I. Streszczenie

II. VoIP

VoIP (Voice over IP) to technologia transmisji dźwięku przy wykorzystaniu używanego w Internecie protokołu IP. Pozwala na realizację połączeń głosowych z pominięciem tradycyjnych operatorów sieci telefonicznych, zapewniając dużą swobodę i znaczną redukcję kosztów - tym większą, im większe są odległości, na które chce się rozmawiać. Brak opłat za minutę połączenia z drugą końcówką VoIP (oczywistym jest, że połączenia tego typu nie da się nawiązać w sposób bezpośredni z numerem stacjonarnym, który przecież nie ma własnego adresu IP) czyni to rozwiązanie na tyle atrakcyjnym, że obok typowego zastosowania przy wykorzystaniu głośników i mikrofonu wpiętych do komputera powstają dedykowane urządzenia do realizacji rozmów bez potrzeby korzystania z mało wygodnego i mobilnego peceta.

III. VPN

Technologie VPN - czyli wirtualne sieci prywatne, pozwalają na łączenie np. dwóch oddalonych od siebie oddziałów firmy. Obecnie istnieje kilkanaście programów realizujących te funkcje poniżej. Ponieważ w tym przypadku była konieczność połączenia serwera linux'owego z windows'owym, więc poniżej znajdują się tylko te propozycje, które mogą pracować na obydwu z wymienionych środowisk.

Openvpn - Prosty w konfiguracji bazujący na sterownikach TUN/TAP program, cechuje go łatwość konfiguracji, bezpieczeństwo (UDP), duże możliwości.

IPSEC - Najbezpieczniejszy i najtrudniejszy w konfiguracji program posiada mnóstwo możliwości połączeń, TYLKO DLA EKSPERTÓW!!

PPTP - (dla linuksa Poptop) stary, dziurawy, micro$hitowy program, obecnie nierozwijany.

Poza wymienionymi powyżej godnymi uwagi są także CIPE, VPN over SSH.

Rys. 1 Wirtualne Sieci Prywatne (VPN)

IV. Telegrafia

Telegrafia to telekomunikacja porozumiewawcza, której zadaniem jest (było) przekazywanie i reprodukcja treści dokumentów zawierających pismo drukowane, odręczne, rysunki, itp.

Telegrafia dzieliła się na:

- telegrafię alfabetową (potoczne - usługa telegraficzna, teleks), dotyczy przesyłania wiadomości typu alfanumerycznego, a więc znaków pisma. Treść wiadomości zostaje przetworzona na sygnały telegraficzne według określonego kodu telegraficznego.

- telegrafię kopiową (faksymilografia, telekopia), zajmuje się przesyłaniem i reprodukcją rysunków. Można rozróżnić telekopię odcieniową od czarnobiałej, inaczej fototelegrafię i telefaksodację.

Dzisiaj funkcje te spełnia, fax.

Podstawowe pojęcia stosowane w telegrafii.

1) Kodowanie znaków, czyli tworzenie sygnału telegraficznego polega na zamianie każdego znaku w ciąg prostych elementów zwanych kombinacją kodową lub kodem telegraficznym. Tworzenie sygnału telegraficznego następuje przez przetworzenie lementów kombinacji kodowej w ciąg impulsów elektrycznych. Elementy kombinacji kodowej oznaczone są najczęściej znakiem + lub - , 1 lub 0 , Z lub A , START lub STOP .

2) Alfabet telegraficzny jest to zbiór wszystkich kombinacji kodowych z przyporządkowanym mu zbiorem znaków telegraficznych.

3) Sygnały telegraficzne są to ściśle określone ciągi impulsów elektrycznych.

4) Modulacja telegraficzna jest to przekształcenie kombinacji kodowej na sygnały elektryczne. W ten sposób, że każdemu elementowi przydziela się określony odcinek czasu nazywany odstępem lub elementem jednostkowym ( znamiennym ) modulacji i oznacza się jako e ( czyt. epsilon ) a mierzy w sekundach. Odstęp jednostkowy wynosi 20 ms . Element START trwa również 20 ms natomiast element STOP ma minimalny czas trwania 30 ms ( w zależności od potrzeb może być wydłużony ). Całkowity minimalny czas trwania sygnału i elementów START i STOP wynosi 150 ms .

5) Szybkość modulacji telegraficznej v_m=1/e [bod]. Szybkość modulacji telegraficznej wyrażonej w bodach należy rozumieć jako liczbę odstępów jednostkowych przesyłanych kolejno po sobie w następujących sygnałach telegraficznych w ciągu 1 s .

6) Podstawowa częstotliwość sygnału telegraficznego albo modulacji

Rys. 2 Łącze telegraficzne (teleksowe)

Rys. 3 Sygnał Telegraficzny TG

Rys. 4 Szybkość Transmisji Telegraficznej

Rys. 5 Szybkość Transmisji TG. -c.d.

Jakość przekazu w telegrafii:

- wierność telegraficzna =

- zalecana wartość: 0,99997

- znakowa stopa błędów =

- zalecana wartość: 3•10-3

Wymagane pasmo do 0,8 Vm (40 Hz)

V. Telefonia

W 1876 roku Alexander Grahama Bell jako pierwszy opatentował urządzenie, za pomocą którego można przesyłać na odległość mowę. W mikrofonie jego telefonu fale dźwiękowe padały na giętką membranę, do której przymocowano magnes stały. Membrana z magnesem wibrowały, co dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej, powodowało wytwarzanie w znajdującej się tuż obok cewce zmiennego prądu, którego natężenie odpowiadało zmianom ciśnienia fali akustycznej. Ten prąd przesyłano kablem do odbiornika, czyli słuchawki, gdzie przechodził przez uzwojenie elektromagnesu. Zmienny prąd powodował zmienne pole magnetyczne, w którym wibrowała ferromagnetyczna membrana, odtwarzając oryginalny dźwięk. Bellowski nadajnik wytwarzał jedynie słaby sygnał i nie było wówczas metody jego wzmocnienia. Znacznie lepsze efekty uzyskał amerykański wynalazca, Thomas Alva Edison. W 1878 roku ulepszył urządzenie Bella, wprowadzając mikrofon węglowy, w którym drgania membrany pobudzanej falą akustyczną powodowały zmiany ciśnienia działającego na pojemnik wypełniony granulatem węglowym. Zmiany ciśnienia były przyczyną zmian oporu elektrycznego pojemnika, który był włączony w obwód zasilany z baterii. Dzięki temu natężeniu prądu płynącego obwodzie było modulowanie zgodnie ze zmianami ciśnienia powietrza, wytwarzanymi przez falę akustyczną. Odbiornik - słuchawka był prawie identyczny jak ten w oryginalnym rozwiązaniu Bella.
Aż do niedawna większość aparatów telefonicznych byłą wyposażona w mikrofony węglowe. Ostatnio większość telefonów ma mikrofony pojemnościowe, których mikrofon zawiera pewien stały ładunek elektryczny. Pozwalają one uzyskać znaczne lepszy stosunek sygnału do szumu, a przez to lepszą jakość odtwarzanego dźwięku.

• Procedura przekazywania informacji - rozmowa.

• Fala akustyczna mikrofon fala elektromagnetyczna sieć fala elektromagnetyczna słuchawka fala akustyczna

Rys. 6 • Procedura przekazywania informacji

Rys. 7 CECHY SYGNAŁU ANALOGOWEGO

(1)

Rys. 8 CECHY FALI AKUSTYCZNEJ I SYGNAŁU

(2)

TŁUMIENIE JAKOŚCI

Podstawowe tłumienie jakości transmisji mowy to:

- Głośność (tłumienie)

- Wyrazistość (funkcja pasma przenoszenia)

- zrozumiałość (jw.)

Rys. 9 TŁUMIENNOŚĆ TORU

Jak zwiększyć zasięg (konieczność zapewnienia odpowiedniego poziomu sygnału tj. głośności)?

Rys. 10 TŁUMIENNOŚĆ TORU - PROBLEM

Tłumienność TORU

Tłumienność toru rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości. Pytanie - czy należy przesyłać całe pasmo nadawanego sygnału mowy?

Jeśli nie, to, jaki fragment tego pasma jest wystarczający?

Rys. 11 Przeciętny zakres słyszalności i poziomów natężeń dźwięków podczas mowy

Rys. 12 Pasmo telefoniczne

Przyjęto szerokość pasma telefonicznego podstawowego = 4 kHz

VI. Telewizja

• Pasmo wynika z bezwładności wzroku i konstrukcji obrazu

• Bezwładność oka: 1/15 sekundy

• Obraz: 625 linii 4/3 x 625 punktów w linii (obraz 4 x 3)

• N = 520 800 elementów analizowane w czasie 1/25 sekundy

• Pasmo: 25 Hz - 6,5 MHz (TV czarno biała)

Rys. 13 SYGNAŁ TRANSMISJI DANYCH

Rys. 14 SZYBKOŚCI TRANSMISJI DANYCH

Szybkość transmisji danych (bit/sek) to odwrotność odstępu jednostkowego wyrażonego w sek.

Przykładowe szybkości: 200, 600, 1200, 2400, 9600, … 48000 bit/sek.

Jakość transmisji danych:

• Elementy odebrane błędnie

• Elementowa stopa błędów =

• Elementy nadane

• Wartości: 10-6 ÷ 10-9 (w zależności od zastosowań)

Rys. 15 Łańcuch telekomunikacyjny

Tor teletransmisyjny - droga od jednego urządzenia sieciowego do drugiego urządzenia sieciowego.

Rys. 16 TOR TELETRANSMISYJNY

TELETRANSMISJA (def.) - dział telekomunikacji odpowiedzialny za przesyłanie sygnałów telekomunikacyjnych od punktu do punktu drogą:

- przewodową (teletransmisja kablowa - miedziana, falowodowa, światłowodowa),

- radiową (teletransmisja radiowa wykorzystująca fale radiowe - radiolinie, urządzenia radiowe nadawczo-odbiorcze).

Rys. 17 Fale elektromagnetyczne

Rys. 18 Tory symetryczne

Rys. 19 Tor koncentryczny

Tabela 1 Tor koncentryczny - zasięgi

Rys. 20 Telekomunikacja rozsiewcza

Rys. 21 Kryterium podziału - przeznaczenie

VII. Radiofonia

Badania rozpoczęte przez Hertza były kontynuowane przez wielu naukowców i inżynierów z całego świata.

Najbardziej zasłużył się w historii radiofonii Włoch Guglielmo Marconi, w czerwcu 1896 roku Marconi opatentował pierwszy nadający się do praktycznego użytku system radiowy. Za pomocą nadajnika i odbiornika można było porozumiewać się alfabetem Morse'a na odległość na początku zaledwie około 3 kilometrów, ale do nawiązania łączności nie był potrzebny drut!
Detektor zastosowany przez Marconiego został wynaleziony w 1890 przez Edouarda Branleya z Paryskiego Uniwersytetu Katolickiego. Składał się on ze szklanej rury wypełnionej opiłkami metalowymi. Normalnie opór między końcami rury był stosunkowo wysoki, tak więc obwodzie mógł płynąć niewielki tylko prąd. Jednak fale radiowe o dostatecznym natężeniu powodowały, że opór elektryczny w rurze spadał gwałtownie, umożliwiając przepływ przez obwód dużego prądu. Prąd ten uruchamiał dzwonek lub stukawkę telegrafu, która odbierała nadawany sygnał.
Po skonstruowaniu niezawodnego systemu, Marconi skoncentrował się na zwiększeniu jego zasięgu. Rozpoczynał z przesyłem sygnałów na odległość paru metrów, lecz już wkrótce udało mu się nawiązywać łączność na odległość kilku kilometrów. To z kolej znaczyło, że jego system nadaje się dla potrzeb telegrafii. W 1896 roku udało mu się połączyć siecią radiową kilka budynków w Londynie, a w roku następnym powstało 13 km połączenie w poprzek Kanału Bristolskiego. Jeszcze w tym samym roku otworzono 29 km połączenie radiowe z Poole w hrabstwie Gorset na Wyspę Wight.
Także w 1897 roku angielski fizyk Olivier Lodge wprowadził system strojenia, czyli syntonię. Obwód zawierający kondensator i cewkę indukcyjną służył do regulacji częstotliwości wysyłanych fal elektromagnetycznych. W odbiorniku podobny obwód odbierał fale o określonej częstotliwości. Ten system umożliwił jednocześnie nadawanie różnych informacji na różnych częstotliwościach, tak że transmisje nie zakłócały się wzajemnie. Marconi zaczął wkrótce wykorzystywać tę zasadę w swoim sprzęcie.
Do 1899 roku Marconiemu udało się uzyskać łączność na dystansie około 50 km, tak więc połączenie radiowe Wielkiej Brytanii z Francją poprzez kanał La Manche przestało być problemem. Lecz jego triumf nadszedł w grudniu1901 roku, gdy fale radiowe przeleciały ponad Atlantykiem. Odbiornik ustawiony w St. John na Nowej Funlandii odebrał sygnał nadany z Poldhu w Kornwalii. Miejsca te dzieliła odległość ponad 3000 kilometrów. W rezultacie aparatura radiowa zaczęła być instalowana na statkach, dzięki czemu mogły one pozostawać w łączności z lądem i wzywać pomocy w razie niebezpieczeństwa.

Gdy technika radiowa przełamywała ograniczenia konwencjonalnej telegrafii, kanadyjski fizyk, Reginald Fessenden rozpoczął prace nad kolejnym zagadnieniem. Był nim telefon bez drutu, urządzenie, którego działanie polegało na transmisji nie prostych sygnałów, sygnałów dźwięków.

Pomysłem leżącym u podstaw przekazywania dźwięku za pomocą fal radiowych było zastosowanie mikrofonu do ich modulowania. Fessenden rozpoczął pracę w 1900 roku od prób transmisji na niewielkich odległościach. Ówczesne odbiorniki radiotelegraficzne były niekiedy wyposażone w słuchawki, by operatorzy mogli słuchać „kresek” i „kropek” w przychodzących komunikatach.
Nadajniki iskrowe produkowały sygnał bardzo zaszumiony, który z kolej powodował znaczne zakłócenie emitowanej fali nośnej. Z tego powodu Fessenden przeprowadzał swe późniejsze eksperymenty z użyciem alternatora (generatora prądu przemiennego), specjalnie zaprojektowanego do wytwarzania szybko zmiennego prądu wymaganego w nadajniku. W tym samym czasie powstały pierwsze lampy elektronowe, które mogły być z powodzeniem wykorzystane do ulepszenia metod nadawania i odbioru fal elektromagnetycznych. Ich zastosowanie rozpoczęło rozwój elektroniki.
Triody (lampy elektronowe trójelektrodowe), wynalezione na przełomie 1906-1907 r. przez Amerykanina Lee de Foresta, były używane do wytwarzania czystego sygnału nośnego dużej częstotliwości, następnie do jego zmodulowania sygnałem dźwiękowym, a na końcu do wzmocnienia całości przed wyemitowaniem przez antenę nadajnika.
Lampy były także wykorzystywane także w odbiornikach radiowych do wzmacniania sygnału odbieranego przez antenę, separacji sygnału modulującego od fali nośnej oraz do wzmocnienia sygnału modulującego przed odtworzeniem go na słuchawkach lub głośniku odbiornika.
Gdy w latach dwudziestych XX wieku rozpoczęto nadawanie audycji radiowych, ludzie słuchali ich za pomocą słuchawek podłączonych bezpośrednio do odbiornika kryształowego. Wewnątrz słuchawek elektromagnes, zasilany energią fali radiowej, powodował drgania cienkiej metalowej płytki zwanej diafragmą, które to drgania wytwarzały dźwięki.

Rys. 22 Radio - Lata 80

Odbiorniki kryształowe zapewniały zupełnie przyzwoitą jakość odbioru, a poza tym były bardzo wygodne, gdyż nie wymagały żadnego źródła zasilania czy to sieciowego, czy bateryjnego. Do wytwarzania dźwięku używały energii fali radiowej „chwytanej „ przez antenę. Jednak powodowało to, że aby móc słuchać oddalonych stacji o słabym sygnale, należało używać bardzo długich anten.
Inną wadą odbiorników tego typu była słaba rozdzielczość. Kondensator lub cewka w obwodzie strojonym odbiornika były regulowane tak, aby dostroić się do częstotliwości, na której nadawała wybrana stacja. Jednak proste obwody nie były w stanie zupełnie wyeliminować sygnałów o zbliżonych częstotliwościach. Problem ten stawał się coraz poważniejszy wraz ze wzrostem liczby nadających stacji. Zmiany konstrukcyjne polepszające rozdzielczość doprowadzały do znacznego spadku czułości, a to oznaczało cichszy odbiór audycji. Sytuację poprawiło wprowadzenie odbiorników lampowych, w których do wzmacniania sygnałów zastosowano lampy elektronowe. Można było produkować odbiorniki charakteryzujące się zarówno wysoką czułością jak i rozdzielczością. Pozwoliło to na zastosowanie w radiu głośnika, tak, aby każda osoba przebywająca w pomieszczeniu mogła słuchać audycji.

Rys. 23 Radiofonia

VIII. LITERATURA

[1] „Vademecum Teleinformatyka wykład 1.”

[2] Sciaga

[3] Sciaga

[4] „Technologie komunikacyjne”

[5] Telegrafia

TECHNOLOGIE KOMUNIKACYJNE

Adrian Dąbrowski Piotrek Franczak Dawid Dziubiński

Klasa II ELP Technicznych Zakładów Naukowych

3

Techniczne Zakłady Naukowe

---