 |
Радиоэлектронные коммуникации
|
|
|
|
Новый этап развития коммуникационных технологий связан с технической революцией XIX - XX вв.
Можно долго спорить о том, какое из изобретений человечества в области информационных технологий более значимо. Результаты многочисленных опросов говорят о том, что это – телефон; наш главный специалист в области связи академик В.Котельников считает, что радио, а сегодня многие наверняка проголосуют за Интернет. Видимо будет правильным объединить все эти достижения в рамках единого понятия «электросвязь», так как все они базируются на познании человеком законов электричества.
Все современные коммуникационные технологии (телеграф, телефон, телевидение, Интернет, радио) схожи по структуре. В начале канала связи располагается устройство преобразования информации (звука, изображения, текста) в электрический сигнал, далее его переводят в форму, пригодную для передачи на большие расстояния, усиливают и передают в кабельную сеть или излучают в пространство. При необходимости предусматриваются промежуточные усилители и ретрансляторы. Сигнал попадает на другом конце канала связи в приемник-усилитель, приводится в форму, удобную для обработки и хранения, вновь преобразуется в звук, изображение или текст.
Первым электромагнитным коммуникационным устройством стал телеграф, обеспечивший передачу на расстояние дискретных буквенно-цифровых сообщений и их запись в пункте приема. Отдельные экземпляры телеграфных аппаратов появились в начале 30-х гг. XIX в. В России первый практически пригодный телеграфный аппарат создал П.Л.Шиллинг в 1832 г. Вскоре началось строительство кабельных телеграфных линий. В 1841-1843 гг. была сооружен российский телеграфный канал Петербург - Царское Село протяженностью 25 км.
|
|
|
В 70-е гг. XIX в. происходило бурное развитие телеграфа. Возникали все новые и новые идеи по его совершенствованию. Ставилась, например, задача одновременной передачи нескольких телеграмм по одному проводу. Работая над этой проблемой, А.Белл пришел к идее создания телефона. Он по образованию был филологом, а для получения глубоких знаний в области звукового строя языка несколько лет занимался акустикой – разделом физики, изучающим колебания звуковой частоты. Эти знания помогли ему добиться желаемой цели. 7 марта 1876 г. им был получен патент на изобретение телефона. К 1900 г. было выдано более 3 тыс. патентов на изобретения, связанные с телефонными устройствами, а количество установленных телефонных аппаратов достигло 1,5 млн.
Изобретение телеграфа и телефона позволяло передавать информацию на большие расстояния, но для этого требовалось наличие предварительно проложенного кабеля. В 1888 г. немецкий физик Генрих Герц экспериментально доказал существование электромагнитных волн, распространяемых в пространстве. Это активизировало поисковые работы по созданию устройств для приема и передачи сообщений без проводов.
7 мая 1895 г. А.Попов продемонстрировал аппарат для приема электромагнитных волн, несущих информацию, закодированную азбукой Морзе. Через год в Лондоне итальянский изобретатель Г.Маркони показал аппарат для передачи и приема радиосигналов. Вскоре им была основана компания по изготовлению аппаратов для беспроволочного телеграфа. Дальность радиосвязи в 1899 г. была доведена до 100 км, в 1900 г. – до 1000 км, а в 1903 стало возможным передавать информацию между континентами.
Но естественным желанием человека была передача на расстоянии не только текстовой и звуковой информации, но и визуальных изображений.
Впервые передачу на расстояние неподвижного изображения осуществил в 1855 г. итальянский физик Дж.Казелли. Сконструированный им электромеханический аппарат, мог передавать изображение текста, чертежа или рисунка. Передаваемая информация предварительно наносилась на свинцовую фольгу специальным изолирующим лаком, так что оригинал представлял собой совокупность перемежающихся элементов с большой (фольга) и ничтожно малой (лак) электропроводностью. Аппараты Казелли использовались на линиях связи Москва - Петербург (1866-68 гг.), Париж - Марсель, Париж - Лион. Однако несовершенство таких аппаратов и, главным образом, необходимость переноса передаваемого изображения на фольгу ограничили область их применения.
|
|
|
В 1868 г. немецкий изобретатель Б.Мейер предложил способ записи принимаемого изображения с помощью одновитковой спирали, покрытой слоем типографской краски. На обычной бумаге, прижимаемой в определённые моменты времени к вращающейся спирали, оставались мелкие штрихи, из которых и складывалось изображение. Этот способ применяется в усовершенствованном виде и сегодня.
Качественно новые способы и технические средства передачи изображений начали развиваться с 20-х гг. ХХ в. после открытия фотоэффекта, изобретения электронных ламп, усилителей электрических колебаний и создания разветвленной сети линий и каналов связи. В 30-х гг. в СССР были разработаны и получили распространение фототелеграфные аппараты, основанные на использовании при записи изображения фотографических методов и материалов. В Германии подобная аппаратура носила название бильдтелеграф, в США – телефакс, телеавтограф.
С 50-60-х гг. стали передавать не только фототелеграммы, но и изображения картографических материалов и газетных полос. Кроме фотографического появились и другие методы записи изображения. Поэтому ранее использовавшийся термин «фототелеграфная связь» по рекомендации Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) в 1953 г. был заменен на более общий – «факсимильная связь».
Следующим шагом в развитии информационных технологий стало изобретение передачи на расстояние движущихся изображений.
Первоначально это были оптико-механические устройства, разработку которых начал немецкий инженер Пауль Готлиб Нипков. В 1884 г. он запатентовал телевизионную систему, основанную на изобретенном им способе сканирования изображений с помощью непрозрачного вращающегося диска с 18 квадратными отверстиями, расположенными по спирали, которые рассекали кадр на 18 горизонтальных строк, изображения которых последовательно передавались на оптическую систему линз и фотоэлементов для последующей передачи по проводу, а в дальнейшем и по радиоканалу. В приемном устройстве преобразование информации происходило в обратном порядке.
|
|
|
В конце XIX в. (1897 г.) немецкий физик Карл Браун изобрел электронно-лучевую трубку (как говорили, «электронный световой карандаш»). Пучок электронов направлялся на экран, покрытый люминофором, и там, где в него попадал электронный луч, экран начинал светится. Перемещая луч электронов магнитными полями, на экране можно было проводить линии, а изменяя плотность потока – изменять яркость свечения и отображать движущиеся черно-белые картинки [45].
В 1907 г. российский инженер Б.Л.Розинг предложил использовать трубку Брауна в приемном телевизионном устройстве, а в передающей камере устройство типа диска Нипкова. В 1911 г. 9 мая он получил первое в мире изображение геометрических фигур.
Создание чисто электронного телевидения оказалось исключительно сложным делом. Оно связано в первую очередь с именем русского инженера В.К.Зворыкина, под руководством которого в США была сделана первая практически пригодная электронная телевизионная система, позволившая в 1936 г. начать первые телевизионные передачи. В 50-х гг. появились цветные телевизионные трубки, а в 70-х создали проекционные устройства для просмотра на больших экранах. Первые трансляции с чемпионата мира по футболу в Европе были организованы в 1958 г. Но уже в 1968 г., благодаря спутникам-ретрансляторам, весь мир уже мог смотреть Олимпиаду. Сегодняшний уровень развития некомпьютерных коммуникационных технологий обеспечивает передачу практически любых видов информации уже по мобильному телефону. Сегодня вы можете поддерживать оперативные коммуникации с любым человеком, находящимся в любой точке земного шара.
|
|
|
Таким образом, мы видим, что человек создал великое множество разнообразных информационных технологий, помогающих ему решать свои хозяйственные проблемы, удовлетворять потребности в знаниях, развлечениях и пр. Но самое замечательное заключается в том, что в ХХ в. был изобретен универсальный информационный инструмент – персональный компьютер.
Он позволяет работать с любым из перечисленных выше видов информационных ресурсов: создавать тексты на любом языке и сопровождать их любыми иллюстрациями; решать широчайший спектр математических задач; рисовать; работать с чертежами; хранить и редактировать фотографии, воспроизводить фильмы и аудиозаписи, напрямую обращаться к накопленным человечеством информационным сокровищам и т.д.
В следующей главе основные этапы развития компьютерных информационных технологий будут рассмотрены более подробно.
Контрольные вопросы и задания по материалам главы 3
1. В чем причины появления термина «информационная технология»?
2. Раскройте понятие информационной революции.
3. Каковы современные трактовки понятия «информационная технология»?
4. Назовите базовые компоненты информационной технологии.
5. Раскройте содержание понятия «знаковая система».
6. Дайте классификацию знаковых систем.
7. Почему естественный язык относится к знаковой системе?
8. Перечислите основные этапы развития письменной информационной технологии.
9. Опишите математические знаковые системы.
10. Дайте примеры образных знаковых систем.
11. Какие графические модели процессов организационного управления Вы знаете?
12. Каковы основные этапы эволюции информационных носителей?
13. Дайте понятие инструментария информационных технологий.
14. Как шло развитие инструментария для работы с текстами?
15. Опишите средства технологической поддержки математических расчетов.
16. Какой используется инструментарий для работы с образными моделями?
17. Какие информационно-измерительные устройства и приборы Вы знаете?
18. Дайте понятие коммуникационной технологии и опишите этапы ее развития.
|
|
|
