TD-2

„TD2” przekierowuje tutaj. W przypadku innych zastosowań zobacz TD2 (ujednoznacznienie) .

Jeden z byłych przekaźników TD-2 w Rezerwacie Narodowym Mojave w Kalifornii. Wieża wydaje się być używana do innych celów; pionowe anteny na górze i okrągły ciemnoszary talerz nie są częścią oryginalnego systemu.

TD-2 był systemem przekaźników mikrofalowych opracowanym przez Bell Labs i używanym przez AT&T do budowy ogólnokrajowej sieci przemienników do transmisji telefonicznej i telewizyjnej. Ten sam system został również wykorzystany do budowy kanadyjskiego Trans-Canada Skyway przez Bell Canada , a później wiele innych firm w wielu krajach do budowy podobnych sieci zarówno dla komunikacji cywilnej, jak i wojskowej.

System rozpoczął się od eksperymentalnego TDX , ukończonego w listopadzie 1947 r., Przenoszącego telewizję i telefon między Bostonem a Nowym Jorkiem. TD-2 był niewielkim ulepszeniem w stosunku do TDX, przechodząc do pasma od 3,7 do 4,2 GHz zarezerwowanego w 1947 roku do powszechnego użytku. System miał sześć kanałów, a przy użyciu multipleksowania z podziałem częstotliwości każdy mógł przenosić do 480 rozmów telefonicznych lub sygnału telewizyjnego. Pierwsze połączenie TD-2 między Nowym Jorkiem a Chicago zostało otwarte 1 września 1950 r., A następnie połączenie Los Angeles-San Francisco 1 września. Oba wybrzeża zostały połączone w 1951 roku.

Ulepszenia sprzętu w 1953 roku zwiększyły pojemność do 600 połączeń na kanał. Chcąc jeszcze bardziej poprawić przepustowość, firma Bell Labs wprowadziła TH , który działał w wyższym paśmie, około 6 GHz. Dodał również polaryzację do sygnałów, umożliwiając dwa kanały na pasmo. Pozwoliło to na przeprowadzenie 1200 połączeń na kanał, ale wymagało użycia anten tubowych zachować polaryzację. Po szeroko zakrojonych badaniach Bell opracował antenę, która działała zarówno dla TD-2, jak i TH, ale te ulepszenia pomogły również TD-2 i ponownie zwiększyły jego przepustowość do 900 połączeń, opóźniając powszechne wprowadzenie TH, które zostało dodane tylko do najbardziej ruchliwych łączy.

Bell Canada rozpoczął budowę podobnego systemu TD-2, Skyway, który wszedł do użytku w 1958 r. Kanadyjskie firmy kolejowe zbudowały następnie drugą linię przy użyciu TH. Pod koniec lat sześćdziesiątych prawie cała populacja Ameryki Północnej była połączona za pomocą TD-2 i TH. Sygnały telewizyjne przeniosły się do dystrybucji satelitarnej w latach 70. i 80., a od tego czasu sieć była używana głównie do telefonii. Pod koniec lat 80., a zwłaszcza w latach 90. instalacja światłowodowych zastąpiła sieci mikrofalowe. Fragmenty systemu są nadal w użyciu [ potrzebne źródło ] , ale większość witryn jest opuszczona.

Historia

Eksperymenty o wysokiej częstotliwości

Systemy radiotelefoniczne były eksperymentowane już w 1915 roku, rok po tym, jak AT&T kupiło patenty Lee de Forest na lampę próżniową audion . Eksperymenty przeprowadzono między Arlington, Wirginią , Hawajami i Paryżem. Po przerwaniu przez I wojnę światową takie eksperymenty rozpoczęły się ponownie i doprowadziły do ​​stworzenia stałego połączenia między Nowym Jorkiem a Londynem w 1927 r. System ten działał z częstotliwością 60 kHz, wykorzystując zachowanie fal radiowych o niższej częstotliwości do podążania za krzywizną Ziemi, aby zapewnić wydajność ponad horyzontem.

Mniej więcej w tym samym czasie pierwsze eksperymenty z radiami o częstotliwości MHz wykazały możliwość wykorzystania rozproszenia jonosferycznego do propagacji fal radiowych na duże odległości przy tych wyższych częstotliwościach. Nowe połączenie między Nowym Jorkiem a Londynem rozpoczęło się w 1928 roku i szybko poszli za nim inni użytkownicy na całym świecie. Główny problem z tym systemem polega na tym, że rozproszenie oznaczało, że nie można było przewidzieć ostatecznego zasięgu sygnałów, co utrudniało zapewnienie, że dowolne dwie stacje mogą korzystać z tych samych częstotliwości i być bezpieczne przed zakłóceniami. Kontynuowano badania nad przejściem na coraz wyższe częstotliwości w celu uniknięcia zakłóceń, a także rozszerzenia pasma .

Jednoliniowe łącze między Bostonem a Cape Cod zostało utworzone w 1934 roku na częstotliwości 60 MHz, przenosząc się na stosunkowo niewykorzystywane wówczas widmo. Bardziej zaawansowany system został utworzony po drugiej stronie wejścia do zatoki Chesapeake w 1941 roku, pracując z częstotliwością 150 MHz. Ten system miał wystarczającą przepustowość, aby umożliwić wysłanie 12 połączeń telefonicznych na jednym połączeniu przy użyciu tego samego multipleksowania , który jest używany w przewodach połączeń międzymiastowych .

Było już jasne, że przejście na zakres GHz zapewni znacznie większą przepustowość i umożliwi setki połączeń na jednym łączu. Bell posunął się nawet do pokazania ilustracji tego, jak mógłby wyglądać taki system, ilustracji wykorzystujących anteny z długimi rogami . Otwarcie II wojny światowej zakończyło te eksperymenty.

Pierwsze systemy mikrofalowe

WS nr 10 armii brytyjskiej wywołał powojenne zainteresowanie komunikacją mikrofalową.
W 1946 roku Bell połączył wyspę Catalina z Los Angeles za pomocą małego przekaźnika mikrofalowego. Reflektory paraboliczne pochodzą z radaru SCR-584 .

Rozwój magnetronu wnękowego i ulepszenia mocy klistronów wraz z powiązanymi falowodami , detektorami kryształów i przełącznikami mikrofalowymi w ramach rozwoju radaru zapewniły cały sprzęt potrzebny do przeniesienia radiotelefonii w obszar mikrofal. W Wielkiej Brytanii technologie te zostały wykorzystane do wyprodukowania pierwszego na świecie mikrofalowego przekaźnikowego systemu telefonicznego: zestawu bezprzewodowego nr 10 (WS.10), który multipleksował osiem rozmów telefonicznych w jedno łącze mikrofalowe, które można było wykorzystać do granic linii wzroku. Był używany podczas lądowania w Normandii podczas II wojny światowej : w terenie do komunikowania się z wysuniętymi jednostkami oraz po obu stronach kanału La Manche , aby zapewnić połączenie z kwaterą główną w Wielkiej Brytanii.

Bell kontynuował pracę z telefonią podczas wojny, eksperymentując z systemami pracującymi z częstotliwością 3, 4,6 i 9,5 GHz na linii 40 mil (64 km) między Nowym Jorkiem a Neshanic w stanie New Jersey . Krótsze łącze zostało również przetestowane przy 0,7 i 24 GHz. W kwietniu 1944 roku firma ogłosiła plany wykorzystania tej technologii do budowy systemu telefonii międzymiastowej. W grudniu powołano nową specjalną grupę projektową, ponieważ wojna wyraźnie dobiegała końca i zbliżał się powrót do pracy cywilnej. Doprowadziło to do utworzenia grupy przekaźników mikrofalowych w Departamencie Badań pod kierownictwem Gordona Thayera.

13 marca 1944 r. AT&T ogłosiło, że zainstaluje 7 000 mil (11 000 km) kabla koncentrycznego do przenoszenia sygnałów telefonicznych i telewizyjnych, a następnie rozszerzył to w 1950 r. do 12 000 mil (19 000 km). Jednak badania inżynieryjne wykazały, że instalacja przekaźnika mikrofalowego w tej samej sieci byłaby tańsza, chociaż pojawiły się pewne pytania dotyczące bieżących kosztów operacyjnych. Biorąc pod uwagę obawy dotyczące zdolności firmy do pozyskiwania kapitału, system mikrofalowy był postrzegany jako bardziej atrakcyjny wybór. Kontynuowane eksperymenty w tym okresie wykazały, że zakłócenia spowodowane deszczem były znaczące powyżej 10 GHz, podczas gdy praca poniżej 1 GHz była trudna, ponieważ wymagane rozmiary anten były zbyt duże, aby były praktyczne.

Jednym z problemów projektu było to, że AT&T nie była jedyną firmą, która miała wielkie powojenne plany dotyczące widma radiowego; w czasie wojny produkcja telewizyjna została wstrzymana, a firmy te spodziewały się ogromnego powojennego szaleństwa zakupowego. Podczas wczesnych testów UHF były czasami wykrywane z bardzo dużych odległości, co według teorii było niemożliwe. Doprowadziło to do odkrycia rozproszenia troposferycznego , które w przyszłości miało stać się kolejnym ważnym systemem telefonii dalekiego zasięgu. Doprowadziło to również do „zamrożenia telewizji” w 1948 r., Jako FCC próbowali zrozumieć problem i wymyślić rozwiązania. Ponieważ prawie zawsze oznaczałoby to ponowne przydzielenie częstotliwości, AT&T również zostało zamrożone w swoich wysiłkach związanych z przekaźnikami, podczas gdy czekali, aby dowiedzieć się, które częstotliwości mogą wykorzystać.

TDX

Czekając na wynik wysiłków FCC, Bell zdecydował się zainstalować system eksperymentalny jako prototyp tego, co ich zdaniem miałoby być systemem komercyjnym. Został zbudowany jako TDX między Nowym Jorkiem a Bostonem. FCC przyznała im przydział między 3,9 a 4,4 GHz w maju 1945 r. System miał cztery kanały po 10 MHz każdy rozmieszczone w ramach przydziału, a sygnały były kodowane w kanałach przy użyciu modulacji częstotliwości . Sieć wykorzystywała siedem repeaterów wzdłuż łącza.

System został ukończony w listopadzie 1947 r., A eksperymentalne transmisje telewizyjne rozpoczęły się 13 listopada. Sygnały były przesyłane z Bostonu do Nowego Jorku, a następnie do Waszyngtonu za pomocą istniejącego łącza koncentrycznego. Łącze pozostawało bezpłatne do użytku do maja 1948 r., kiedy to było oferowane jako usługa komercyjna. Łącze TDX istniało do 1958 roku.

TD-2

Wczesne stacje, takie jak ta w pobliżu Valparaiso w stanie Indiana , były budowane z betonu. Umieścili elektronikę w połowie wysokości wieży, za otworami przypominającymi okna, aby uniknąć strat w linii. Zostały one zastąpione stalowymi wieżami szkieletowymi, ponieważ koszt stali spadł w latach pięćdziesiątych XX wieku.

W miarę wykupywania widma telewizyjnego AT&T stanęło w obliczu rosnącej presji, aby zrezygnować z istniejących przydziałów VHF dla nowych kanałów telewizyjnych. Byłoby to możliwe tylko wtedy, gdyby FCC otworzyła dla nich nowe częstotliwości do wykorzystania w telefonii. Już w 1946 roku FCC była zaniepokojona potencjalnym zatłoczeniem w zakresie GHz i zaczęła rozważać również jego formalny przydział. W 1947 roku zwołano posiedzenie Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego w celu przydzielenia widma, które zostało ratyfikowane przez FCC latem 1948 roku. W ten sposób zarezerwowano trzy pasma dla wspólnego przewoźnika użytku, 3,7 do 4,2, 5,925 do 6,425 i 10,7 do 11,7 GHz.

Tak więc, podczas gdy TDX był jeszcze na etapie bycia tylko modelem płytki stykowej , podjęto decyzję o przejściu do przodu z systemem produkcyjnym na nowszych i nieco niższych częstotliwościach. W październiku 1946 roku jako podstawę ogólnokrajowej sieci wybrano trasę z Nowego Jorku do Chicago. Zespół planistów nakreślił dwa plany, jeden miał zostać ukończony w czerwcu 1949 r., A drugi w czerwcu 1950 r., Różniły się głównie tym, że pierwszy, znany jako TD1, wykorzystywałby istniejący sprzęt TDX, podczas gdy późniejszy, TD-2, wykorzystywałby ulepszony sprzęt z sześcioma kanałami zamiast czterech i nowymi odbiornikami, które pozwoliłyby na większe odległości między stacjami.

AT&T złożyło wniosek do FCC w styczniu 1947 r. o zbudowanie łącza. Kierownictwo zażądało, aby korzystali z bardziej zaawansowanego systemu TD-2, ale dotrzymali pierwotnej daty 1949, ponieważ stacje telewizyjne domagały się nowych łączy. Engineering zaakceptował cel i powiedział, że można go osiągnąć, jeśli wszystko pójdzie dobrze. Ich początkowy plan zakładał opracowanie projektów radia, anteny i elektrowni do końca 1947 r., A wszystkich innych elementów do początku 1948 r. Western Electric przygotowałby linie produkcyjne, aby dostawy mogły rozpocząć się pod koniec 1948 roku i zakończyć w ciągu sześciu miesięcy. W międzyczasie AT&T Long Lines zbadałoby i kupiło lokalizacje przemienników oraz zbudowałoby powiązane budynki i wieże.

Kierownictwo początkowo zajmowało się sygnałami telewizyjnymi, ale z biegiem czasu sygnały telefoniczne zyskiwały na znaczeniu. Doprowadziło to do decyzji o opóźnieniu obsługi do jesieni 1950 roku, co pozwoliło na zainstalowanie systemów multiplekserów, które pozwoliłyby na 480 połączeń na kanał. W tym samym czasie powstały plany drugiej linii między Los Angeles a San Francisco. Sprzęt na trasie do Chicago został zainstalowany wiosną 1950 r. Te wczesne systemy budowano na wysokich betonowych wieżach, co pozwalało na zamontowanie sprzętu radiowego w wieży tak, aby znajdował się jak najbliżej anten, a tym samym unikał strat w linie przesyłowe.

Testy rozpoczęły się w czerwcu, początkowo z niewielkim sukcesem, a problemy z hałasem nękały system do lipca. W sierpniu sytuacja wreszcie się poprawiła, kiedy to eksperyment wysłał sygnał z Nowego Jorku do Chicago, z powrotem do Nowego Jorku i ponownie do Chicago. Całkowita długość transmisji była taka sama jak z Nowego Jorku do San Francisco, a degradacja sygnału była „ledwo zauważalna” nawet na oscyloskopie.

Linia Nowy Jork-Chicago została oddana do użytku 1 września 1950 r., A linia Los Angeles-San Francisco 15 września. Te dwie sekcje zostały połączone na czas, aby wyemitować przemówienie otwierające Harry'ego S. Trumana podczas traktatu z San Francisco 4 września 1951 r.

Ciągły rozwój

Przez następne lata AT&T i Bell Labs nieustannie pracowały nad systemem, aby go ulepszyć. Wśród najważniejszych ulepszeń znalazły się te dotyczące żywotności lamp. Głównym problemem był główny nadajnik, 416A, który został podniesiony z około 2000 godzin, kiedy wszedł do służby, do około 6 do 8000 godzin w 1952 r. I 20 000 godzin w 1967 r. Podobnie problemy z 417A używanym na częstotliwości pośredniej przedwzmacniacza zostały pomyślnie rozwiązane, zwiększając jego żywotność z zaledwie 100 godzin do 10 000. Kolejnym ważnym ulepszeniem był system szybkiego przełączania, który umożliwiał przełączanie dowolnego kanału na kanał rezerwowy bez utraty sygnału. W tym celu jeden kanał był zwykle otwarty, a pozostałe pięć było aktywnie wykorzystywane.

Innym istotnym problemem związanym z systemem TD-2 było to, że można było wykorzystać tylko połowę dostępnej przepustowości, ponieważ filtry częstotliwości mikrofalowych z tamtej epoki nie były szczególnie wąskie, więc kanały musiały być znacznie oddalone. Ograniczało to również kąty, pod którymi można było skierować anteny; dowolne dwa sygnały bliżej niż 60 stopni zaczęłyby interferować. W 1951 r. Opracowanie filtrów szczelinowych wykorzystujących rdzenie ferrytowe rozwiązało ten problem i umożliwiło prawie podwojenie liczby kanałów oraz umożliwiło skierowanie anten w zakresie 9 stopni.

TH

W 1955 roku firma Bell Labs rozpoczęła prace nad nowym systemem przekaźnikowym znanym jako TH, który działał w paśmie 6 GHz. Istotną cechą TH było to, że wykorzystywał polaryzację do rozdzielania sygnałów, umożliwiając kanałom działanie bardzo blisko siebie pod względem częstotliwości, a tym samym znacznie lepsze wykorzystanie szerokości pasma. W połączeniu z szerszymi pasmami i nowym kodowaniem, TH może przenosić 1200 połączeń na kanał i mieć dwukrotnie większą liczbę kanałów.

Teoretycznie, ponieważ działały na różnych pasmach, systemy TH można by dodać do istniejących stacji TD-2, aby zwiększyć przepustowość stacji. Niestety anteny TD-2 nie mogły być używane z sygnałami spolaryzowanymi, a TH planowało zastosować anteny tubowe , które zachowałyby polaryzację. Doprowadziło to do rozważenia, czy TD-2 mógłby również przejść na konstrukcję tubową i czy pojedyncza tuba mogłaby pracować na obu częstotliwościach. Aby to zrobić, falowód musiałby być okrągły aż do punktu, w którym sygnał TH byłby odczepiony, i wystarczająco duży, aby przenosić 3,7 GHz TD-2, w przeciwieństwie do krótszych sygnałów TH 6 GHz. Odpowiedź na to pytanie wymagała szeroko zakrojonych badań i testów, ale ostatecznie opracowano odpowiedni projekt anteny.

Stacje TD-2 po 1955 roku wykorzystywały nowy projekt tuby. Jednocześnie umożliwiło to modernizację istniejących stacji TD-2, aby również wykorzystywały sygnały spolaryzowane, i pojawiły się nowe projekty multiplekserów, które w połączeniu pozwalały na do 600 połączeń na kanał. To ponad dwukrotnie zwiększyło pojemność oryginalnych linków. W związku z tym wysiłek projektowy, w ramach którego rozważano, czy TH mógłby przejąć istniejące lokalizacje TD-2, opóźnił powszechne użycie TH w miarę poprawy wydajności istniejących systemów TD-2. Wdrożenie TH rozpoczęło się dopiero w 1961 roku, a do połowy lat 60. większość sieci nadal korzystała z TD-2.

W kwietniu 1962 roku zdecydowano o przeprojektowaniu systemu TD-2 na TD3. Był to półprzewodnikowy , w którym jedyną pozostałą rurą był nadajnik mikrofalowy, który przeniósł się z klistronu do rury z falą biegnącą o niższym poziomie szumów . Odbiornik miał znacznie mniej szumów dzięki zastosowaniu diod barierowych Schottky'ego i diod tunelowych , co pozwoliło ponownie zwiększyć liczbę kanałów telefonicznych do 1200. Aby osiągnąć te poziomy, konieczne było udoskonalenie fizycznej instalacji i anten. Wykorzystanie właśnie tych zmian zaowocowało TD-2A, który mógł przenosić 900 kanałów telefonicznych, które można było szybko rozmieścić w oczekiwaniu na przybycie TD3.

Do 1968 roku 40% całego ruchu dalekobieżnego w USA było obsługiwane przez TD-2. Prowadził również 95% międzymiastowych sygnałów telewizyjnych w kraju.

Zamknięcie

Dwa wydarzenia w 1970 roku doprowadziły do ​​​​zakończenia ekspansji mikrofalowej AT&T i jej ostatecznego upadku.

Pierwsze geostacjonarne satelity komunikacyjne zostały wystrzelone w latach sześćdziesiątych XX wieku, ale szeroko rozpowszechnione usługi komercyjne zaczęły się dopiero w latach siedemdziesiątych. Satelity szybko przejęły dystrybucję sygnałów telewizyjnych, ponieważ na ogół rozpoczynały się one w jednym miejscu nadawczym, głównych studiach sieci, i były nadawane do wielu odbiorników w lokalnych stacjach telewizyjnych. Można to łatwo osiągnąć za pomocą jednego satelity i stosunkowo niedrogich odbiorników na stacjach lokalnych. Gdy telewizja odeszła od systemów mikrofalowych, zwolnione kanały zostały przekazane do użytku przez telefon lub wschodzący rynek dedykowanych linii danych na początku lat 70.

Zastąpienie jego użytkowania telefonem miało miejsce również w latach siedemdziesiątych. W Corning Glass zespół kierowany przez Roberta Maurera opracował nową metodę wytwarzania światłowodu , która miała znacznie wyższą jakość i mniejsze straty niż poprzednie projekty. Niemal w tym samym czasie firma Bell Labs opracowała pierwszy laser półprzewodnikowy działający w temperaturze pokojowej . Można to włączać i wyłączać z bardzo dużą prędkością, co pozwala na tworzenie modulacji impulsowo-kodowej (PCM) w światłowodzie. W 1976 roku AT&T zainstalowała swój pierwszy eksperymentalny system światłowodowy, biegnący pod ulicami Atlanty o długości 2000 stóp (610 m) , a na całym świecie pojawiło się wiele podobnych projektów.

W 1976 roku Masaru Horiguchi z NTT wprowadził nowy światłowód, który był optycznie czysty przy 1,3 mikrometra. W tym samym roku J. Jim Hsieh z Lincoln Laboratory przedstawił laser na ciele stałym działający z tą częstotliwością. W 1979 roku firma AT&T zbudowała sieć wykorzystującą tę technologię w Lake Placid w stanie Nowy Jork , aby transmitować sygnały telewizyjne z Zimowych Igrzysk Olimpijskich w 1980 roku . Na początku lat 80-tych włókna dalekosiężne szybko zastępowały wszystkie inne technologie.

AT&T nadal korzystała ze swojej sieci mikrofalowej do usług telefonicznych przez ten okres, ale całkowicie światłowodowa i całkowicie cyfrowa sieć Sprint z lat 80. zmusiła firmę również do przejścia na technologię cyfrową, przy użyciu nowego światłowodu zamiast aktualizacji systemu mikrofalowego. Pod koniec lat 90. większość sieci mikrofalowej została wyłączona. W 1999 roku AT&T sprzedało wieże wszystkim kupującym. Większość wież nie została kupiona i teraz stoi opuszczona.

Ponowne pojawienie się

Niewielka liczba dawnych wież TD-2 została przywrócona do użytku w ramach własności osób trzecich. Oryginalne połączenie z Nowego Jorku do Chicago jest jednym z nich. Istnieją dwa powody ich ponownego wykorzystania, oba związane z czasem od końca do końca. Po pierwsze, sygnały poruszają się nieco wolniej w światłowodzie niż w powietrzu, około 200 000 km/s zamiast 299 700 km/s. O wiele ważniejsze jest to, że sieci światłowodowe generalnie podążają za istniejącą infrastrukturą, taką jak koleje i tunele, a nie za stosunkowo prostymi połączeniami typu punkt-punkt systemu mikrofalowego. Pakiety nie są kierowane między dwiema stacjami, są po prostu przekazywane dalej, co jeszcze bardziej poprawia wydajność.

W przypadku łącza Nowy Jork-Chicago zewnętrzne pomiary wykazały średni ogólny spadek opóźnienia o 2,5 milisekundy około 2011 r. Odpowiadało to otwarciu pierwszego nowego łącza zapłacić za siebie. Do 2013 r. funkcjonowało 15 takich połączeń między dwoma miastami, a podobne sieci uruchomiono między Londynem a Frankfurtem i innymi lokalizacjami. Chociaż nie używają one oryginalnego sprzętu i generalnie nie używają też anten, wieże są doskonale zlokalizowane do użytku z nowym sprzętem.

Zobacz też

Cytaty

Bibliografia

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=TD-2&oldid=1144340035 ”