История развития средств и способов передачи информации
Информация всегда играла огромную роль в жизни общества и отдельного индивидуума. Владение информацией, доминирование на информационном поле с древнейших времен было необходимым условием наличия власти у господствовавшей социальной группы.
Потребность в общении, в передаче и хранении информации возникла и развивалась вместе с развитием человеческого общества. В настоящее время уже можно утверждать, что информационная сфера деятельности человека является определяющим фактором интеллектуальной, экономической и оборонной возможностей человеческого общества, государства. Зародившись в те времена, когда стали проявляться самые ранние признаки человеческой цивилизации, средства общения между людьми (средства связи)непрерывно совершенствовались в соответствии с изменением условий жизни, с развитием культуры и техники.
Это же относится и к средствам записи и обработки информации. Сегодня все эти средства стали неотъемлемой частью производственного процесса и нашего быта.
С древнейших времен звук и свет служили людям для передачи сообщений на дальние расстояния.
На заре своего развития человек, предупреждая своих соплеменников об опасности или сзывая на охоту, подавал сигналы криком или стуком. Звук — основа нашего речевого общения. Но если расстояние между собеседниками велико и силы голоса не хватает, требуются вспомогательные средства. Поэтому человек начал использовать «технику»- свистки, рога животных, факелы, костры, барабаны, гонги, а после изобретения пороха-выстрелы и ракеты. Появились специальные люди-гонцы, герольды, — которые переносили и передавали сообщения, оглашали народу волю владык. В Южной Италии кое-где по берегу моря до последнего времени сохранялись развалины сторожевых постов, с которых посредством колокольного звона передавались известия о приближении норманнов и сарацинов.
С незапамятных времен в качестве носителя информации применяется и свет. Первыми «системами» связи стали сторожевые посты, располагавшиеся вокруг поселений на специально построенных вышках или башнях, а иногда просто на деревьях.При приближении неприятеля зажигался костер тревоги. Увидев огонь, зажигали костер часовые на промежуточном посту, и неприятелю не удавалось застать жителей врасплох. Для гонцов создаются станции смены лошадей. Маяки и ракеты до сих пор несут свою «информационную службу» на море и в горах.
Необходимость передавать не только отдельные сигналы типа «тревога», но и различные сообщения привела к применению «кодов», когда разные сообщения различались, например, числом и расположением костров, числом и частотой свистков или ударов в барабан и т.п. Греки во втором веке до нашей эры использовали комбинации факелов для передачи сообщений «по буквам». На море широкое применение нашли сигнальные флаги различной формы и цвета, причем сообщение определяется не только самими флагами, но и их взаимным расположением, а также «семафор»-передача сообщений изменением расположения рук с флажками (днем) или фонарями (ночью).Потребовались люди, знающие «язык» флагов или семафора, умеющие передавать и принимать переданные сообщения.
Наряду с развитием способов передачи сигналов с использованием звука и света шло развитие способов и средств записи и запоминания информации. Сначала это были просто различные зарубки на деревьях и стенах пещер. По рисункам, выбитым на стенах пещер более трех тысяч лет назад, мы сейчас можем составить представление об отдельных сторонах жизни наших предков в те далекие времена. Постепенно совершенствовались как форма записи, так и средства ее осуществления. От серии примитивных рисунков человек постепенно переходит к клинописи и иероглифам, а затем — и к фонетическому письму по буквам.
Звук и свет были и остаются важными средствами передачи информации и несмотря на свою примитивность, огневая и звуковая сигнализация служили людям в течение многих столетий. За это время делались попытки усовершенствовать приемы сигнализации, но широкого практического применения они не получили.
Развитие средств хранения, передачи и обработки информации в истории человеческого общества шло неравномерно. Несколько раз в истории человечества происходили радикальные изменения в информационной области, которые называют «информационными революциями».
Первая информационная революция связана с изобретением письменности. Письменность создала возможность для накопления и распространения знаний, для передачи знаний будущим поколениям. Цивилизации, освоившие письменность, развивались быстрее других, достигали более высокого культурного и экономического уровня. Примерами могут служить древний Египет, страны Междуречья, Китай. Внутри этой революции весьма значимым оказался этап перехода от пиктографического и иероглифического письма к алфавитному; это сделало письменность более доступной и, в значительной степени, способствовало смещению центров цивилизации в Европу.
Вторая информационная революция (середина XVI в.) была связана с изобретением книгопечатания. Стало возможным не только сохранять информацию, но и сделать ее массово-доступной. Грамотность становится массовым явлением. Все это ускорило рост науки и техники, помогло промышленной революции. Книги перешагнули границы стран, что способствовало началу создания общечеловеческой цивилизации.
Третья информационная революция (конец XIX в.) была обусловлена прогрессом средств связи. Телеграф, телефон, радио позволили оперативно передавать информацию на любые расстояния. Именно в этот исторической период появились зародыши того процесса, который в наши дни называют «глобализацией». Прогресс средств передачи информации в значительной мере способствовал бурному развитию науки и техники, которое нуждалось в надежных и быстродействующих каналах связи.
Четвертая информационная революция (70-е гг. XX в.) связана с появлением микропроцессорной техники и, в частности, персональных компьютеров. Отметим, что не появление компьютеров в середине ХХ века само по себе, а именно микропроцессорные системы оказали решающее влияние на информационную революцию. Вскоре после этого возникли компьютерные телекоммуникации, радикально изменившие системы хранения и поиска информации. Именно четвертая информационная революция дала толчок к столь существенным переменам в развитии общества, что для его характеристики появился новый термин ¾ «информационное общество».
На протяжении всего XX столетия связисты стремились повысить скорость передачи информации. Потребность в большем количестве передаваемой информации стала причиной перехода от телеграфа вначале к телефону, а затем – к радио.
В ХХ веке железные дороги революционизировали мир, обеспечив транспортную сеть, которая перемещала материалы и продукты производства. Они сделали возможным развитие индустриального общества.
Цифровые коммуникационные сети ознаменовали начало новой революции, обеспечив технологию, которая транспортирует данные, требуемые обществу, в котором информация играет ключевую роль. Сети уже проникли в промышленность, образование и правительство. Они уже начали изменять наше представление о мире, сократив географические расстояния и образовав новые сообщества людей, которые часто и эффективно взаимодействуют. Еще более важно то, что рост числа сетей носит характер взрыва. Революция уже началась.
Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью — иметь возможность для совместного использования данных. Персональный компьютер — прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом Вы не можете быстро поделиться своей информацией с другими. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем слyчае — копировать информацию на дискеты. Одновременная обработка документа несколькими пользователями исключалась. Подобная схема работы называется работой в автономной среде.
Развитие волоконно-оптических сетей связи характеризуется очень быстрым увеличением скорости передачи информации. Скорость передачи, достигнутая экспериментально в лабораторных условиях, и скорость передачи высоконадежных коммерческих сетей растут экспоненциально, удваиваются примерно каждые 2 года. Эта тенденция обеспечивается как неуклонным ростом скорости передачи информации по одному каналу, так и ростом числа одновременно передаваемых по одному волокну каналов в системах со спектральным разделением каналов. Одновременно с увеличением скорости передачи информации неуклонно растет дальность передачи. Традиционные средства и способы передачи информации
Средства и способы передачи информации
Источник
Электронный журнал «Электрорешения»
Будет ли промышленная передача данных осуществляться беспроводным способом или при помощи проводов? Эксперты в области современных способов передачи данных поделились опытом и рассказали о наиболее перспективных технологиях будущего.
Беспроводная передача данных на уровне повседневного частного пользования сегодня почти повсеместна. Наверняка уже не найдется человека, не переносившего данные, к примеру фотографии, с устройства на устройство посредством Bluetooth. В области индустрии беспроводные системы передачи данных еще не достигли такого высокого уровня, и не используются повсеместно, однако приобретают с каждым годом все большее и большее значение. Радиотехнологии предполагают высокий уровень гибкости всей системы. «Технология 5G станет в ближайшем будущем ведущей технологией в области беспроводной передачи данных», — прогнозирует Александр Бенткус, старший менеджер по технике / техническому оборудованию в ZVEI Automation Association. 5G станет преемником нынешних мобильных сетей LTE. Согласно ZVEI, он отвечает высоким требованиям для промышленного использования — особенно в отношении возможностей передачи информации и команд в режиме реального времени. Тем не менее, промышленные сети 5G находятся в настоящее время на стадии стандартизации, поскольку в будущем они должны будут объединять в себе многочисленные требования безопасности и надежности передачи данных, а для этого предстоит испытать их в тестовом режиме. Рано или поздно технология будет развита до такого уровня, чтобы попасть в заводские цеха.
Беспроводная передача данных с помощью света
В настоящее время Институт фотонных микросистем Фраунгофера (Германия) занимается разработкой конкретных технологий для бесконтактной передачи данных. Здесь речь идет о так называемой технологии Li-Fi. Передатчики этой технологии используют спектр света для передачи данных и, таким образом, представляют собой альтернативу WLAN и Bluetooth. Самое большое преимущество: технология поддерживает работу в режиме реального времени, что часто является целью передачи данных в промышленных приложениях. Одним из слабых мест данной разработки является тот факт, что для передачи данных требуется соединение компонентов или машин на линии прямой видимости, что, в свою очередь, ограничивает область ее применения. «Медные или оптоволоконные кабели не смогут заменить оптическую передачу», — объясняет доктор Александр Ноак из научно-исследовательского института Фраунгофер. Существует и множество других преимуществ этой технологии: «По сути, Li-Fi сочетает в себе преимущества подключения с помощью кабеля и беспроводной передачи. Высокая гибкость, высокая безопасность передачи данных по сравнению с радио обеспечивается благодаря необходимой прямой видимости, широкой полосе пропускания, отсутствию электромагнитных помех, связи в реальном времени и использованию нерегулируемого и, следовательно, нелицензированного спектра, а именно света ».
Компания Wieland Electric уже отметила для себя эти преимущества и использует передачу данных с помощью света в собственном производстве уже сегодня. В частности, технология используется на производственной линии для электронных компонентов. Данные передаются между Li-Fi передатчиком и приемником для управления системой и записи рабочих данных. Данные конфигурации отправляются далее на системный компьютер, а информация о выходе или сбоях возвращается в систему сбора оперативных данных Wieland. Соединение с сетью передачи данных осуществляется с помощью решения оптической связи Signify Trulifi 6013, которое обеспечивает безопасное соединение точка-точка и скорость двунаправленной передачи 250 Мбит / с в однонаправленном режиме и 2 x 250 Мбит / с.
Эксперты производителей кабелей, научно-исследовательских институтов согласны с тем, что в будущем будет важно разумно объединить все технологии передачи и грамотно и безопасно внедрять их в различные области применения.
Новые кабельные технологии
Даже в области классических технологий передачи данных, таких как провода и кабели, все еще есть потенциал для дальнейшего совершенствования. Новыми кабельные технологии — как механические, так и электрические – все еще могут предложить самые широкие возможности применения в промышленной сфере. Причем медные кабели будут продолжать играть основную роль в области проводной передачи данных, говорит Райнер Россел, глава Chainflex Lines в Igus GmbH: «В будущем объем передаваемых данных будет увеличиваться, пока лица, принимающие решения, не обнаружат, что передача данных на основе меди в промышленной среде в какой-то момент становится недостаточной в долгосрочной перспективе. «
Производители индустриальной передачи данных будущего
Многие производители имеют в своем ассортименте оптоволоконные кабели промышленного назначения. Они передают огромные объемы данных, самые быстрые — по данным производителя кабелей Lapp — более 250 терабит / с. Кроме того, технология будет особенно полезна в средах, загрязненных ЭМС. Однако Lapp использует обычные медные кабели с новейшей технологией — так называемые кабели Cat.7 Industrial Ethernet — для больших объемов данных. Такие кабели очень устойчивы и мощность передачи данных не нарушается в даже в случае повреждения или износа. В таком случае они все еще достигают полной скорости передачи 10 Гбит / с, в то время как производительность кабелей более низкого уровня падает (Cat.5 или Cat.6). Специалисты в области проводной передачи данных однако отмечают, что для интеграции отдельных датчиков или систем ввода-вывода в сеть Ethernet, линии Cat.6 или даже Cat.7 имеют слишком большой размер.
Выход на рынок технологии однопарного Ethernet
Здесь вступает в действие другая технология, которая может оптимизировать промышленную передачу данных в будущем. И это касается однопарных кабелей Ethernet. Вместо четырех проводных пар у них есть только одна, что позволяет экономить время при подключении и при производстве. «Эта технология ожидается уже в скором времени. В прошлом такие азработки были реализованы даже быстрее, чем считалось возможным», — говорит Стефан Экер, менеджер по продукции в Weidmuller. Компания способствует стандартизации в технологическом партнерстве с другими компаниями. Это приводит к подключаемым поверхностям IP20 и IP65 / 67 для передачи данных по одной и четырем парам в приложениях Ethernet для одной пары. Одним из главных условий для надежной передачи данных — независимо от того, какая проводная технология используется — важно, чтобы контакт между кабелем и разъемом был оптимальным.
Хотите подписаться на статьи электронного журнала «Электрорешения»?
Источник
