Jump to content

ТД-2

Одно из бывших реле TD-2 в Национальном заповеднике Мохаве , Калифорния. Судя по всему, башня используется для других целей; вертикальные антенны вверху и круглая темно-серая антенна не являются частью оригинальной системы.

TD-2 — это система микроволновой ретрансляции, разработанная Bell Labs и использованная AT&T для создания межстрановой сети ретрансляторов для телефонной и телевизионной передачи. Эта же система также использовалась для построения канадской системы Trans-Canada Skyway компанией Bell Canada , а позже и многими другими компаниями во многих странах для построения аналогичных сетей как для гражданской, так и для военной связи.

Система началась с экспериментального TDX , построенного в ноябре 1947 года и обеспечивающего передачу телевидения и телефона между Бостоном и Нью-Йорком. TD-2 был незначительным улучшением TDX, перейдя на диапазон от 3,7 до 4,2 ГГц, выделенный в 1947 году для использования на обычных несущих частотах . Система имела шесть каналов, и с помощью частотного мультиплексирования каждый мог передавать до 480 телефонных звонков или телевизионного сигнала. Первая линия TD-2 между Нью-Йорком и Чикаго открылась 1 сентября 1950 года, а 1 сентября последовала линия Лос-Анджелес-Сан-Франциско. Два побережья были соединены в 1951 году.

Улучшения оборудования в 1953 году увеличили пропускную способность до 600 вызовов на канал. Стремясь к дальнейшему повышению пропускной способности, Bell Labs представила систему TH , которая работала в более высоком диапазоне частот около 6 ГГц. Это также добавило поляризацию к сигналам, позволив иметь два канала на полосу. Это позволяло передавать 1200 вызовов на канал, но требовало использования рупорных антенн для сохранения поляризации. После обширных исследований Bell разработала антенну, которая работала как для TD-2, так и для TH, но эти улучшения также помогли TD-2 и снова увеличили его пропускную способность до 900 вызовов, задержав широкое внедрение TH, которое добавлялось только к самым загруженным каналам.

Bell Canada начала строительство аналогичной системы TD-2, Skyway, которая была введена в эксплуатацию в 1958 году. Затем канадские железнодорожные компании построили вторую линию с использованием TH. К концу 1960-х годов почти все население Северной Америки было связано с помощью TD-2 и TH. Телевизионные сигналы перешли на спутниковое распространение в 1970-х и 80-х годах, и с того времени сеть в основном использовалась для телефонной связи. В конце 1980-х и особенно в 1990-х годах установка волоконно-оптических линий заменила микроволновые сети. Некоторые из башен сегодня используются для других целей, но большинство объектов заброшено.

Высокочастотные эксперименты

[ редактировать ]

Радиотелефонные системы экспериментировали еще в 1915 году, через год после того, как AT&T купила патенты Ли де Фореста на аудионную лампу . Эксперименты проводились между Арлингтоном, Вирджинией , Гавайями и Парижем. После того, как их прервала Первая мировая война , такие эксперименты начались снова и привели к созданию постоянной связи между Нью-Йорком и Лондоном в 1927 году. Эта система работала на частоте 60 кГц, используя поведение низкочастотных радиоволн для отслеживания кривизны. Земли, чтобы обеспечить загоризонтную производительность. [ 1 ]

Примерно в то же время первые эксперименты с радиочастотами на частоте МГц показали возможность использования ионосферного рассеяния на большие расстояния для обеспечения распространения радиосигналов на этих более высоких частотах. Новая связь между Нью-Йорком и Лондоном началась в 1928 году, и за ней быстро последовали другие пользователи по всему миру. Основная проблема этой системы заключается в том, что из-за рассеяния невозможно было предсказать конечный диапазон сигналов, что затрудняло обеспечение того, чтобы любые две станции могли использовать одни и те же частоты и были защищены от помех. Продолжались исследования по переходу на все более высокие частоты, чтобы избежать помех, а также расширить полосу пропускания . [ 1 ]

Однолинейная линия связи между Бостоном и Кейп-Кодом была установлена ​​в 1934 году на частоте 60 МГц, перейдя на тогдашний относительно неиспользуемый спектр. Более совершенная система была установлена ​​у входа в Чесапикский залив в 1941 году и работала на частоте 150 МГц. Эта система имела достаточную пропускную способность, чтобы можно было отправлять 12 телефонных вызовов по одному соединению с использованием той же мультиплексирования системы , которая используется в проводах для междугородной телефонной связи . [ 2 ]

Уже было ясно, что переход на диапазон ГГц обеспечит гораздо большую пропускную способность и позволит осуществлять сотни вызовов по одному каналу. Белл зашел так далеко, что продемонстрировал иллюстрации того, как может выглядеть такая система, на иллюстрации используются длинные рупорные антенны . Начало Второй мировой войны положило конец этим экспериментам. [ 2 ]

Первые микроволновые системы

[ редактировать ]
британской армии WS № 10 вызвал послевоенный интерес к микроволновой связи.
В 1946 году Белл связал остров Каталина с Лос-Анджелесом с помощью небольшой системы микроволновой ретрансляции. Параболические отражатели взяты от РЛС SCR-584 .

Разработка магнетрона с резонатором и улучшение мощности клистронов вместе с соответствующими волноводами , кристаллическими детекторами и микроволновыми переключателями в рамках разработки радаров обеспечили все оборудование, необходимое для перемещения радиотелефонии в микроволновый диапазон. В Великобритании эти технологии были использованы для создания первой в мире микроволновой ретрансляционной телефонной системы: Wireless Set No. 10 (WS.10), которая мультиплексировала восемь телефонных звонков в единую микроволновую линию связи, которую можно было использовать до предела линии связи. взгляд. Он использовался во время во время Второй мировой войны : высадки в Нормандии в полевых условиях для связи с передовыми частями и по обе стороны Ла-Манша для обеспечения обратной связи со штаб-квартирой в Великобритании. [ 3 ]

Во время войны Белл продолжал работать с телефонией, экспериментируя с системами, работающими на частотах 3, 4,6 и 9,5 ГГц на линии длиной 40 миль (64 км) между Нью-Йорком и Нешаником, штат Нью-Джерси . Более короткий канал также тестировался на частотах 0,7 и 24 ГГц. В апреле 1944 года компания объявила о своих планах использовать эту технологию для создания системы междугородной телефонной связи. В декабре была создана новая специальная проектная группа, поскольку война явно заканчивалась и приближалось возвращение к гражданской работе. Это привело к тому, что в исследовательском отделе была создана группа микроволновой ретрансляции под руководством Гордона Тэйера. [ 4 ]

13 марта 1944 года AT&T объявила, что проложит коаксиальный кабель длиной 7 000 миль (11 000 км) для передачи телефонных и телевизионных сигналов, а затем увеличила эту длину в 1950 году до 12 000 миль (19 000 км). Однако инженерные исследования показали, что установка микроволнового реле для той же сети обойдется дешевле, хотя были некоторые вопросы по поводу текущих эксплуатационных расходов. Учитывая опасения по поводу способности компании привлечь капитал, микроволновая система рассматривалась как более привлекательный выбор. Продолжение экспериментов в этот период показало, что помехи от дождя были значительными на частотах выше 10 ГГц, тогда как работа на частотах ниже 1 ГГц была затруднена, поскольку требуемые размеры антенн были слишком велики, чтобы их можно было использовать на практике. [ 5 ]

Одной из проблем проекта было то, что AT&T была не единственной компанией, у которой были большие послевоенные планы в отношении радиочастот; во время войны телевизионное производство было отменено, и эти компании ожидали огромного послевоенного роста закупок. Во время ранних испытаний сигналы УВЧ иногда обнаруживались на очень больших расстояниях, что, как предполагала теория, было невозможно. Это привело к открытию тропосферного рассеяния , которое в будущем станет еще одной важной системой дальней телефонной связи. Это также привело к «заморозке телевидения» в 1948 году, когда Федеральная комиссия по связи попыталась понять проблему и найти решения. Поскольку это почти всегда означало бы перераспределение частот, AT&T также заморозила свои усилия по ретрансляции, ожидая, чтобы узнать, какие частоты они могут использовать. [ 5 ]

Пока они ждали результатов усилий FCC, Белл решил установить экспериментальную систему в качестве прототипа того, что, по их мнению, станет коммерческой системой. Она была построена как линия TDX между Нью-Йорком и Бостоном. В мае 1945 года FCC предоставила им распределение между 3,9 и 4,4 ГГц. Система имела четыре канала по 10 МГц каждый, разнесенных по выделению, и сигналы кодировались в каналы с использованием частотной модуляции . В сети использовалось семь ретрансляторов на протяжении всего канала. [ 6 ]

Система была завершена в ноябре 1947 года, а 13-го числа начались экспериментальные телевизионные передачи. Сигналы передавались из Бостона в Нью-Йорк, а затем в Вашингтон по существующей коаксиальной линии связи. Ссылка оставалась бесплатной для использования до мая 1948 года, после чего она была предложена в качестве коммерческой услуги. Связь TDX оставалась действующей до 1958 года. [ 6 ]

Первые станции, такие как эта возле Вальпараисо, штат Индиана , были построены из бетона. Электронику разместили посередине башни, за оконными проемами, чтобы избежать потерь в линии. Они были заменены башнями со стальным каркасом, поскольку в 1950-х годах стоимость стали упала.

Поскольку телевизионный спектр скупался, AT&T столкнулась с растущим давлением с требованием отказаться от существующих ОВЧ-распределений для новых телевизионных каналов. [ 6 ] Это было бы возможно только в том случае, если бы FCC открыла для них новые частоты для телефонной связи. Еще в 1946 году Федеральная комиссия по связи уже была обеспокоена потенциальным перенаселением диапазона ГГц и начала также рассматривать его официальное распределение. В 1947 году было созвано собрание Международного союза электросвязи для распределения спектра, который был ратифицирован FCC летом 1948 года. Это выделило три полосы для общего использования несущих: от 3,7 до 4,2, от 5,925 до 6,425 и от 10,7 до 11,7. ГГц. [ 7 ]

Таким образом, хотя TDX все еще находился на стадии макета , было принято решение перейти к созданию производственной системы на более новых и немного более низких частотах. В октябре 1946 года маршрут Нью-Йорк — Чикаго был выбран в качестве основы для общенациональной сети. Группа планирования наметила два плана: один будет завершен в июне 1949 года, а другой - в июне 1950 года, отличаясь главным образом тем, что первый, известный как TD1, будет использовать существующее оборудование TDX, а второй, TD-2, будет использовать улучшенное оборудование. с шестью каналами вместо четырех и новыми приемниками, которые позволят увеличить расстояние между станциями. [ 8 ]

В январе 1947 года AT&T подала заявку в FCC на строительство линии связи. [ 9 ] Руководство потребовало, чтобы они использовали более совершенную систему TD-2, но соответствовали первоначальной дате 1949 года, поскольку телевизионные станции требовали новых каналов связи. Инженерное дело приняло эту цель и заявило, что ее можно будет достичь, если все пойдет правильно. [ 10 ] Их первоначальный план состоял в том, чтобы разработать конструкции радио, антенны и силовой установки к концу 1947 года, а все остальные детали — к началу 1948 года. Western Electric должна была запустить производственные линии, чтобы поставки могли начаться в конце 1948 года и завершиться через шесть месяцев. Тем временем AT&T Long Lines обследует и приобретет ретрансляторы, а также построит соответствующие здания и башни. [ 11 ]

Первоначально руководство было озабочено телевизионными сигналами, но со временем важность телефонных сигналов возросла. Это привело к решению отложить обслуживание до осени 1950 года, что позволило установить мультиплексорные системы, обеспечивающие 480 вызовов на канал. В то же время планировалось построить вторую линию между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско. Оборудование на маршруте в Чикаго было установлено к весне 1950 года. [ 12 ] Эти ранние системы были построены в высоких бетонных башнях, что позволяло устанавливать радиооборудование в башне так, чтобы оно располагалось как можно ближе к антеннам и таким образом избегало потерь в линиях передачи. [ 13 ]

Испытания начались в июне, поначалу без особого успеха, а проблемы с шумом продолжали преследовать систему до июля. [ 12 ] К августу ситуация наконец улучшилась, когда в ходе эксперимента был отправлен сигнал из Нью-Йорка в Чикаго, обратно в Нью-Йорк, а затем снова в Чикаго. Общая длина передачи была такой же, как от Нью-Йорка до Сан-Франциско, а деградация сигнала была «едва заметной» даже на осциллографе. [ 14 ]

Линия Нью-Йорк-Чикаго была открыта для движения 1 сентября 1950 года, а линия Лос-Анджелес-Сан-Франциско — 15-го. Две секции были связаны вовремя, чтобы транслировать Гарри С. Трумэна вступительную речь на Сан-Францисском договоре 4 сентября 1951 года по всей стране. [ 15 ]

Дальнейшее развитие

[ редактировать ]

В течение следующих лет AT&T и Bell Labs постоянно работали над системой, чтобы улучшить ее. Среди наиболее важных улучшений были улучшения, касающиеся срока службы трубок. Основной проблемой был главный передатчик, 416А, срок службы которого был увеличен примерно с 2000 часов, когда он был введен в эксплуатацию, примерно до 6-8000 часов к 1952 году и до 20 000 часов к 1967 году . усилителя были успешно решены, в результате чего срок его службы увеличился со 100 часов до 10 000. Еще одним важным усовершенствованием стала система быстрого переключения, которая позволяла переключать любой канал на резервный без потери сигнала. Для этой цели обычно один канал оставлялся открытым, а остальные пять активно использовались. [ 15 ]

Еще одна существенная проблема с системой TD-2 заключалась в том, что можно было использовать только половину доступной полосы пропускания, поскольку фильтры микроволновых частот того времени не были особенно узкими, поэтому каналы приходилось значительно разносить. Это также ограничивало углы наведения антенн; любые два сигнала, расположенные ближе 60 градусов, начнут мешать. В 1951 году разработка щелевых фильтров с использованием ферритовых сердечников решила эту проблему и позволила почти удвоить количество каналов и направить антенны в пределах 9 градусов, а это означает, что одна башня могла обслуживать две близко расположенные конечные точки. [ 16 ]

В 1955 году Bell Labs начала работу над новой ретрансляционной системой, известной как TH, которая работала в диапазоне 6 ГГц. Важной особенностью TH было то, что для разделения сигналов использовалась поляризация , что позволяло каналам работать очень близко друг к другу по частоте и тем самым гораздо лучше использовать полосу пропускания. В сочетании с более широкими полосами частот и новым кодированием TH может передавать 1200 вызовов на канал и иметь вдвое больше каналов. [ 16 ]

Теоретически, поскольку они работают на разных диапазонах, системы TH могут быть добавлены к существующим площадкам TD-2 для увеличения пропускной способности станции. К сожалению, антенны ТД-2 нельзя было использовать с поляризованными сигналами, и ТН планировала использовать рупорные антенны , сохраняющие поляризацию. [ 16 ] Это привело к рассмотрению вопроса о том, может ли TD-2 также перейти на рупорную конструкцию и может ли один рупор работать на обеих частотах. Для этого волновод должен быть круглым до точки, где будет отводиться сигнал TH, и достаточно большим, чтобы передавать TD-2 3,7 ГГц, а не более короткие сигналы TH 6 ГГц. Чтобы ответить на этот вопрос, потребовались обширные исследования и испытания, но в конечном итоге была создана подходящая конструкция антенны. [ 16 ]

Станции ТД-2 после 1955 года использовали рупор новой конструкции. В то же время это позволило модернизировать существующие станции TD-2 для использования также поляризованных сигналов, а также появились новые конструкции мультиплексоров, которые в совокупности позволяли осуществлять до 600 вызовов на канал. Это увеличило емкость исходных ссылок более чем вдвое. Таким образом, проектные усилия, в ходе которых рассматривалось вопрос о том, сможет ли TH захватить существующие площадки TD-2, вместо этого задержали широкое использование TH, поскольку пропускная способность существующих систем TD-2 улучшилась. Внедрение TH началось только в 1961 году, и к середине 1960-х годов большая часть сети все еще использовала TD-2. [ 13 ]

В апреле 1962 года было принято решение о перепроектировании системы ТД-2 в ТД3. Это была твердотельная система, в которой единственной оставшейся трубкой был микроволновый передатчик, который перешел от клистрона к трубке бегущей волны с меньшим шумом . Приемник имел гораздо меньше шума за счет использования диодов с барьером Шоттки и туннельных диодов , что позволило снова увеличить количество телефонных каналов до 1200. Чтобы достичь этого уровня, необходимо было также улучшить физическую установку и антенны. Использование этих изменений привело к созданию TD-2A, который мог передавать 900 телефонных каналов, и который можно было быстро развернуть, ожидая прибытия TD3. [ 13 ]

К 1968 году 40% всего междугороднего трафика в США осуществлялось TD-2. Он также передал 95% междугородных телевизионных сигналов страны. [ 17 ]

Закрытие

[ редактировать ]

Два события 1970 года привели к прекращению микроволновой экспансии AT&T и ее конечному упадку.

Первые геостационарные спутники связи были запущены в 1960-х годах, но широкое коммерческое обслуживание началось только в 1970-х годах. Спутники быстро взяли на себя распространение телевизионных сигналов, поскольку они обычно начинались с одного передатчика, главных студий сети, и транслировались на множество приемников на местных телевизионных станциях. Этого можно было бы легко достичь с помощью одного спутника и относительно недорогих приемников на местных станциях. Когда телевидение отказалось от микроволновых систем, освободившиеся каналы были переданы для использования в телефонной связи или в начале 1970-х годов на развивающемся рынке выделенных линий передачи данных. [ 18 ]

Замена его использования телефоном также происходила в 1970-е годы. В Corning Glass команда под руководством Роберта Маурера разработала новый метод изготовления оптического волокна , который имел гораздо более высокое качество и меньшие потери, чем предыдущие конструкции. Почти в то же время Bell Labs разработала первый полупроводниковый лазер, работающий при комнатной температуре . Его можно включать и выключать на очень высокой скорости, что позволяет создавать сигналы импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) внутри волокна. В 1976 году AT&T установила свою первую экспериментальную оптоволоконную систему длиной 2000 футов (610 м) под улицами Атланты , и по всему миру появилось множество подобных проектов. [ 19 ]

В 1976 году Масару Хоригучи из NTT представил новое оптическое волокно, оптически прозрачное при толщине 1,3 микрометра. В том же году Дж. Джим Се из Лаборатории Линкольна представил твердотельный лазер, работающий на этой частоте. В 1979 году AT&T построила сеть с использованием этой технологии в Лейк-Плэсиде, штат Нью-Йорк , для передачи телевизионных сигналов зимних Олимпийских игр 1980 года . К началу 1980-х годов оптоволокно на большие расстояния быстро вытеснило все другие технологии. [ 19 ]

В течение всего этого периода AT&T продолжала использовать свою микроволновую сеть для телефонной связи, но полностью оптоволоконная и полностью цифровая сеть Sprint 1980-х годов вынудила компанию также перейти на цифровую технологию, используя новое волокно вместо обновления микроволновой системы. К концу 1990-х годов большая часть микроволновой сети была отключена. В 1999 году AT&T продала башни всем покупателям. Большинство башен так и не были куплены и сейчас стоят заброшенными. [ 20 ]

Возрождение

[ редактировать ]

Небольшое количество бывших вышек ТД-2 было возвращено в пользование третьим лицам. Оригинальное сообщение из Нью-Йорка в Чикаго является одним из них. Есть две причины их повторного использования, обе из которых связаны со сквозным временем. Во-первых, сигналы распространяются по оптоволокну несколько медленнее, чем по воздуху: около 200 000 км/с вместо 299 700 км/с. Гораздо важнее то, что оптоволоконные сети обычно следуют существующей инфраструктуре, такой как железные дороги и туннели, а не относительно прямым двухточечным соединениям микроволновой системы. Пакеты не маршрутизируются между двумя станциями, а просто пересылаются, что еще больше повышает производительность. [ 21 ]

В случае линии Нью-Йорк-Чикаго сторонние измерения показали среднее общее снижение задержки на 2,5 миллисекунды примерно в 2011 году. Это соответствовало открытию первой новой микроволновой линии связи. К 2013 году между двумя городами действовало 15 таких линий, аналогичные сети были запущены между Лондоном и Франкфуртом и другими местами. Хотя в них не используется оригинальное оборудование и, как правило, не используются антенны, башни идеально подходят для использования с новым оборудованием. [ 21 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б Дикисон 1967 , с. 283.
  2. ^ Jump up to: а б Дикисон 1967 , с. 284.
  3. ^ «Набор из 10 v2» . Королевский музей сигналов .
  4. ^ Дикисон 1967 , с. 285.
  5. ^ Jump up to: а б Дикисон 1967 , с. 286.
  6. ^ Jump up to: а б с Дикисон 1967 , с. 287.
  7. ^ Дикисон 1967 , с. 288.
  8. ^ Дикисон 1967 , с. 289.
  9. ^ Дикисон 1967 , с. 298.
  10. ^ Дикисон 1967 , с. 327.
  11. ^ Дикисон 1967 , с. 328.
  12. ^ Jump up to: а б Дикисон 1967 , с. 329.
  13. ^ Jump up to: а б с Дикисон 1967 , с. 358.
  14. ^ Дикисон 1967 , с. 330.
  15. ^ Jump up to: а б Дикисон 1967 , с. 331.
  16. ^ Jump up to: а б с д Дикисон 1967 , с. 357.
  17. ^ Бергер 1968 , с. 211.
  18. ^ «Телстар, Интелсат и первое глобальное спутниковое вещание» . Музей науки . 11 октября 2018 г.
  19. ^ Jump up to: а б Инженер 2011г .
  20. ^ Тейчер, Иордания (10 марта 2015 г.). «Заброшенные микроволновые башни, которые когда-то связывали США» . Проводной .
  21. ^ Jump up to: а б Антон, 2016 .

Библиография

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: d1f2ec7409a66e290e01214cb03a7393__1718989140
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/d1/93/d1f2ec7409a66e290e01214cb03a7393.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
TD-2 - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)