Тема 1. Краткая история развития электросвязи

На заре становления человеческого общества общение между людьми было весьма скудным. Воткнутая в землю ветка указывала, в каком направлении, и на какое расстояние ушли люди; особо положенные камни предупреждали о появлении врагов; зарубки на палках или деревьях сообщали об охотничьей добыче и пр. Существовала и примитивная передача сигналов на расстояние. Сообщения, закодированные в виде определенного числа выкриков либо ударов барабана с изменяющимся ритмом, содержали ту или иную информацию.

В десятом томе “Всеобщей истории” древнегреческого историка Полибия (ок. 201–120 г. до н.э.) описан способ передачи сообщений на расстояние с помощью факелов (факельный телеграф), изобретенный александрийскими учеными Клеоксеном и Демоклитом.

В 1800 г. итальянский ученый А. Вольта создал первый химический источник тока. Это изобретение дало возможность немецкому ученому С. Земмерингу построить и представить в 1809 г. Мюнхенской академии наук проект электрохимического телеграфа. В октябре 1832 г. состоялась первая публичная демонстрация электромагнитного телеграфа русского ученого П.Л. Шиллинга. В том же году с помощью телеграфа Шиллинга была налажена связь между Зимним дворцом и Министерством путей сообщения.

Подлинную революцию в деле электросвязи по проводам произвели русский академик Б.С. Якоби и американский ученый С. Морзе, предложившие независимо друг от друга пишущий телеграф.

В 1841 г. Б.С. Якоби ввел в эксплуатацию линию, оборудованную пишущим телеграфом и соединявшую Зимний дворец с Главным штабом. Через два года аналогичная линия протяженностью 25 км была построена между Петербургом и Царским Селом. В 1850 г. Б.С. Якоби сконструировал первый буквопечатающий аппарат. В июне 1866 г. была осуществлена прокладка кабеля через Атлантический океан. Европа и Америка оказались связанными телеграфом.

Рождение телеграфа дало толчок к появлению телефона. Начиная уже с 1837 г. многие изобретатели пытались передать на расстояние человеческую речь с помощью электричества. В 1876г. американский изобретатель А.Г. Белл запатентовал устройство для передачи речи по проводам – телефон. В 1878 г. русский ученый М. Махальский сконструировал первый чувствительный микрофон с угольным порошком.

На первых порах для телефонной связи использовались телеграфные линии. Специальная двухпроводная телефонная линия была спроектирована в 1895 г. профессором П.Д. Войнаровским и построена в 1898 г. между Петербургом и Москвой.

В 1886 г. русский физик П.М. Голубицкий разработал новую схему телефонной связи. Согласно этой схеме микрофоны абонентских телефонных аппаратов получали питание от одной (центральной) батареи, расположенной на телефонной станции. Первые телефонные станции в России были построены в 1882–1883 гг. в Москве, Петербурге, Одессе.

Первая публичная демонстрация устройства А.С. Попова для приема электромагнитных волн состоялась 7 мая 1895 г. Этот день вошел в историю как день изобретения радио.

Сотрудники созданной в 1918 г. Нижнегородской лаборатории (ее возглавил М.А. Бонч-Бруевич) уже в 1922 г. построили в Москве первую в мире радиовещательную станцию мощностью 12 кВт.

В 1935 г. между Нью-Йорком и Филадельфией вступила в строй радиолиния на ультракоротких волнах, которая впоследствии была названа “радиорелейной линией”.

Отныне во все концы земного шара протянулись цепочки радиорелейных линий. Строительство первой радиорелейной линии в нашей стране было осуществлено в 1953 г. между Москвой и Рязанью.

“Бип...бип... бип”. Эти сигналы услышал 4 октября 1957 г. весь мир. Наступила эра освоения космоса. Совсем небольшой срок отделяет нас от этой даты, а на космические орбиты уже запущены тысячи искусственных спутников, исправно служащих человеку.

23 апреля 1965 г. в СССР был запущен искусственный спутник Земли “Молния-1”, на борту которого находилась приемопередающая ретрансляционная станция.

В 1960 г. в Америке был создан первый в мире лазер. Это стало возможным после появления работ советских ученых В.А. Фабриканта, Н.Г. Басова и A.M. Прохорова и американского ученого Ч. Таунса, получивших Нобелевскую премию.

“Обучать” лазеры передаче на расстояние информации стали вскоре после их изобретения. Первые лазерные линии связи появились в начале 60-х годов этого столетия. В нашей стране первая такая линия была построена в 1964 г. в Ленинграде.

Москвичам хорошо знакомы такие уголки столицы, как Ленинские горы и Зубовская площадь. В 1966 г. между ними засветилась красная нить лазерного света. Связывала она две городские АТС, находящиеся на расстоянии 5 км друг от друга.

В 1970 г. в американской фирме “Corning Glass Company” было получено сверхчистое стекло. Это дало возможность создать и внедрить повсеместно оптические кабели связи.

В 1947 г. появилось первое упоминание о разработанной фирмой “Белл” системе с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). Система оказалась громоздкой и неработоспособной. И только в 1962 г. была внедрена в эксплуатацию первая коммерческая система передачи ИКМ-24.

Современные тенденции развития электросвязи. В последующие годы связь развивалась по пути цифровизации всех видов информации. Это стало генеральным направлением, обеспечивающим экономичные методы не только ее передачи, но и распределения, хранения и обработки.

Интенсивное развитие цифровых систем передачи объясняется существенными достоинствами этих систем по сравнению с аналоговыми системами передачи: высокой помехоустойчивостью; слабой зависимостью качества передачи от длины линии связи; стабильностью электрических параметров каналов связи; эффективностью использования пропускной способности при передаче дискретных сообщений и др.

В 2002 году развитие местной телефонной связи осуществлялось в основном на базе современных цифровых АТС, что позволило повысить качество и расширить спектр предоставляемых услуг. Коэффициент емкости цифровых станций от общей монтированной емкости местной телефонной сети в 2002г. составил порядка 40% против 36,2% в 2001 году. На 1.01.2003 г. на сетях России действовало порядка 195 тыс. единиц междугородних и местных таксофонов, в том числе 63 тыс. универсальных. Количество таксофонов увеличилось на 13% и составило 127,5 тыс. штук. Прирост числа основных телефонных аппаратов местной телефонной сети составил 1.8 млн. единиц, в основном за счет телефонных аппаратов, установленных у населения. Общее количество абоненнтов сотовой подвижной связи России на конец 2002 года составило 17,7 млн., прирост абонентской базы по отношению к 2001 году – 2,3 раза. В 2002 году за год компьютерный парк России увеличился по сравнению с 2001-м на 20%. Количество постоянных интернет-пользователей увеличилось на 39% и достигло 6 млн. человек. Объём отечественного ИТ-рынка вырос на 9% и составил более 4 млд. долларов. В 2002 году введено в эксплуатацию более 50 тыс. км какбельных и радиорелейных линий связи, 3 млн. номеров автоматических телефонных станций, более 13 млн. номеров подвижной телефонной связи, а также свыше 70 тыс. междугородних и международних каналов.

Особенно быстрыми темпами в мире и у нас в стране идет развитие сети мобильной радиосвязи. По числу абонентов системы мобильной связи уже можно судить об уровне и качестве жизни в данной стране. В этом смысле темпы роста абонентов мобильной связи в России (почти 200 % в год) являются показателем роста благосостояния общества.

Исходя из макроэкономических показателей развития Российской Федерации, определенных в Основных направлениях социально-экономической политики Правительства Российской Федерации на долгосрочную перспективу, рынок телекоммуникационных услуг к 2010 году будет характеризоваться следующим образом (табл. 1).

Таблица 1. Показатели развития телекоммуникаций России на период до 2010 года

Человечество движется по пути создания Глобального информационного общества. Его основой станет Глобальная информационная инфраструктура, составляющей которой будут мощные транспортные сети связи и распределенные сети доступа, предоставляющие информацию пользователям. Глобализация связи и ее персонализация (доведение услуг связи до каждого пользователя) – вот две взаимосвязанные проблемы, успешно решаемые на данном этапе развития человечества специалистами электросвязи.

Дальнейшая эволюция телекоммуникационных технологий будет идти в направлениях увеличения скорости передачи информации, интеллектуализации сетей и обеспечения мобильности пользователей.

Высокие скорости . Необходимы для передачи изображений, в том числе телевизионных, интеграции различных видов информации в мультимедийных приложениях, организации связи локальных, городских и территориальных сетей.

Интеллектуальность . Позволит увеличить гибкость и надежность сети, сделает более легким управление глобальными сетями. Благодаря интеллектуализации сетей пользователь перестает быть пассивным потребителем услуг, превращаясь в активного клиента – клиента, который сможет сам активно управлять сетью, заказывая необходимые ему услуги.

Мобильность . Успехи в области миниатюризации электронных устройств, снижение их стоимости создают предпосылки к глобальному распространению мобильных оконечных устройств. Это делает реальной задачу предоставления услуг связи каждому в любое время и в любом месте.

В заключение отметим, что объем информации, передаваемой через информационно-телекоммуникационную инфраструктуру мира, удваивается каждые 2-3 года. Появляются и успешно развиваются новые отрасли информационной индустрии, существенно возрастает информационная составляющая экономической активности субъектов рынка и влияние информационных технологий на научно-технический, интеллектуальный потенциал и здоровье наций. Начало XXI века рассматривается как эра информационного общества, требующего для своего эффективного развития создания глобальной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры, темпы развития которой должны быть опережающими по отношению к темпам развития экономики в целом. При этом создание российской информационно-телекоммуникационной инфраструктуры следует рассматривать как важнейший фактор подъема национальной экономики, роста деловой и интеллектуальной активности общества, укрепления авторитета страны в международном сообществе.

До изобретения в XIX в. систем и механизмов связи сам процесс связи был весьма трудным и медленным. Люди посылали письма друг другу с гонцами или передавали сигналы с помощью барабанов, дыма, костров, церковных колоколов, зеркал. Эти способы были хороши лишь для связи на коротких рас­стояниях, до дальних пунктов сообщения шли очень долго. Даже после появ­ления пароходов для доставки письма, например, из Европы в Австралию тре­бовалось несколько месяцев.

Француз Клод Шапп (1763 - 1805) изобрел систему связи, названную телегра­фом, что означает «пишу издалека». Она работала следующим образом. На вершинах холмов строили специальные башни. На каждой башне устанавли­вали особую конструкцию с двумя длинными планками, которые могли прини­мать 49 положений. Каждое положение соответствовало букве или цифре. Операторы передавали сообщения с одной башни на другую. Эта система работала очень успешно. К середине XIX в. протяженность ее линий только во Франции составляла около 4828 км.

Первый электрический телеграф создали в 1837 г. английские изобретатели Уильям Кук (1806-1879) и Чарлз Уитстон (1802- 1875). Электрические сигна­лы посылались по проводам в приемник. Они приводили в действие стрелки, которые указывали на разные буквы. Таким образом передавалось сообщение.

В 1843 г. американский художник Сэмюэл Морзе (1791 - 1872) изобрел но­вый телеграфный код, заменивший код Кука и Уитстона. Он разработал для каждой буквы знаки, состоящие из точек и тире. При передаче сообщения долгие сигналы соответствовали тире, короткие - точкам. Морзе устроил демонстрацию своего кода, проложив телеграфный провод длиной 6 км от Балтимора до Вашингтона и передавая по нему новости о президентс­ких выборах. Код Морзе используется и в наши дни.

В 1858 г. Чарлз Уитстон создал систему, в которой оператор с помощью кода Морзе набивал сообщения на длинной бумажной ленте, поступавшей в те­леграфный аппарат. На другом конце провода самописец набивал принятое сообщение на другую бумажную ленту.

Впоследствии самописец заменили сигнализатором, преобразовывавшим точ­ки и тире в длинные и короткие звуки. Операторы слушали их и записывали текст сообщения.

Сегодня невозможно представить себе жизнь без телефона. Он используется повсюду, и жизнь людей в значительной степени зависит от этого прибора. Трудно поверить, что телефон увидел свет чуть раньше начала века. Офици­альной датой его изобретения обычно считается 1876 г. Естественно, как и в случаях с другими техническими изобретениями, исследования и экспери­менты, связанные с телефоном, начались намного раньше.

Интересно, что в действительности телефон был изобретен одновременно двумя исследователями - Беллом и Греем - независимо друг от друга. Александр Грэхем Белл, которому обычно приписывается изобретение теле­фона, оказался более удачлив, опередив Грея с заявкой на патент, который он получил 7 марта 1876 г.

Рассказывают, что когда в 1876 г. главный инженер британских почт и теле­графов сэр Вильям Прис услыхал об изобретении телефона, он воскликнул: «Возможно, американцам и нужен телефон, у нас же, к счастью, хватает пока посыльных!» Восклицание это оказалось чересчур поспешным. Ни одно изобретение в мире не было признано так быстро и не развивалось так стремительно, как телефон.

Подобно многим важным изобретениям в истории, телефон появился по ошибке. Он возник в результате попыток разработать прибор для передачи по одному проводу нескольких сигналов кода Морзе. Сегодня этот способ известен как уплотнение, или мультиплексирование сигналов. Легенда гласит, что Белл экспериментировал с многоканальным телеграфным передатчиком, в то время как его помощник Томас Ватсон наблюдал за прием­ником в другой комнате. Случайно пролив на свои брюки кислоту, Белл позвал ассистента: «Мистер Ватсон, скорее помогите мне!» В пылу события он забыл о том, что Ватсон не мог его слышать. Но, к его большому удивлению, Ватсон появился очень быстро: он услышал призыв Белла из приемника. Как на идею телефона натолкнулся Грей, история умалчивает, но основные прин­ципы его изобретения очень напоминают принципы Белла. Нет необходимости прослеживать в деталях незначительные различия между телефонами Белла и Грея. Ясно одно: телефон стал тем изобретением, время которого пришло. Первый телефон, сделанный Беллом случайно, работал плохо, но он все-таки работал, и это было замечательно. В своем изначальном виде телефон Белла был мало пригоден для широкого применения. Но перспектива этого изобретения, которое могло посылать по проводам звуковые сообщения, была оче­видна, поэтому вскоре начались активные работы по усовершенствованию те­лефона. Уже в 1878 г. в Нью-Хевене, штат Коннектикут, была построена пер­вая коммерческая телефонная станция.

Телефон удовлетворил вполне определенную общественную потребность, сделав возможной связь на большие расстояния без использования проме­жуточных кодов и громоздких телеграфных аппаратов. Общаться по телефону было просто, привычно и удобно. Именно поэтому телефон очень быстро получил широкое признание во всем мире и его внедрение и развитие стало большим бизнесом.

Специально для этой новой и важной отрасли индустрии связи была создана одна из самых крупных корпораций двадцатого столетия - Американская телеграфная и телефонная компания (AT&T - American Telegraph and Telephone Company). Она была зарегистрирована как юридическое лицо в марте 1885 г. и вскоре стала контролировать практически всю быстро растущую телефонную сеть на территории Соединенных Штатов. С самого начала своей деятельности AT&T находилась в исключительно благоприятных условиях как легальная государственная монополия.

Из-за необъятного размера корпорации она могла позволить себе роскошь- большие исследовательские лаборатории. AT&T оставалась в авангарде тех­нологии просто потому, что никто, кроме нее, не располагал средствами для проведения необходимых разработок на уровне Bell Laboratories - исследо­вательского подразделения AT&T.

В России, в Петербурге, начали пользоваться телефонными аппаратами бо­лее ста лет назад, в 1882 г. Тогда в столице открылась первая телефонная стан­ция на 128 абонентов. Через год в Петербурге насчитывалось уже 604 теле­фонных аппарата, в 1890 г. - 1829, а спустя еще пять лет - 2858 аппаратов, и число их быстро увеличивалось.

Скоро телефонные линии соединили Петербург с Гатчиной, затем - с Петер­гофом и Царским Селом. Телефонизировалась Москва и другие города России. Но прошло более полутора десятков лет, прежде чем телефонные провода пролегли между Петербургом и Москвой, т. е. открылась первая в России даль­няя междугородная телефонная линия.

В том, что это важное событие произошло с большим запозданием, менее всего виновата техника. Уже через пять лет после установки в столице первого телефона в Главное управление почт и телеграфов поступило прошение от предпринимателей А. С. Столповского и Ф. П. Попова о предоставлении им прав на устройство прямой телефонной связи между Петербургом и Москвой. «Ввиду несомненного значения, какое имеют телефоны, и громадной обще­ственной и государственной пользы, ими приносимой, является весьма свое­временной мысль о телефонном соединении крупных центров государствен­ной и промышленной жизни».

Однако эти, казалось бы убедительные, доводы не произвели на руководителей почтово-телеграфного ведомства должного впечатления, и предложение Столповского и Попова было решительно отвергнуто «за многими неясностями». Два долгих года понадобилось, чтобы прийти к выводу, что устройство телефон­ного сообщения между двумя городами целесообразно и что такая связь «в са­мом непродолжительном времени должна представить значительные выгоды». Но только через 5 лет, в 1898 г., Москву и Петербург связала телефонная линия.

В то же время человеческая мысль не стояла на месте. Опыты Майкла Фарадея и его соотечественника и последователя Кларка Максвелла привели ученых к выводу, что переменное магнитное поле, рождаемое непрерывно изменяющим­ся током, создает в окружающем пространстве электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, магнитное поле - электрическое и т. д. Взаимосвязанные, создаваемые друг другом магнитное и электрическое поля образуют единое переменное электромагнитное поле, которое непрерыв­но, как бы отделяясь и удаляясь от места возбуждения его, распространяется во всем окружающем пространстве со скоростью света (300 000 км/с). Явление возбуждения переменным током электромагнитных полей стали на­зывать излучением электромагнитных колебаний, или излучением электромаг­нитных волн. Встречая на своем пути проводники, магнитные составляющие электромагнитных колебаний возбуждают в этих проводниках переменное элек­трическое поле, создающее в них переменный ток, подобный току, возбудивше­му электромагнитные волны, только несравненно слабее. Это замечательное явление и было положено в основу техники радиопередачи и радиоприема. Итак, в 1888 г. немецкому ученому Генриху Герцу удалось опытным путем доказать сам факт существования электромагнитных волн и найти возмож­ность их обнаружения. Эксперименты Герца не могли не привести к идее передавать с помощью электромагнитных волн сообщения, т. е. осуществлять связь без проводов. Приведем высказывание по этому поводу только одного ученого, англичанина В. Крукса. В своей замечательной статье «Некоторые возможности применения электричества» (1892 г.) он писал: «... электричес­кие колебания с длиной волны в один ярд и более легко проникают через вся­кие среды (стены, туман), являющиеся для них прозрачными. Здесь раскры­ваются поразительные возможности телеграфирования без проводов». Далее он пишет, что проводимые в этой области исследования могут в любой день привести к практическим результатам. Он подробно описывает принципы бес­проводного телеграфирования, указывает на необходимость использования волн различной длины, настройки радиопередатчика и радиоприемника на выбранную волну, говорит о применении направленных антенн, азбуки Морзе и о ряде других элементов системы передачи - приема радиоволн, которые в дальнейшем стали использоваться в радиосвязи.

Проводя опыты с волнами Герца, ближе всех подошел к созданию системы радиосвязи английский ученый О. Лодж (1851-1940). Но он занимался «чистой наукой», создавая приборы для демонстрации опытов Герца, и не ставил перед собой практических задач. Сам Лодж в 1923 г. писал: «... не было у меня чувства перспективы и понимания того исключительного значения, какое эти опыты имели для флота, торговли и, конечно, для надежной связи в мирных и военных условиях».

Первое достаточно чувствительное и надежное приемное устройство, без которого немыслима радиосвязь, создал наш соотечественник, талантливый физик, в ту пору уже видный специалист в области электротехники, препода­ватель Минного офицерского класса в Кронштадте Александр Степанович Попов. Занимаясь экспериментами с лучами Герца, А. С. Попов, опираясь на работы О. Лоджа, в апреле 1895 г. сделал когерерный приемник с релейным усилением и автоматическим синхронным декогерерованием с помощью мо­лоточка звонка, который звуком отмечал прием посылок радиоволн (сигналов). Свой приемник, принимавший излучаемые вибратором Герца радиоволны, Александр Степанович продемонстрировал на заседании Русского физико-химического общества (РФХО) 7 мая (25 апреля по ст. ст.) 1895 г., выступая с сообщением «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям». Прием сигналов осуществлялся отрезком проволоки, соединенным с прибором. Как только вибратор начинал излучать электромагнитную энер­гию, приемный прибор отзывался на нее трелью звонка. Этот прибор был первым в мире радиоприемником, а присоединенный к нему отрезок проволо­ки - первой в мире антенной.

В том же 1895г., когда А.С. Попов создавал свой приемник, молодой итальянец Гульельмо Маркони проводил опыты с электромагнитными волнами, целью которых было создание устройства для передачи сообщений. Об этих опытах известно только по воспоминаниям современников, публикаций по этому поводу в ту пору не было. В следующем году, 2 июня 1896 г., он подает в Велико­британии заявку на «усовершенствования в передаче электрических им­пульсов и сигналов и в аппаратуре для этого». Патент был выдан 2 июля 1897 г., и только после этого появилось подробное описание предложенного Г. Марконк устройства. Оно оказалось весьма схожим с устройством А.С. Попова.

В 1896 г. была передана и принята первая в мире радиограмма с записью на ленту телеграфного аппарата. Весной 1897 г. были переданы радиосигналы с корабля на берег на расстояние 640м. А двумя годами позже, в 1899г., после открытия возможности приема радиосигналов с помощью телефонных трубок на слух, дальность радиосвязи достигла уже 35 км.

Но это было только начало. Прогресс радиоэлектроники и, в частности, средств радиосвязи не может не впечатлять. За первую четверть века она прошла путь от несовершенных искровых систем передачи и приема затухающих колеба­ний к ламповым приемникам и генераторам, к высококачественным антенным системам. В годы становления радиосвязи считалось, что для увеличения даль­ности действия следует, наряду с повышением мощности передатчика, увели­чивать длину волны, что привело к использованию радиоволн длиной в сотни итысячи метров (средних волн - СВ и длинных волн - ДВ) и передатчиков мощностью в десятки и сотни киловатт. В начале 20-х годов нашего столе­тия было обнаружено сенсационное свойство коротких волн (KB). При не­больших мощностях передатчиков они могли, благодаря отражению от иони­зированных слоев атмосферы, преодолевать огромные расстояния. Началось «победное шествие» KB, на которых в течение шести-семи десятилетий ра­ботали дальнее радиовещание и радиосвязь. Освоение новых диапазонов, в том числе диапазона ультракоротких волн (УКВ), было вполне естественным процессом в развитии науки и техники и соответствовало практической по­требности в расширении спектра применяемых частот.

Количество передающих средств стремительно росло, для их работы без вза­имных помех требовались все новые частоты, а также международное регу­лирование их использования. К тому же, привычные диапазоны ДВ, СВ, KB оказывались совершенно непригодными для ряда новых служб, например, высококачественного электронного телевидения, радиолокации, занимаю­щих широкую полосу частот, измеряемую мегагерцами. В начале 30-х годов стала актуальной задача обнаружения самолетов с помощью радиоволн, ре­шение которой положило начало радиолокации, во многом способствовав­шей становлению и быстрому совершенствованию новых технологий в сверхвысокочастотной радиоэлектронике.

Обратимся к современной радиосвязи в широком значении этого понятия как отрасли электрической связи, ставшей в технически развитых странах одной из важнейших инфраструктур. Интенсивный процесс интеграции различных видов электросвязи позволяет уже сегодня рассматривать ее как единый комплекс средств передачи, приема, обработки информации и средств вычислительной техники, одним из основных направлений совер­шенствования которых стала цифровая обработка сигналов. В России, ко­торая немного отстала в этой области, работы по созданию и внедрению средств цифровой связи и телекоммуникаций набирают темпы. Впервые сооружены современные высокоскоростные цифровые радиорелейные ли­нии с пропускной способностью каждой совокупности каналов связи 140 Мбит/с, ведется строительство аналогичной по пропускной способнос­ти цифровой радиорелейной магистрали протяженностью более 8000 км. Эти линии - часть международного волоконно-оптического кольца цифровой связи, которое опояшет земной шар. Российский участок этого кольца ста­нет базой для создания региональных сетей цифровой связи, в том числе с помощью цифровых радиорелейных линий меньшей пропускной способно­сти, и эти сети будут вливаться в основную магистраль.

К приоритетным направлениям развития телекоммуникаций относятся и под­вижные системы радиосвязи. В течение многих лет основным видом такой связи у нас была радиально-зоновая радиотелефонная система «Алтай». И лишь в последние несколько лет началось внедрение весьма прогрессивных сотовых систем, завоевавших большую популярность в технически развитых странах.

Добавить сайт в закладки

История создания электрических сетей и систем

С давних времен человек использовал силы природы: силу падающей воды, затем энергию, открытую в каменном угле. Использовать эту энергию удавалось только в непосредственной близости от места установки водяного колеса мельницы или паровой машины, удаляясь от двигателя не более, чем на длину трансмиссионного вала или ременной передачи.

И только благодаря многолетним работам ученых в области электричества удалось разрешить проблему передачи энергии на расстояния. Прежде всего, свойства электрического тока в начале 19 века были использованы для передачи сигналов телеграфии. Сложнее было с передачей по проводам значительных мощностей. Однако быстрый рост промышленности во 2-ой половине 19 века в основных странах Европы и Америки стимулировал развитие электрических станций постоянного тока, обслуживающих общественные здания, фабрики, заводы, улицы и т.п. Район их действия ограничивался только потребителями, находящимися в непосредственной близости от станции. На смену старым источникам света пришли источники электрического освещения.

Большую роль при этом сыграли работы Павла Николаевича Яблочкова над созданием электрического источника света. Внимание Яблочкова привлекла открытая русским физиком В.В. Петровым электрическая дуга. Проф. В.В. Петров, открывший электрическую дугу в 1802 году в Петербурге, и Гемфри Деви, демонстрировавший ее 9 лет спустя в Лондоне, прежде всего обратили внимание на яркость светового явления, и оба крупнейших физика своего времени указали на возможность применения ее для освещения. Однако прошло несколько десятков лет прежде, чем электрическая дуга получила практическое применение в качестве источника света.

Первыми электрическими источниками света, использующими дугу, были т.н. “регуляторы”. Ввиду сложности и дороговизны “регуляторы” не получили практического применения. Вопрос о практическом электрическом источнике света впервые решил Яблочков в 1876 г. изобретением своей “электрической свечи”. В свече Яблочкова нет никаких механизмов. Она состоит из 2-х угольных стержней, разделенных прослойкой какого-либо огнеупорного изолирующего материала, например каолина, гипса и т.п., испаряющегося под действием электрической дуги. Узкая прослойка изолирующего вещества держит угли на неизменном расстоянии лучше, чем сложный регулятор, достигающий этого лишь приблизительно.

Свеча Яблочкова получила в свое время широкое применение. Яблочков работал также над занимавшей в то время многих электриков проблемой дробления света, питания нескольких светильников от одного источника тока. Для решения этой проблемы Яблочков пошел по пути применения переменного тока, создав впервые трансформатор. На это изобретение Яблочков получил привилегию в 1876 г. На основе трансформатора Яблочков разработал принцип распределения переменного тока. Принцип распределения переменного тока, предложенный Яблочковым, лежит в основе развития современных электрических сетей.

В это же время другой русский электрик Александр Николаевич Лодыгин создал лампу накаливания, вытеснившую впоследствии “свечу Яблочкова”. Появление таких практических источников света, как лампа накаливания, в большой степени способствовало развитию электрических сетей.

Примерно в тот же период, когда работали Яблочков и Лодыгин, русский военный инженер Ф.А. Пироцкий впервые в 1874 г. показал возможность передачи электрической энергии, осуществив передачу 6 л.с. на расстояние около 1 км. В 1877 г. Пироцкий напечатал в “Инженерном журнале” статью, в которой пришел к выводу о возможности передачи электрической энергии на большие расстояния. К сожалению, опыты Пироцкого не привлекли особого внимания и были забыты.

В 1882 г. возможность передачи электрической энергии продемонстрировал также французский инженер Марсель Депре, передавший энергию водяной турбины на расстояние 57 км на Мюнхенскую выставку, где приводился в действие насос мощностью 1/2 л. с. (КПД передачи всего 22%). Современники, получившие известие об опытах Депре, придавали большое значение передаче электроэнергии на дальние расстояния.

Однако потребовалась разработка ряда теоретических вопросов и производство многих исследований, прежде чем осуществилось то, чего ждали от электропередачи. Первую теорию передачи электроэнергии дал русский ученый Д.А. Лачинов. Этот труд, названный “электромеханическая работа” был напечатан в 1880 году в журнале “Электричество” (№ 1). Кстати, ряд довольно интересных статей из журнала "Электричество" рубежа XIX-XX вв в наше время было опубликовано журналом "Новости электротехники" в 2001 году..news.elteh.ru/arh/

Большим толчком в развитии передачи электроэнергии явилось создание русским инженером М.О. Доливо-Добровольским систем трехфазного тока и асинхронного двигателя. Им же были сконструированы трехфазный синхронный генератор и трехфазный трансформатор.

Таким образом Доливо-Добровольским были изобретены и разработаны все элементы для трехфазной передачи энергии и для распределения энергии. Это позволило ему впервые в 1891 году осуществить достаточно мощную трехфазную передачу. Энергия передавалась от гидроэлектростанции мощностью 300 л.с. на расстояние 178 км при напряжении 30000 В с КПД 77%.

Технические и экономические преимущества трехфазного тока высокого напряжения привели к широкому строительству электропередач и сетей. В 1908-1910 гг. появились первые передачи напряжением 110 кВ. Затем появились линии с напряжением 150 кВ, а в 1923 г. были построены линии с напряжением 220 кВ. В конце 30-х годов осуществлена электропередача длиною 155 км при напряжении 287 кВ от гидроэлектростанции Boulder Dam в Лос-Анджелес. Затем наивысшим напряжением для электропередач явилось напряжение 500 кВ, которое было впервые применено для передачи электроэнергии от Волжской ГЭС им. В.И. Ленина в Москву. Следующим напряжением электропередач переменного тока стало 750 кВ (Конаковская ГРЭС – Москва, Москва – Ленинград, Донбасс – Западная Украина, в Канаде и США электропередачи 735-765 кВ), а постоянного тока - 800 кВ (Волгоград - Донбасс), а затем 1150 кВ переменного тока и 1500 кВ постоянного тока.

В дореволюционной России развитие электрических сетей шло сравнительно медленно, несмотря на плодотворную работу передовых русских ученых и инженеров. В 1902 году было осуществлено электроснабжение нефтепромыслов Баку при напряжении 20 кВ. Затем в 1912 г. была построена первая в мире мощная торфяная электростанция с линией передачи в Москву длиной 70 км при напряжении 70 кВ. Широкое строительство электрических сетей в Советском Союзе начинается с 1920 года. В декабре 1920 года был принят первый в мировой практике единый перспективный план развития народного хозяйства на базе электрификации – план ГОЭЛРО (государственный план электрификации России).

План предусматривал перевооружение всех отраслей народного хозяйства на базе использования электрической энергии. План ГОЭЛРО был рассчитан на 10-15 лет. В пятнадцатилетие этого плана, т.е. в 1938 году, он был перевыполнен в 3 раза. План ГОЭЛРО предусматривал объединение электростанций в энергетические системы. Дальнейшее развитие энергетических систем Советского Союза шло согласно пятилетним планам. В результате в СССР были созданы мощные энергетические системы с сетями всех ступеней напряжения и Единая энергетическая система СССР - самая крупная электроэнергетическая система, которая была соединена с энергосистемами стран Восточной Европы и образовала международную энергосистему “Мир”. После распада Советского Союза связи со странами Восточной Европы нарушились. Но без сомнения они будут восстановлены и продолжены со странами Западной Европы.

Следует подчеркнуть, что по ряду технических показателей (масштабам электростанций, развитию теплофикации, уровням напряжений высоковольтных электропередач) СНГ занимает передовые позиции в мире.

Особенно интенсивно энергетика СССР развивалась в начале 50-х годов после восстановительных работ по ликвидации разрушений, причиненных войной. В 1956–1960 гг. были введены в эксплуатацию ЛЭП 500 кВ от Волжских гидроэлектростанций на Москву и на Урал. Затем появились первые в мире электропередачи 750 кВ (60–70-е годы) и несколько позже ЛЭП переменного тока 1150 кВ.

Электропередачи 750 кВ переменного тока имеются также в США, Канаде и Бразилии.

Схема "электромагнитных вращений" (по рисунку Фарадея).

Сооружаются также электропередачи высокого напряжения постоянного тока. Применение этих электропередачи рассматривается в следующих направлениях: а) транзитная передача больших мощностей от удаленных источников энергии к центрам нагрузки; б) межсистемная связь; в) кабельные глубокие вводы в города; г) вставки постоянного тока.

Первая опытно-промышленная передача Кашира – Москва с кабельной линией 100 км, мощностью 30 МВт и напряжением 200 кВ была введена в 1950 г. В 1954 г. была введена в эксплуатацию кабельная однополюсная ЛЭП постоянного тока длиной 98 км, напряжением 100 кВ, мощностью 20 МВт, соединяющая остров Готланд с энергосистемой Швеции; линия проложена по дну Балтийского моря. В 1962 г. была построена ЛЭП постоянного тока Волгоград – Донбасс мощностью 720 МВт, напряжением ±400 кВ и длиной 475 км. В дальнейшем сооружались и строятся ЛЭП постоянного тока в различных странах.

Кроме функции транспортировки энергии, электропередачи решают задачу – образование электрических систем. Независимо от развития путей выработки электроэнергии и техники передачи электрической энергии, системообразующая функция электропередач будет оставаться весьма важной и существенной.

Связь - одна из отраслей общественного производства, функции которой состоят в оказании потребителям услуг по передаче различного рода сообщений: писем, телеграмм, телефонных разговоров, программ радио и телевидения, данных, машинной и других видов информации. Предоставляя всем отраслям и сферам общественного производства и населению услуги по сбору, обработке и передаче информации, связь обладает всеми чертами, присущими отраслям материального производства.
Как и в других отраслях материального производства, в отрасли связи создается потребительная стоимость и стоимость. Потребительная стоимость - это полезный эффект процесса передачи сообщений, который потребляется в производственной и непроизводственной сферах, общественной и личной жизни людей.
Создаваемая в отрасли связи стоимость в части обслуживания производственной сферы включается в валовой внутренний продукт, а также в ту часть этого продукта, стоимость которого создается необходимым и прибавочным трудом и образует национальный доход.
Экономическим признаком связи как отрасли материального производства является также то, что в создании услуг связи аналогично промышленности и другим отраслям производства участвуют средства труда, предметы труда и труд работников связи.
К средствам труда, с помощью которых осуществляется процесс передачи информации, относятся оборудование и аппаратура, станционные и линейные сооружения, производственные здания, инструменты и т.д., составляющие основные фонды предприятий связи.
Предметом труда в связи является сообщение, информация, которая в процессе ее передачи подвергается пространственному перемещению. Воздействие на предмет труда с помощью средств труда осуществляется работниками связи, деятельность которых в конечном итоге и создает потребительную стоимость и стоимость.
Процесс потребления услуг связи аналогичен потреблению продукции (товаров) отраслей материального производства. Если услуга связи потребляется в производственной сфере, то ее стоимость переносится на стоимость вновь создаваемого товара. Если же услуги связи потребляются в непроизводственной сфере или служат личному потреблению, то вместе с потреблением исчезает И ИХ СТОИМОСТЬ.
Следует также иметь в виду, что в современных условиях деятельность хозяйствующих субъектов отрасли связи, как и в других отраслях материального производства, строится на законах рыночной экономики. На связь в полной мере распространяется хозяйственная политика государства, проводимая в производственной сфере, в частности Закон о предприятии и предпринимательской деятельности, Закон о налоге на прибыль и др.
Все вышеперечисленные признаки свидетельствуют о том, что связь относится к сфере материального производства. Вместе с тем экономической природе связи присущи специфические черты, вытекающие из ее отраслевых особенностей.
Первая особенность определяется спецификой создаваемого продукта, который в отличие от продукции промышленности не является новым вещественным продуктом (товаром), а представляет собой конечный полезный эффект процесса передачи информации, выступающий в форме услуги.
Невещественный характер продукта обусловливает отсутствие в производственном процессе связи сырья и основных материалов, являющихся вещественными носителями продукции. Это, в свою очередь, отражается на структуре себестоимости услуг связи, в которой материальные затраты занимают незначительный удельный вес, основная же часть приходится на оплату живого труда, а также на структуре производственных фондов: доля оборотных средств (материалов, запасных частей и др.) составляет порядка 7 %, основных фондов - 93 %.
Вторая особенность связи тесно связана с первой и характеризуется неотделимостью во времени процесса потребления услуг связи от процесса их производства. Особенно ярко эта особенность проявляется в телефонной связи, іде сам процесс передачи телефонного сообщения - процесс производства - происходит с участием абонентов и без них невозможен, т.е. совпадает с процессом потребления. В связи с этим конечный результат производственной деятельности отрасли не может храниться в запасе, на складе, изыматься из сферы производства и поступать в сферу обращения для реализации.
Из этой особенности вытекают требования максимального приближения средств связи к потребителям, повышения плотности сети пунктов связи коллективного (отделений связи, переговорных пунктов и т.д.) и индивидуального (абонентских пунктов) пользования.
Неотделимость процессов потребления и производства обусловливает также существенное влияние неравномерности во времени поступающей нагрузки (по часам суток, дням недели, месяцам года) на организацию производственных процессов в отрасли связи. В условиях неравномерности нагрузки предприятия связи для обеспечения требуемого потребителями качества услуг должны создавать значительные резервы производственных мощностей и рабочей силы, которые в часы спада нагрузки используются недостаточно интенсивно. Кроме того, в связи создаются резервы производственных мощностей для перспективного развития по мере роста потребностей в услугах связи. А это приводит к объективному ухудшению ряда экономических показателей деятельности предприятий, снижению производительности труда и фондоотдачи, росту себестоимости услуг. В то же время, создавая объективно необходимые резервы производственных ресурсов для высококачественного обслуживания потребителей, предприятия связи, особенно в условиях перехода к рыночным отношениям, должны выявлять и использовать резервы повышения эффективности производства, достижения максимально возможных результатов при минимальных затратах.
Третья особенность отрасли связи состоит в том, что в отличие от промышленности, хде предмет труда подвергается вещественному изменению (физическому, химическому и т.д.), в производственном процессе связи информация как предмет труда должна подвергаться только пространственному перемещению. Даже если информация при передаче средствами электросвязи преобразуется в электрические сигналы, то на этапе приема происходит ее обратное воспроизведение в первоначальную форму. Всякое другое изменение информации, кроме пространственного перемещения, означает ее искажение, потерю потребительной стоимости и наносит ущерб потребителям.
В связи с этим особое значение имеют достоверность передачи информации, точность ее воспроизведения и обеспечение в процессе передачи всех качественных и количественных параметров, характеризующих ее потребительные свойства.
Четвертая особенность связи заключается в том, что процесс передачи информации всегда является двусторонним, т.е. происходит между отправителем и получателем информации. Поскольку потребность в передаче информации может возникнуть между абонентами, находящимися в любых пунктах, это требует создания надежной, устойчивой, разветвленной сети связи, соединяющей все населенные пункты между собой.
Сеть связи состоит из предприятий и пунктов, соединенных между собой линиями и каналами связи, которые, взаимодействуя, обеспечивают двусторонний процесс передачи информации. В этих условиях каждое предприятие связи, участвуя в процессе передачи информации, не всегда является единственным производителем услуг. Например в процессе передачи междугородных сообщений участвует не одно а несколько предприятий, каждое из которых выполняет определенные функции на отдельном этапе производственного процесса: исходящем, транзитном и входящем. Так, при автоматическом установлении междугородного телефонного соединения в производственном процессе участвуют городская телефонная сеть и междугородная телефонная станция на исходящем конце, аналогичные предприятия на входящем конце, а также предприятия, предоставляющие каналы междугородной связи (например, в случае междугородного соединения внутри страны - АО “Ростелеком”). При отсутствии прямых каналов между населенными пунктами в производственную цепочку включаются предприятия, осуществляющие соединение на транзитном этапе.
Участие в производственном процессе связи нескольких предприятий предъявляет единые требования к организации и правилам технической эксплуатации средств связи на территории всей страны, а также приводит к необходимости введения системы взаиморасчетов между предприятиями связи за взаимно оказываемые услуги в целях обеспечения их хозрасчетных интересов в условиях перехода к рыночной экономике.
Рассматривая особенности связи, следует также отметить ее инфраструктурный характер. Слово “инфраструктура” происходит от двух латинских слов: “infra” - ниже, под и “structura” - строение. Под инфраструктурой понимается совокупность организационно обособленных звеньев общественного производства, конечным результатом деятельности которых является не выпуск вещественной продукции, а обслуживание производства (производственная инфраструктура) и населения, и непроизводственной сферы (социальная инфраструктура). К инфраструктуре относятся отрасли, создающие общие условия для всех сфер деятельности, без которых процесс производства либо вообще невозможен, либо может происходить в несовершенном виде.
В состав инфраструктуры включаются транспорт, связь, энергетика, материально-техническое снабжение, складское хозяйство и ряд других отраслей и производств. Им присущи общие для инфраструктурных отраслей черты, отличающие их от основного производства. Главными особенностями отраслей инфраструктуры являются обслуживающий характер деятельности, невещественный характер конечного продукта, всеобщий характер потребления услуг, проявление основного эффекта за пределами сферы деятельности, т.е. у потребителей, неравномерность потребления услуг и загрузки отдельных ее элементов, высокая фондоемкость, длительные сроки создания и функционирования, взаимозаменяемость составляющих ее частей.
Особенности отрасли связи, ее обслуживающий инфраструктурный характер явились формальной причиной для разделения отрасли между двумя сферами труда - производственной и непроизводственной. Это выражается в том, что в валовой внутренний продукт и национальный доход включается лишь та часть стоимости, создаваемой в отрасли связи, которая производится при обслуживании отраслей материального производства. В части же обслуживания нематериального производства и населения связь относится к непроизводственной сфере.
Такое деление отрасли по признаку потребления ее услуг является необоснованным и искусственным, что в свое время нанесло значительный ущерб развитию связи и ее экономике. На протяжении многих десятилетий приоритетное развитие в нашей стране имели отрасли материального производства, а обслуживающие отрасли финансировались по остаточному принципу. Отставание в развитии инфраструктуры, в частности связи, в долгосрочном аспекте привело к существенному нарушению народнохозяйственных пропорций, замедлению темпов экономического развития и послужило одной из причин глубокого экономического кризиса, в котором оказалась
страна к концу 90-х годов. По оценкам экспертов, отставание России от промышленно развитых стран в области телекоммуникаций со-, ставляет 20...25 лет. Потребности в услугах электросвязи в настоящее время удовлетворены лишь на 30...40 %, что отрицательно сказывается на функционировании отраслей и производств, являющихся пользователями создаваемых в отрасли услуг.
Дело в том, что в условиях научно-технического прогресса, возрастания масштабов производства, расширения горизонтальных связей между товаропроизводителями объем информации растет значительно более быстрыми темпами, чем объем производства. При этом информация становится важнейшим национальным ресурсом, который справедливо рассматривается как одна из главных составляющих национального богатства страны. Характерной чертой информации как ресурса является то, что она не только не истощается, а, напротив, увеличивается, качественно совершенствуется и вместе с тем содействует наиболее рациональному использованию всех остальных видов ресурсов, их сбережению, а в ряде случаев - расширению и созданию новых.
В промышленно развитых странах с середины 80-х годов начался переход на качественно новый уровень технологического развития, который принято называть веком информации. Он характеризуется созданием и развитием информационной индустрии на базе функционирующих и вновь создаваемых сетей различного назначения (вычислительных, управленческих, научно-информационных и т.д.) и объединением их в формирующийся информационно-индустриальный комплекс (ИИК) с помощью средств и сетей связи.
Создание ИИК предопределяет необходимость ускоренного развития средств сбора, обработки, хранения и передачи информации. При этом чем выше уровень развития производительных сил страны и общества в целом, тем более высокие требования предъявляются к техническим средствам информатизации, поскольку объем информации, возникающей в процессе макроэкономического кругооборота, пропорционален валовому внутреннему продукту, создаваемому в стране.
Связь оказывает влияние на совершенствование системы управления на всех уровнях и во всех сферах общественного производства, способствует оперативной подготовке и своевременному принятию оптимальных решений.
Средства телекоммуникаций не только обслуживают производство, но и непосредственно проникают в него, являясь необходимым элементом встроенных систем регулирования, автоматизированных технологических процессов. Средства связи обеспечивают определение наиболее эффективной структуры построения технологии производства и организационно-производственной деятельности, способствуя сбережению всех видов ресурсов, улучшению условий труда, снижению физических и психических нагрузок. Качественная перестройка производства на базе манипуляторов, роботов, микропроцессоров невозможна без участия современных средств связи.
Нельзя недооценивать роль телекоммуникаций в непроизводственной сфере, тем более что в последние годы в экономике страны
наблюдается тенденция к изменению структуры занятости в пользу отрасли нематериального производства, что связано со спецификой труда в этой сфере и изменением структуры потребностей населения.
Возрастание роли отраслей непроизводственной сферы, обеспечивающих обслуживание материального производства и населения, требует внедрения в их деятельность новейших достижений научно- технического прогресса, средств вычислительной техники и связи, позволяющих быстро и высококачественно получить необходимую информацию и принять адекватное ей решение.
Велико значение средств связи в личной жизни людей. Они помогают преодолеть территориальную разобщенность, создают условия для межсемейных и дружеских контактов, экономят время при решении бытовых проблем и увеличивают свободное время, необходимое для удовлетворения материальных и духовных потребностей. Развитие средств связи и повышение их доступности для населения создают большой социальный эффект, проявляющийся в улучшении условий жизни людей, повышении ее комфортности, росте информированности и коммуникабельности общества.
Исследования по оценке эффективности средств электросвязи в различных сферах применения свидетельствуют о значительном выигрыше, получаемом потребителями услуг этой важнейшей части социально-производственной инфраструктуры. Так, использование связи на транспорте в 1,5-2 раза увеличивает его пропускную способность. В сельском хозяйстве оснащение средствами связи машинного парка и полевых бригад повышает эффективность использования машин на 25 % и снижает потери рабочего времени на 20...40 %. Хорошо организованная связь в системе управления строительством позволяет повысить производительность труда не менее чем на 15 %.
По расчетным данным за период с 1991-1995 гг. средства электросвязи обеспечили экономию времени потребителей на 5,2 млрд ч, в том числе рабочего времени на 4,4 млрд ч, или 86 %, что эквивалентно условной экономии работников, занятых в общественном производстве, в количестве 2,4 млн чел.
В то же время из-за недостаточного развития связи общество несет огромные материальные потери, выражающиеся в первую очередь в замедлении темпов экономического развития. Расчеты показали, что размеры потерь всех сфер экономики и населения от недостаточного уровня потребления услуг электросвязи составляют более 70 млрд ч рабочего и внерабочего времени, в том числе 54,6 млрд ч в отраслях общественного производства, что в пересчете составляет 32,6 млн чел дополнительного штата, или 20 % всех занятых в общественном производстве.
Очевидно, что в условиях рынка, с его динамизмом и конкуренцией, роль связи, а особенно электросвязи, будет возрастать, ибо в деловой сфере надежный партнер - это быстрореагирующий партнер, владеющий всей необходимой информацией, хорошо ориентирующийся в спросе и предложении, производстве и сбыте товаров и реализации услуг. Высококачественная связь является важнейшей составляющей инфраструктуры рынка, мощным катализатором рыночных отношений, залогом коммерческого успеха.
Недостаточный объем информации, ее искажение или несвоевременность приводят к нарушению связи между производителями и потребителями, возникновению диспропорций, большим финансовым потерям, общему снижению темпов экономического развития. Не случайно одним из шести экономических показателей, используемых Международным валютным фондом для характеристики экономического уровня государства, является телефонная плотность. Для определения конкурентоспособности различных стран с рыночной экономикой в число важнейших показателей включаются такие показатели, как доля вложений в телекоммуникации в общей сумме капитальных вложений, телефонная плотность на 1000 жителей, число факсов на 1000 жителей, время исходящих телексных сообщений в минутах на одного жителя, степень удовлетворения потребностей в телекоммуникациях.
Таким образом, в странах с развитой рыночной экономикой связь рассматривается как важнейший фактор экономического развития, повышения конкурентоспособности производства и процветания нации. По мнению Независимой международной комиссии по развитию всемирной связи при Международном союзе электросвязи, программа экономического развития любой страны не может рассматриваться как сбалансированная и эффективная, пока в ней не будет уделено должного внимания роли средств связи в развитии национальной экономики и пока определенный приоритет не будет предоставлен развитию национальных систем связи.
Очевидно, что для России, вставшей на путь рыночных преобразований, с ее невысоким уровнем развития сети телекоммуникаций проблема ускоренного развития как традиционных, так и новых видов связи (телефакса и телетекса, сотовой телефонной связи и др.) приобретает особо важное значение не только как средство создания технической базы, но и важнейшего фактора повышения эффективности общественного производства и решения социальных задач.
Строя техническую и экономическую политику в области развития телекоммуникаций России, следует учитывать, что новые структуры: акционерные общества, концерны, ассоциации, биржи, банки и др., являющиеся важнейшими институтами рыночной экономики, предъявляют повышенные требования к количеству и качеству передаваемой информации. Отечественные телекоммуникационные системы должны обеспечивать потребности в быстрой и точной передаче информации не только на внутреннем, но и на зарубежном рынке, что особенно актуально в связи с созданием в стране большого числа совместных предприятий, зон свободного предпринимательства, притоком иностранного капитала в нашу страну.
На решение проблемы ускоренного развития телекоммуникаций направлена Концепция Программы Российской Федерации в области связи до 2010 г. (рис. 1.1):
обеспечение приоритетности развития отрасли связи и установление поощрительной государственной политики в этой области;
оптимальное сочетание государственных вложений в отрасль с использованием собственных объединенных ресурсов предприятий, а


также привлечением частного капитала, отечественного и иностранного;
использование всех форм собственности в отрасли и регулируемая демонополизация в предоставлении услуг связи;
создание правовых основ развития связи в стране, а также правовых гарантий, обеспечивающих привлечение к инвестиционной деятельности отечественных и иностранных предпринимателей; конверсия в области связи; новая тарифная политика на услуги связи;
внедрение новых механизмов взаиморасчетов между предприятиями за взаимно оказываемые услуги; структурная перестройка в отрасли;
постепенная ликвидация диспропорций в развитии связи по регионам с учетом состояния их экономики;
интеграция отечественных сетей связи с международными сетями.
Реализация этой программы послужит успешному выполнению возложенных на отрасль связи функций по наиболее полному удовлетворению потребностей в услугах телекоммуникаций, созданию инфраструктуры рынка и информатизации общества.

В. О. Шварцман

Развитие электросвязи началось более 160 лет назад – с момента появления телеграфной связи. Сейчас насчитывается 11 видов электросвязи.

Как видно из таблицы, подавляющее большинство видов электросвязи (10 из 11) предназначено для человека – как отправителя, так и получателя информации. Только передача данных используется для обмена информацией между ЭВМ и между человеком и ЭВМ.

При рассмотрении таблицы возникает ряд вопросов:

4. Можно ли с помощью средств электросвязи предоставлять услуги, выходящие за рамки непосредственного общения людей?

Для ответа на эти вопросы воспользуемся результатами , свидетельствующими о информационных возможностях некоторых видов электросвязи.

Общеизвестно, что появление электросвязи дало возможность человеку передавать различную информацию на значительно большие расстояния, чем при непосредственном общении. Но помимо этого, средства связи имеют различные информационные возможности (см. таблицу).

А теперь попробуем ответить на поставленные выше вопросы.

Вид электросвязи	Передаваемая информация	Получаемая информация (%) по сравнению с непосредственным общением (принято за 100%)	Характер передачи
Телеграфная	Буквенно-цифровая (текстовая)	7
Телефонная	Речь	45	«Точка – точка»
Факсимильная	Неподвижные изображения	-	«Точка – точка», циркулярная, многоадресная
Звуковое вещание	Музыка, пение, речь	-	«Точка – много точек»
Телевизионное вещание	Музыка, пение, речь, подвижные изображения	95	«Точка – много точек»
Передача данных	Буквенно-цифровая	-	«Точка – точка», циркулярная, многоадресная
Телерукопись	Чертежи, схемы	-	«Точка – точка»
Видеотелефон	Речь, подвижные изображения (медленно меняющиеся)	-	«Точка – точка»
Аудиоконференции	Речь и текст	50	«Много точек – много точек»
Видеоконференции	Речь, неподвижные и подвижные изображения	95	«Много точек – много точек»
Обработка сообщений	Текстовая, неподвижные изображения, преобразование формы представления информации	-	«Точка – точка», циркулярная, многоадресная

1. Почему развитие электросвязи началось с телеграфии?

По-видимому, причин тому несколько.

1. Закономерность развития. Как вид электрической связи телеграфия имела большую предысторию – от оптического и звукового телеграфа (сигнализация кострами и семафором, барабанный бой и т. п.) до электрохимического и элементарного электромагнитного.

2. Историческая обусловленность. Поскольку развитие техники определяется состоянием соответствующих направлений науки и практики, то в первой трети прошлого столетия появились предпосылки для создания электромагнитного телеграфа.

3. Технические возможности. Для передачи сообщений на расстояние проще всего использовать электрический ток путем его включения и выключения на передаче, а также притяжение магнитной стрелки электромагнитом, включенным на приеме.

2. Что является движущей силой появления новых видов электросвязи?

Как следует из таблицы, с появлением новых видов электросвязи объем информации, получаемой с их помощью, приближается к объему информации, получаемой при непосредственном общении людей. Поэтому как только появились возможности для превращения звуковых колебаний, создаваемых речью человека, в электрические сигналы и обратного их преобразования на приеме, возникла (примерно через 40 лет после телеграфии) телефония, резко увеличившая объем передаваемой информации по сравнению с непосредственным общением (с 7 до 45 %).

После этого была организована факсимильная связь, которая значительно расширила возможности человека при передаче не только текстовых и звуковых сообщений, но и чертежей, рисунков, фотографий.

Появление этого вида связи стало возможным после реализации идеи последовательной передачи изображений по элементам и разработки способов и устройств, способных преобразовать неподвижные изображения в электрические сигналы.

В качестве преобразователей на передаче были использованы фотоэлементы, а на приеме – электросветовые (с записью на фотобумагу), электрохимические (с записью на бумагу, покрытую специальным составом, реагирующим на силу тока), электростатические (с записью на специальную бумагу, реагирующую на величину электрического заряда) и другие методы. Однако больше половины информации (см. таблицу), получаемой человеком с помощью органов зрения, не могло быть передано с помощью средств связи, пока не были решены задачи превращения подвижных изображений в электрические сигналы и обратно. Так в результате изобретения электроннолучевых трубок – иконоскопа (передающей) и кинескопа (приемной) – появилось телевидение.

Этим завершился один из очень важных этапов приближения информационных возможностей средств электросвязи к возможностям непосредственного обмена информацией между людьми. Этот этап охватывает все виды сообщений, которые передаются и принимаются органами зрения, слуха, движения, мимики и жестов.

Осталась неохваченной только информация, получаемая и выдаваемая человеком с помощью органов осязания и обоняния. Но эта часть информации сравнительно невелика, и есть все основания полагать, что со временем ее можно будет передавать с помощью средств электросвязи. Некоторые достижения в этом направлении уже имеются. В парфюмерной промышленности, например, испытывают «электронный нос» (устройство для оценки запахов духов), а в пищевой промышленности – «электронный рот» (устройство для дегустации вин). Поэтому есть надежда, что со временем связь обеспечит 100 %-ную передачу информации, получаемой при непосредственном взаимодействии людей между собой и с окружающим миром.

Исходя из сказанного, можно сделать вывод о том, что движущей силой появления и развития новых видов электросвязи является стремление максимально приблизить информативность электросвязи к условиям непосредственного общения.

Подытоживая данные рассуждения, можно констатировать, что развитие электросвязи началось с низкоскоростной передачи текстовых сообщений (телеграфия), затем появилась телефонная связь, требующая больших скоростей передачи, после этого – передача неподвижных изображений (факсимильная связь), звуковое (аудио) вещание, видеовещание (телевидение), видеотелеконференции на основе применения технологий мультимедиа с эффектом виртуальной реальности, причем для каждого следующего вида связи требовались более высокие скорости передачи. Таким образом, просматривается очевидная тенденция – по мере появления новых видов электросвязи повышается скорость передачи информации. Эта тенденция подтверждается и экономическими соображениями.

3. Каковы перспективы дальнейшего развития видов электросвязи?

На основе изложенного может возникнуть вопрос, не остановится ли на этом развитие связи? Нет, не только не остановится, но даже не замедлится, и, более того, будет происходить более быстрыми темпами. И вот почему.

Во-первых, мы рассмотрели только последовательность создания новых видов связи, но совершенно не затронули вопросов развития предоставляемых с их помощью услуг. А ведь совершенно очевидно, что низкое качество услуг может свести к нулю информативность любого вида связи. Поэтому одним из основных направлений развития электросвязи остается увеличение числа услуг и повышение их качества.

Этот процесс будет происходить на основе новых технологий: интегральные и интеллектуальные сети, сети персональной и подвижной связи, мультимедиа, новые направляющие системы и методы передачи, сжатие информации и др. Но при этом телефония останется телефонией, как бы ее ни называли (например, компьютерная телефония, телефонная почта), а передача данных – передачей данных и т. д.

Одновременно с этим необходимо будет решить вопросы, связанные со снижением себестоимости и тарифов на услуги связи.

Решение этих задач в значительной степени зависит от развития электроники и вычислительной техники. При этом при оценке качества всех видов связи используются те же параметры, что и для оценки качества передачи информации при непосредственном общении, а основным требованием является максимальное приближение качества услуг связи к качеству передачи при непосредственном общении. Правда, в первом случае добавляются еще и требования к доставке по адресу и времени передачи.

Во-вторых, все вышеизложенное относится только к передаче информации в системе «точка – точка» (между двумя людьми). Однако человек может одновременно общаться не с одним человеком, а с многими людьми (система «точка – много точек»). Общение может происходить также по схеме «много точек – много точек» (имеется в виду масса людей).

И, наконец, в-третьих, мы ограничились рассмотрением только тех случаев, когда источником и потребителем информации является человек, тогда как сейчас в этом качестве широко и все чаще выступает ЭВМ. Более того, системы телеобработки и телематические службы будут все активнее использовать услуги электросвязи и в первую очередь услуги, базирующиеся на новых технологиях.

Отметим только, что услуги при связи ЭВМ – ЭВМ и человек – ЭВМ все более совершенствуются и по качеству приближаются к услугам непосредственного общения, например, услуга аутентификации отправителя и получателя, договоренность о методе работы (симплекс – дуплекс), о возможности приема сообщения определенного размера, конфиденциальность.

4. Может ли электросвязь предоставить услуги, выходящие за рамки непосредственного общения людей?

При ответе на этот вопрос речь будет идти только о тех услугах электросвязи, которые отсутствуют при непосредственном общении людей или имеют при нем более низкое качество.

Рассмотрим такую услугу, как передача с переприемом и хранением. Данная услуга удобна в условиях, когда отправитель и получатель находятся в местах с разным поясным временем или когда передать информацию раньше нельзя или неудобно, а позже не представляется возможным. Такие услуги предоставляются службами обработки сообщений (электронной почты), компьютерной телефонии и другими службами электросвязи.

Может возникнуть и другая ситуация: пользователь желает сохранить конфиденциальность получения информации. При непосредственной встрече с этим лицом уклониться от его намерений бывает очень трудно, тогда как служба компьютерной телефонии предоставляет такую возможность: при получении телефонного вызова абонент до снятия трубки нажатием специальной кнопки на аппарате получает на дисплее не только номер вызывающего абонента, но и его фотографию. На основании этих сведений он решает, снимать трубку или имитировать свое отсутствие. В более простых системах телефонной связи на экране аппарата высвечивается номер вызывающего телефона.

Существует и такая услуга, как «замкнутая группа абонентов», которую предоставляет служба обработки сообщений. Ее реализация в условиях непосредственного общения в большей массе людей весьма проблематична.

В местах собрания большого количества людей (в пределах непосредственной слышимости и видимости, когда обходятся без средств связи) может иметь место обмен разными видами информации (речь, текст, неподвижные и подвижные изображения).

Такие системы связи, как аудио- и видеоконференции, не только полностью обеспечивают дистанционный обмен всеми перечисленными видами информации, но и создают дополнительные возможности, в частности, передачу некоторой информации только определенной группе участников.

Большие возможности связи по сравнению с непосредственным общением человека с человеком или человека с ЭВМ не должно удивлять. Мы уже привыкли к тому, что микроскоп, телескоп, автомобиль, самолет и т. п. расширяют наши возможности.

Список литературы

Шварцман В. О.Электросвязь и информатизация // Электросвязь. – 1997. – № 5.