Передача информации на большие расстояния
VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
- Главная
- Список секций
- Обществознание
- Передача информации на расстоянии
Передача информации на расстоянии
Войтехова С.В. 1
1 МАОУ СОШ №92 г.Тюмень
Дрожжачих Е.Н. 1
1 МАОУ СОШ № 92 г.Тюмень
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Мобильный телефон — чудо XXI века. Этот маленький прибор — не только средство связи со всем миром, но ещё и карманный компьютер. В большинстве телефонов есть часы, будильник, календарь, фотоаппарат и это далеко не весь список его возможностей. А возможность выхода во всемирную паутину-Интернет позволяет найти абсолютно любуюинформацию, будь то рецепт торта или отзывы о местах, которые хочешь посетить. Мобильные устройства и Интернет прочно и надолго вошли в нашу жизнь. Иногда без них многие чувствуют себя некомфортно и одиноко.
Актуальность
Однажды гуляя во дворе,потеряв или забыв дома свой мобильный телефон, начинаешь задумываться: Как передать,или получить нужную нам информацию? Может опыт прошлых лет пригодится и сейчас?
Объект исследования –средства связи.
Способ исследования – изучить информацию средствах связи.
Цель — получить знания, изучить историюразвития, а так же основные виды средств связи.
— Выяснить,как древнему человеку приходилось передавать информацию.
— Изучить какие бывают основные сигналы .
— Узнать, как появилась почтовая связь .
— Познакомиться с развитием телефонной связи .
— Какие возможности у всемирной паутины — Интернета .
Гипотеза– не смотря на технический прогресс, многие средства связи используются людьми и сегодняна протяжениимногих лет.
Методы исследования — изучение литературы, анализ, обобщение.
Глава 1. Жизнь древнего человека. Как передать информацию?
Во все времена люди стремились к обмену информацией. Сначала общение между людьми было при помощи отдельных звуков, жестов, мимики. В древности наши предки передавалисигналы с помощью криков. Так они предупреждали друг друга об опасности или созывали их на охоту . Затем появилась и стала развиваться человеческая речь. Конечно, она была и остается главным средством передачи сообщений. Как только люди стали объединяться в группы, у них возникла потребность в обмене информацией на больших расстояниях, помимо употребления голоса.
Чтобы увеличить это расстояние, им приходилось изобретать разнообразные способы и средства передачи сообщений.
«Общение древних людей»
Глава 2. Звук и свет как основные сигналы
Начиная с самых древних времен человечество, активно применяло звук и свет как основные средства передачи информации.
Для этого использовали сигнальные костры, факелы, горящие стрелы и другие приспособления. Использовали натертые до блеска железные пластины, которые как зеркала отражали солнечный свет, распространяя информацию.
Аборигены Америки и Африки изготавливали из стволов деревьев барабаны — тамтамы. По таким тамтамам ударяли специальными палочками. Ударяя с разной силой по разным местам барабана, то быстрее, то медленнее, сигнальщики извлекали из них разные звуки.Звук от тамтама слышался за несколько километров.
Средствами звуковой сигнализации также являютсятрубы, колокола, а после изобретения пороха — выстрелы из ружей или из пушек.
Если сравниватьскорость звуковой и световойсигнализации, то нужно сказать, что свет распространяется во много раз быстрее звука. При отдаленной грозе сначала мы видим молнию, а потом слышим гром, так как свет доходит до нас быстрее, чем звук.
« Барабан-тамтам»
«Сигнальный дым»
Глава 3. Первая почта
Появление письменности стало одним из самых важных, открытий на долгом пути эволюции человечества. Становление письменности — очень непростой процесс, он длился тысячелетия. Среди разных народов мира стали развиваться различные виды азбуки. Славянская письменность появилась в IX веке.
Сразвитием письменности произошло рождение такого средства дальней связи как почта.
Активно применятся эстафетный способ передачи писем от гонца к гонцу. По дорогам и тропам день и ночь курсировали гонцы. Не стоит забывать и о голубях. Еще с древних времен онитаинственным образом находили адресата и возвращалисьдомой.
« Пешие и конные гонцы»
« Почтовый голубь»
Глава 4. Телефонная связь
В XVII и XVIII веках, когда произошло заметное развитие науки, техники и промышленности, стали прокладываться новые торговые пути и завязываться тесные взаимоотношения между народами, появилась острая потребность в создании более современных и быстрых средств связи. Особенно необходимой была связь на море. Поэтому моряки придумали сигнальные флажки. Сообщения передавались по буквам. Каждое положение рук матроса-сигнальщика означало определенную букву.По этому принципу среди первых изобретений работалоптической телеграф.
Он состоял из деревянной конструкции, изменяя которую получались знаки, обозначавшие различные буквы. Для чтения сигналов сообщений на другой станции использовать зрительные трубы.
Но такую «телеграмму» нельзя было записать автоматически. И вот американский художник С. Морзе в 1836 году придумал новый телеграфный аппарат. Комбинации всего лишь из двух знаков – точки и тире – обозначали все буквы алфавита и цифры.Азбукой Морзе пользуются и сейчас.
Датой рождения первого электрического телефона считается 14 февраля 1876 г. Аппарат передавал звуки на расстояние с помощью электрического тока .
Прошло более ста лет, ивнешностьи технические возможности телефона сильно изменилась. Он стал более компактным, мобильным, универсальным.
«Морская азбука»
«Оптический телеграф»
«Азбука Морзе»
«Развитие телефона»
Глава 5. Всемирная паутина
В современном мире все большую популярность как источник информации набирает Интернет. Одним из основных факторов его развития является возможность получения любых сведений практически в любой точке планеты.
Возможности интернета безграничны. Можно отправить письмо в электронном виде одному или нескольким абонентам одновременно, можно переслать фотографии и видеозаписи. Получат их в течении нескольких секунд. А если захотелось, можно увидится и поговоритьс родственниками или друзьями в реальном времени, и не важно,что собеседник,где-тона другом конце света, главное, чтобы у него был выход во всемирную сеть.
«Возможности интернета безграничны»
Заключительная часть.
Конечно, наличие телефона и Интернета значительно упростили нашу жизнь, но и сегодня люди используютне только новые технические средства связи. На дачных участках можно увидеть подвешенный кусок рельсы и рядом с ней металлический прут. Ударяя прутом по рельсе, бьют тревогу и сообщают о пожаре. На стройках продолжают кричать крановщику «Майна (вниз) или Вира (вверх)». Услугами почты мы пользуемся до сих пор, правда письма отправляем все реже в основном посылки и ценные грузы. Активно используются услуги курьеров (посыльных), в кротчайшее время Вам доставят посылку, документы или пиццу.
Своей работой я бы хотела – привлечь внимание учеников и напомнить, что конечно новые современные средства связи сильно помогают и упрощают нашу жизнь,но живое общение остается главным средством передачи сообщений. Находясь на большом расстоянии есть возможность неправильно понять друг от друга.
Для того чтобы убедится в этом я проделала такой опыт. Из двух металлических банок и веревок разной длинны 3, 6, 9 метров сделала простой телефон. При увеличении длинны веревок слова собеседника слышались все хуже и становились менее понятны.
«Простейшая модель телефона»
Ведь благодаря только живому общению в полной мере можно передать свои мысли,чувстваи эмоции другому.
Цель моей работы достигнута.
Передача данных на большие расстояния
Есть множество способов создания домашней сети: системы Mesh Wi-Fi, роутеры Wi-Fi, роутеры Wi-Fi с поддержкой 4G, усилители сигнала, адаптеры Powerline и домашние коммутаторы. Однако при необходимости создания километровых сетей всё несколько осложняется, потому что стандартного кабеля Ethernet и устройств Wi-Fi хватает в лучшем случае на несколько сотен метров. Есть несколько вариантов решения этой проблемы.
Вариант 1: оптоволокно и медиаконвертеры
Медиаконвертеры (они же трансиверы) преобразуют данные преимущественно между оптоволокном (оптический сигнал) и медью (электрический сигнал). TP-Link предлагает медиаконвертеры стандарты Fast Ethernet (10/100 Мбит/с) и гигабитные медиаконвертеры (10/100/1000 Мбит/с) с дальностью от 2 до 20 км. Медиаконвертеры упрощают развёртывание масштабных сетей.
Медиаконвертеры 100 Мбит/с
Медиаконвертеры TP-Link стандарта Fast Ethernet позволят без существенных затрат увеличить дальность текущей сети и развернуть систему видеонаблюдения с помощью оптоволокна.
Гигабитные медиаконвертеры для подключений P2P на большом расстоянии
Гигабитные медиаконвертеры TP-Link позволят без труда расширить текущую гигабитную сеть и создать P2P-подключения на большом расстоянии, благодаря чему они идеально подойдут для создания подключения между офисами в разных зданиях, отдалённых систем видеонаблюдения и заводов.
Вариант 2: оптоволокно и модули SFP
TP-Link предлагает ряд оптических модулей, в том числе многомодовые и одномодовые модули с портами SFP 1000Base или SFP+ 10GBase, которые идеально подойдут для сетей интернет-провайдеров, а также для корпоративных, кампусных и других оптоволоконных сетей с дальностью от 300 м до 20 км.
Вариант 3: широкополосный Wi-Fi
Pharos — это линейка уличного оборудования TP-Link, позволяющая создать беспроводное подключение на большом расстоянии для поставщиков беспроводного интернета (WISP), коммерческих мостов (P2P) и беспроводных систем видеонаблюдения (P2MP). Секторные и параболические точки доступа CPE позволят передавать данные на несколько километров.
Передача информации на большие расстояния
Человек не может сознательно издавать запахи, только принимать. Люди используют запахи, чтобы кодировать простые сообщения. В бытовой газ, который не имеет запаха, подмешивают метилмеркаптан с резким запахом гнили. Специфический запах сообщает нам об утечке газа. Пекарни направляют вытяжку на оживлённую улицу, чтобы сказать прохожим, где искать вкусные французские булки.
Человек отлично жестикулирует и издаёт звуки, поэтому жесты и голос преобладают в общении между людьми. Без языка, с помощью жестов и звуков человек может попросить воды или предупредить об опасности. Устный язык позволил людям рассказывать друг другу сложные истории с множеством деталей.
Общение между людьми требует, чтобы они находились рядом продолжительное время. Сложно что‑то передать человеку, который находится в километре от рассказчика. Также невозможно рассказать длинную историю за несколько секунд. Чтобы доставить сообщение на дальнее расстояние, отправляли гонца. Он проходил десятки километров, чтобы доставить распоряжение. Чтобы ускорить доставку на дальней дистанции, использовали цепочки. Один посыльный проходил не весь путь, а часть. После он передавал сообщение следующему, и тот шёл свою часть пути.
На основе цепочек работают практически все средства дальней связи. Даже электромагнитный сигнал надо периодически усиливать, чтобы он дошёл до адресата без искажений.
Письменность увеличила объём передаваемой информации и уменьшила потери при передаче. Один курьер теперь мог доставить множество сообщений разным адресатам. Письменное сообщение не надо заучивать по цепочке, оно случайно не исказится по пути. Курьеру не обязательно знать, что за информацию он несёт. Благодаря этому письма доставляют не только люди. Голубиная почта активно работала со времён древнего Египта до середины 20 века.
История передачи информации на большие расстояния
В 1793 г. математик Ш. Ромм в рапорте правительству Франции писал, что люди всегда нуждались в быстрейшем и вернейшем способе коммуникации на очень дальние расстояния.
Зрение и слух
Еще задолго до XVIII в. возникла острая потребность в передаче сообщений. Человек пробовал использовать свои органы чувств, а также природные стихии. Созывая мужчин племени на охоту или предупреждая об опасности, древний человек просто громко кричал об этом. Иногда силы голоса не хватало. Так появились трубки из рогов животных. Но иногда сообщения не предназначались для посторонних, и на помощь пришло зрение. На вершине холма или другой возвышенности человек подавал условный сигнал. На дальние расстояния использовались костры. Коренные жители Северной Америки использовали дым, применяя разные способы раскладки костров. Для точной передачи информации нужны были специальные люди. Так появились гонцы, переносившие и передававшие сообщения. Один из знаменитых гонцов, после победы над персами в битве при Марафоне, в 490 г. до нашей эры был отправлен с донесением в Афины. Не останавливаясь, он пробежал 42,195 км., успел крикнуть: «Радуйтесь, афиняне, мы победили!» — и, по преданию, тут же скончался. Правдивость этого события, которое описал Плутарх через пять столетий, а затем Лукиан, вызывает некоторые сомнения. У царя Кира было 30 тыс. курьеров, их называли «царскими ушами». В самую эпоху могущества Рима сообщения, необходимые для доставки на расстояние в 1600 км., достигали адресата через 4 дня. Вскоре наряду с устными сообщениями использовались и письма. Во время монголо-татарского ига на территории Руси возникли ямские станции. Слово «ям», да и систему сообщений — монголы заимствовали у Китая. В период правления Ивана Грозного на Руси было более трех сотен таких станций. Ямская дорога была основным средством сообщения до 1880 г., когда появились железные дороги.
Скороходы-рекордсмены
Однако ни одна из известных эстафетных систем связи Средних веков не могла сравниться в скорости с курьерской службой «часки», сложившейся в империи инков в Южной Америке. Вступившие на континент Нового Света, европейские колонизаторы были поражены ее эффективностью. Гонцы инков способны были пробежать 2500 км, сменяя друг друга, от Куско до Кито за 5 дней, в условиях высокогорья! Курьеров набирали из близлежащих деревень и тренировали. Большое внимание отводилось и способности точно запоминать длинные устные сообщения. Как свидетельствовал один из конкистадоров, бегуны хранили сообщения в очень большом секрете, даже под пыткой они не выдавали их содержание. Система была поистине эффективной, и сохранилась в Перу и при испанском владычестве на этой территории вплоть до 1800 г. Гонцы передавали друг другу также узелковое письмо кипу. Оно состояло из главного шнура, иногда длиной несколько метров, со свисавшими разноцветными небольшими веревочками с узлами, завязанными через некоторое расстояние друг от друга. Узелки кипу не были письменностью в современном понимании, а имели в основе десятеричный счет, поэтому без пояснения толкователей были бесполезны, как цифры давно забытого машинного кода.
Новая эпоха — новая связь
Эстафеты с участием скороходов, всадников и почтовых голубей перестали удовлетворять потребности Нового времени. Первые проекты создания более совершенных «атмосферных оптических средств связи» появляются в конце XVII и начале XVIII столетия во Франции и Великобритании, где быстро развивались техника и промышленность. Отцом оптического телеграфа считают Роберта Гука. Предложенная им сигнальная система была довольно громоздкой, но использовалась на английском флоте без кардинальных изменений вплоть до конца XVIII столетия. Весьма интересным был т.н. гелиограф Кесслера. Аппарат был ничем иным, как пустой бочкой, где размещалась лампа с отражателем, посылавшим луч света в одном направлении. Проворно открывая и закрывая створки в бочке, получались различные комбинации кратких и долгих временных миганий. Каждая из комбинаций соответствовала одной из букв алфавита. Наконец, 12 июля 1793 г. француз Клод Шапп совершил революцию в оптической связи. Это была конструкция из рамы, названной регулятором, и прикрепленных к ней крыльев-реек. Поворачивая раму и рейки, получались различные фигуры. Соответственно, каждый вариант мог обозначать букву или цифру. На расстоянии в несколько миль друг от друга были построены два поста с идентичными регуляторами. Оба пункта для надежности оборудовали подзорными трубами. Шапп провел испытания. В присутствии правительственной комиссии за три дня были продемонстрированы возможности прибора для передачи информации на достаточно дальние расстояния. В итоге, прибор был признан надежным и быстрым. По рекомендации комиссии, Шапп переименовал свое устройство в телеграф. Этим названием мы пользуемся и поныне. Успех испытаний привел к тому, что тут же было вынесено решение о безотлагательной стройке линий телеграфов Париж — Лилль протяженностью 60 миль (французская сухопутная миля составляет почти 4,5 км). Сам Клод Шапп был назначен «инженером телеграфа», и ему поручили надзор за строительством. Промежуточные станции были установлены примерно через каждые 30 километров, в гористой местности это расстояние сокращали. В 1798 году открылась телеграфная линия Париж — Страсбург — Брест, в 1803 году — линии Париж — Лилль (с последующим продолжением до Дюнкерка и Брюсселя) и Париж — Милан. Оптический телеграф от Милана до Венеции построили в 1810 г. А в скором времени и другие европейские столицы и крупные города. Для понимания быстродействия укажем, что передача одного знака из Парижа в Тулон на расстояние 1068 км составляло 20 минут. Недостатками оптического телеграфа Шаппа являлись зависимость от атмосферных условий и отсутствие возможности работы в ночное время. В среднем линии могли функционировать только 6 часов в течение суток. Телеграф данной конструкции использовался во Франции вплоть до 1855 года.
От Англии до Индии
Несколько видоизмененные сигнальные аппараты широко применялись во множестве государств. В Англии лорд Джордж Мюррей внес в конструкцию Шаппа несколько важных усовершенствований. Важнейшим стало использование световых приборов, что позволяло телеграфу функционировать и ночью. Линия связала Лондон, Дувр и Портсмут. Затем телеграф Мюррея заработал в Индии и Египте. Одновременно разновидности оптического телеграфа заработали в Швеции и Пруссии. Рядом с Потсдамом одна из гор (на которой размещались приборы) и сейчас называется Телеграфенс-берг. Прусское устройство считалось технически наиболее совершенным. Можно было передавать больше четырех тысяч различных знаков. В России оптический телеграф получил применение ближе к сер. XIX в. Хотя поезда надежно доставляли письменные сообщения на большие расстояния (для чего разработали конструкцию специального почтового вагона), параллельно возникла насущная необходимость передавать информацию о движении составов со скоростью, превышавшей скорость поезда. Причиной тому послужили катастрофы. В частности, в августе 1841 г., всего-то про прошествии трех лет после открытия регулярного движения на Царскосельской «чугунке», машинист, находясь в состоянии алкогольного опьянения, проскочил остановку, не пропустив встречный состав. В результате лобового столкновения шесть человек погибли и 78 получили ранения различной степени тяжести. Вскоре после этого через каждые пару верст вдоль путей установили мачты. На них дежурные при помощи тяг проволокой днем поднимали черные шары, а, напротив, ночью они поднимали красные фонари. Такими сигналами можно было передать всего три указания: об остановке состава, «о требовании оного» и о необходимости помощи дополнительного локомотива. Все расстояние от Петербурга до Павловска оптический сигнал покрывал за полчаса. В 1846 г. в действие вступила Варшавско-Венская железная дорога (до границы с Австрией), другая в России, параллельно ей сразу был построен телеграф. На каждом посту располагалась мачта с подъемными чугунными шарами. Ночью шары заменяли фонарные столбы. При помощи этой системы (по высоте размещения сигнала) стало возможным подавать уже 4 сигнала. Охранник, замечая сигнал на соседском телеграфе, должен был сразу поднять такой же и снять его после того как пройдет поезд или переменятся соседние сигналы. Конструкция приборов на первейших железнодорожных путях страны были усовершенствованы. Прежние примитивные устройства вскоре заменили семафорами: сначала с деревянными, а затем и с металлическими крыльями. Сегодня семафоры можно увидеть лишь в музеях и на исторических «заповедных» железнодорожных линиях. Несмотря на довольно широкое распространение в середине XIX века, «ахиллесовой пятой» оптического телеграфа являлись зависимость от погодных условии и невозможность защиты передаваемой информации от посторонних глаз. Эти недостатки удалось устранить лишь с началом использования электричества, которое и предопределило новые направления дальнейшего развития связи.