광통신

Optical communication
해군 신호등, 셔터를 사용하는 광통신의 한 형태로, 일반적으로 모르스 부호와 함께 사용됩니다(2002년).

광통신이라고도 알려진 광통신은 정보를 전달하기 위해 빛을 사용하는 원거리 통신이다.시각적으로 또는 전자 장치를 사용하여 수행할 수 있습니다.최초의 기본적인 광통신 형태는 수천 년 전으로 거슬러 올라가는 반면, 그렇게 하기 위해 만들어진 최초의 전기 장치는 1880년에 발명된 포토폰이었다.

광통신 시스템은 메시지를 광신호로 부호화하는 송신기, 신호를 수신처로 반송하는 채널 및 수신한 광신호로부터 메시지를 재생하는 수신기를 이용한다.전자 장비를 사용하지 않는 경우, '수신기'는 신호를 시각적으로 관찰하고 해석하는 사람을 말합니다. 신호를 시각적으로 관찰하는 것은 간단하거나(예: 비콘 파이어의 존재), 복잡한 것(예: 색상 코드를 사용하거나 모스 부호 시퀀스로 점멸하는 조명)일 수 있습니다.

현대의 통신은 광섬유, 광증폭기, 레이저, 스위치, 라우터 및 기타 관련 기술을 사용하는 광네트워크 시스템에 의존하고 있습니다.자유공간 광통신은 레이저를 사용하여 우주에서 신호를 전달하는 반면, 지상 형태는 자연히 지형과 날씨에 의해 제한된다.이 문서에서는 다양한 형태의 광통신에 대한 기본적인 소개를 제공합니다.

비주얼 폼

연기 신호, 봉화, 유압 전신, 선박 깃발, 세마포 선과 같은 시각적 기술은 광통신의 [1][2][3][4]가장 초기 형태였다.유압 전신 세마포는 기원전 4세기 그리스로 거슬러 올라간다.조난 신호탄은 비상시에도 선원들이 사용하는 반면 등대와 항해등은 항해의 위험을 전달하기 위해 사용된다.

태양일사계는 먼 곳의 [5]관측자에게 햇빛을 반사시키기 위해 거울을 사용한다.시그널러가 거울을 기울여 햇빛을 반사하면 멀리 있는 관찰자는 미리 정해진 시그널링 코드를 전송하기 위해 사용할 수 있는 섬광을 볼 수 있습니다.해군 함정은 신호등과 모스 부호를 비슷한 방식으로 사용하는 경우가 많다.

항공기 조종사들은 특히 야간에 안전하게 착륙하기 위해 VASI(Visual access slope indicator) 투사 조명 시스템을 사용하는 경우가 많다.항공모함에 착륙하는 군용기는 항모 갑판에 정확하게 착륙하기 위해 유사한 시스템을 사용한다.컬러 조명 시스템은 표준 착륙 활공에 대한 항공기의 높이를 전달한다.또한, 공항 관제탑은 무전기가 고장난 항공기에 명령을 전송하기 위해 알디스 램프를 사용합니다.

세마포 선

주요 기사:세마포 선
샤페의 세마포어 타워(18세기)를 복제한 것입니다.

'세마포 선', '광학 전신', '셔터 전신 체인', '채프 전신', 또는 '나폴론 세마포'라고도 불리는 '세마포 전신'은 시각 신호를 통해 정보를 전달하는 데 사용되는 시스템으로, 날개나 패들로도 알려진 팔이나 셔터가 회전하는 탑을 사용한다.정보는 기계 요소의 위치에 따라 인코딩되며, 셔터가 고정된 [2][6]위치에 있을 때 읽힙니다.

세마포 라인은 전기 전신의 전신이었다.그들은 장거리 메시지를 전달하는 데 우체국 승객들보다 훨씬 빨랐지만, 나중에 그들을 대체할 전기 전신 회선보다 훨씬 비싸고 덜 사적인 것이었다.한 쌍의 세마포 전신국이 교량할 수 있는 최대 거리는 지리, 날씨 및 빛의 가용성에 의해 제한된다. 따라서, 실제 사용에서는, 대부분의 광전신이 장거리 교량을 위해 중계국 회선을 사용했다.또한 각 중계국은 회선을 통해 메시지를 앞뒤로 전달하기 위해 숙련된 오퍼레이터-옵서버의 보완이 필요합니다.

세마포의 현대적 디자인은 1684년 왕립학회에 제출한 자료에서 시각 전신의 생생하고 포괄적인 윤곽을 처음 제시한 영국의 철학자 로버트 후크에 의해 처음 예견되었다.그의 제안(이는 군사적 우려로 전투 비엔나의 선행에 이어동기를 부여 받았다)실행에 그의 일생 동안 제안되지는 않았습니다[7][8]

프랑스 기술자 클로드 샤페와 그의 형제들이 만든 최초의 광학 세마포 라인은 1792년에 도착했는데, 그는 총 4,800 킬로미터(3,000 mi)에 이르는 556개의 역 네트워크로 프랑스를 커버하는 데 성공했다.그것은 1850년대까지 군사 및 국가 통신에 사용되었다.

많은 국가 서비스 기관이 채프 시스템과 다른 신호 시스템을 채택했습니다.예를 들어, 영국과 스웨덴은 셔터 패널 시스템을 채택했다(각진 막대가 더 잘 보인다는 샤페 형제의 주장과는 반대).스페인에서는 엔지니어 아구스틴 데 베탕쿠르가 독자적인 시스템을 개발해 스페인에서 채택했습니다.이 시스템은 유럽의 많은 전문가들에 의해 심지어 프랑스에서도 샤프보다 더 낫다고 여겨졌다.

이 시스템은 18세기 후반에서 19세기 초반에 유행했지만, 전기 전신과 경쟁할 수 없었고,[1] 1880년에 이르러서는 완전히 사용되지 않게 되었다.

세마포 신호 플래그

주요 기사:플래그 세마포
플래그 세마포에 의해 메시지를 송신하는 해군 신호기(2002).

세마포 플래그는 손에 들고 있는 플래그, 막대, 디스크, 패들 또는 때때로 맨손이나 장갑을 낀 손으로 시각 신호를 통해 멀리 있는 정보를 전달하는 시스템이다.정보는 깃발, 물체 또는 암의 위치에 따라 인코딩되며, 고정된 위치에 있을 때 읽힙니다.

세마포는 19세기에 해양 세계에서 채택되어 널리 사용되었다.그것들은 여전히 바다에서 보충을 진행하는 동안 사용되며, 낮에는 긴급 통신에 적합하거나, 밤에는 깃발 대신 불이 켜진 지팡이를 사용할 수 있다.

새로운 플래그 세마포 시스템은 네모난 플래그가 있는 두 개의 짧은 폴을 사용하며, 시그널러는 알파벳과 숫자의 문자를 전달하기 위해 서로 다른 위치에 있습니다.송신기는 각 손에 1개의 극을 잡고 각 암을 8개의 가능한 방향 중 하나로 확장합니다.정지 위치에 있는 경우를 제외하고 깃발은 겹칠 수 없습니다.국기는 신호가 바다로 보내지는지 육로로 보내지는지에 따라 색깔이 다릅니다.바다에서는 국기가 빨간색과 노란색으로 되어 있고, 육지에서는 흰색과 파란색으로 되어 있습니다.깃발은 필수가 아니라 글자를 더 명확하게 만들 뿐입니다.

신호등

주요 기사 : 신호등 및 항공등 신호
무선 장애가 발생한 항공기를 지시하는 데 사용할 수 있는 신호등 건을 보유한 항공 교통 관제사(2007년).

신호등(Aldis 램프 등)은 광통신(일반적으로 모르스 부호 사용)을 위한 시각적 신호 장치입니다.현대의 신호등은 빛의 펄스를 발생시킬 수 있는 집속 램프입니다.대형 버전에서는 수동 작동 압력 스위치를 통해 또는 이후 버전에서는 램프 전면에 장착된 셔터를 자동으로 개폐함으로써 이 펄스를 얻을 수 있습니다.

핸드헬드 램프의 경우 오목형 미러가 트리거에 의해 기울어져 빛을 펄스로 집중시킵니다.이 램프는 일반적으로 어떤 형태의 광학 시야를 갖추고 있으며, 해군 함정에 가장 일반적으로 배치되며 코드화된 항공 신호와 함께 공항 관제탑에도 사용됩니다.

항공등 신호는 무선 장애, 무선 장치가 없는 항공기 또는 청각 장애가 있는 조종사의 경우에 사용된다.항공 교통 관제사들은 그러한 항공기를 지시하기 위해 신호등 총을 오랫동안 사용해 왔다.라이트건의 램프는 빨간색, 흰색, 녹색의 세 가지 다른 색상을 방출할 수 있는 집속형 밝은 빔을 가지고 있습니다.이러한 색상은 깜박이거나 일정하게 나타날 수 있으며, 비행 중이거나 지상에 있는 항공기에 서로 다른 지침을 제공합니다(예: "착륙 허가" 또는 "이륙 허가").조종사들은 비행기의 날개를 흔들거나, 보조기들이 지상에 있으면 움직이거나, 야간에는 착륙등이나 항법등을 깜박임으로써 지시를 확인할 수 있다.이 시스템은 모르스 부호와 함께 사용되지 않기 때문에 신호등 건을 사용하는 항공기를 대상으로 한 단순한 표준 명령은 12개뿐입니다.

헬리오그래프

일광 촬영기:북아프리카에서 태양계를 사용하는 호주인(1940년).
주요 기사:헬리오그래프

A heliograph (Greek: Ἥλιος helios, meaning "sun", and γραφειν graphein, meaning "write") is a wireless solar telegraph that signals by flashes of sunlight (generally using Morse code) reflected by a mirror.점멸은 미러를 일시적으로 회전시키거나 셔터로 빔을 차단하여 발생합니다.

19세기 후반에서 20세기 초 사이에 태양계는 원거리 광통신에 간단하지만 효과적인 기구였다.이것의 주된 용도는 군사, 조사, 산림 보호 작업이었다.그것들은 1960년대까지 영국과 호주 군대에서 표준 발행되었고, 1975년까지 파키스탄 [5]군대에서 사용되었다.

전자 양식

오늘날에는 다양한 전자 시스템이 빛의 펄스에 의해 전달되는 정보를 광학적으로 송수신합니다.전자 데이터 및 전화 트래픽을 전송하기 위해 광섬유 통신 케이블이 사용된다.자유 공간 광통신은 또한 다양한 응용 분야에서 매일 사용됩니다.

광섬유

주요 기사:광섬유 통신

광섬유는 광통신에 가장 일반적인 유형의 채널입니다.광섬유 링크의 송신기는, 통상은 Light-Emitting Diode(LED; 발광 다이오드) 또는 레이저 다이오드입니다.적외선은 가시광선보다 더 일반적으로 사용되는데, 광섬유가 적외선 파장을 덜 감쇠와 분산으로 전달하기 때문입니다.신호 부호화는 일반적으로 단순한 강도 변조이지만, 과거 광학 위상 및 주파수 변조는 연구소에서 입증되었습니다.정기적인 신호 재생의 필요성은 크게 낮은 비용으로 링크 거리를 연장하는 엘비움 도프 파이버 앰프의 도입으로 대체되었습니다.1996년 Ciena Corp에 의한 고밀도 파장분할다중(WDM)의 상업적인 도입은 광네트워크의 [9][10]진정한 시작이었습니다.WDM은 현재 전 세계[11] 거의 모든 고용량 광학 시스템의 공통 기반이 되고 있습니다.

최초의 광통신 시스템은 광증폭기와[13] [14]레이저를 개발한 고든 굴드가 공동 설립한 Optelecom, Inc.[12]에 의해 설계되어 미국 육군과 쉐브론에 납품되었습니다.

포토폰

주요 기사:포토폰

포토폰(원래는 대체명, 무선전화)은 광선을 통해 음성을 전송할 수 있는 통신 장치입니다.그것은 1880년 2월 19일 알렉산더 그레이엄 벨과 그의 조수 찰스 섬너 테인에 의해 워싱턴 D.C.[15][16]에 있는 벨의 1325 'L' 스트리트 연구소에서 공동 발명되었다. 둘 다 후에 벨이 만들고 자금을 댄 볼타 연구 협회의 완전한 협력자가 되었다.

1880년 6월 21일, 벨의 조수는 프랭클린 학교의 옥상에서 [17][18][19][20]벨의 실험실 창문까지 상당히 먼 거리의 무선 음성 전화 메시지를 전송했다.

벨은 광전화가 그의 가장 중요한 발명품이라고 믿었다.벨의 이름으로만 부여된 18개의 특허와 그가 협력자들과 공유한 12개의 특허 중 4개는 그의 '가장 위대한 업적'이라고 칭하며, 죽기 직전에 기자들에게 광전화는 "내가 만든 것 중 가장 위대한 발명품"[21]이라고 말했다.

광전화는 1980년대부터 [22][23][24]세계적으로 널리 보급된 광섬유 통신 시스템의 선구자였다.포토폰의 마스터 특허는 그 원리가 실용화되기 수십 년 전인 [19]1880년 12월에 발표되었습니다.

자유 공간 광통신

주요 기사:자유공간광통신및광무선통신

자유공간광학(FSO) 시스템은 '라스트 마일' 통신에 사용되며 소스와 목적지 사이에 명확한 시선이 있는 한 수 킬로미터의 거리에 걸쳐 기능할 수 있으며 광수신기는 전송된 [25]정보를 안정적으로 해독할 수 있습니다.다른 빈 공간 시스템은 [26]공간에서의 통신에 적합한 소형, 저질량, 저소비 전력 서브시스템을 사용하여 높은 데이터 레이트의 장거리 링크를 제공할 수 있습니다.글로벌 광대역 커버리지를 제공하기 위해 계획된 다양한 위성 별자리들은 이러한 이점을 활용하고 수백에서 수천 개의 위성 사이의 위성 간 링크에 레이저 통신을 사용하여 효과적으로 공간 기반 광학 메쉬 네트워크를 구축한다.

보다 일반적으로, 비유도 광신호의 전송은 OFC(광무선통신)라고 불립니다.예로는 적외선 LED를 사용한 중거리 가시광선 통신과 단거리 IrDA가 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

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레퍼런스

인용문

  1. ^ a b 2장: 세마포 시그널링 ISBN978-0-86341-327-8 통신: R. W. Burns, 2004년 국제사
  2. ^ a b 텔레그래프 제10권 브리태니커 백과사전 제6판, 1824페이지 645-651
  3. ^ "Nation Park Service Fire History Timeline".
  4. ^ "Lewis and Clark Journals, July 20, 1805".
  5. ^ a b Harris, J.D. Wire At War - 1899-1902년 남아프리카 전쟁에서의 통신을 신호로 합니다.2008년 6월 1일에 취득.보어 전쟁 중 일광절약 사용에 대한 논의를 주목하십시오.
  6. ^ 텔레그래프, 에든버러 백과사전 17권, 664-667, 1832 데이비드 브루스터, ed.
  7. ^ 캘버트, J.B.The Origin of the Railway Semaphore, Boston University, 2000년 4월 15일 2007년 5월 4일 개정.
  8. ^ 맥베이, 다니엘 P.전화기의 초기 역사: 1664-1865, Part 2 2012-11-28 Wayback Machine, The Columbia University of New York, Institute For Learning Technologies, 2000.
  9. ^ Markoff, John (1997-03-03). "Fiber-Optic Technology Draws Record Stock Value". The New York Times. ISSN 0362-4331. Retrieved 2021-11-08.
  10. ^ Cvijetic, Milorad (2013). Advanced optical communication systems and networks. Ivan Djordjevic. Boston. ISBN 978-1-60807-556-0. OCLC 875895386.
  11. ^ Grobe, Klaus; Eiselt, Michael (2013). Wavelength Division Multiplexing: A Practical Engineering Guide (Wiley Series in Pure and Applied Optics). Wiley; 1st edition. p. 2.
  12. ^ Nick, Taylor (2019). Laser: The Inventor the Nobel Laureate and the Thirty-Year Patent War. Jonas Street Books. p. 226.
  13. ^ Nick, Taylor (2019). Laser: The Inventor the Nobel Laureate and the Thirty-Year Patent War. Jones Street Books. p. 212.
  14. ^ Nick, Taylor (2019). Laser: The Inventor the Nobel Laureate and the Thirty-Year Patent War. Jones Street Books. p. 283.
  15. ^ 브루스 1990, 336페이지
  16. ^ 존스, 뉴웰San Diego Resident Partner of Telephone: 2006-09-04년에 보관된 Bell의 경험 노트북을 아카이브에 보관합니다.오늘, San Diego Evening Tribune, 1937년 7월 31일.2009년 11월 26일 샌디에이고 대학 역사학과 웹사이트에서 취득.
  17. ^ 브루스 1990, 338페이지
  18. ^ Carson 2007, 76-78페이지
  19. ^ a b 그로스, 마이크Photophones Revisted, '아마추어 라디오' 잡지, 호주 무선 연구소, 멜버른, 1987년 4월 12-17페이지 및 1987년 5월 13-17페이지.
  20. ^ 1982년, 페이지 11
  21. ^ 1982년 밈스,
  22. ^ Morgan, Tim J. "The Fiber Optical Backbone", 노스텍사스 대학, 2011.
  23. ^ Miller, Stewart E. "광파와 통신", American Scientist, Sigma Xi, The Scientific Research Society, 1984년 1월 - 2월, Vol.72, No.1, 페이지 66-71, Issue Stable URL.
  24. ^ 가야르도, 아르투로, 밈스 3세, 포레스트 M.130년 전 광섬유 통신 개시, San Antonio Express-News, 2010년 6월 21일.2013년 1월 1일에 액세스.
  25. ^ Clint Turner (October 3, 2007). "A 173-mile 2-way all-electronic optical contact". Modulated light web site. Retrieved June 28, 2011.
  26. ^ Wilson, K. (2000-01-04). "Recent Development in High-Data Rate Optical Communications at JPL". Jet Propulsion Laboratory. NASA Technical Reports Server. hdl:2014/18156.

참고 문헌

추가 정보