История развития документальной электросвязи Лектор: к.т.н., доцент каф.

История развития документальной электросвязи Лектор: к.т.н., доцент каф. ОПД ТС Будылдина Н.В

История развития средств связи Связь представляет собой одну из древнейших областей техники. Начало ее развития относится к тем отдаленным временам, когда стали появляться самые ранние признаки человеческой цивилизации. Изменения в условиях жизни и трудовой деятельности людей неизбежно приводили к изменению средств связи, к их техническому совершенствованию. История развития средств связи является составной частью истории российского государства, его материальной культуры, и поэтому исследования в этой области и систематизация полученных данных представляют большой интерес. французский изобретатель-механик Клод Шапп

Во время Великой французской революции (1789-1794) возникла острая необходимость в быстрой передаче сообщений на большие расстояния. И в 1794 году под руководством французского изобретателя-механика Клода Шаппа была построена первая семафорная линия передачи длиной 225 км между Парижем и Лиллем, которая состояла из 22 станций. Каждая станция представляла собой башню, на которую устанавливались подвижные рейки, что позволяло воспроизводить 196 различных знаков. Ночью на сигнальных планках зажигались огни. Всю линию сигнал проходил за 2 минуты. Первоначально прибор для передачи сообщений назывался «тахиграф» (скорописатель), в дальнейшем он стал называться «телеграф» (дальнописатель). История практической документальной связи начинает свой отсчёт с 1792 года.

Оптический телеграф Первое практическое применение получил оптический телеграф. Идея оптического телеграфа была предложена англичанином Робертом Гуком в 1684 году. Самая длинная в мире линия оптического телеграфа проходила от Петербурга к Варшаве, была построена в 1839 году и просуществовала до 1854 года. Линия состояла из 149 станций. Расстояние в 1200 км сигнал проходил за 15 минут. Оптический телеграф просуществовал 60 лет, что объясняется его простотой и надёжной работой. Однако скорость передачи оптического телеграфа была очень низкой. Телеграмма из 100 сигналов из Петербурга в Варшаву передавалась 35 минут. При атмосферных явлениях, снижающих прямую видимость, наблюдалось увеличение ошибок в передаче. Кроме того, отсутствовала скрытность передачи. В связи с этим разрабатывались способы кодирования передаваемой информации. С середины 19 века к телеграфу стали предъявляться такие требования, как скорость, надёжность, достоверность и скрытность. Удовлетворить такие требования для передачи телеграфных сообщений можно было только с использованием электромагнитных явлений. Оптический телеграф — устройство для передачи информации на дальние расстояния при помощи световых сигналов. Гелиограф Кэмпбелла Стокса

Телеграф Зоммеринга 1808-1810 г.

Развитие телеграфной связи Изобретению электрического телеграфа способствовала большая исследовательская работа в области электричества. Основные задачи, которые были решены, - это создание проволочных прототипов современных многожильных кабельных соединений, разработка изоляционных материалов, изобретение источника постоянного тока в 1800 году Вольтом, опыты Эрстеда по воздействию электрического тока на магнитную стрелку и многие другие. Лучшее практическое предложение электрического телеграфа принадлежит нашему соотечественнику барону Павлу Львовичу Шиллингу. Первое испытание его телеграфа прошло вечером 21 октября 1832 года на Царицином лугу в Петербурге. В настоящее время первый телеграф Шиллинга хранится в Центральном музее связи им. А. С. Попова в С.-Петербурге. Шиллингом была разработана двузначная телеграфная азбука и система шифрования сообщений. Протяжённость линии составляла 9 км.

Игольчатый телеграф Гаусса и Вебера 1833 год

Аппарат Морзе В 1837 г. американским художником и изобретателем Сэмюэлем Морзе были предложены телеграфный аппарат, способный записывать принимаемое сообщение на бумажную ленту, и телеграфная азбука, состоящая из точек и тире. Пропускная способность телеграфной системы Морзе составляла 509 слов в час.

Телеграфный аппарат Юза Практически пригодное решение для разработки буквопечатающего аппарата нашел Д. Юз, положив в основу его работы принцип синхронно- синфазного движения механизмов передатчика и приемника (1855 г.). Аппараты Юза выдержали испытание временем и исчезли из эксплуатации только к концу первой трети текущего столетия.

пишущий аппарат русского учёного Бориса Семёновича Якоби Однако практическое применение нашёл пишущий аппарат русского учёного Бориса Семёновича Якоби, изобретённый им в 1839 г. В 1850 г. Якоби был изобретён буквопечатающий телеграфный аппарат. С середины 19 века началось строительство телеграфных сетей. К 1860 году общая протяжённость телеграфных линий России достигла 27 тысяч км. Самая протяжённая телеграфная линия в мире связывала Москву с Владивостоком и была открыта в 1871 году.

В 1876 году был изобретён телефон, а в 1895 году А. С. Поповым -Впервые в мире проведена первая радиосвязь. С этими изобретениями связан этап развития тональной и беспроводной телеграфии. Большое развитие получили методы частотного и временного уплотнения каналов связи. Исторические данные А. С. Поповым В 10-летнем возрасте Александр Попов был отправлен в Далматовское духовное училище, где учился с 1869 по 1871 год. В 1871 году Александр Попов перевелся в Екатеринбургское духовное училище. В 1873 году он перевелся в Пермскую духовную семинарию. После окончания общеобразовательных классов Пермской духовной семинарии (1877 год) Александр успешно сдал вступительные экзамены на физико-математический факультет Петербургского университета. Годы учения в университете не были для Попова легкими. Средств не хватало, и он вынужден был подрабатывать электромонтером в конторе «Электротехник». В эти годы окончательно сформировались научные взгляды Попова: его особенно привлекали проблемы новейшей физики и электротехники.

Продолжение биографии А.С.Попова Успешно окончив университет в 1882 году, А. С. Попов получил приглашение остаться там для подготовки к профессорской деятельности на кафедре физики. В 1882 году он защитил диссертацию на тему «О принципах магнито- и динамоэлектрических машин постоянного тока». С 1901 года Попов — профессор физики Электротехнического института императора Александра III. Попов был почётным инженером-электриком (1899) и почётным членом Русского технического общества (1901). Прибор Попова возник из установки для учебной демонстрации опытов Герца, построенной Поповым с учебными целями ещё в 1889 году. Вибратор Герца служил Попову передатчиком. В начале 1895 года Попов заинтересовался опытами Лоджа (усовершенствовавшего когерер и построившего на его основе радиоприемник, с помощью которого в августе 1894 года сумел получить радиосигналы с расстояния 40 м) и попытался воспроизвести их, построив собственную модификацию приемника Лоджа.

Продолжение биографии А.С.Попова Впервые он представил свое изобретение 25 апреля (7 мая по новому стилю) 1895 года на заседании Русского физико-химического общества в Петербургском университете. Тема лекции была: «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям». В опубликованном описании своего прибора Попов отмечал его пользу для лекционных целей и регистрирования пертурбаций, происходящих в атмосфере. Он также выразил надежду, что «прибор, при дальнейшем усовершенствовании его, может быть применен к передаче <на деле — к приёму> сигналов на расстояния при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией» (позднее, с 1945 года, это событие будет отмечаться в СССР как День радио).

Приемное устройство которое А.С.Попов демонстрировал во время доклада а 1896 году

Первый в мире радиоприемник который был продемонстрирован на заседании физического отделения РФХО 25 апреля (7 мая) 1895 .На этом заседании он совершил первый в мире сеанс радиосвязи

Долгое время телефония и телеграфия развивались параллельно Со временем телеграф позаимствовал у телефона метод коммутации каналов, в результате чего появилась возможность связываться между абонентами напрямую. Позже в телеграфии была создана система с коммутацией сообщений. В 20 веке телеграфная сеть была автоматизирована и в настоящее время представляет собой комбинацию сетей с коммутацией каналов и коммутацией сообщений. Полное исчезновение телеграфа не произошло по той причине, что передаваемое по телеграфной сети сообщение имеет юридическую силу и является документом.

Факсимильная связь Наряду с передачей текстовых сообщений телеграф приспосабливался для передачи неподвижных изображений. Первые устройства фототелеграфирования были предложены в 40 - 50-х годах 19 века. Первые практические аппараты для передачи неподвижного изображения появились в начале 20 века. К этому времени удалось решить важные проблемы синхронизации двух удалённых фототелеграфов.

Первый телефакс был запатентован в 1843 г. шотландским изобретателем А. Бейном. Его "записывающий телеграф" работал на телеграфных линиях и был способен передавать только черные и белые изображения, без полутонов. Однако для того времени это было огромным достижением Спустя несколько лет некоторые идеи А. Бейна нашли свое применение в различных сферах. В 1865 г. возможности факсимильной техники впервые были использованы в коммерческих целях Д. Кассели. Его пантелеграф (Pantelegraph) обеспечивал передачу документов по линии, соединяющей Париж с Лондоном. Позднее к ним присоединились и многие другие города. Сконструированный Д. Кассели электромеханический аппарат мог передавать изображение текста, чертежа или рисунка, предварительно нанесённого на свинцовую фольгу специальным изолирующим лаком так, что оригинал представлял собой совокупность перемежающихся элементов с большой (фольга) и ничтожно малой (лак) электропроводностью. Передающее устройство посредством контактного штифта, скользящего по оригиналу, "считывало" элементы изображения, передавая в линию связи токовые и бестоковые сигналы. Принятое изображение записывалось электрохимическим способом на увлажнённой бумаге, пропитанной раствором железосинеродистого калия (феррицианида калия). Аппараты Касселли использовались на линиях связи Москва – Петербург (1866–68), Париж – Марсель, Париж – Лион. Однако несовершенство таких аппаратов и главным образом необходимость переноса передаваемого изображения на фольгу ограничили область их применения

В 30-х гг. в СССР были разработаны и получили распространение фототелеграфные аппараты (например, ЗФТ-А4, ФТ-37, ФТ-38), основанные на использовании при записи изображения фотографических методов и материалов. В Германии подобная аппаратура носила название бильдтелеграф, в США – телефакс, телеавтограф. С 50-х – 60-х гг. факсимильная связь применяется для передачи не только фототелеграмм, но и изображений картографических материалов и газетных полос

Приёмный факсимильный аппарат комплекта аппаратуры для передачи материалов газетных полос «Газета-2» (СССР).

Телефакс

Современны радиофакс

Дальнейшее развитие В середине 20 века появились электронные вычислительные машины. Возможность долговременного хранения данных, а также упрощение способа ввода-вывода информации позволило использовать ЭВМ в качестве терминального оборудования узлов связи. ЭВМ позволяют передавать данные с существенно более высокой скоростью, чем телеграф, а также способны обеспечить высокую степень защиты передаваемых сообщений. Вычислительные машины объединялись в сети, данные в которых передавались по специальным протоколам. Появилась пакетная коммутация. Возможность представления текста, графики, звука, подвижного изображения в цифровом виде сделала к настоящему времени службы передачи данных универсальной средой передачи документации, представленной в любом виде. Службы передачи данных постепенно поглощают в себя телеграфные, телефонные и телевизионные службы.

С точки зрения архитектуры ЭВМ с хранимой в памяти программой революционными были идеи американского математика, Члена Национальной АН США и американской академии искусств и наук Джона фон Неймана (1903—1957). Эти идеи были изложены в статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства», написанная вмести с А. Берксом и Г. Голдстайном и опубликованная в 1946 году. Вот как представлял фон Нейман свою ЭВМ: Машина должна состоять из основных органов: орган арифметики, памяти, управления и связи с оператором, чтобы машина не зависела от оператора. Она должна запоминать не только цифровую информацию, но и команды, управляющие программой, которая должна проводить операции над числами. ЭВМ должна различать числовой код команды от числового кода числа. У машины должен быть управляющий орган для выполнения команд, хранящихся в памяти. В ней также должен быть арифметический орган для выполнения арифметических действий. И, наконец, в её состав должен входить орган ввода-вывода. В 1945 г. Англия приступила к созданию первой машины с неймовским типом памяти. Работа была возглавлена Т. Килбрном из Манчестерского университета и Ф. Вильямсем из Кембриджского. Уже 21 июня 1948 года Т. Килбрн и Ф. Вильямс просчитали первую программу на ЭВМ «Марк-1» (одинаковое название с машиной Айкена).

Развитие ЭВМ Разработка первой серии электронной машины UNIAC (Universal Automatic Computer) начата примерно в 1947 году. Д. П. Эккертом и Д. Маучли, основавшими фирму Eckert-Mauchly. Первый образец UNIAC-1 был построен для Бюро переписи США в 1951 г. UNIAC был создан на базе ЭВМ ENIAC и EDVIAC. Работала с тактовой частотой 2,25 МГц и содержала около 5000 электронных ламп. Емкость памяти — 1000 12-разрядных десятичных чисел.

Этапы создания компьютера ЭВМ первого поколения В ЭВМ первого поколения использовались электронные лампы. Так, фирма IBM в 1952 году выпустила первый промышленный компьютер IBM-701, содержащий 4000 электронных ламп и 12000 германиевых диодов. Один компьютер этого типа занимал площадь порядка 30 кв. метров, потреблял много электроэнергии, имел низкую надежность. Поиск неисправности составлял 3-5 дней.

ЭВМ второго поколения ЭВМ второго поколения составляли транзисторы, они занимали меньше места, потребляли меньше электроэнергии и были более надёжными. В 1955 году в США было объявлено о разработке полностью транзисторной ЭВМ — TRADIC включающей 800 транзисторов и 11000 диодов. В 1958 году машина Philco — 2000 содержала 56 тыс. транзисторов, 1, 2 тыс. диодов и 450 электронных ламп. Наивысшим достижением отечественной вычислительной техники созданной коллективом С.А. Лебедева явилась разработка в 1966 году полупроводниковой ЭВМ БЭСМ-6 с производительностью 1 млн. операций в секунду.

ЭВМ третьего поколения Созданы на основе интегральной схемы (ИC) в виде одного кристалла, в миниатюрном корпусе которого были сосредоточены транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы. Создание процессоров осуществлялось на базе планарно-диффузионной технологии. В 1964 году фирма IBM объявила о создании модели IBM-360, производительность её достигала несколько миллионов операций в секунду, объём памяти значительно превосходил машины второго поколения. В 1966 — 67 гг. ЭВМ 3-го были выпущены фирмами Англии, ФРГ, Японии. В 1969 году СССР совместно со странами СЭВ была принята программа разработки машин 3-го поколения. В 1973 была выпущена первая модель ЭВМ серии ЕС, с 1975 года появились модели ЕС-1012, ЕС-1032, ЕС-1033, ЕС-1022, а позже более мощная ЕС-1060. При развитии ЭВМ третьего поколения, начиная с 60-х годов, элементарная база перестала быть определяющим признаком поколения. Предпочтение стали отдавать архитектуре (составу аппаратных средств), функционально-структурной организации и программному обеспечению. Миникомпьютеры для народного хозяйства обозначались СМ ЭВМ (Система малых ЭВМ, смотри фотографию).

ЭВМ четвертого поколения На основе микропроцессоров, выполненных в одном кристалле, включая оперативную память (БИС — большие интегральные схемы), что ознаменовало переход к четвертому поколению ЭВМ. Они стали менее габаритными, более надежными и дешевыми. Создание ЭВМ четвертого поколения привело к бурному развитию мини- и особенно микро- ЭВМ — персональных компьютеров (1968 г.), которые позволили массовому пользователю получить средство для усиления своих интеллектуальных возможностей. В свою очередь персональные ЭВМ (ПВМ) развивались по этапам: появились сначала 8-ми, 16-ти, а затем и 32-х разрядные ЭВМ. Шина данных современного компьютера 64-х разрядная. К ЭВМ четвертого поколения относятся ПЭВМ “Электроника МС 0511” комплекта учебной вычислительной техники КУВТ УКНЦ, а также современные IBM — совместимые компьютеры, на которых мы работаем.

Эволюция развития сети передачи данных

Компьютерные сети, называемые сетями передачи данных являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно- технических отраслей современной цивилизации компьютерных и телекоммуникационных технологий. Многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени стали первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей. Первыми появились глобальные сети, то есть сети, объединяющие территориально- рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в различных городах и странах. В 1969 году Министерство обороны США инициировало работы по объединению суперкомпьютеров в единую сеть оборонных и научно- исследовательских центров. Эта сеть, получившая название ARPANET послужила отправной точкой для созданияИнтернет. Сеть ARPANET объединила компьютеры разных типов, работающих под управлением различных опреационных систем с дополнительными модулями, реализующие коммутационные протоколы, общие для всех компьютеров в сети. Локальные сети- объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, обычно в радиусе не больше двух километров. В общем, сетевая технология- это согласованный набор программных и аппартных средств (драйверов, сетевых адаптеров и тд.) и механизмов передачи данных по линиям связи, достаточных для построения вычислительной сети.

Спасибо Вопросы?