32 Вопрос. Совершенствование линий связи: от медного провода до оптического волокна

——————————————————————————

1832 г., Павел Львович Шилинг создал телеграфную линию с использованием иголок. В качестве линии связи использовался медный провод. Эта линия обеспечивала скорость передачи информации – 3 бит/с (1/3 буквы).

Имеется принципиальное различие в прохождении телеграфных и телефонных сигналов по кабелю. Если телеграф может работать на частоте в 100–200 Гц, то для передачи речи требуется от 300 до 3400 Гц, т. е. почти в 20 раз больше.

В качестве усилителей пытались использовать индуктивные катушки, регенераторы, реле и др.

Использование усилителей, хотя и открыло широкие перспективы для развития телефонной связи, в то же время породило новые проблемы. Дело в том, что усиление затухающих электрических сигналов сопровождалось одновременным усилением возникавших на телефонной линии помех.

В связи с этим возникла идея после преобразования звуковых сигналов в электрические колебания передавать по телефонным линиям не сами эти колебания, а закодированную информацию о них, с тем, чтобы на приемном пункте ее можно было раскодировать и преобразовать в первоначальные электрические колебания, а их – в звуковые сигналы.

В 1930-е гг. началось внедрение высокочастотных коаксиальных кабелей.

1934 г. — Френч Норман запатентовал проект передачи электрических сигналов по стеклянному волокну.

Алек Ривс (1902–1971).

В 1938 г. взял патент на преобразование аналоговых телефонных сигналов в набор цифр, которое получило название импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).

В конце 1940-х – начале 1950-х гг. независимо друг от друга во Франции, СССР и США был изобретен другой способ преобразования аналоговых сигналов в цифровые, получивший название дельта-модуляции (ДМ).

Следующий шаг на этом пути сделал американский ученый Клод Эльвуд Шеннон (1916–2001):

58. В 1945 г. опубликовал работу «Теория связи в секретных системах»,

59. В 1948 г. опубликовал статью «Математическая теория связи». В этих и последующих своих работах К. Э. Шеннон заложил основу для создания технологии хранения, обработки и передачи информации. Окончательно свою теорему кодирования информации К. Э. Шеннон сформулировал в работах 1957–1961 гг.

Опираясь на работы своих предшественников, советские ученые Николай Геннадиевич Басов (1922–2001) и Александр Михайлович Прохоров (1916–2002), а также американский ученый Чарльз Хард Таунс (1915–1995) заложили основы для практической реализации идеи создания квантовых усилителей и генераторов электромагнитных волн.

В 1960 г. американский физик Теодор Мейман создал первый подобный прибор, получивший название лазер.

Почти сразу же обнаружилось, что лазер может быть использован в самых разных сферах человеческой жизни, в том числе как носитель информации. Работу лазера (и его применение в разных сферах) изучало большое количество ученых.

Но именно Чарльз Као и Чарльз Хокхэм предложили использовать оптическое волокно для передачи информации с помощью лазера.

В 70-е гг. открылась возможность использования оптического волокна для передачи информации на большие расстояния. Первыми обратили на это внимание военные. Уже в 1973 г. Пентагон стал использовать оптико-волоконную связь на борту корабля Little Rock., а в 1976 г. – в авиации.

В 1976–1977 гг., в США и Великобритании были построены первые опытные линии оптико-волоконной связи.

14 декабря 1988 г. начал действовать первый трансатлантический телефонный кабель с использованием волоконной оптики. Этот кабель позволил вести телефонные переговоры 40 тыс. абонентов одновременно, что в 3 раза превышает объем трех существующих медных кабелей.

К 1990 г. протяженность каналов волоконно-оптической связи только в США достигла 5 млн миль.

——————————————————————————