Lịch sử phát triển công nghệ viễn thông điện tử

Chương 2: Lịch sử phát triển công nghệ viễn thông điện tử Trong suốt lịch sử của loài người, việc phát minh ra ngôn ngữ là cuộc cách mạng truyền thông lớn nhất đầu tiên. Sau đó ít lâu con người phát sinh ra tín hiệu bằng lửa có khả nǎng truyền đạt các thông tin có hiệu quả và nhanh chóng tới các vùng xa. Câu truyện lịch sử cho thấy vào khoảng nǎm 1000 trước công nguyên, các đội quân Hy Lạp sử dụng phương pháp này để thông báo các chiến thắng của họ cho các công dân đang nóng lòng của Hy Lạp. Trong một thời gian dài, phương pháp này đã được sử dụng một cách rộng rãi để đáp ứng các nhu cầu về truyền thông. Một cuộc cách mạng thông tin khác nữa lớn hơn đã xảy ta khi con người biết được làm thế nào để ghi lại ý nghĩ và tư tưởng của mình bằng cách dìng cách dùng các chữ viết. Với khả nǎng này, con người có khả nǎng truyền thông tin mà không bị giới hạn bởi thời gian và không gian. Đồng thời, việc phát minh này đã đưa ta các dịch vụ đưa thư và thông báo. Hoàng đế Rô- ma đã có thể truyền đi thông tin cần thiết đến các vùng xa đến 160 km cách xa thành Rôm trong một ngày bằnghệ thống (mạng lưới) đường bộ họ đã xây dựng nên trong toàn quốc. Việc phát minh ta công nghệ in đã thúc đẩy hơn nữa việc phát triển các phương tiện truyền tin và cho con người có khả nǎng thông tin với nhiều người hơn và với các khu vực ở cách xa nhau. Từ cuối thế kỷ 18 đến thế kỷ 19, công nghệ phát thanh và truyền thông bằng điện đã được phát triển và bắt đầu được dùng rộng khắp. Đài phát thanh và truyền hình được phát minh và thời gian này đã làm thay đổi thế giới chúng ta rất nhiều. Trong phần tiếp theo, các phát minh lớn khác và những phát hiện liên quan đến công nghệ thông tin điện tử đã xảy ra trong suốt 160 nǎm qua cũng như xu hướng phát triển của chúng ở tương lai đã được thảo luận một cách ngắn gọn. Nǎm 1820, Georgo Ohm đã đưa ta công thức phương trình toán học để giải thích các tín hiệu điện chạy qua một dây dẫn rất thành công. Và nǎm 1830, Michall Faraday đã tìm ta định luật dẫn điện từ trường. Nǎm 1850, đại số Boolean của George Boolers đã tạo ta nền móng cho lôgíc học và phát triển các rơ-le điện. Chính vào khoảng thời gian này khi các đường cáp đầu tiên xuyên qua Đại Tây Dương để đánh điện tín được lắp đặt. James Clerk Maxwell đã đưa ra học thuyết điện từ trường bằng các công thức toán học nǎm 1870. Cǎn cứ vào học thuyết này, Henrich Hertz đã truyền đi và nhận được sóng vô tuyến thành công bằng cách dùng điện trường lần đầu tiên trong lịch sử. Tổng đài điện thoại đầu tiên được thiết lập đầu tiên nǎm 1876 ngay sau khi Alexander Graham Bell phát minh ra điện thoại. 5 nǎm sau, Bell bắt đầu dịch vụ gọi điện thoại đường dài giữa New York và Chicago và Guglieno Mareconi của Italia đã lắp đặt một trạm phát sóng vô tuyến để phát các tín hiện điện tín. Trong thế kỷ 21 việc phát triển và áp dụng có tính thực tế về công nghệ liên quan đang tiếp tục phát triển nhanh chóng và trong quá trình đó, cách mạng hoá thế giới chúng ta. Nǎm 1900, Einstein, một nhà vật lý nổi tiếng về học thuyết tương đối, đã viết rất nhiều tài liệu quan trọng về vật lý chất rắn, thồng kê học, điện từ trường, và cơ học lượng tử. Vào khoảng thời gian này phòng thí nghiệm Bell của Mỹ đã phát minh và sáng chế ra ống phóng điện cực cho các kính thiên vǎn xoay được và Le de Forest trở thành người khởi xướng trong lĩnh vực vi mạch điện tử thông qua phát minh của ông ta về một ống chân không ba cực. Việc này được tiếp theo bằng phát minh một hệ thống tổng đài tương tự tự động có khả nǎng hoạt động không cần có bảng chuyển mạch. Nǎm 1910, Erwin Schrodinger đã thiết lập nền tảng cho cơ học lượng tử thông qua công bố của ông ta về cân bằng sóng để giải thích cấu tạo nguyên tử và các đặc điểm của nguyên tử và R.H Goddard đã chế tạo thành công tên lửa bay bằng phản lực chất lỏng, và máy tê-lê-típ đã được phát minh. Đồng thời, vào khoảng thời gian này, phát thanh công cộng được bắt đầu bằng cách phát sóng. Nǎm 1920, Ha rold S. Black của phòng thí nghiệm nghiên cứu Bell đã phát minh ra một máy khuếch đại phản hồi âm bản mà ngày nay vẫn còn dùng trong lĩnh vực viễn thông và công nghệ máy điện toán. V.K. Zworykin của RCA, Mỹ đã phát minh ra đèn hình bằng điện cho vô tuyến truyền hình, và các cáp đồng trục, phương tiện truyền dẫn có hiệu quả hơn các loại dây đồng bình thường, đã được sản xuất. Nǎm 1939, dịch vụ phát sóng truyền hình thường xuyên được bắt đầu lần đầu tiên trong lịch sử và nǎm 1930, Claude Schannon của phòng thí nghiệm Bell, bằng cách sử dụng các công thức toán học tiên tiến đã thành công trong việc đặt ra học thuyết thông tin dùng để xác định lượng thông tin tối đa mà một hệ thống viễn thông có thể xử lý vào một thời điểm đã định. Học thuyết này đã được phát triển thành học thuyết truyền thông số. Đồng thời, ra-đa đã được phát minh trong thời kỳ này. Nǎm 1940, phòng thí nghiệm Bell đã đặt nền móng cho các chất bán dẫn có độ tích hợp cao ngày nay qua việc phát minh ra đèn ba cực và Howard Aiken của đại học Harvrd, cùng cộng tác với IBM, đã thành công trong việc lắp đặt một máy điện đầu tiên có kích thước là 50feet và 8feet. Sau đó ít lâu, J. Presper Ecker và John W. Mauchly của đại học Pennsylvania lần đầu tiên đã phát triển máy điện toán phân tách gọi là ENIAC. Von Neuman dựa vào máy này, đã phát triển thành công sau đó máy điện toán có lưu giữ chương trình. PCBs được đưa ra vào những nǎm 50, đã làm cho việc tích hợp các mạch điện tử có thể thực hiện được. Cùng trong nǎm đó, RCA đã phóng thành công vệ tinh nhân tạo vào không trung và la-re dùng cho truyền thông quang học đã được phát minh. Vào những nǎm 60, các loại LSIs, các máy điện toán mini có bộ nhớ kiểu bong bóng, cáp quang, và máy phân chia thời gian được phát triển và thương mại hoá một cách thành công vào các nǎm 70, các loại CATVs hai hướng, đĩa Video, máy điện toán đồ hoạ, truyền ảnh qua vệ tinh, và các hệ thống tổng đài điện tử hoá toàn bộ được đưa ra. 2. Công nghệ chuyển mạch 2.1 Khái quát chung 2.1.1 Nhu cầu đối với hệ thống chuyển mạch Máy điện tín được Samuel F.B Morse phát minh nǎm 1837, lần đầu tiên trong lịch sử, các tín hiệu điện đã được sử dụng để truyền tin; các số liệu được mã hoá được dùng như một phương tiện truyền dẫn. Việc truyền tiếng nói trở thành có thể thực hiện được khi Alexander Graham Bell phát minh ra điện thoại nǎm 1876. Nói chung, việc truyền thông tin đề cập đến quá trình chuyển thông tin từ người phát thông tin đến người sử dụng. Thông tin được xác định là các tư tưởng và các số liệu cần thiết cho người sử dụng. Đồng thời, một số phương tiện truyền tin đã được sử dụng trong suốt lịch sử loài người. Loại tín hiệu lửa đã được dùng rộng khắp trong quá khứ là một ví dụ điển hình. Tuy nhiên, vì nhu cầu về các dịch vụ truyền thông chất lượng cao và đáng tin cậy càng tǎng lên, con người bắt đầu dùng điện thay cho lửa để làm phương tiện truyền thông quan trọng nhất. Trong tương lai gần, người ta dự định là ánh sáng sẽ thay thế điện để làm phương tiện chính. Hệ thống truyền thông đề cập đến một số thiết bị hay các bộ phận sử dụng để cho phép người cấp tin chuyển thông tin cho người sử dụng; các bộ phận này hay thiết bị được phân loại thành các hệ thống truyền tin phân tán và hệ thống truyền thông tổng đài như ghi ở Hình 2.1. Trong trường hợp đầu, người cấp tin chỉ cấp thông tin trong đó người sử dụng chỉ nhận được thông tin truyền đi. Một trong các ví dụ rõ ràng cho các loại này bao gồm có đài phát thanh và vô tuyến truyền hình. Hệ truyền thông  Hệ truyền thông phân tán  Đài và vô tuyến, truyền hình v.v.  Hệ truyền thông tổng đài  Mạng lưới truyền thông điện thoại v.v. Hình 2.1. Phân loại các hệ thống truyền thống. Trong hệ truyền thông tổng đài, người cấp thông tin và dùng thông tin chưa được xác định và hệ thống sử dụng có khả nǎng cung cấp và sử dụng thông tin vào cùng một thời gian. Ví dụ cho việc này là hệ thống truyền thông điện thoại. Hệ truyền thông tổng đài đề cập đến quá trình chọn lựa chọn những người đang ở cách xa nhau hoặc giữa các máy đặt cách biệt nhau và sau đó giao tiếp với nhau bằng tiếng nói hoặc bằng các số liệu. Để phân tích một cách có hiệu quả, thì các điều kiện sau đây phải được đáp ứng. Trước hết, chọn một bên nhận thông tin và sau đó chọn đường giao tiếp, một hệ tổng đài được dùng cho mục đích này. Các loại hệ tổng đài hiện có thể có để truyền tin bao gồm các hệ tổng đài điện tử chủ yếu dùng cho các dịch vụ điện thoại và các hệ chuyển mạch số liệu dùng để truyền số liệu. Thứ hai, các hệ truyền dẫn được dùng để truyền thông tin ở các mức chất lượng có thể chấp nhận được không kể đến khoảng cách cần phải được đảm bảo. Hiện vay các hệ thống truyền dẫn bằng dây như các loại cáp cân bằng, cáp đồng trục, sợi quang và các hệ thống truyền dẫn không dây (vô tuyến) sử dụng các sóng cực ngắn đang được dùng rộng rãi. Thứ ba, các mạng lưới truyền tin phải được thiết lập có xem xét đến việc bố trí hệ tổng đài và đường truyền dẫn, chất lượng giao diện tổng thể, và duy trì chất lượng truyền dẫn, ngoài ra, mạng lưới tuyến được lập ra, phân phối sự mất đường truyền, kế hoạch đánh số, các vấn đề liên quan đến tính cước phải được thiết kế theo nhu cầu của người sử dụng. Các hệ thống truyền thông tổng đài đã tiếp tục được nâng cấp một cách nhanh chóng kể từ khi phát minh ra hệ thống điện thoại cách đây gần 100 nǎm. Về cơ bản, tất cả các hệ thống đó đều cần máy điện thoại để chuyển các tín hiệu tiếng nói thành tín hiệu điện và ngược lại cũng như các hệ truyền dẫn để truyền các tín hiệu điện. Một mạng lưới truyền tin có thể được xây dựng bằng cách nối trực tiếp các thuê bao cung cấp và nhận thông tin qua mạng lưới khi số lượng thuê bao này chưa phải nhiều quá. Ví dụ, được minh hoạ ở (a) của hình 2.2, 8C2=28 đường là cần thiết trong trường hợp ở đó chỉ có 8 thuê bao được đǎng ký trong hệ thống. Tuy nhiên, khi sử dụng hệ tổng đài với chức nǎng giao tiếp giữa các thuê bao như trình bày ở (b) hình 2.2 số các đường điện thoại cần thiết phải bằng với số thuê bao đã đǎng ký trong hệ thống. Như đã trình bày, điều quan trọng thiết lập các mạng lưới thông tin một cách kinh tế và có hiệu quả. Hình 2.2. Các phương pháp của mạng chuyển mạch cho 8 thuê bao