мощности излучения
Трудности реализации режима многостанционного (параллельного) доступа с помощью шины с временным разделением каналов
Высокий уровень шума в приемнике
Направления развития и применения волоконной оптики
Открылись широкие горизонты практического применения ОК и оптоволоконных систем передачи в таких отраслях народного хозяйства, как радиоэлектроника, информатика, связь, вычислительная техника, космос, медицина, голография, машиностроение, атомная энергетика и др. Волоконная оптика развивается по шести направлениям:
многоканальные системы передачи информации;
кабельное телевидение;
локальные вычислительные сети;
датчики и системы сбора обработки и передачи информации;
связь и телемеханика на высоковольтных линиях;
оборудование и монтаж мобильных объектов.
Применение оптических систем в кабельном телевидении обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания индивидуальных абонентов. В этом случае реализуется заказная система приема и предоставляется возможность абонентам получать на экране своих телевизоров изображения газетных полос, журнальных страниц и справочных данных из библиотеки и учебных центров.
На основе ОК создаются локальные вычислительные сети различной топологии (кольцевые, звездные и др.). Такие сети позволяют объединять вычислительные центры в единую информационную систему с большой пропускной способностью, повышенным качеством и защищенностью от несанкционированного допуска.
В последнее время появилось новое направление в развитии волоконно-оптической техники - использование среднего инфракрасного диапазона волн 2...10 мкм. Ожидается, что потери в этом диапазоне не будут превышать 0,02 дБ/км. Это позволит осуществить связь на большие расстояния с участками регенерации до 1000 км. Исследование фтористых и халькогенидных стекол с добавками циркония, бария и других соединений, обладающих сверхпрозрачностью в инфракрасном диапазоне волн, дает возможность еще больше увеличить длину регенерационного участка.
Ожидаются новые интересные результаты в использовании нелинейных оптических явлений, в частности соли тонного режима распространения оптических импульсов, когда импульс может распространяться без изменения формы или периодически менять свою форму в процессе распространения по световоду. Использование этого явления в волоконных световодах позволит существенно увеличить объем передаваемой информации и дальность связи без применения ретрансляторов.
Весьма перспективна реализация в ВОЛС метода частотного разделения каналов, который заключается в том, что в световод одновременно вводится излучение от нескольких источников, работающих на разных частотах, а на приемном конце с помощью оптических фильтров происходит разделение сигналов. Такой метод разделения каналов в ВОЛС получил название спектрального уплотнения или мультиплексирования.
При построении абонентских сетей ВОЛС кроме традиционной структуры телефонной сети радиально-узлового типа предусматривается организация кольцевых сетей, обеспечивающих экономию кабеля.
Можно полагать, что в ВОСП второго поколения усиление и преобразование сигналов в регенераторах будут происходить на оптических частотах с применением элементов и схем интегральной оптики. Это упростит схемы регенерационных усилителей, улучшит их экономичность и надежность, снизит стоимость.
В третьем поколении ВОСП предполагается использовать преобразование речевых сигналов в оптические непосредственно с помощью акустических преобразователей. Уже разработан оптический телефон и проводятся работы по созданию принципиально новых АТС, коммутирующих световые, а не электрические сигналы. Имеются примеры создания многопозиционных быстродействующих оптических переключателей, которые могут использоваться для оптической коммутации.
На базе ОК и цифровых систем передачи создается интегральная сеть многоцелевого назначения, включающая различные виды передачи информации (телефонирование, телевидение, передача данных ЭВМ и АСУ, видеотелефон, фототелеграф, передача полос газет, сообщений из банков и т. д.). В качестве унифицированного принят цифровой канал ИКМ со скоростью передачи 64 Мбит/с (или 32 Мбит/с).
Для широкого применения ОК и ВОСП необходимо решить целый ряд задач. К ним прежде всего относятся следующие:
проработка системных вопросов и определение технико-экономических показателей применения ОК на сетях связи;
массовое промышленное изготовление одномодовых волокон, световодов и кабелей, а также оптоэлектронных устройств для них;
повышение влагостойкости и надежности ОК за счет применения металлических оболочек и гидрофобного заполнения;
освоение инфракрасного диапазона волн 2...10 мкм и новых материалов (фторидных и халькогенидных) для изготовления световодов, позволяющих осуществлять связь на большие расстояния;
создание локальных сетей для вычислительной техники и информатики;
разработка испытательной и измерительной аппаратуры, рефлектометров, тестеров, необходимых для производства ОК, настройки и эксплуатации ВОЛС;
механизация технологии прокладки и автоматизация монтажа ОК;
совершенствование технологии промышленного производства волоконных световодов и ОК, снижение их стоимости;
исследование и внедрение солитонового режима передачи, при котором происходит сжатие импульса и снижается дисперсия;
разработка и внедрение системы и аппаратуры спектрального уплотнения ОК;
создание интегральной абонентской сети многоцелевого назначения;
создание передатчиков и приемников, непосредственно преобразующих звук в свет и свет в звук;
повышение степени интеграции элементов и создание быстродействующих узлов каналообразующей аппаратуры ИКМ с применением элементов интегральной оптики;
создание оптических регенераторов без преобразования оптических сигналов в электрические;
совершенствование передающих и приемных оптоэлектронных устройств для систем связи, освоение когерентного приема;
разработка эффективных методов и устройств электропитания промежуточных регенераторов для зональных и магистральных сетей связи;
оптимизация структуры различных участков сети с учетом особенностей применения систем на ОК;
совершенствование аппаратуры и методов для частотного и временного разделения сигналов, передаваемых по световодам;
разработка системы и устройств оптической коммутации.
Вывод
В настоящее время открылись широкие горизонты практического применения ОК и оптоволоконных систем передачи в таких отраслях народного хозяйства, как радиоэлектроника, информатика, связь, вычислительная техника, космос, медицина, голография, машиностроение, атомная энергетика и др.
Волоконная оптика развивается по многим направлениям и без нее современное производство и жизнь не представляются возможными.
Применение оптических систем в кабельном телевидении обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания индивидуальных абонентов.
Волоконно-оптические датчики способны работать в агрессивных средах, надежны, малогабаритны и не подвержены электромагнитным воздействиям. Они позволяют оценивать на расстоянии различные физические величины (температуру, давление, ток и др.). Датчики используются в нефтегазовой промышленности, системах охранной и пожарной сигнализации, автомобильной технике и др.
Весьма перспективно применение ОК на высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП) для организации технологической связи и телемеханики. Оптические волокна встраиваются в фазу или трос. Здесь реализуется высокая защищенность каналов от электромагнитных воздействий ЛЭП и грозы.
Легкость, малогабаритность, невоспламеняемость ОК сделали их весьма полезными для монтажа и оборудования летательных аппаратов, судов и других мобильных устройств.
Список литературы
Оптические системы связи / Дж. Гауэр – М.: Радио и связь, 1989;
Линии связи / И. И. Гроднев, С. М. Верник, Л. Н. Кочановский. - М.: Радио и связь, 1995;
Оптические кабели / И. И. Гроднев, Ю. Т. Ларин, И. И. Теумен. - М.: Энергоиздат, 1991;
Оптические кабели многоканальных линий связи / А. Г. Мурадян, И. С. Гольдфарб, В. Н. Иноземцев. - М.: Радио и связь, 1987;
Волоконные световоды для передачи информации / Дж. Э. Мидвинтер. - М.: Радио и связь, 1983;
Волоконно-оптические линии связи / И. И. Гроднев. - М.: Радио и связь, 1990
РОСЖЕЛДОР
Кафедра “Связь”
Контрольная работа №1
по дисциплине
“История развития средств связи”
“Восстановление и развитие средств
связи после гражданской войны”
студента заочного фак – та
гр. 2 – МСУ
Иванова А. В.
шифр: 03 – ЭМУ – 477
Проверил:
Таран В.Н.
План
1. Введение
2. История развития проводной связи
3. История развития беспроводной связи
4. Краткая статистика
5. Заключение
6. Список используемой литературы
1. Введение ………………………………………………. 4
2. История развития средств связи …………………….. 6
2.1 Телеграф……………………………………………….. 6
2.2 Телефон…………………………………………………7
2.3 Радио ……………………………………………………9
3. Развитие беспроводной связи ………………………….16
3.1 Радиовещание ………………………………………….16
3.2 Кругосветная радиосвязь …………………………….. 17
3.3 Виды радиосвязи ………………………………………20
3.4 Радиолокация …………………………………………. 24
4. Статистика……………………………………………… 27
5. Заключение …………………………………………….. 29
6. Список используемой литературы ……………………30
Введение
Актуальность темы исследования. В жизни современного общества средства связи играют огромную интегрирующую роль. Уровень их развития является важнейшим показателем социального прогресса. В условиях глобального сообщества инфокоммуникационные технологии охватили все сферы деятельности человека. В настоящее время они позволяют по-новому формировать систему взаимодействия людей, знаний, культур.
Начиная с последней четверти XX века трансформационные процессы в обществе во многом обуславливаются огромным прорывом в развитии средств связи. Однако при очевидно возросшем значении инфокоммуникационных технологий история средств связи остается малоизученной. Между тем она представляет существенный интерес для понимания процессов развития общества, является неотъемлемой частью истории стран, отдельных регионов.
Общеизвестным фактом является то, что захват власти большевиками начался с почты, телеграфа, телефона и радиостанции. Иными словами, овладение средствами связи в период октябрьских событий 1917 г. являлось одним из определяющих факторов политической победы Советской власти. Очень велика была роль средств связи в Гражданской войне, один из эпицентров которой находился на территории Среднего Поволжья, включая земли Татарстана. В критических условиях владение телеграфной и телефонной связью являлось одним из ключевых ресурсов для обеспечения победы Красной Армии. В период мирного развития средства связи являлись важнейшим элементом реализации политико-идеологических установок властей.
Степень изученности проблемы. История средств связи никогда не относилась к приоритетным направлениям исторической науки, включая и историю индустриальную. Первые публикации появились в 1920-х гг., но они могут быть отнесены скорее к разряду источников. Исключением является статья начальника Волжско-Камского округа связи Я.Ф. Игошкина «Связь Татарской республики с соседними областями Волжско-Камского края», в которой делается попытка определения роли Казани как центра Волжско-Камского края в системе почтовой связи. Он иллюстрирует свой тезис на цифрах подачи переводов и телеграмм в Татарскую республику, Самарскую губернию и Москву из Чувашии, Удмуртии и Марий-Эл.
В довоенный период анализ связи как технического средства приводится в работах исследователей А. Васильева, М.А. Кокорина, В. Лебедева, П.О. Чечика, В.Б. Шостаковича. Роль радио в политике культурной революции анализируется А. Шигером.
Интерес к развитию истории средств связи возникает с 1950-х гг. Из фундаментальных исследований необходимо отметить монографию министра связи СССР Н.Д. Псурцева, в которой дается краткое изложение истории
Псурцев Н.Д. Развитие связи в СССР (1917-1967 гг.) / Н.Д. Псурцев. - М.: Связь, 1967.
Исследования, характеризующие историю развития радио, телевидения и их технической части приводятся в работах исследователей А. Бакакина, М.С. Глейзера, П.С. Гуревича и В.И. Ружникова.
В постсоветский период основное внимание концентрируется на вопросах деятельности цензуры в средствах связи. Этой тематике посвящены ряд исследований И.А. Бутенко и К.Э. Разлогова, Т.М. Горяевой ", СВ.
Очерки истории советского радиовещания и телевидения. - Ч. 1. (1917-1941) / Под ред. Г.А. Казакова, А.И. Мельникова, А.И. Воробьева. - М.: Мысль, 1972.
С 1970-х гг. история средств связи получила определенное освещение на примере отдельных регионов. При этом в работах преимущественно анализируются технические аспекты, посвященные телерадиовещательным системам российских регионов: Санкт-Петербурга, Горького, Кирова, Челябинской области, Тюменской области, Дальнего Востока. К ним относятся работы исследователей В.Е. Батакова и В.А. Ухина, Л.А. Васильевой" , Э.В Васильевской, О.Я. Гайдучок, В.В. Погарцева, СЮ. Тимофеевой, И. Фокина, A.M. Цирульникова, Ш. Чабдарова. В 1970-2000 гг. активно анализируются вопросы развития телерадиовещания союзных республик СССР.
Развитие проводной электрической связи.
|
2.1 Телеграф . Быстро развивалась в это время важная отрасль электротехники - техника средств связи. Проволочный телеграф в рассматриваемый период претерпел различные усовершенствования. В 1855 г. английский изобретатель Д. Э. Юз (1831 -1900) разработал буквопечатающий аппарат, нашедший широкое распространение. В основу работы телеграфного аппарата был положен принцип синхронного движения скользуна передатчика и колеса приемника. Опытный телеграфист на аппарате Юза мог передать до 40 слов в минуту. Быстрый рост телеграфного обмена и увеличение производительности телеграфных аппаратов натолкнулись на ограниченные возможности телеграфистов, способных достичь скорости передачи при длительной работе только до 240-300 букв в минуту. Требовалось заменить ручную работу телеграфиста специальными механизмами, предварительно фиксирующими информацию, а затем осуществляющими ее передачу с постоянной скоростью независимо от человека. Задача предварительной фиксации информации была решена английским изобретателем Ч. Уитстоном (1802-1875). В 1858 г. он создал перфоратор для набивания дырок в бумажной ленте, соответствующих точкам и тире азбуки Морзе. В этом же году он сконструировал и передатчик. В 1867 г. Уитстон изготовил телеграфный приемник, которым и завершил разработку своей приемно-передающей системы. В 1871 г. Стирис изобрел дифференциальное дуплексное телеграфирование, при котором два сообщавшихся пункта одновременно вели передачу и прием телеграмм. Проблемой последовательного многократного (мультиплексного) телеграфирования, при котором по одной и тон же линии можно было передавать или принимать более одной телеграммы, занимались Гинтль, Фришен, В. Сименс, Гальске и Т. А. Эдисон. Однако эту проблему блестяще решил французский механик Ж Бодо (1845-1903) в 1874 г., положив в основу пятизначный код, он сконструировал двукратный аппарат, скорость передачи которого достигала 360 знаков в минуту. В 1876 г. им был создан пятикратный аппарат, увеличивавший скорость приемопередачи в 2,5 раза. Помимо этих аппаратов, Бодо разработал дешифраторы, печатающие механизмы и распределители, ставшие классическими образцами телеграфных приборов. Аппаратура Бодо получила широкое распространение во многих странах и была высшим достижением телеграфной техники второй половины XIX в. Если в Европе использовали телеграфную аппаратуру Бодо, то" в США широкое распространение получили телеграфные приборы, в основе работы которых лежала квадруплексная схема, созданная Т. А. Эдисоном и Дж. Преслотом в 1874 г. Эта схема обеспечивала передачу четырех телеграмм по одной телеграфной линии. В России с 1904 г. на телеграфных линиях между Петербургом и Москвой использовались аппараты Бодо. Первые попытки передачи на расстояние неподвижных изображений относятся к началу второй половины XIX в. В 1855 г. итальянский физик Дж. Казелли сконструировал электрохимический фототелеграф (предшественник бильдаппарата) с открытой электрохимической записью изображения при приеме. Развитие телеграфной связи требовало строительства новых телеграфных линий и магистралей. В 1870 г. в России существовало 90,6 тыс.км телеграфных проводов и 714 телеграфных станций. В 1871 г. была закончена постройка длиннейшей по тому времени линии между Москвой и Владивостоком. К началу XX в. протяженность телеграфных линий в России составляла 300 тыс.км. Совершенствование техники и технологии изготовления кабелей, повышение их качества и износостойкости позволяло строить подземные телеграфные линии. С 1877 по 1881 г. в Германии, например, было проведено 20 подземных линий общей протяженностью около 5,5 тыс. км. В конце XIX в. в Европе было протянуто 2840 тыс. км кабеля, а в США - свыше 4 млн. км. Общая протяженность телеграфных линий в мире в начале XX в. составила около 8 млн. км. 2.2 Телефон . Наряду с совершенствованием проволочного телеграфа в последней четверти XIX в. появился телефон. Как отмечалось в 1-м томе «Очерков...», телефонный аппарат И. Ф. Рейса (правильнее- Райе), сконструированный в начале 60-х гг., не получил практического применения ". Дальнейшая разработка телефона связана с именами американских изобретателей И. Грея (1835-1901) и А. Г. Белла (1847-1922). Участвуя в конкурсе по практическому разрешению проблемы уплотнения телеграфных цепей, они обнаружили эффект телефонирования. 14 февраля 1876 г. оба американца сделали заявку на практически применимые телефонные аппараты. Поскольку заявка Грея была сделана на 2 часа позже, патент был выдан Беллу, а возбужденный Греем процесс против Белла был им проигран. Несколькими месяцами позже Белл продемонстрировал разработанный им электромагнитный телефон, который выполнял роль и передатчика и приемника. Аппаратом заинтересовались деловые круги, которые и помогли изобретателю основать «Телефонную компанию Белла». Впоследствии она превратилась в могущественный концерн. В 1878 г. Д. Э. Юз доложил Лондонскому королевскому обществу, членом которого он состоял, об открытии им микрофонного эффекта. Исследуя плохие электрические контакты, Юз обнаружил, что колебания плохого контакта прослушиваются в телефоне. Испробовав контакты, изготовленные из различных материалов, он убедился, что эффект с наибольшей силой проявляется при применении контактов из прессованного угля. Основываясь на этих результатах, Юз в 1877 г. сконструировал телефонный передатчик, названный им микрофоном. «Компания Белла» использовала новое изобретение Юза, так как эта деталь, отсутствовавшая в первых аппаратах Белла, устраняла основной их недостаток - ограниченность радиуса действия. Над усовершенствованием телефона трудились многие изобретатели (В. Сименс, Адер, Говер, Штэкер, Дольбир и др.). Вскоре Эдисон сконструировал другой тип телефонного аппарата (1878). Впервые введя в схему телефонного аппарата индукционную катушку и применив угольный микрофон из прессованной ламповой сажи, Эдисон обеспечил передачу звука на значительное расстояние. Улучшение существовавших конструкций телефона способствовало тому, что этот вид связи быстрее других новейших технических изобретений вошел в быт людей различных стран. Первая телефонная станция была построена в 1877 г. в США по проекту венгерского инженера Т. Пушкаша (1845-1893), в 1879 г. телефонная станция была сооружена в Париже, а в 1881 г. - в Берлине, Петербурге, Москве, Одессе, Риге и Варшаве. Для последующего развития телефонных сетей имела большое значение предложенная П. М. Голубицким (1845-1911) в 1885 г. схема телефонной станции с электропитанием от центральной батареи, расположенной на самой станции. Эта система питания телефонных аппаратов позволила создать центральные телефонные станции с десятками тысяч абонентских точек. В 1882 г. П. М. Голубицкий изобрел высокочувствительный телефон и сконструировал настольный телефонный аппарат с рычагом для автоматического переключения схемы с помощью изменения положения телефонной трубки. Этот принцип сохранился во всех современных аппаратах. В 1883 г. им же был сконструирован микрофон с угольным порошком. В 1887 г. русский изобретатель К. А. Мосцицкий создал «самодействующий центральный коммутатор» - предшественника автоматических телефонных станций (АТС). Он не представлял собой АТС в современном понимании, так как коммутация соединений на станции хотя и выполнялась без телефонистки, однако управлялась самими абонентами. В 1889 г. американский изобретатель А. Б. Строунджер получил патент на автоматическую телефонную станцию. В 1893 г. русские изобретатели М. Ф. Фрейденберг (1858- 1920) и С. М. Бердичевский-Апостолов предложили свой «телефонный соединитель». Демонстрация макета этой станции на 250 номеров, изготовленного в мастерской Одесского университета, не получила одобрения в России. В дальнейшем Фрейденберг, находясь уже в Англии, в 1895 г. запатентовал один из важнейших узлов современных АТС - предыскатель ", а в 1896 г.- искатель машинного типа. В том же году Бердичевский-Апостолов создал оригинальную систему АТС на 10 тыс. номеров. Телефонную связь стали использовать не только для соединения двух абонентов. В 1882 г. в Петербурге с помощью телефонной линии транслировалась опера «Русалка» из Мариинского театра. Оперу по телефону могли слушать одновременно 15 человек. В 1883 г. венгерский инженер Т. Пушкаш организовал в Будапеште «Телефонную газету». Подписчики могли не выходя из дома узнать обо всем, что происходило в городе. Каждые полчаса редакция сообщала о положении на бирже, а по вечерам по телефону транслировалась музыка. Конец XIX - начало XX в. были связаны с бурным строительством сети телефонной связи. Внутри городов связь осуществлялась как по проводам воздушной телефонной сети, так и посредством прокладки подземных кабелей, для чего использовали трубопроводы и кабельные колодцы. Наиболее протяженными телефонными линиями тогда были Париж - Брюссель (320 км), Париж - Лондон (498 км) и Москва - Петербург (660 км). Последняя линия, построенная в 1898 г., являлась самой протяженной воздушной телефонной магистралью. К 1913 г. телефонная связь была установлена между Москвой и Харь-ковым, Рязанью, Нижним Новгородом, Костромой. Телефонные линии были протянуты между Петербургом и Ревелем (Таллин), Баку и Тифлисом (Тбилиси), Петербургом и Гельсингфорсом (Хельсинки) . На междугородной телефонной магистрали Москва - Петербург в сутки осуществлялось до 200 переговоров. В 1915 г. инженер В. И. Коваленков разработал и применил в России первую дуплексную телефонную трансляцию на триодах. Установка на линии телефонной связи такого промежуточного усилительного пункта позволяла значительно увеличить дальность передачи. К этому времени в мире было установлено около 10 млн. телефонных аппаратов, а общая длина телефонных проводов достигла 36,6 млн.км. На каждую тысячу человек в разных странах приходилось от 10 до 170 абонентов. К концу первого десятилетия XX в. уже действовало свыше 200 тыс. АТС. 2.3 Радио . Изобретение радио - новый этап развития техники связи. «Беспроволочная телеграфия» (так первоначально именовалась радиосвязь) явилась одним из величайших изобретений в истории науки и техники. Это завоевание научно-технического прогресса прежде всего открыло новый, исключительно плодотворный этап развития средств связи и информации. В сфере радиотехники зародились новые направления, прежде всего электроника, играющая (как и радиотехника в целом) выдающуюся роль в современной научно-технической революции (НТР). Во-вторых, изобретение радио - это яркий показатель степени превращения науки в непосредственную производительную силу. Открытие в физике нового вида электромагнитного излучения (или, как тогда говорили, «электрических лучей» ") явилось необходимой предпосылкой создания технических средств радиосвязи. Объективной предпосылкой изобретения радио были запросы мирового производства и обращения, хозяйственное и административное освоение отдаленных районов, ускорение перевозок товаров и пассажиров. Разумеется, в то время возможность установления связи с отдаленными неподвижными и подвижными объектами (экспедициями, морскими судами) при отсутствии кабелей и проводов для этой цели интересовала правящие круги великих держав прежде всего в военных и колониальных целях 2. Когда в 1887 г. своими экспериментами немецкий физик Г. Р. Герц (1857-1894) доказал справедливость гипотезы Дж. К. Максвелла3 (1831 - 1879) о существовании электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света (называемых теперь радиоволнами), многие изобретатели в разных странах занялись вопросом использования этих волн для беспроволочной передачи сигналов. Немалый вклад внесли в это французский физик Э. Бранли (1844--1940), а также английский ученый О. Дж. Лодж (1851 - 1940). Первая в мире радиопередача была осуществлена в России знаменитым изобретателем и ученым А. С. Поповым (1859-1906). Окончив Петербургский университет, Попов занялся теоретической и практической электротехникой (в частности, работал в петербургском товариществе «Электротехник»). В 1883 г. он принял предложенную ему Морским министерством должность преподавателя в Минной школе и в Минном офицерском классе в Кронштадте, получив таким образом возможность для систематической научной работы в кронштадтских лабораториях и кабинетах. Но вместе с тем А. С. Попов был ограничен минис- 1 Единственной возможностью быстро передать весть, скажем с судна, далеко отошедшего от берега, была посылка почтового голубя. В юмористическом тоне о такой посылке голубей писал Конан Дойл в рассказе «Квадратный ящичек» (Собр. соч.- Т. 6.- С. 279 и ел.). Такой способ связи случался в действительности и при более печальных обстоятельствах. Так, трагически погибшая экспедиция С. А. Андре, вылетевшая в Арктику со Шпицбергена в 1897 г., прислала последнюю весть о себе посредством почтового голубя. В известном немецком издании «Промышленность и техника» сообщалось: «Применение на практике открытия Герца подает самые блестящие надежды, в особенности для морских и военных целей» (1902.- Т. VII.- С. 625). В 1888 г. ученый узнал об открытиях Герца и немедленно приступил к их воспроизведению. В 1889 г. в одной из своих лекций, посвященных этому вопросу, Попов впервые указал на возможность использования электромагнитных волн для передачи сигналов на расстояние без проводов. Ознакомившись с работами Бранли и Лоджа, Попов продолжал совершенствовать детали передатчика и приемника, вводя такие важные новые элементы, как провод, присоединяемый к схеме, т. е. прообраз приемной антенны (1894). В это время с А. С. Поповым начал работать его друг и помощник П. Н. Рыбкин (1864-1948). 23 апреля (7 мая по новому стилю) 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества А. С. Попов демонстрировал свой аппарат, «явившийся родоначальником всех приемных приборов искровой «беспроволочной телеграфии». Статья ученого с описанием конструкции приемника была опубликована в журнале этого общества в январе 1896 г. Обнаружив, что прибор реагирует на грозовые разряды, Попов создал свой «грозоотметчик», практически использованный для приема сигналов о приближении гроз в метеорологической обсерватории столичного Лесного института, на Нижегородской ярмарке и в других случаях. В 1895-1896 гг. ученый совершенствовал свое передающее устройство. 12(24) марта 1896 г. был организован прием первой в мире радиограммы в физическом кабинете Петербургского университета на Васильевском острове. Станция отправления находилась на расстоянии 250 м, в Химическом институте. К приемному устройству был присоединен телеграфный аппарат, передававший по алфавиту Морзе одну букву за другой. Текст этой депеши гласил: «Генрих Герц». Морское министерство не проявило особой щедрости к изобретателю. На устройство прибора, ознаменовавшего начало новой эпохи в истории техники связи, оно выделило всего лишь 300 руб. Но потом, очевидно, придя к выводу, что «беспроволочная телеграфия может быть полезна в военно-морском флоте», министерство запретило разглашение каких-либо технических подробностей нового изобретения. Даже в протоколе заседания 12 марта 1896 г. о демонстрации радиоприемника в действии говорилось в такой завуалированной форме: «А. С. Попов показывает приборы для лекционного демонстрирования опытов Герца». Сам изобретатель из-за своей скромности и бескорыстия (академик А. Н. Крылов впоследствии назвал это «идеализмом») не закрепил за собой собственности на изобретение, не взяв никакого патента. Между тем летом 1896 г. в печати появились (без сообщения каких-либо технических подробностей) сведения о том, что итальянец Маркони открыл способ «беспроволочного телеграфирования». Г. Маркони (1874-1937) не имел специального образования, но обладал энергичной коммерческой и технической предприимчивостью ". Тщательно изучив все, что было опубликовано по вопросу о передаче излучений без проводов, он сам сконструировал соответствующие приборы и отправился в Англию. Там он сумел заинтересовать руководство почтового ведомства и других предпринимателей. 2 июня 1896 г. он получил английский патент на устройства для «беспроволочного телеграфирования» и лишь после этого ознакомил публику с конструкцией своего изобретения. Оказалось, что оно в основном воспроизводит аппаратуру Попова. Русский изобретатель продолжал совершенствовать свои радиоприборы и находить им новые применения. Весной 1897 г. Попов стал проводить опыты установления радиосвязи между кораблями в Кронштадтской гавани. Ему удалось установить связь вначале на расстоянии 640 м, а позднее - на 5 км. В ходе этих опытов он обнаружил явление отражения радиоволн от корпуса судна, пересекающего направление связи. Эти наблюдения впоследствии (1902-1904) были развиты немецким инженером X. Хюльсмайером, назвавшим свой прибор «телемобилоскопом». Все это легло в основу будущей техники радиолокации (способ обнаружения объектов по отражению ими радиоволн). В 1898-1899 гг. продолжались дальнейшие эксперименты на Балтийском и Черном морях. П. Н. Рыбкин обнаружил возможность принимать радиосигналы не только на телеграфный аппарат, но и на слух. «Беспроволочный телеграф» был использован А. С. Поповым для установления связи между островами Гогланд и Кутсало (г. Кот-кой) в Финском заливе на расстоянии 45 км. В 1899 г. радиотелеграф был применен при оказании помощи потерпевшему аварию броненосцу «Генерал-адмирал Апраксин». Как уже отмечалось в главе 8, на борту ледокола «Ермак» был установлен аппарат А. С. Попова, который помог спасти унесенных на льдине в открытое море рыбаков. Несмотря на очевидные успехи Попов и его соратники не встречали необходимой поддержки в Морском министерстве. Лишь такие поборники новой техники, как вице-адмирал С. О. Макаров, оказывали ему содействие. Не принималось никаких мер и по налаживанию производства отечественной радиоаппаратуры. (Приборостроение в России вообще было слабо развито.) Совершенно в иных условиях оказался Маркони. В Англии при поддержке почтового ведомства Маркони организовал частную фирму «Wireless Telegraph and Signal» («Компания беспроволочного телеграфа и сигналов»). Первая радиограмма была передана в июне 1898 г. Общество Маркони, располагая большими денежными средствами, привлекло к делу многочисленный отряд высококвалифицированных сотрудников. Они занялись усовершенствованием, производством и применением радиоаппаратуры. В 1899 г. Маркони осуществил радиопередачу через Ла-Манш, а в 1901 г. - через Атлантику. Попутно, отнюдь не отличаясь скромностью, Маркони всемерно старался доказать свой приоритет (хотя он начал успешные опыты в мае 1896 г., т. е. позже Попова). Как видно из рассказа Г. Уэллса «Филмер» (1903), английская публика даже самые радиоволны называла не «лучами Герца», а «лучами Маркони» ". Попытки Маркони запатентовать свое изобретение в других странах, кроме Англии и Италии, не увенчались успехом, так как в большинстве из них уже было известно открытие А. С. Попова. Определяя роль А. С. Попова и Г. Маркони в изобретении радио, академик А. Н. Крылов отмечал, что «...вопрос о приоритете в изобретении радио совершенно бесспорен: радио, как техническое устройство, изобретено Поповым, который и сделал об этом изобретении первую научную публикацию...» . Проблемой беспроволочной передачи сигналов много занимался американский ученый югославского происхождения Н. Тесла (1856 -: 1943) 3. В 1890-1891 гг. он создал специальный высоковольтный высокочастотный резонансный трансформатор, сыгравший исключительную роль в дальнейшем развитии радиотехники. В 1896 г. Тесла передал радиосигналы на расстояние 32 км на суда, двигавшиеся по Гудзону. Электромагнитные волны Тесла с успехом применил не только для передачи телеграмм, но и для передачи сигналов управления различным механизмам. Радиосигналы с пульта принимались антенной, установленной на лодке, а затем передавались на механизмы управления, которые послушно выполняли все распоряжения Теслы. Специальные устройства, так называемые сервомоторы, превращали электрические сигналы в механическое движение. С 1900 г. Тесла стал работать над проектом радиоуправляемого летательного аппарата, снабженного реактивным двигателем. Таким образом, Тесла по справедливости может быть назван родоначальником радиотелемеханики. Следует отметить позицию милитаристских кругов США, которые вопреки желанию ученого попытались использовать его изобретения для создания радиоуправляемого оружия. Первый период развития радиотехники (вплоть до конца первой мировой войны) характеризуется применением в основном искровой аппаратуры 4. С 1901 г. радиопередатчиками стали оборудоваться морские суда. Увеличилось расстояние радиосвязи. В 1905 г. американский изобретатель Форест установил радиосвязь между железнодорожным составом в пути со станциями на дальность 50 км. В 1910 г. пароход «Теннесси» получил сообщение о прогнозе погоды из Калифорнии на расстоянии 7,5 тыс.км, а в 1911 г. была достигнута радиосвязь на 10 тыс.км. В 1907 г. была установлена надежная радиосвязь между Европой и Америкой. В конце 1910 г. английская подводная лодка установила радиосвязь с крейсером через воздушную антенну. В 1911 г. Бэкер в Англии изобрел портативный радиопередатчик весом около 7 кг и разместил его на самолете. Дальность радиосвязи составляла 1,5 км. Зарождение электроники ". Огромное значение для развития радиотехники имело появление на рубеже XIX и XX вв. электронных ламп. В перспективе это изобретение знаменовало также возникновение новой отрасли науки и техники - электроники. В 1883 г. Эдисон обнаружил, что стеклянная колба вакуумной лампочки накаливания темнеет из-за распыления материала нити. Впоследствии было установлено, что причиной этого «эффекта Эдисона» является испускание электронов раскаленной нитью лампочки (явление термоэлектронной эмиссии). Вначале Эдисон не предвидел возможности практического использования этого явления и не подвергал его детальному исследованию. Изобретатель ограничился публикацией в конце 1884 г. небольшой заметки «Явление в лампочке Эдисона». Подлинное значение этого явления обнаружилось позже. В 1904 г. английский ученый Дж. Э. Флеминг (1849-1945) изобрел вакуумный диод (двухэлектродную лампу) и применил его в качестве детектора (преобразователя частот электромагнитных колебаний) в радиотелеграфных приемниках. В 1906 г. американский конструктор Ли де Форест (1873-1961) создал- трехэлектродную вакуумную лампу - триод (аудион Фо-реста), которую можно было использовать не только в качестве детектора, но и усилителя слабых электрических колебаний. Спустя 4 года инженеры Либен, Рейке и Штраус в Германии сконструировали триод с сеткой в виде перфорированного листа алюминия, помещенной в центре баллона. В 1911 г. американский физик Ч. Д. Кулидж изобрел оксидный катод, предложив применять в ламповой промышленности вольфрамовую проволоку, покрытую окисью тория. Однако первые приборы Фореста и других изобретателей имели слабый коэффициент усиления. Необходимы были дополнительные изыскания, чтобы превратить триод в настоящий усилитель. Этим новым устройством была регенеративная схема (1912) американского радиотехника Э. X. Армстронга (1890-1954). Это был чувствительный приемник и первый немеханический генератор чистых непрерывных синусоидальных сигналов. Регенеративная схема Армстронга была быстро принята промышленностью. В 1915 г. между Нью-Йорком и Сан-Франциско была установлена трансконтинентальная телефонная связь с применением регенеративных ретрансляторов. В том же году с их помощью был успешно осуществлен эксперимент по передаче сигналов из США во Францию. Способность триода усиливать и генерировать электромагнитные колебания, открытая немецким радиотехником А. Мейснером (1883-1958) в 1913 г., позволила применить ламповые генераторы для получения мощных незатухающих электромагнитных колебаний и построить первый ламповый радиопередатчик. Передатчик Мейс-нера передавал как телефонные, так и телеграфные сигналы. В разработке приемно-усилительных и генераторных ламп значительная роль принадлежит русскому физику Н. Д. Папалекси (1880-1947). В 1911 г. он заложил основы теории преобразовательных схем в электронике. В 1915 г. американский физик И. Лангмюр сконструировал двухэлектродную лампу - кенотрон, применяемую в качестве выпрямителя в источниках питания. В том же году И. Лангмюр и Г. Арнольд, повысив вакуум в триоде, значительно увеличили его коэффициент усиления. С этого времени радиоэлектроника стала стремительно развиваться. В 1914-1916 гг. Папалекси руководил разработкой первых образцов отечественных радиоламп. В 1916 г. при активном участии ученого-радиотехника М. А. Бонч-Бруевича (1888-1940) в России было налажено собственное производство электронных ламп. |
Радиовещание
В 10 часов утра 7 ноября 1917 года радиостанция на борту крейсера «Аврора»
передала радиограмму о крушении буржуазного строя и об установлении в России
Советской власти
Ночью 12 ноября мощная радиостанция Петроградского военного порта передала
обращение Ленина по радио: «Всем. Всем». С первых дней Октябрьской революции
радио было использовано правительством как средство политической информации.
2 декабря 1918 года Ленин утвердил декрет, касающийся радиолабораторин в Нижнем
Новгороде. Основные установки декрета сводились к следующему: «Радиолаборатория
с мастерскими рассматривалась как первый этап к организации в России
государственного радиотехнического института, целью которого является
объединить в себе и вокруг себя все научно-технические силы России, работающие
в области радио, радиотехнические учебные заведения и радиопромышленность».
По всей стране началось строительство радиосети. Радиостанции возникали там,
где этого требовали условия новой экономики - в Поволжье, Сибири, на Кавказе.
Телеграфное радиовещание, которое вел московский мощный искровой передатчик на
Ходынке, передавало ежедневно по 2-3 тыс. слов радиограмм. Эти передачи
организовывали жизнь государства в то время, когда была нарушена нормальная
работа транспорта и проводной связи.
В Нижнем Новгороде небольшой коллектив (17 человек), переехавший сюда из
Тверской радиоприемной станции, организовал первоклассный
научно-исследовательский радиоинститут, объединивший крупнейших
радиоспециалистов того времени во главе с М. А. Бонч-Бруевичем, А. Ф. Шориным,
В. П. Вологдиным, В. В. Татариновым, Д. А. Рожанским, П. А. Остряковым и
другими.
В радиолаборатории Нижнего Новгорода уже в 1918 году были разработаны
генераторные лампы, а к декабрю 1919 года построена радиотелефонная передающая
станция мощностью в 5 кет. Опытные передачи этой станции имели историческое
значение для развития радиовещания. М. А. Бонч-Бруевич писал в декабре 1919
года: «В последнее время я перешел к испытаниям металлических реле, делая анод
в виде металлической закрытой трубы, которая вместе с тем служит и баллоном
реле... Предварительные опыты показали, что принципиально такая конструкция
вполне возможна...».
Такие лампы с медными анодами и водяным охлаждением впервые в мире были
изготовлены М. А. Бонч-Бруевичем в Нижегородской радиолаборатории весной 1920
года. Нигде в мире не было в то время ламп такой мощности; их конструкция
явилась классическим прототипом для всего последующего развития техники
генераторных ламп и до настоящего времени составляет основу этой техники. К
1923 году Бонч-Бруевич довел мощность генераторных ламп с водяным охлаждением
до 80 кВт.
Для обеспечения радиосвязей с другими государствами профессор В. П. Вологдин в
той же Нижегородской радиолаборатории построил машину высокой частоты мощностью
50 кВт, которая была установлена на Октябрьской радиостанции (б. Ходынской) в
1924 году и заменила искровой передатчик. В 1929 году на этой же станции начала
работать машина высокой частоты В. П. Вологдина мощностью 150 кет.
Ведя огромную работу, направленную на выполнение правительственных заданий,
советские радиотехники сумели осуществить оригинальные теоретические
исследования. Примером могут служить работы профессора В. М. Шулейкина по
расчету емкости антенн, расчету излучения антенн и рамок и распространению
радиоволн, работы Н. Н. Луценко о емкости изоляторов, И. Г. Кляцкина о методах
повышения полезного действия антенн, экспериментальные работы Б. А. Введенского
с очень короткими волнами.
Значительные успехи были достигнуты в СССР в области радиовещания. В 1933 году
начала работу радиостанция имени Коминтерна мощностью 500 кВт, опередившая по
мощности на 1-2 года американское и европейское радиостроительство. Это
замечательное сооружение было выполнено по системе высокочастотных блоков, предложенной
профессором А. Л. Минцем и осуществленной под его руководством. На очереди
стояла задача создания прямой радиосвязи с Сибирью, Дальним Востоком и Западом.
Кругосветная радиосвязь .
Как уже указывалось, задачи обеспечения дальней радиосвязи после первой мировой
войны на Западе, пытались решить применением мощных длинноволновых
радиостанций. Работы В. П. Вологдина с машинами высокой частоты в Нижегородской
лаборатории и изготовление мощных генераторов на советских заводах давали
возможность осуществить силами отечественной промышленности строительство
сверхмощных длинноволновых радиостанций. Однако в этот период в радиотехнике
вновь назревал очередной технический переворот, имевший первостепенное значение
для мирового радио-строительства и требовавший Пересмотра вопроса о выборе длин
волн.
Дело в том, что атмосферные помехи на длинных волнах в летние месяцы возрастали
настолько, что любое увеличение мощности передающей радиостанции все же не
могло обеспечить достаточную скорость передачи и надежность связи на больших
расстояниях.
С ростом радиотелеграфного обмена оказалось необходимым увеличивать число
радиостанций, обслуживающих данное направление связи, хотя диапазон длинных
волн чрезвычайно тесен: без взаимных помех в нем могут одновременно работать не
более 20 мощных радиостанций во всем мире. Эти радиостанции давно уже работали,
и положение казалось безвыходным.
В 20-х годах опыты радиолюбителей по связи через Атлантику на волнах забытого
после Попова диапазона (около 1100 м) дали успешные результаты. Атмосферные
помехи на таких коротких волнах почти не замечались, и связь осуществлялась при
очень небольшой мощности передатчиков (десятки ватт). Правда, на этих волнах
наблюдались быстрые колебания силы приема (замирания) и не обеспечивалась круглосуточная
связь. Тем не менее, эти совершенно неожиданные результаты были примечательны.
Опыты, проведенные в Нижегородской лаборатории в 922-1924 годах, показали, что
передатчик небольшой мощности 50-100 Ватт, работающий на волне порядка 100 м на
антенну в виде вертикального провода Попова, может обеспечивать уверенную связь
в течение почти всей ночи на расстоянии 2-3 тыс. км. Оказалось также, что по
мере увеличения расстояния надо уменьшать длину волны.
Изучая особенности коротких волн, М. А. Бонч-Бруевнч с 1923 года
последовательно переходил ко все более коротким волнам. По мере укорочения волн
он обнаружил «мертвую зону», то есть область отсутствия приема на некотором
расстоянии от передающей станции. За этой зоной начиналась область уверенного
приема, простирающаяся на огромные расстояния. Далее оказалось, что очень
короткие волны (порядка 20 м и еще короче) совсем не были слышны в Ташкенте и
Томске ночью, но обеспечивали совершенно надежную связь с этими городами днем.
Это открытие позволяло утверждать, что короткие волны от 100 до 15 м
практически обеспечивают дальнюю радиосвязь в любое время суток и любое время
года. Более длинные волны коротковолнового диапазона хорошо распространяются
зимой и ночью, волны короче - летом, ночью; примерно от 25 м начинаются так
называемые дневные волны. Следовательно, 2-3 коротких волны могут обеспечивать
практически круглосуточную связь на любое расстояние. Рис. 4. Два пути выбора
длин воли для дальней радиосвязи.
Так советские радиотехники решили проблему организации дальней радиосвязи
практически на любое расстояние совершенно оригинальным способом.
В середине 1926 года и фирма Маркони объявила о своих работах в области
коротких волн.
Успехи направленных коротковолновых связей в СССР и Англии побудили и другие
страны перейти к коротким волнам. Во многих странах началось строительство
мощных коротковолновых станций для круглосуточной дальней радиосвязи. Благодаря
экономичности и уверенности этих связей возросло государственное значение
радиосвязи вообще.
Основные недостатки радиосвязи, обнаруженные еще А. С. Поповым, - атмосферные
помехи и замирания сигнала, хотя и получили теоретическое объяснение, но не
уменьшились. Наоборот, с ростом числа радиостанций появились еще и взаимные
помехи станций друг другу. Объединение с проводной связью потребовало от
радиосвязи такой же высокой надежности при составлении комбинированных каналов
связи, какой обладала связь по проволоке.
Для повышения надежности радиосвязи, особенно после второй мировой войны,
применялись многие меры повышения помехозащиты: выбор длин волн с учетом
времени дня и года, составление так называемых «радиопрогнозов», прием на
несколько разнесенных антенн, специальные методы передачи сигналов и др.
Работы академиков А. Н. Колмогорова и В. А. Котельникова заложили теоретические
основания помехоустойчивости радиосвязи. В шестидесятых годах был разработан
еще один метод: преобразование сигналов в такую форму, в которой они сохраняют
свой вид, несмотря на отдельные искажения помехами (так называемое
помехозащитное кодирование). Созданные трудами многих ученых теоретические
работы в этой области выливаются сейчас в новую науку - теорию информации,
которая рассматривает общие законы приема и передачи сигналов.
Современные радиостанции работают в общей системе электросвязи, пользуясь
аппаратами Бодо, СТ-65 и др., и ведут многократную передачу. По каналам
радиомагистрали Москва - Хабаровск обмен производится со скоростью свыше двух
тысяч слов в минуту, причем и такая скорость не является предельной.
Комбинированная электросвязь потребовала использования коротковолновой техники
и для радиотелефонной магистральной связи. С 1929 года началось внедрение в
радио методов проводной дальней телефонной связи, прошедшее тот же сложный
процесс борьбы с помехами и неустойчивостью. Появились многочисленные приборы
для автоматической регулировки уровня модуляции, для заглушения приема во время
пауз речи, уравнения звуков гласных и согласных, способы зашифровки речи как
средства защиты от подслушивания и т. д. Все эти способы решают задачу лишь
вчерне, но все же они позволили связать радиотелефонной связью Москву со всеми
центрами в России и за границей, а также все континенты и государства.
При широчайшем развитии устройств для объединения радио с проводной связью сами
передающие и приемные приборы подверглись очень существенным, но не
принципиальным изменениям. В середине века в радиопередаче применялись только
многокаскадные, стабилизированные по частоте передатчики с лампами,
охлаждаемыми водой или воздухом под большим давлением. Такие лампы со времен
Нижегородской лаборатории сохранили без изменения свои основные черты, но,
конечно, за это время значительно улучшились их эксплуатационные качества. То
же самое происходит с приемниками: сложная схема супергетеродина, подвергается
непринципиальным изменениям, повышающим эксплуатационную надежность.
Виды радиосвязи
От очень коротких волн (сантиметровых и дециметровых), с которыми вел свои
исследования Герц и проводил первые опыты радиосвязи А. С. Попов, практическая
радиотехника перешла к длинным волнам, затем к коротким, а после второй мировой
войны вновь возвращается к очень коротким волнам.
В диапазоне от 100 до 3000 м разместились радиовещательные станции и
специальные службы (морские, аэронавигационные и т. п.). Волны длиннее 3 км, идущие
со стороны самых длинных волн (от 50 км), в настоящее время использует
важнейшая область связи - проводная высокочастотная связь (ВЧ связь). Такая
связь осуществляется путем подключения группы маломощных длинноволновых
передатчиков, настроенных на разные волны с промежутками между ними в 3-4 тыс.
герц, к обычным телефонным проводам. Токи высокой частоты, созданные этими
передатчиками, распространяются вдоль проводов, оказывая очень слабое
воздействие на радиоприемники, не связанные с этими проводами, и обеспечивая в
то же время хороший, свободный от многих помех прием на специальных приемниках,
присоединенных к этим проводам.
В СССР такая ВЧ связь получила развитие в работах В. И. Коваленкова, Н, А.
Баева, Г. В. Добровольского и др. Перед Отечественной войной начала работать
длиннейшая и мире магистраль ВЧ связи Москва- Хабаровск, позволившая вести три
разговора по одной паре проводов. Впоследствии появились 12-канальныв системы,
занявшие верхнюю часть «длинноволновой» области (до 100 тыс. герц) радиоспектра.
ВЧ связь дала возможность осуществлять междугороднюю и международную связь с
вызовом абонента из любого города любой страны, пользуясь наборным диском
автоматического телефона.
После второй мировой войны стала быстро развиваться новая область высокочастотной
связи, также многоканальная, использующая другой конец электромагнитного
спектра - область ультракоротких волн. Б. А. Введенский уже в 1928 году вывел
основные законы их распространения. По мере разработки ламп, пригодных для
возбуждения и приема УКВ (магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны) шло
постепенное укорачивание длин волн вплоть до сантиметровых. Очень короткие
(сантиметровые) волны позволяют осуществлять остронаправленные антенны при
сравнительно небольших размерах.
Вся эта техника использовалась главным образом со времени Великой Отечественной
войны. Длительное время господствовало представление, будто дальность
распространения метровых, дециметровых и сантиметровых волн ограничена прямой
видимостью и что станции, работающие на таких волнах, даже при очень малой
мощности, обеспечивают большую силу сигналов лишь до горизонта. Из теории также
следовало, что плотность электронов в ближней тропосфере и высшей газовой
оболочке земли - ионосфере, недостаточна для отражения этих волн к земле и они
должны уходить в космическое пространство. Это же подтверждала и новая наука -
радиоастрономия, по данным которой земная атмосфера, регулярно «прозрачна» для
УКВ и сверхкоротких радиоволн и нерегулярно «прозрачна» для волн длиннее 10-30
м. Тем не менее наблюдались отдельные случаи приема ультракоротковолновых
передач на очень далеких расстояниях. Хотя эти случаи было принято относить к
событиям анормальным, они все же требовали объяснения.
В 50-х годах было высказано предположение о возможности появления в ионосфере
местных образований - «облаков» с высокой плотностью электронов, которые могут
вызывать частичное рассеяние падающих на них сверхкоротких волн. Причем такие
рассеянные волны могут обладать достаточной энергией для обнаружения их очень
чувствительным приемником. Опыты с большими направленными антеннами на приеме и
передаче при значительной мощности излучения показали, что если основные лучи,
фокусируемые такими антеннами, пересекаются на высоте 10 или 100 км, то
действительно происходит дальняя передача на 200-300 км в первом случае
(тропосферное рассеяние), и до 2 тыс. км по втором случае (ионосферное
рассеяние). Выяснилось также, что в указанных условиях, несмотря на большие
колебания силы приема, сигналы оказываются все же достаточно надежными и
обеспечивают круглосуточную регистрацию.
Уже после того, как дальние связи на сверхкоротких волнах вошли в практику,
оказалось, что приведенное выше объяснение не всегда справедливо. Вскоре было
предложено и другое объяснение: метеориты, падающие в большом количестве
(10-1000 в час), ионизируют земную атмосферу на несколько секунд, а иногда и
минут. В эти короткие отрезки времени резко увеличивается сила приема сигналов,
а если мощность передатчика велика, то падение даже маленьких, но
многочисленных метеоритов дает сплошное отражение радиоволн, которое может
обеспечить дальний прием, в особенности ночью.
Общепринятая теория дальнего распространения сверхкоротких волн уже давно
разработана, определилась техника дальней радиосвязи на этих волнах и существуют
дальние радиолинии, работающие на сантиметровых волнах.
Таким образом, пользуясь диапазоном ультракоротких волн можно по желанию или
строго ограничить дальность радиосвязи горизонтом, или же осуществлять дальнюю
связь на тысячи км, обеспечивая устойчивую силу приема в нужном районе и
сохраняя острую направленность такой передачи. Нельзя не упомянуть, что может
быть самым большим преимуществом этого диапазона является то обстоятельство,
что в нем можно разместить очень много радиостанций с большими промежутками
между ними по длине волны.
В диапазоне коротких волн, учитывая их огромную дальность действия и
относительно малую направленность, можно разместить не более 2-3 тыс.
радиостанций во всем мире, если задаться целью полного исключения помех друг
другу. Этого можно добиться только при соблюдении жесткого условия, что
радиостанции будут отличаться по частоте на б- 10 кГц. При таком разносе между
станциями можно вести только телеграфную или телефонную радиопередачу. Если же
использовать область ультракоротких волн, то те же 2 тыс. радиостанций можно
расставить одна от другой по частоте на 10 МГц и при этом все они могут
работать в одном и том же районе. Подобные возможности разделения станций по
частоте обеспечивают передачу фактически безграничной информации.
Такие возможности и были использованы для телевизионных передач, нуждающихся в
очень широкой полосе частот. В основе электрической передачи изображений любого
типа лежит полиграфический принцип представления картины точками разной степени
зачернения. Глаз эту точечную структуру охватывает сразу, но в электрической
системе эти точки передаются одна за другой по строкам; из строк образуются
кадры, число которых должно быть 15-25 в секунду. Для телевизионной передачи
хорошего качества нужно передавать в секунду около 5 миллионов точек. Передача
каждой точки выполняется посылкой одного импульса длительностью "/ззооооо
секунды и разной мощности, в зависимости от освещенности точки. Такие импульсы
можно передавать без помех соседним радиостанциям, если разнос по частоте между
ними не менее 10 МГц.
Регулярные передачи электронного телевидения начались в США и в СССР еще до
второй мировой войны, но только после ее окончания развитие телевидения приняло
стремительный характер, опережая по темпам развитие радиовещания.
Во время Отечественной войны был разработан новый вид радиосвязи - импульсная
передача на УКВ. Б. А. Котельников еще в 1937 году показал, что для передачи,
например речи, не нужно передавать весь непрерывный процесс, а достаточно
посылать только «пробы» его в виде кратковременных импульсов, определяющих
величины основного процесса к моменты проб. Число таких проб для передачи речи
может быть не более 5-8 тысяч в секунду. Следовательно, если система может
передавать как в телевидении 5-8 млн. импульсов, то она и состоянии передать до
тысячи разговоров по одной линии УКВ радиосвязи. Так появилась импульсная
многоканальная система передачи на УКВ, которая соревнуется с упомянутой выше
проводной ВЧ связью на длинных волнах. Огромное число проводных магистралей ВЧ
связи вызвало к жизни еще один способ осуществления многоканальной радиосвязи,
в котором используются уже не импульсные, а непрерывно излучающие УКВ
передатчики. Они могут передавать без промежуточных преобразований сигналы,
поступающие от аппаратуры длинных волн на проводные линии ВЧ связи. Эти так
называемые радиорелейные линии связи получили очень большое распространение у
нас и за рубежом. Во всех системах радиорелейных линий -применяются очень
маломощные передатчики и остронаправленные антенны. Примерно через каждые 50-60
км ставятся промежуточные приемно-передающие станции.
Интенсивное развитие автоматики, которое стало возможным лишь после того, как
эта область техники перешла от управляющей механической и гидравлической
аппаратуры к приборам радиотехники и электроники, требует очень гибких средств
связи. Без наличия такой связи невозможно, например, управление подвижными
объектами: тракторами, судами, самолетами, ракетами и искусственными спутниками
Земли. Большая информационная емкость современных систем радиосвязи позволяет
осуществлять очень сложные программы управления объектами, а сочетание методов
управления по радио с телевидением в пункте исполнения программы и с техникой
радиолокации обеспечивает системе радиопередачи команд чрезвычайно широкие
возможности.
Однако, обнаружилось, что подобная автоматизация требует обработки столь
большого количества передаваемых команд и обратных ответов аппаратуры, за
которыми следуют вновь отправляемые команды коррекции, что человек не может
справиться с таким потоком данных, учитывая необходимость быстрого принятия
решений с учетом всех полученных данных и обстановки.
Выход из этого затруднения дала новая область радиотехники и электроники -
техника вычислительных машин, которая позволила не только ликвидировать
указанные затруднения, но и по-новому решать основную задачу самой техники
связи - увеличивать реальную производительность ее.
Таким образом, система, построенная человеком, в дальнейшем работает без его
непосредственного участия и нуждается в его помощи лишь для ремонта,
профилактики и введения новых общих «заданий» в первоначальную программу,
работы. Такого рода системы автоматической радиосвязи с обработкой информации в
недалеком будущем будут все больше входить в практику управления, освобождая
человека от обработки информации и предоставляя ему возможность выбирать
окончательные решения на основе всех подготовленных машиной данных.
Радиолокация
Как уже было отмечено ранее, эффект отражения радиоволн от металлических
объектов впервые бы замечен еще А. С. Поповым.
Первые работы по созданию радиолокационных систем начались в нашей стране в
середине 30-х годов. Впервые идею радиолокации высказал научный сотрудник
Ленинградского электрофизического института (ЛЭФИ) П.К. Ощепков еще в 1932 году.
Позднее он же предложил идею импульсного излучения.
16 января 1934 года в Ленинградском физико - техническом институте (ЛФТИ) под
председательством академика А. Ф. Иоффе состоялось совещание, на котором
представители ПВО РККА поставили задачу обнаружения самолетов на высотах до 10
и дальности до 50 км в любое время суток и в любых погодных условиях. За работу
взялись несколько групп изобретателей и ученых. Уже летом 1934 года группа
энтузиастов, среди которых были Б. К. Шембель, В.В. Цимбалин и П. К. Ощепков,
представила членам правительства опытную установку. Проект получил необходимое
финансирование и в 1938 году был испытан макет импульсного радиолокатора,
который имел дальность действия до 50 км при высоте цели 1,5 км. Создатели
макета Ю, Б, Кобзарев, П, А, Погорелко и Н, Я, Чернецов в 1941 году за
разработку радиолокационной техники были удостоены Государственной премии СССР.
Дальнейшие разработки были направлены в основном на увеличение дальности
действия и повышение точности определения координат. Станция РУС- 2 принятая
летом 1940 года на вооружение войск ПВО не имела аналогов в мире по своим
техническим характеристикам, она сослужила хорошую службу во время Великой
Отечественной войны при обороне Москвы от налетов вражеской авиации. После
войны перед радиолокационной техникой новые сферы применения во многих отраслях
народного хозяйства. Без радаров теперь немыслимы авиация и судовождение.
Радиолокационные станции исследуют планеты Солнечной системы и поверхность
нашей Земли, определяют параметры орбит спутников и обнаруживают скопления
грозовых облаков. За последние десятилетия радиолокационная техника неузнаваемо
изменилась.
Стремление увеличить дальность действия привело к тому, что радиолокация, как и
многие другие области техники, пережила эпоху «гигантомании». Создавались все
более мощные магнетроны, антенны все больших размеров, устанавливавшиеся на
гигантских поворотных платформах. Мощность РЛС достигла 10 и более мегаватт в
импульсе. Более мощные передатчики создавать было уже физически невозможно:
резонаторы и волноводы не выдерживали высокой напряженности электромагнитного
поля, в них происходили неуправляемые разряды. Появились данные и о
биологической опасности высококонцентрированного излучения РЛС: у людей
проживающих вблизи РЛС наблюдались заболевания кроветворной системы,
воспаленные лимфатические узлы. Со временем появились нормы на предельную
плотность потока СВЧ энергии, допустимые для работы человека (кратковременно
допускается до 10 мВт/см^2).
Новые требования, предъявляемые к РЛС, привели к разработке совершенно новой
техники, новых принципов радиолокации. В настоящее время на современных РЛС
импульс посылаемый станцией представляет собой сигнал, закодированный по весьма
сложному алгоритму (наиболее распространен код Баркера), позволяющий получать
данные повышенной точности и ряд дополнительных сведений о наблюдаемой цели. С
появлением транзисторов и вычислительной техники мощные мегаваттные передатчики
ушли в прошлое. На их смену пришли сложные системы РЛС средней мощности объединенные
посредством ЭВМ. Благодаря внедрению информационных технологий стала возможна
синхронная автоматическая работа нескольких РЛС. Радиолокационные комплексы
постоянно совершенствуются, находят новые сферы применения. Однако есть еще
масса неизученного, поэтому эта область науки еще долго будет интересна
физикам, математикам, радиоинженерам; будет объектом серьезных научных работ и
изысканий.
Статистика
В дореволюционной России Связь была развита слабо. Основным средством перевозки почты служил гужевой транспорт. Общее количество телеграфных аппаратов в стране к 1914 составляло 8225, телефонных - 301 тыс., в то время как в Великобритании их имелось около 800 тыс., в Германии - около 1400 тыс., в США - 10 млн. Число радиостанций было ничтожно. С. в России почти целиком зависела от иностранной промышленности, поставлявшей ей аппаратуру.
В СССР виды и средства связи развиваются на основе единого государственного плана. Наиболее массовый вид связи - почтовая связь. В 1974 доставлено 8,9 млрд. писем (в 1940 - 2,6 млрд.), 39,5 млрд. газет и журналов (в 1940 - 6,7 млрд.), 203 млн. посылок (в 1940 - 45 млн.). Внедряются новые средства автоматизации, сортировки почтовой корреспонденции, для чего введён шестизначный индекс на почтовых конвертах. Построены или строятся современные почтамты, особенно в Москве, Ленинграде, столицах союзных республик. Например, на сортировочном почтамте при Казанском вокзале в Москве за сутки обрабатывается до 600 тыс. экз. периодических изданий, свыше 5 млн. писем, 100 тыс. бандеролей и около 75 тыс. посылок (1974). Большой удельный вес в почтовых операциях занимает распространение периодической печати Центральным розничным агентством "Союзпечать". В области электросвязи всех видов широко внедряется автоматизация передачи информации, особенно начиная с середины 60-х гг.
|
|
|||
|
Число телефонных аппаратов на общей телефонной сети (на конец года), тыс. |
|||
|
Из них автоматических, тыс. |
|||
|
в том числе: на городской телефонной сети |
|||
|
на сельской телефонной сети |
|
||
|
Процент телефонизации сельских Советов |
|||
|
совхозов |
|||
|
колхозов |
|||
|
Процент совхозов и колхозов, имеющих внутрипроизводственную телефонную связь: |
|
|
|
|
совхозов |
|
||
|
колхозов |
|
Основные показатели развития телефонной связи в СССР
В 60-70-е гг. проводится работа по созданию (ЕАСС), по увеличению ёмкости городской и сельской телефонной связи (количество телефонов на 100 чел. населения) и протяжённости каналов междугородной телефонной связи за счёт строительства новых кабельных и радиорелейных линий связи, а также в значительной мере путём реконструкции и доуплотнения существующих. В 1974 столицы всех союзных республик и многие крупные города страны имели автоматическую или полуавтоматическую связь с Москвой. Число междугородных переговоров в 1974 составило 684 млн. по сравнению с 92 млн. в 1940. В стране создана сеть абонентского телеграфа; осуществляется переход на автоматизированную систему прямых соединений, что позволяет ускорить прохождение телеграмм не менее чем в 2 раза; внедряется (фототелеграфия) для скоростной передачи полос центральных газет по широкополосным (кабельным, радиорелейным и спутниковым) каналам связи. В СССР годовой исходящий телеграфный обмен составил 421 млн. телеграмм в 1974 (в 1940 - 141 млн.). На основе ЭВМ создаётся Общегосударственная система передачи данных, имеющая большое значение для внедрения автоматизированных систем управления.
Мы очень кратко рассмотрели путь развития радиосвязи и радиолокации, открытый великим изобретением А. С. Попова. Путь этот не был прямым и гладким. Для реализации рекомендаций А. С, Попова о создании дальней радиотелеграфной связи» осуществления радиотелефона, развития радиолокации потребовалось более 60 лет усиленной работы ученых и инженеров, Советские радиотехники на многих этапах этой работы шли во главе мировой науки. Блистательным доказательством высокого уровня советской радиотехники явилась автоматическая радиосвязь на расстояние около 500 тыс. км, осуществленная во время запуска первой в мире искусственного спутника. Успехи советской радиотехники являются бессмертным венком изобретателю радио А. С. Попову.
Список используемой литературы
1. Васильев А. М. А. С. Попов и современная радиосвязь. М.,
«Знание», 1959
2. Лобанов М. М. Из прошлого радиолокации. М.,
Воениздат, 1969
3. Развитие связи в СССР. 1917-1967, М., 1967; Псурцев Н. Д
4. Устав связи Союза ССР, М., 1954
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
1. Краткий обзор развития линий связи
Линии связи возникли одновременно с появлением электрического телеграфа. Первые линии связи были кабельными. Однако вследствие несовершенства конструкции кабелей подземные кабельные линии связи вскоре уступили место воздушным. Первая воздушная линия большой протяженности была построена в 1854 г. между Петербургом и Варшавой. В начале 70-х годов прошлого столетия была построена воздушная телеграфная линия от Петербурга до Владивостока длиной около 10 тыс. км. В 1939 г. была пущена в эксплуатацию величайшая в мире по протяженности высокочастотная телефонная магистраль Москва--Хабаровск длиной 8300 км.
Создание первых кабельных линий связано с именем русского ученого П.Л. Шиллинга. Еще в 1812 г. Шиллинг в Петербурге демонстрировал взрывы морских мин, использовав для этой цели созданный им изолированный проводник.
В 1851 г. одновременно с постройкой железной дороги между Москвой и Петербургом был проложен телеграфный кабель, изолированный гуттаперчей. Первые подводные кабели были проложены в 1852 г. через Северную Двину и в 1879 г. через Каспийское море между Баку и Красноводском. В 1866 г. вступила в строй кабельная трансатлантическая магистраль телеграфной связи между Францией и США.
В 1882--1884 гг. в Москве, Петрограде, Риге, Одессе были построены первые в России городские телефонные сети. В 90-х годах прошлого столетия на городских телефонных сетях Москвы и Петрограда были подвешены первые кабели, насчитывающие до 54 жил. В 1901 г. началась постройка подземной городской телефонной сети.
Первые конструкции кабелей связи, относящиеся к началу XX века, позволили осуществлять телефонную передачу на небольшие расстояния. Это были так называемые городские телефонные кабели с воздушно-бумажной изоляцией жил и парной их скруткой. В 1900--1902 гг. была сделана успешная попытка повысить дальность передачи методами искусственного увеличения индуктивности кабелей путем включения в цепь катушек индуктивности (предложение Пупина), а также применения токопроводящих жил с ферромагнитной обмоткой (предложение Крарупа). Такие способы на том этапе позволили увеличить дальность телеграфной и телефонной связи в несколько раз.
Важным этапом в развитии техники связи явилось изобретение, а начиная с 1912--1913 гг. освоение производства электронных ламп. В 1917 г. В.И. Коваленковым был разработан и испытан на линии телефонный усилитель на электронных лампах. В 1923 г. была осуществлена телефонная связь с усилителями на линии Харьков--Москва--Петроград.
В 30-х годах началось развитие многоканальных систем передачи. В последующем стремление расширить спектр передаваемых частот и увеличить пропускную способность линий привело к созданию новых типов кабелей, так называемых коаксиальных. Но массовое изготовление их относится лишь к 1935 г., к моменту появления новых высококачественных диэлектриков типа эскапона, высокочастотной керамики, полистирола, стирофлекса и т.д. Эти кабели допускают передачу энергии при частоте токов до нескольких миллионов герц и позволяют производить по ним передачу телевизионных программ на большие расстояния. Первая коаксиальная линия на 240 каналов ВЧ телефонирования была проложена в 1936 г. По первым трансатлантическим подводным кабелям, проложенным в 1856 г., организовывали лишь телеграфную связь. И только через 100 лет, в 1956 г., была сооружена подводная коаксиальная магистраль между Европой и Америкой для многоканальной телефонной связи.
В 1965--1967 гг. появились опытные волноводные линии связи для передачи широкополосной информации, а также криогенные сверхпроводящие кабельные линии с весьма малым затуханием. С 1970 г. активно развернулись работы по созданию световодов и оптических кабелей, использующих видимое и инфракрасное излучения оптического диапазона волн.
Создание волоконного световода и получение непрерывной генерации полупроводникового лазера сыграли решающую роль в быстром развитии волоконно-оптической связи. К началу 80-х годов были разработаны и испытаны в реальных условиях волоконно-оптические системы связи. Основные сферы применения таких систем -- телефонная сеть, кабельное телевидение, внутриобъектовая связь, вычислительная техника, система контроля и управления технологическими процессами и т.д.
В Украине и других странах проложены городские и междугородные волоконно-оптические линии связи. Им отводится ведущее место в научно-техническом прогрессе отрасли связи.
2. Линии связи и основные свойства ВОЛС
На современном этапе развития общества в условиях научно-технического прогресса непрерывно возрастает объем информации. Как показывают теоретические и экспериментальные (статистические) исследования, продукция отрасли связи, выражающаяся в объеме передаваемой информации, возрастает пропорционально квадрату прироста валового продукта народного хозяйства. Это определяется необходимостью расширения взаимосвязи между различными звеньями народного хозяйства, а также увеличением объема информации в технической, научной, политической и культурной жизни общества. Повышаются требования к скорости и качеству передачи разнообразной информации, увеличиваются расстояния между абонентами. Связь необходима для оперативного управления экономикой и работы государственных органов, для повышения обороноспособности страны и удовлетворения культурно-бытовых потребностей населения.
В эпоху научно-технической революции связь стала составным звеном производственного процесса. Она используется для управления технологическими процессами, электронно-вычислительными машинами, роботами, промышленными предприятиями т.д. Непременным и одним из наиболее сложных и дорогостоящих элементов связи являются линии связи (ЛС), по которым передаются информационные электромагнитные сигналы от одного абонента (станции, передатчика, регенератора и т.д.) к другому (станции, регенератору, приемнику и т.д.) и обратно. Очевидно, что эффективность работы систем связи во многом предопределяется качеством ЛС, их свойствами и параметрами, а также зависимостью этих величин от частоты и воздействия различных факторов, включая мешающие влияния сторонних электромагнитных полей.
Различают два основных типа ЛС: линии в атмосфере (радиолинии РЛ) и направляющие линии передачи (линии связи).
Отличительной особенностью направляющих линий связи является то, что распространение сигналов в них от одного абонента (станции, устройства, элемента схемы и т.д.) к другому осуществляется только по специально созданным цепям и трактам ЛС, образующим направляющие системы, предназначенные для передачи электромагнитных сигналов в заданном направлении с должными качеством и надежностью.
В настоящее время по линиям связи передаются сигналы от постоянного тока до оптического диапазона частот, а рабочий диапазон длин волн простирается от 0,85 мкм до сотен километров.
Различают три основных типа ЛС: кабельные (КЛ), воздушные (ВЛ), волоконно-оптические (ВОЛС). Кабельные и воздушные линии относятся к проводным линиям, у которых направляющие системы образуются системами “проводник--диэлектрик”, а волоконно-оптические линии представляют собой диэлектрические волноводы, направляющая система которых состоит из диэлектриков с различными показателями преломления.
Волоконно-оптические линии связи представляют собой системы для передачи световых сигналов микроволнового диапазона волн от 0,8 до 1,6 мкм по оптическим кабелям. Этот вид линий связи рассматривается как наиболее перспективный. Достоинствами ВОЛС являются низкие потери, большая пропускная способность, малые масса и габаритные размеры, экономия цветных металлов, высокая степень защищенности от внешних и взаимных помех.
3. Основные требования к линиям связи
кабельный оптический телефонный микроволновой
В общем виде требования, предъявляемые высокоразвитой современной техникой электросвязи к междугородным линиям связи, могут быть сформулированы следующим образом:
· осуществление связи на расстояния до 12500 км в пределах страны и до 25 000 для международной связи;
· широкополосность и пригодность для передачи различных видов современной информации (телевидение, телефонирование, передача данных, вещание, передача полос газет и т. д.);
· защищенность цепей от взаимных и внешних помех, а также от грозы и коррозии;
· стабильность электрических параметров линии, устойчивость и надежность связи;
· экономичность системы связи в целом.
Кабельная линия междугородной связи представляет собой сложное техническое сооружение, состоящее из огромного числа элементов. Так как линия предназначена для длительной работы (десятки лет) и на ней должна быть обеспечена бесперебойная работа сотен и тысяч каналов связи, то ко всем элементам линейно-кабельного оборудования, и в первую очередь к кабелям и кабельной арматуре, входящим в линейный тракт передачи сигналов, предъявляются высокие требования. Выбор типа и конструкции линии связи определяется не только процессом распространения энергии вдоль линии, но и необходимостью защитить расположенные рядом ВЧ цепи от взаимных мешающих влияний. Кабельные диэлектрики выбирают исходя из требования обеспечения наибольшей дальности связи в каналах ВЧ при минимальных потерях.
В соответствии с этим кабельная техника развивается в следующих направлениях:
1. Преимущественное развитие коаксиальных систем, позволяющих организовать мощные пучки связи и передачу программ телевидения на большие расстояния по однокабельной системе связи.
2. Создание и внедрение перспективных ОК связи, обеспечивающих получение большого числа каналов и не требующих для своего производства дефицитных металлов (медь, свинец).
3. Широкое внедрение в кабельную технику пластмасс (полиэтилена, полистирола, полипропилена и др.), обладающих хорошими электрическими и механическими характеристиками и позволяющих автоматизировать производство.
4. Внедрение алюминиевых, стальных и пластмассовых оболочек вместо свинцовых. Оболочки должны обладать герметичностью и обеспечивать стабильность электрических параметров кабеля в течение всего срока службы.
5. Разработка и внедрение в производство экономичных конструкций кабелей внутризоновой связи (однокоаксиальных, одночетверочных, безбронных).
6. Создание экранированных кабелей, надежно защищающих передаваемую по ним информацию от внешних электромагнитных влияний и грозы, в частности кабелей в двухслойных оболочках типа алюминий -- сталь и алюминий -- свинец.
7. Повышение электрической прочности изоляции кабелей связи. Современный кабель должен обладать одновременно свойствами как высокочастотного кабеля, так и силового электрического кабеля, и обеспечивать передачу токов высокого напряжения для дистанционного электропитания необслуживаемых усилительных пунктов на большие расстояния.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Тенденция развития оптических сетей связи. Анализ состояния внутризоновой связи Республики Башкортостан. Принципы передачи информации по волоконно-оптическим линиям связи. Выбор оборудования, оптического кабеля, организация работ по строительству.
дипломная работа , добавлен 20.10.2011
Общая характеристика волоконно-оптической связи, ее свойства и области применения. Проектирование кабельной волоконно-оптической линии передач (ВОЛП) способом подвески на опорах высоковольтной линии передачи. Организация управления данной сетью связи.
курсовая работа , добавлен 23.01.2011
Этапы развития различных средств связи: радио, телефонной, телевизионной, сотовой, космической, видеотелефонной связи, интернета, фототелеграфа (факса). Виды линии передачи сигналов. Устройства волоконно-оптических линий связи. Лазерная система связи.
презентация , добавлен 10.02.2014
Основная задача развития электрической связи. Расчет характеристик передачи по оптическим волокнам. Строительство волоконно-оптической линии связи, монтаж оптического кабеля и работа с измерительными приборами. Охрана труда и техника безопасности.
дипломная работа , добавлен 24.04.2012
История развития линий связи. Разновидности оптических кабелей связи. Оптические волокна и особенности их изготовления. Конструкции оптических кабелей. Основные требования к линиям связи. Направления развития и особенности применения волоконной оптики.
контрольная работа , добавлен 18.02.2012
Волоконно-оптические линии связи как понятие, их физические и технические особенности и недостатки. Оптическое волокно и его виды. Волоконно-оптический кабель. Электронные компоненты систем оптической связи. Лазерные и фотоприемные модули для ВОЛС.
реферат , добавлен 19.03.2009
Структура оптического волокна. Виды оптоволоконных кабелей. Преимущества и недостатки волоконно-оптической линии связи. Области ее применения. Компоненты тракта передачи видеонаблюдения. Мультиплексирование видеосигналов. Инфраструктура кабельной сети.
курсовая работа , добавлен 01.06.2014
Волоконно-оптическая линия связи как вид системы передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, знакомство с особенностями проектирования. Анализ этапов расчета параметров кабеля и длины регенерационного участка.
курсовая работа , добавлен 28.04.2015
История разработки световодных систем и их опытной эксплуатация на железнодорожном транспорте. Рассмотрение возможности создания высокоскоростной волоконно-оптической линии внутризоновой связи, которая соединяет по кольцевой схеме районные центры.
курсовая работа , добавлен 05.04.2011
Характеристика проводных (воздушных) линий связи как проводов без изолирующих или экранирующих оплеток, проложенных между столбами в воздухе. Конструкция кабельных линий и применение волоконной оптики. Инфракрасные беспроводные сети для передачи данных.
Страница 32 из 32 История развития телекоммуникационных систем и компьютерных сетей
История развития телекоммуникационных систем и компьютерных сетей
Вычислительная и телекоммуникационная технологии
Компьютерная сеть (Вычислительная сеть) - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями или проводами, p-каналами и оптическими коммуникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения.
Сеть - network - взаимодействующая совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных.
Компьютерные сети, отнюдь не являются единственным видом сетей, созданным человеческой цивилизацией. Даже водопроводы Древнего Рима можно рассматривать как один из наиболее древних примеров сетей, покрывающих большие территории и обслуживающих многочисленных клиентов. Другой, менее экзотический пример - электрические сети. В них легко можно найти аналоги компонентов любой территориальной компьютерной сети: источникам информационных ресурсов соответствуют электростанции, магистралям - высоковольтные линии электропередач, сетям доступа - трансформаторные подстанции, клиентским терминалам - осветительные и бытовые электроприборы.
С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах
Рассмотрим основные этапы развития телекоммуникационных сетей.
В середине XX в. основными системами коммуникации (лат. communico - делаю общим) между людьми, занятыми в экономике, не считая привычные почтовые письма, были телеграф, телефон и радиосвязь . Телевидение находилось на этапе своего становления. Посредством телеграфных, телефонных сетей и радиосетей осуществлялась передача информационных потоков, но обработка переданной информации целиком возлагалась на человека.
Настоящим прорывом в науке, технике, экономике и социальной жизни стало изобретение компьютера. На первых этапах своего развития (до 70-х гг. XX в.) компьютерная техника использовалась исключительно для обработки информации, а сбор и передача информации осуществлялись с помощью телекоммуникационных систем и сетей, основой которых являлись вышеупомянутые телеграфные, телефонные сети и радиосети.
После создания компьютерных сетей, представляющих собой совокупность компьютеров и объединяющих их каналов связи, сбор, передача и обработка информации стали осуществляться с помощью компьютерной техники. Два эволюционных пути - развитие телекоммуникаций и вычислительной техники - привели их к закономерному соединению .
Телекоммуникационные системы и сети являются по сравнению с компьютерными сетями «старожилами», и первыми из них были телеграфные и телефонные сети.
Телеграф (греч. tele - далеко и grapho - пишу) был изобретен в середине XIX в. и предназначался для передачи сообщений на расстояние при помощи электрических сигналов, символов и букв. Самый заметный вклад в развитие телеграфа внесли такие ученые, как К. Штейнгейль, В. Сименс, С. Морзе, Ж. Бодо и др.
В 1838 г. в Мюнхене немецкий ученый К. Штейнгейль построил первую телеграфную линию длиною в 5000 м.
В 1843 г. шотландский физик А. Бэйн продемонстрировал и запатентовал собственную конструкцию электрического телеграфа, которая позволяла передавать изображения по проводам. Аппарат А. Бэйна считается первой примитивной факс-машиной.
В 1866 г. был проложен трансатлантический телеграфный кабель по дну океана между Америкой и Европой, а в 1870 г. фирма «Сименс» протянула индоевропейскую телеграфную линию длиною в 11 тыс. км.
В конце XIX в. в Европе было протянуто 2840 тыс. км подземного кабеля телеграфных линий, в США - свыше 4 млн км, в России протяженность телеграфных линий составляла 300 тыс. км. Общая протяженность телеграфных линий в мире в начале XX в. составила около 8 млн км.
К середине XX в. в Европе были созданы телеграфные сети, получившие название Telex (TELEgraph + EXchange). Несколько позже в США также была создана национальная сеть абонентского телеграфа, подобная Telex и получившая наименование TWX (Telegraph Wide area eXchapge).
Сети международного абонентского телеграфа* постоянно расширялись, и к 1970 г. сеть Telex объединяла абонентов более чем из 100 стран мира.
В наши дни возможность обмена сообщениями по сети Telex сохранена во многом благодаря электронной почте сети Интернет. На территории бывшего СССР телеграфная связь существует и поныне. Телеграфные сообщения передаются и принимаются при помощи специальных устройств - телеграфных модемов, сопряженных в узлах связи с персональными компьютерами операторов. Телеграфная связь используется в основном для передачи телеграфной корреспонденции, поступающей от государственных предприятий, учреждений и частных лиц, ведения документальных переговоров, передачи статистических данных и различной цифровой информации между предприятиями.
Тем не менее в некоторых странах национальные операторы сочли телеграф устаревшим видом связи и свернули все операции по отправке и доставке телеграмм. В Нидерландах телеграфная связь прекратила работу в 2004 г. В январе 2006 г. старейший американский национальный оператор Western Union объявил о полном прекращении обслуживания населения по отправке и доставке телеграфных сообщений. В то же время в Канаде, Бельгии, Германии, Швеции, Японии некоторые компании все еще поддерживают сервис по отправке и доставке традиционных телеграфных сообщений.
Исторически телефонные сети появились несколько позже телеграфных.
Первые слова были сказаны по телефону (греч. tele - далеко и phone - голос) 10 марта 1876 г. и принадлежали они шотландскому изобретателю, преподавателю школы глухонемых Александру Грэму Беллу: «Мистер Ватсон, зайдите, я хочу Вас видеть». Дальность действия этой телефонной линии внутри здания составляла 12 м. Следует отметить, что вначале телефон был недооценен специалистами телеграфной связи, воспринявшими телефон за «никому ненужную лабораторную игрушку*. Данная экспертная оценка являлась примером крупнейшей и грубейшей ошибки за всю историю телекоммуникационного бизнеса. Через несколько лет телефон и телефонные сети стали развиваться стремительными темпами.
В 1878 г. компанией Bell Telephone, организованной А.Г. Беллом в Нью-Хевене (штат Коннектикут, США), была построена первая в мире телефонная станция и выпущен первый телефонный справочник объемом в 21 страницу, а уже в следующем году эта же компания начала строительство телефонной сети объемом на 56 тыс. абонентов.
Первая в России междугородная телефонная сеть заработала в 1880 г. на Царскосельской железной дороге. Оценив преимущества нового вида связи, российские предприниматели стали обращаться с ходатайствами к правительству о выдаче разрешения на строительство телефонных линий.
Первые абоненты телефонных станций соединялись вручную и вызвать абонента можно было, назвав требуемый номер телефонистке. В 10-х гг. XX в. автоматические телефонные станции (АТС) постепенно стали вытеснять телефонисток, соединявших абонентов вручную. Появились телефопные аппараты с дисковым набором номеров. Первая АТС в СССР появилась только в 1924 г. в Кремле и обслуживала 200 абонентов. Городская московская АТС на 15 тыс. абонентов начала работать в 1930 г. К началу Второй мировой войны в СССР насчитывалось более 1 млн абонентов.
После Второй мировой войны развитие телефонных сетей получило новый импульс. В 1951 г. в США впервые АТС стали использоваться не только для соединения в пределах одного города, но на междугородних линиях. В СССР такая АТС впервые была введена в эксплуатацию в 1958 г. между Москвой и Ленинградом.
В 1956 г., спустя 90 лет после прокладки первой телеграфной кабельной линии через Атлантику, закончилась прокладка первой трансатлантической телефонной линии связи, соединившей Великобританию и США (через Канаду).
В 50-60-е гг. XX в. разрабатывались основные методы цифровой передачи сигнала, в том числе голоса, велись работы по созданию радио- и видеотелефонии, мобильной телефонной связи.
В 1978 г. в Бахрейне начала эксплуатацию коммерческая система сотовой телефонной связи, которая считается первой реальной системой сотовой связи в мире.
80-90-е гг. XX в. характеризовались интенсивным внедрением цифровых методов передачи голоса и соответствующих телефонных сетей, использованием спутниковой связи, мобильной сотовой связи, а также широчайшим использованием компьютеров для обеспечения функционирования телефонных сетей.
Работы в области радиосвязи начались с тех пор, когда немецкий ученый Г. Герц в 1888 г. открыл способ создания и обнаружения электромагнитных радиоволн. 25 апреля 1895 г.
русский ученый А.С. Попов сделал доклад, посвященный методу использования излученных электромагнитных волн для беспроводной передачи электрических сигналов, содержащих информацию. В марте 1896 г. ученый провел эксперимент, он передал радиограмму с двумя словами «Генрих Герц» на 250 м. Через несколько лет в Кронштадте, не подавая заявку на патент, он наладил выпуск принимающей и передающей аппаратуры. Предприимчивый итальянец Г. Маркони заинтересовался новым изобретением. В июле 1898 г. он подал патент в Англии, предъявив подобное устройство, чуть усложнив схемы А.С. Попова. Приоритет открытия радио остался в истории человечества за Г. Маркони.
В 1898 г. Г. Маркони организовал радиосвязь между Францией и Англией, а в 1901 г. ему удалось передать сигналы со станции в Англии на станцию в Ньюфаунленде, США. В начале своего становления радиосвязь использовалась для передачи телеграфных сообщений, не учитывая возможностей радио по передаче звука.
В 1915 г. был осуществлен исторический эксперимент, когда по радио успешно были переданы речевые сигналы из Арлингтона (штат Вирджиния) в Париж. Следует отметить, что Г. Маркони предпочел, чтобы краеугольным камнем его беспроволочного телеграфа оставалась азбука Морзе, так как для беспроволочной передачи речи он не видел никакого полезного применения.
В 1920 г. американский радиолюбитель Конрад сконструировал радиостанцию для работы в режиме «телефон» и впервые в мире начал вести вещательные передачи.
В первой половине XX в, после разработки учеными и инженерами более совершенной усилительной аппаратуры, антенных устройств, а также методов передачи и приема радиосигналов радиосвязь стала стремительно развиваться.
Вторая половина XX в. характеризовалась совершенствованием радиоаппаратуры, разработкой цифровых методов радиосвязи, а также использованием спутниковых систем радиосвязи.
Что касается телевидения («радио с изображением»), то идеи создания электрической системы для передачи подвижного изображения на расстояние высказывались еще в 70-е гг.
XIX в. Основывались эти идеи на чисто теоретических выводах, так как возможности физических экспериментов в ту пору были ничтожны. Однако в середине 20-х гг. XX в. промышленно-техническая база развилась настолько, что впервые появилась возможность практической реализации теоретических принципов телевидения.
Идеям и экспериментам по передаче на расстояние подвижного изображения предшествовали идеи и эксперименты по передаче изображения неподвижного.
В 20-е гг. XX в. развитие электронного телевидения проходило в борьбе с противодействием сторонников механического телевидения (с использованием вращающихся механизмов для получения развертки на экране), пессимистически оценивавших перспективы электронных систем из-за больших технических трудностей, связанных с их созданием. Но идея электронного телевидения как самая прогрессивная оказалась наиболее жизненной.
Отцом современного электронного телевидения стал В.К. Зворыкин, эмигрировавший после гражданской войны в США. В 1931 г. он изобрел электронно-лучевую трубку, которую назвал иконоскопом. Изобретение иконоскопа явилось поворотным пунктом в истории телевидения, определившим направление его дальнейшего развития; он обеспечивал телевизионные передачи с большим числом строк.
Первые передачи телевизионных изображений по радиоканалу в СССР были произведены в апреле-мае 1931 г. Они были осуществлены, однако, с разложением изображения на строки по механической системе, т.е. развертка изображения на элементы проводилась с помощью вращающегося диска.
Исследования в области передающих и приемных электронно-лучевых трубок, схем развертывающих устройств, усилителей, телевизионных передатчиков и приемников, достижения в области радиоэлектроники подготовили переход к электронным системам телевидения.
В СССР летом 1938 г. первым заработал опытный Ленинградский телецентр, а в Москве, на Шаболовке, было построено специальное здание; телевизионное оборудование и передатчик заказаны в США, там же прошли стажировку ведущие специалисты. В итоге в стране появился первый Московский телецентр, принятый в постоянную эксплуатацию в декабре 1938 г.
В 1953 г. в США началось регулярное цветное телевизионное вещание, но из-за большой стоимости цветных телевизоров оно стало массовым только через 12-15 лет (первые.10 млн телевизоров были проданы к 1966 г.). В СССР регулярное вещание в цвете началось только в 1967 г., передачи Центрального телевидения стали цветными в 1977 г., а цветное оборудование получило периферийные телецентры в 1987 г.
В начале 90-х гг. XX в. были начаты исследования по передаче цифрового сигнала по эфирным каналам связи. Эта технология за короткий срок получила признание. В настоящее время ее используют более 300 компаний - производителей телевизионной электроники.
Наряду с эфирным телевидением в мире велись работы по созданию систем кабельного телевидения . Первая система кабельного телевидения в США была построена в 1952 г. в г. Лансфорде для приема передач от ближайшего телецентра в г. Филадельфии. Причиной возникновения кабельного телевидения в США в 1948 г. стала приостановка выдачи лицензий на новые телевизионные передающие станции почти на четыре года. Однако благодаря высокому качеству и помехозащищенности кабельное телевидение стало основным видом телевидения в крупных городах.
В 1960 - 1970-е гг. в СССР в соответствии с концепциями развития телевизионного вещания была создана огромная, практически тотальная система коллективного приема телевидения - почти 80 % телезрителей в городах получали телевидение по коаксиальному кабелю.
В последние годы кабельное телевидение стало одним из наиболее динамично развивающихся направлений телекоммуникационных сетей. Преимуществом телевизионных кабельных сетей является, что что они могут использоваться также для доступа к глобальной сети Интернет или передачи информации с приборов учета энергии и воды.
Рассмотренные выше радио- и телевизионные системы с использованием радиоканалов для передачи данных являются основными элементами беспроводных телекоммуникационных систем, включающих спутниковые системы и системы мобильной сотовой связи.
История развития компьютерных сетей
Компьютерные сети являются логическим результатом эволюции развития компьютерных технологий. Постоянно возрастающие потребности пользователей в вычислительных ресурсах обусловили попытки специалистов компьютерных технологий объединить в единую систему отдельные компьютеры.
Обратимся сначала к компьютерному корню вычислительных сетей. Первые компьютеры 50-х годов - большие, громоздкие и дорогие - предназначались для очень небольшого числа избранных пользователей. Часто эти монстры занимали целые здания. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки.
Системы пакетной обработки, как правило, строились на базе мэйнфрейма - мощного и надежного компьютера универсального назначения. Пользователи подготавливали перфокарты, содержащие данные и команды программ, и передавали их в вычислительный центр (рис.).
Операторы вводили эти карты в компьютер, а распечатанные результаты пользователи получали обычно только на следующий день. Таким образом, одна неверно набитая карта означала как минимум суточную задержку. Конечно, для пользователей интерактивный режим работы, при котором можно с терминала оперативно руководить процессом обработки своих данных, был бы удобней. Но интересами пользователей на первых этапах развития вычислительных систем в значительной степени пренебрегали. Во главу угла ставилась эффективность работы самого дорогого устройства вычислительной машины - процессора, даже в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.
В начале 60-х гг. XX в. стали развиваться интерактивные (с вмешательством пользователя в вычислительный процесс) многотерминальные системы разделения времени. В таких системах мощный центральный компьютер (мэйнфрейм) отдавался в распоряжение нескольких пользователей. Каждый пользователь получал в свое распоряжение терминал (монитор с клавиатурой без системного блока), с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Компьютер по очереди обрабатывал программы и данные, поступающие с каждого терминала. Поскольку время реакции компьютера на запрос каждого терминала было достаточно мало, то пользователи практически не замечали параллельную работу нескольких терминалов и у них создавалась иллюзия монопольного пользования компьютером. Терминалы, как правило, рассредоточивались по всему предприятию, и функции ввода-вывода информации были распределенными, но обработка информации проводилась только центральным компьютером.
Такие многотерминальные централизованные системы внешне напоминали локальные вычислительные сети, до создания которых в действительности нужно было пройти еще большой путь. Сдерживающим фактором для развития компьютерных сетей был прежде всего экономический фактор. Из-за высокой в то время стоимости предприятия не могли приобрести сразу несколько компьютеров, а значит и объединить в вычислительную сеть было нечего.
Первые сети - глобальные
Развитие компьютерных сетей началось с решения более простой задачи - доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни, а то и тысячи километров. Терминалы в этом случае соединялись с компьютером через телефонные сети с помощью специальных устройств - модемов. Следующим этапом в развитии компьютерных сетей стали соединения через модем не только «терминал-компьютер», но и «компьютер-компьютер». Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что является базовым механизмом любой компьютерной сети. Тогда впервые появились в сети возможности обмена файлами, синхронизации баз данных, использования электронной почты, т.е. службы, являющиеся в настоящее время традиционными сетевыми сервисами. Такие компьютерные сети получили название глобальных компьютерных сетей.
Глобальные сети ( Wide Area Networks , WAN ) – сети объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в различных городах и странах.
Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи, лежащие в основе современных вычислительных сетей. Такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, концепции коммутации и маршрутизации пакетов.
Глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от других, гораздо более старых и распространенных глобальных сетей - телефонных. Главное технологическое новшество, которое привнесли с собой первые глобальные компьютерные сети, состояло в отказе от принципа коммутации каналов, на протяжении многих десятков лет успешно использовавшегося в телефонных сетях.
Выделяемый на все время сеанса связи составной телефонный канал, передающий информацию с постоянной скоростью, не мог эффективно использоваться пульсирующим трафиком компьютерных данных, у которого периоды интенсивного обмена чередуются с продолжительными паузами. Натурные эксперименты и математическое моделирование показали, что пульсирующий и в значительной степени не чувствительный к задержкам компьютерный трафик гораздо эффективней передается сетями, работающими по принципу коммутации пакетов, когда данные разделяются на небольшие порции - пакеты, - которые самостоятельно перемещаются по сети благодаря наличию адреса конечного узла в заголовке пакета.
Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, то в первых глобальных сетях часто использовались уже существующие каналы связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, в течение многих лет глобальные сети строились на основе телефонных каналов тональной частоты, способных в каждый момент времени вести передачу только одного разговора в аналоговой форме. Поскольку скорость передачи дискретных компьютерных данных по таким каналам была очень низкой (десятки килобит в секунду), набор предоставляемых услуг в глобальных сетях такого типа обычно ограничивался передачей файлов, преимущественно в фоновом режиме, и электронной почтой. Помимо низкой скорости такие каналы имеют и другой недостаток - они вносят значительные искажения в передаваемые сигналы. Поэтому протоколы глобальных сетей, построенных с использованием каналов связи низкого качества, отличаются сложными процедурами контроля и восстановления данных.
Исторически первые компьютерные сети были созданы агентством по защите прогрессивных исследовательских проектов DARPA по заданию военного ведомства США. В 1964 г. были разработаны концепция и архитектура первой в мире компьютерной сети ARPAnet(от англ. Advanced Research Projects Agency Network), в 1967 г. впервые было введено понятие «протокол компьютерной сети». В сентябре 1969 г. произошла передача первого компьютерного сообщения между компьютерными узлами Калифорнийского и Стенфордского университетов. В 1977 г. сеть ARPANET насчитывала 111 узлов, в 1983 - 4 тыс. Сеть объединяла компьютеры разных типов, работавших под управлением различных операционных систем с дополнительными модулями, реализовавшими коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети. Такие операционные системы считаются первыми сетевыми операционными системами. Сеть ARPANET прекратила свое существование в 1989 г.
Прогресс глобальных компьютерных сетей во многом определялся прогрессом телефонных сетей.
С конца 60-х годов в телефонных сетях все чаще стала применяться передача голоса в цифровой форме.
Это привело к появлению высокоскоростных цифровых каналов, соединяющих автоматические телефонные станции (АТС) и позволяющих одновременно передавать десятки и сотни разговоров. Была разработана специальная технология для создания так называемых первичных, или опорных, сетей. Такие сети не предоставляют услуг конечным пользователям, они являются фундаментом, на котором строятся скоростные цифровые каналы «точка-точка», соединяющие оборудование других, так называемых наложенных сетей, которые уже работают на конечного пользователя.
Сначала технология первичных сетей была исключительно внутренней технологией телефонных компаний. Однако со временем эти компании стали сдавать часть своих цифровых каналов, образованных в первичных сетях, в аренду предприятиям, которые использовали их для создания собственных телефонных и глобальных компьютерных сетей. Сегодня первичные сети обеспечивают скорости передачи данных до сотен гигабит (а в некоторых случаях до нескольких терабит) в секунду и густо покрывают территории всех развитых стран.
К концу 1970-х годов сеть APRAnet насчитывала уже около 200 оконечных систем. Через 10 лет число хостов в Интернете, уже объединявшем множество других компьютерных сетей, достигло 100 тысяч. Таким образом, 1980-е годы характеризуются стремительным распространением созданных ранее сетевых технологий.
В начале 80-х происходило активное объединение локальных сетей университетов в крупные региональные сети. Примерами могут служить сеть B1TNET, обеспечивавшая обмен файлами и электронной почтой между университетами на северо-западе США, CSNET, объединившая исследователей в области сетевых технологий независимо от APRAnet, и др. В 1986 году была разработана сеть NSFNET, позволившая получить доступ к вычислительным ресурсам суперкомпьютеров. Начальная скорость магистрали, составившая 56 Кбит/с, к концу десятилетия выросла до 1,5 Мбит/с. Магистраль NSFNET позволила объединить между собой региональные компьютерные сети США.
В 1980-е годы APRAnet уже содержала многие из компонентов, которые составляют основу современного Интернета. 1 января 1983 года стандартный протокол NCP, предназначенный для обмена данными между хостами, был заменен стеком протоколов TCP/IP (RFC 801). С этого времени стек TCP/IP используется всеми хостами Интернета. В конце 80-х в протокол TCP были внесены значительные усовершенствования, направленные на обеспечение оконечными системами контроля переполнения. Кроме того, была разработана система доменных имен (Domain Name System, DNS), связавшая мнемонические имена Интернет-ресурсов с их 32-разрядными адресами (RFC 1034).
Параллельно с развитием APRAnet в США во Франции в начале 1980-х годов возник проект Minitel, имевший поддержку со стороны правительства Франции и поставивший перед собой амбициозную цель - связать все сети в единую компьютерную сеть. Система, разработанная Minitel, представляла собой открытую компьютерную сеть с коммутацией пакетов (протокол Х.25 с поддержкой виртуального канала), состоявшую из Minitel-серверов и недорогих пользовательских терминалов со встроенными низкоскоростными модемами. Большой успех пришел к проекту Minitel после того, как французское правительство объявило о раздаче бесплатных терминалов всем желающим для домашнего пользования. Сеть Minitel содержала как бесплатные, так и платные информационные ресурсы. В зените своей популярности в середине прошлого десятилетия Minitel поддерживала более чем 20 000 видов обслуживания - от удаленных банковских операций до организации доступа к специализированным исследовательским базам данных.