23 July 2018, Monday
Редактор перевода
Александр Чарыков
Статьи Wikiyours - это англоязычные статьи, переведённые на русский язык. Любой, кто владеет английским языком может стать обладателем своей собственной статьи и заработать деньги на её переводе. Соединим приятное с полезным!
Для перевода выберите статью.
Для перевода статьи
выберите категорию
Предложить изменения

Телекоммуникация

Содержание
  1. Что такое телекоммуникации?
  2. Происхождение названия "Телекоммуникации"
  3. История развития телекоммуникаций
  4. Информационные технологии 
  5. Телекоммуникации в обществе
  6. Международный союз электросвязи
  7. Современные средства массовой информации
  8. Скорость передачи информации
  9. Телекоммуникация Картинки

Что такое телекоммуникации?

информационные технологии

Телекоммуникация - это передача знаков, сигналов, сообщений, письменного текста, изображений, звуков или сведений любого рода посредством проводных, радио-оптических или других электромагнитных систем. Телекоммуникация происходит, когда при обмене информацией между участниками связи используются технологии. Передача происходит либо электрически через физические носители, такие как кабели, либо с помощью электромагнитного излучения. Пути схожих передач часто разделены на каналы связи, что составляет преимущества мультиплексирования. Этот термин часто используется во множественном числе - телекоммуникации, поскольку  включает в себя множество различных технологий.

Ранние средства связи на расстоянии включали в себя визуальные сигналы, такие как маяки, дымовые сигналы, семафорный телеграф, сигнальные флаги и оптические гелиографы. Другие виды дальней связи, используемые в прошлом - это звуковые сообщения, такие как закодированный барабанный бой, звук сигнальной трубы и громкие свистки. В технологиях дальней связи 20-го и 21-го веков, как правило, использовались электрические и электромагнитные технологии, такие как телеграф, телефон и телетайп, сетевые коммуникации, радио, микроволновая передача, оптоволоконные линии и спутники связи.

Революция в беспроводной связи произошла в первом десятилетии 20-го века благодаря новаторским разработкам в области радиосвязи Гульельмо Маркони, нобелевского лауреата по физике 1909 года. В число других известных первых изобретателей и разработчиков в области электрических и электронных телекоммуникаций входят Чарльз Уитстон и Сэмюэль Морзе (изобретатели телеграфа), Александр Грэхем Белл (изобретатель телефона), Эдвин Армстронг и Ли де Форест (изобретатели радио), а также Владимир Зворыкин, Джон Лоуги Бэрд и Фило Фарнсуорт (изобретатели и разработчики телевидения).

Происхождение названия "Телекоммуникации"

Слово "телекоммуникации" представляет собой соединение греческой приставки теле- (τηλε-), что означает "далеко" или "издалека" и латинского - "communicare" - "делать общим", "связывать". Его современное использование заимствовано из французского, потому что оно  было использовано в этом значении в 1904 году французским инженером и романистом Едуаром Эстаунье. Слово "коммуникация" вошло в английский язык в конце 14-го века. Оно происходит от старофранцузского "сomunicación", которое, в свою очередь, произошло от латинского "communicationem" (в именительном падеже "communicatio"), существительное  от основы причастия прошедшего времени "communicare" - "делить", "разделить"; "общаться", "передавать", "сообщать"; "присоединять", "объединять", "делать общим" от  "communis" - общее.

История развития телекоммуникаций

Маяки и голуби

Почтовые голуби

В средние века обычно использовались цепи сигнальных вышек на возвышенностях, как средство ретрансляции сигнала. Эти сигнальные цепи обладали тем недостатком, что могли передавать только один бит информации, так что смысл сообщения, такого как "замечен враг " должен был быть заранее согласован. Один известный пример их использования был во время испанской Армады, когда цепь сигнальных вышек (маяков) передавала сигнал из Плимута в Лондон.

В 1792 году Шапп, французский инженер, построил первую стационарную систему визуальной телеграфии (или семафорной линии) между Лиллем и Парижем. Однако, семафор испытывал необходимость в квалифицированных операторах и дорогостоящих башнях, размещаемых с интервалом от десяти до тридцати километров. В результате конкуренции со стороны электрического телеграфа, последняя коммерческая семафорная линия прекратила свою работу ​​в 1880 году.

Маяк

Голуби в качестве доставщиков почты иногда использовались в различных культурах на протяжении всей истории человечества. Голубиная почта, как полагают, зародилась у персов и применялась римлянами как вспомогательное средство. У Фронтинуаса, упоминается использование Юлием Цезарем почтовых голубей в качестве посыльных при завоевания Галлии. Греки, также передавали имена победителей Олимпийских игр в разные города, посредством почтовых голубей. В начале 19-го века, голландское правительство применяло такую почтовую систему на островах Ява и Суматра. А в 1849 году Пол Джулиус Ройтер организовал голубиную почту для доставки биржевой информации между Аахеном и Брюсселем, которая действовала в течение года, пока между этими городами не появилась телеграфная связь.

Телеграф и телефон

история телефона

Сэр Чарльз Уитстон и сэр Уильям Фотерджил Кук изобрели электрический телеграф в 1837. Кроме того, считается, что первый коммерческий электрический телеграф был построен Уитстоном и Куком и открыт 9 апреля 1839 года. Оба изобретателя рассматривали свое устройство, как "усовершенствование (к тому времени уже существовавшего) электромагнитного телеграфа", а не как новое устройство.

Сэмюэль Морзе независимо разработал версию электрического телеграфа, продемонстрированную 2 сентября 1837 года. Код, разработанный им, был важным шагом вперед по сравнению с методом сигнализации Уитстона. Первый трансатлантический телеграфный кабель был успешно проложен 27 июля 1866 года, что позволило впервые осуществить трансатлантическую передачу данных.

Обычный телефон был изобретен Александром Беллом и Элиша Греем в 1876 году независимо друг от друга. Антонио Меуччи был изобретателем первого устройства, которое позволяло производить электрическую передачу голоса по линии ещё в 1849 году. Однако в устройстве Меуччи было мало практической ценности, поскольку оно основывалось на электрофонном эффекте и, таким образом, требовалось размещать приемник в рот пользователям, чтобы "слышать", что было сказано. Первые коммерческие службы телефонной связи появились в 1878 и 1879 годах по обе стороны Атлантики в городах Нью-Хейвене и Лондоне.

В 1832 году Джеймс Линдсей продемонстрировал своим ученикам в классе сеанс беспроволочной телеграфии. К 1854 году он смог продемонстрировать передачу через реку Ферт-оф-Тей из Данди в Вудхэвен, Шотландию, на расстоянии двух миль (3 км), с использованием воды в качестве передающей среды. В декабре 1901 года, Гульельмо Маркони установил беспроводную связь между Сент-Джонс, Ньюфаундленд (Канада) и Полдху, Корнуолл (Англия),  что принесло ему в 1909 году  Нобелевскую премию по физике (которую он разделил с Карлом Брауном).  Хотя, радиосвязь на короткие расстояния уже была продемонстрирована ещё в 1893 году, Николой Тесла  перед Национальной ассоциацией электрического света.

Телекоммуникационные линии связи

25 марта 1925 года Джон Логи Бэрд сумел продемонстрировать передачу движущихся изображений в лондонском универмаге Селфриджес. Устройство Бэрда было основано на диске Нипкова и стало известно под названием механическое телевидение. Оно легло в основу экспериментальных передач, сделанных Британской радиовещательной корпорацией, начиная 30 сентября 1929 года. Тем не менее, большинство телевизоров 20-ого века было создано на основе электронно-лучевой трубки, изобретенной К. Брауном. Первый образец такого многообещающего телевидения был произведен и продемонстрирован своей семье Фарнсуортом 7 сентября 1927 года.

Компьютеры и Интернет

11 сентября 1940 года Джордж Стибиц передал задачу для своего калькулятора комплексных чисел в Нью-Йорке, используя телетайп, и получил в ответ результаты расчетов в Дартмутском колледже в Нью-Гемпшире. Такая конфигурация централизованного компьютера (ЭВМ) с удаленными простыми терминалами оставалась популярной и в 1970-е годы. Тем не менее, уже в 1960-х годах, начали исследовать коммутацию пакетов - технологию, которая посылает сообщение по частям к месту назначения в асинхронном режиме без прохождения через централизованную ЭВМ. Сеть с четырьмя узлами, появившаяся 5 декабря 1969 года, стала прообразом ARPANET, которая к 1981 году разрослась до 213 узлов. ARPANET в конце концов слилась с другими сетями, так появился Интернет. В то время, как развитие Интернета было в центре внимания Инжене́рного Совета Интернета (IETF), опубликовавшего серию рабочих предложений, другие сетевые разработки, такие как локальная сеть (LAN), Ethernet (1983) и маркер протокола кольцо (1984) происходили в промышленных лабораториях.

Информационные технологии 

Современные телекоммуникации основаны на ряде ключевых концепций, которые прошли путь прогрессивного развития и улучшений на протяжении более ста лет.

Основные элементы телекоммуникаций

Телекоммуникационные технологии в первую очередь могут быть разделены на проводные и беспроводные методы. Хотя, в целом, базовая телекоммуникационная система состоит из трех основных частей, которые всегда присутствуют в той или иной форме:

Передатчик, который принимает информацию и преобразует её в сигнал.

Среда передачи, которая также называется физическим каналом, несущим сигнал. Примером этого может служить "канал свободного пространства ".

Приемник, который принимает сигнал из канала и преобразует его обратно в полезную для получателя информацию .

Например, в радиовещательной станции  усилитель большой мощности радиостанции является передатчиком и передающая антенна является интерфейсом между усилителем мощности и "каналом свободного пространства ". Свободное пространство является передающей средой и антенна приемника является интерфейсом между "каналом свободного пространства " и приемным устройством. Затем приемник радио получает радиосигнал, где он преобразуется из электричества в звук, который могут услышать люди.

Тропосферная антенна

Иногда встречаются, телекоммуникационные системы "Duplex" - системы с двусторонней связью, объединяющие в одной коробке и передатчик, и приемник, то есть приемопередатчики. Например, сотовый телефон является приемопередатчиком. Электронная схема передатчика и электроника приемника внутри трансивера в действительности вполне независимы друг от друга. Это можно легко объяснить тем фактом, что радиопередатчики содержат усилители мощности, которые работают с электрическими мощностями, порядка нескольких ватт или киловатт, но радиоприемники имеют дело с радиосигналами, мощность которых порядка нескольких микроватт или нановатт. Следовательно, трансиверы необходимо тщательно проектировать и монтировать, чтобы изолировать  высокомощную часть схемы от маломощной части, чтобы не создавались помехи.

Телекоммуникации через фиксированные линии называются  двухточечным соединением, потому что связь здесь осуществляется между одним передатчиком и одним приемником. Телекоммуникации, осуществляемые посредством радиопередачи, называются широковещательной связью, потому что они осуществляются между одним мощным передатчиком и многочисленными маломощными, но чувствительными радиоприемниками.

Телекоммуникации, в которых множество передатчиков и несколько приемников были разработаны, чтобы совместно использовать один и тот же физический канал, называются мультиплекс системы. Совместное использование физических каналов с использованием мультиплексирования часто дает очень значительное сокращение расходов. Мультиплекс системы  размещаются в телекоммуникационных сетях и мультиплексированные сигналы коммутируются  узлами с необходимым приемным терминалом.

Аналоговая и цифровая связь

Телекамера

Коммуникационные знаки могут быть переданы либо посредством аналоговых, либо посредством цифровых сигналов. Существуют аналоговые системы связи и цифровые системы связи. При аналоговой системе, сигнал непрерывно изменяется вместе с изменением информации. В цифровом системе, информация кодируется в виде набора дискретных значений (например, набор единиц и нулей). Во время распространения и приема, информация, содержащаяся в аналоговых сигналах, неизбежно ухудшается из-за нежелательного физического шума. Выходной сигнал передатчика является практически бесшумным. Как правило, шум в системе связи, можно выразить в виде прибавления или вычитания из желательного сигнала случайной помехи. Эта форма шума называется аддитивным шумом, учитывая, что шум может быть отрицательным или положительным в разные моменты времени. Шум, который не является аддитивным является шумом гораздо более сложного для описания и анализа вида.

С другой стороны, если добавка раздражающего воздействия шума не превышает определенный порог, то информация, содержащаяся в цифровом сигнале, не будет искажаться. Устойчивость к шуму является ключевым преимуществом цифровых сигналов по сравнению с аналоговыми сигналами.

Телекоммуникационные сети

Телекоммуникационная сеть представляет собой совокупность передатчиков, приемников и каналов связи, которые обмениваются сообщениями. Некоторые цифровые сети связи содержат один или несколько маршрутизаторов, которые работают вместе, чтобы передавать информацию именно тому пользователю, для которого она предназначена. Сеть аналоговых коммуникаций состоит из одного или нескольких коммутаторов, которые устанавливают связь между двумя или несколькими пользователями. Для обоих типов сетей, могут понадобиться повторители, чтобы усилить или воссоздать сигнал при передаче на большое расстояние. Это делается для борьбы с ослаблениями, которые могут сделать сигнал неотличимым от шума. Еще одним преимуществом цифровых систем по сравнению с аналоговыми является то, что их выходное значение легче хранить в памяти в виде двух состояний напряжения (высокий уровень и низкий уровень) , чем значения, непрерывно изменяющиеся в диапазоне состояний.

Каналы связи

Оптоволоконные линии связи

Термин "канал" имеет два различных значения. В одном смысле, канал является физическим носителем, который несет сигнал между передатчиком и приемником. Например, атмосфера для звуковых коммуникаций, оптоволокно для некоторых видов оптической связи, коаксиальный кабель для связи посредством напряжений и электрических токов в них, и свободное пространство для коммуникации с использованием видимого света, инфракрасных волн, ультрафиолетового света и радиоволн. Этот последний канал называется "каналом свободного пространства ". Передача радиоволн от одного места к другому не зависит от наличия или отсутствия атмосферы между ними. Радиоволны проходят через идеальный вакуум так же легко, как они путешествуют по воздуху, туман, облака, или любую другую газовую среду.

Другое значение термина "канал" рассматривается в области телекоммуникаций, в смысле канала связи, который является частью передающей среды так, что вся среда может быть использована для передачи нескольких потоков данных одновременно. Например, одна радиостанция может транслировать радиоволны в свободном пространстве на частотах в районе 94,5 МГц (мегагерц), в то время как другая радиостанция может одновременно транслировать радиоволны на частотах в районе 96,1 МГц. Каждая радиостанция будет передавать радиоволны по полосе частот около 180 кГц (килогерц), с центром на частотах, указанных выше, которые называются «несущие частоты". Каждая станция в данном примере отстоит от соседних станций на 200 кГц, а разница между 200 кГц и 180 кГц (20 кГц), является инженерным допуском, учитывающим недостатки в системе связи.

Оптоволоконные линии связи 2

В приведенном выше примере, "канал свободного пространства " был разделен на каналы связи в соответствии с частотами, и для каждого канала назначена отдельная полоса частот для передачи радиоволн. Эта система разделения среды в каналах в соответствии с частотой, называется "мультиплексирование с  частотным разделением каналов". Другой термин для обозначения того же принципа называется "спектральным уплотнением каналов", которое чаще всего используется в оптической связи, когда несколько передатчиков используют одну и ту же физическую среду.

Другой способ разделения коммуникационной среды на каналы заключается в том, чтобы выделить каждому отправителю повторяющийся отрезок времени ( "временной интервал", например, 20 миллисекунд из каждой секунды) и разрешить каждому отправителю отправлять сообщения только в пределах этого, выделенного данному отправителю, промежутка времени. Этот метод разделения среды на каналы связи, называется «мультиплексированием с разделением по времени" (TDM), и используется в оптоволоконной связи. Некоторые системы радиосвязи используют TDM в пределах выделенного канала FDM. Таким образом, эти системы используют гибрид TDM и FDM.

Модуляция

Формирование сигнала для передачи информации называется модуляцией. Модуляция может быть использована для представления цифрового сообщения в качестве аналогового сигнала. Такой вид модуляции обычно называется "манипуляцией" - термин, унаследованный от применения кода Морзе в области телекоммуникаций и подразделяется на несколько методов манипуляции (к ним относятся фазовая манипуляция, частотная манипуляция и амплитудная манипуляция). В "Bluetooth", например, используется фазовая манипуляция для обмена информацией между различными устройствами. Кроме того, существует манипуляция, комбинирующая изменения фазы и амплитуды , которая называется (на жаргоне данной области) квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМ) и используются в системах цифрового радио с высокой пропускной способностью.

Модуляция может также использоваться для передачи низкочастотных аналоговых сигналов на более высоких частотах. Это полезно, так как аналоговые низкочастотные сигналы не могут быть эффективно переданы через свободное пространство. Следовательно, информация из аналогового низкочастотного сигнала должна быть внедрена в сигнал высокой частоты (известной как "несущая волна") перед передачей. Есть несколько различных схем модуляции, доступных для достижения этой цели, два самых основных метода модуляции - амплитудная модуляция (AM) и частотная модуляция (ЧМ). Примером этого процесса является "внедрение" голоса диджея в несущую волну частоты 96 МГц с использованием частотной модуляции (голос  затем будет "выловлен" радиоприемником на частоте "96 FM"). Кроме того, модуляция имеет то преимущество, что она может использовать мультиплексирование с частотным разделением (FDM).

Телекоммуникации в обществе

Телекоммуникации имеют важное социальное, культурное и экономическое влияние на современное общество. В 2008 году доходы в телекоммуникационной отрасли составили $ 4,7 трлн, или чуть менее 3 % от валового мирового продукта (по официальному курсу).

Влияние информационных технологий на экономику

Микроэкономика

На микроэкономическом уровне, компании использовали телекоммуникации для развития глобальных бизнес-империй. Это само собой разумеющееся в случае интернет-магазина Amazon.com, но, согласно академику Эдварду Ленерту, даже обычный розничный торговец Walmart извлек выгоду благодаря лучшей телекоммуникационной инфраструктуре по сравнению с конкурентами. В городах по всему миру домовладельцы используют свои телефоны, чтобы заказывать и организовывать различные домашние услуги, начиная от поставок пиццы до услуг электриков. Даже в относительно бедных слоях общества было отмечено использование электросвязи для собственной пользы. В округе Бангладеш Нарсингди изолированные сельские жители используют сотовые телефоны для заказов товаров непосредственно у оптовиков, чтобы приобретать товары по более выгодной цене. В Кот-д'Ивуаре, производители кофе отслеживают по мобильным телефонам почасовые изменения цен на кофе и продают его по лучшей цене.

Телефонное оборудование

Макроэкономика

На макроэкономическом уровне, Ларс-Хендрик Роллер и Леонард Вейверма предложили причинно-следственную связь между хорошей телекоммуникационной инфраструктурой и экономическим ростом. Мало кто оспаривает существование корреляции, хотя некоторые утверждают, что неправильно рассматривать это отношение, как причинное.

В связи с получением экономических преимуществ при использовании хорошей телекоммуникационной инфраструктуры, растет беспокойство по поводу неравного доступа к услугам электросвязи в различных стран мира,  называемое цифровым неравенством. В 2003 году исследование, проведенное Международным союзом электросвязи (МСЭ) показал, что примерно в 1/3 стран на каждые 20 человек приходится менее одного мобильного телефона и в 1/3 стран на каждые 20 человек приходится менее одного стационарного телефона. В плане доступа к Интернету, примерно в половине всех стран на каждые 20 человек приходится менее одного выхода в Интернет. Исходя из этой информации и данных об уровне образования в МСЭ был разработан показатель, который измеряет общую возможность доступа граждан к информационным и коммуникационным технологиям. По данному показателю Швеция, Дания и Исландия входят в тройку лидеров, в то время как африканские страны Нигерия, Буркина-Фасо и Мали замыкают данный рейтинг.

Роль коммуникаций в современном мире

Телекоммуникации играют значительную роль в общественных отношениях. В виду того, что в такие устройства как телефон изначально представляли практическую ценность (например, способность вести бизнес или заказ услуг ), то совсем не учитывался их социальный аспект. Так продолжалось до конца 1920-х годов, а 1930-е годы социальные аспекты устройства стали важной темой в продвижении телефонов. Новые рекламные акции обращались теперь к эмоциям потребителя, подчеркивая важность социальных разговоров и желания оставаться на связи с семьей и друзьями.

С тех пор роль, которую телекоммуникации играют в общественных отношениях приобретает все большее значение. В последние годы популярность сайтов социальных сетей резко возросло. Эти сайты позволяют пользователям общаться друг с другом, а также обмениваться фотографиями, событиями и видеть статусы и профили других пользователей. В профилях можно указать возраст, интересы, сексуальные предпочтения и статус отношений. Таким образом, эти сайты могут играть важную роль во всем, от организации общественных движений до ухаживаний.

До возникновения сайтов социальных сетей, такие технологии, как служба коротких сообщений (SMS) и телефон также оказывали значительное влияние на социальное взаимодействие. В 2000 году группа по маркетинговым исследованиям Ipsos MORI сообщила, что 81% пользователей в возрасте от 15 до 24 лет в Соединенном Королевстве использовали службу коротких сообщений  для координации общественных отношений и 42% - для флирта.

Важность телекоммуникаций в жизни человека

В культурном плане, телекоммуникации расширили возможности граждан на получение доступа к музыке и кино. С помощью телевидения, люди могут смотреть фильмы, которые они раньше не видели в своем собственном доме, не выезжая в видеомагазин или кинотеатр. С помощью радио и Интернета, люди могут слушать музыку, которую они никогда раньше не слышали, не посещая музыкальный магазин.

Телекоммуникации также изменили способ получения новостей. Согласно  исследованиям некоммерческой организации Pew Internet и American Life Project за 2006 год из опрошенных чуть более 3000 американцев большинство указали в качестве источника новостей - телевизор, радио или газеты.

Телекоммуникации оказали и значительное влияние на рекламу. TNS Media Intelligence сообщила, что в 2007 году, 58% расходов на рекламу в Соединенных Штатах было потрачено на средства массовой информации, зависящих от телекоммуникационных услуг.

Международный союз электросвязи

Многие страны приняли законодательство, которое соответствует требованиям Регламента международной электросвязи, установленных Международным союзом электросвязи (МСЭ), который является "ведущим учреждением ООН в области информационно-коммуникационных технологий». В 1947 году в Атлантик-Сити конференция МСЭ решила "предоставить международную защиту всех частот, зарегистрированных в новом международном списке частот и используемых в соответствии с Регламентом радиосвязи." Согласно Регламента радиосвязи МСЭ, принятых в Атлантик-Сити, все частоты, указанные в международной регистрации частот, рассмотренные Советом и зарегистрированные в Международном Реестре частот "имеют право на международную защиту от вредных помех."

С учетом глобальных перспектив происходили политические дебаты и принимались законодательные акты, касающиеся управления электросвязью и вещанием. В истории вещания случались и дискуссии в отношении приравнивания к обычной связи, такой как печать, современных телекоммуникаций, таких как радиовещание. С началом Второй мировой войны произошел взрывной рост международного пропагандистского вещания Страны, их правительства, мятежники, террористы и народное ополчение использовали все возможные методы телекоммуникаций и телерадиовещания с целью продвижения своей пропаганды. Патриотическая пропаганда политических движений и колонизации началась с середины 1930-х. В 1936 году BBC вела пропагандистские передачи в арабском мире частично противопоставляя свои трансляции подобным трансляциям из Италии, которая также имела колониальные интересы в Северной Африке.

Современные повстанцы, такие как те, что принимали участие в последней войне в Ираке, часто используют запугивающие телефонные звонки, SMS-сообщения и распространение изощренных видео нападения на войска коалиции, участвующей в антитеррористической операции. "Мятежники-сунниты даже имеют свою собственную телевизионную станцию, Аль-Zawraa, которая будучи запрещенной иракским правительством, по-прежнему вещает из города Эрбиль, Иракский Курдистан, даже после того, как под давлением коалиции ему приходилось менять спутниковый хостинг по несколько раз."

10 ноября 2014 года президент Обама рекомендовал Федеральной комиссии по связи переквалифицировать услуги по предоставлению широкополосного доступа в Интернет в телекоммуникационные услуги в целях сохранения сетевого нейтралитета.

Современные средства массовой информации

Продажи телекоммуникационного оборудования

Согласно данным, собранным Гартнер Арс-текника, было произведена продажа основного пользовательского телекоммуникационного оборудования во всем мире в миллионах единиц :

Телефон

В телефонной сети один абонент подключается к другому абоненту посредством переключателей на различных телефонных станциях. Переключатели образуют электрическое соединение между двумя пользователями и установки этих переключателей определяются в электронном виде, когда вызывающий абонент набирает номер. После того, как соединение установлено, голос вызывающего абонента преобразуется в электрический сигнал с помощью небольшого микрофона в телефонной трубке вызывающего абонента. Этот электрический сигнал передается через сеть пользователю на другом конце, где и преобразуется обратно в звук небольшого динамика в трубке вызываемого абонента.

Стационарные телефоны в большинстве жилых домов являются аналоговыми, то есть голос говорящего непосредственно определяет напряжение сигнала. Несмотря на то, что вызовы на короткие расстояния могут быть обработаны от начала и до конца как аналоговые сигналы, провайдеры телефонных услуг все чаще и чаще осуществляют сквозное преобразование входящих сигналов в цифровых сигналов для передачи. Преимуществом такого подхода является то, что оцифрованные речевые данные могут передаваться совместно с данными из Интернета и могут быть полностью воспроизведены при осуществлении связи на большое расстояние (в отличие от аналоговых сигналов, которые неизбежно будут искажены шумом).

Мобильные телефоны оказали значительное влияние на телефонные сети. Число абонентов мобильной связи в настоящее время превышает число абонентов стационарной связи. Продажи мобильных телефонов в 2005 году составили 816,6 млн. с учетом того, что эта цифра почти поровну распределена между рынками Азии / Тихого океана (204 млн.), Западной Европы (164 млн.), ЦЕБВА (Центральная Европа, Ближний Восток и Африка) (153,5 млн.) , Северной Америки (148 млн.) и Латинской Америки (102 млн.). С учетом новых подписок за пять лет с 1999 года, Африка опережает другие рынки с ростом 58,2%. Все чаще эти телефоны обслуживаются системами, в которых  голосовые сообщения передаются в цифровом виде, таких как GSM или W-CDMA и сокращается число аналоговых систем, таких как AMPS.

Также произошли кардинальные изменения в телефонной связи, оставшиеся за кадром. Начиная с деятельности ТАТ-8 в 1988 году, 1990-е годы увидели широкое внедрение систем на основе оптоволокна. Преимущество коммуникаций с применением оптоволокна в том, что они предлагают кардинальное увеличение пропускной способности. Собственно, ТАТ-8 был в состоянии поддерживать в 10 раз больше телефонных звонков, чем самый современный  медный кабель, проложенный в ту пору, а современные оптоволоконные кабели способны поддерживать в 25 раз больше телефонных звонков, чем поддерживалось ТАТ-8. Это увеличение пропускной способности обусловлено целым рядом факторов: Во-первых, оптические волокна физически намного меньше, чем конкурирующие технологии. Во-вторых, они не страдают от перекрестных помех, а это означает то, что несколько сотен из них могут быть легко собраны вместе в одном кабеле. И, наконец, улучшения в мультиплексировании привели к экспоненциальному росту пропускной способности одного волокна.

Коммуникации во многих современных оптоволоконных сетях осуществляются согласно протокола, известного как Асинхронный режим передачи (ATM). Протокол ATM позволяет осуществлять совместную передачу данных. Он подходит для телефонных сетей общего пользования, поскольку устанавливает путь для данных через сеть и связывает соглашение о трафике с этим путем. Соглашение о трафике, по существу, соглашение между клиентом и сетью о том, как сеть должна обрабатывать данные; если сеть не может отвечать соглашению о трафике, то соединение с такой сетью отклоняется. Это важно, потому что телефонные соединения должны происходить с гарантированной поддержкой постоянной скорости передачи, что обеспечит передачу голоса вызывающего абонента полностью без задержек или провалов. Есть конкуренты ATM, такие как многопротокольная коммутация по меткам (MPLS), которые выполняют аналогичную задачу и, как ожидается, вытеснят ATM в будущем.

Радио и телевидение

Эра телевидения

В системе широковещательной передачи центральная вещательная вышка большой мощности передает высокочастотную электромагнитную волну многочисленным маломощным приемникам. Высокочастотная волна, посланная вышкой, модулируется сигналом, содержащим визуальную или звуковую информацию. Приемник, в свою очередь, настроен таким образом, чтобы принять и усилить высокочастотную волну и, используя демодулятор, выделить сигнал, содержащий визуальную или звуковую информацию. Широковещательный сигнал может быть как аналоговым (сигнал изменяется непрерывно вместе с информацией) или цифровой (информация кодируется в виде набора дискретных значений).

Индустрия вещательных СМИ вступила в критический поворотный этап  своего развития с переходом многих стран  от аналогового к цифровому телевещанию. Этот шаг стал возможным благодаря производству дешевых, быстрых и более функциональных интегральных схем. Главным преимуществом цифрового вещания является то, что оно избавлено от ряда недостатков, характерных для традиционных аналоговых передач. На телевизионной картинке это проявляется устранением проблем, таких как снежные картины, ореолы и другие искажения. Это происходит из-за характера аналоговой передачи, что означает, искажения, вызванные шумом, будут заметны в конечном результате. Цифровая передача преодолевает эту проблему, так как цифровые сигналы восстанавливаются до дискретных значений при приеме и, следовательно, малые возмущения не влияют на конечный результат. В упрощенном примере, если бинарное сообщение 1011 передавалось с амплитудой сигналов: [1,0 0,0 1,0 1,0], а полученные сигналы имеют амплитуды: [0,9 0,2 1,1 0,9] , то при декодировании получаем в двоичном сообщении 1011 - идеальное воспроизведение того, что было отправлено. Из этого примера, можно заметить проблему цифровой передачи, заключающейся в том, что, если шум достаточно велик, то он может существенно изменить декодированное сообщение. Используя прямую коррекцию ошибок, приемник может исправить несколько битовых ошибок в полученном сообщении, но слишком большое количество шума приведет к малопонятным  выходным сигналам и, следовательно, нарушению передачи.

В цифровом телевизионном вещании, существует три конкурирующих стандарта, которые, вероятно, будут приняты во всем мире. Это ATSC, DVB и ISDB стандарты. Все три стандарта используют MPEG-2 для сжатия видео. ATSC использует Dolby Digital AC-3 для сжатия аудио, ISDB использует Advanced Audio Coding (MPEG-2 Часть 7) и DVB не имеет стандарт для сжатия звука, но, как правило, использует MPEG-1 Часть 3 Layer 2. Выбор модуляции также изменяется от схемы к схеме. В цифровом аудиовещании, стандарты гораздо более унифицированы практически во всех странах, решивших принять стандарт Digital Audio Broadcasting (также известный как стандарт Эврика 147). Исключение составляют Соединенные Штаты, которые выбрали  HD Radio. HD Radio, в отличие от Эврика 147, основан на способе передачи, известном как IBOC, что позволяет осуществлять передачу цифровой информации обычными АМ или ЧМ аналоговыми передатчиками.

Тем не менее, несмотря на ожидание перехода на "цифровое", аналоговое телевидение всё ещё передается в большинстве стран. Исключением являются Соединенные Штаты, где прекращено аналоговое телевизионное вещание (всеми, кроме телевизионных станций очень малой мощности ) с 12 июня 2009 года после двойной отсрочки переключения. В Кении, также прекратилось аналоговое телевизионное вещание в декабре 2014 года, после многократных переносов даты. Для аналогового телевидения, есть три стандарта, используемых для трансляции цветного телевидения. Они известны как PAL (немецкая разработка), NTSC (Североамериканская разработка) и SECAM (французская разработка). Важно понимать, что эти способы передачи цветного телевидения не имеют ничего общего со стандартами черно-белого телевидения, которые также различные в разных странах. Для аналогового радио, переход на цифровое радио затрудняется тем, что аналоговые приемники значительно дешевле цифровых приемников. Выбор модуляции для аналогового радио, как правило, осуществляется между амплитудной (AM) или частотной (FM) модуляциями . Для достижения стереофонического воспроизведения используется амплитудно-модулированная поднесущая  для стерео FM.

Интернет

Интернет представляет собой всемирную сеть компьютеров и компьютерных сетей, которые взаимодействуют друг с другом с помощью Интернет-протокола. Любой компьютер в Интернете имеет уникальный IP-адрес, который может быть использован другими компьютерами для направления информации к нему. Следовательно, любой компьютер в сети Интернет может отправить сообщение на любой другой компьютер, используя его IP-адрес. Эти сообщения несут с собой IP-адрес и передающего компьютера, что позволяет осуществлять  двустороннюю связь. Интернет - это обмен сообщениями между компьютерами.

По оценкам, 51% информации, передаваемой через двусторонние телекоммуникационные сети в 2000 году было передано через Интернет,большая же часть остальной информации (42%) - через стационарный телефон. К 2007 году Интернет явно доминировал и захватил 97% всей информации в телекоммуникационных сетях (большая часть остальной информации( 2%) - с помощью мобильных телефонов. По состоянию на 2008 г. примерно 21,9% мирового населения имеет доступ к сети Интернет с самым высоким уровнем доступа (измеряется в процентах от населения) в Северной Америке (73,6%), в Океании / Австралии (59,5%) и в Европе (48,1 %). В широкополосном доступе лидируют: Исландия (26,7%), в Южная Корея (25,4%) и Нидерланды (25,3%) .

Интернет работает отчасти из-за протоколов, которые определяют, как компьютеры и маршрутизаторы обмениваются данными между собой. Характер компьютерной сетевой связи поддается рассмотрению с позиции многоуровневого подхода, когда одни протоколы в стеке протоколов запускаются более или менее независимо от других протоколов. Это позволяет протоколам более низкого уровня быть настроенными на определенное состояние в сети до тех пор, пока не изменится способ работы протокола более высокого уровня. Практический пример того, почему это важно, состоит в том, что это позволяет Интернет-браузеру выполнить одинаково один и тот же код, независимо от того, подключен компьютер к сети Интернет через Ethernet или Wi-Fi соединение. О протоколах часто говорят с точки зрения их места в эталонной модели OSI, который появился в 1983 году в качестве первого шага в неудачной попытке создать универсально принятый набор сетевых протоколов.

Для Интернета характерно изменение по несколько раз физической среды и канального протокола на протяжении всего маршрута, проходящего пакетами. Это потому, что Интернет не накладывает никаких ограничений на то, какая физическая среда и какие протоколы передачи данных могут использоваться. Это приводит к принятию информации и протоколов, которые наиболее подходящий для ситуации в локальной сети. На практике в большинстве случаев межконтинентальной связи будет использоваться протокол с асинхронным режимом передачи (ATM) или его более современный эквивалент - на основе оптоволокна. Это объясняется тем, что в большинство сеансов межконтинентальной связи в Интернете используют ту же инфраструктуру, что и коммутируемая телефонная сеть общего пользования.

На сетевом уровне происходит  стандартизация с интернет протоколом IP, необходимым для логической адресации. Для World Wide Web, эти "IP-адреса" выводятся из "человекочитаемой" формы с использованием системы доменных имен DNS (например, 72.14.207.99  происходящего от www.google.com). На данный момент наиболее широко используемой версией интернет-протокола является версия четыре, но переход к версии шесть неизбежна.

На транспортном уровне, большинство сеансов связи принимает либо протокол управления передачей (TCP) или протокол передачи дейтаграмм пользователя (UDP). TCP используется, когда необходимо, чтобы каждое отправленное сообщение  принималось другим компьютером, тогда как UDP используется, когда это просто желательно. В случае TCP, пакеты передаются повторно, если они будут потеряны и упорядочены, прежде чем они будут представлены в более высокие слои. С помощью UDP пакеты не упорядочиваются и повторно не передаются в случае утери. Оба TCP и UDP-пакеты переносят и номера портов, чтобы указать, какое приложение или процесс должен обработать пакет. Поскольку некоторые протоколы прикладного уровня используют определенные порты, сетевые администраторы могут управлять трафиком в соответствии с конкретными требованиями. Например, чтобы ограничить доступ к Интернету, блокируя трафик, предназначенный для конкретного порта или повлиять на работу некоторых приложений путем присвоения приоритета.

Над транспортным уровнем, существуют определенные протоколы, которые иногда используются и свободно помещаются в сессии и презентации слоев, прежде всего это протоколы:  Secure Sockets Layer (SSL) и Transport Layer Security (TLS) . Эти протоколы гарантируют, что данные, передаваемые между двумя сторонами, остаются полностью конфиденциальными. И, наконец, на уровне приложений  многим из пользователей интернет-протоколов известны такие, как HTTP (веб-браузер), POP3 (электронная почта), FTP (передача файлов), IRC (Internet чат), BitTorrent (общий доступ к файлам) и XMPP (мгновенный обмен сообщениями).

Интернет-протокол для передачи голоса  (VoIP) позволяет использовать пакеты данных для синхронных голосовых коммуникаций. Пакеты данных маркируются как пакеты голосовых сообщений и могут иметь приоритет для передачи в режиме реального времени, синхронный разговор менее подвержен конкуренции с другими типами трафика данных, которые могут быть отсроченными (т.е. передача файлов или электронной почты) или быть заранее буферизованными (то есть аудио и видео) без искажений. Это предоставление приоритета хорошо работает, когда сеть имеет достаточную пропускную способность для всех VoIP-вызовов, происходящих одновременно, а в сети включена опция установления приоритетов т.е. частная корпоративная сеть, но Интернет в целом не может быть настроеным таким образом, и поэтому возникает большая разница в качестве VoIP звонков через частную сеть и через Интернет общего пользования.

Локальные и глобальные компьютерные сети

Несмотря на рост Интернета, характеристики локальных вычислительных сетей (ЛВС) - компьютерные сети, которые не выходят за пределы нескольких километров, сохраняют отличие. Это происходит потому, что сети такого масштаба не требуют всех функций, связанных с более крупными сетями и остаются зачастую более рентабельным и эффективным без них. Будучи не связаными с Интернетом, они также имеют преимущества в конфиденциальности и безопасности. Тем не менее, целенаправленное отсутствие прямого подключения к Интернету не обеспечивает гарантированную защиту от хакеров, вооруженных сил или экономически мощных держав. Эти угрозы существуют, если есть какие-либо методы для удаленного подключения к локальной сети.

Глобальные вычислительные сети (WAN) являются частными компьютерными сетями, которые могут распространяться на тысячи километров. Опять же, некоторые из их преимуществ включают в себя конфиденциальность и безопасность. Первоначально локальные и глобальные сети предназначались для  вооруженных сил и спецслужб, которые должны держать свои данные в безопасности и тайне.

В середине 1980-х годов появились несколько протоколов связи, чтобы заполнить пробелы между канальным и прикладным уровнями эталонной модели OSI. К ним относятся Appletalk, IPX и NetBIOS с установленным протоколом IPX, доминирующим в начале 1990-х, благодаря своей популярности среди пользователей MS-DOS. TCP / IP, существующий и на данный момент, как правило, использовался только в крупных государственных и научно-исследовательских учреждениях.

Поскольку популярность Интернета возросла и его трафик потребовалось направить в частные сети, TCP / IP протоколы заменили существующие технологии локальной сети. Дополнительные технологии, такие как DHCP, разрешающие компьютерам на основе IP /TCP самонастраиваться в сети. Такие функции осуществляются также в наборах протоколов AppleTalk / IPX / NetBIOS.

Режимы асинхронной передачи (ATM) или многопротокольной коммутации по меткам (MPLS) представляют собой типичные протоколы канального уровня для более крупных сетей, таких как WANs; Ethernet и Token Ring, являются типичными протоколами канального уровня для локальных сетей. Эти протоколы отличаются от прежних протоколов тем, что они являются более простыми, например, они опускают функции, такие как гарантированное качество обслуживания, а также устранение коллизий. Оба эти различия позволяют создавать более экономичные системы.

Несмотря на скромную популярность IBM Token Ring в 1980-х и 1990-х годах, практически все локальные сети в настоящее время используют проводное или беспроводное Ethernet-оборудование. На физическом уровне, большинство проводных Ethernet реализаций используют медные кабели витой пары (в том числе общих 10BASE-T сетей). Тем не менее, в некоторых ранних реализациях использовались более тяжелые коаксиальные кабели, а в недавних реализациях (особенно в высокоскоростных ) использовалось оптоволокно. Когда используется оптоволокно, то следует различать многомодовые волокна от одномодовых волокон. Многомодовые волокна можно рассматривать как более толстое оптоволокно, более дешевое в произвдстве, но имеющий недостаток в виде более узкой полезной полосы частот и худшего затухания, а, следовательно, и худшие характеристики дальней связи.

Скорость передачи информации

Эффективный объём информации, вовлеченной в обмен по всему миру посредством двусторонних сетевых телекоммуникаций, возрос с 281 петабайт информации в 1986 году, до 471петабайт в 1993 году, с 2,2 эксабайт в 2000 году до 65 эксабайтов в 2007 году  (с учетом оптимального сжатия). Это информационный эквивалент приблизительно соответствует двум страниц газет на человека в день в 1986 году и шесть целым газетам на человека в день к 2007 году. С учётом данного роста, телекоммуникации играют всё большую роль в развитии мировой экономики и сектор мировой телекоммуникационной индустрии составил в 2012 году около 4,7 трлн. долларов. Объем мирового рынка телекоммуникационных услуг составит $ 1,5 трлн в 2010 году, что соответствует 2,4% от валового внутреннего продукта в мире (ВВП).

Картинки