1. Ieskats komunikāciju vēsturē, tagadnē un nākotnē
Eiropas Savienības struktūrfondu nacionālās programmas projekts “MĀCĪBU SATURA IZSTRĀDE UN SKOLOTĀJU TĀLĀKIZGLĪTĪBA DABASZINĀTŅU, MATEMĀTIKAS UN TEHNOLOĢIJU PRIEKŠMETOS”
Ieskats komunikāciju vēsturē, tagadnē un nākotnē

2. Sazināšanās bieži notiek tā... ...bet vai tā bija arī agrāk?
Pēc visiem mūsu on - line čatiem beidzot ir lieliski satikt tevi personiski.
Man tāpat.
...bet vai tā bija arī agrāk?

3. Pāris gadsimtu laikā sazināšanas ātrums mainījās no km/dienā līdz bit/s.
pasta serviss:
Zirgu ekspresis  430 km/dienā (Presidenta Linkolna inaugurācija gada 4. martā)
Pasta balodis (Cher Ami) 80 km/h
Optiskais telegrāfs: (1793.g.) ātrums: ~ 1 bit/s

4. Optiskā telegrāfa pirmsākumi
Optiskā telegrāfa, saukta arī par tahigrāfu, pilnveidotājs K.Šaps radīja ierīci, ar kuru, izmantojot trīs dēļu kombinatoriku, bija iespējams pārraidīt garus ziņojumus no vienas centrāles uz otru. Pirmo šādu tahigrāfu līniju Parīze ─ Lille nodeva ekspluatācijā gadā. Laika gaitā ziņojumus vairs nepārraidīja pa burtiem, bet gan kodēja.
Latvijas teritoriju šķērsoja gadā uzbūvēta tahigrāfa līnija
Pēterburga ─ Daugavpils ─ Varšava.

5. Elektriskais telegrāfs
1835. gadā Morze un viņa palīgi izveidoja pirmo saziņas aparātu, bet jau gadā tika izgudrota slavena Morzes ābece. Tādējādi ar aparātu varēja pārsūtīt ziņu, izmantojot svītriņas un punktus. Ar rakstošo ritenīti piespiežoties pie slīdošas papīra lentes, veidojās šifrētais teksts.

6. Elektriskais telegrāfs
1835. g. pirmo telegrāfu demonstrē Samuels Morze (Morse)
1844. g. 24. maijā pa līniju Vašingtona-Baltimora (~65 km) nosūtīts pirmais slavenais, ziņojums. "What Hath God Wrought?".
1866. g. ierīkots pirmais veiksmīgais Transatlantijas kabelis, ātrums: 30 bit/s
taustiņš
reģistrs
kabelis

7. Daudzveidīgi kabeļu ietērpi
1838. gadā vācu fiziķis K. Šteinhelds izgudro apakšzemes kabeli.
1851. gadā kabelis pāri Lamanšam.
1866. gadā ierīko Transatlantijas kabelis, kas savien ASV un Angliju.
Elektriskā telegrāfa uzbūvei bija nepieciešami apakšzemes kabeļi, kuru konstrukciju jau gadā atklāja vācu fiziķis K. Šteinhelds. Kabeļu izolācijai izmantoja dažādus materiālus: kaučuku, sveķu, speķa (!) un vaska kausējumu, kā arī gumijas lenti. Tomēr šādas kabeļu konstrukcijas bija ļoti dārgas un ierīkojamas ilgstošā laikā, tāpēc izmantoja arī gaisvadu līnijas. Kabeļi bija neaizstājami gadījumos, kad bija jāpārvar ūdenstilpnes. Ievērojams bija kabelis pāri Lamanšam, ko sabiedriskai lietošanai nodeva gadā. Pēc šīs veiksmīgās pieredzes, ierīkoja kabeļus arī starp Angliju un Īriju, Korsiku un Sardīniju gadā tika ierīkots Transatlantijas kabelis, kas savienoja ASV un Angliju.

8. Kabeļu ierīkošana Rīgā
1902. gadā

9. 1845. gadā B. Jakobi izgudro elektromagnētisko telegrāfu
Burtraksts
1845. gadā B. Jakobi izgudro elektromagnētisko telegrāfu
1845. gadā B. Jakobi izgudroja elektromagnētisko telegrāfu, kur ziņu bija iespējams nosūtīt ar tapiņu palīdzību: telegrāfā tās iesprauda pret atbilstošo burtu vai ciparu, bet saņēmējs nolasīja no sinhroni rotējoša rādītāja attiecīgos burtus vai ciparus. Vēlāk to papildināja ar drukājošu mehānismu, kur ar tapiņu palīdzību apstādinātie burti iespiedās uz slīdošas papīra lentes. Par šo izgudrojumu ieinteresējās V.S. Sīmens un drīz vien viņš organizēja burtrakstu aparātu ražošanu.

10. Radiotelegrāfs
1895. gadā G. Markoni nodemonstrē pirmo radiosignāla pārraidi
1901. gadā pirmais transatlantiskais radiosignāls “S” or dot…dot…dot

11. Pirmais telefons
1875. gadā A. Bells, eksperimentējot ar signālu dažādām frekvencēm muzikālajam telegrāfam, atklāj skaņas pārraidīšanas iespējas.
A.Bells runā pa telefonu 1892.g.
1875. gadā A. Bells, eksperimentējot ar signālu dažādām frekvencēm muzikālajam telegrāfam, atklāja skaņas pārraidīšanas iespējas. Pirmo Bella telefona aparātu praktiskai izmantošanai izgatavoja gadā un tas vienlaikus noderēja gan skaņas uztveršanai, gan pārraidei attālumā, kas nepārsniedza puskilometru. Mūsdienu aparātā nav ne miņas no pirmā Bella izgudrota telefona.

12. Pirmais telefons

13. Manuālās centrāles
1877. gadā T. Puškašs iesaka izveidot centrāles, kas ļautu savienot jebkurus divus telefona aparātus.
1881. gadā manuālās centrāles jau izmanto daudzās Eiropas un ASV pilsētās.
1877. gadā T. Puškašs ieteica izveidot centrāles, kas ļautu savienot jebkurus divus telefona aparātus. Pirmo šādu komutatoru pēc gada izveidoja Ņūheivenā, bet gadā manuālās centrāles jau izmantoja daudzās Eiropas un ASV pilsētās. To funkcijas bija uztvert abonenta izsaukumu, atbildēt uz izsaukumu, noraidīt abonentam izsaukšanas signālu, savienojot abonentus, un saņemt signālu par sarunas beigām.

14. Automātiskās centrāles
Automātiskās centrāles plaši sāka lietot tikai 20. gadsimta sākumā, kaut gan tās konstruēja jau 19. gadsimtā. Tās nodrošināja savienojumu ar speciāla mehānisma ─ meklētāja palīdzību. Automātiskajā telefonijā laika gaitā izveidojās četras konstrukciju paaudzes: elektromehāniskās (dekāžu soļu, mašīnmeklētāju, motormeklētāju), koordinātu, kvazielektroniskās un elektroniskās. Galvenokārt tās veidotas kā ciparsignāla centrāles (runas signālu pārraida ar bināriem skaitļiem). Mūsdienu centrāles nodrošina dažādus papildu pakalpojumus: īsziņas, konferences, balss pastu u. c.

15. Telefonu tīkls ? zona 02 slēdzis telefons 02-174 465 465 174 465
175 ?
465
telefons

16. Mobilā sazināšanās
1926. gadā izgudro un maršrutā Berlīne – Hamburga izmēģina pirmais publiskais vilciena telefons (World War I).

17. 1938. gadā izgatavo pirmo portatīvo telefonu “walkie-talkie” (WW-II)
Mobilā sazināšanās
1938. gadā izgatavo pirmo portatīvo telefonu “walkie-talkie” (WW-II)

18. Mobilā sazināšanās
1946. gadā izveido pirmo komerciālā mobilā radiotelefona sistēmu. Sākas telefonu izmantošanas ēra automobiļos.

19. Mobilā sazināšanās
1979. gadā izveidota pirmā komerciālā 1G analogā sistēma (Tokija, Japāna).
1982. gadā sākās GSM attīstība.
1991. gada 1. jūlijā uzsāka darbību pirmais komerciālais 2G GSM tīkls (Radiolīnija, Finland).
2001. gada 1. oktobrī darbību uzsāka pirmais 3G mobilā tīkls (NTT DoCoMo ).

20. Mobilā sazināšanās TC Mobilā centrāle Bāzes stacijas kontrolieris
Fiksēta
antena
TC- telefonu centrāle
Šūna
Noteicējs

21. 2005. gadā sāka ļoti strauji izplatīties 2G: GSM tīkls.

22. Internets
1961. gadā pirmās komunicēšanas idejas (L. Kleinrock, MIT) gadā izveidots perspektīvo pētījumu pārvaldes tīkls ARPANET (Advanced Research Projects Agency NETwork).
1971. gadā E - pasts.
1973. gadā izveidots tīkls Ethernet (B. Metcalfe).
1974. gadā TCP(/IP)* (V. Cerf & B. Kahn).
1983. gadā UNIX BSD ar TCP/IP.
1987. gadā Internets kļūst komerciāls (UUnet).
1991. gadā izveidots vispasaules WWW tīmeklis (World Wide Web).
1997. gadā bezvadu internets IEEE WLAN standard (2 Mbit/s).
2005. gada vidū 350 M resursdatori (hosts) un sākas plaša maršrutētāju (routers) izmantošana.
NSFNET 1992
*Interneta protokolu kopums realizē Interneta darbību. To mēdz saukt arī par TCP/IP, pēc diviem svarīgākajiem tā protokoliem - (TCP)(transporta slānī) un Intertīkla Protokola (IP)(tīkla slānī).
Intertīkla protokols (interneta protokols) (IP) ir tīkla slāņa datu pārraides protokols, kuru lieto internetā. Tas ir galvenais protokols, kas nodrošina interneta integritāti (internetam tiek lietotas daudzas, dažādas, savstarpēji nesavienojamas fiziskās komunikāciju tehnoloģijas, teorētiski arī augšējo līmeņu protokoli varētu būt daudzi un nesavietojami (taču tādi netiktu cauri ugunsmūriem (tāpēc tam ir mazāka nozīme))).
Augšējā līmeņa protokolu (TCP, UDP, utt) dati tiek ievietoti IP paketēs, kuras tālāk nosūta uz apakšējā līmeņa protokolu (ethernet, PPP, utt). IP pakete satur datus par to, no kurienes tā nāk (source adress) un uz kurieni to sūtīt (destination adress). Pirms paketes nosūtīšanas nav nepieciešama nekāda speciāla sagatavošana (atšķirībā no savienojumu (connection) bāzētiem tīkliem)).
Tā, kā IP nodrošina protokola abstrakciju (augstāko līmeņu protokoliem nav nepieciešams zināt kādus apakšējā līmeņa protokolus lieto datu pārsūtīšanai), to var lietot heterogēnos tīklos (tur kur ir lietotas vairākas datu pārraides tehnoloģijas), jo tas neietekmē augšējā līmeņa protokolus. Dažādiem kanāla slāņa protokoliem var būt dažādas adresācijas metodes (un dažiem var nebūt nekādas). Tas rada nepieciešamību pārveidot IP adresi kanāla slāņa protokola adresē, šādiem mērķiem lieto ARP protokolu.
Intertīkla protokols negarantē pakešu nogādi līdz galam. Vienīgā lieta, ko IP pārbauda ir paketes headera kontrolsumma, ja tā neatbilst, paketi izmet. Paketes otrā galā var pienākt sajauktā secībā, var dublēties, var nepienākt nemaz (packet loss). Šīs problēmas risina transporta slāņa protokoli.
Ja transports slāņa protokols piegādā datus pārāk lielos gabalos (lielāki kā maksimālais pieļaujamais kanāla slāņa paketes izmērs), IP nodrošina fragmentāciju. (sašķeļ datus pa vairākām paketēm). Šādus fragmentus IP pēc tam sakārto sākotnējā secībā.

23. Interneta lietošana
skaits
gadi

24. Interneta IP protokols
IP─ adrese
resursdators (host)
maršrutētājs (router) X A C B Y
 X
 C
 Y S= D=
Maršrutizācija
Maršrutizāciju lielākoties realizē pārsūtot ienākošās paketes tālāk, saskaņā ar ierakstiem dinamiski atjaunotā maršrutizācijas tabulā (skatoties pēc destination adress). Datoriem, kam ir tikai viens pieslēgums pie interneta, parasti tā tabula ir statiska - uz adresēm, kas atrodas lokālajā subnetā datus sūta tieši (uz attiecīgo 2. līmeņa adresi), visām pārējām adresēm paredzētās paketes sūta uz default gateway, kas ir tuvākais maršrutizētājs (router).
IP adresi (kas ir 32 bitu skaitlis) loģiski sadala 2 daļās: tīkla adrese (network address) un datora adrese (host address). Rūteri interesējas tikai par tīkla adresēm. Lielajiem interneta backbone rūteriem atmiņā ir jātur visas neatkarīgi iespējamās tīkla adreses. Palielinoties nesaistāmu tīkla adrešu skaitam (ja vairāki tīkli ir pieslēgti ar vienu pieslēgumu un to adreses ir secīgas (piem /24, /24, /24 un /24 no ārpuses var noadresēt arī kā /22 un tālākajiem rūteriem pietiek ar vienu ierakstu 4 vietā)). Ekonomiskāka IP adrešu izmantošana palielina slodzi un backbone rūteriem.
Rūteriem ir 2 vai vairāk tīkla interfeisi (tīkla kartes). Katram no tiem ir sava IP adrese un katrs pieder pie sava tīkla (jo rūtera funkcija ir sasaistīt kopā tīklus). Vēl rūterim ir tabula, kas satur informāciju par to, kādus tīklus var sasniegt caur kuru interfeisu. Tīklu skaits parasti ir lielāks par interfeisu skaitu. Lai sasniegtu tīklus, kuri nav definēti tajā tabulā, lieto default route, tas ir definēts nākošais rūteris uz kuru pārsūta paketes, kuru mērķa tīklam nav atbilstoša ieraksta tabulā.
157.  X
 B
…  …
IP pakete: S= D=
saturs (piem., fails)

25. Interneta TCP protokolsD=

26. Interneta UDP protokols

27. Interneta TCP <> UDP protokoli

28. Pārraides (TV, radio utt.)
Tīklu dažādība TC
Transports
GSM IP
Pārraides (TV, radio utt.)

29. Zūdošās robežas TC
GSM IP
CAT- saziņa
CATV

30. Optiskās šķiedras kabeļi
Nākotne
WLAN IP
Optiskās šķiedras kabeļi
Ethernet

31. Starpplanetārais internets 2020

32. Izmantotie avoti:
(Piet Demeester Universiteit Gent Vakgroep Informatietechnologie)