Телекоммуникации

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Земная станция на объекте спутниковой связи в Райтинге, Бавария, Германия

Телекоммуникации — это передача информации с помощью различных технологий по проводным, радио, оптическим или другим электромагнитным системам[1][2]. Они берут свое начало в желании людей общаться на расстоянии, большем, чем это возможно с человеческим голосом, но с таким же масштабом целесообразности; таким образом, медленные системы (например, почта) исключаются из определения.

Среда передачи в телекоммуникациях прошла через многочисленные этапы развития технологии, от маяков и других визуальных сигналов (таких как дымовые сигналы, семафорные телеграфы, сигнальные флажки и оптические гелиографы) до электрического кабеля и электромагнитного излучения, включая свет. Такие пути передачи часто делятся на каналы связи, которые обеспечивают преимущества мультиплексирования нескольких одновременных сеансов связи.

Другие примеры досовременной дальней связи включали звуковые сообщения, такие как закодированные барабанные дроби, звуки горнов и громкие свистки. Технологии дальней связи XX и XXI веков обычно включают электрические и электромагнитные технологии, такие как телеграф, телефон, телевидение и телетайп, телесети, радио, микроволновая передача, оптическое волокно и спутники связи.

Революция в беспроводной связи началась в первом десятилетии 20-го века с новаторских разработок в области радиосвязи Гульельмо Маркони, получившего Нобелевскую премию по физике в 1909 году, и других известных изобретателей и разработчиков-первопроходцев в области электрических и электронных телекоммуникаций. Среди них были Чарльз Уитстон и Сэмюэл Морзе (изобретатели телеграфа), Антонио Меуччи и Александр Грейам Белл (некоторые изобретатели и разработчики телефона), Эдвин Армстронг и Ли де Форест (изобретатели радио), а также Владимир Зворыкин, Джон Логи Бэрд и Фило Фарнсворт (некоторые из изобретателей телевидения).

Первые телекоммуникационные сети были созданы с использованием медных проводов в качестве физической среды для передачи сигналов. В течение многих лет эти сети использовались для основных телефонных услуг, а именно для передачи голоса и телеграмм. С середины 1990-х годов, по мере роста популярности Интернета, голос постепенно вытеснялся данными. Вскоре это продемонстрировало ограничения меди при передаче данных, что послужило толчком к развитию оптики[3][4][5].

История[править]

Маяки и голуби[править]

Реплика одной из семафорных башен Шаппа

Почтовые голуби использовались на протяжении всей истории в разных культурах. Голубиная почта имела персидские корни и позже использовалась римлянами для помощи своим военным. Фронтин утверждал, что Юлий Цезарь использовал голубей в качестве гонцов при завоевании Галлии[6]. Греки также передавали имена победителей на Олимпийских играх в разные города с помощью почтовых голубей[7]. В начале XIX века правительство Нидерландов использовало эту систему на Яве и Суматре. А в 1849 году Пауль Юлиус Рейтер запустил голубиную службу для переброски цен на акции между Аахеном и Брюсселем, службу, которая работала в течение года, пока не была закрыта брешь в телеграфной связи[8].

В средние века цепочки маяков обычно использовались на вершинах холмов как средство передачи сигнала. Цепи маяков имели тот недостаток, что они могли передавать только один бит информации, поэтому значение сообщения, такого как «враг был замечен», должно было быть согласовано заранее. Один примечательный пример их использования был во время Испанской армады, когда цепочка маяков передала сигнал из Плимута в Лондон[9].

В 1792 году французский инженер Клод Шапп построил первую стационарную систему визуальной телеграфии (или семафорную линию) между Лиллем и Парижем[10]. Однако семафор страдал от необходимости в квалифицированных операторах и дорогих башнях с интервалами от десяти до тридцати километров (от шести до девятнадцати миль). В результате конкуренции со стороны электрического телеграфа последняя коммерческая линия была закрыта в 1880 году[11].

Телеграф и телефон[править]

25 июля 1837 года английский изобретатель сэр Уильям Фотергилл Кук и английский ученый сэр Чарльз Уитстон продемонстрировали первый коммерческий электрический телеграф[12][13]. Оба изобретателя рассматривали свое устройство как «улучшение [существующего] электромагнитного телеграфа», а не как новое устройство[14].

Сэмюэл Морзе независимо разработал версию электрического телеграфа, которую он безуспешно продемонстрировал 2 сентября 1837 года. Его код был важным шагом вперед по сравнению с методом передачи сигналов Уитстона. Первый трансатлантический телеграфный кабель был успешно завершен 27 июля 1866 года, что впервые позволило установить трансатлантическую связь[15].

Обычный телефон был запатентован Александром Беллом в 1876 году. Элиша Грей также подал заявку на его использование в 1876 году. Грей отказался от своей оговорки, и, поскольку он не оспаривал приоритет Белла, эксперт утвердил патент Белла 3 марта 1876 года. Грей высказал свое предостережение относительно телефона с переменным сопротивлением, но Белл был первым, кто задокументировал эту идею и проверил ее на телефоне[16]. Антонио Меуччи изобрел устройство, которое позволяло электрическую передачу голоса по линии почти за 30 лет до этого, в 1849 году, но его устройство не имело большой практической ценности, поскольку оно основывалось на электрофоническом эффекте, требующем, чтобы пользователи помещали приемник в рот, чтобы «услышать»[17]. Первые коммерческие телефонные службы были созданы телефонной компанией Белла в 1878 и 1879 годах по обе стороны Атлантики в городах Нью-Хейвен и Лондон[18][19].

Радио и телевидение[править]

В 1894 году итальянский изобретатель Гульельмо Маркони начал разработку беспроводной связи с использованием недавно открытого явления радиоволн, показав к 1901 году, что они могут передаваться через Атлантический океан[20]. Это было началом беспроводной телеграфии по радио. 17 декабря 1902 года передача со станции Маркони в Глейс-Бей, Новая Шотландия, Канада, стала первым в мире радиосообщением, пересекшим Атлантический океан из Северной Америки. В 1904 году была создана коммерческая служба для передачи ночных сводок новостей на подписанные суда, которые включили их в свои бортовые газеты[21].

Первая мировая война ускорила развитие радио для военной связи. После войны коммерческое AM-радиовещание началось в 1920-х годах и стало важным средством массовой информации для развлечений и новостей. Вторая мировая война снова ускорила развитие радио для военных нужд авиации и наземной связи, радионавигации и радаров[22]. Развитие стереофонического FM-радиовещания началось в 1930-х годах в США и 1970-х годах в Соединенном Королевстве, вытеснив AM в качестве доминирующего коммерческого стандарта[23].

25 марта 1925 года Джон Логи Бэрд продемонстрировал передачу движущихся изображений в лондонском универмаге Selfridges. Устройство Бэрда основывалось на диске Нипкова и поэтому стало известно как механическое телевидение. Оно легло в основу экспериментальных передач Британской радиовещательной корпорации, начиная с 30 сентября 1929 года[24]. Однако на протяжении большей части 20-го века телевизоры зависели от электронно-лучевой трубки, изобретенной Карлом Брауном. Первая многообещающая версия такого телевизора была произведена Фило Фарнсвортом и продемонстрирована его семье 7 сентября 1927 года[25]. После Второй мировой войны прерванные эксперименты возобновились, и телевидение стало важным средством домашнего развлекательного вещания.

Термоэмиссионные клапаны[править]

Тип устройства, известного как термоэмиссионная трубка или термоэмиссионный клапан, использует термоэмиссионную эмиссию электронов из нагретого катода для ряда основных электронных функций, таких как усиление сигнала и выпрямление тока.

Простейшая электровакуумная лампа, диод, изобретенный в 1904 году Джоном Амброузом Флемингом, содержит только нагретый катод, излучающий электроны, и анод. Электроны могут проходить через устройство только в одном направлении — от катода к аноду. Добавление одной или нескольких управляющих сеток внутри трубки позволяет контролировать ток между катодом и анодом с помощью напряжения на сетке или сетках[26]. Эти устройства стали ключевым компонентом электронных схем в первой половине 20-го века и сыграли решающую роль в развитии радио, телевидения, радаров, звукозаписи и воспроизведения, междугородных телефонных сетей, а также аналоговых и первых цифровых компьютеров. Хотя в некоторых приложениях использовались более ранние технологии, такие как передатчик с искровым разрядником для радио или механические компьютеры для вычислений, именно изобретение термоэлектронной вакуумной трубки сделало эти технологии широко распространенными и практичными, что привело к созданию электроники[27].

Социальное влияние[править]

Телекоммуникации оказывают значительное социальное, культурное и экономическое влияние на современное общество. По оценкам, в 2008 году доход телекоммуникационной отрасли составил 4,7 триллиона долларов США, или чуть менее трех процентов валового мирового продукта (по официальному обменному курсу)[28].

Телекоммуникации играют важную роль в социальных отношениях. Тем не менее такие устройства, как телефонная система, изначально рекламировались с упором на практические аспекты устройства (например, возможность вести бизнес или заказывать услуги на дому), а не на социальные аспекты. Только в конце 1920-х и 1930-х годах социальные аспекты устройства стали заметной темой телефонной рекламы. Новые рекламные акции стали воздействовать на эмоции потребителей, подчеркивая важность общения в социальных сетях и поддержания связи с семьей и друзьями[29].

С тех пор роль, которую телекоммуникации играют в социальных отношениях, становится все более важной. В последние годы популярность социальных сетей резко возросла. Эти сайты позволяют пользователям общаться друг с другом, а также публиковать фотографии, события и профили для просмотра другими. В профилях может быть указан возраст человека, интересы, сексуальные предпочтения и статус отношений. Таким образом, эти сайты могут играть важную роль во всем, от организации социальных мероприятий до ухаживания.

До появления сайтов социальных сетей такие технологии, как служба коротких сообщений (SMS) и телефон, также оказывали значительное влияние на социальные взаимодействия. В 2000 году исследовательская группа Ipsos MORI сообщила, что 81 % пользователей SMS в возрасте от 15 до 24 лет в Великобритании использовали эту услугу для координации социальных мероприятий, а 42 % — для флирта[30].

Микроэкономика[править]

В микроэкономическом масштабе компании использовали телекоммуникации для создания глобальных бизнес-империй. Это очевидно в случае интернет-магазина Amazon.com, но, по словам ученого Эдварда Ленерта, даже обычный ритейлер Walmart выиграл от лучшей телекоммуникационной инфраструктуры по сравнению с конкурентами[31]. В городах по всему миру домовладельцы используют свои телефоны для заказа и организации различных услуг на дому, от доставки пиццы до электриков. Было отмечено, что даже относительно бедные сообщества используют электросвязь в своих интересах. В округе Нарсингди в Бангладеш изолированные сельские жители используют сотовые телефоны, чтобы общаться напрямую с оптовиками и договариваться о более выгодных ценах на свои товары. В Кот-д’Ивуаре производители кофе делятся мобильными телефонами, чтобы следить за почасовыми изменениями цен на кофе и продавать кофе по лучшей цене[32].

Макроэкономика[править]

В макроэкономическом масштабе Ларс-Хендрик Реллер и Леонард Ваверман предположили причинно-следственную связь между хорошей телекоммуникационной инфраструктурой и экономическим ростом[33][34]. Мало кто оспаривает существование корреляции, хотя некоторые утверждают, что неправильно рассматривать связь как причинно-следственную[35].

Из-за экономических преимуществ хорошей телекоммуникационной инфраструктуры растет беспокойство по поводу неравного доступа к телекоммуникационным услугам между различными странами мира — это известно как цифровое неравенство. Опрос, проведенный Международным союзом электросвязи (МСЭ) в 2003 году, показал, что примерно в трети стран на каждые 20 человек приходится менее одной подписки на подвижную связь, а в одной трети стран на каждые 20 человек приходится менее одной подписки на стационарную телефонную связь. Что касается доступа к Интернету, то примерно в половине всех стран доступ к Интернету имеет менее одного из 20 человек. На основе этой информации, а также данных об образовании МСЭ смог составить индекс, который измеряет общую способность граждан получать доступ и использовать информационные и коммуникационные технологии[36]. Используя этот показатель, Швеция, Дания и Исландия получили самые высокие оценки, а африканские страны Нигерия, Буркина-Фасо и Мали получили самые низкие оценки[37].

Развлечения, новости и реклама[править]

С точки зрения культуры, телекоммуникации расширили возможности общественности в плане доступа к музыке и фильмам. Благодаря телевидению люди могут смотреть фильмы, которые они раньше не видели, у себя дома, без необходимости ходить в видеомагазин или кинотеатр. Благодаря радио и Интернету люди могут слушать музыку, которую они раньше не слышали, без необходимости ходить в музыкальный магазин.

Источники[править]

  1. "Article 1.3", «ITU Radio Regulations», International Telecommunication Union, 2012 
  2. Constitution and Convention of the International Telecommunication Union, Annex (Geneva, 1992)
  3. How does a Gigabit Passive Optical Network (GPON) work? (англ.). Проверено 7 июня 2021.
  4. Read "Renewing U.S. Telecommunications Research" at NAP.edu. — 2006. — ISBN 978-0-309-10265-0.
  5. Cyphers, Bennett The Case for Fiber to the Home, Today: Why Fiber is a Superior Medium for 21st Century Broadband (англ.) (16 October 2019). Проверено 7 июня 2021.
  6. Levi Wendell The Pigeon. — Sumter, SC: Levi Publishing Co, Inc, 1977. — ISBN 978-0-85390-013-9.
  7. Blechman Andrew Pigeons-The fascinating saga of the world's most revered and reviled bird.. — St Lucia, Queensland: University of Queensland Press, 2007. — ISBN 978-0-7022-3641-9.
  8. Chronology: Reuters, from pigeons to multimedia merger (Web article) (19 February 2008).
  9. Ross, David The Spanish Armada. Проверено 1 октября 2007.
  10. Les Télégraphes Chappe (2003).
  11. CCIT/ITU-T 50 Years of Excellence (2006).
  12. Brockedone William Cooke and Wheatstone and the Invention of the Electric Telegraph. — ISBN 9780415846783.
  13. Who made the first electric telegraph communications? (en-GB), The Telegraph.
  14. Calvert, J. B. The Electromagnetic Telegraph (19 May 2004).
  15. The Atlantic Cable. Burndy Library Inc. (1959).
  16. Elisha Gray. Electronic Oberlin Group (2006).
  17. Katz, Eugenii Antonio Santi Giuseppe Meucci.
  18. Connected Earth: The telephone. BT (2006).
  19. History of AT&T.
  20. Vujovic, Ljubo Tesla Biography (1998).
  21. TR Center - Talking Across the Ocean. Проверено 12 марта 2021.
  22. Thompson, Jr. R.J. Crystal Clear: The Struggle for Reliable Communications Technology in World War II. — Hoboken, NJ: Wiley, 2011. — ISBN 9781118104644.
  23. Living Stereo: Histories and Cultures of Multichannel Sound. — New York: Bloomsbury Publishing, 2015. — ISBN 9781623566654.
  24. The Pioneers (2006).
  25. Postman, Neil Philo Farnsworth (29 March 1999).
  26. Hoddeson, L The Vacuum Tube. PBS. Проверено 6 мая 2012.
  27. Electronics // The Penguin Encyclopedia of Modern Warfare: 1850 to the present day. — Viking, 1991. — ISBN 978-0-670-82698-8.
  28. Worldwide Telecommunications Industry Revenues (June 1, 2010).
  29. Fischer, Claude S. Шаблон:"'Touch Someone': The Telephone Industry Discovers Sociability." Technology and Culture 29.1 (January 1988): 32-61.
  30. I Just Text To Say I Love You [{{{1}}} Архивировано] из первоисточника {{{2}}}., Ipsos MORI, September 2005.
  31. Lenert, Edward (December 1998). «A Communication Theory Perspective on Telecommunications Policy». Journal of Communication 48 (4): 3–23. DOI:10.1111/j.1460-2466.1998.tb02767.x.
  32. Mireille Samaan (April 2003). «The Effect of Income Inequality on Mobile Phone Penetration» (PDF).
  33. Röller, Lars-Hendrik (2001). «Telecommunications Infrastructure and Economic Development: A Simultaneous Approach». American Economic Review 91 (4): 909–23. DOI:10.1257/aer.91.4.909. ISSN 0002-8282.
  34. Economic Impacts of Broadband. Проверено 31 марта 2016.
  35. Riaz, Ali (1997). «The role of telecommunications in economic growth: proposal for an alternative framework of analysis». Media, Culture & Society 19 (4): 557–83. DOI:10.1177/016344397019004004.
  36. Digital Access Index (DAI). itu.int. Проверено 6 марта 2008.
  37. World Telecommunication Development Report 2003 [{{{1}}} Архивировано] из первоисточника {{{2}}}., International Telecommunication Union, 2003.