Телефонная и телеграфная сети

Итак, электрическая связь позволяет людям передавать информацию по линиям связи или без них на любые расстояния через телефонную и телеграфную сети электросвязи, через сети радиовещания и телевидения.

Как протянуть, например, линии телефонной связи, чтобы можно было соединить каждый телефонный аппарат с любым другим? Для этого каждый аппарат подсоединяется к ближайшей станции связи. Несколько станций, расположенных недалёко друг от друга, присоединены линиями связи к одной центральной станции, называемой узлом связи. А узлы соединены линиями, каждый с каждым. Так образуется сеть телефонной связи.

В этой сети каждый абонент (т. е. владелец телефонного аппарата) может соединиться с другим абонентом, пройдя через свою станцию, через узлы связи и через другую станцию. Количество линий, соединяющих между собой станции и узлы, значительно меньше числа абонентов. Ведь одновременно разговаривает только часть абонентов.)

Соединение абонентов друг с другом осуществляется на станциях. Естественно, что при этом каждому телефонному аппарату должен быть присвоен номер, который отличался бы от всех других.; Раньше на станциях сидели телефонистки, которые отвечали абоненту, как только он снимал трубку, и соединяли его с другим абонентом. Теперь станция стала автоматической и называется АТС - автоматическая телефонная станция. Когда человек снимает трубку телефонного аппарата и набирает номер, он приводит в действие большое количество механизмов, расположенных на многих станциях и узлах связи. Аналогичным образом строится сеть телеграфной связи, только здесь друг с другом соединяются телеграфные аппараты.

Для создания сети электросвязи надо иметь:

1) аппараты, которые преобразуют информацию (звук, текст телеграммы, изображение) в электрические сигналы или, наоборот, электрические сигналы превращают в информацию (их называют оконечными);

2) проводные или радиолинии связи, которые позволяют передавать электрические сигналы на далекое расстояние;

3) автоматические коммутационные станции, оборудованные специальными устройствами, соединяющими абонентов друг с другом.

Оконечные аппараты

Телеграфные аппараты

Телеграфный аппарат Морзе был одним из первых устройств, позволивших передать сообщение на далекое расстояние. В этом аппарате каждая буква передается с помощью ключа, к контакту которого подключена электрическая батарея и линия связи.) Нажал ключ - и в линию пошел ток, отпустил -ток прекратился" (рис. 1). На другом конце линия подсоединяется к электромагниту, который при прохождении через него тока притягивает к себе рычаг, на конце которого сидит колесико, погруженное в жидкую краску. Около колесика специальным пружинным механизмом (как в часах) протягивается лента. Нажал ключ - пошел ток, рычаг притянулся, колесико отпечатало след на ленте. Быстро отпустил ключ - получилась точка, задержался немного -получилось тире. Каждая буква алфавита обозначается кодовой комбинацией из точек и тире, образующих всем известную азбуку Морзе. Чтобы быстрее передать сообщение, самые распространенные в тексте буквы обозначаются самой короткой комбинацией. Например, буква Е (самая распространенная буква в английском языке) обозначена одной точкой. Буква III, которая встречается редко, обозначена четырьмя тире. Аппарат Морзе прожил свыше 100 лет, а его код все еще очень нужен людям. Ведь сигналы бедствия на море до сих пор передаются азбукой. Морзе.

Три точки - три тире - три точки (SOS) - этот сигнал знают все люди на Земле.

Современный телеграфный аппарат, применяемый на автоматических телеграфных станциях, называется телетайп, т. е. "печатающий на расстоянии". Он, конечно, отличается от аппарата Морзе. В нем нет ключа, а имеется клавиатура, такая же, как у пишущей машинки, и вместо точек и тире аппарат печатает сразу буквы. Интересно отметить, что Б. С. Якоби еще в 1850 г. построил буквопечатающий аппарат. Но он опередил время - только в XX в. такие аппараты нашли применение.

Телеграфные аппараты бывают разных конструкций, однако их можно разделить на два основных типа: одни печатают буквы на ленте - ленточные аппараты, а другие - прямо на листе бумаги, намотанном на рулон,- это рулонные аппараты (рис. 2). В современных аппаратах вместо азбуки Морзе используется другой - пятизначный код. Каждая буква изображается набором точек (импульсов тока) или пропусков между точками. Сумма точек или пропусков всегда равна 5. Если обозначить точку "1", а пропуск - "0", то буква Б выглядит так: 10011, буква X - 00101 и т. д. Легко подсчитать, что этим кодом можно передать 32 буквы. Чтобы передать в линию импульсы тока, соответствующие каждой букве, под клавишами аппарата имеется 5 подвижных стальных линеек с зубьями, как у пилы. При этом некоторые зубья на линейках отсутствуют. Линейки расположены так, что клавиша, опускаясь, нажимает сразу на все 5 линеек. Когда под клавишу попадает зуб, то линейка сдвигается в сторону. Если зуба нет, то линейка остается на месте. Линейка, которая сдвинулась в сторону, нажимает на пружинку и включает ток.

Рис. 1. Принцип действия аппарата Морзе.

Рис. 2 Современный рулонный телеграфный аппарат (без кожуха).

Расположение зубьев соответствует кодовой комбинации каждой буквы. Каждой единице кодовой комбинации буквы соответствует зуб, нулю - отсутствие "зуба". Специальный "распределитель" по очереди подключает линию к пружинкам и создает импульсы тока. Эти импульсы идут в линию и попадают в электромагниты приемного аппарата. Специальное сложное электромеханическое устройство "расшифровывает" эти импульсы, заставляя печатающий механизм печатать соответствующую букву на рулоне бумаги или на ленте.

Телефонные аппараты

Главные части любого телефонного аппарата -микрофон, телефон и номеронабиратель (рис. 5).

Микрофон преобразует звуковые волны в колебания электрического тока, а телефон эти электри-"ческие колебания преобразует опять в звуковые волны.

Микрофон - это металлическая коробка с угольным порошком. Сверху коробка закрыта тонкой пластинкой (мембраной), сделанной из проводящего электрический ток материала. Пластинка изолирована от коробки и лежит прямо на порошке. Действие микрофона основано на свойстве угольного порошка менять электрическое сопротивление в зависимости от давления, с которым его сжимают. Звуковые волны речи заставляют колебаться мембрану, и она сильнее или слабее сдавливает порошок. Если к микрофону (рис. 4, а) присоединить электрическую батарею так, чтобы ток проходил через порошок, то сила тока будет изменяться в зависимости от сопротивления порошка. Звуковые волны превратились в электрические колебания.

Чтобы эти колебания преобразовать обратно в звуковые, применяется телефон. Он представляет собой электромагнит, около которого находится стальная мембрана. В зависимости от силы тока она притягивается к электромагниту то сильнее, то слабее и создает воздушные колебания (рис. 4, б).

Телефон в аппарате подключен через трансформатор. Микрофон подключен к " середине первичной обмотки трансформатора и питается током от батареи на станции, когда рычаг поднят. Когда рычаг телефона нажат (опущен вниз), телефон и микрофон от линии отключены, а к линии в это время подключен звонок, который звонит, когда с линии поступает сигнал вызова (рис. 6).

Рис. 4. Принцип действия телефонного аппарата.

Рис. 5. Телефонные аппараты с дисковым номеронабирателем.

Рис. 6. Упрощенная электрическая схема телефонного аппарата.

Рис. 7. Штриховой фототелеграфный аппарат.

Когда трубку снимают, рычаг поднимается и в линию включается и телефон и микрофон, абонент может разговаривать с другим абонентом. Для вызова другого абонента в телефонном аппарате имеется номеронабиратель. Когда его диск повернут по часовой стрелке, контакт 1 замыкается и отключает микрофон и телефон от линии. Когда номеронабиратель под воздействием пружины возвращается в исходное положение, контакт 2 разомкнется и замкнется столько раз, сколько единиц в цифре, которая будет набрана. А в результате этого ток в линии будет состоять из коротких импульсов, число которых равно набранной цифре. В будущем набор номера будет осуществляться не диском, а кнопками, причем каждая кнопка будет посылать в линию ток определенной частоты (рис. 3).

Фототелеграфные аппараты

Фототелеграфный аппарат передает на далекие расстояния неподвижные изображения - рисунки, фотографии, письменные тексты и др. Принцип его работы идентичен принципу телевизионной передачи. Как и в телевидении, изображение раскладывается на большое количество мелких точек, и эти точки последовательно, одна за другой, превращаются в электрические сигналы, передаваемые в ли-нию. Для этого в передающем аппарате фототелеграмму закрепляют на вращающемся барабане и освещают узким - диаметром до 0,2 мм - пучком света (рис. 8). Луч света за каждый оборот барабана сдвигается на 0,2 мм и таким образом последовательно "обходит" все изображение. Любое изображение состоит из светлых и темных частей. От светлых частей луч отражается лучше, от темных -хуже, т. е. при прохождении луча по изображению яркость отраженного света все время изменяется. Отраженный луч попадает на фотоэлемент, который изменяет силу тока в цепи в зависимости от его яркости. На выходе фотоэлемента электрический сигнал представляет собой серию различных по амплитуде импульсов, и каждый из этих импульсов соответствует определенной точке фототелеграммы.

Рис. 8. Фототелеграфный передающий аппарат.

Рис. 9. Фототелеграфный приемный аппарат.

После усиления сигнал поступает в линию связи и по ней попадает на специальную осветительную лампу в приемном аппарате (рис. 9). В зависимости от силы тока, поступающего с линии, лампа светится ярче или слабее. С помощью специального объектива свет этой лампы проектируется в точку на барабане, на котором навернута фотобумага. Этот барабан вращается с той же скоростью, что и барабан передатчика, а лампа вместе с объективом медленно движется вдоль оси барабана. На рулоне появляется негативное изображение, которое надо проявить и отпечатать. (Попробуйте сообразить, почему изображение будет негативным.)

Есть фототелеграфные аппараты, в которых изображения принимаются на специальную электрохимическую бумагу. Такую фототелеграмму сразу же, без дополнительной обработки, можно вручить адресату. Есть аппараты, в которых специальное электромагнитное устройство - "перо" воспроизводит рисунок на обычной бумаге. Такой штриховой фототелеграфный аппарат показан на рисунке 7.

Линии и каналы связи

Простые двухпроводные линии

Чтобы соединить друг с другом два аппарата (телефонных, телеграфных, фототелеграфных или других), достаточно проложить между ними пару изолированных друг от друга проводников.

Однако, чтобы соединить абонентов, которых разделяют тысячи километров, этот способ не годится.

Электрический ток, проходя через такую линию, ослабляется настолько, что его и не услышишь ни в какой телефон: энергия электрического сигнала по дороге растрачивается на нагревание проводов (это, конечно, не значит, что можно ощущать этот нагрев - он очень незначителен: чтобы от мощности микрофонных сигналов могла гореть обычная электрическая лампа в 25 Вт, должны одновременно работать 25 тыс. микрофонов). К тому же в каждой линии кроме электрических сигналов, несущих информацию, имеются различные случайные электрические сигналы (их называют помехами): наводки от грозовых разрядов, плохих контактов в электросетях, хаотического движения электронов в проводнике и т. д.

Сигнал, прошедший очень длинный путь, ослабнет настолько, что он будет во много раз меньше этих помех, и мы услышим в телефоне только шум. Поэтому по дороге сигнал надо много раз усиливать и не давать ему становиться слабее шума. Для этого длинную линию делят на несколько более коротких частей, между которыми и включаются промежуточные усилители (см. ст. "Усилители"),

Следует заметить, что усилитель должен обладать способностью усиливать токи, приходящие к нему с разных сторон. Слабый ток, подведенный к усилителю слева, должен усилиться и пойти дальше направо; слабый ток, подведенный справа, должен усилиться и пойти налево. Но такой усилитель сделать невозможно! Поэтому в линию либо включаются два усилителя (рис. 10), либо делают две линии и в каждую включают по одному усилителю, которые усиливают токи, идущие в разные стороны (рис. 11). Только в первом случае усилители отделяют друг от друга с помощью специального дифференциального трансформатора, разделяющего токи разных направлений. Если построить линию связи из медной проволоки на столбах, то усилители придется устанавливать через 250 км. Однако линии, позволяющие разговаривать только двум абонентам, были бы очень дорогими. Ведь на 1000 км для двух медных проводов при диаметре каждого 4 мм требуется 100 т меди. И это на одну связь! А у нас в стране сейчас больше 15 млн. телефонных аппаратов, через которые за один год осуществляется свыше 500 млн. междугородных разговоров!

Рис. 10. Схема включения двух усилителей: 1 - усилители; 2 - дифференциальные трансформаторы.

Рис. 11. Схема включения двух усилителей в две линии связи.

Мы уже говорили, что сократить количество линий связи помогают телефонные станции. (Ведь не все абоненты разговаривают одновременно!) Но для соединения станций друг с другом все равно надо много линий. Если бы каждый разговор между станциями велся только по паре проводов, то для линий связи не хватило бы всей меди, имеющейся в мире. Выход был найден тогда, когда были изобретены многоканальные линии связи.

Многоканальные линии связи
Электрические колебания, в которые микрофон превращает звуковые колебания, имеют спектр частот примерно до 4000 Гц. Оказалось, что линия может пропускать электрические колебания с любой частотой, даже до десятков миллионов герц. Поэтому стали подавать в линию электрический ток с большой (обычно говорят - высокой) частотой колебаний и сопровождать его, т. е. модулировать, токами с колебаниями, характерными для человеческой речи. В результате модуляции в линии окажется "несущая" высокая частота, сопровождаемая двумя "боковыми" спектрами, расположенными немного выше и немного ниже, чем несущая частота (рис. 12). На другом конце линии с помощью детектирования можно восстановить человеческую речь (см. ст. "Заглянем в радиоприемник"). Для этого даже не надо иметь два боковых спектра. Достаточно, и это обычно делается, оставить только один из спектров (безразлично - более высокий или более низкий). Если взять несколько "несущих" частот, сдвинутых относительно друг друга больше, чем на ширину одного "бокового" спектра (4 кГц), то на каждую из них можно наложить электрические токи, полученные от разных абонентов, и таким образом через одну линию передавать много разговоров.

Проблема заключается только в том, как на конце линии отделить все эти токи друг от друга. Ведь они смешаются! Эта проблема была решена в 20-х годах нашего века, когда был изобретен электрический фильтр. Можно, например, на выход линии включить такой фильтр, который, будет пропускать только токи, имеющие частоты от 60 до 64 кГц, а все остальные токи через него ле пойдут. Если на выход линии включить параллельно много фильтров, каждый из которых пропускает только свои частоты, то с помощью разных несущих частот через линию можно пропустить много разговоров одновременно. Получается, что на линии создается много каналов, по каждому из которых идет свой разговор. Вот по такому принципу устроены многоканальные системы связи с частотным разделением каналов. В настоящее время у нас в стране очень широкое применение получили системы, дающие возможность получить 60 каналов, 300 каналов и даже 1920 каналов по двум парам проводов. Две пары потому, что, как мы показали раньше, нам надо включать усилители для разных направлений передачи. В многоканальных системах усилители приходится ставить значительно чаще, чем через 250 км. Дело в том, что чем больше каналов имеет система, тем более высокие частоты надо передавать. А чем выше частоты электрического тока, тем больше сила тока ослабевает ("затухает") при прохождении через кабель. Так что 60-ка-нальная система требует в 60 раз большей полосы частот, чем полоса одного канала (4 кГц). Спектр 60-канальной системы лежит в диапазоне от 12 до 252 кГц. И здесь усилители надо ставить через каждые 18 км. А система на 1920 каналов занимает полосу частот от 0,3 до 8 МГц. При этом вместо пары обычных проводов применяют так называемые коаксиальные пары. (рис. 13). Одним проводом в ней служит центральный проводник, а другим - трубка, изолированная от центрального проводника с помощью полиэтиленовых шайб. Особенность коаксиального кабеля в том, что у него очень малы потери тока. Все же и на этом кабеле усилители приходится ставить через 6 км. Усилители делают на лампах или полупроводниках, помещают в цистерны и зарывают в землю (рис. 14). Усилители управляются и снабжаются электроэнергией дистанционно со станций, расположенных на расстоянии свыше 100 км друг от друга. Они должны работать очень надежно. Ведь, например, на линии связи Москва - Хабаровск связь проходит через 1600 усилителей, каждый из которых усиливает токи от 1920 одновременных разговоров. Если хотя бы один усилитель повредится - вся связь остановится. Обычно междугородный коаксиальный кабель содержит 4-6-8 и больше коаксиальных трубок под одной общей свинцовой оболочкой. Таким образом, по одному кабелю из 8 коаксиальных трубок можно одновременно передать 1920*8/2=7680 телефонных разговоров.

Рис. 12. Принцип работы многоканальной линии связи.

Спектр телеграфного сигнала значительно (примерно в 20 раз) уже, чем спектр телефонного. По одному телефонному каналу можно одновременно передать 24 телеграфных сообщения. Многоканальные системы связи позволяют передавать и телевизионное изображение. Но спектр телевизионного изображения требует полосы частот около 6,5 МГц. А это соответствует полосе частот для 1620 телефонных каналов. Таким образом, когда по коаксиальному кабелю из одного города в другой передаются телевизионные программы, в кабеле вместо 1920 остается всего 300 каналов. Поэтому ученые работают над тем, чтобы увеличить пропускную способность системы многоканальной связи. Разрабатываются более "мощные" системы, имеющие по 3600 и даже по 10 800 каналов в двух коаксиальных трубках. Но при этом расстояние между усилителями приходится уменьшать до 3 и даже до 1,5 км.

Рис. 13. Отрезок коаксиального кабеля и коаксиальная трубка (разрез).

Рис. 14 . Цистерна для необслуживаемой усилительной станции (разрез).

Рис. 15. Башни радиорелейной линии связи.

Радиорелейные линии
Рассказывая о многоканальных линиях, нельзя не сказать и о радиорелейных линиях связи, которые выполняют те же задачи, что и линии, построенные на кабелях,- создают много каналов. Обычно на конце радиорелейных линий устанавливается та же аппаратура, что и у кабельной линии. Все разговорные токи переносятся в спектр частот кабельной линии. Но в кабель эти токи не идут. Вместо этого они модулируют очень высокую несущую частоту (от 5 до 11 ГГц). Эта модулированная частота подводится к радиопередатчику и через антенну, установленную на башне, узким лучом излучается в пространство (рис. 15). Радиоволны такой частоты распространяются, как луч света, т. е. не огибая земной повэрхности. Антенна устроена так, чтобы радиоволны фокусировались в луч и направлялись на другую башню - ретранслятор,- расположенную на расстоянии примерно 50 км. Там луч будет принят приемником, усилен (опять усилители!) и передан с помощью радиопередатчика на следующую башню. И так дальше. Естественно, что здесь требуется иметь два луча (как в кабеле две пары проводов).

Сейчас имеются радиорелейные линии на 1800 каналов. Расстояние 50 км между башнями выбрано исходя из условий прямой видимости башен, высота которых порядка 80 м. Если бы башни были выше, можно было бы ставить их дальше друг от друга. Ну а если приемник, усилитель и передатчик установить на спутник Земли, то можно будет обойтись совсем без башен (см. ст. "Радиосвязь - мост из радиоволн").

Радиорелейные линии так же, как и линии связи через искусственные спутники Земли, позволяют передавать и телефонную речь, и телеграммы, и телевизионные передачи - словом, все то же, что передается через кабель.

Одновременно разрабатываются новые виды линий: волноводы и световоды. Волновод - это трубка диаметром примерно 6 см, в которую вводятся электромагнитные волны, модулируемые сигналами различной информации. По волноводным линиям связи можно одновременно организовать сотни тысяч телефонных каналов и сотни телевизионных передач. При этом усилители ставятся на расстоянии 20-25 км друг от друга.

Еще большие перспективы открывает использование лучей света, создаваемых лазером. Эти лучи могут модулироваться миллионами телефонных каналов. Луч света от лазера передается через тонкую стеклянную иить (стекловолокно) толщиной в несколько десятков микрометров. При этом по двум нитям, используемым для передачи сигналов в прямом и обратном направлениях, можно одновременно передавать миллионы телефонных разговоров и тысячи телевизионных передач. На световодах тоже нужны усилители, но они усиливают световые волны и ставятся на расстоянии примерно 2 км друг от друга.

Волноводы и световоды - это линии связи будущего.

Все эти средства связи могут быть соединены друг с другом, образуя единые каналы связи от одной станции связи до другой.

Рис. 17. Схема городской телефонной сети связи.

Автоматические коммутационные станции

Из предыдущих статей вы узнали, как устроены и как работают оконечные аппараты и линии связи. В этой статье вы познакомитесь с третьим необходимым звеном сети электрической связи - с автоматическими телефонными станциями. (АТС).

Основная задача АТС - находить абонентов по номерам их телефонов.

Обычно все номера абонентов имеют одинаковое количество цифр. Если, например, в городе 100000 телефонов, то номер каждого абонента должен иметь 5 цифр. Первый абонент будет иметь номер 00000, а последний - 99999. Если же в городе будет хотя бы на одного абонента больше, придется применить номера из 6 цифр.

Есть много разных типов АТС. Принцип работы АТС легче всего объяснить на примере работы станции, которая соединяет абонентов с помощью так называемых декадно-шаговых искателей (ДШИ) (рис. 16).

Основные части искателя - цилиндрическое контактное поле и ось с контактными щетками.

Контактное поле расположено на внутренней поверхности цилиндра. Оно представляет собой комплект контактных пластинок, размещенных в 10 горизонтальных рядах, по 10 пластинок в каждом.

Ось с изолированно укрепленными на ней контактными щетками расположена в центре цилиндра. На оси жестко закреплен барабан, имеющий поперечные и продольные зубья. При срабатывании подъемного электромагнита А подъемная собачка упирается в один из поперечных зубьев и поднимает ось вместе со щеткой на один шаг. Аналогично срабатывает вращающий электромагнит Б, он заставляет ось повернуться на один шаг по часовой стрелке.

Всем контактным пластинкам присвоены двузначные номера, первые цифры которых соответствуют номеру горизонтального ряда, а вторые - номеру пластинки в этом ряду. Так, пластинки нижнего ряда имеют номера - 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 10; второго ряда - 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 20; пластинки верхнего ряда - 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 00. Если электромагнит А сработает, например, 6 раз, то ось со щеткой поднимется на уровень 6-го ряда и остановится. Если после этого магнит Б сработает 4 раза, то ось повернется на 4 шага и щетка соединится с пластинкой, числящейся под номером 64. Количество срабатываний каждого магнита определяется числом импульсов, посылаемых с телефонного аппарата с помощью номеронабирателя. Если к щетке искателя присоединить линию вызывающего абонента, а к контактным пластинкам поля - линии, идущие к другим абонентам АТС, то мы можем осуществить соединение первого абонента с любым из остальных 99, присоединенных к ДШИ. Для этого на каждой АТС имеется огромное количество реле. Кроме того, реле используются для выполнения всевозможных операций по включению и выключению различных вспомогательных устройств на АТС. Чтобы любой абонент мог соединиться с любым другим, для каждого из них нужно иметь свой ДШИ. Таким образом, АТС на 100 номеров содержит 100 ДШИ, контактные поля которых соединены друг с другом в соответствии с их нумерацией.

Но что же делать, если количество абонентов станции не 100, а больше? Например, 10 000. В этом случае требуется четырехзначный номер. В контакты поля ДШИ включаются уже не абоненты, а другие ДШИ. Когда набираются первые две цифры, абонент присоединяется к ДШИ второй ступени искания, который работает уже от третьей и четвертой цифр номера. При шестизначном номере вводится еще третья ступень искания и т. д.

Оборудование АТС становится еще более сложным. Обычно в больших городах районные АТС делаются на 10 000 номеров, но таких АТС может быть много - столько же, сколько и районов. Так что при соединении абонента одной АТС с абонентом другой АТС надо сначала с помощью двух цифр найти нужную АТС (это при числе абонентов в городе меньше миллиона), а потом с помощью 4 цифр найти абонента. В Москве, где абонентов больше миллиона, нужная районная АТС находится уже тремя цифрами. При этом надо пройти через промежуточную, узловую АТС. В современных АТС вместо ДШИ используются специальные механизмы, называемые координатными, соединителями. Эти механизмы управляются с помощью целого ряда устройств, действия которых похожи на работу электронной вычислительной машины. В будущем на каждой АТС установят ЭВМ, которая будет соединять абонентов друг с другом с помощью сотен тысяч маленьких контактов. Каждый из контактов запаян в тоненькую стеклянную трубку, из которой выкачан воздух. АТС, построенная с помощью этих герметизированных контактов - герконов, называется квазиэлектронной (почти электронной) АТС.

Чтобы соединить АТС друг с другом, используются многопарные кабели связи. Для связи каждой районной АТС (10000 абонентов!) со всеми другими станциями обычно используются около 1000 пар проводов линий, ведь обычно на АТС одновременно разговаривают около 10% абонентов (рис. 17).

Для связи с другими городами создаются специальные автоматические междугородные телефонные станции (АМТС). Они устроены еще более сложно, чем АТС, так как кроме соединения они еще должны учитывать стоимость разговора в зависимости от расстояния между городами, времени разговора, срочности и т. д. Чтобы вызвать другой город, надо набрать цифру 8, которая присоединяет вас к АМТС, далее - 3 цифры, определяющие город, в который вы звоните, и потом только номер абонента. Свободные пути для соединения АМТС ищет по всей стране: если из Москвы в Ташкент нет пути через Куйбышев, он может быть найден через Ростов.

Автоматическая междугородная связь - это одно из самых сложных устройств, которое когда-либо создавали люди. Пока она существует не везде. Еще не все АМТС умеют определять номер абонента, который звонит, чтобы потом прислать счет за переговоры. Еще не все города имеют АМТС. Но в будущем автоматическая связь охватит все города страны.

Любой абонент сможет соединиться с любым другим и передать необходимую информацию. И не только речь, но и цифры для вычислительной машины и фототелеграмму. Недалеко и время, когда у абонента появится видеотелефон с экраном, на котором можно будет видеть собеседника.

Мы живем в эпоху широкого развития ЭВМ, и с каждым годом их количество растет и растут их возможности. Каждый человек с помощью телефона или видеотелефона сможет присоединиться к ЭВМ и получить какую-либо справку, решить сложную задачу, познакомиться с редкой книгой (ведь фотографии ее страниц могут храниться в "памяти" ЭВМ), посмотреть нужные чертежи. Наступит и такое время, когда каждый человек сможет кроме обычного иметь свой карманный радиотелефон с личным номером, по которому с ним можно будет связаться, в каком бы месте земного шара он ни находился. С помощью УКВ он соединится с ближайшей АТС и оттуда по линиям связи с любым другим человеком или с любой ЭВМ.

Все средства сети электросвязи: кабели, радиорелейные линии, искусственные спутники Земли - к услугам человека. Тысячи механизмов на АТС и АМТС будут соединять людей, живущих в самых отдаленных точках земного шара. И все это будет делаться невидимо для вас. Вы только поднимете трубку и наберете номер.

Развитие человечества невозможно без обмена информацией. Несколько сот лет почта оставалась практически единственным способом доставить сообщение из пункта А в пункт Б. Однако с открытием электричества и электромагнитных полей ситуация стала меняться.

Появление проводной и радиосвязи положительно сказалось на развитии мирового сообщества. В конце XIX века появились новые средства передачи данных, что резко повысило скорость обмена информацией на больших расстояниях. Более того, стала возможной постоянная связь между континентами. И все же, с чего все началось?

Хронология развития средств связи

Телеграф. В 1837 г. Уильям Кук представляет первый проводной электрический телеграф со своей системой кодирования. Позже, в 1843 г., знаменитый Морзе представит свою разработку телеграфа и разработает собственную систему кодирования - азбуку Морзе. А уже в 1930 г. появится полноценный телетайп, снабженный телефонным наборником и клавиатурой как у печатной машинки.

Телефон. Александр Белл запатентовал в 1876 г. устройство, способное передавать речь по проводам. Кстати, первые телефоны в России появились в 1880 г. А в 1895 г. русский ученный Александр Попов провел первый сеанс радиосвязи.

Открытие возможности передавать сигнал по радио произвело настоящую революцию в развитии средств связи. Теперь появилась возможность создать настоящую глобальную сеть связи. Ведь при всех плюсах первых телефонов и телеграфов у них был один недостаток - провода. Теперь же, благодаря радио, можно было установить постоянную связь с подвижными объектами (корабли, самолеты, поезда) и наладить межконтинентальную передачу данных.

Пейджер и мобильный телефон. В 1956 г. американская компания Motorola выпустила первые пейджеры. Этот гаджет уже забыт и не используется в настоящее время, а когда-то это был прорыв в индустрии средств связи. В 1973 г. появляется первый мобильный телефон от Motorola. Весит он больше килограмма и имеет внушительные габариты.

Компьютерная сеть. Серьезная разработка компьютеров началась после Второй мировой войны. Уже в 1969 г. была создана первая компьютерная сеть - ARPANET. Принято считать, что именно эта сеть послужила основой современного интернета.

Глобальная информационная сеть. На данный момент все средства и виды связи объединены в одну глобальную телекоммуникационную структуру. Развитие современных технологий позволяет практически из любого места на земле подключиться к всемирной сети и получить доступ к любой необходимой информации.

СРЕДСТВА СВЯЗИ:

РАЗВИТИЕ,

ПРОБЛЕМЫ,

ПЕРСПЕКТИВЫ

МАТЕРИАЛЫ

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«НОВОСЕЛИЦКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

НОВГОРОДСКОГО РАЙОНА НОВГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Материалы конференции содержат сведения от простейших звуковых и зрительных средствах для передачи сигналов и команд до самых современных. Показан исторический путь развития и совершенствования средств связи, роль ученых и практиков, новейшие достижения физики и техники, их практическое использование.

Урок - конференция способствует росту творческого потенциала учителя, формированию у учащихся умений самостоятельной работы с различными источниками информации, позволяет в новом свете осмыслить ранее приобретенные знания, систематизировать и обобщить их. Участие в конференции развивает способность публично выступать, слушать и анализировать сообщения своих одноклассников.

Материалы конференции рассчитаны на творческое использование и предназначены учителям в помощь при подготовке и проведении уроков по физике.

ИЗ ИСТОРИИ СРЕДСТВ СВЯЗИ

Средства связи всегда играли важную роль в жизни общества. В древние времена связь осуществлялась гонцами, передававшими сообщения устно, затем и письменно. Одними из первых стали применять сигнальные огни и дымы. Днем на фоне облаков хорошо заметен дым, даже если самого костра не видно, а ночью – пламя, особенно если оно зажжено на возвышенном месте. Сначала таким способом передавали только заранее оговоренные сигналы, скажем «враг приближается». Потом, особым образом располагая несколько дымов или огней, научились посылать целые сообщения.

Звуковые сигналы применялись главным образом на небольшие расстояния для сбора войск и населения. Для передачи звуковых сигналов применялись: било (металлическая или деревянная доска), колокол, барабан, труба, посвистель и накры.

Особо важную роль выполнял вечевой колокол в Великом Новгороде. По зову его новгородцы собирались на вече для решения военных и гражданских дел.

Для управления войсками немаловажное значение имели разной формы стяги, на которые укреплялись большие куски различных тканей яркого цвета. Военачальники носили отличительную одежду, особые головные уборы и знаки.

В средние века появилась флажная сигнализация, которую использовали во флоте. Форма, цвет и рисунок флажков имели конкретное значение. Один флажок мог означать предложение («Судно ведет водолазные работы» или «требую лоцмана»), и он же, в сочетании с другими, являлся буквой в слове.

С ХVI века на Руси распространение получила доставка информации с помощью ямской гоньбы. Ямские тракты были проложены к важным центрам государства и пограничным городам. В 1516 г. в Москве для управления почтой была создана ямская изба, а в 1550 г. был учрежден ямской приказ – центральное учреждение в России, ведавшее ямской гоньбой.

В Голландии, где было множество ветряных мельниц, несложные сообщения передавали, останавливая крылья мельниц в определенных положениях. Этот способ получил развитие в оптическом телеграфе. Между городами возводили башни, которые находились друг от друга на расстоянии прямой видимости. На каждой башне имелась пара огромных суставчатых крыльев с семафорами. Телеграфист принимал сообщение и тут же передавал его дальше, передвигая крылья рычагами.

Первый оптический телеграф построили в 1794 г. во Франции, между Парижем и Лиллем. Самая длинная линия – 1200 км –действовала в середине ХIХ в. между Петербургом и Варшавой. Линия имела 149 башен. Ее обслуживали 1308 человек. Сигнал по линии проходил из конца в конец за 15 минут.

В 1832 г офицер русской армии, ученый-физик и востоковед Павел Львович Шиллинг изобрел первый в мире электрический телеграф. В 1837 г. идею Шиллинга развил и дополнил С. Морзе. К 1850 г. русский ученый Борис Семенович Якоби создал прототип первого в мире телеграфного аппарата с буквопечатанием принимаемых сообщений.

В 1876 г. (США) изобрел телефон, а в 1895 г. русский ученый – радио. С начала ХХ в. стали внедряться радиосвязь, радиотелеграфная и радио-телефонная связь.

Карта ямских трактов XVI века. Почтовые пути России XVIII века.

КЛАССИФИКАЦИЯ СВЯЗИ

Связь может осуществляться подачей сигналов различной физической природы :

Звуковых;

Зрительных (световых);

Электрических.

В соответствии с характером сигналов , используемых для обмена информацией, средствами передачи (приема) и доставки сообщений и документов связь может быть:

Электрической (электросвязью);

Сигнальной;

Фельдъегерско-почтовой.

В зависимости от используемых линейных средств и среды распространения сигналов связь делится по роду на:

Проводную связь;

Радиосвязь;

Радиорелейную связь;

Тропосферную радиосвязь;

Ионосферную радиосвязь;

Метеорную радиосвязь;

Космическую связь;

Оптическую связь;

Связь подвижными средствами.

По характеру передаваемых сообщений и виду связь делится на;

Телефонную;

Телеграфную;

Телекодовую (передача данных);

Факсимильную (фототелеграфную);

Телевизионную;

Видеотелефонную;

Сигнальную;

Фельдъегерско-почтовую.

Связь может осуществляться путем передачи информации по линиям связи :

Открытым текстом;

Закодированной;

Зашифрованной (с помощью кодов, шифров) или засекреченной.

Различают дуплексную связь , когда обеспечивается одновременная передача сообщений в обоих направлениях и возможен перебой (переспрос) корреспондента, и симплексную связь , когда передача ведется поочередно в обоих направлениях.

Связь бывает двусторонней , при которой ведется дуплексный или симплексный обмен информацией, или односторонней , если происходит передача сообщений или сигналов в одном направлении без обратного ответа или подтверждения принятого сообщения.

СИГНАЛЬНАЯ СВЯЗЬ

Сигнальная связь, осуществляемая путем передачи сообщений в виде заранее обусловленных сигналов с помощью сигнальных средств. В Военно-Морском Флоте сигнальная связь используется для передачи служебной информации между кораблями, судами и рейдовыми постами как открытым текстом, так и сигналами, набранными по сводам.

Для сигнальной связи средствами предметной сигнализации обычно применяются одно-, двух - и трехфлажные своды сигналов ВМФ, а также флажный семафор. Для передачи открытого текста и сигнальных сочетаний сводов светосигнальными приборами применяются знаки телеграфной азбуки Морзе.

Корабли и суда ВМФ и рейдовые посты для переговоров с иностранными кораблями, торговыми судами и иностранными береговыми постами, особенно по вопросам обеспечения безопасности мореплавания и охраны человеческой жизни на море, используют Международный свод сигналов.

Сигнальные средства, средства сигнальной зрительной и звуковой связи, применяющиеся для передачи коротких команд, донесений, оповещения, обозначения и взаимного опознания.

Зрительные средства связи подразделяются на: а) средства предметной сигнализации (сигнальные флаги, фигуры, флажный семафор); б) средства световой связи и сигнализации (сигнальные фонари, прожекторы, сигнальные огни); в) пиротехнические средства сигнализации (сигнальные патроны, осветительно-сигнальные патроны, морские сигнальные факелы).

Средства звуковой сигнализации – сирены, мегафоны, свистки, гудки, судовые колокола и туманные горны.

Сигнальные средства применялись со времен гребного флота для управления судами. Они были примитивными (барабан, зажженный костер, треугольные и прямоугольные щиты). Петр I, создатель русского регулярного флота, установил различные флаги и ввел специальные сигналы. Было установлено 22 корабельных, 42 галерных флага и несколько вымпелов. С развитием флота увеличилось и число сигналов. В 1773 г. в книге сигналов содержалось 226 донесений, 45 ночных и 21 туманный сигнал.

В 1779 г. русский механик изобрел “фонарь-прожектор” со свечой и разработал специальный код для передачи сигналов. В 19 – 20 вв. дальнейшее развитие получили средства световой связи - фонари и прожекторы.

В настоящее время таблица флагов Военно-морского свода сигналов содержит 32 буквенных, 10 цифровых и 17 специальных флагов.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

В конце ХХ столетия широко распространена электросвязь – передача информации посредством электрических сигналов или электромагнитных волн. Сигналы идут по каналам связи – проводам (кабелям) либо без проводов.

Все способы электросвязи – телефон, телеграф, телефакс, Интернет, радио и телевидение схожи по структуре. В начале канала стоит устройство, которое преобразует информацию (звук, изображение, текст, команды) в электрические сигналы. Затем эти сигналы переводятся в форму, пригодную для передачи на большие расстояния, усиливаются до нужной мощности и «отправляются» в кабельную сеть или излучатся в пространство.

По дороге сигналы сильно ослабевают, поэтому предусмотрены промежуточные усилители. Их нередко встраивают в кабели и ставят на ретрансляторы (от лат. re – приставка, указывающая на повторное действие, и translator – «переносчик»), передающие сигналы по наземным линиям связи или через спутник.

На другом конце линии сигналы попадают в приемник с усилителем, далее их переводят в форму, удобную для обработки и хранения, и, наконец, они снова превращаются в звук, изображение, текст, команды.

ПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ

Проводная связь до появления и развития средств радиосвязи считалась основной. По предназначению проводная связь делится на:

Дальнюю – для межобластной и межрайонной связи;

Внутреннюю – для связи в населенном пункте, в производственных и служебных помещениях;

Служебную – для руководства эксплуатационной службой на линиях и узлах связи.

Проводные линии связи часто сопрягаются с радиорелейными, тропосферными и спутниковыми линиями. Проводная связь из-за ее большой уязвимости (природные воздействия: сильные ветры, налипание снега и льда, грозовые разряды или преступная деятельность человека) имеет недостатки в применении.

ТЕЛЕГРАФНАЯ СВЯЗЬ

Телеграфная связь применяется для передачи буквенно-цифровой информации. Слуховая телеграфная радиосвязь – наиболее простой вид связи, обладающий экономичностью и помехозащищенностью, однако ее скорость низка. Телеграфная буквопечатающая связь имеет более высокую скорость передачи и возможность документирования принимаемой информации.

В 1837 г. идею Шиллинга развил и дополнил С. Морзе. Он предложил телеграфную азбуку и более простой телеграфный аппарат. В 1884 г. американский изобретатель Морзе ввел в эксплуатацию первую в США линию пишущего телеграфа между Вашингтоном и Балтимором протяженностью 63 км. Поддержанный другими учеными и предпринимателями, Морзе добился значительного распространения своих аппаратов не только в Америке, но и в большинстве европейских стран.

К 1850 г. русский ученый Борис Семенович Якоби

(1801 – 1874 гг.) создал прототип первого в мире телеграфного аппарата с буквопечатанием принимаемых сообщений.

Принцип действия пишущего электромагнитного телеграфного аппарата следующий. Под действием поступающих с линии импульсов тока якорь приемного электромагнита притягивался, а при отсутствии тока – отталкивался. На конце якоря был закреплен карандаш. Перед ним по направляющим при помощи часового механизма перемещалась матовая фарфоровая или фаянсовая пластинка.

При работе электромагнита на пластинке записывалась волнистая линия, зигзаги которой соответствовали определенным знакам. В качестве передатчика использовался простой ключ, замыкающий и размыкающий электрическую цепь.

В 1841 г. Якоби построил первую в России линию электрического телеграфа между Зимним дворцом и Главным штабом в Петербурге, а через два года новую линию до дворца в Царском Селе. Телеграфные линии состояли из зарытых в землю медных изолированных проводов.

Во время сооружения железной дороги Петербург – Москва, правительство настаивало на прокладке вдоль нее подземной телеграфной линии. Якоби предложил строить воздушную линию на деревянных столбах, мотивируя это тем, что нельзя гарантировать надежность связи такой большой протяженности. Как и следовало ожидать, эта линия, построенная в 1852 г., из-за несовершенства изоляции не прослужила и двух лет и была заменена воздушной.

Академиком были осуществлены важнейшие работы по электри-ческим машинам, электрическим телеграфам, минной электротехнике , электрохимии и электрическим измерениям. Он открыл новый способ гальванопластики.

Сущность телеграфной связи состоит в представлении конечного числа символов буквенно-цифрового сообщения в передатчике телеграфного аппарата соответствующим числом отличающихся друг от друга сочетаний элементарных сигналов. Каждому такому сочетанию, называемому кодовой комбинацией, соответствует какая-либо буква или цифра.

Передача кодовых комбинаций обычно осуществляется двоичными сигналами переменного тока, модулированными чаще всего по частоте. При приеме происходит обратное преобразование электрических сигналов в знаки и регистрация этих знаков на бумаге в соответствии с принятыми кодовыми комбинациями.

Телеграфная связь характеризуется надежностью, скоростью телеграфирования (передачи), достоверностью и скрытностью передаваемой информации. Телеграфная связь развивается в направлении дальнейшего совершенствования аппаратуры, автоматизации процессов передачи и приема информации.

ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ

Телефонная связь предназначена для ведения устных переговоров между людьми (личных или служебных). При управлении сложными системами ПВО, железнодорожного транспорта , нефте - и газопроводами применяется оперативная телефонная связь, которая обеспечивает обмен информацией между центральным пунктом управления и управляемыми объектами, находящимися на расстоянии до несколько тысяч км. Возможна запись сообщений на звукозаписывающие устройства.

Телефон был изобретен американцем 14 февраля 1876 г. Конструктивно телефон Белла представлял собой трубку, внутри которой находился магнит. На полюсных наконечниках его надета катушка с большим числом витков изолированного провода. Против полюсных наконечников расположена металлическая мембрана.

Телефонная трубка Белла служила для передачи и приема звуков речи. Вызов абонента производился через эту же трубку при помощи свистка. Дальность действия телефона не превышала 500 м.

Миниатюрная цветная телекамера, снабженная микролампочкой, превращается в медицинский зонд. Вводя его в желудок или пищевод, врач исследует то, что раньше мог видеть только во время хирургического вмешательства.

Современное телевизионное оборудование позволяет контролировать сложные и вредные производства. Оператор-диспетчер на экране монитора наблюдает за несколькими технологическими процессами одновременно. Аналогичную задачу решает и оператор-диспетчер службы безопасности дорожного движения, следя на экране монитора за транспортными потоками на дорогах и перекрестках.

Телевидение широко применяется для наблюдения, разведки, контроля, связи, управления войсками, в системах наведения оружия, навигации, астроориентации и астрокоррекции, для наблюдения за подводными и космическими объектами.

В ракетных войсках телевидение позволяет осуществлять контроль за подготовкой к пуску и пуском ракет, наблюдение за состоянием агрегатов и узлов в полете.

На флоте телевидение обеспечивает контроль и наблюдение за надводной обстановкой, обзор помещений, техники и действий личного состава, поиск и обнаружение затонувших объектов, донных мин, аварийно-спасательные работы.

Малогабаритные телевизионные камеры могут доставляться в район разведки с помощью артиллерийских снарядов, беспилотных самолетов, управляемых по радио.

Телевидение нашло широкое применение в тренажерах.

Телевизионные системы, работающие в комплексе с радиолокационной, радиопеленгаторной аппаратурой, используются для обеспечения диспетчерской службы в аэропортах, полетов в сложных метеоусловиях и слепой посадки самолетов.

Применение телевидения ограничивается недостаточной дальностью действия, зависимостью от метеоусловий и освещенности, низкой помехоустойчивостью.

Тенденции развития телевидения – расширение диапазона спектральной чувствительности, внедрение цветного и объемного телевидения, снижение массы и габаритов аппаратуры.

ВИДЕОТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ

Видеотелефонная связь – объединение телефонной связи и замедленного телевидения (с малым числом строк развертки) – может быть осуществлена по телефонным каналам. Она позволяет видеть собеседника и показывать несложные неподвижные изображения.

ФЕЛЬДЪЕГЕРСКО – ПОЧТОВАЯ СВЯЗЬ

Производится доставка документов, периодической печати, посылок и личной корреспонденции при помощи фельдъегерей и подвижных средств связи : самолетов, вертолетов , автомобилей, БТР, мотоциклов, катеров и др.

КАЧЕСТВО СВЯЗИ

Качество связи определяется совокупностью ее взаимосвязанных основных свойств (характеристик).

Своевременность связи – способность ее обеспечить передачу и доставку сообщений или ведение переговоров в заданное время – определяется временем развертывания узлов и линий связи, быстротой установления связи с корреспондентом, скоростью передачи информации.

Надежность связи – ее способность безотказно (устойчиво) работать в течение определенного отрезка времени с заданными для данных условий эксплуатации достоверностью, скрытностью и быстротой. Существенное влияние на надежность связи оказывает помехоустойчивость системы связи, линий, каналов, которая характеризует их способность функционировать в условиях воздействия всех видов помех.

Достоверность связи – ее способность обеспечивать прием передаваемых сообщений с заданной точностью, которая оценивается потерей достоверности, то есть отношением числа знаков, принятых с ошибкой, к общему числу переданных.

В обычных линиях связи потеря достоверности в лучшем случае 10-3 – 10-4, поэтому в них применяются дополнительные технические устройства для обнаружения и исправления ошибок. В автоматизированных системах управления развитых стран мира норма достоверности составляет 10-7 – 10-9.

Скрытность связи характеризуется скрытностью самого факта связи, степенью выявления отличительных признаков связи, скрытностью содержания передаваемой информации. Скрытность содержания передаваемой информации обеспечивается за счет применения аппаратуры засекречивания, шифрования, кодирования передаваемых сообщений.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СВЯЗИ

В настоящее время совершенствуются все рода и виды связи и соответствующие им технические средства. В радиорелейной связи используются новые участки сверхвысокочастотного диапазона частот. В тропосферной связи принимаются меры против нарушений связи за счет изменения состояния тропосферы. Космическая связь совершенствуется на основе «стационарных» спутников-ретрансляторов с аппаратурой многостанционного доступа. Получает развитие и практическое применение оптическая (лазерная) связь в первую очередь для передачи больших объемов информации в реальном масштабе времени между спутниками и космическими кораблями.

Большое внимание уделяется стандартизации и унификации блоков, узлов и элементов аппаратуры различных назначений в целях создания единых систем связи.

Одним из основных направлений совершенствования систем связи в развитых странах является обеспечение передачи всех видов информации (телефон, телеграф, факсимиле, данные ЭВМ и др.) в преобразованном дискретно-импульсном (цифровом) виде. Цифровые системы связи обладают большими преимуществами при создании глобальных систем связи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Информатика. Энциклопедия для детей. Том 22. М., «Аванта+». 2003.

2. У истоков телевидения. Газета «Физика», № 16 за 2000 г.

3. Крег А., Росни К. Наука. Энциклопедия. М., «Росмэн». 1994.

4. Кьяндская-, К вопросу о первой в мире радиограмме. Газета «Физика», № 12 за 2001 г.

5. Морозов изобрел, и на что получил патент Г. Маркони. Газета «Физика», № 16 за 2002 г.

6. MS – DOS - не вопрос! Редакционно-издательский центр «Ток». Смоленск. 1993.

7. Рейд С., Фара П. История открытий. М., «Росмэн». 1995.

8. Советская военная энциклопедия. М., Военное издательство Министерства обороны. 1980.

9. Техника. Энциклопедия для детей. Том 14. М., «Аванта+». 1999.

10. Туровский военной связи. Том 1,2,3. М., Военное издательство. 1991.

11. Уилкинсон Ф., Поллард М. Ученые, изменившие мир. М., «Слово». 1994.

12. Урвалов телевизионной техники. (О). Газета «Физика», № 26 за 2000 г.

13. Урвалов электронного телевидения. Газета «Физика», № 4 за 2002 г.

14. Федотов схемы О. Лоджа, Г. Маркони. Газета «Физика», № 4 за 2001 г.

15. Физика. Энциклопедия для детей. Том 16. М., «Аванта+». 2000.

16. Хафкемейер Х. Internet. Путешествие по всемирной компьютерной сети. М., «Слово». 1998.

17. У истоков радиолокации в СССР. М., “Советское радио”. 1977.

18. Шменк А., Вэтьен А., Кете Р. Мультимедиа и виртуальные миры. М., «Слово». 1997.

Предисловие … 2

Из истории средств связи … 3

Классификация связи … 5

Сигнальная связь … 6

Физические основы электросвязи … 7

Проводная связь … 7

Телеграфная связь … 8

Телефонная связь … 10

Телекодовая связь … 12

Интернет … 12

Оптическая (лазерная) связь … 14

Факсимильная связь … 14

Радиосвязь … 15

Радиорелейная связь … 17

Тропосферная связь … 17

Ионосферная радиосвязь … 17

Метеорная радиосвязь … 17

Космическая связь … 18

Радиолокация … 18

Телевизионная связь … 21

Видеотелефонная связь … 24

Фельдъегерско-почтовая связь … 24

Качество связи … 25

Перспективы развития связи … 25

Литература … 26

Ответственная за выпуск:

Компьютерная верстка: Пресс Борис

ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА СВЯЗИ
техника передачи информации из одного места в другое в виде электрических сигналов, посылаемых по проводам, кабелю, оптоволоконным линиям или вообще без направляющих линий. Направленная передача по проводам обычно осуществляется из одной конкретной точки в другую, как, например, в телефонии или телеграфии. Ненаправленная передача, напротив, обычно используется для передачи информации из одной точки на множество других точек, рассеянных в пространстве, т.е. в широковещательных целях. Примером ненаправленной передачи может служить радиовещание. Передачу сигналов по проводам можно рассматривать как протекание по проводу электрического тока, который прерывается или изменяется каким-либо образом, с передатчика, находящегося в одной из точек сети. Это прерывание или изменение тока, обнаруженное приемником в другой точке сети, и представляет собой сигнал, или элемент информации, посланной передатчиком. Передача информации посредством радио- или оптических (световых) волн представляет собой электромагнитное излучение, которое может распространяться, не нуждаясь в какой-либо среде, т.е. способное распространяться и в вакууме. Такая передача осуществляется в результате колебаний электрического и магнитного полей. Волны радио и телевидения, микроволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские и гамма-лучи - все они представляют собой электромагнитное излучение. Каждый вид электромагнитного излучения характеризуется своей частотой колебаний, причем радиоволны соответствуют низкочастотному концу спектра, а гамма-лучи - высокочастотному.
См. также ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ . Хотя в принципе сигналы можно передавать электромагнитным излучением любой частоты, для целей связи годятся не все участки электромагнитного спектра, поскольку атмосфера для некоторых длин волн непрозрачна. Диапазон используемых "радиочастот" лежит в пределах от примерно 1 до 30 000 МГц. В этом диапазоне АМ-радиовещание ведется на частотах от 0,5 до 1,5 МГц, а ЧМ- и телевизионное вещание - в значительно более широком диапазоне частот, середина которого приходится на частоту 100 МГц. Микроволновые сигналы, в том числе посылаемые на спутники связи и принимаемые от них, находятся в диапазоне от 4000 до 14 000 МГц и даже выше. Вообще говоря, для любого сигнала нужна определенная полоса или диапазон частот; при этом чем сложнее сигнал, тем шире необходимая полоса частот. Так, например, для телевизионного сигнала из-за его гораздо большей сложности требуется ширина полосы, примерно в 600 раз большая, чем для речевого. Весь используемый спектр радиочастот позволяет разместить в нем 10 млн. речевых или около 10 000 телевизионных каналов. Этот спектр распределяется между вещательными станциями, аварийными службами, авиацией, судами, мобильной телефонией, военными и другими пользователями.
Революция в области связи. В последние десятилетия средства электронной связи развивались так быстро, что слова "революция в области связи" не кажутся преувеличением. Базой для многих новшеств служил быстрый прогресс электронной техники и технологии. В начале 1950-х годов был разработан прибор, названный транзистором. Этот миниатюрный электронный компонент, сделанный из полупроводниковых материалов, используется для усиления электрического тока или управления им. Так как транзисторы меньше по размерам и более долговечны, чем электронные лампы, они заменили лампы в радиоприемниках и стали основой компьютеров.
См. также ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ И ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПРИБОРЫ ; ТРАНЗИСТОР .

В конце 1960-х годов вместо транзисторных схем в вычислительной технике начали применять полностью собранные полупроводниковые схемы, получившие название интегральных (ИС). Впоследствии на одной пластине кремния, размер которой лишь немного превышал размеры первого транзистора, технологи научились в ходе одного процесса изготавливать сразу сотни тысяч транзисторов. Этот метод, получивший название технологии больших интегральных схем (БИС), позволяет в одном маленьком приборе разместить множество ИС.
См. также ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА . Каждый этап развития электроники сопровождался значительным повышением надежности электронных компонентов. При этом удавалось также существенно уменьшить размеры, потребляемую мощность и стоимость многих видов электронной аппаратуры. Широкое применение такой техники, как компьютеры, лазеры, волоконно-оптические линии, спутники связи, телефоны прямого набора, видеотелефоны, транзисторные радиоприемники и кабельное телевидение, привело к полному пересмотру традиционной классификации методов связи. Сейчас уже практически не отождествляют передачу по проводам с прямой адресной связью, а беспроводную передачу - с радиовещанием. Вероятно, наиболее сильное влияние на развитие техники связи оказало значительное увеличение пропускной способности средств связи как по эфиру, так и по проводам. Эта возросшая пропускная способность используется для постоянно увеличивающегося глобального трафика телевидения, телефонии и цифровой информации.
Лазер. Одним из факторов, сыгравших важную роль в увеличении пропускной способности систем связи, было открытие лазера в 1961. Лазер - это источник света, генерирующий узкий луч света высокой интенсивности. Такой луч можно использовать для передачи сигналов. Уникальная особенность лазера состоит в том, что он излучает свет одной частоты, т.е. дает чисто монохроматическое излучение. Таким образом, лазер может служить генератором электромагнитных волн очень высокой частоты (ОВЧ) аналогично тому, как радиопередатчик служит источником волн более низкой частоты (радиоволн). Поскольку частотный диапазон световых волн (примерно от 5ґ108 до 109 МГц) во много раз шире диапазона частот радиоволн, световой луч позволяет передавать огромные объемы информации. Эта часть электромагнитного спектра имеет ширину, достаточную для размещения 80 млн. ТВ-каналов или обеспечения 50 млрд. одновременных телефонных разговоров. В применяемой на практике технике связи лазерные сигналы несколько меньшей частоты (инфракрасное излучение) передаются от пункта к пункту по волоконно-оптическим линиям, отличающимся малыми потерями. Оптический кабель содержит от 10 до 100 и более оптических волокон, каждое из которых может обеспечить передачу телевизионного сигнала или работу многих сотен телефонных каналов. Лазеры используются также для передачи сигналов между спутниками военного назначения. Применяемые в связи лазеры представляют собой крошечные полупроводниковые приборы, похожие на светоизлучающие диоды (СИД), которые используются в цифровых индикаторах карманных калькуляторов и наручных часов. См. также ЛАЗЕР ; КВАНТОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И УСИЛИТЕЛИ .
Спутники связи. Первые спутники связи, размещавшиеся на околоземных орбитах в начале 1960-х годов, несли аппаратуру пассивного типа и служили лишь ретрансляторами сигнала.
См. также СПУТНИК СВЯЗИ . Современные спутники связи обычно выводятся на геостационарную орбиту высотой 35 900 км над поверхностью Земли. На каждом спутнике имеется 10 или большее число микроволновых приемников и передатчиков. Современный спутник позволяет передавать через океаны на целые континенты несколько телевизионных программ и обеспечивать работу более десятков тысяч телефонных каналов.
Кабели. Во время Первой мировой войны специалисты по технике связи разработали метод использования пары проводов для одновременной передачи нескольких телефонных разговоров. Этот метод, названный частотным уплотнением каналов, основан на возможности передачи по паре проводов широкого спектра звуковых частот. При этом сигналы каждого из нескольких передатчиков разносятся по частоте (с помощью модуляции) и полученный более высокочастотный объединенный сигнал передается на приемный терминал, где разделяется на составляющие сигналы посредством демодуляции. Телефонный кабель с защитной оболочкой может содержать от десятков до сотен скрученных проводных пар, каждая из которых позволяет обеспечить работу до 24 телефонных каналов. Однако кабелям, состоящим из проводных пар, присущи определенные ограничения. С превышением некоторой частоты сигналы, передаваемые по одной паре, начинают создавать помехи сигналам соседней пары. Чтобы решить эту проблему, была разработана передающая среда нового типа - коаксиальный кабель. Такой кабель, содержащий 22 коаксиальные пары, может обеспечить одновременную работу 132 000 телефонных каналов. Каждая пара в таком кабеле представляет собой центральный провод, заключенный в трубку второго проводника. Центральный проводник и трубка электрически изолированы друг от друга.
TASI. Временное уплотнение речи с интерполяцией (TASI) - способ, позволяющий удвоить пропускную способность трансокеанских телефонных кабелей благодаря использованию естественных пауз в разговорах. Канал двусторонней связи примерно в течение 60% всего времени работает вхолостую при паузах в разговоре, а также в то время, когда пользователь работает на прием. Аппаратура TASI с помощью быстродействующего коммутатора предоставляет неиспользуемое время одного канала кому-либо из других пользователей. Такой коммутатор возвращает канал пользователю сразу же, как только тот начинает говорить, и разъединяет его сразу после замолкания, предоставляя канал в паузах другим абонентам.
Импульсно-кодовая модуляция. Этот способ передачи сигналов средствами цифровой техники особенно удобен при использовании БИС и СБИС, а также волоконно-оптических линий. Такая цифровая (ИКМ) передача речи и ТВ-сигналов в конце концов заменит другие средства связи. При использовании импульсно-кодовой модуляции сигналы речи или изображения можно разделять на множество малых временнх интервалов; на каждом интервале ряд импульсов постоянной амплитуды представляет сигнал. Эти импульсы посылаются на принимающую станцию вместо оригинальных сигналов. Одно из преимуществ ИКМ связано с тем, что дискретные электронные импульсы постоянной амплитуды нетрудно отличить от случайных помех произвольной амплитуды (электростатического происхождения), которые в той или иной степени присутствуют в любой среде передачи. Такие импульсы можно передавать, по существу, без помех от стороннего шума, так как их легко отделить. ИКМ используется для самых разных сигналов. Телеграфные и факсимильные сообщения, а также другие данные, которые ранее пересылались по телефонным линиям другими методами, можно гораздо более эффективно передавать в импульсной форме. Трафик таких неречевых сигналов непрерывно возрастает; существуют также системы, позволяющие передавать смешанные сигналы речи, данных и видеоинформации.
Электронная коммутация. Еще одно новшество, которое привело к повышению эффективности телефонной связи, - это электронная коммутация. Описанные выше современные микросхемы сделали возможным использование на АТС электронных коммутаторов вместо механических, что повысило скорость и надежность выполнения вызовов. Новые системы коммутации представляют собой цифровые системы, в которых для коммутации данных, сигналов ИКМ или видеосигналов в цифровой форме используются быстродействующие и компактные БИС. Вдобавок к тому, что электронная коммутация хорошо подходит для различных применений телефонии, она допускает реализацию ряда нововведений. К ним относятся: автоматическая передача вызова на другой номер, когда номер данного абонента занят; ускоренный набор, при котором абонент для соединения с часто вызываемыми номерами набирает только одну или две цифры; сигналы о вызове, которые извещают пользователя, что с ним пытается соединиться еще один абонент.
Телефоны-компьютеры. Телефон будущего найдет себе применение не только для обычной связи. Телефонные аппараты с встроенными миниатюрными и недорогими логическими схемами будут способны выполнять сложные электронные функции. С помощью АТС такой телефон может стать индивидуальным компьютером. Нажимая клавиши своего телефонного аппарата, пользователь сможет вводить данные, которые он хочет сохранить, обрабатывать информацию, запрашивать данные из некоторого центрального файла или выполнять вычисления.
Видеотелефон. Новые средства электроники позволяют дополнять изображениями передаваемую по телефону звуковую информацию. Видеопередачи между конференц-залами, находящимися в нескольких городах, используются для того, чтобы избежать необходимости переездов участников конференций. Видеопередачи начали широко применяться для обучения - лекции передаются из одной аудитории в другую (удаленную) и записываются на видеоленту для использования в тех же целях.
Системы кабельного телевидения. Хотя лазерное излучение и миллиметровые волны могут быть использованы для вещания, ограничения, обусловленные поглощением в атмосфере, и разные помехи другого рода удается преодолеть лишь ценой больших затрат. Поэтому при поиске путей расширения вещания, позволяющих избежать ограничений, связанных с использованием электромагнитных излучений, все больше используются кабельные системы. Для кабельного телевидения требуется прокладка кабелей от передающих до принимающих станций, расположенных, например, в домах. Радиослушатель или телезритель кабельного вещания не испытывает неудобств от замираний, двоения изображений и других помех. Кроме того, благодаря тому, что число каналов, передаваемых по кабелю, практически неограниченно (тогда как обычная станция ТВ-вещания передает в данный момент лишь одну программу), телезрителю предоставляется гораздо более широкий выбор программ. В перспективе средства массовой информации могут стать службами индивидуализированной информации, способными передавать по запросам отдельных телезрителей предварительно записанные программы. На протяжении многих лет работают системы кабельного телевидения с коллективным приемом (CATV). Первоначально предназначавшиеся для обслуживания удаленных поселков, где устанавливаемые на крышах антенны не обеспечивали качественного приема сигналов, системы CATV также широко используются в городах, где одной из проблем являются помехи.
Компьютер как интеллектуальный помощник. Специалисты в области вычислительной техники полагают, что в конце концов люди смогут более эффективно распространять свои идеи с помощью компьютеров, чем путем прямой беседы. Обычно цель беседы сводится к обмену, сравнению и критическому обсуждению идей, уже сформировавшихся в умах участников беседы. Идеи в основном выражают словами, однако если предмет обсуждения сложен или имеет техническую специфику, то приходится использовать графику, фотографии и расчеты. Беседа не всегда приводит к полному пониманию, поскольку излагаемые концепции бывает нелегко выразить словами; часто они содержат данные и ассоциации, связанные между собой настолько сложным образом, что даже говорящему трудно их до конца понять и выразить. Слушающий же не в состоянии исследовать образ мыслей говорящего и должен полагаться на информацию, которую тот сообщает, причем с мерой неадекватности, которую трудно оценить. Компьютер, по утверждениям кибернетиков, предоставляет участнику беседы возможность лучше понять идеи своего собеседника. Компьютер - это машина для обработки информации, умеющая хранить данные, знающая, где их найти, способная сопоставлять их, сортировать, сжимать или реструктурировать и затем воспроизводить на экране в наиболее подходящей форме. Если в компьютер введена информация, имеющая отношение к формулированию некой идеи, но не прозвучавшая достаточно ясно при объяснении этой идеи собеседником, то на выходе компьютера можно получить общее представление об образе мышления говорящего. Таким образом, базовая информация говорящего оказывается доступной для слушателя. Кроме того, компьютер может понадобиться слушателю для сортировки данных, позволяющей выявить факты, имеющие отношение к обсуждаемой проблеме или концепции. Затем могут возникнуть обсуждения между двумя или большим числом собеседников, компьютеры которых соединены так, что информация собирается, обрабатывается и обменивается столь эффективно, что решения и творческие идеи смогут возникать в такой мере и на таком уровне, которых нельзя было бы достичь без использования компьютеров. Эксперименты, проведенные в этом направлении, дали обнадеживающие результаты.
См. также
ИНТЕЛЛЕКТ ИСКУССТВЕННЫЙ ;
ОРГТЕХНИКА И КАНЦЕЛЯРСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ;
ТЕЛЕФОН ;
КОМПЬЮТЕР ;
ИНФОРМАЦИИ НАКОПЛЕНИЕ И ПОИСК ;
РАДИО И ТЕЛЕВИДЕНИЕ ;
ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА ;
СПУТНИК СВЯЗИ ;
ТЕЛЕМЕТРИЯ ;
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ .
ЛИТЕРАТУРА
Игнатов В.А. Теория информации и передачи сигналов. М., 1979 Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. М., 1982 Эндерлайн Р. Микроэлектроника для всех. М., 1989 Апокин И., Майстров Л. История вычислительной техники. М., 1990

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .

Смотреть что такое "ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА СВЯЗИ" в других словарях:

Электронные методы и средства разведки совокупность методов и организационных структур для ведения разведывательных действий с помощью радиоэлектронных средств (РЭС) и другой электронной техники … Википедия

Электронные деньги - (Electronic money) Электронные деньги это денежные обязательства эмитента в электронном виде Все, что нужно знать об электронных деньгах история и развитие электронных денег, перевод, обмен и вывод электронных денег в различных платежных системах … Энциклопедия инвестора

средства - 3.17 средства [индивидуальной, коллективной] защиты работников: Технические средства, используемые для предотвращения или уменьшения воздействия на работников вредных или опасных производственных факторов, а также для защиты от загрязнения .… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Это совокупность инженерно технических, электрических, электронных, оптических и других устройств и приспособлений, приборов и технических систем, а также иных вещных элементов, используемых для решения различных задач по защите информации, в том … Википедия

ЭЛЕКТРОННЫЕ ДЕНЬГИ Юридическая энциклопедия

- … Википедия

Средства системы предупреждения о ракетном нападении и контроля космического пространства - Для целей настоящего Соглашения термин Средства системы предупреждения о ракетном нападении (СПРН) и системы контроля космического пространства (СККП) означает функционально и информационно связанные в единые системы средства наземного… … Официальная терминология

Платежные средства, представленные и обращаемые в электронном виде, оборот которых гарантирует анонимность сторон, участвующих в расчетах: безналичные расчеты между продавцами и покупателями, банками и их клиентами, осуществляемые посредством… … Энциклопедический словарь экономики и права

Технические средства, применяемые для проведения экспериментальной части измерений и имеющие нормированные метрологические свойства. К С. и. относятся Меры, измерительные приборы (См. Измерительный прибор), измерительные преобразователи… … Большая советская энциклопедия

"Это новое развитие техники несёт неограниченные возможности для добра и зла"

Всё только начинается...

С древних времен человечество искало и совершенствовало средства обмена информацией. На малые расстояния сообщения передавались жестами и речью, на большие-с помощью костров, находящихся друг от друга в пределах прямой видимости. Иногда между пунктами выстраивалась цепочка людей и новости передавались голосом по этой цепочке от одного пункта до другого. В центральной Африке для связи между племенами широко использовали барабаны тамтам.

Идеи о возможности передачи электрических зарядов на расстояния и об осуществлении таким путём телеграфной связи высказывались с середины XVIII века. Профессор Лейпцинского университета Иоган Винклер - именно он усовершенствовал электростатическую машину, предложив натирать стеклянный диск не руками, а подушечками из шелка и кожи, - в 1744 г. писал: "С помощью изолированного подвешенного проводника возможна передача электричества на край света со скоростью полёта пули". В шотландском журнале "The Scot"s Magazine" 1 февраля 1753 г. появилась статья, подписанная только Ч.М. (в последствии выяснилось, что её автор Чарльз Морисон - учёный из г. Ренфрю), в которой впервые была описана возможная система электросвязи. Предлагалось подвесить между двумя пунктами столько неизолированных проволок, сколько букв в алфавите. Проволоки в обоих пунктах прикрепить к стеклянным стойкам, чтобы концы их свисали и заканчивались бузиновыми шариками, под которыми на расстоянии 3-4мм расположить буквы, написанные на бумажках. При касании в пункте передачи кондуктором электростатической машины конца проволоки, соответствующей требуемой букве, в пункте приёма наэлектризованный бузиновый шарик притягивал бы бумажку с этой буквой.

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.

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.

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.