klíčová slova: telekomunikace, historie, širokopásmové přenosy, unifikace, informační technologie, optické a mobilní komunikace

anotace

 

 Historie, současné poznání a predikce blízké budoucnosti

Pokrok v oblasti telekomunikací

Současný vývoj světa by byl nemyslitelný bez závratného rozvoje telekomunikací. Petr Vavruška

Mnozí si ještě vzpomínají, že meziměstské  telefonní hovory se musely objednávat hodiny předem a spojení do zahraničí, neřku-li do zámoří, i několik dní. Nedostačující přenosové kapacity vedly i k závratným cenám za dálkové hovory.

K růstu kapacity přenosových linek, které umožňují takový nárůst komunikace, došlo poměrně nedávno. Ještě dlouho po 2. světové válce se spojení mezi Amerikou, Evropou a Asií uskutečňovalo s pomocí krátkovlnných rádiových signálů; navázání spojení někdy trvalo operátorům hodiny a spojení bylo často rušeno atmosférickým šumem.

V r. 1956 byl položen první měděný transoceánský kabel, který umožňoval současný přenos 36 hovorů. Počátkem šedesátých let přenášely kabely 5 miliónů hovorů ročně. V polovině 60. let nastoupila komunikace přes satelity a v r. 1980 se uskutečnilo asi 200 miliónů transoceánských hovorů. Požadavky na telekomunikační systémy se dále zvyšovaly a tehdejší technologie nebyly schopny jim vyhovět.

Měděný vodič v dálkových kabelech totiž může přenášet pouze frekvence do 1 MHz, což stačí k přenosu několika tuctů zvukových kanálů. Drahé koaxiální kabely mohou přenášet frekvence do 10 GHz, vyžadují opakovače cca po 2  km a ani kapacita mikrovlnných systémů pracujících s frekvencemi okolo 40 GHz nestačila rostoucím potřebám. Na konci 80. let se objevilo řešení – světlo.

 

Optické komunikace v dálkových přenosech

Přenosové kapacity se v průběhu jednoho lidského života zvýšily nejméně bilionkrát. Petr Vavruška

Dnes je již svět protkán mnohovláknovými optickými  pozemními  i podmořskými kabely, které tvoří základ páteří telekomunikačních sítí. Na nich jsou nasazené technologie vlnového multiplexu DWDM. Umožňují  přenos množství nezávislých signálů po jednom optickém vlákně. Signály používají světlo různýchn vlnových délek /barev/ a jsou skládány a rozkládány na principu optického hranolu. Dá se již komunikovat rychlostí terabitů/sec na vzdálenost mnohaset kilometrů bez opakovačů.

Důležité je, že tento obrovský pokrok jde ruku v ruce s pokrokem v oblasti přenosových protokolů. Vývoj směřuje ke stogigabitovému ethernetu či aplikacím IP protokolů přímo nad optickým vláknem,  resp. nad jednotlivou vlnovou délkou. To vše je příčinou přebytku kapacity ve většině páteřních, tedy mezistátních a transkontinetálních sítí, což vytvořilo prostor pro snížení ceny nabízených velkokapacitních služeb. 

Navíc – další výrazné zvýšení přenosových rychlostí může přinést polarizace světla telekomunikačních laserů. V laboratořích již spočítali že přes jedno optické vlákno je teoreticky možné poslat najednou 100 terabitů/sec informací, což je přibližně 20 miliard jednostránkových elektronických zpráv!⁰¹

Zásadní změny nenastaly  jen v rychlostech ale i ve  spolehlivosti  přenosů informací. Ta se již blíží spolehlivosti elektrorozvodné sítě, v dálkových přenosech ji už překonává. Mnoho lidí neví, že převážná většina telekomunikačních okruhů  je zálohována tak, že v případě  jejich přerušení se v mžiku přesměrují /třeba přes opačnou část zeměkoule/, což běžný uživatel ani nepostřehne. Samozřejmě také ani netuší, probíhá-li jeho spojení  přes optické, směrové radiové či satelitní systémy.

Vysoké nároky na spolehlivost logicky vyplývají ze skutečnosti, že většina obchodních, peněžních a privátních datových toků se už přesunula na síť. Vždyť např. platební kartou  lze platit v reálném čase, až na malé vyjímky, z kterékoliv země na světě.  A mobilní služby jsou již dostupné prakticky vždy a všude.

Fenomén mobilních komunikací a služeb – to je zcela samostatná kapitola /viz dále/.

 

Optické komunikace až k uživateli

Přes stávající metalické kabely lze dnes přenášet řádově desítky Mb/s. Prakticky neomezenou kapacitu má optické připojení. Trendem, při budování optických tras přímo k uživateli je technologie zafukování optických vláken do mikrotrubičkových tras zakládaných jako prázdný kabel při výkopech např. pro kanalizaci, elektro přípojku, vodu, plyn. Nastane-li později potřeba datového spojení této lokality, do připravené trasy se zafoukne optické vlákno požadovaných parametrů. Existují i technologie, umožňující zafukovat optická vlákna do plynovodních, vodních a odpadových potrubí. Stále častěji se využívají telekomunikační přenosy k uživateli po elektrické rozvodné síti.

 

Medializace telekomunikací

Dnešní technologie, umožňují jednotlivci stahovat z internetu až 50 Mb/s. To mnohonásobně převyšuje  telekomunikační provoz celého Československa ze sedmdesátých let  minulého století!

Nelze nezmínit integraci telekomunikačního světa se světem spotřební elektroniky. Jako příklad lze uvést fenomén mp3 v hudebním průmyslu a jejich šíření po internetu. Jeden ze scénářů blízké budoucnosti, může  být zánik fyzických médií a jejich nahrazením širokopásmovým přístupem k požadovaným datům, mj. i v privátnch  “datových skladech” provozovaných jako služby.

 

Historie  zvukového a obrazového  záznamu

Vynález gramofonové desky spustil fenomén záznamu zvuku, který ovlivnil svět.. O to se zasloužil J.Berliner, který změnil způsob záznamu Edisonova fonografu. Šelakové desky jsou známé od r. 1897. Společnost Decca vyrobila první přenosný gramofon na kličku v r. 1913 a první deska nahraná pomocí elektrického zařízení, je z r. 1920. Elektrické gramofony známe od r. 1925. Dnešní děti je již neznají.

Na počátku elektrického záznamu obrazu byl videopásek. Pak vymysleli výrobci VideoCD. Na běžný CD-ROM byl uložen nadigitalizovaný film v komprimačním formátu MPEG-1.

A přichází DVD. Versatile znamená všestranný, víceúčelový, takže nemusí být určen jen pro záznam videa či audia.  Záznam je hustší – až 15,8 GB oproti 650 MB na CD.  To umožní 2-8 hod. audiovizuálního záznamu. Obraz komprimovaný systémem MPEG2 neukládá všech 25 snímků/sec., z nichž je signál složen, ale v průměru pouhé 2-3 a ze zbylých mezisnímků se zaznamenávají jen rozdíly v obsahu. A technologie Blu-ray umožní zaznamenat na disk až 110GB.

 

ICQ, historie a funkce

V r.1996, díky společnosti Mirabilis, spatřila světlo světa první verze ICQ (z anglického ‘I seek you’). Byla okamžitě nadšeně přijata a brzy si ji oblíbily statisíce lidí po celém světě. ICQ je program pro komunikaci přes internet. Oproti chatu má mnoho výhod. Je například vidět, kdo z vašich přátel je právě online, člověk se nemusí bát, že mu nějaká zpráva uteče atd... Zpráva se dá odeslat i lidem, kteří jsou právě offline – uloží se na serveru ICQ a jakmile se dotyčný přihlásí, je mu okamžitě doručena. Jeho velká výhoda je, že jej můžete požívat zdarma. Oblíbené je pro svoji spolehlivost i posílání souborů. Velkým konkurentem ICQ  je Skype.

 

Formát MP3

Základem formátu MP3 je tzv.ztrátová komprese. Jde vlastně o jev, kdy jsou některé část zvukové stopy odstraněny, přičemž dochází k odstranění šumů a frekvencí, které lidské ucho nezaznamená. Při poměrně vysoké kvalitě zmenšuje velikost hudebních souborů v CD kvalitě cca na desetinu. U mluveného slova však dává výsledky horší. MP3 se stal velice populární při šíření hudby i slova na internetu⁰².

 

Budoucnost patří unifikaci

Unifikace systémů výpočetní techniky a dalších přístrojů je z technického hlediska velmi žádoucí a důležitá pro zrychlení rozvoje. Jasné je, že typová i konfigurační rozdílnost soudobých elektronických přístrojů zpomaluje vzájemnou datovou výměnu a způsobuje i řadu dalších chyb a potíží.

Počítače blízké budoucnosti by mohly daleko více operovat se vzdálenými hostitelskými a řídícími servery než je tomu dnes. V ideálním případě by lokální stanice obsahovaly pouze základní operační systém a komunikační sw a všechna ostatní data by sdílela společně po síti. Obdobným způsobem by se skladovala i osobní data.

Na internetu se více a více objevují různé „skladovací“ domény, k výměně fotografií či hudebních souborů a jiných dat mezi uživateli. Osobní data uložená na společných serverech budou bezpochyby bezpečněji uloženy a budou dostupnější. Vedle základní domácí stanice budou přístupné i z jiných terminálů, včetně celé řady přenosných jako jsou mobilní telefony, kapesní počítače nebo různé druhy přehrávačů. Bohužel ale platí, že největší brzdou současného technologického rozvoje jsou nekompromisní postoje klíčových firem ovládajících trh⁰³. 

 

Podle čeho hodnotit rozvoj telekomunikací

Kritéria pro hodnocení rozvoje telekomunikací: vývoj rychlosti připojení za danou cenu,  rychlost modemů, přenosová kapacita páteřní sítě internetu nebo max. dosažitelná přenosová rychlost. Ray Kurzweil

Výkon počítačů roste geometrickou řadou a nikdo netuší, kde jsou technologické limity počítačů a další elektroniky. Z logiky věci vyplývá, že výkon současné výpočetní techniky na elektronické bázi se musí někdy někde zastavit na limitech daných svými elementárními principy.

Odhad, jestli dosažení těchto hranic růstu bude trvat pět, deset či dokonce padesát a více let, je jen spekulativní úvahou. Je ale možné, že této hranice nebude dosaženo, neboť se do té doby mohou vzniknout nové objevy, které otevřou dveře zcela odlišným konstrukčním řadám počítačů, o nichž dnes vůbec nic netušíme, založeným na zcela jiných fyzikálních zákonech. Mohou to být např. kvantové počítače. 

Pokud by se kvantové počítače přenesly ze světa teorie do běžné výroby, znamenalo by to revoluci v informačních technologiích a zánik klasických elektronických přístrojů. Zatím je to ale  hudba budoucnosti⁰⁴.

 

 Příběh

Historie telekomunikací z pohledu pamětníka

Pro dokreslení vývoje telekomunikací nabízím svůj vlastní příběh. Po ukončení vojenské služby  /tehdy dvouleté/, kde jsem byl zařazen jako radiotelegrafista, jsem nastoupil jako  montér u telekomunikační firmy,  zabývající se výstavbou železničního sdělovacího systému. Zde si nemohu odpustit malé odbočení a popsat dnes již humornou zkušenost. 

Poválečná orientace ČSSR na Sovětský svaz s sebou nesla obrovský nárůst přepravovaného zboží ze SSSR. Výsadní postavení při dopravě tohoto zboží měla především železnice. Tento způsob přepravy byl ale komplikován jiným rozchodem kolejí u nás a v SSSR. Proto bylo v 50. letech poblíže Čierné nad Tisou vybudováno rozsáhlé železniční překladiště a v letech 1964-6 postavena širokorozchodná trať pokračující ze seřaďovacího  nádraží Užhorod, přes pohraniční  výhybnu a  Maťovce do Košic. Byla to tehdy jedna z klíčových akcí tehdejšího Československa.

Termín slavnostrního otevření trati byl již přesně stanoven a jak již to bývá při podobných  příležitostech, řada objektů byla nedostavěna. Jedním z nich byla i budova nové telefonní ústředny v Maťovcích,  kterou jsem měl za úkol instalovat. A to i přes skutečnost, že chyběly venkovní i vnitřní omítky, připojení vody, kanalizace, topení a úprava okolí. A největším problémem  bylo,  že v patře této budovy mělo být uskutečněno slavnostní otevření trati za účasti nejvyšších komunistických představitelů obou zemí.

Nicméně místní straniční funkcionáři si poradili. Přijely buldozery, zahrnuly  všechny připravené výkopy, do země se natloukly trubky a do nich se  nasadily v lese čerstvě nařezané stromky a vše se ještě vylepšilo štěrkem. Celá neomítnutá budova venku i uvnitř se zahalila  do rudého sukna, nedodělané schodiště se zakrylo plyšovými koberci. Slavnostní místnost se vybavila obrazy nejvyšších stranických představitelů, nábytkem a především množstvím koňaku a vodky. Dokonalá idyla!

V den D, kdy ještě v noci byl dopojen poslední úsek kolejí,  přijel slavnostní vlak a již značně “občerstvení”  zúčastnění se vrhli na připravený raut, kde ještě zdůraznili  československo-sovětské přátelství.

Hned následující den po slavnostním  aktu se vytahaly stromky, znovu se vybagrovaly výkopy,  celá budova se vybalila z rudého sukna a pokračovalo se v dokončování stavby. V jakém  stavu byla telefonní ústředna s tehdy mechanickými voliči, vyžadujícími perfekní čistotu, nebudu popisovat. Tehdy jsem plně  pochopil naplnění pojmu “Potěmkinova vesnice”.

A teď  již vážněji. Asi o dva roky  později jsem již budoval rozsáhlou síť dálnopisných ústředen v celé  republice. Tehdy jsem i na železničních stanicích vyměňoval dálnopisy za telegrafní přístroje z počátku 20. stol.. Modemy tehdy ještě neexistovaly a pro přenosy dat se používala tzv. tónova telegrafie,  využívající telegrafní relé, s přenosovou rychlostí 50  bit/s.

Koncem 60. let jsem pak zřizoval „vysokorychlostní přenosový okruh“ mezi Prahou a Bratislavou, propojující dva sálové počítače rezervačního železničního systému, tehdy “závratnou” přenosovou rychlostí 200 bit/s. V letech osmdesátých jsem se podílel  na výstavbě řídícího systému tranzitního plynovodu s prvními analogovými modemy přenášející již 600 bit./s. Zde se mi, přes značné byrokratické problémy, podařilo i realizovat patrně první “kruhový spoj” v Evropě v délce  téměř 1000 km /patent/ mezi hranicemi SSSR a Prahou, zřízený na dvou nezávislých analogových sdělovacích systémech. To podstatně zvýšilo bezpečnost řízení plynovodu. Zřizování kruhových spojů, automaticky přesměrující komunikaci v případě přerušení okruhu, se  později stalo běžné v optických sítích. Vše zcela změnila zejména digitalizace telekomunikací,  která proběhla prakticky v jednom desetiletí.

Mezi roky 1997 až 2008 jsem měl možnost  stavět, plánovat a distribuovat telekomunikační toky na optických sítích ve dvou polostátních společnostech. A právě v této době nastalo doslova závratné  zvyšování přenosových rychlostí, které si nekompromisně a neustále vyžaduje rozvoj internetu a mobilních sítí. Z  počátku byly  ještě vyžadovány přenosové rychlosti 56 kbit/s a po jednom optickém vlákně se přenášely toky v řádu desítek Mbit/s. Dnes však již řešíme přenosy v řádu Tbit/s. To umožňují technologie SDH,  DWDM a neustále se zrychlující Ethernet. Důsledkem je zlomové  snižování cen za přenosy dat. Dnes je již jen ČR protkána tísici kilometry optických kabelů o desítkách až stovkách vláken z nichž každé je schopno přenést množství mohutných telekomunikačních toků. Z vlastní zkušenosti vím, že jen k jejich  evidenci je nutno vynaložit značné databázové úsilí.

Jako člověk z oboru jsem tak měl příležitost neustále si uvědomovat nesmírný pokrok jakým telekomunikace procházejí.  Mohu tak potvrdit platnost zjištění Ray Kurzweila, že kapacity informačních technologií, a tudíž i telekomunikací se každý rok znásobují a že akceleruje sama rychlost změny. 

 

 Úhly pohledu

Zábava s vysokou spotřebou

Pasivní zábava z obývacího pokoje začíná čím dál více poškozovat životní prostředí.

Spotřeba domácích přístrojů pro informace, zábavu a komunikaci by se do r. 2020 mohla podílet na spotřebě elektřiny v domácnostech až jednou polovinou. Jak je to možné?

K televizi se dnes připojují set-top-boxy, dekodéry, DVD nahrávače a přehrávače a videokonsole pro elektronické hry. Např. DVD nahrávač s harddiskem spotřebuje 60W je-li v chodu a 5W v režimu stand-by. Plazmové obrazovky se stopalcovou úhlopříčkou mají 3x vyšší spotřebu, než obrazovky CRT. Vyvíjejí za provozu tolik tepla, že místnost, kde jsou instalovány, potřebuje klimatizaci. Ale také např. počítačové konsole upgradované na videohry třetí generace potřebují čtyřikrát vyšší příkon (200 W) než konsole generace předešlé (50 W).“

Za nepřátele životního prostředí se obvykle označuje cestování za nákupy, turistika a další činnosti spojené s aktivním prožíváním volného času. Ale jak vidno, pasivní zábava z domova není zdaleka tak neškodná⁰⁵.

 

Hudba po internetu

Hudba po internetu má mnohem větší možnosti než video. Je za tím především cena. Jak je ale možné, že za vstupenku na živý koncert dají posluchači klidně i stovky Kč? Podle průzkumu je jednou z příčin,  že dnešní mladí těžko chápou, že mají platit za cosi nehmotného, jako je digitální písnička. Kdyby byla spojena s něčím “hmotným”, jako dříve bývala např. vinylová alba zasazená do umělecky ztvárněných obalů, ochota utrácet více peněz za hudbu by se vrátila.

Příklad: Hudební skupina z USA umístila své album na internet k volnému stažení s tím, ať posluchači zaplatí, kolik sami uznají za přiměřené. V prvních měsících tři z pěti stahujících nezaplatili nic. Tak hudebníci album na internetu zrušili a vydali je ve fyzické verzi, zabalené do krabice, jež obsahovala vinylovou desku, CD a brožurku s texty. Úspěšně je prodávala po 80 dolarech.