Telekommunikationsteknik
Telekommunikationsteknik är ett underområde inom elektroteknik som syftar till att designa och utforma kommunikationssystem på distans. Arbetet sträcker sig från grundläggande kretsdesign till strategiska massutvecklingar. En telekommunikationsingenjör är ansvarig för att designa och övervaka installationen av telekommunikationsutrustning och faciliteter, såsom komplexa elektroniska kopplingssystem och andra vanliga gamla telefontjänster , optiska fiberkablar , IP-nätverk och mikrovågsöverföringssystem . Telekommunikationsteknik överlappar också broadcast-teknik .
Telekommunikation är ett mångsidigt teknikområde kopplat till elektronisk , civil - och systemteknik . I slutändan är telekomingenjörer ansvariga för att tillhandahålla höghastighetsdataöverföringstjänster . De använder en mängd olika utrustning och transportmedia för att designa telekomnätverksinfrastrukturen; de vanligaste medierna som används av trådbunden telekommunikation idag är tvinnade par , koaxialkablar och optiska fibrer . Telekommunikationsingenjörer tillhandahåller också lösningar som kretsar kring trådlösa kommunikationssätt och informationsöverföring, såsom trådlösa telefonitjänster, radio- och satellitkommunikation , internet , Wi-Fi och bredbandsteknik .
Historia
Telekommunikationssystem är i allmänhet designade av telekommunikationsingenjörer som uppstod från tekniska förbättringar inom telegrafindustrin i slutet av 1800-talet och radio- och telefonindustrin i början av 1900-talet. Idag är telekommunikation utbredd och enheter som hjälper processen, såsom tv, radio och telefon, är vanliga i många delar av världen. nätverk radionätverk och som ansluter dessa enheter, inklusive datornätverk, offentliga telefonnätverk (PSTN), tv-nätverk. Datorkommunikation över Internet är ett av många exempel på telekommunikation. Telekommunikation bruttoprodukt . spelar en viktig roll i världsekonomin, och telekommunikationsindustrins intäkter har placerats på strax under 3 % av världens [ citat behövs ]
Telegraf och telefon
Samuel Morse utvecklade självständigt en version av den elektriska telegrafen som han utan framgång demonstrerade den 2 september 1837. Strax efter fick han sällskap av Alfred Vail som utvecklade registret - en telegrafterminal som integrerade en loggningsenhet för att spela in meddelanden på pappersband. Detta demonstrerades framgångsrikt över tre miles (fem kilometer) den 6 januari 1838 och så småningom över fyrtio miles (sextiofyra kilometer) mellan Washington, DC och Baltimore den 24 maj 1844. Den patenterade uppfinningen visade sig vara lukrativ och 1851 telegraflinjer i USA Staterna sträckte sig över 20 000 miles (32 000 kilometer).
Den första framgångsrika transatlantiska telegrafkabeln färdigställdes den 27 juli 1866, vilket tillät transatlantisk telekommunikation för första gången. Tidigare transatlantiska kablar installerade 1857 och 1858 fungerade bara några dagar eller veckor innan de misslyckades. Den internationella användningen av telegrafen har ibland kallats "det viktorianska internet ".
De första kommersiella telefontjänsterna inrättades 1878 och 1879 på båda sidor om Atlanten i städerna New Haven och London . Alexander Graham Bell hade huvudpatentet för telefonen som behövdes för sådana tjänster i båda länderna. Tekniken växte snabbt från denna punkt, med linjer mellan städer som byggdes och telefonväxlar i alla större städer i USA i mitten av 1880-talet. Trots detta förblev transatlantisk röstkommunikation omöjlig för kunderna fram till den 7 januari 1927, då en förbindelse upprättades med hjälp av radio. Men ingen kabelanslutning existerade förrän TAT-1 invigdes den 25 september 1956, vilket gav 36 telefonkretsar.
År 1880 genomförde Bell och meduppfinnaren Charles Sumner Tainter världens första trådlösa telefonsamtal via modulerade ljusstrålar som projiceras av fotofoner . De vetenskapliga principerna för deras uppfinning skulle inte användas på flera decennier, när de först användes i militär och fiberoptisk kommunikation .
Radio och tv
Under flera år med början 1894 byggde den italienska uppfinnaren Guglielmo Marconi det första kompletta, kommersiellt framgångsrika trådlösa telegrafisystemet baserat på luftburna elektromagnetiska vågor ( radiosändning ). I december 1901 skulle han fortsätta att etablera trådlös kommunikation mellan Storbritannien och Newfoundland, vilket gav honom Nobelpriset i fysik 1909 (som han delade med Karl Braun ). År 1900 kunde Reginald Fessenden trådlöst överföra en mänsklig röst. Den 25 mars 1925 demonstrerade den skotske uppfinnaren John Logie Baird offentligt överföringen av rörliga siluettbilder på Londonvaruhuset Selfridges . I oktober 1925 lyckades Baird få rörliga bilder med halvtonsnyanser , som av de flesta källor var de första riktiga tv-bilderna. Detta ledde till en offentlig demonstration av den förbättrade enheten den 26 januari 1926 igen på Selfridges . Bairds första enheter förlitade sig på Nipkow-skivan och blev därmed känd som den mekaniska televisionen . Det utgjorde grunden för semi-experimentella sändningar gjorda av British Broadcasting Corporation med början den 30 september 1929.
Satellit
Den första amerikanska satelliten för att vidarebefordra kommunikation var Project SCORE 1958, som använde en bandspelare för att lagra och vidarebefordra röstmeddelanden. Den användes för att skicka en julhälsning till världen från USA:s president Dwight D. Eisenhower . 1960 lanserade NASA en Echo-satellit ; den 100 fot (30 m) aluminiserade PET-filmballongen fungerade som en passiv reflektor för radiokommunikation. Courier 1B , byggd av Philco , också lanserad 1960, var världens första aktiva repeatersatellit. Satelliter används i dag för många applikationer såsom användningar i GPS, TV, internet och telefonanvändningar.
Telstar var den första aktiva, direktförmedlade kommersiella kommunikationssatelliten . Tillhör AT&T som en del av ett multinationellt avtal mellan AT&T, Bell Telephone Laboratories , NASA, British General Post Office och French National PTT (Post Office) för att utveckla satellitkommunikation, lanserades den av NASA från Cape Canaveral i juli 10, 1962, den första privatsponsrade rymduppskjutningen. Relä 1 lanserades den 13 december 1962 och blev den första satelliten att sända över Stilla havet den 22 november 1963.
Den första och historiskt sett viktigaste applikationen för kommunikationssatelliter var interkontinental långdistanstelefoni . Det fasta offentliga telefonnätet vidarebefordrar telefonsamtal från fasta telefoner till en jordstation , där de sedan sänds en mottagande parabolantenn via en geostationär satellit i jordens omloppsbana. Förbättringar av ubåtskommunikationskablar , genom användning av fiberoptik , orsakade en viss nedgång i användningen av satelliter för fast telefoni i slutet av 1900-talet, men de betjänar fortfarande uteslutande avlägsna öar som Ascension Island , Saint Helena , Diego Garcia och Påskön , där inga sjökablar är i drift. Det finns också vissa kontinenter och vissa regioner i länder där fasta telekommunikationer är sällsynta till obefintliga, till exempel Antarktis , plus stora regioner i Australien, Sydamerika, Afrika, norra Kanada, Kina, Ryssland och Grönland .
Efter att kommersiella långdistanstelefontjänster etablerats via kommunikationssatelliter, anpassades en mängd andra kommersiella telekommunikationer också till liknande satelliter som började 1979, inklusive mobila satellittelefoner , satellitradio , satellit-TV och satellit-internetåtkomst . Den tidigaste anpassningen för de flesta sådana tjänster skedde på 1990-talet då priset för kommersiella satellittransponderkanaler fortsatte att sjunka avsevärt.
Datornät och Internet
Den 11 september 1940 kunde George Stibitz överföra problem med hjälp av teleprinter till sin Complex Number Calculator i New York och få de beräknade resultaten tillbaka vid Dartmouth College i New Hampshire . Denna konfiguration av en centraliserad dator eller stordator med fjärranslutna "dum terminaler" förblev populär under hela 1950-talet och in på 1960-talet. Det var dock inte förrän på 1960-talet som forskare började undersöka paketväxling – en teknik som gör att bitar av data kan skickas mellan olika datorer utan att först passera en centraliserad stordator. Ett nätverk med fyra noder dök upp den 5 december 1969. Detta nätverk blev snart ARPANET, som 1981 skulle bestå av 213 noder.
ARPANETs utveckling centrerades kring Request for Comment-processen och den 7 april 1969 publicerades RFC 1. Denna process är viktig eftersom ARPANET så småningom skulle gå samman med andra nätverk för att bilda Internet, och många av de kommunikationsprotokoll som Internet förlitar sig på idag specificerades genom processen för begäran om kommentarer. I september 1981 introducerade RFC 791 Internet Protocol version 4 (IPv4) och RFC 793 introducerade Transmission Control Protocol (TCP) – vilket skapade TCP/IP-protokollet som mycket av Internet förlitar sig på idag.
Optisk fiber
_administrator_with_the_380th_Expeditionary_Security_Forces_Squadron,_tests_a_fiber_optic_wire_130320-F-ME639-036.jpg)
Optisk fiber kan användas som medium för telekommunikation och datornätverk eftersom den är flexibel och kan buntas ihop i kablar. Det är särskilt fördelaktigt för långdistanskommunikation, eftersom ljus sprids genom fibern med liten dämpning jämfört med elkablar. Detta gör att långa avstånd kan spännas med få repeatrar .
1966 föreslog Charles K. Kao och George Hockham optiska fibrer vid STC Laboratories (STL) i Harlow , England, när de visade att förlusterna på 1000 dB/km i befintligt glas (jämfört med 5-10 dB/km i koaxialkabel) berodde på föroreningar, som potentiellt skulle kunna avlägsnas.
Optisk fiber utvecklades framgångsrikt 1970 av Corning Glass Works , med dämpningen tillräckligt låg för kommunikationsändamål (cirka 20 dB /km), och samtidigt utvecklades GaAs (Galliumarsenid) halvledarlasrar som var kompakta och därför lämpliga för att överföra ljus genom fiberoptiska kablar för långa avstånd.
Efter en tids forskningsperiod från 1975 utvecklades det första kommersiella fiberoptiska kommunikationssystemet, som fungerade vid en våglängd runt 0,8 µm och använde GaAs-halvledarlasrar. Detta första generationens system fungerade med en bithastighet på 45 Mbps med repeateravstånd på upp till 10 km. Snart den 22 april 1977 skickade General Telephone and Electronics den första direktsända telefontrafiken genom fiberoptik med en genomströmning på 6 Mbit/s i Long Beach, Kalifornien.
Det första fiberoptiska kabelsystemet för bredare nätverk i världen verkar ha installerats av Rediffusion i Hastings, East Sussex, Storbritannien 1978. Kablarna placerades i kanaler i hela staden och hade över 1000 abonnenter. De användes vid den tiden för sändning av tv-kanaler, inte tillgängliga på grund av lokala mottagningsproblem.
Den första transatlantiska telefonkabeln som använde optisk fiber var TAT-8 , baserad på Desurvire-optimerad laserförstärkningsteknik. Den togs i drift 1988.
I slutet av 1990-talet fram till 2000 förutspådde branschfrämjare och forskningsföretag som KMI och RHK massiva ökningar i efterfrågan på kommunikationsbandbredd på grund av ökad användning av Internet och kommersialisering av olika bandbreddskrävande konsumenttjänster, såsom video on demand . Internetprotokolldatatrafiken ökade exponentiellt, i en snabbare takt än den integrerade kretskomplexiteten hade ökat under Moores lag .
Begrepp
Grundläggande element i ett telekommunikationssystem
Sändare
Sändare (informationskälla) som tar information och omvandlar den till en signal för överföring. Inom elektronik och telekommunikation är en sändare eller radiosändare en elektronisk anordning som med hjälp av en antenn alstrar radiovågor . Förutom att de används i sändningar är sändare nödvändiga komponenter i många elektroniska enheter som kommunicerar via radio , såsom mobiltelefoner ,
Överföringsmedium
Sändningsmedium över vilket signalen sänds. Till exempel är överföringsmediet för ljud vanligtvis luft, men fasta ämnen och vätskor kan också fungera som överföringsmedier för ljud. Många överföringsmedier används som kommunikationskanaler . En av de vanligaste fysiska medierna som används i nätverk är koppartråd . Koppartråd används för att transportera signaler till långa avstånd med relativt låga mängder ström. Ett annat exempel på ett fysiskt medium är optisk fiber , som har växt fram som det vanligaste överföringsmediet för långdistanskommunikation. Optisk fiber är en tunn glassträng som leder ljus längs dess längd.
Frånvaron av ett materialmedium i vakuum kan också utgöra ett överföringsmedium för elektromagnetiska vågor som ljus och radiovågor .
Mottagare
Mottagare ( informationssänka ) som tar emot och omvandlar signalen tillbaka till nödvändig information. Inom radiokommunikation är en radiomottagare en elektronisk enhet som tar emot radiovågor och omvandlar informationen som de bär till en användbar form. Den används med en antenn . Informationen som produceras av mottagaren kan vara i form av ljud (en ljudsignal ), bilder (en videosignal ) eller digital data .
Trådbunden kommunikation
Trådbunden kommunikation använder sig av underjordiska kommunikationskablar (mer sällan, luftledningar), elektroniska signalförstärkare (repeaters) insatta i anslutningskablar vid specificerade punkter och terminalapparater av olika typer, beroende på vilken typ av trådbunden kommunikation som används.
Trådlös kommunikation
Trådlös kommunikation innebär överföring av information över avstånd utan hjälp av ledningar, kablar eller andra former av elektriska ledare. Trådlös verksamhet tillåter tjänster, såsom långdistanskommunikation, som är omöjliga eller opraktiska att implementera med hjälp av sladdar. Termen används vanligen inom telekommunikationsindustrin för att hänvisa till telekommunikationssystem (t.ex. radiosändare och mottagare, fjärrkontroller etc.) som använder någon form av energi (t.ex. radiovågor , akustisk energi, etc.) för att överföra information utan användning av ledningar. Information överförs på detta sätt över både korta och långa avstånd. [ citat behövs ]
Roller
Ingenjör för telekomutrustning
En telekomutrustningsingenjör är en elektronikingenjör som designar utrustning som routrar, switchar, multiplexorer och annan specialiserad dator-/elektronikutrustning utformad för att användas i telekommunikationsnätverksinfrastrukturen.
Nätverksingenjör
En nätverksingenjör är en dataingenjör som är ansvarig för att designa, distribuera och underhålla datornätverk. Dessutom övervakar de nätverksdriften från ett nätverksdriftcenter , designar stamnätsinfrastruktur eller övervakar sammankopplingar i ett datacenter .
Centralkontorsingenjör
En centralkontorsingenjör är ansvarig för att designa och övervaka implementeringen av telekommunikationsutrustning i ett centralt kontor (CO förkortat), även kallat en trådcentral eller telefonväxel En CO-ingenjör ansvarar för att integrera ny teknik i det befintliga nätverket, tilldela utrustningens plats i trådcentralen och tillhandahålla ström, klockning (för digital utrustning) och larmövervakningsfaciliteter för den nya utrustningen. CO-ingenjören är också ansvarig för att tillhandahålla mer kraft, klockning och larmövervakning om det för närvarande inte finns tillräckligt med tillgängliga för att stödja den nya utrustningen som installeras. Slutligen är CO-ingenjören ansvarig för att designa hur de enorma mängderna kabel kommer att distribueras till olika utrustningar och ledningsramar i hela ledningscentret och övervaka installationen och uppsättningen av all ny utrustning.
Underroller
Som konstruktionsingenjörer ansvarar CO-ingenjörer för den konstruktionsmässiga designen och placeringen av ställningar och fack för utrustningen som ska installeras i såväl som för anläggningen som ska placeras på.
Som elektriska ingenjörer är CO-ingenjörer ansvariga för resistans- , kapacitans- och induktansdesign (RCL) för alla nya anläggningar för att säkerställa att telefontjänsten är tydlig och tydlig och datatjänsten är såväl ren som tillförlitlig. Dämpning eller gradvis förlust i intensitet [ citat behövs ] och slingförlustberäkningar krävs för att bestämma kabellängd och -storlek som krävs för att tillhandahålla den efterfrågade tjänsten. Dessutom måste strömkraven beräknas och tillhandahållas för att driva all elektronisk utrustning som placeras i trådcentret.
Sammantaget har CO-ingenjörer sett nya utmaningar dyka upp i CO-miljön. Med tillkomsten av datacenter, Internet Protocol (IP)-faciliteter, cellulära radiosajter och andra miljöer för nyteknologisk utrustning inom telekommunikationsnätverk är det viktigt att en konsekvent uppsättning etablerade metoder eller krav implementeras.
Installationsleverantörer eller deras underleverantörer förväntas ställa krav på sina produkter, funktioner eller tjänster. Dessa tjänster kan vara förknippade med installation av ny eller utökad utrustning, såväl som borttagning av befintlig utrustning.
Flera andra faktorer måste beaktas såsom:
- Regler och säkerhet vid installation
- Borttagning av farligt material
- Vanligt använda verktyg för att utföra installation och borttagning av utrustning
Utomhusingenjör
Utomhusingenjörer (OSP) kallas också ofta fältingenjörer eftersom de ofta tillbringar mycket tid på fältet och tar anteckningar om den civila miljön, antenn, ovan jord och under jord. [ citat behövs ] OSP-ingenjörer ansvarar för att ta anläggningen (koppar, fiber, etc.) från en trådcentral till en distributionspunkt eller destinationspunkt direkt. Om en distributionspunktsdesign används, placeras en korskopplingsbox på en strategisk plats för att mata ett bestämt distributionsområde.
Korskopplingsboxen , även känd som ett serveringsområdesgränssnitt , installeras sedan för att göra anslutningar lättare att göra från ledningscentrum till destinationspunkt och binder färre faciliteter genom att inte ha dedikeringsfaciliteter från ledningscentrum till varje destination punkt. Anläggningen förs sedan direkt till sin destinationspunkt eller till en annan liten stängning som kallas terminal, där man även kan få tillgång till anläggningen vid behov. Dessa accesspunkter är att föredra eftersom de tillåter snabbare reparationstider för kunderna och sparar telefonoperatörer stora summor pengar.
Anläggningsanläggningarna kan levereras via underjordiska anläggningar, antingen direkt nedgrävda eller genom ledningar eller i vissa fall nedlagda under vatten, via antennanläggningar som telefon eller elstolpar, eller via mikrovågsradiosignaler för långa avstånd där någon av de två andra metoderna är för dyrt.
Underroller
Som konstruktionsingenjörer är OSP-ingenjörer ansvariga för den strukturella designen och placeringen av cellulära torn och telefonstolpar samt för att beräkna polkapaciteten hos befintliga telefon- eller elstolpar som ny anläggning läggs till. Strukturella beräkningar krävs vid borrning under tung trafik såsom motorvägar eller vid fästning till andra strukturer såsom broar. Shoring måste också beaktas för större diken eller gropar. Ledningsstrukturer inkluderar ofta höljen av slam som måste utformas för att stödja strukturen och motstå miljön runt den (jordtyp, områden med hög trafik, etc.).
Som elektriker är OSP-ingenjörer ansvariga för resistans-, kapacitans- och induktansdesign (RCL) för alla nya anläggningar för att säkerställa att telefontjänsten är tydlig och tydlig och datatjänsten är både ren och pålitlig. Dämpning eller gradvis förlust i intensitet [ citat behövs ] och slingförlustberäkningar krävs för att bestämma kabellängd och -storlek som krävs för att tillhandahålla den efterfrågade tjänsten. Dessutom måste strömbehov beräknas och tillhandahållas för att driva all elektronisk utrustning som placeras i fält. Jordpotential måste beaktas när utrustning, anläggningar och anläggningar placeras i fält för att ta hänsyn till blixtnedslag, högspänningsavlyssning från felaktigt jordade eller trasiga kraftbolagsanläggningar och från olika källor till elektromagnetisk störning.
Som civilingenjörer ansvarar OSP-ingenjörer för att utarbeta planer, antingen för hand eller med programvara för datorstödd design (CAD), för hur telekomanläggningar kommer att placeras. När man arbetar med kommuner krävs ofta tillstånd för dikning eller uppborrning och ritningar måste göras för dessa. Ofta innehåller dessa ritningar cirka 70 % eller så av den detaljerade information som krävs för att asfaltera en väg eller lägga till en svängfil till en befintlig gata. Strukturella beräkningar krävs vid borrning under tung trafik såsom motorvägar eller vid fästning till andra strukturer såsom broar. Som civilingenjörer tillhandahåller telekomingenjörer den moderna kommunikationsryggraden för all teknisk kommunikation som distribueras över civilisationer idag.
Unikt för telekomteknik är användningen av luftkärnkabel som kräver ett omfattande nätverk av luftbehandlingsutrustning såsom kompressorer, grenrör, regulatorer och hundratals mil luftrör per system som ansluts till trycksatta skarvhylsor, alla utformade för att trycksätta denna speciella form av kopparkabel för att hålla fukt ute och ge en ren signal till kunden.
Som politisk och social ambassadör är OSP-ingenjören ett telefonföretags ansikte och röst till de lokala myndigheterna och andra verktyg. OSP-ingenjörer träffar ofta kommuner, byggföretag och andra energiföretag för att ta itu med deras problem och utbilda dem om hur telefonverket fungerar och fungerar. [ citat behövs ] Dessutom måste OSP-ingenjören säkra fastigheter som kan placeras utanför anläggningar, såsom ett servitut för att placera en korskopplingsbox.
Se även
- Datorteknik
- Datornätverk
- Elektronisk designautomation
- Elektronikteknik
- Elektronisk media
- Fiberoptisk kommunikation
- Telekommunikationens historia
- Informationsteori
- Lista över elektroteknikämnen (alfabetisk)
- Lista över elektroteknikämnen (tematisk)
- Professionell ingenjör
- Radio
- Mottagare (radio)
- Telekommunikation
- Telefon
- Tv
- Överföringsmedium
- Sändare
- Tvåvägsradio
- Trådbunden kommunikation
- Trådlös
Vidare läsning
- Dahlman, Erik; Parkvall, Stefan; Beming, Per; Bovik, Alan C.; Fette, Bruce A.; Jack, Keith; Skold, Johan; Dowla, Farid; Chou, Philip A.; DeCusatis, Casimer (2009). Referens för kommunikationsteknik . Akademisk press. sid. 544. ISBN 978-0-12-374648-1 .
externa länkar
-
Media relaterade till kommunikationsteknik på Wikimedia Commons
|
Specialiteter och tvärvetenskap |
|
 |
||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ingenjörsutbildning | ||||||||||||
| Relaterade ämnen | ||||||||||||
| Ordlistor | ||||||||||||
| Myndighetskontroll : Nationell |
|---|
