통신 공학의 진화 : Morse Code에서 5g 네트워크

초기 기초: 광통신에서 전기 신호로

Samuel Morse의 앞에 긴, 인간은 음성 또는 시력의 범위를 넘어 소통하는 방법을 모색했습니다. 고대 문명은 연기 신호, 드럼을, 및 semaphore 탑을 이용했습니다. 통신 기술설계의 현대 시대는, 그러나, 1792년에 Claude Chappe에 의해 발명된 광학적인 텔레그래프로 시작합니다. 이 체계는 프랑스의 맞은편에 메시지를, 전적으로 달성하는 속도에 비추기 위하여 sema 팔 이동 탑 탑을 이용했습니다. 그 후에 그것은 날씨와 일광에 의해 제한되었습니다.

진정한 혁명은 전기로 왔습니다. 1830년대, Samuel Morse는 William Cooke와 Charles Wheatstone과 같은 다른 사람들이 일하는 건물에 전기 통신 및 Morse 코드 알파벳을 개발했습니다. 이 시스템은 구리선을 통해 전송되는 전기 펄스로 메시지를 변환했습니다. 1844 년 최초의 공공 데모는 장거리 전기 통신의 탄생을 신호했습니다. 텔레그래프 라인은 곧 교차 대륙을 가로 질러 철도, 뉴스 기관, 그리고 미래의 통신을 위해 주변 통신을 가능하게합니다. 텔레그래프 라인은 장거리 전기 통신의 발전을 위해 장거리 전기 통신을 확장했습니다. 텔레그래프 라인은 곧 교차로를 통해 철도, 뉴스 기관, 그리고 미래의 통신을 확장했습니다.

무선 혁명 : Hertz, Marconi 및 라디오

19 세기 후반에는 Heinrich Hertz가 1887 년 전자파의 발견을 보았습니다. Hertz는 실용적인 통신을 감독하지 않았지만 그의 실험은 라디오파가 전송되고 수신 될 수 있다고 입증했습니다. Guglielmo Marconi는이 현상을 마구했으며 최초의 실용적인 무선 통신을 구축했습니다. 1901 년 그는 Cornwall에서 Newfoundland로 최초의 transatlantic 무선 신호를 전달했으며, 과학자들은 물리학을 썼습니다. (이론적 특성은 현재 라디오 방송에 대한 수요가 급격히 증가한 영향을 미쳤습니다.).

TV의 상승

TV는 더 큰 대역폭을 요구, 시각적 통신을 추가했습니다. 1920 년대에 초기 기계 시스템은 1930 년대에 완전히 전자 TV에 대한 방법을 준, Philo Farnsworth 및 Vladimir Zworykin과 같은 발명가 덕분에. 통신 엔지니어는 새로운 장애물을 직면했습니다. 비디오 및 오디오, 개발 표준 (예 : NTSC, PAL, SECAM) 및 공기에 신호를 전달하고 동축 케이블을 통해. 1950 년대에, TV는 중간 인코딩 기술, 기술 및 기술에 따라 디스플레이가되었습니다.

위성 및 글로벌 연결성

1957 년 Sputnik의 출시는 인공 위성의 잠재력을 보여줍니다. 최초의 활성 통신 위성, Telstar,에서 시작 1962, 대서양의 방송 신호를 릴레이. 위성 공학은 독특한 도전을 도입했습니다 : 궤도 기계, 발전 (태양 전지 패널), 열 제어, 신호 지연으로 기하학적 궤도 (약 35,786km 고도). 위성은 1964 도쿄 올림픽과 같은 세계 방송을 활성화했습니다. 그들은 또한 휴대 전화 트렁크를 혁명, 즉 위성 통신을 나타냅니다. (대략 35,786km 고도). 위성은 위성을 가능하게하고 있습니다. 위성은 1964 년 도쿄 올림픽과 같은 광대 한 위성을 나타냅니다.

디지털 변환: 아날로그에서 IP로

1960년대 초 디지털 통신 시스템의 변화는 아마도 가장 확고한 변화였습니다. 1937년 Alec Reeves가 발명한 Pulse-code modulation (PCM)는 나중에 구현했지만 디지털 비트로 변환되는 음성을 허용했습니다. 1980년대에 통합된 서비스 디지털 네트워크(ISDN)의 개발은 최종 디지털 연결을 제공하기 위해 개발되었습니다. 그러나 실제 획기적인 것은 인터넷 프로토콜(IP)에 왔습니다. TCP/IP 프로토콜 제품군은 1970년대에 IP-IP 프로토콜을 기반으로 한 IP-IP 프로토콜(IP) 프로토콜을 기반으로 하는 IP-IP 프로토콜입니다. IP-IP 프로토콜은 IP-IP 프로토콜을 기반으로 하는 IP-IP 프로토콜(IP-IP) 프로토콜을 기반으로 합니다.

광섬유: Backbone

디지털 혁명은 광섬유없이 가능하지 않습니다. Charles Kao의 1966 광섬유에서 작업은 노벨상을 수상했습니다. 엔지니어는 낮은 손실 실리카 섬유와 레이저 소스를 개발했으며 테라 비트 - 퍼 두 번째 전송을 가능하게합니다. Dense 파장 사업부 다중 송신 (DWDM)은 단일 섬유, 다가올 용량을 공유하는 여러 파장을 허용했습니다. Submarine 케이블은 이제 해양을 경작하여 거의 모든 상호 운용성 인터넷 트래픽을 운반합니다. 이 케이블 엔지니어링은 80km, 모든 정밀 침전 용, 현대식 벽 및 현대식 벽화를위한 완벽한 공간입니다.

모바일 네트워크: 1G에서 5G로

모바일 텔레포니는 가장 빠른 진화를 보였습니다. 각 세대는 새로운 엔지니어링 패러다임을 가져 왔습니다.

1G (1980s): 아날로그 음성

유럽의 최초의 세대는 아날로그 주파수 변조를 사용했습니다. 유럽의 북미 및 북유럽 모바일 전화 (NMT)의 고급 휴대 전화 시스템 (AMPS)은 기본 음성 서비스를 제공하지만 용량 제한, 빈번한 보안 (쉬운 eavesdropping) 및 네트워크 사이의 roaming에서 고통을 받았다. 엔지니어는 셀룰러 이론을위한 기초를 놓는 용량을 늘리고 주파수 재사용 및 세포를 분리했습니다.

2G (1990s): 디지털 음성 및 텍스트

모바일 통신 (GSM)의 글로벌 시스템은 지배적 인 2G 표준이되었습니다. 그것은 음성을 디지털화하고 SMS 텍스트 메시징을 도입하고, 가입자 정체성을 위해 SIM 카드를 사용했습니다. TDMA (Time Division Multiple Access)는 주파수 당 여러 사용자를 허용했습니다. 나중에 GPRS 추가 패킷 데이터와 2.5G 향상은, rudimentary 모바일 인터넷을 가능하게합니다. 효율적인 스펙트럼 사용, 전력 제어 및 오류 수정 코딩에 중점을 두는 엔지니어.

3G (2000s): 이동할 수 있는 광대역

국제 통신 연합 (ITU) 정의 IMT-2000 표준. UMTS (W-CDMA) 및 CDMA2000 사용 코드 디비전 여러 액세스, 최대 2 Mbps의 데이터 속도를 제공. 이 활성화 웹 브라우징, 이메일, 초기 스마트 폰 기능. 도전 포함 연화 수로, 가변 비트율, 상호 운용성. HSDPA (고속 다운 링크 패킷 액세스)의 발명 속도 14 Mbps, 연장 3G의 재량.

4G (2010s): 모든 IP 네트워크

LTE (Long Term Evolution)는 회로 전환 과거의 깨끗한 휴식을 나타냅니다. 그것은 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 및 MIMO (Multiple Input Multiple Output) 안테나와 함께 모든 IP 네트워크였습니다. 피크 속도는 100 Mbps를 초과했습니다. 대기 시간은 50m 이하로 감소했습니다. VoLTE (LTE 이상 음성)는 회로 전환 음성을 대체했습니다. 패킷 전환 효율, 캐리어 집계 및 간섭 관리에 최적화 된 엔지니어. LTE-Advanced 비디오는 4G로 변환 된 비디오 스트리밍을 가능하게했습니다.

5G: 현재 국경

5G는 단지 빠르지 않습니다; 그것은 3개의 사용 사례를 위해 디자인됩니다: 강화된 이동할 수 있는 광대역 (eMBB), 매우 믿을 수 있는 낮은 격자 커뮤니케이션 (URLLC), 및 다량 기계 유형 커뮤니케이션 (mMTC). 그것은 가동 가능한 numerology, 광속 형성 및 밀리미터 파 스펙트럼 (24 GHz 및 위)를 가진 새로운 라디오 (NR) 기술을 이용합니다. 낙찰 (mmWave에는 빈번한 침투가 있습니다), 네트워크 접합 (vironmentalunity)는, 3개의 핵심으로, 3개의 핵심은 또한 3개의 네트워크에, 3개의 네트워크에 의하여 가속된 체계로, 그리고 3개의 네트워크에 의하여 가속합니다.

Key Engineering Innovation 각 세대의 혁신

Modulation and coding:] QPSK에서 256-QAM 이상으로, 각 세대는 스펙트럼 효율성을 개량했습니다.
다중 접속: FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA-각각 스펙트럼 당 더 많은 사용자 허용.
Antenna 기술: MIMO, 빔 형성, 대규모 MIMO (원소의 훈제) 극적으로 증가 용량.
Core 네트워크 진화: 회로 전환 PSTN에서 가상화 된 클라우드 기반 5G 코어.
Spectrum 활용:인지 라디오, 동적 스펙트럼 공유, 라이센스 보조 액세스.

사물 인터넷 및 Edge Computing

Telecommunication Engineering은 이제 기계에 대한 인간 통신을 넘어 확장합니다. Narrowband IoT (NB-IoT) 및 LTE-M은 센서, 스마트 미터 및 자산 추적기에 대한 저전력 광역 (LPWA) 연결을 제공합니다. Edge 컴퓨팅은 라디오 액세스 네트워크에 가까운 처리 이동을 이동하고 실시간 분석을위한 대기 시간 단축을 줄이기 위해 대기 시간의 지연을 줄입니다. 이 시스템은 전력 관리, 대규모 연결 관리 및 보안 펌웨어 업데이트를 필요로합니다. IT 정의 기능 네트워크는 이제 네트워크의 네트워크 (N-DNS) 및 네트워크 (N-DNS) 네트워크 (N-Network)를 구축하는 데있어서버 네트워크 (N-N-N-IoT)를 구축합니다.

미래 지향: 6G, Quantum 및 Beyond

5G는 여전히 배포하는 동안, 연구원은 이미 6G를 (약 2030)에 걸쳐 확장했습니다. 목표는 테라비트-per-second data rate, sub-millisecond latency, 통합 감지 및 통신 및 pervasive AI를 포함합니다. Terahertz frequencies (100 GHz에서 1 THz) 및 지능형 반사 표면은 조사 아래 있습니다. Quantum 통신, 특히 퀀텀 키 배포 (QKD), 상당한 깨지지 않는 암호화를 약속합니다. 위성 및 비행선 기술 (예 : 디지털 방식으로 비행)은 디지털 방식으로 암호화를 통합합니다. (예 : 디지털 암호화 시스템)는 디지털 암호화를 위해 디지털 방식으로 배포됩니다.