ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ
Πριν αρκετά χρόνια, 20-30, η επικοινωνία των κατοίκων αυτού του πλανήτη γινόταν με ταχυδρομείο, telex, τηλέφωνα, ίσως και κάποιο Fax. (πανομοιότυπο το λένε μερικοί, αρνούμενοι την σύντομη και παγκοσμίως γνωστή ονομασία του).
Με την εξέλιξη της τεχνολογίας ιδιαίτερα τα τελευταία 10-15 χρόνια δεν είμαστε πλέον κάτοικοι διαφόρων κρατών και ηπείρων, αλλά γίναμε « ένα παγκόσμιο χωριό».
Και όλα αυτά οφείλονται στις επικοινωνίες.
Η επιθυμία του ανθρώπου να επικοινωνεί με τον συνάνθρωπο του σε μεγάλες αποστάσεις είναι τόσο παλιά όσο είναι και ο άνθρωπος.
Η ανάγκη λοιπόν για κάτι γρηγορότερο οδήγησε στην απόφαση να δημιουργηθεί ένα σύστημα μηνυμάτων με φωτιά.
Όταν η Τροία έπεσε στα χέρια των Ελλήνων η υπόλοιπη Ελλάδα το έμαθε σε μια νύχτα!!!
Πρώτη η Κλυταιμνήστρα πληροφόρησε τον χορό ότι η Τροία έπεσε. ( από την τραγωδία του Αισχύλου).
Για τη μετάδοση του μηνύματος χρησιμοποιήθηκε το σύστημα των φωτεινών αναμεταδοτών από βουνοκορφή σε βουνοκορφή. Η διαδρομή του σήματος ήταν από την Ίδη της Τροίας στο Έρμαιο της Λήμνου, μετά στην κορυφή του βουνού του Δία τον Άθω (Άγιο Όρος), στη τοποθεσία Βίγλες του Όρους Μάκιστο της Εύβοιας, μετά στο Μεσσάπιο (Εύριπος), στον Κιθαιρώνα, στα Μέγαρα και στις κορυφές του Αραχναίου, κοντά στις Μυκήνες και τέλος στις «στέγες των Ατρειδών» (έτσι λέει η μυθολογία μας).
Οι φωτιές αυτές είχαν την ονομασία φρυκτωρίες.
Ακολούθησε ο Τηλέγραφος του Πολύβιου που λειτουργούσε επίσης με φωτιά (με πυρσούς, ονομαζόταν και Πυρσείες).
Είχαν χωρίσει τα γράμματα του αλφαβήτου σε στήλες και ο κάθε πυρσός που άναβε αντιπροσώπευε ένα γράμμα.
Άλλο σύστημα ήταν η Στενογραφία που σε αυτή τη μέθοδο χώρισαν τα γράμματα του αλφαβήτου σε 5 σειρές και 5 στήλες- χρησιμοποιούσαν πάλι την φωτιά.
Ακολούθησε ο Τηλέγραφος του Αινεία οι Ανακλαστήρες ενίσχυσης
και τέλος είχαν τον Ακουστικό Τηλέγραφο.
Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να περιηγηθείτε εδώ.
Παρελθόν – Παρόν και Μέλλον
Παρελθόν 1880-1980
Heinrich Rudolf Hertz.
Ανακάλυψε την διπολική κεραία το 1886. Επιβεβαίωσε την ύπαρξη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που είχαν προβλεφθεί από τους Maxwell και Faraday to 1888 και είπε τότε….. “I do not think that the wireless waves I have discovered will have any practical application ……..you can’t even see them.
Μετάφραση. «Δεν νομίζω ότι τα ασύρματα κύματα που ανακάλυψα θα έχουν κάποια πρακτική εφαρμογή………..δεν μπορείς ούτε να τα δεις». ( και που να ήξερε τι ανακάλυψη έκανε….? )
Nikola Tesla.
Κατασκεύασε τις πρώτες πρακτικές μηχανές εναλλασσόμενου ρεύματος. Κατασκεύασε το πρώτο ασύρματο σύστημα επικοινωνίας το 1893. Σήματα Morse, ακτίνα 80 χιλιομέτρων το 1895. Κατασκεύασε την πρώτη τηλεκατευθυνόμενη βάρκα το ίδιο έτος.
Alexander Stepanovich Popov.
Κατασκεύασε δέκτη Η/Μ κυμάτων το 1894. Πέτυχε μετάδοση ραδιοκυμάτων μεταξύ κοντινών κτιρίων το 1896, 6 μιλίων το 1898 και 30 μιλίων το 1899.
Guglielmo Marconi.
Έστειλε το πρώτο υπερατλαντικό σήμα το 1901. Ίδρυσε εταιρεία υπερατλαντικού ασύρματου τηλέγραφου το 1903.
Reginald Fessenden.
Πρώτη μετάδοση ήχου (της δικής του φωνής) το 1901 σε διαμόρφωση πλάτους (ΑΜ). Πρώτη αμφίδρομη υπερατλαντική ασύρματη επικοινωνία το 1906. Πρώτη ραδιοφωνική εκπομπή μουσικού περιεχομένου το 1906.
1900-1940.
Ευρεία χρήση ασύρματου κατά τον πρώτο παγκόσμιο πόλεμο. Ραδιοφωνικές εκπομπές 1920-1930. Πλοήγηση αεροσκαφών με την χρήση ραδιοβοηθημάτων μετά το 1920. Διαμόρφωση FM (Frequency Modulation) to 1935. Ευρεία χρήση ασυρμάτων από αστυνομίες Αμερικανικών πόλεων μετά το 1930.
Πρώτη λειτουργία ασύρματης Τηλεφωνίας το 1946 στις Η.Π.Α
Η παραπάνω βιβλιογραφία (δεν ξέρω για ποιο λόγο) δεν αναφέρει τον Samuel Morse, ο οποίος το 1835 συνέλαβε την ιδέα του τηλέγραφου την οποία τελειοποίησε το 1844 παίρνοντας δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1849. Εδώ να πούμε για την ιστορία ότι ο Samuel Morse ήταν ζωγράφος.
Σήμερα ,δυστυχώς, λίγοι ασχολούνται με τα σήματα Morse. Ίσως οι σχολές του Εμπορικού Ναυτικού ή και κάπου αλλού. Κρίμα, διότι αυτά τα σήματα είναι στην ουσία μια ξένη γλώσσα. Ποιος κάθεται τώρα να μαθαίνει Morse? Σωστά…..μάθαμε όλοι τον εύκολο τρόπο. Εύχομαι να μην χρειαστεί να γυρίσουμε πίσω τον χρόνο και να τα ζητήσουμε. Όλοι γνωρίζετε τι θα συμβεί στα σημερινά συστήματα επικοινωνιών σε κάποιο πυρηνικό πόλεμο. Μπορεί να γυρίσουμε πάλι στους πυρσούς και θα μας αξίζει. Ας μην το σκεφτόμαστε καθόλου η θα έπρεπε να μας ανησυχεί το θέμα ?
Γίναμε εξαρτημένοι από κάποιους άλλους στο θέμα των επικοινωνιών και πρέπει να προσέχουμε……δεν νομίζεται ?
Οι καιροί είναι…..πονηροί και ας φαίνονται ειρηνικοί.
Αυτό ήταν το μοντέλο που πήρε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την 1 Μαΐου 1849.
Σε αυτήν την εικοσαετία γνωρίσαμε την Kυψελωτή τοπολογία, τα Kυψελωτά δίκτυα, ασύρματη επικοινωνία πρώτης και δεύτερης γενιάς, ασύρματη επικοινωνία των 2,5 G, Κυψελοειδής τηλεφωνία γενιάς 3 G, συστήματα τηλεειδοποίησης (paging), τηλέφωνα χωρίς καλώδιο (cordless phones), Δορυφορικές επικοινωνίες με γεωστατικούς δορυφόρους, Δορυφορικές επικοινωνίες με δορυφόρους χαμηλής τροχιάς ( Low earth orbit-LEO), Ασύρματα τοπικά δίκτυα (wireless local area network Ασύρματος τοπικός βρόχος (wireless local loop).
Για όλα αυτά, όσοι θέλουν να έχουν περισσότερες πληροφορίες, μπορούν να κτυπήσουν εδώ.
Μέλλον 2000-2020
Κυψελοειδής τηλεφωνία της γενιάς των 4 G ,Ασύρματα αδόμητα δίκτυα, Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων (wireless sensor networks), Τεχνολογία των αισθητήρων,εφαρμογές στην γεωργία, στην οδική κυκλοφορία, Ασύρματα πλεγματικά δίκτυα (Wireless mesh networks)……….και να δούμε τι άλλο………..
Στην τεχνολογία των αισθητήρων θα σταθώ για λίγο μια και άφορα το μέλλον.
Εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας.
Α. Στρατιωτικές εφαρμογές.
Παρακολούθηση πεδίου μάχης.
Έλεγχος για τυχόν πυρηνική η χημική επίθεση.
Β. Περιβαλλοντικές εφαρμογές.
Ανίχνευση υπερχείλισης ποταμών.
Ανίχνευση επικίνδυνων χημικών ουσιών.
Ανίχνευση φωτιάς.
Γ. Εφαρμογές σε κτίρια.
Ασφάλεια
Έλεγχος κλιματισμού
Δίκτυο επιταχυνσιομέτρων που μπορούν να καταγράψουν τον τρόπο κατάρρευσης
των κτιρίων.
Για περισσότερα εδώ.
http://www.eng.ucy.ac.cy/toumpis/courses/ECE453/history.pdf
Μετά από αυτήν την (σύντομη) ιστορική και μελλοντική διαδρομή περί επικοινωνιών θα μιλήσουμε για τις συχνότητες. Θα ασχοληθούμε λίγο βαθύτερα διότι πρέπει να ξέρουμε τι γίνεται γύρω μας μια και ο χώρος που υπηρετήσαμε και πολλοί υπηρετούν (επαγγελματικά) έχει άμεση σχέση με τις επικοινωνίες.
Ράδιο κύματα.
Όπως τα κύματα σε μια λίμνη, η στην θάλασσα το ραδιοκύμα είναι μια επανάληψη «κορυφών και κοιλάδων». Η όλη διαδικασία του κύματος, πριν επαναλάβει την ίδια διαδικασία, ονομάζεται κύκλος. (κορυφή-κορυφή) η (κοιλάδα-κοιλάδα). Ο αριθμός των κύκλων, δηλαδή πόσες φορές αυτό το κύμα επαναλαμβάνεται σε ένα δευτερόλεπτο ονομάζεται συχνότητα. Η μονάδα μέτρησης της συχνότητας ονομάζεται Hertz (Hz).
Χίλια (1.000 Hz) ονομάζονται Kilohertz και συμβολίζεται KHz.
Ένα εκατομμύριο (1.000.000 Hz) ονομάζονται Megahertz και σύμβολο MHz.
Ένα δισεκατομμύριο (1.000.000.000 Hz) ονομάζονται Gigahertz και σύμβολο. GHz.
Ένα τρισεκατομμύριο (1.000.000.000.000 Hz) ονομάζονται Terahertz και συντετμημένα. THz.
Από το παραπάνω σχήμα βλέπουμε καθαρά ποιο είναι το μήκος κύματος. (wavelength)
Όσο μεγαλύτερη είναι συχνότητα τόσο κοντύτερο (μικρότερο) είναι το μήκος κύματος.
Ανάλογα με τις ιδιότητες που παρουσιάζει η κάθε συχνότητα γίνεται και η χρήση της.
Έτσι χώρισαν τις συχνότητες σε 11 ομάδες (Bands) όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα.
Συχνότητες
| Όνομα | Σύμβολο | Συχνότητα | Μήκος | Εφαρμογές |
| κύματος | ||||
| Extremely | E.L.F | 3 to 30 Hz | 10.000 km to | Επικοινωνίες υποβρύχιων κάτω από την επιφάνεια του νερού μέχρι 50 μέτρα, επιθεώρηση αγωγών πετρελαίου για ομαλή ροή. |
| low frequency | 100.000 km | |||
| Super low | S.L.F | 30 to 300 Hz | 1.000 km | Επικοινωνίες υποβρυχίων σε βάθος μεγαλύτερο των 50 μέτρων. |
| Frequency | 10.000 km | |||
| Ultra low | U.L.F | 100 km to | Επικοινωνίες σε ορυχεία, μεγάλη διαπεραστικότητα. | |
| Frequency | 300 to 3000 Hz | 1.000 km | Παρακολούθηση σεισμογενών περιοχών. | |
| Very Low | V.L.F | 3 to 30 KHz | 10 km to | Γεωφυσικές έρευνες ,επικοινωνίες υποβρυχίων λόγω μεγάλης διαπεραστικότητας του αλμυρού νερού. |
| Frequency | 100 km | |||
| Low Frequency | L.F | 30 to 300 KHz | 1 km to | Εκπομπές ραδιοφωνικών σταθμών ΑΜ και ορισμένα beacons |
| 10 km | Ναυτιλίας όπως το LORAN | |||
| Medium
Frequency |
M.F | 300 to 3000 Hz | 100 m to 1 km | Beacons ναυτιλίας oπως το NDB, ραδιοφωνικοί ΑΜ σταθμοί και ορισμένες ναυτικές αεροπορικές επικοινωνίες. |
| High Frequency | H.F | 3 to 30 MHz | 10 m to 100 m | Βραχέα κύματα, ερασιτεχνική ραδιοφωνία, και |
| επικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων- αέρος εδάφους | ||||
| Very High | V.H.F | 30 to 300 MHz | 1 m to 10 m | Εκπομπές ραδιοφωνικών σταθμών FM , τηλεοράσεων και γενικής |
| Frequency | Αεροπλοιας. GPR (ground penetrating radar) Γεωλογικές εφαρμογές. | |||
| Ultra High | U.H.F | 300 to | 10 cm to | Εκπομπές τηλεόρασης, κινητή τηλεφωνία, Ασυρματα τηλέφωνα, GPR, |
| Frequency | 3.000 MHz | 100 cm | Στρατιωτικές αεροπορικές επικοινωνίες, Φούρνοι μυκροκυμάτων, εξ | |
| αποστάσεως άνοιγμα του αυτοκινήτου, Ασυρματοι αστυνομίας. | ||||
| Super High | S.H.F | 3 to 30 GHz | 1 cm to 10 cm | Ασύρματα δίκτυα υπολογιστών, Δορυφορικές συνδέσεις, συνδέσεις |
| Frequency | μικροκυμάτων, δορυφορική τηλεόραση, συσκευές που ανοίγουν πόρτες. | |||
| Extremely | E.H.F | 30 to 300 GHz | 1mm to 10mm | Συνδέσεις μικροκυμάτων, ραδιοαστρονομία, αισθητήρες σε απόσταση |
| High Frequency | οπλικά συστήματα, συστήματα ασφαλείας. |
Θα σταθούμε λίγο στις V.H.F συχνότητες.
Θα τις χωρίσουμε ακόμη περισσότερο για να δούμε τι γίνεται και πως «μοιράζετε» αυτή η ομάδα. (Band)
50-70 ΜΗz Αστυνομία, δημόσια ασφάλεια, σιδηρόδρομοι.
50-54 MHz Ερασιτεχνική ραδιοφωνία
54-72 MHz Κανάλια τηλεόρασης
75 MHz Αεροναυτικά (όλα τα Marker Beacons )
76-88 MHz Κανάλια τηλεόρασης
88-108 MHz FM ραδιόφωνο
108-135.95 MHz Αεροπορικές επικοινωνίες
144-148 MHz Ερασιτεχνικές συχνότητες.
156-161.975 MHz Ναυτικές επικοινωνίες
174-216 MHz Τηλεοπτικά κανάλια
Στις αεροπορικές συχνότητες γίνεται ένας επιπλέον διαχωρισμός για τα ραδιοβοηθήματα.
VOR. 108.0 – 117.95 MHz
ILS 108.10 – 111.95 MHz
Επικοινωνίες (αμφίδρομες) 118.00 – 135.95
Σημείωση. Χρησιμοποιώντας το I.L.S πρέπει να γνωρίζουμε ότι το localizer – η βελόνα που μας δείχνει την ευθεία, δουλεύει στα V.H.F και το glide slope – η βελόνα που μας δείχνει το επάνω-κάτω, δουλεύει στα U.H.F. ( το έγραψα όσο πιο απλά γίνεται για να καταλάβουν και αυτοί που δεν γνωρίζουν)
Θέτοντας λοιπόν σε λειτουργία τον δέκτη I.L.S ,στην συχνότητα του Localizer που δείχνει ο χάρτης, η οποία είναι V.H.F, αυτομάτως ενεργοποιείτε και ο U.H.F δέκτης του Glide Slope. Και οι 2 δέκτες εργάζονται σαν ζευγάρι.
Να σημειώσουμε επίσης ότι η βελόνα του Localizer είναι 5 φορές ποιο ευαίσθητη από αυτήν του V.O.R.
Πρέπει επίσης να γνωρίζουμε ότι οι V.H.F επικοινωνίες επηρεάζονται από την ιονόσφαιρα και την τροπόσφαιρα ιδιαίτερα στις συχνότητες κάτω των 70 MHz. Η ιονόσφαιρα μπορεί να προκαλέσει διασπορά της συχνότητας που μπορεί να καλύψει τεράστιες αποστάσεις ενώ η τροπόσφαιρα κάμπτει (λυγίζει) και διασκορπίζει το σήμα.
Δορυφόροι
Δορυφόρος είναι οτιδήποτε βρίσκεται σε τροχιά γύρω από κάτι άλλο. Από πλευράς επικοινωνιών οι δορυφόροι ελευθερώνονται στο διάστημα από πυραύλους. Υπάρχουν εκατοντάδες δορυφόροι στο διάστημα για την πρόβλεψη του καιρού, εκπομπές τηλεόρασης, ερασιτεχνικές εκπομπές ραδιοφωνίας ,επικοινωνίες Internet και GPS.
Οι σημερινοί δορυφόροι μπορούν να «λαμβάνουν» και να «εκπέμπουν» χιλιάδες σήματα ταυτόχρονα από απλά ψηφιακά δεδομένα μέχρι τα πλέον σύνθετα τηλεοπτικά προγράμματα.
Υπάρχουν 3 τύποι δορυφόρων επικοινωνίας και χωρίζονται σε κατηγορίες ανάλογα με την τροχιά που κάνουν.
Γεωστατικοί δορυφόροι.( Geostationary satellites)…..Βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον Ισημερινό σε ύψος 22.000 μίλια και περισσότερο. Σε αυτό το ύψος (σε σχέση με τον ήλιο) πραγματοποιούν μια περιφορά της γης σε 24 ώρες. Οι δορυφόροι αυτοί μένουν σταθεροί πάνω από την γη (για αυτό ονομάζονται γεωστατικοί) και έχουν την δυνατότητα από αυτό το ύψος να «βλέπουν» το 40% της γης. Τρεις (3) τέτοιοι δορυφόροι με διαφορά 120 μοιρών καλύπτουν τον γνωστό πολιτισμένο κόσμο.
Δορυφόροι χαμηλής τροχιάς. (Low earth orbit- LEO )….Υπάρχει ένα μεγάλος «στόλος» από τέτοιους δορυφόρους οι οποίοι περιστρέφονται κυκλικά σε ύψος μερικών εκατοντάδων μιλίων οι οποίοι περνούν κοντά από τους γεωγραφικούς πόλους. Κάθε περιφορά διαρκεί από 90 λεπτά μέχρι μερικές ώρες. Η τροχιά τους έχει ρυθμισθεί κατά τέτοιο τρόπο ώστε από κάθε σημείο της γης την κάθε στιγμή να φαίνεται ένας. Ένα καλοφτιαγμένο τέτοιο σύστημα μας δίνει την δυνατότητα να έχουμε πρόσβαση στο Internet από οποιοδήποτε σημείο της γης.
Δορυφόροι ελλειπτικής τροχιάς. ( Elliptical orbit satellites )… Αυτοί οι δορυφόροι κινούνται με μεγάλη ταχύτητα όταν βρίσκονται χαμηλά προς την γη και κινούνται αργά όταν βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση και σε μεγάλο ύψος από την γη. Χρησιμοποιούνται για επαγγελματικούς και κυβερνητικούς σκοπούς , απαιτούν κατευθυντικές κεραίες για την συνεχή παρακολούθηση του ίχνους.
Από τον Μάιο του 2003 η Ελλάδα έχει τον δικό της γεωστατικό δορυφόρο στο διάστημα σε συνεργασία με την Κύπρο. Εκτοξεύτηκε από το ακρωτήριο Canaveral με Rocket Atlas 5 της εταιρείας Lockheed Martin. Η εκτόξευση έγινε στις 5 και 57 το απόγευμα της 12 Μαΐου 2003.
The Atlas 5 rocket launches from Complex 41 on 12 May . Photo: Lockheed Martin
Αυτή είναι η ρουκέτα Atlas 5
Μετά από 31 λεπτά και σε ύψος 22.000 μίλια απελευθέρωσε το δικό μας «πουλί»
An artist's concept of Hellas Sat deployed in space. Credit: Astrium
Δέκα ημέρες μετά την εκτόξευση του ενεργοποιήθηκε ο κινητήρας που έχει για να ρυθμισθεί το τελικό ύψος στα 22.300 μίλια και η τοποθεσία του στις 39 μοίρες γεωγραφικό μήκος για να συμβαδίζει με την περιφορά της γης και να φαίνεται «παρκαρισμένος» στο διάστημα.
Ο αναμενόμενος χρόνος ζωής υπολογίζεται σε 15 χρόνια.
Για περισσότερα δείτε εδώ και εδώ.
Πομποί-Δέκτες- Κεραίες.
Σε αυτό το θέμα δεν θα επεκταθώ. Όλοι γνωρίζουμε ότι για να επικοινωνήσουμε χρειάζεται πομπός και δέκτης. Υπάρχουν αναρίθμητοι πομποδέκτες που ο καθένας κατασκευάστηκε για κάποιο σκοπό, με κάποια ισχύ, με κάποια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και οπωσδήποτε με την χρήση κάποιας κεραίας.
Εμείς είμαστε οι χρήστες αυτών των συσκευών και αξία έχει να γνωρίζουμε τις βασικές λειτουργίες τους. Τα βαθύτερα ανήκουν στους ηλεκτρονικούς.
Στέφανος Άτσαλος.
Νέα Υόρκη 8/9/2008
υγ.
Αυτό το κείμενο δεν γράφτηκε για το ιστολόγιο. Το έγραψα από δική μου πρωτοβουλία για να ξεκαθαρίσω στο δικό μου μυαλό ορισμένα πράγματα που τα έβρισκα σκόρπια από εδώ και από εκεί. Θέλοντας όμως να γράψω κάτι σωστό επισκέφτηκα πάμπολλες σελίδες για να το ολοκληρώσω και πιστεύω ότι έγινε καλή δουλειά.
Όταν μου είπες ότι το θέλεις έκανα ορισμένες μικροαλλαγές μια και μπορεί να το διαβάσουν και κάποιοι που δεν γνωρίζουν πολλά από επικοινωνίες. Αν τα καταφέρεις να κάνεις copy and paste θα γλυτώσεις πολύ κόπο στο γράψιμο.
Όπως και αν έχει όμως το θέμα θεωρώ ότι είναι κάτι ολοκληρωμένο και μπορεί να βοηθήσει πολλούς να ξεκαθαρίσουν κάποια πράγματα στο μυαλό τους όπως το δικό μου σκουριασμένο
