Коротка історія розвитку систем передачі інформації

Проблема передачі інформації існує з того часу, як з`явилось людське суспільство. Якісний скачок в розвитку методів передачі повідомлень відбувся тоді, коли для цієї мети стали використовувати електромагнітні явища. Тут ми спробуємо виділити основні вузлові моменти на шляху розвитку систем передачі інформації, основаних на використанні електромагнітних явищ.

Історично першою з систем, які ми розглядаємо, являється телеграф. Перший електромагнітний телеграф, створений П.Шилінгом в 1832 році, не знайшов практичного застосування, однак послужив основою для подальших пошуків. В 1833 році в Геттінгені К.Ф.Гаусом і В.С.Вебером був побудований електромагнітний голковий телеграф, а в 1837 році американським інженером С.Морзе був запропонований самопишучий телеграф, який одержав з 1844 року в Америці практичне застосування. Поворотним моментом в розвитку телеграфії явилось створення в 1855 році Д.Юзом літеродрукуючого телеграфного апарата, прокладка в 1866 році (після декількох невдалих спроб) трансатлантичної телеграфної лінії американським підприємцем С.Філдом, вдосконалення телеграфного апарата С.Бодо в 1874 році, що відкрило можливість кращого використання проводів, здійснення машинної телеграфної передачі з перфострічки в 1910 році і реалізації багатократної телеграфії в 1927 році.

Наступною по часу виникнення системою передачі інформації являється телефон. В 1861 році свою конструкцію запропонував Ф.Рейс, в 1876 році з`явилась збережена в основних рисах до теперішнього часу конструкція А.Г.Белла. Перша телефонна станція почала працювати в Хартфорді (США) в 1878 році, а перша міжміська телефонна лінія була побудована між Нью-Йорком і Філадельфією в 1884 році. Вирішальний поворот в розвитку телефонії намітився з появою номеронабирача, запропонованого американцем А.Б.Строуджером в 1889 році. Цей винахід явився основою для створення автоматичних телефонних станцій. Перша така станція була побудована в Ла-Порте (США) в 1892 році.

Довгий шлях до свого практичного здійснення пройшло радіомовлення. Цей шлях був початий Д.К.Максвелом, який передбачив існування електромагнітних хвиль і в 1867 році розвинув теорію їх розповсюдження. Г.Герц в 1887 році довів існування електромагнітних хвиль, а А.С.Попов, вперше застосувавши антену, в 1895 році здійснив радіоприйом. В 1902 році Г.Марконі прийняв першу радіопередачу з протилежного берега Атлантичного океану. Важливий внесок в розвиток радіо внесло відкриття електронних ламп-діода в 1904 році Д.А.Флемінгом і тріода в 1906 році Л.Форестом. Планомірні радіомовні передачі почалися в 1923 році.

Система передачі зображень практично розвивається з 1904 року, коли А.Корну вдалося передати нерухоме зображення з Мюнхена в Нюрнберг, а в 1923 році з Рима в Бар-Харбор (США). В 1924 році А.Каролус використав відкритий 1875 року ефект Дж.Керра (який заключається в перетворенні коливань електричної напруги в коливання освітленості) в системі передачі зображення. В 1926 році в Англії відбулась перша телепередача по системі Берда, а в 1950 році в Америці була здійснена перша кольорова телевізійна передача.

Представлений тут перелік основних подій з історії розвитку чотирьох систем передачі інформації далеко не повний. Крім того, що цілий ряд істотних винаходів замовчаний, в огляді не враховані взаємні зв`язки розглянутих систем. Велике значення мало застосування радіо для цілей телеграфії і телефонії. Радіотелеграф і радіотелефон для передачі повідомлень на великі відстані почали застосовувати значно раніше, ніж для цієї цілі змогли бути використані не тільки радіомовлення, але і класична телефонія. В теперішній час більшість телеграфних і телефонних повідомлень на дальніх лініях зв`язку передаються з допомогою радіохвиль. Вже з 1927 року існує регулярне радіотелефонне повідомлення через Атлантичний океан, а перший телефонний кабель з підсилювачем був прокладений по дні Атлантики тільки в 1956 році. Ріст замовлень на телефонні розмови через Атлантичний океан з 11750 в 1927 році до 12.3 мільйона розмов в1967 році примусив шукати нові можливості передачі повідомлень. Останнім словом в цьому відношенні являється система телекомунікаційних супутників, яка успішно розвивається з 1962 року, коли, після невдачі з пасивним (відображаючим) супутником “Ехо” в 1960 році, був запущений громадянський телекомунікаційний супутник “Тельстар”. Досліди з ним показали доцільність створення системи комерційних супутників.

За першим супутником цієї системи – “Ерлі Берд”, який був запущений в 1965 році (вагою 38 кг., з пропускною здатністю 240 телефонних каналів), швидко наступили інші, так, що до середини 1965 року міжнародний консорціум “Інтелсат” розпоряджався вже шістьма “стаціонарними” супутниками (що обертаються синхронно з Землею) – трьома над Атлантичним і трьома над Тихим океаном, а також 22 наземними станціями, розміщеними в 14 державах. Одночасно росла вага супутників і збільшувалась кількість обслуговуючих каналів. Всі супутники розміщені на висоті близько 35.8 тис. км.

Створена в Радянському Союзі з 1965 року для внутрішньодержавних потреб система “Орбіта” до середини того ж 1965 року складалась з восьми “рухомих” супутників “Блискавка”, які рухались по еліптичних орбітах, з перегеєм 500 км і апогеєм 40 тис. км.

Довговічність трансатлантичних кабельних ліній і супутників “Інтелсата” оцінюється відповідно в 20 і 5 років, так що в близькому майбутньому припускається їх співіснування з метою забезпечення зв`язку, який розвивається. Співвідношення телефонних розмов, які передаються через океан по кабелях, і кількості розмов, які передаються безпосередньо супутниками, буде рівне приблизно 1:2.

1.2 Загальна схема системи передачі інформації, або модель системи зв¢язку

Теорія інформації, або математична теорія зв¢язку, основана К.Шенпоном в 1948 році, виникла на границі техніки зв¢язку і теорії ймовірності, точніше, теорії випадкових процесів. Виникнення цієї гібридної науки обумовлено необхідністю врахування перешкод при подальшому розвитку систем передачі інформації. Таким чином, перешкоди з існуючого, однак часто ігнорованого і малодослідженого фактора перетворились в один з елементів, які визначають організацію системи передачі інформації. Така постановка питання обумовила системний підхід до видів і засобів передачі інформації, що до цих пір вивчались розрізнено.

Починаючи розгляд систем передачі інформації, доцільно домовитись відносно точного трактування ряду близьких по змісту понять. Так, інформацією будемо називати сукупність відомостей, отримання яких зменшує раніше існуючу невизначеність в наших знаннях або в розумінні якого-небудь процесу. Ці відомості можуть зберігатися, передаватися і підлягати перетворенням. Повідомленням називається інформація, втілена в матеріальну форму. Інформація може приймати форму мовлення, зображення, друкованого тексту, сукупності цифрових даних. Сигнал в широкому розумінні являється видозміною повідомлення, який придатний для передачі на відстані. В теперішній роботі сигналами іменуються тільки повідомлення, яким надано вигляд електричних або електромагнітних величин.

Канал зв¢язку

Передавач Приймач

Рисунок 1.1 – Загальна схема системи зв¢язку.

Першим елементом загальної схеми, або моделі, системи зв¢язку (рис.1.1) є джерело інформації, тобто людина або пристрій, який ²генерує² повідомлення. Далі будь-яке повідомлення приводиться до форми електричного сигналу. Це приведення називається кодуванням і може бути двоступінчатим. На першому етапі, тобто в кодері джерела (мікрофон, телевізійна передавальна трубка), повідомлення перетворюється в дискретний або неперервний електричний сигнал. На наступному етапі цей сигнал доводиться канальним кодером (модулятором) до виду, в якому він (сигнал) здатний подолати відстань. Так заготовлений сигнал поступає в лінію зв¢язку, що з¢єднує передавач з приймачем. Лінія зв¢язку може представляти собою пару проводів, коаксіальний кабель, хвилевід або просто простір, в якому поширюються електромагнітні хвилі. До лінії зв¢язку на схемі підключене джерело перешкод. Математично це явно некоректно, так як перешкоди (шуми) діють на сигнал у всіх елементах каналу зв¢язку. (Каналом зв¢язку прийнято називати всю сукупність технічних засобів, які служать для передачі повідомлень від джерела інформації до її отримувача, або адресату.) Сенс такого підключення полягає в тому, що із всіх перешкод, що діють в каналі, саме перешкоди, що виникають в лінії, менше всього піддаються керуванню і тому найбільш небезпечні для всієї системи зв¢язку.

На другому кінці лінії розміщені декодери каналу і джерела, в яких сигнал перетворюється (демодулюється) в вид, відповідний його виду на вході канального кодера і дальше - в вид, в якому повідомлення поступає в кодер джерела.

В книзі поетапно розглядаються всі вузли описаної моделі системи зв¢язку. Останній розділ книги присв¢ячений багатоканальним системам, тобто системам, лінії зв¢язку яких одночасно використовуються для обслуговування багатьох каналів зв¢язку, тобто для передачі сигналів між багатьма парами абонентів.

1.3 Перешкоди радіозв¢язку

В даному перегляді систем зв¢язку на перший план висувається проблема їх перешкодозахищеності. Тому доцільно зразу вказати причини, які викликають перешкоди. Зробимо це на прикладі радіозв¢язку, так як із всіх видів зв¢язку він найбільш перешкодовразливий.

Перешкодами називаються посторонні електромагнітні збурення, які накладаються на сигнали, що передаються, і заважають їх правильному прийому.

По формі напруги перешкоди бувають синусоїдні, імпульсні і хаотичні.

Синусоїдні перешкоди утворюються генераторами синусоїдних сигналів, що використовуються в різних галузях народного господарства. Джерелом таких перешкод, наприклад, може бути медична апаратура, яка використовується для діатермії, індуктотермії і УВЧ-терапії, промислова апаратура для плавлення металу, сушки деревини і підігрівання прес-порошку.

Імпульсні перешкоди утворюються внаслідок електричних іскор, особливо, що утворюються при дії систем запалення двигунів внутрішнього згорання, при електрозварюванні.

Хаотичні перешкоди утворюються внаслідок підвищеної температури елементів схеми, в яких тепло викликає сильний хаотичний рух електричних зарядів, тобто вносить зміни в падінні напруги.

По виду заважаючої дії перешкоди ділять на адитивні, тобто які складаються з сигналом, і мультиплікативні, тобто які змінюють коефіцієнт передачі каналу. Останнє еквівалентне зміні множника сигналу.

По походженні (джерелах) адитивні перешкоди можна розділити на наступні групи.

Перешкоди від сусідніх радіоканалів. Причиною перешкод може бути деяке взаємне перекриття частотних спектрів, що випромінюються радіостанціями, частоти яких розміщенні в безпосередній близості одна від одної. Крім того, ²накладання² програм (спектрів) може виникнути при перекритті спектра сприймаючої станції другою гармонікою спектра другої станції, несуча частота якої приблизно в два рази нища несучої частотоприймаючої станції. До цієї групи перешкод відноситься так звана ²дзеркальна² перешкода, яка властива виключно супергетеродинним радіоприймачам. Заважаючу дію в цьому випадку може створити станція, несуча частота якої вища частоти приймаючого сигналу приблизно на значення подвоєної проміжної частоти радіоприймача. Тільки супергетеродинним приймачам властива також перешкода від передавача, несуча частота якого співпадає з проміжною частотою приймача.

Існують наступні основні способи боротьби з перешкодами від сусідніх радіоканалів: розсування несучих частот передавачів не менше ніж на дві півполоси спектрів, які випромінюються передавачами; здійснювана на

км

Іоносфера (до 450 км)

Мезосфера

Шар О3

Поиск по сайту: