Telekomunikace
Telekomunikace je přenos signálů přes vzdálenost za účelem komunikace. Dnes tento proces téměř vždy zahrnuje odesílání elektromagnetických vln elektronickými vysílači, ale po časnější celá léta to může zahrnovali použití kouřových signálů, bubnů nebo semaphores. Dnes, telekomunikace je rozšířená a zařízení, která pomáhají procesu takový jak televize, rádio a telefon jsou obyčejní v mnoha částech světa. Tam je také obrovská sada sítí, které spojí tyto zařízení, obsahující počítačové sítě, veřejné telefonní sítě, rozhlasové sítě a televizní řetězy. Počítače komunikovat napříč Internet je jen jeden z mnoha příkladů telekomunikace.
Technické základy
| Etymologie |
| Slovo telekomunikace byl adaptován z francouzského slova telekomunikace. To je sloučenina předpony Řeka tele - (τηλε -), mínit ' daleko pryč ', a dorozumívání, mínit ' výměna informací '.[1] |
Základní prvky telekomunikačního systému jsou:
- vysílač, který vezme informace a změní to na signál pro tranmission
- médium přenosu přes kterého signál je přenášen
- přijímač, který přjímá a přestavuje záda signálu do použitelných informací
Například, zvažujte rozhlasové vysílání. V tomto případě, vysílací věž je vysílač, rozhlas je přijímač a střed přenosu je volný prostor. Často telekomunikační systémy jsou dvousměrné a zařízení se chovají jako jak tranmitter tak přijímač nebo transceiver. Například, mobilní telefon je transceiver. Telekomunikace přes telefonní linku je nazývána bodem-k-komunikace bodu protože to je mezi jedním vysílačem a jedním přijímačem, telekomunikace přes rozhlasová vysílání je nazývána komunikací vysílání protože to je mezi jedním silným vysílačem a četnými přijímači.[2]
Signály mohou jeden být analogový nebo digitální. V analogovém signálu, signál je rozmanitý nepřetržitě s ohledem na informace. V číslicovém signálu, informace jsou zakódovány jako soubor diskrétních hodnot (např. 1 a 0 ).[3]
Sbírka vysílačů, přijímačů nebo transceivers, které komunikují spolu navzájem je známý jako síť. Digitální sítě mohou sestávat z jednoho nebo více směrovačů, které stanovují data ke správnému uživateli. Analogová síť může sestávat z jednoho nebo více přepínačů, které vytvoří spojení mezi dva nebo více uživatelů. Pro oba druhy sítě, opakovač může být nutný zesílit nebo obnovit signál, když to je přenášeno přes velké vzdálenosti. Toto má bojovat proti hluku, který může zkazit informace nesené signálem.
Kanál je rozdělení ve středu tranmission tak že to může být používáno poslat násobku nezávislé proudy dat. Například, rozhlasová stanice může vysílat u 96 MHz chvíle další rozhlasová stanice může vysílat u 94.5 MHz. V tomto případě médium bylo rozděleno frekvencí a každý kanál přijal oddělenou frekvenci k vysílání na. Jinak jeden mohl rozdělit každého soustřeďovat segment času přes kterého vysílat.
Tvarování signálu předat informaci je známé jako modulace. Modulace je klíčová představa v telekomunikaci a je často používaná uložit informace jednoho signálu na jiném. Modulace je používána reprezentovat digitální zprávu jako vlnová křivka analogie. Toto je známé jako spojení klínem a několik technik spojení klínem existuje — tito zahrnují fázi-posunout spojení klínem, amplituda-posunout spojení klínem a minimum-posunout spojení klínem. Bluetooth, například, fáze použití-posunout spojení klínem pro výměny mezi zařízeními (vidět nota).
Nicméně, více významný pro dřívější diskuzi, modulace je také zvyklá na podporu frekvence analogie signalizuje. Toto je, protože surový signál je často nevhodný k tranmission přes volné místo kvůli jeho nízkým frekvencím. Od této doby jeho informace musí být položené na signál vyšší frekvence (známý jako nosná vlna) před přenosem. Tam je několik různých modulačních dostupných schémat dosáhnout tohoto — některá ta nejzákladnější být modulace amplitudy a frekvenční modulace. Příklad tohoto procesu DJ hlas je superponován na 96 MHz nosné vlny používat frekvenční modulaci (hlas by pak byl přijat v rádiu jako kanál “96 FM”).
Historie
Časná telekomunikace
Časné formy telekomunikace zahrnují kouřové signály a bubny. Bubny byly používány domorodci v Africe, novou guineou a tropickou Amerikou, zatímco kouřové signály byly používány domorodci v Americe a Čínou. Opačný k čemu jeden by mohl myslet, tyto systémy byly často používány dělat více než pouze oznámit přítomnost tábora.
V 1792, francouzský inženýr, Claude Chappe stavěl první vizuální telegrafii (nebo semafor) systém mezi Lille a Paříž. Toto bylo následované linkou od Strasbourg do Paříže. V 1794, inženýr švédštiny, Abraham Edelcrantz vytvořil docela odlišný systém od Stockholmu k Drottningholm. Jak protichůdný k Chappe systému, který zahrnoval kladky točení vysílá dřeva, Edelcrantz systém se spoléhal jen na clonách a byl proto rychlejší.[4] Nicméně semphore jako komunikační systém trpěl potřebou zručných operátorů a drahých věží často občas jen deset ke třiceti kilometrům (šest k devatenácti mílím). Jako výsledek, poslední komerční linka byla opuštěná v 1880.
Telegraf a telefon
První komerční elektrický telegraf byl postaven sirem Charles Wheatstone a sir William Fothergill Cooke. To používalo odchylku jehel reprezentovat zprávy a odstartované operování přes třináct mílí (dvacet-jedny kilometry) velké západní železnice na 9 dubnu 1839. Oba Wheatstone a Cooke si prohlížel jejich zařízení jak “zlepšení k [existovat] elektromagnetický telegraf” ne jako nové zařízení.
Na onom světě Atlantského oceánu, Samuel Morse samostatně vyvinul verzi elektrického telegrafu že on neúspěšně demonstroval na 2 září 1837. Brzy po on byl spojený Alfred Vail kdo vyvinul registr — terminál telegrafu, který začlenil zaznamenávat zařízení pro zaznamenání zpráv k děrné pásce. Toto bylo demonstrováno úspěšně přes tři míle (pět kilometrů) na 6 lednu 1838 a nakonec přes čtyřicet mílí (64 kilometrů) mezi Washingtonem, DC a Baltimore na 24 květnu 1844. Patentovaný vynález ukázal se lukrativní a 1851 telegrafních linek ve Spojených státech překlenulo přes 20,000 mílí (32,000 kilometrů).[5]
První transatlantický telegrafní kabel byl úspěšně dokončen na 27 červenci 1866, dovolovat transatlantické telegrafní komunikace poprvé. Dříve transatlantické kabely instalovaly v 1857 a 1858 jen operoval na několik dní nebo týdny předtím oni propadli.[6]
Konvenční telefon byl vynalezen Alexander zvonkem v 1857. Ačkoli v 1849 Antonio Meucci vymyslel přístroj to dovolilo elektrické tranmission hlasu přes linku. Meucci zařízení záviselo na electrophonic účinku a byl s malou praktickou hodnotou protože to vyžadovalo, aby uživatelé podal přijímač v jejich ústech “slyšet” co bylo bytí říkalo.[7]
První komerční telefonní služby byly nastavení v 1878 a 1879 na jak stranách Atlantiku ve městech nového útočiště tak Londýně. Bell měl patenty potřebované pro takové služby v obou zemích. Technologie stala se rychle od tohoto bodu, s pohřbít-městské hranice být stavěn a výměny v každém hlavním městě Spojených států střední-1880 . Technologie přepínání také se zlepšila.[8][9] Přes toto, transatlantická komunikace zůstala nemožná pro zákazníky dokud ne 7. ledna 1927 když spojení esablished rádio používání. Nicméně žádné propojení kabelem existovalo až do tretky-1 inaugerated 25. září 1956 poskytoval 36 obvodů telefonu. [10]
Rádio a televize
V 1832, James Lindsay dal třídě demonstraci bezdrátové telegrafie k jeho studentům. 1854 on byl schopný demonstrovat přenos napříč Firth Taye z Dundee k Woodhaven, vzdálenost dvou mílí, vody používání jak média tranmission.[11]
Oslovovat Franklin institut v 1893, Nikola Tesla popisoval a demonstroval v detailu principy bezdrátové telegrafie. Aparát, který on používal obsahoval všechny elementy, které byly včleněny do rozhlasových systémů před vývojem elektronky. Nicméně to nebylo dokud ne 1900, ten Reginald Fessenden byl schopný wirelessly předat lidský hlas. V prosinci 1901, Guglielmo Marconi založil radiové spojení mezi Británií a Spojené státy vynášet jemu Nobelovu cenu ve fyzice v 1909 (který on sdílel to s Karlem Braunem).[12]
25. března 1925, John Logie Baird byl schopný demonstrovat tranmission filmů u londýnského obchodního domu Selfridges. Nicméně jeho zařízení adaquately polotóny displeje a tak jediný představoval siluetu zaznamenaného obrazu. Tento problém byl opraven v říjnu toho roku vést k veřejné demonstraci vylepšeného přístroje na 26 lednu 1926 znovu u Selfridges. Bairdovo zařízení se spoléhalo na Nipkow disk a tak stalo se známé jako mechanická televize. To tvořilo východisko pro experimentální vysílání dělaná Brity vysílat začátek korporace 30. září 1929.[13]
Nicméně pro většinu z dvacátého století televize závisely na katodovém paprsku trubka vynalezla Karl Braun. První pracovní verze takový televize byla produkována Philo Farnsworth a ukázal jeho rodině 7. září 1927. Farnsworthovo zařízení by soutěžilo s prací Vladimira Zworykin kdo také produkoval pracovní elektronickou televizi v 1929. Zworykin zařízení mělo podporu vlivné Radio korporace Ameriky (RCA) nicméně nakonec se dvoří akci mezi Farnsworthem a RCA by rozlišoval v laskavosti Farnswortha.[14]
Počítačové sítě a internet
11. září 1940 George Stibitz byl schopný přenášet problémy teletype používání k jeho komplexu počítají kalkulačku v New Yorku a přjímají vypočítavé výsledky couvají na Dartmouth vysoké škole v nový Hampshire.[15] Tato konfigurace centralizovaného počítače nebo sálový počítač se vzdálenými prostými terminály zůstali populární během 1950 . Nicméně to nebylo dokud ne 1960 že výzkumníci začali vyšetřovat paketové přepínání — technologie, která by dovolila kusy dat být poslán k různým počítačům bez prvního procházení přes centralizovaný sálový počítač. Čtyři-uzlová síť se objevila 5. prosince 1969 mezitím University Kalifornie, Los Angeles, Stanford výzkumný ústav, University Utahu a University Kalifornie, Santa Barbara. Tato síť by se stala ARPANET, který 1981 by sestával z 213 uzlů.[16] V červnu 1973, první non-americký uzel byl přidán k síti patřit k norskému NORSAR projektu. Toto bylo krátce následované uzlem v Londýně.[17]
ARPANET má vývoj soustředěný kolem Request pro proces poznámky a 7. dubna 1969, RFC 1 byl vydáván. Tento proces je důležitý, protože ARPANET by nakonec se spojil s jinými sítěmi k formě Internet a mnoho z protokolů Internet spoléhá se na dnes byl specifikovaný přes tento proces. V září 1981, RFC 791 představený Internet protokol v4 (IPv4) a RFC 793 představil Transmission řídící protokol (TCP) — tak vytvářet TCP/IP protokol to hodně Internet spoléhá se na dnes. Uvolněnější dopravní protokol to, na rozdíl od TCP, negarantoval řádné doručení paketů nazvaný User Datagram protokol (UDP) byl předložen na 28 srpnu 1980 jako RFC 768. An e-mailuje protokol, SMTP, byl představen v srpnu 1982 RFC 821 a HTTP/1. 0 protokol, který by dělal hyperlinked Internet možný byl představen 1996. května RFC 1945.
Nicméně ne všechny důležité vývoje byly dělány přes Request pro proces poznámky. Dva populární spojovací protokoly pro lokální počítačové sítě (lokální sítě) také objevily se v 1970 . Patent pro známkový prstenový protokol byl defiloval kolem Olof Soderblom 29. října 1974.[18] A papír na Ethernetovém protokolu byl publikován Robertem Metcalfeem a David Boggs v červenci 1976 záležitosti Komunikace ACM.[19] Od pozdní 1980 dokud ne pozdní 1990 oba protokoly by měly úspěch v síťovém trhu s známkovým prstenovým protokolem zlostně podporovaný IBM. Ale nakonec většina lokálních sítí by se rozhodovala pro Ethernetový protokol začátkem dvacet-první století.
Moderní operace
Telefon
Dnes, fixovaný-linkové telefonní systémy ve většině obytných domovech zůstanou analogií a, ačkoli krátký-hovory vzdálenosti mohou být se ovládal od konce-k-konec jako analogie signalizuje, zvýšeně poskytovatelé telefonní služby průhledně přemění signály k digitální dříve, jestliže nutný, coverting je zpátky do analogie pro příjem. Mobilní telefony měly dramatický vliv na poskytovatelích telefonní služby. Předplatná mobilního telefonu nyní outnumber opravil předplatná linky v mnoha trhách. Prodeje mobilních telefonů v roce 2005 tvořily 816.6 milión s tím bytím čísla téměř stejně sdílel to mezi trhy Asie/Pacifik (204m), západní Evropa (164m), CEMEA (centrální Evropa, Střední východ a Afrika) (153.5m), severní Amerika (148m) a latinská Amerika (102m).[20] V podmínkách nových předplatných přes pět roků od 1999, Afrika má outpaced jiné trhy s 58.2% růst se vyrovnal příštímu největšímu trhu, Asie, který chlubil se 34.3% rostoucí.[21] Zvýšeně tyto telefony jsou opraveny digitálními systémy takový jako GSM nebo W-CDMA s mnoha chosing trhů znehodnotit analogové systémy takový jako zesilovače.[22]
Nicméně tam byly stejně drastické změny v telefonním spojení v zákulisí. Začínat operací tretky-8 v roce 1988, 1990 je pila rozšířené přijetí systémů založených kolem optických vláken. Výhoda komunikování s optickými vlákny je že oni nabídnou drastické zvýšení v datové funkci. Tretka-8 sám byl schopný vysílat nést 10 časů tolik telefonních hovorů jako poslední měděný kabel položený v té době a dnešní optické vlákno kabely jsou schopné nést 25 časů tolik telefonních hovorů jako tretka-8.[23] Toto rychlé zvyšování kapacity dat je kvůli několika faktorům. Firstly, optická vlákna jsou fyzicky hodně menší než soupeřící technologie. Zadruhé, oni netrpí crosstalk, který míní několik sto je moci být snadno svazován v jediném kabelu.[24] Lastly, zlepšení v multiplexing mají vedení k exponenciálnímu růstu v datové kapacitě jediného vlákna. Toto je kvůli technologiím taková jak hustá vlnová délka-divize multiplexing, který na jeho nejzákladnější úrovni je stavba kanály násobku založené na rozdělení frekvence jak diskutoval v Technické základy sekce.[25] Nicméně přes zálohy technologií taková jak hustá vlnová délka-divize multiplexing, technologie založily kolem budovy kanály násobku založené na rozdělení času takový jak synchronní optické síťování a synchronní digitální hierarchie zůstanou dominantní.[26]
Pomáhat při komunikaci přes tyto sítě je protokol známý jako Asynchronous převod režim (ATM). Jako technologie, ATM vyvstával v 1980 a byl představil si být část Broadband integrovaný opraví digitální síť. Síť nakonec propadla, ale technologie způsobila zrod k ATM fóru, které v roce 1992 vydávalo jeho první standard.[27] Dnes, přes konkurenty takový jak Multiprotocol označí přepínání, ATM zůstane protokolem volby většiny majora dálkové optické sítě. Důležitost ATM protokolu byla hlavně v jeho ponětí o stezkách založení pro data přes síť a spojování dopravní kontrakt s těmito stezkami. Kontrakt provozu byl nezbytně dohoda mezi uživatelem a sítí o jak síť měla zabývat se daty. Toto bylo důležité, protože telefonní hovory mohly sjednat smlouvu aby garantoval sebe konstantní přenosová rychlost, něco to bylo nezbytné zajistit hovor mohl vzít místo bez hlasu návštěvníka být zdržen v částech nebo hranici kompletně.[28]