История развития электросвязи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Ростовский государственный колледж связи и информатики

Реферат

По дисциплине: "Физика"

На тему: "История развития электросвязи"

Выполнил: Силин Е.О.

Преподаватель: Скляров Ф.В.

г. Ростов на Дону 2014 г.

План

1. Телеграф

В 1792 г. Женевский физик Жорж Луи Лесаж описал свой проект линии электрической связи, основанной на прокладке 24 медных неизолированных проволок в глиняной трубе, внутри которой через каждые 1,5...2м устанавливались бы перегородки-шайбы из глазурованной глины или стекла с отверстиями для проволок. Последние, таким образом, сохраняли бы параллельное расположение, не соприкасаясь между собой. По одной неподтверждённой, но весьма вероятной версии Лесанж в 1774 г. в домашних условиях провёл несколько удачных опытов телеграфирование по схеме Морисона - с электризацией бузиновых шариков, притягивающих буквы. Передача одного слова занимала 10...15 мин, а фразы 2...3 часа.

Профессор И. Бекман из Карлсруэ в 1794 г. писал: "Чудовищная стоимость и другие препятствия никогда не позволят серьёзно рекомендовать применение электрического телеграфа.

А всего лишь через два года после этого пресовутого "никогда" по проекту испанского медика Франсиско Саьвы военным инженером Августином Бетанкуром была сооружена первая в мире линия электрического телеграфа длиной 42 км между Мадридом и Аранхуэсом.

Ситуация повторилась через четверть века спустя. С 1794 года с начало в Европе, а затем в Америке широкое распространение получил так называемый семафорный телеграф, изобретённый французским инженером Клодом Шаппом и даже описанный Александром Дюма в романе "Граф Монтекристо". На трассе линии строились на расстоянии прямой видимости (8...10 км) высокие башни с шестами типа современных антенн с подвижными перекладинами, взаимное расположение которых обозначало букву, слог или даже целое слово. На передающей станции сообщение кодировалось, и перекладины поочерёдно устанавливались в нужные положения. Телеграфисты последующих станций дублировали эти положения. На каждой башне посменно дежурили двое: один - принимал сигнал от предыдущей станции, другой - передавал его на следующую станцию.

Хотя этот телеграф и послужил человечеству более полувека, он не удовлетворял потребности общества в быстрой связи. На передачу одной депеши затрачивалось в среднем 30 мин. Неизбежно были перерывы связи при дождях, туманах, вьюгах. Естественно, что "чудаки" изыскивали более совершенные средства связи. Лондонский физик и астроном Френсис Рональдс в 1816 г. начал проводить опыты с электростатическим телеграфом. В своём саду, в пригороде Лондона, он соорудил 13-километровую линию из 39 неизолированных проводов, которые подвешивались посредством шелковых нитей на деревянных рамах, установленных через 20 м. Часть линии была подземной - в траншею глубиной 1,2 м и длиной 150 м был уложен деревянный просмоленный желоб, на дне которого были расположены стеклянные трубки с пропущенными в них медными проволоками.

В 1823 г. Рональдс опубликовал брошюру с изложением полученных результатов. Кстати, это был первый в мире печатный труд в области электрической связи. Но когда он предложил свою систему телеграфа властям, Британское Адмиралтейство заявило: "Их светлости вполне удовлетворены существующей системой телеграфа (вышеописанного семафорного) и не намерены заменять её другой".

Буквально через несколько месяцев после открытия Эрстедом эффекта воздействия электрического тока на магнитную стрелку эстафету дальнейшего развития электромагнетизма подхватил знаменитый французский физик, теоретик, Андре Ампер - основоположник электродинамики. В одном из своих сообщений в академии наук в октябре 1820 года он первым выдвинул идею электромагнитного телеграфа. " Подтвердилась возможность, - писал он, - заставить перемещаться намагниченную стрелку, находящуюся на большом расстоянии от батареи, с помощью очень длинного провода". И далее: "Можно было бы... передавать сообщения, посылая телеграфные сигналы по очереди по соответствующим проводам. При этом количество проводов и стрелок должно быть взято равным числу букв в алфавите. На приёмном конце должен находиться оператор, который записывал бы переданные буквы, наблюдая отклоняющиеся стрелки. Если провода от батареи соединить с клавиатурой, клавиши которой были бы помечены буквами, то телеграфирование можно будет осуществлять нажатием клавиш. Передача каждой буквы занимала бы лишь время, необходимое для нажатия клавиш, с одной стороны, и прочтения буквы - с другой стороны".

Не принимая новаторскую идею, английский физик П. Барлоу в 1824 году писал: "В самой ранней стадии экспериментов с электромагнетизмом Ампер предложил создать телеграф мгновенного действия при помощи проводов и компасов. Однако сомнительным было утверждение,... что окажется возможным осуществить указанный проект с проводом длинной до четырёх миль (6,5 км). Произведенные мною опыты обнаружили, что заметное ослабление действия происходит уже при длине провода 200 футов (61 метр), и это меня убедило в неосуществимости подобного проекта".

А всего лишь еще через восемь лет член-корреспондент Российской академии наук Павел Львович Шиллинг воплотил идею Ампера в реальную конструкцию.

Изобретатель электромагнитного телеграфа П.Л. Шиллинг первым понял сложность изготовления на заре электротехники надёжных подземных кабелей и предложил наземную часть проектируемой в 1835-1836 гг. телеграфной линии сделать воздушной, подвесив неизолированный голый провод на столбах вдоль Петергофской дороги. Это был первый в мире проект воздушной линии связи. Но члены правительственного "Комитета для рассмотрения электромагнетического телеграфа" отвергли показавшийся им фантастическим проект Шиллинга. Его предложение было встречено недоброжелательными и насмешливыми возгласами.

А через 30 лет, в 1865 году, когда протяженность телеграфных линий в странах Европы составила 150 000 км, 97% из них приходились на долю линий воздушной подвески.

2. Телефон

Изобретение телефона принадлежит 29-летнему шотландцу, Александру Грехем Беллу. Попытки передачи звуковой информации посредством электричества предпринимались начиная с середины XIX столетия. Едва ли не первым в 1849-1854 гг. разрабатывал идею телефонирования механик парижского телеграфа Шарль Бурсель. Однако в действующее устройство свою идею он не воплотил.

Белл с 1873 года пытался сконструировать гармонический телеграф, добиваясь возможности передавать по одному проводу одновременно семь телеграмм (по числу нот в октаве). Он использовал семь пар гибких металлических пластинок, подобных камертону, при этом каждая пара настраивалась на свою частоту. Во время опытов 2 июня 1875 года свободный конец одной из пластинок на передающей стороне линии приварился к контакту. Помощник Белла механик Томас Ватсон, безуспешно пытаясь устранить неисправность, чертыхался, возможно, даже используя не совсем нормативную лексику. Находящийся в другой комнате и манипулировавший приемными пластинками Белл своим чутким натренированным ухом уловил звук, дошедший по проводу. Самопроизвольно закрепленная на обоих концах пластинка превратилась в гибкую своеобразную мембрану и, находясь над полюсом магнита, изменяла его магнитный поток. Вследствие этого поступавший в линию электрический ток изменялся соответственно колебаниям воздуха, вызванным бормотанием Ватсона. Это был момент зарождения телефона.

Устройство называлось "трубкой Белла". Ее следовало прикладывать попеременно то ко рту, то к уху либо пользоваться двумя трубками одновременно.3. Радио

7 мая (25 апреля по старому стилю) 1895 г. произошло историческое событие, которое по достоинству было оценено лишь спустя несколько лет. На заседании физического отделения Русского физико-химического общества (РФХО) выступил преподаватель Минного офицерского класса Александр Степанович Попов с докладом "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям". Во время доклада А.С. Попов демонстрировал работу созданного им устройства, предназначенного для приёма и регистрации электромагнитных волн. Это был первый в мире радиоприемник. Он чутко реагировал электрическим звонком на посылки электромагнитных колебаний, которые генерировались вибратором Герца.

Схема первого приёмника А.С. Попова.

Вот что писала газета "Кронштадский вестник" от 30 апреля (12 мая) 1895 г. по этому поводу: Уважаемый преподаватель А.С. Попов... комбинировал особый переносной прибор, отвечающий на электрические колебания обыкновенным электрическим звонком и чувствительный к герцевским волнам на открытом воздухе на расстоянии до 30 сажень.

Изобретение радио Поповым было закономерным итогом его целеустремлённых исследований электромагнитных колебаний.

В 1894 г. в своих опытах А.С. Попов начал использовать в качестве индикатора электромагнитных излучений когерер французского учёного Э. Бранли (стеклянная трубка, заполненная металлическими опилками), впервые применённый для этих целей английским исследователем О. Лоджем. Александр Степанович упорно работал над повышением чувствительности когерера к лучам Герца и восстановлением его способности регистрировать на новые импульсы электромагнитного излучения после воздействия предыдущей электромагнитной посылки. В результате Попов пришел к оригинальной конструкции устройства для приёма электромагнитных колебаний, тем самым, сделав решающий шаг к созданию системы для передачи и приема сигналов на расстояние.

От опытов в стенах Минного класса Александр Степанович перешел к опытам на открытом воздухе. Здесь он реализовал новую идею: для повышения чувствительности присоединил к приёмному устройству тонкую медную проволоку - антенну. Дальность сигнализации от генератора колебаний (вибратора Герца) до приёмного устройства достигла уже нескольких десятков метров. Успех был полный.

Эти опыты по сигнализации на расстояние, т.е. в сущности, радиосвязь, проводились в начале 1895 г. К концу апреля Попов счел возможным обнародовать их на заседании физического отделения РФХО. Так 7 мая 1895 г. стало днём рождения радио - одного из величайших изобретений XIX века.

4. Телевидение

Современное электронное телевидение зародилось в Санкт-Петербурге в проекте преподавателя Технологического института Бориса Львовича Розинга. В 1907 году он оформил патентные заявки в России, Германии и Англии на изобретение телевизионного устройства с электронно-лучевой трубкой (прототипом кинескопа), а 9 мая 1911 года продемонстрировал изображение на экране кинескопа.

"...Профессор Розинг,- писал впоследствии В.К. Зворыкин), ассистировал Розингу, а в 1918 году эмигрировал в США, став знаменитым учёным в области телевидения и медицинской электроники), - открыл принципиально новый подход к телевидению, с помощью которого он надеялся преодолеть ограничения систем механической развёртки...".

Действительно, в 1928-1930 гг. в США и в ряде европейских стран началось ТВ вещание с помощь не электронных, а механических систем, позволяющих передавать лишь элементарные изображения с чёткостью (30-48 строк). Регулярные передачи из Москвы по стандарту 30 строк, 12,5 кадра велись на средних волнах с 1 октября 1931 г. Аппаратура разрабатывалась во Всесоюзном электротехническом институте П.В. Шмаковым и В.И. Архангельским. электрический телеграф телефонирование

В начале 30-х годов на зарубежных выставках, а затем и в магазинах стали появляться телевизоры на кинескопах. Однако чёткость изображения оставалась низкой, так как на передающей стороне по-прежнему использовались механические развёртывающие устройства.

В повестке дня важная задача - создание системы, аккумулирующую световую энергию от передаваемого изображения. Первым практически решил эту задачу В.К. Зворыкин, работавший в Американской радио корпорации (RCA). Ему удалось создать, кроме кинескопа, передающую трубку с накоплением зарядов, которую он навал иконоскопом (по-гречески "наблюдать изображение"). Доклад о разработке им с группой сотрудников полностью электронной ТВ системы, с чёткостью около 300 строк, Зворыкин сделал 26 июня 1933 года на конференции общества радиоинженеров США. А через полтора месяца после этого он прочёл свой сенсационный доклад перед учёными и инженерами Ленинграда и Москвы.

В выступлении профессора Г.В. Брауде было отмечено, что у нас А.П. Константинов сделал передающую трубу с накоплением зарядов, похожую по принципу действия на трубку Зворыкина. А.П. Константинов посчитал нужным уточнить: "В моём устройстве в основном применён тот же самый принцип, но неизмеримо изящнее и практичнее сделано это у д-ра Зворыкина..."

5. Искусственные спутники Земли

4 октября 1957 года в СССР был запущен первый в мире искусственный спутник Земли. Ракета-носитель доставила спутник на заданную орбиту, наивысшая точка которой находится на высоте около 1000 км. Этот спутник имел форму шара диаметром 58 см и весил 83,6 кг. На нем были установлены 4 антенны и 2 радиопередатчика с источниками питания. Искусственные спутники Земли могут быть использованы в качестве: ретрансляционной станции, для телевидения, значительно расширяющей дальность действия телепередач; радионавигационного маяка.

6. Мобильная связь

На протяжении всей своей истории человечество испытывало острую необходимость в средствах быстрой передачи информации на большие расстояния. На заре цивилизации для этого использовались различные примитивные способы сигнальные костры, барабаны, почтовые голуби и т. д. С развитием науки эти технологии все более совершенствовались изобретение электричества со временем позволило соединять проводами между собой удаленные на большое расстояние объекты и практически моментально обмениваться между ними достаточно приличными объемами информации.

Перелом ситуации произошёл с появлением микропроцессоров и цифровых возможностей. И уже в апреле 1973 года главный инженер компании Motorola Мартин Купер первым в мире позвонил с сотового телефона. Мобильные телефоны начали распространяться с огромной скоростью. Уже через 5 лет более сотни человек были счастливыми обладателями необычного устройства. Телефон тогда был далёк от современного, он весил около килограмма и напоминал большой кирпич. К 1985 году уже тысячи людей пользовались мобильными телефонами, а в 1995 году число владельцев телефонов превысило 100 миллионов.

В 21 веке мобильный телефон превратился в мультимедийное устройство. Теперь телефон может заменить радио, будильник, плеер и даже игровую приставку. Широкое распространение получил, так называемый, мобильный контент: игры, музыкальные и видеофалы, а также прочие мультимедийные файлы, которые сохраняются в память телефона. Сейчас мобильные телефоны ушли далеко за грань средств связи и превратились в многофункциональные устройства.

7. Возникновение Интернета

4 октября 1957 года СССР запустил первый искусственный спутник Земли, в результате чего отставание США стало видно невооруженным взглядом. Запуск первого искусственного спутника и стал причиной подписания президентом США Дуайтом Эйзенхауэром документа о создании в рамках министерства обороны Агентства по перспективным научным проектам и исследованиям - ARPA (Advanced Research Projects Agency).

В августе 1962 года Дж. Ликлайдером (J.C.R. Licklider) из Массачусетского технологического института (MIT) была опубликована серия заметок, в которой обсуждалась концепция "Галактической сети" (Galactic Network). Автор предвидел создание глобальной сети взаимосвязанных компьютеров, с помощью которой каждый сможет быстро получать доступ к данным и программам, расположенным на любом компьютере. По духу эта концепция очень близка к современному состоянию Интернета. В октябре 1962 года Ликлайдер стал первым руководителем этого компьютерного проекта. Управление Advanced Research Projects Agency (ARPA) сменило название на Defence Advanced Research Projects Agency (DARPA) в 1971 году, затем вернулось к прежнему названию ARPA в 1993 году и, наконец, снова стало именоваться DARPA в 1996 году. В статье используется текущее название - DARPA. Ликлайдер сумел доказать своим преемникам по работе в DARPA - Ивану Сазерленду (Ivan Sutherland) и Бобу Тейлору (Bob Taylor), а также исследователю из MIT Лоуренсу Робертсу всю важность этой сетевой концепции.

Леонард Клейнрок из MIT опубликовал первую статью по теории пакетной коммутации в июле 1961 года, а первую книгу - в 1964 году. Клейнрок убедил Робертса в теоретической обоснованности пакетных коммутаций (в противоположность коммутации соединений), что явилось важным шагом в направлении создания компьютерных сетей. Другим ключевым шагом должна была стать организация реального межкомпьютерного взаимодействия. Для изучения этого вопроса Робертс совместно с Томасом Меррилом (Thomas Merrill) в 1965 году связал компьютер TX-2, расположенный в Массачусетсе, с ЭВМ Q-32, находившейся в Калифорнии. Связь осуществлялась по низкоскоростной коммутируемой телефонной линии. Таким образом, была создана первая в мире (хотя и маленькая) нелокальная компьютерная сеть. Результатом этого эксперимента стало понимание того, что компьютеры с разделением времени могут успешно работать вместе, выполняя программы и используя данные на удаленной машине. Стало ясно и то, что телефонная система с коммутацией соединений абсолютно непригодна для построения компьютерной сети. Убежденность Клейнрока в необходимости пакетной коммутации получила еще одно подтверждение.

В конце 1966 года Робертс начал работать в DARPA над концепцией компьютерной сети. Вскоре появился план ARPANET, опубликованный в 1967 году. На конференции, где Робертс представлял свою статью, был сделан еще один доклад о концепции пакетной сети. Его авторами были английские ученые Дональд Дэвис (Donald Davies) и Роджер Скентльбьюри (Roger Scantlebury) из Национальной физической лаборатории (NPL). Скентльбьюри рассказал Робертсу о работах, выполнявшихся в NPL, а также о работах Пола Бэрена (Paul Baran) и его коллег из RAND (американская некоммерческая организация, занимающаяся стратегическими исследованиями и разработками). В 1964 году группа сотрудников RAND написала статью по сетям с пакетной коммутацией для надежных голосовых коммуникаций в военных системах. Оказалось, что работы в MIT (1961 - 1967), RAND (1962 - 1965) и NPL (1964 - 1967) велись параллельно при полном отсутствии информации о деятельности друг друга. Разговор Робертса с сотрудниками NPL привел к заимствованию слова "пакет" и решению увеличить скорость передачи по каналам проектируемой сети ARPANET с 2,4 Кб/с до 50 Кб/с. Публикации RAND стали причиной возникновения ложных слухов о том, что проект ARPANET как-то связан с построением сети, способной противостоять ядерным ударам. Создание ARPANET никогда не преследовало такой цели. Только в исследовании RAND по надежным голосовым коммуникациям, не имевшем прямого отношения к компьютерным сетям, рассматривались условия ядерной войны. Однако в более поздних работах по Интернет-тематике действительно делался акцент на устойчивости и живучести, включая способность продолжать функционирование после потери значительной части сетевой инфраструктуры.

В августе 1968 года, после того как Робертс и организации, финансируемые из бюджета DARPA, доработали структуру и спецификацию ARPANET, DARPA выпустило запрос на расценки (Request For Quotation, RFQ), организовав открытый конкурс на разработку одного из ключевых компонентов - коммутатора пакетов, получившего название Интерфейсный процессор сообщений (Interface Message Processor, IMP). В декабре 1968 года конкурс выиграла группа во главе с Фрэнком Хартом (Frank Heart) из компании Bolt-Beranek-Newman (BBN). После этого роли распределились следующим образом. Команда из BBN работала над интерфейсными процессорами сообщений, Боб Кан принимал активное участие в проработке архитектуры ARPANET, Робертс совместно с Ховардом Фрэнком (Howard Frank) и его группой из Network Analysis Corporation проектировали и оптимизировали топологию сети, группа Клейнрока из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) готовила систему измерения характеристик сети. Другими активными участниками проекта были Винт Серф, Стив Крокер (Steve Crocker) и Джон Постел (John Postel). Позднее к ним присоединились Дэвид Крокер (David Crocker), которому суждено было сыграть важную роль в документировании протоколов электронной почты, и Роберт Брейден (Robert Braden), создавший первые реализации протоколов NCP и TCP для мейнфреймов IBM.

Благодаря тому, что Клейнрок был известен как автор теории пакетной коммутации и как специалист по анализу, проектированию и измерениям, его Сетевой измерительный центр в UCLA был выбран в качестве первого узла ARPANET. Тогда же, в сентябре 1969 года, компания BBN установила в Калифорнийском университете первый Интерфейсный процессор сообщений и подключила к нему первый компьютер. Второй узел был образован на базе проекта Дуга Энгельбарта (Doug Engelbart) "Наращивание человеческого интеллекта" в Стэнфордском исследовательском институте (SRI). В SRI организовали Сетевой информационный центр, который возглавила Элизабет Фейнлер (Elizabeth [Jake] Feinler). В функции центра входило поддержание таблиц соответствия между именами и адресами компьютеров, а также обслуживание каталога запросов на комментарии и предложения (Request For Comments, RFC). Через месяц, когда SRI подключили к ARPANET, из лаборатории Клейнрока было послано первое межкомпьютерное сообщение. Двумя следующими узлами ARPANET стали Калифорнийский университет в городе Санта-Барбара (UCSB) и Университет штата Юта. В этих университетах развивались проекты по прикладной визуализации. Глен Галлер (Glen Guller) и Бартон Фрайд (Burton Fried) из UCSB исследовали методы отображения математических функций с использованием дисплеев с памятью, позволяющих справиться с проблемой перерисовки изображения по сети. Роберт Тейлор и Иван Сазерленд в Юте исследовали методы рисования по сети трехмерных сцен. Таким образом, к концу 1969 года четыре компьютера были объединены в первоначальную конфигурацию ARPANET - взошел первый росток Интернета.

В декабре 1970 года Сетевая рабочая группа (Network Working Group, NWG) под руководством С. Крокера завершила работу над первой версией протокола, получившего название Протокол управления сетью (Network Control Protocol, NCP). После того, как в 1971 - 1972 годах были выполнены работы по реализации NCP на узлах ARPANET, пользователи сети наконец смогли приступить к разработке приложений. В 1972 году появилось первое "горячее" приложение - электронная почта. В марте Рэй Томлинсон (Ray Tomlinson) из BBN, движимый необходимостью создания для разработчиков ARPANET простых средств координации, написал базовые программы пересылки и чтения электронных сообщений. Позже Робертс добавил к этим программам возможности выдачи списка сообщений, выборочного чтения, сохранения в файле, пересылки и подготовки ответа. С тех пор более чем на десять лет электронная почта стала крупнейшим сетевым приложением.

Список литературы

1. Журнал "Радио": 1998г. №3, 1997г. №7, 1998г. №11, 1998г. №2.

2. Радиоежегодник-1985.

3. Фигурнов В.Э. "IBM PC для пользователя. Краткий курс".

4. Большая Советская Энциклопедия.

Размещено на Allbest.ru